(57)【要約】【課題】検査時間の短縮及び検査性能の向上を図る。【解決手段】シリコンウエーハ２の表面又は断面等に観察される欠陥の個数を計数する欠陥検査方法である。顕微鏡を使用しない一次元ＣＣＤカメラ３にてシリコンウエーハ２の全体を撮影し、その画像情報を２値化処理して欠陥又は汚れの位置を検出し、検出した欠陥等の位置情報をもとに顕微鏡４で細部の検査を行う。上記画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、顕微鏡４によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の表面又は断面等に観察される欠陥の個数を計数する欠陥検査方法において、
光学系にて検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する一次検査と、
当該一次検査で検出した欠陥等の位置情報をもとに顕微鏡で細部の検査を行う二次検査とを備えたことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検査方法において、
上記一次検査で撮影した画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、
上記二次検査で顕微鏡によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の欠陥検査方法において、
上記一次検査で、検査対象物の幅に合わせた視野を有する一次元ＣＣＤカメラを検査対象物の長さに合わせた分だけ相対的に移動させて、検査対象物の表面等の全体を撮影することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
検査対象物の表面又は断面等に観察される欠陥の個数を計数する欠陥検査装置において、
検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する光学系と、
当該光学系で検出した欠陥等の位置情報をもとに細部の検査を行う顕微鏡とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の欠陥検査装置において、
上記光学系で撮影した画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、上記顕微鏡によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査する画像処理部を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の欠陥検査装置において、
上記光学系が、その視野を上記検査対象物の幅に合わせた寸法に設定されて、当該検査対象物の長さの分だけ相対的に移動される一次元ＣＣＤカメラを備えて構成されたことを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハ等の検査対象物の表面や断面に発生する欠陥を検査する欠陥検査方法および欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエーハ等の検査対象物の表面や断面等の欠陥を顕微鏡を用いて検査することは、既に行われている。通常、顕微鏡は、視野数ｍｍ角程度である。このため、シリコンウエーハ等の所定領域全体を検査するには、視野を数十回から数百回移動させなければならず、多大な時間を要していた。
【０００３】
これを解消するために、特開平１１−３５４５９９号及び特開２００１−１８３３０１号公報記載の発明が提案されている。
【０００４】
特開平１１−３５４５９９号公報では、微分干渉顕微鏡の対物レンズを低倍率にして、かつ一次元ＣＣＤカメラでその像を撮影することで、広い範囲の検査視野を撮影し、その光学系にて検出した輝点位置座標を記録しながら、シリコンウエーハ全面を検査する。次に、対物レンズを高倍率に設定し、前記光学系で検出した輝点位置を撮影し、その画像から欠陥検査を行う。これにより、欠陥の存在しないところを省いて撮影・検査できるため、検査時間の短縮が可能となる。
【０００５】
特開２００１−１８３３０１号公報では、２つの光学系を検査に利用する方法が開示されている。明視野と暗視野の２つの光学系で検査し、暗視野で検出した欠陥位置を基にその位置の明視野画像を表示・検査している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平１１−３５４５９９号公報記載の発明の場合は、微分干渉顕微鏡に設置した一次元ＣＣＤカメラでシリコンウエーハ等の表面を撮影するため、微分干渉顕微鏡を低倍率に設定して視野を広く撮影したとしても、一視野で数ｍｍ角程度に過ぎない。このため、依然として、シリコンウエーハ等の所定検査面全体を走査するのに時間がかかる。
【０００７】
また、エッチング時の汚れなどは、高倍率で観察すると、輝点として撮影されてしまい、欠陥かどうかが判断できなくなる。このため、最終的に高倍率で検査するとき、再度撮影する必要が生じ、検査効率が悪い。
【０００８】
一方、特開２００１−１８３３０１号公報記載の発明の場合は、異なる光学系で検査しているものの、検査倍率はほぼ同等であり、検出感度が高くなるが、検査時間はこれまでのほぼ２倍を要して検査効率が悪く、実用上問題となる。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、短時間で効率的に検査を行うことができる欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、第１の発明に係る欠陥検査方法は、検査対象物の表面又は断面等に観察される欠陥の個数を計数する欠陥検査方法において、光学系にて検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する一次検査と、当該一次検査で検出した欠陥等の位置情報をもとに顕微鏡で細部の検査を行う二次検査とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、一次検査で、光学系にてシリコンウエーハ等の検査対象物の表面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する。顕微鏡で検査対象物の所定領域を検査する前に、顕微鏡を有さない光学系で、検査対象物の全面の画像を撮影する。光学系で撮影した画像は、その視野が顕微鏡に比べて遙かに広いため、欠陥形状を判断することはできないが、画像処理を施すことにより、欠陥は輝点として、汚れは面状の輝度分布をもったものとして、検出される。これにより、欠陥か汚れかを判定し、それぞれの検出座標を記録しておく。
【００１２】
二次検査では、上記一次検査で検出した欠陥等の位置情報をもとに顕微鏡で細部の検査を行う。所定位置で所定範囲の汚れが発生している場合は、実際に顕微鏡にて検査する際に、その範囲をずらして検査したり、検査しないように処理する。また、欠陥が存在する場合、その位置のみ検査することで、検査時間の短縮が図れる。
【００１３】
このように、顕微鏡を使用せずに検査対象物全体を撮影した画像情報を処理して、欠陥や汚れの位置を特定し、その結果を基に検査位置を再設定して、顕微鏡による実際の検査を行うため、検査性能の向上及び検査時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
第２の発明に係る欠陥検査方法は、第１の発明に係る欠陥検査方法において、上記一次検査で撮影した画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、上記二次検査で顕微鏡によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査することを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、一次検査で汚れの位置を特定して、二次検査で上記汚れの位置をずらして他の位置を顕微鏡によって検査する。これにより、検査性能の向上及び検査時間の短縮を図ることができる。
【００１６】
第３の発明に係る欠陥検査方法は、第１又は第２の発明に係る欠陥検査方法において、上記一次検査で、検査対象物の幅に合わせた視野を有する一次元ＣＣＤカメラを検査対象物の長さに合わせた分だけ相対的に移動させて、検査対象物の表面等の全体を撮影することを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、一次元ＣＣＤカメラを検査対象物の長さに合わせた分だけ相対的に移動させることで、検査対象物の表面等の全体を短時間で容易に撮影することができる。この画像情報を基に上記二次検査での処理を行う。
【００１８】
第４の発明に係る欠陥検査装置は、検査対象物の表面又は断面等に観察される欠陥の個数を計数する欠陥検査装置において、検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する光学系と、当該光学系で検出した欠陥等の位置情報をもとに細部の検査を行う顕微鏡とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、光学系で、検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する。次に、光学系で検出した欠陥等の位置情報をもとに、顕微鏡で細部の検査を行う。これにより、上記第１の発明に係る欠陥検査方法と同様に、検査性能の向上及び検査時間の短縮を図ることができる。
【００２０】
第５の発明に係る欠陥検査装置は、第４の発明に係る欠陥検査装置において、上記光学系で撮影した画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、上記顕微鏡によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査する画像処理部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、顕微鏡によって細部の検査を行う際に、画像処理部で得られた汚れの位置をずらして他の位置を検査するため、上記第２の発明に係る欠陥検査方法と同様に、検査性能の向上及び検査時間の短縮を図ることができる。
【００２２】
第６の発明に係る欠陥検査装置は、第４又は第５の発明に係る欠陥検査装置において、上記光学系が、その視野を上記検査対象物の幅に合わせた寸法に設定されて、当該検査対象物の長さの分だけ相対的に移動される一次元ＣＣＤカメラを備えて構成されたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成により、検査対象物の幅に合わせた寸法の視野を有する一次元ＣＣＤカメラが、検査対象物の長さの分だけ相対的に移動して、検査対象物の表面等の全体を撮影する。これにより、第３の発明と同様に、検査対象物の表面等の全体を短時間で容易に撮影することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る欠陥検査方法および欠陥検査装置について説明する。図１は本実施形態の欠陥検査装置を示す構成図、図２はシリコンウエーハの検査面の撮影画像を示す模式図、図３は欠陥検査方法の処理を示すフローチャート、図４は一次元ＣＣＤカメラの一例を示す模式図、図５は画像メモリの構成例を示す模式図、図６はシリコンウエーハの全体画像及び拡大画像を示す模式図、図７はシリコンウエーハの画像処理例を示す模式図である。
【００２５】
［欠陥検査装置］
まず、欠陥検査方法を実施するための欠陥検査装置について説明する。欠陥検査装置１は、図１に示すように、一次元ＣＣＤカメラ３と、顕微鏡４と、ＸＹステージ５と、画像処理装置６とから構成されている。
【００２６】
一次元ＣＣＤカメラ３は、検査対象物であるシリコンウエーハ２の表面又は断面等の全体を撮影し、その画像情報から欠陥又は汚れの位置を検出する一次検査を行うためのものである。この一次元ＣＣＤカメラ３は、その視野をシリコンウエーハ２の幅（直径）に合わせた寸法に設定されて、シリコンウエーハ２の長さ（直径）の分だけ相対的に移動されるようになっている。一次元ＣＣＤカメラ３には、顕微鏡を取り付けずに、光学系レンズ（ＴＶカメラレンズ等）を使用する。この光学系レンズによって、シリコンウエーハ２の全面を視野として撮影する。その画像情報は、デジタル信号に変換されて、画像処理装置６に送信される。
【００２７】
顕微鏡４は、一次元ＣＣＤカメラ３で検出した欠陥等の位置情報をもとに細部を検査する二次検査を行うためのものである。この顕微鏡４には一次元又は二次元のＣＣＤカメラ４Ａが取り付けられている。ＣＣＤカメラ４Ａは、画像処理装置６に接続され、顕微鏡４での検査領域の画像情報をデジタル信号に変換して画像処理装置６に送信する。
【００２８】
ＸＹステージ５は、シリコンウエーハ２をＸＹ方向に移動させるためのものである。ＸＹステージ５は、その上に載置されたシリコンウエーハ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に適宜移動させて、シリコンウエーハ２の検査領域を一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４の視野領域に整合させる。具体的には、ＸＹステージ５は、その上にロードされたシリコンウエーハ２を、一次元ＣＣＤカメラ３の位置まで搬送する。このとき、一次元ＣＣＤカメラ３で撮影するために移動させる距離は、シリコンウエーハ２の直径よりも僅かに大きい距離に設定される。ＸＹステージ５は、このシリコンウエーハ２をその直径よりも僅かに大きい距離だけ速やかに移動させて、一次元ＣＣＤカメラ３でシリコンウエーハ２全面を短時間で撮影する。
【００２９】
また、ＸＹステージ５は、その上にロードされたシリコンウエーハ２を、顕微鏡４の直下に搬送して、顕微鏡４での検査のためにＸＹ方向に順次移動させる。シリコンウエーハ２がＸＹステージ５でＸＹ方向に順次移動されることで、シリコンウエーハ２上に碁盤の目のように並ぶ検査領域が、顕微鏡４の検査視野領域に次々に整合されて検査される。
【００３０】
ＸＹステージ５の近傍には、ローダー（図示せず）が設置されている。このローダーによってシリコンウエーハ２がＸＹステージ５にロードされ、アンロードされる。
【００３１】
画像処理装置６は、一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａの画像情報を取り込んで処理するための画像処理部である。画像処理装置６は、一次元ＣＣＤカメラ３で撮影した画像情報を２値化して得られた輝度分布の大きさが設定値以上のとき汚れと判断し、顕微鏡４によって細部の検査を行う際に、上記汚れの位置をずらして他の位置を検査させる。画像処理装置６には、一次元ＣＣＤカメラ３、顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａ、ＸＹステージ５及びローダーがそれぞれ接続され、一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａからの画像情報が取り込まれると共に、設定に応じてＸＹステージ５及びローダを適宜制御するようになっている。作業者は、画像処理装置６に検査領域を設定することで、ＸＹステージ５がその上にロードされたシリコンウエーハ２の検査領域を一次元ＣＣＤカメラ３又は顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａの検査視野領域に移動させるようになっている。
【００３２】
画像処理装置６内では、一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａで取り込んだ画像情報から、２値化等の処理によって欠陥を明確な画像として表示させる。画像処理装置６は表示部６Ａを備え、処理した画像情報をこの表示部６Ａに表示させる。
【００３３】
画像処理装置６には、検出した欠陥及び汚れの情報、それら欠陥及び汚れの座標、後述する欠陥検査方法の処理機能等を記録するメモリや、後述する欠陥検査方法の処理をするＣＰＵ等が内蔵されている。
【００３４】
［欠陥検査方法］
次に、上記構成の欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法について図３のフローチャートを基に説明する。
【００３５】
まず、作業者が画像処理装置６に対して、検査領域を指定する情報や、検査対象物であるシリコンウエーハ２の寸法情報を入力することで、検査領域が設定される（ステップＳ１）。次いで、画像処理装置６の制御によってローダーでシリコンウエーハ２がＸＹステージ５にロードされる（ステップＳ２）。次いで、ＸＹステージ５で、シリコンウエーハ２が一次元ＣＣＤカメラ３の直下に搬送されて、シリコンウエーハ２の直径分だけ移動される。これにより、一次元ＣＣＤカメラ３で、図２（ａ）に示すように、シリコンウエーハ２の検査面全体が撮影される（ステップＳ３）。撮影された画像情報は画像処理装置６に取り込まれる。
【００３６】
次いで、一次元ＣＣＤカメラ３で撮影された画像情報から、欠陥及び汚れの位置が特定される（ステップＳ４）。具体的には、２値化処置により、欠陥及び汚れの部分が輝点として検出される。処理した画像情報において、輝点は欠陥としてその検出座標を記録しておく。面状の輝度分布の場合は、汚れである場合と、欠陥の密集した部分である場合の両方の可能性があるが、汚れか欠陥かはその大きさで判別する。判別基準になる大きさは、予め設定しておく。具体的には、検査対象となるシリコンウエーハ２において通常あり得る汚れの態様の大きさを全て包含する値を基準値として設定しておく。そして、検出した面状の輝度分布が基準値以下か否かで、欠陥か汚れかを判定し、画像処理により図２（ｃ）に示すように汚れを表示させて、その検出座標を記録しておく。
【００３７】
次いで、特定された汚れの位置を除かれた部分が検査領域として再設定される（ステップＳ５）。シリコンウエーハ２を検査する際には、事前にシリコンウエーハ２の所定の位置を顕微鏡４で検査するように設定されている。例えば、図２（ｂ）の点線枠のように、検査領域が決められている。この検査領域は、シリコンウエーハ２の検査基準によって種々のものがある。ステップＳ４で特定された汚れの位置が検査領域に存在する場合は、誤検査の原因となるため、その部分をずらして検査領域を設定する。具体的には、図２（ｄ）のように、検査領域に汚れが存在すると、その汚れの存在する検査領域を別の位置（Ａ，Ｂ）に再設定して検査する。この再設定位置（Ａ，Ｂ）は、汚れを含まず、元の検査領域と同じ面積の領域で、かつ近い領域とする。なおここでは、汚れの部分を除いて検査領域を再設定したが、欠陥の個数が少ない場合は、検査領域を欠陥の部分に限定するように設定してもよい。
【００３８】
次いで、ＸＹステージ５でシリコンウエーハ２が顕微鏡４の直下に搬送されて、顕微鏡４による検査領域の撮影が行われる（ステップＳ６）。ステップＳ５で再設定された検査領域に沿って、ＸＹステージ５でシリコンウエーハ２が移動され、顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａによって検査領域の撮影が行われる。
【００３９】
顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａで撮影した画像は、画像処理装置６に取り込まれ、欠陥の検査が行われる（ステップＳ７）。
【００４０】
［効果］
以上のように、顕微鏡を使用せずにシリコンウエーハ２の全体を撮影した画像情報を処理して欠陥や汚れの位置を特定し、その結果を基に検査位置を再設定して、顕微鏡４による実際の検査を行うため、検査作業の効率化を図ることができ、検査時間を短縮させることができる。
【００４１】
また、欠陥と汚れを予め判別して顕微鏡４による実際の検査を行うため、汚れを欠陥と誤検査してしまうことがなくなり、欠陥検査装置１による検査性能を向上させることができる。
【００４２】
［実施例］
次に、具体的数値を用いた実施例を説明する。
【００４３】
一次元ＣＣＤカメラ３での撮影条件は、４０９６画素、走査周期は１ｋＨｚとする。一次元ＣＣＤカメラ３の視野幅は、図４に示すように、８インチのシリコンウエーハ２に合わせて２１０ｍｍとする。ＸＹステージ５によるシリコンウエーハ２の搬送速度は５０ｍｍ／ｓｅｃとする。照明は線状光源７を使用する。
【００４４】
これにより、一次元ＣＣＤカメラ３の視野幅方向は、２１０（ｍｍ）／４０９６（画素）＝０．０５１（ｍｍ／画素）の分解能で撮影する。
【００４５】
シリコンウエーハ２の搬送方向は、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）／１０００（Ｈｚ）＝０．０５（ｍｍ）となり、一次元ＣＣＤカメラ３による１走査で、０．０５（ｍｍ）分を撮影する。これにより、撮影された画像情報は、図５に示すような情報として画像メモリに格納される。なお、搬送方向の分解能を視野幅方向の１／２にする場合は、搬送速度を２倍にするか、走査周期を１／２にする。
【００４６】
これにより、一次元ＣＣＤカメラ３で、シリコンウエーハ２の検査面全体を撮影する。
【００４７】
シリコンウエーハ２の検査面を顕微鏡４で検査すれば欠陥と判定されるものでも、広い視野でシリコンウエーハ２の検査面全体を撮影すれば、汚れと判定できる。画像処理装置６ではこの欠陥と汚れとを正確に判定する。
【００４８】
例えば、図６（ａ）中の輝点が密集している部分は、エッチング処理などの取扱中に何かに接触したことで、それを起点としてＯＳＦが発生したものである。この部分を顕微鏡４で拡大して検査すると、図６（ｂ）のように、ＯＳＦが多く発生したと判定される。このため、この部分だけを検査してしまうと、誤検査となる。顕微鏡４で図６（ｃ）のような他の部分も検査して判断する必要がある。
【００４９】
これに対して本発明は、一次検査としてシリコンウエーハ２全体を検査するため、輝点の密集状態が異常であるのか否かが容易に判断できる。これにより、輝点の密集部分が汚れであるか否かの判断及びその位置の特定を容易に行うことができる。
【００５０】
具体的には、図７に示すようにして判断する。顕微鏡４のＣＣＤカメラ４Ａから取り込んだ画像情報である図７（ａ）から、所定しきい値で２値化して図７（ｂ）の画像を得る。この画像から、基準値以上の面状の輝度分布のみを残して図７（ｃ）の画像を得る。この図７（ｃ）の汚れ検出画像中の汚れの検出座標を記録する。
【００５１】
次いで、特定された汚れの位置を除いた部分を検査領域として再設定され、顕微鏡４による検査領域の撮影が行われて、欠陥の検査が行われる。
【００５２】
［変形例］
（１）　上記実施形態では、ＸＹステージ５を用いてシリコンウエーハ２側を、一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４に対して相対的に移動させるようにしたが、逆に、一次元ＣＣＤカメラ３及び顕微鏡４をシリコンウエーハ２に対して移動させるようにしてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５３】
（２）　上記実施形態では、検査対象物の表面又は断面等の全体を撮影する光学系として一次元ＣＣＤカメラ３を用いたが、二次元ＣＣＤカメラを用いてもよい。この場合は、ＸＹステージ５によってシリコンウエーハ２を二次元ＣＣＤカメラの直下に移動させるだけで済む。この場合も、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る欠陥検査方法および欠陥検査装置によれば、顕微鏡を使用せずに検査対象物の全体を撮影した画像情報を処理して欠陥や汚れの位置を特定し、その結果を基に検査位置を再設定して、顕微鏡による実際の検査を行うため、検査作業の効率化を図ることができる。これにより、検査時間を短縮させることができる。
【００５５】
また、欠陥と汚れを予め判別して顕微鏡による実際の検査を行うため、汚れを欠陥と誤検査してしまうことがなくなり、欠陥検査装置による検査性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置を示す構成図である。
【図２】シリコンウエーハの検査面の撮影画像を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る欠陥検査方法の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係る一次元ＣＣＤカメラの一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例に係る画像メモリの構成例を示す模式図である。
【図６】シリコンウエーハの全体画像及び拡大画像を示す模式図である。
【図７】シリコンウエーハの画像処理例を示す模式図である。
【符号の説明】
１：欠陥検査装置、２：シリコンウエーハ、３：一次元ＣＣＤカメラ、４：顕微鏡、４Ａ：ＣＣＤカメラ、５：ＸＹステージ、６：画像処理装置、６Ａ：表示部、７：線状光源。
【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】
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