(57)【要約】【課題】半導体ウエハのチップを検査する半導体外観検査装置に適した画像データの並列処理方式を提供する。【解決手段】検査対象チップの同一ロケーションの画像を常に同一の画像処理回路に分配する。【選択図】図７
2007019272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに形成されたチップの欠陥を検査する半導体外観検査装置の画像処理装置において、
画像データを相互に独立して並列に画像処理する複数の画像処理回路と、
前記複数の画像処理回路に半導体ウエハ表面の画像データを分配する画像分配回路と、
前記画像分配回路の制御を行う制御回路とを備え、
前記画像分配回路は、各画像処理回路に異なるチップの同一ロケーションの画像が分配されるように画像データを分配することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像分配回路は、１つのチップを走査して得た画像データを予め定めた基本データ量あるいは当該基本データ量を一定サイズを単位として増減したデータ量の画像データに分割し、前記分割した画像データを前記複数の画像処理回路に転送することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像分配回路に、画像データを一時記憶する画像記憶メモリが接続されていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理装置において、画像データの入力と前記画像処理を同じタイミングで行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像処理は、前記異なるチップの同一ロケーションの２つの画像を比較する処理であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
製造工程にある複数のチップを備えた半導体ウエハに電子線または光を照射して取得した画像データを相互に独立して並列に画像処理する複数の画像処理回路と、
前記複数の画像処理回路毎に前記半導体ウエハ表面の異なるチップの同一ロケーションの画像データを分配する画像分配回路と、
前記画像分配回路の制御を行う制御回路とを備え、
前記画像処理回路からの結果に基づいて前記半導体ウエハの欠陥を検出することを特徴とする半導体外観検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体外観検査装置において、
前記画像分配回路は、１つのチップを走査して得た画像データを予め定めた基本データ量あるいは当該基本データ量を一定サイズを単位として増減したデータ量の画像データに分割し、前記分割した画像データを前記複数の画像処理回路に転送することを特徴とする半導体外観検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の半導体外観検査装置において、
前記画像分配回路に、画像データを一時記憶する画像記憶メモリが接続されていることを特徴とする半導体外観検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体外観検査装置において、
画像データの入力と前記画像処理とを同じタイミングで行うことを特徴とする半導体外観検査装置。
【請求項１０】
請求項６記載の半導体外観検査装置において、
前記画像処理は、前記異なるチップの同一ロケーションの２つの画像を比較する処理であることを特徴とする半導体外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関し、特に半導体ウエハに形成されたチップの欠陥を検査する半導体検査装置の画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像データを複数の処理回路によって並列処理させる方式として、複数の処理回路の動作状態に応じて、画像データの転送先を変更し、処理回路の処理時間に応じて画像処理時間を均一化させるような方式として、特開平１０−１６２１３０号公報に記載された並列データ処理装置及び方法が挙げられる。詳細を図１にて説明する。これは、データ転送手段であるローカルバスａａとテスト手段であるテストバスｂｂ及び複数の処理回路１０１を有し、これに制御回路１０５がテストバスｂｂにて接続され、これとは別にローカルバスａａによってデータ処理結果メモリ１０２、データＩ／Ｏ１００、プログラムメモリ１０３、プログラム分配回路１０４が接続されている。まず、リセット解除時に制御回路１０５がテストバスｂｂを使用して処理回路１０１をテストし、次にテストに合格した処理回路１０１に対してプログラム分配回路１０４がデータ処理を行うためのプログラムを分配し、続いてデータＩ／Ｏ１００がローカルバスａａを経由して処理回路１０１に対して処理データを送信する。また、プログラム分配回路１０４は、処理回路１０１によってデータが処理される量に応じて処理回路１０１に分配するデータ量を動的に変更する手段を提供する。また制御回路１０５は、前記一連のデータ分配動作を繰り返すことによって、並列データ処理を行う。プログラム分配回路１０４がローカルバスにてデータを処理回路１０１に対して分配する際、処理回路１０１が停止していた場合は制御回路１０５が正常に動作している処理回路１０１に対してテストを行い、プログラム分配回路１０４がデータを転送しなおす。以下、それを繰り返す。そのときのデータ２００の流れを図２に示す。データＤ１を処理回路１に転送しようとする際、処理回路１が停止していた場合は、処理回路４にデータＤ１の転送先を変更する。その後、処理回路１に対してテストプログラムを実行し、復旧を図る。復旧に成功した場合は処理回路１を継続して使用し、復旧できなかった場合は処理回路を除外して画像処理を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１６２１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開平１０−１６２１３０号公報では、プロセッサユニットの処理状態に応じて画像データサイズを増減し、かつ、画像データの分配先を動的に変更することによって、並列画像処理を行っているが、この場合、処理するプロセッサユニットの状況によって画像データサイズの算出及び画像データ転送先を決定する処理と、それに伴う処理タイミングの変動により、画像処理のスループットが低下してしまうといった問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、画像データを複数の処理回路によって並列処理するに際し、半導体ウエハのチップを検査する半導体外観検査装置に適した方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、検査対象チップの同一ロケーションの画像を常に同一の画像処理回路に分配する。
【０００７】
すなわち、本発明による半導体外観検査装置の画像処理装置は、画像データを相互に独立して並列に画像処理する複数の画像処理回路と、複数の画像処理回路に半導体ウエハ表面の画像データを分配する画像分配回路と、画像分配回路の制御を行う制御回路とを備え、画像分配回路は、各画像処理回路に異なるチップの同一ロケーションの画像が分配されるように画像データを分配することを特徴とする。
【０００８】
画像分配回路は、１つのチップを走査して得た画像データを予め定めた基本データ量あるいは当該基本データ量を一定サイズを単位として増減したデータ量の画像データに分割し、分割した画像データを複数の画像処理回路に転送する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検査対象チップの分割された画像を、チップの同一ロケーションの画像が常に同一の画像処理回路に転送されるように分配することによって、画像比較処理を各画像処理回路内で独立して並列に行うことが出来、検査対象チップのサイズに依存せずに画像処理を高速化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図３に、検査装置の全体構成図を示す。半導体外観検査装置は、図に示すように、検査部３０１、画像処理部３０２、結果表示部３０３で構成されている。画像処理部３０３は、それぞれ画像データ線ｇ、画像出力バスｆにて検査部３０１と結果表示部３０３に接続されている。画像処理部３０２は、ウエハ表面を逐次走査して行く検査部から取得された画像データを元に、ウエハ表面に存在する欠陥を検出して欠陥情報を送出する。
【００１２】
図４に、画像処理部の内部構成を示す。画像処理部は、画像処理基板４０１，４０２，４０３，…が並列にＮ個接続されており、入力された画像データを分配して、並列に画像処理することによって欠陥情報を出力する。
【００１３】
図５に、画像処理基板の概略図を示す。画像処理基板は、複数の画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄと、その回路に対して画像を分配する画像分配回路５００、画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄを制御するための制御回路５０２、画像分配回路５００に接続されている画像データを一時記憶するための画像記憶メモリ５０１から構成されている。画像分配回路５００と画像メモリ５０１には、それぞれ書き込みデータ線ａと読み込みデータ線ｂが並列に接続されている。画像分配回路５００と画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄは、それぞれ並列に画像データ線ｃにて接続されており、お互いの画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄはそれぞれ独立して動作する。また、制御回路５０２は、画像分配回路５００と制御線ｅにて接続されており、画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄの実装数に応じて画像分配回路５００を制御する事によって、画像データの分配サイズを決定する。画像処理基板５０４は、画像データ線ｇから入力された画像データを画像分配回路５００にて複数の画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄに分割転送させ、画像の欠陥検出や位置補正などの画像処理を行った後、画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄから画像出力バスｆにより並列に出力するものである。
【００１４】
図６に、半導体ウエハ６０１上の複数の検査チップの配置と、画像処理装置が検査をする時のセンサの走査軌跡ｈを示す。画像処理装置は、２つの画像を比較することによって、その相違から検査対象チップ上に存在する欠陥や割れなどを見つけるものである。ここでは、検査第２チップ６０２、検査第３チップ６０３、検査第４チップ６０４を走査して得た画像データを分割し、それぞれのチップの同一箇所（同一ロケーション）の画像データを同じ画像処理回路に分配する方法を説明する。図５に示すように、それぞれの画像処理回路には、検査チップを走査して得た画像データを幾つかに分割したデータが送られる。ここでは、検査第２チップ６０２の画像を取得して画像処理回路に記憶し、次に検査第３チップ６０３の画像を取得して、お互いの取得した画像を比較して両者の相違を検出する。その後、検査第４チップ６０４の画像を取得して画像処理回路に記憶し、検査第３チップ６０３と検査第４チップ６０４の画像を比較して両者の相違を検出するときの画像分配動作を示す。画像処理装置は、２つの検査チップの走査画像を用いて比較動作を行う。
【００１５】
図７及び図８に、チップ上の同一ロケーションの画像を常に同一の画像処理回路に分配し、常に同一の画像処理回路によって並列に画像を処理する動作を図示する。検査第２チップ６０２の画像データは、６０２（１），６０２（２），６０２（３），６０２（４）といった画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄが処理する一定の処理単位である画像転送ブロックに分割されて連続して画像メモリ５０１へデータライトされて行く。その間に画像分配回路５００は、画像メモリ５０１から画像６０２（１）をリードして、画像処理回路５０３ａへ画像６０２（１）を転送する。続いて、画像分配回路５００は、画像処理回路５０３ｂへ画像６０２（２）を転送する。以下、画像６０２（３）、画像６０２（４）についても同様に、画像分配回路５００は画像処理回路５０３ｃ、画像処理回路５０３ｄに転送してゆく。このようにして、検査第２チップ６０２のデータを分配し終わり、検査第３チップ６０３の画像分配動作に移行すると、同様に、画像分配回路５００に入力される画像データは、それぞれ６０３（１），６０３（２），６０３（３），６０３（４）といった画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄが処理する一定の処理単位である画像転送ブロックに分割されて画像メモリ５０１に入力される。その間に画像分配回路５００は、画像処理回路５０３ａへ画像６０３（１）を転送する。続いて、画像分配回路５００は、画像処理回路５０３ｂへ画像６０３（２）を転送する。以下、画像６０３（３）、画像６０３（４）についても同様に、画像分配回路５００は画像処理回路５０３ｃ、画像処理回路５０３ｄに転送してゆく。
【００１６】
検査第２チップ６０２の画像６０２（１）、検査第３チップの画像６０３（１）、検査第４チップの画像６０４（１）は、チップ上の同じロケーションの画像である。検査第２チップ６０２の画像６０２（２）、検査第３チップの画像６０３（２）、検査第４チップの画像６０４（２）は、チップ上の同じロケーションの画像である。同様に、検査第２チップ６０２の画像６０２（３）、検査第３チップの画像６０３（３）、検査第４チップの画像６０４（３）は、チップ上の同じロケーションの画像である。図８に示すように、各画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄは、比較に必要な隣接する２つのチップの画像データを受信したタイミングで直ちに２つの画像データの比較動作に入る。
【００１７】
このように、それぞれの検査チップの同じロケーションの分割データを画像処理プロセッサの同じ画像処理回路に転送することによって、検査第２チップ６０２の分割データと検査第３チップ６０３の分割データの比較動作、検査第３チップの分割データと検査第４チップの分割データの比較動作を一つの画像処理回路内で行うことが出来るようになり、比較動作が画像処理回路を跨がないので処理の高速化を図ることが可能となる。
【００１８】
図９、図１０に、検査チップ内画像転送ブロック分割法について示す。ここでは、検査チップを画像転送ブロック分割した場合の検査チップ内画像分割方法について説明する。検査チップの画像データはラインと呼ばれる、ある一定周期に細かく区切られており、そのラインの集合体をブロックと呼ぶ。各画像処理回路に分配する単位を画像転送ブロックと定義する。画像転送ブロックは、基本画像転送ブロック１０２４ラインを基本転送サイズとし、ブロックサイズを増減する単位である補正ブロック１２８ラインごとに増減する。この画像転送ブロックを拡張画像転送ブロックと呼ぶ。従って画像分配は１０２４ライン毎の基本画像転送ブロックで分配を試み、必要に応じて画像転送ブロックを増減させることによって、チップ上の同一ロケーションの画像を常に同一の画像処理回路に分配する。
【００１９】
・基本画像転送ブロック＝１０２４ライン
・補正ブロック        ＝１２８ライン
・最小画像転送ブロック＝５１２ライン
・最大画像転送ブロック＝１５３６ライン
・拡張画像転送ブロック＝５１２〜１５３６ライン（補正ブロック単位で増減）
【００２０】
図１１から図１５で、画像データが端数無しで分配される場合の分配動作と、基本画像転送ブロックを補正ブロックサイズで補正した場合に転送される場合の分配動作、基本画像転送ブロックを補正ブロックサイズの補正を行っても端数が生じる場合の分配動作についてそれぞれ説明する。
【００２１】
図１１に、端数無しで画像分配された場合の動作を示す。検査チップサイズが４０９６ラインの場合、画像分配回路５００は画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄに基本画像転送ブロック１０２４ラインごとに分配を行う。この場合の分配ロケーションやタイミングは図７、図８に示す通りとなる。
【００２２】
図１２、図１３に、検査チップサイズが大きく、転送回数が多い場合の転送例を示す。この例の場合、チップサイズが８１９２ラインなので、ひとつの画像処理回路に対して１０２４ラインずつ８回に分けて、画像データを転送する。このとき、画像処理回路５０３ａ〜５０３ｄに実装するメモリーサイズが大きければ大きいほど、転送できる画像データを多くすることが出来るので、一度に検査できる検査チップサイズを大型化することが可能である。また、転送タイミングは、図７を基本として転送回数が４回から８回に増加する形となる。このようにして、画像データの入力と画像処理とを同じタイミングで実行させることができる。
【００２３】
図１４に、検査チップサイズが４２２４ラインで、基本画像転送ブロックで分割する際に１２８ラインの端数が出る場合の分配動作を示す。この場合、最初の３ブロック目までは基本画像転送ブロックで分配され、残りの１１５２ラインは基本画像転送ブロックに補正ブロックを１ブロック加算したラインで転送される。
【００２４】
図１５に、検査チップサイズが４５００ラインで、基本画像転送ブロックで分割する際に検査ブロック終端部に補正ブロックの増減では対応出来ない端数が発生した場合の分配動作を示す。この場合、最初の３ブロック目までは基本画像転送ブロックで分配され、残りの１４２８ラインは基本画像転送ブロックに補正ブロックを１ブロック加算したラインで転送されるが、式(1)より１０８ラインの端数が生じる。
【００２５】
４５００−（１０２４＊３）−（１０２４＋１２８＊４）＝−１０８      (1)
そのため、最後の画像を分配する際に、式(1)にて端数が出ないよう１０８ラインのダミーデータを付加して分配を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の並列データ処理装置のブロック図。
【図２】従来例の画像分配タイミング図。
【図３】検査装置の全体構成を示した模式図。
【図４】画像処理部の内部構成を示した模式図。
【図５】画像処理基板の構成を示した模式図。
【図６】半導体ウエハの平面図。
【図７】検査対象チップの画像データ分割方法を示した模式図。
【図８】画像分配タイミング図。
【図９】チップサイズと画像転送ブロックの関係を示した模式図。
【図１０】画像転送ブロックのサイズを示した模式図。
【図１１】４０９６ラインの分配動作を示した模式図。
【図１２】８１９２ラインの分配動作を示した模式図。
【図１３】８１９２ラインの画像分配タイミング図。
【図１４】４２２４ラインの画像分配タイミング図。
【図１５】４５００ラインの画像分配タイミング図。
【符号の説明】
【００２７】
１００  データＩ／Ｏ
１０１  処理回路
１０２  データ処理結果メモリ
１０３  プログラムメモリ
１０４  プログラム分配回路
１０５  制御回路
３０１  検査部
３０２  画像処理部
３０３  結果表示部
４０１，４０２，４０３  画像処理基板
５００  画像分配回路
５０１  画像記憶メモリ
５０２  制御回路
５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃ，５０３ｄ  画像処理回路
６０１  半導体ウエハ
６０２  検査第２チップ
６０３  検査第３チップ
６０４  検査第４チップ
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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