(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上に形成された２つのチップの画像を、一方を検出画像、他方を参照画像として比較し、２つの画像に差がある場合に欠陥候補として検出する半導体ウェーハの外観検査装置において、
それぞれが画像メモリ、欠陥の位置を検出する欠陥位置検出部、欠陥の特徴量を計算する特徴量計算部を有するチャネルを複数備え、画像の取得から画像処理までをチャネル分割による並列処理で行い、
前記複数のチャネルのうち１つのチャネルの画像を選択する画像選択回路、前記画像選択回路によって選択されたチャネルから出力されるデジタル信号をビデオ信号に変換するビデオ信号変換器、及び前記ビデオ信号変換器から出力されるビデオ信号を画像表示するディスプレイを有し、
更に、画像を切り出す切出し機能部及び切り出した画像を結合して１つの画像とする画像結合機能部を有し、
前記切出し機能部は、前記欠陥位置検出部によって検出された欠陥の位置情報をもとに当該欠陥の中心を中心とする画像を対応するチャネルの画像メモリから切り出し、前記画像結合機能部は、前記切り出された画像を結合して前記画像選択回路に供給することにより、欠陥画像における欠陥の中心を前記ディスプレイの中心を除く一定点に合わせて表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の外観検査装置において、
前記ディスプレイは操作卓に備えられ、検査中のウェーハ上における欠陥の位置表示画像と、前記検査中の欠陥画像とを同じ画面にリアルタイムに表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の外観検査装置において、
前記リアルタイムに表示される欠陥画像は予め定められた表示更新周期で更新されることを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
請求項１記載の外観検査装置において、
１つの欠陥の検出に使用した検出画像、参照画像及び処理の中間段階で生成した画像を同一画面に並べてリアルタイムに表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項５】
請求項１記載の外観検査装置において、
複数のチャネルで検出した欠陥の画像を同一画面に並べてリアルタイムに表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項６】
請求項１記載の外観検査装置において、
前記チャネル毎に存在する欠陥位置検出部及び特徴量計算部がプロセッサエレメントによって更に並列化されており、各プロセッサエレメントで同時に検出された欠陥の画像を同一画面に並べてリアルタイムに表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項７】
請求項１記載の外観検査装置において、
前記欠陥画像において欠陥に枠をつけて表示することを特徴とする外観検査装置。
【請求項８】
請求項１記載の外観検査装置において、
前記特徴量計算部によって計算された欠陥の特徴量を前記欠陥画像に同時に表示することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ上にチップを形成する際のパターン検査工程に用いる外観検査装置に関し、特にパターン検査時の画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ上に形成されたチップの外観検査では、各チップの形状が同一であることを利用して、前回取得したチップの画像を参照画像、今回取得した画像を検出画像として、２つのチップの画像を比較し、両者に差がある場合を欠陥候補として、欠陥情報と欠陥画像を出力する。外観検査装置の構成、動作に関する例は、特許第３１３９９９８号公報、特開２００５−１３４９７６号公報に記載されている。
【０００３】
図１８は、従来の半導体ウェーハ外観検査装置の構成を示す図である。外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００から構成されている。画像取得装置２００は、半導体ウェーハ上に形成されたチップの像をセンサ２１０で取り込み、Ａ／Ｄ変換器２２０でデジタル画像に変換し、画像処理装置１００にデータを送る。図１８では３チャネルの例で記載しているが、並列化によるスループット向上のため、１６チャネル並列や３２チャネル並列化を行っている。
【０００４】
画像処理装置１００では、画像取得装置２００から送られてきたウェーハの画像を画像メモリ１１０に保持し、前回取得したチップの画像（参照画像）と今回取得した画像（検出画像）が揃うと欠陥位置検出部１２０に画像を送り、欠陥位置検出部１２０は検出画像、参照画像の位置を合わせ、差分抽出により欠陥候補位置を特定する。特徴量計算部１３０は、欠陥があると判断した画像を用いて欠陥の面積や投影長を算出する。集計処理部１４０は、各チャネルで検出した欠陥の情報を収集し、操作卓３００に情報（欠陥テキスト情報）を送る。これら一連の動作はパイプライン動作をし、画像取得装置２００は決められた範囲の画像を取得し続け、画像処理装置１００は欠陥の検出動作を続ける。操作卓３００では送られてきた欠陥情報をもとに、図１９に示すように、操作ディスプレイ３１０にウェーハ上の欠陥位置をリアルタイムでプロットしていく。これにより検査の進捗状況もわかる。
【０００５】
画像処理装置１００は欠陥が存在する画像（欠陥画像情報）を操作卓３００に送り、操作卓３００は、ハードディスクまたはメモリで構成された欠陥情報ファイル装置３２０に欠陥画像情報を保存する。欠陥画像情報は欠陥テキスト情報に比べデータ量が多く、検出する欠陥数に依存するが欠陥画像情報を欠陥情報ファイル装置３２０に格納するためには時間を要する。格納した画像は検査終了後のレビューに使用する。この一例は特開２００５−１１６７６８号公報に記載がある。
【特許文献１】特許第３１３９９９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３４９７６号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体ウェーハ上に形成される回路の微細化が進むと、半導体ウェーハ外観検査装置においても１画素寸法を小さくすることで対応するが、このことで処理すべき画像のデータ量は増大する。半導体ウェーハの大口径化も進んでおり、このことも処理すべき画像のデータ量を増大させる。取得すべき画像が増えるということは検査にかかる時間が増えるということであり、処理すべきデータ量が増えることはやはり検査にかかる時間が増えるということである。各部の高速化を行ってはいるが、電子線を用いた現状の半導体ウェーハ外観検査装置の例では、１枚のウェーハにかかる検査処理時間は４０分から６０分程度であり、レビューを含めた検査のトータル時間が長くなる。半導体ウェーハ外観検査装置における検査では、各種パラメータを設定して検出したい欠陥を対象に検査を行うが、検査処理時間が長くかかるため、設定したパラメータが間違っていた場合、それに気がつくまでの時間も長くなり、検査効率を下げる原因となる。
【０００７】
本発明の目的は、検査効率を向上することのできる外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明では、検査開始から検査終了までの時間にも、取得した画像や処理途中の各種画像、レビュー用の画像をリアルタイムで表示する。表示する画像は、人間の目にみせるため０．５秒程度から数秒で切り替えていく。検出した欠陥が多い場合、そのすべてをリアルタイムに表示することはできないが、検査用の各種パラメータが正しく設定できていたかの確認や、表示される欠陥をリアルタイムに見ていくことで、存在する欠陥のおおまかな傾向を把握することができ、その後の欠陥のレビューを効率よく行うことが可能となる。
【０００９】
さらに画像切出し機能部、画像結合機能部を持ち、検出した欠陥を中心または特定点を基準にして画像メモリから画像を切り出し、チャネルに分断されているときはそれを結合することで、画面に欠陥画像を表示した場合に、切り替わっていく画面において欠陥の位置が一定になるために、より見やすくレビューができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検査用の各種パラメータが正しく設定できていたかの確認や、欠陥のおおまかな傾向を把握することができ、その後の欠陥のレビューを効率よく行うことが可能となる。また、切り替わっていく画面上において一定の位置に欠陥の画像が表示されるため操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００及び操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０、欠陥表示ディスプレイ３３０を有する。
【００１２】
画像取得装置２００は、半導体ウェーハ上に形成されたチップの像をセンサ２１０で取り込み、Ａ／Ｄ変換器２２０でデジタル画像に変換し、画像処理装置１００にデータを送る。画像処理装置１００では、画像取得装置２００から送られてきた画像を画像メモリ１１０に保持し、前回取得したチップの画像（参照画像）と今回取得した画像（検出画像）が揃うと欠陥位置検出部１２０に画像を送り、欠陥位置検出部１２０は検出画像、参照画像の位置を合わせ、差分抽出により欠陥候補位置を特定する。特徴量計算部１３０は、欠陥があると判断した画像を用いて欠陥の面積や投影長を算出する。集計処理部１４０では、各チャネルで検出した欠陥の情報を収集し、操作卓３００に情報（欠陥テキスト情報）を送る。各チャネルの特徴量計算部１３０から出力された画像を画像選択回路１６０にて選択し、ビデオ信号変換器１５０でデジタルデータからビデオ信号に変換し、欠陥表示ディスプレイ３３０に表示する。
【００１３】
このときの画像選択の方法としては、時間的に最新の画像を選択する方法、チャネルを順次切り替えてそのとき存在する画像を選択する方法、全チャネルの画像を蓄えておきチャネル順に画像を選択する方法等がある。これら一連の動作はパイプライン動作をし、画像取得装置２００は決められた範囲の画像を取得し続け、画像処理装置１００は欠陥の検出動作を続ける。欠陥表示ディスプレイ３３０は、欠陥が存在しない場合は欠陥画像の表示を更新しないが、欠陥が存在する場合には予め指定された一定の周期で欠陥画像の表示を更新していく。人間の目にみせる表示更新周期であるため、検出した欠陥の数が多かった場合、検出した欠陥をすべて表示することはできないが、検査に合わせてリアルタイムに欠陥を表示することが可能となる。欠陥画像の表示周期の指定方法は、検査対象ウェーハにどのような検査を行うかを指定する検査レシピに設定する方法や、マンマシンインターフェースとなっている操作卓３００にて表示周期を指定する方法等がある。欠陥画像の表示周期としては０.５秒から１０秒程度が妥当と考えられる。
【００１４】
図２は、本発明による外観検査装置の他の実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０、欠陥表示ディスプレイ３３０を有する。本実施例の外観検査装置は、画像メモリ１１０から画像を画像選択回路１６０に送る構成のため、画像取得装置２００で取得した検出画像を欠陥表示ディスプレイ３３０にリアルタイムに表示することが可能となる。
【００１５】
図３は、本発明による外観検査装置の他の実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０を有する。本実施例の外観検査装置は、ビデオ信号変換器１５０から出力されるビデオ信号を操作ディスプレイ３１０に入力することにより、図４に示すように、ウェーハ全面における欠陥位置表示と欠陥画像の表示を同時にリアルタイム更新で表示することが可能となる。
【００１６】
図５は、本発明による外観検査装置の他の実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０に加えて、画像結合機能部１７０及び切出し機能部１８０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０、欠陥表示ディスプレイ３３０を有する。
【００１７】
本実施例の外観検査装置は、特徴量計算部１３０から欠陥の位置情報を切出し機能部１８０に送り、切出し機能部１８０は欠陥位置情報をもとに画像メモリ１１０から欠陥を中心にした画像を切り出す。切り出された画像は画像結合機能部１７０で結合されて画像選択回路１６０に送られ、ビデオ信号変換器１５０でデジタルデータからビデオ信号に変換され、欠陥表示ディスプレイ３３０に表示される。このことにより、欠陥の中心を表示画面の中心に表示することが可能となる。
【００１８】
画像をチャネルに分割して並列処理する外観検査装置では、図６に示すように、入力画像はチャネル分割され、さらに画像処理装置内部の処理単位に分割されるため、入力画像は一定の矩形領域に分割される。図６に示す黒丸●の位置に欠陥が存在した場合、リアルタイム表示する画像は太線で囲った領域となり、表示画像において欠陥は左上に位置するようになる。このとき、連続に表示を更新していった場合、図８に示すように欠陥の位置は表示画面の右側であったり、左側であったりと、見づらいものになる。さらに欠陥が１つの画面に２個以上存在した場合、どちらを表示したものかもわからなくなる。
【００１９】
図５に示す実施例の構成にした場合、図６に示す黒丸●の位置と同じ位置に欠陥がある場合、リアルタイム出力画像は図７のようになり、リアルタイム表示する画像を太線で囲った領域とすることが可能となる。切出し機能部１８０でチャネル１の画像メモリとチャネル２の画像メモリから画像を切り出し、画像結合機能部１７０で２つの画像を結合させて、欠陥を中心にした表示用の画像を作成することが可能となる。図９は、図８と同様に連続に表示を更新していった場合の欠陥の表示位置を示したものであり、欠陥が常に画面の中心に表示されるため、欠陥を認識しやすく、表示された欠陥がどれかを判別することが容易になる。また、欠陥の中心が画面の中心ではなく、画面の一定点にくるようにして欠陥画像を表示する事も可能である。
【００２０】
画像における座標と画像メモリにおけるアドレスは１対１に対応する。図１０に画像における座標の例を示す。この例では座標の原点を(x，y)＝(0，0)とし、(0，0)、(383，0)、(0，2047)、(383，2047)で囲まれた領域を考える。チャネル当りの画像幅は１２８画素とする。検出した画像の座標が(150，1000)であった場合、(150，1000)を中心とした128画素×128画素の画像を切り出そうとすると、(86，936)、(213，936)、(86，1063)、(213，1063)の領域を切り出すことになる。チャネル１では(86，936)、(127，936)、(86，1063)、(127，1063)の領域、チャネル２では(128，936)、(213，936)、(128，1063)、(213，1063)の領域となる。画像における座標と画像メモリにおけるアドレスは１対１に対応しており、画像メモリの０番地から画像が格納されているとすると、次の式で座標を画像メモリのアドレスに変換することができる。
チャネル１画像メモリアドレス(MAch1)＝(x，y)＝128y+x
チャネル２画像メモリアドレス(MAch2)＝(x，y)＝128y+(x-128)
【００２１】
切り出す画像の領域から画像メモリのアドレスがわかるため、切り出す画像がチャネル間にまたがっても画像を切り出すことができる。
【００２２】
図１１は、本発明による外観検査装置の他の実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０、画像結合機能部１７０、切出し機能部１８０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０、欠陥表示ディスプレイ３３０を有する。
【００２３】
欠陥位置検出部１２０から欠陥の位置情報を切出し機能部１８０に送り、切出し機能部１８０は欠陥位置情報をもとに画像メモリ１１０から欠陥を中心にした画像を切り出す。切り出した画像を画像選択回路１６０に送り、ビデオ信号変換器１５０でデジタルデータからビデオ信号に変換し、欠陥表示ディスプレイ３３０に表示する。このことにより、欠陥の中心を表示画面の中心に表示することが可能となる。本実施例によると、図５で説明した実施例と同じ効果を得ることができる。
【００２４】
図１２は、本発明による外観検査装置の他の実施例を示す概略図である。この外観検査装置は、画像取得装置２００、画像処理装置１００、操作卓３００を有する。画像取得装置２００は、センサ２１０、Ａ／Ｄ変換器２２０を有する。画像処理装置１００は、画像メモリ１１０、欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０、集計処理部１４０、ビデオ信号変換器１５０、画像選択回路１６０、画像結合機能部１７０、切出し機能部１８０を有する。操作卓３００は、操作ディスプレイ３１０、欠陥情報ファイル装置３２０、欠陥表示ディスプレイ３３０を有する。
【００２５】
本実施例では、欠陥位置検出部１２０から欠陥の位置情報を切出し機能部１８０に送り、切出し機能部１８０は欠陥位置情報をもとに画像メモリ１１０から欠陥を中心にした画像を切り出す。切り出した画像を特徴量計算部１３０に送り、画像処理を継続する。処理途中で使用した画像を含めた画像を画像選択回路１６０に送り、ビデオ信号変換器１５０でデジタルデータからビデオ信号に変換し、欠陥表示ディスプレイ３３０に表示する。
【００２６】
本実施例によると、図１３に示すように、欠陥を中心とした複数の画像を表示することが可能となる。図１３では、１つの欠陥に対する検出画像（左上）、参照画像（右上）、差分画像（左下）、２値画像（右下）の４つを表示している。これにより、どこの欠陥をどのようにして検出しているか、大きさや処理の仕方を把握することが可能となる。この処理途中画像の表示においては、その他の種類の画像を表示することが可能であり、例えば、処理の中に拡大縮小の画像処理があれば、拡大時の画像を表示でき、検査パラメータの設定が正しいか否かも確認することが可能となる。
【００２７】
図１４は、本発明の一実施例における表示例を示す図である。画像選択回路１６０には各チャネルの画像が送られてくるため、画像選択回路１６０において１つのチャネルの画像を選択するのではなく、複数のチャネルを選択し、画像を並べてビデオ信号変換器１５０でデジタルデータからビデオ信号に変換し、欠陥表示ディスプレイ３３０に表示する。これにより複数チャネルの欠陥画像を同時に表示することが可能となる。
【００２８】
図１５は、本発明の一実施例における表示例を示す図である。欠陥位置検出部１２０、特徴量計算部１３０がプロセッサエレメント（ＰＥ）で構成される場合、プロセッサエレメント（ＰＥ）を複数並べて並列動作により処理の高速化を図ることが可能となる。図１５に示すように、複数のプロセッサエレメント（ＰＥ）で検出した欠陥画像を並べて表示することにより、プロセッサエレメント（ＰＥ）の動作状況をモニタすることが可能となる。
【００２９】
プロセッサエレメント（ＰＥ）はプロセッサとメモリで構成される。図１６は、プロセッサエレメント（ＰＥ）に処理すべき画像領域を割振った例である。図示の例では、１チャネルあたり４つのプロセッサエレメント（ＰＥ）で処理を行い、３チャネルで１２個のプロセッサエレメント（ＰＥ）で処理を行う。複数のプロセッサエレメント（ＰＥ）で検出した欠陥画像を並べて表示することにより、プロセッサエレメント（ＰＥ）の動作状況をモニタすることが可能となる。
【００３０】
図１７は、本発明の一実施例における表示例を示す図である。１つの画像に複数の欠陥が存在した場合、対象となる欠陥に枠をつけて表示することにより、対象となる欠陥を強調し認識しやすくすることが可能となる。画像処理装置１００の欠陥位置検出部１２０によって欠陥の中心位置の情報が得られ、特徴量計算部１３０によってその欠陥の大きさの情報が得られる。従って、検出された欠陥に対してその欠陥を囲む枠の位置及び大きさを計算し、画面に重畳して表示する。さらに欠陥番号や、特徴量計算部で計算された当該欠陥の面積（ｓ）、投影長（ｌｘ，ｌｙ）などの欠陥情報を同一画面に表示することで、レビュー効率向上に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図２】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図３】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図４】本発明の一実施例における表示例を示す図。
【図５】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図６】画像表示範囲を示す図。
【図７】画像表示範囲を示す図。
【図８】表示画面上での欠陥の位置を示す図。
【図９】表示画面上での欠陥の位置を示す図。
【図１０】画像における座標の例を示す図。
【図１１】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図１２】本発明による外観検査装置の一実施例を示す概略図。
【図１３】本発明の一実施例における表示例を示す図。
【図１４】本発明の一実施例における表示例を示す図。
【図１５】本発明の一実施例における表示例を示す図。
【図１６】プロセッサエレメントと処理する画像領域の関係を示す図。
【図１７】本発明の一実施例における表示例を示す図。
【図１８】従来例を示す図。
【図１９】従来例における表示例を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１００…画像処理装置
１１０…画像メモリ
１２０…欠陥検出部
１３０…特徴量計算部
１４０…集計処理部
１５０…ビデオ信号変換器
１６０…画像選択回路
１７０…画像結合機能部
１８０…切出し機能部
２００…画像取得装置
２１０…センサ
２２０…Ａ／Ｄ変換器
３００…操作卓
３１０…操作ディスプレイ
３２０…欠陥情報ファイル
３３０…欠陥表示ディスプレイ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004699883.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004699883.tif 000017
【図１７】
0004699883.tif 000018
【図１８】
0004699883.tif 000019
【図１９】
0004699883.tif 000020