(57)【要約】【課題】検出精度を向上できる外観検査装置および外観検査方法を提供すること。【解決手段】外観検査装置１は、撮像手段３から基準チップおよび複数の検査チップに係るＲＧＢ輝度値を画素ごとに取得する基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４と、各検査チップに係るＲＧＢの輝度値から、同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する検査側平均値算出手段４５と、基準チップに係るそれぞれの輝度値と、当該輝度値に係る画素と同じ位置の検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出する輝度比率算出手段４６と、当該比率に基づいて、それぞれの検査チップに係る各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する輝度値補正手段４７と、補正した輝度値に基づいて、各検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定手段４９とを備える。【選択図】図１
2007155610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に製造されたチップの外観を検査する外観検査装置であって、
検査対象である検査チップと、当該検査チップの比較対象である基準チップとを撮像して、前記検査チップおよび前記基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から取得した前記検査チップおよび前記基準チップのＲＧＢの輝度値を画素ごとに記憶する記憶手段と、
前記撮像手段から、前記基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる基準側輝度値取得手段と、
前記撮像手段から、１つのウェハ上の前記検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる検査側輝度値取得手段と、
それぞれの前記検査チップに係るＲＧＢの輝度値から、同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する検査側平均値算出手段と、
前記基準チップに係るそれぞれの輝度値と、当該輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出する輝度比率算出手段と、
前記比率に基づいて、それぞれの前記検査チップに係る各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する輝度値補正手段と、
前記輝度値補正手段により補正した輝度値に基づいて、前記検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外観検査装置において、
前記撮像手段は、複数の前記基準チップを撮像し、
前記基準側輝度値取得手段は、前記撮像手段から、複数の前記基準チップのそれぞれから各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させ、
前記基準側輝度値取得手段により取得した輝度値に基づいて、それぞれの前記基準チップに係る同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する基準側平均値算出手段を備え、
前記輝度比率算出手段は、前記基準側平均値算出手段により算出された平均輝度値と、当該平均輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出することを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の外観検査装置において、
前記基準画像チップに係るＲＧＢの輝度値に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成手段と、
前記輝度値補正手段により補正されたＲＧＢの輝度値に基づいて、当該輝度値を有する前記検査チップに係る検査画像を生成する検査画像生成手段とを備え、
前記良否判定手段は、前記基準画像と、前記検査画像とを比較して、当該検査画像に係る前記検査チップの良否判定を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
ウェハ上に製造されたチップの外観を検査する外観検査方法であって、
検査対象である検査チップと、当該検査チップの比較対象である基準チップとを撮像して、前記検査チップおよび前記基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から取得した前記検査チップおよび前記基準チップのＲＧＢの輝度値を画素ごとに記憶する記憶手段とを備え、
前記撮像手段から、前記基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる基準側輝度値取得ステップと、
前記撮像手段から、１つのウェハ上の前記検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる検査側輝度値取得ステップと、
それぞれの前記検査チップに係るＲＧＢの輝度値から、同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する検査側平均値算出ステップと、
前記基準チップに係るそれぞれの輝度値と、当該輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出する輝度比率算出ステップと、
前記比率に基づいて、それぞれの前記検査チップに係る各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する輝度値補正ステップと、
前記輝度値補正手段により補正した輝度値に基づいて、前記検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定ステップとを実行することを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ上に製造されたチップの外観を検査する外観検査装置および外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等のチップが知られている。このようなチップは、半導体で形成された薄い基板であるウェハ（半導体ウェハ）上で多数製造され、それぞれ個片化されて使用される。
このようなウェハの表面には、チップの製造過程において変色、汚れおよび傷等が発生する場合や、製造されたチップにパターン欠陥が生じている場合がある。このようなチップは不良品であることが多いため、製造されたチップの外観を検査する必要がある。
【０００３】
このような外観検査を行う装置として、ウェハ表面をカラーＴＶカメラで撮像した画像と、基準画像とを比較する外観検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の外観検査装置では、ＸＹステージ上に載置されたウェハをカラーＴＶカメラで撮像し、取得したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー信号を補正した後、当該カラー信号から欠陥が強調されたモノクロ画像を生成する。そして、生成されたモノクロ画像と、基準画像との濃度分布を比較して、欠陥の有無を判定する。
【０００４】
また、他の外観検査装置として、チップの撮像画像をパターン、ソルダーレジストおよび文字により符号化して基準データと比較する外観検査装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の外観検査装置では、チップのパターン、ソルダーレジストおよび文字を認識し、それぞれの要素に応じた係数を用いて、カラー画像撮像装置で取得した各座標のＲＧＢ各成分の輝度情報を演算する。そして、検査対象のチップの符号化したビットマップを作成し、当該ビットマップと、基準データのビットマップとを比較してチップの良否判定を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８２３７７号公報
【特許文献２】特開平７−３２５０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の外観検査装置では、ウェハ上に形成される膜の膜厚の違いによって輝度値が変化するため、欠陥が誤検出されるという問題がある。
すなわち、ウェハには複数の膜が形成されており、それぞれの膜の膜厚が各ウェハで異なる場合がある。このような場合、ウェハをカラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラで撮像すると、膜厚の違いによって、それぞれのウェハから取得したＲＧＢの各波長の輝度値が異なってしまう。このため、検査対象のウェハと、比較対象のウェハとの間で輝度値の違いが生じてしまい、正常なウェハであるにも関らず欠陥として誤検出されてしまうという問題がある。
また、特許文献２に記載の外観検査装置では、前述のような各ウェハの膜厚の違いに起因する欠陥の誤検出が生じるほか、当該外観検査装置における符号化等のデータ処理が複雑であり、検査時間の増大化および外観検査装置のコストアップという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、欠陥の検出精度を向上でき、検査処理を簡略化できる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した目的を達成するために、本発明の外観検査装置は、ウェハ上に製造されたチップの外観を検査する外観検査装置であって、検査対象である検査チップと、当該検査チップの比較対象である基準チップとを撮像して、前記検査チップおよび前記基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値を出力する撮像手段と、前記撮像手段から取得した前記検査チップおよび前記基準チップのＲＧＢの輝度値を画素ごとに記憶する記憶手段と、前記撮像手段から、前記基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる基準側輝度値取得手段と、前記撮像手段から、１つのウェハ上の前記検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる検査側輝度値取得手段と、それぞれの前記検査チップに係るＲＧＢの輝度値から、同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する検査側平均値算出手段と、前記基準チップに係るそれぞれの輝度値と、当該輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出する輝度比率算出手段と、前記比率に基づいて、それぞれの前記検査チップに係る各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する輝度値補正手段と、前記輝度値補正手段により補正した輝度値に基づいて、前記検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、基準チップとは、目視等により、変色、傷およびごみ等が無く、転写された回路パターンに欠陥が無いと判定されたチップをいう。
ここで、ウェハ上に形成される膜の膜厚は各ウェハで異なる場合があり、このような場合には、当該ウェハ上に製造されたチップの輝度値と、基準チップの輝度値との差が大きくなり、輝度値の違いによる欠陥検出を行う場合では、欠陥の誤検出を招く。
これに対し、本発明では、検査対象である検査チップに係る各画素の平均輝度値を算出し、基準チップに係る輝度値と対応する検査チップの平均輝度値との比率を算出した後、当該比率に基づいて、それぞれの検査チップの各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する。
これによれば、ウェハに形成された膜の膜厚の違いに起因する検査チップに係る輝度値と、基準チップに係る輝度値との差を補正することができるので、各検査チップから取得した輝度値を、基準チップから取得した輝度値に近似化することができる。この際、検査チップに欠陥がある場合には、輝度値の補正を行った後でも、欠陥部位の輝度値の違いを残すことができる。従って、検査チップにおいて、欠陥が無い部位では基準チップとの輝度値の違いを小さくすることができる一方で、欠陥がある部位では輝度値の差を顕著とすることができるので、欠陥の検出精度を向上することができる。
【００１０】
また、前述の特許文献２に記載の外観検査装置のように、チップのパターン等を認識することを要せず、撮像手段から取得した各検査チップおよび基準チップに係る輝度値の単純な計算を繰り返すことにより、精度の高い検査チップの外観検査を実施することができる。
これによれば、データの符号化等の処理を省略できるので、チップの外観検査の工程を簡略化することができる。従って、外観検査時間の短縮および外観検査装置のコストダウンを図ることができる。
【００１１】
本発明では、前記撮像手段は、複数の前記基準チップを撮像し、前記基準側輝度値取得手段は、前記撮像手段から、複数の前記基準チップのそれぞれから各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させ、前記基準側輝度値取得手段により取得した輝度値に基づいて、それぞれの前記基準チップに係る同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する基準側平均値算出手段を備え、前記輝度比率算出手段は、前記基準側平均値算出手段により算出された平均輝度値と、当該平均輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出することが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、複数の基準チップからＲＧＢの輝度値を取得して、当該ＲＧＢの輝度値から当該基準チップに係る平均輝度値を画素ごとに算出し、当該平均輝度値を用いて輝度比率算出手段による比率算出を行う。これによれば、基準チップが形成されたウェハに部分的な膜厚の違いが生じ、それぞれの基準チップから取得した輝度値にばらつきが生じている場合でも、各基準チップの平均輝度値を算出することにより、当該膜厚の違いによる基準チップの輝度値が大きく変動することを抑えることができる。
【００１３】
すなわち、ウェハの膜厚が薄いあるいは厚い部位に製造された基準チップから輝度値を取得した場合、当該輝度値と、平均的な膜厚を有するウェハ上のチップに係る輝度値との差が大きくなる。このような基準チップに係る輝度値と、検査チップに係る輝度値とを比較した場合、欠陥でないにも関らず欠陥であると判定されたり、欠陥があるにも関らず欠陥でないと判定されたりしてしまう可能性がある。
これに対し、複数の基準チップから輝度値を取得し、当該輝度値に基づいて平均輝度値を算出することにより、基準チップに係る輝度値を平均化することができる。このため、当該平均輝度値から算出された輝度比率を用いて検査チップに係る輝度値を補正することで、検査チップにおける欠陥の無い部位と、当該部位に対応する基準チップに係る輝度値とを一層近似化することができる。また、この場合でも、検査チップにおいて欠陥がある部位の輝度値と、基準チップに係る輝度値との差を保つことができる。従って、膜厚の違いによって増減する基準チップの輝度値を補正することができ、検査チップの欠陥がある部位を一層容易に検出することができる。
【００１４】
また、本発明では、前記基準画像チップに係るＲＧＢの輝度値に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成手段と、前記輝度値補正手段により補正されたＲＧＢの輝度値に基づいて、当該輝度値を有する前記検査チップに係る検査画像を生成する検査画像生成手段とを備え、前記良否判定手段は、前記基準画像と、前記検査画像とを比較して、当該検査画像に係る前記検査チップの良否判定を行うことが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、良否判定手段が、基準チップに係る輝度値に基づく基準画像と、各検査チップに係る補正後の輝度値に基づく検査画像とを比較することにより、例えば、欠陥の大小や、回路パターンとの位置関係から、欠陥の程度を評価することができる。すなわち、チップの機能を損なわない部位に欠陥が検出された場合には、当該欠陥を欠陥として見做さないようにすることができる。従って、外観検査の幅を広げることができる。
【００１６】
あるいは、本発明の外観検査方法は、ウェハ上に製造されたチップの外観を検査する外観検査方法であって、検査対象である検査チップと、当該検査チップの比較対象である基準チップとを撮像して、前記検査チップおよび前記基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値を出力する撮像手段と、前記撮像手段から取得した前記検査チップおよび前記基準チップのＲＧＢの輝度値を画素ごとに記憶する記憶手段とを備え、前記撮像手段から、前記基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる基準側輝度値取得ステップと、前記撮像手段から、１つのウェハ上の前記検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を取得して、当該輝度値を前記記憶手段に記憶させる検査側輝度値取得ステップと、それぞれの前記検査チップに係るＲＧＢの輝度値から、同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する検査側平均値算出ステップと、前記基準チップに係るそれぞれの輝度値と、当該輝度値に係る画素と同じ位置の前記検査チップに係る画素の平均輝度値との比率を、ＲＧＢごとに算出する輝度比率算出ステップと、前記比率に基づいて、それぞれの前記検査チップに係る各画素の輝度値をＲＧＢごとに補正する輝度値補正ステップと、前記輝度値補正手段により補正した輝度値に基づいて、前記検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定ステップとを実行することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、前述の外観検査装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、ウェハに形成された膜の膜厚の差によって増減する各検査チップの輝度値を補正することができ、欠陥のない部位の検査チップの輝度値を、基準チップの輝度値に近似化することができる。この際、欠陥が生じている検査チップの部位の輝度値と、当該部位に対応する基準チップの部位の輝度値との差は残すことができる。従って、検査チップの欠陥部位を容易に検出することができるだけでなく、欠陥の検出精度を向上することができる。
また、当該外観検査方法においては、単純な輝度値の計算によって輝度値の補正が行われるので、チップに転写されたパターンを認識し、符号化して処理する検査方法に比べ、外観検査工程の簡略化を図ることができる。従って、検査チップの外観検査時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）外観検査装置１の構成
図１は、本実施形態の外観検査装置１の概略構成を示すブロック図である。
外観検査装置１は、ウェハ上に製造されたチップのパターンを取得し、取得した輝度値に基づく補正した検査画像と基準画像とを比較して、チップ上の変色、傷、汚れ、パターン欠陥等を検出して当該チップの良否判定を行うものである。
【００１９】
このような外観検査装置１は、図１に示すように、ウェハ６が載置されるステージ２と、ステージ２上のウェハ６を撮像する撮像手段３と、撮像手段３で取得したウェハ６上のチップ６１（図２参照）に係る輝度値を処理する装置本体４とを備えている。また、装置本体４には、当該装置本体４から出力される検査結果を出力する検査結果出力手段５が接続されている。なお、検査結果出力手段５としては、入力する検査結果を表示する画像表示装置や、当該検査結果を印刷出力する印刷装置等を挙げることができる。
【００２０】
撮像手段３は、本実施形態では、カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを備えて構成されている。このカラーＣＣＤカメラは、撮像画像（以下、「画像」と略す場合がある）における１つの画素を形成する撮像素子を複数有し、これら撮像素子は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光の輝度値を取得可能に構成されている。そして、撮像手段３は、装置本体４の制御下で、ウェハ６のチップ６１を撮像し、当該チップ６１に係る各画素の輝度値を含む画像情報を装置本体４に出力する。このような撮像手段３によるチップ６１の撮像の際には、それぞれのチップ６１を個別に撮像してもよく、また、ウェハ６上のチップ６１を一度に撮像してもよい。
【００２１】
図２には、ウェハ６上に製造されたチップ６１を示す平面図である。
ウェハ６上には、図２に示すように、複数のチップ６１が製造されている。これらチップ６１には、回路パターンＰが形成されており、当該回路パターンＰ上には、図示を省略したが、酸化膜や保護膜等の複数の膜が形成されている。このような膜の形成過程で、当該膜の膜厚がウェハ６ごとに異なる場合があり、撮像手段３によって取得した検査対象である各検査チップに係る各画素の輝度値（具体的には、ＲＧＢの各輝度値）と、当該検査チップの比較対象である基準チップに係る各画素の輝度値との間に大きな差が生じてしまう場合がある。このため、装置本体４では、検査チップに係る各画素の輝度値を補正した検査画像を生成し、当該検査画像と基準チップに係る基準画像との比較を行う。
【００２２】
装置本体４は、前述のように、撮像手段３で取得したチップ６１の輝度値に基づいて当該チップ６１の外観を検査し、検査結果を検査結果出力手段５に出力する。
この装置本体４は、図１に示すように、基準側輝度値取得手段４１、基準側平均値算出手段４２、基準画像生成手段４３、検査側輝度値取得手段４４、検査側平均値算出手段４５、輝度比率算出手段４６、輝度値補正手段４７、検査画像生成手段４８および良否判定手段４９および記憶手段５０を備えて構成されている。
【００２３】
基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４は、撮像手段３にウェハ６上のチップ６１を撮像させ、当該撮像手段３からチップ６１に係る各画素のＲＧＢの輝度値を含む画像情報を取得する。
このうち、検査側輝度値取得手段４４は、後述する外観検査処理での検査対象である検査チップから各画素のＲＧＢの輝度値を取得し、基準側輝度値取得手段４１は、検査チップの比較対象であり、欠陥の無い良品と判定された基準チップから各画素のＲＧＢの輝度値を取得する。これら基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４は、取得した各ＲＧＢの輝度値を、それぞれ記憶手段５０に画素ごとに記憶させる。
【００２４】
基準側平均値算出手段４２は、基準側輝度値取得手段４１で取得した各基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値に基づいて、同じ位置の画素の平均輝度値（基準側平均輝度値）をＲＧＢごとに算出する。そして、基準側平均値算出手段４２は、算出した各画素のＲＧＢの平均輝度値を、記憶手段５０に記憶する。
【００２５】
例えば、基準チップがｎ個あり、各基準チップに係るある画素のＲＧＢ各成分の輝度値をそれぞれＳ１（ＢＲＳ１，ＢＧＳ１，ＢＢＳ１）、Ｓ２（ＢＲＳ２，ＢＧＳ２，ＢＢＳ２），…，Ｓｎ（ＢＲＳｎ，ＢＧＳｎ，ＢＢＳｎ）とし、当該画素におけるＲＧＢ各成分の平均輝度値（基準側平均輝度値）を（ＡＲＳ，ＡＧＳ，ＡＢＳ）とすると、当該基準側平均輝度値（ＡＲＳ，ＡＧＳ，ＡＢＳ）は、以下の式（１）〜（３）で表される。なお、このような基準側平均輝度値（ＡＲＳ，ＡＧＳ，ＡＢＳ）は、それぞれの基準チップの画像における画素ごとに算出される。
【００２６】
［数式］
ＡＲＳ＝（ＢＲＳ１＋ＢＲＳ２＋…＋ＢＲＳｎ）／ｎ      …（１）
ＡＧＳ＝（ＢＧＳ１＋ＢＧＳ２＋…＋ＢＧＳｎ）／ｎ      …（２）
ＡＢＳ＝（ＢＢＳ１＋ＢＢＳ２＋…＋ＢＢＳｎ）／ｎ      …（３）
【００２７】
基準画像生成手段４３は、基準側平均値算出手段４２により算出された各画素のＲＧＢごとの基準側平均輝度値に基づいて基準画像を生成する。この基準画像の各画素の輝度値は、当該画素に応じたＲＧＢの各基準側平均輝度値を加算することによって算出される。すなわち、本実施形態において基準画像は、各基準チップから得た各画素のＲＧＢの輝度値に基づいて算出された当該各基準チップの平均画像である。
例えば、基準画像におけるある画素の輝度値ＢＳは、当該画素のＲＧＢの基準側平均輝度値を（ＡＲＳ，ＡＧＳ，ＡＢＳ）とすると、以下の式（４）で表される。そして、基準画像生成手段４３は、このような輝度値の加算を、基準画像を構成する全ての画素に対して行って基準画像を生成し、生成した基準画像を記憶手段５０に記憶させる。
【００２８】
［数式］
ＢＳ＝ＡＲＳ＋ＡＧＳ＋ＡＢＳ        …（４）
【００２９】
検査側平均値算出手段４５は、検査側輝度値取得手段４４により取得した各検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値に基づいて、当該輝度値の平均値（検査側平均輝度値）を算出する。そして、検査側平均値算出手段４５は、算出した各画素のＲＧＢの平均輝度値を記憶手段５０に記憶する。
【００３０】
例えば、検査チップがｍ個あり、各検査チップに係るある画素のＲＧＢ各成分の輝度値をそれぞれＯ１（ＢＲＯ１，ＢＧＯ１，ＢＢＯ１）、Ｏ２（ＢＲＯ２，ＢＧＯ２，ＢＢＯ２），…，Ｏｍ（ＢＲＯｍ，ＢＧＯｍ，ＢＢＯｍ）とし、当該画素におけるＲＧＢ各成分の平均輝度値を（ＡＲＯ，ＡＧＯ，ＡＢＯ）とすると、当該平均輝度値（ＡＲＯ，ＡＧＯ，ＡＢＯ）は、以下の式（５）〜（７）で表される。なお、このような平均輝度値は、それぞれの基準チップの撮像画像における画素ごとに算出される。
【００３１】
［数式］
ＡＲＯ＝（ＢＲＯ１＋ＢＲＯ２＋…＋ＢＲＯｍ）／ｍ      …（５）
ＡＧＯ＝（ＢＧＯ１＋ＢＧＯ２＋…＋ＢＧＯｍ）／ｍ      …（６）
ＡＢＯ＝（ＢＢＯ１＋ＢＢＯ２＋…＋ＢＢＯｍ）／ｍ      …（７）
【００３２】
輝度比率算出手段４６は、対応するそれぞれの画素の基準側平均輝度値および検査側平均輝度値の輝度比率を算出する。すなわち、輝度比率算出手段４６は、それぞれ対応する各画素のＲＧＢ各成分の平均輝度値ごとに、輝度比率を算出する。
具体的に、基準チップの画像と検査チップの画像とで対応するある画素のＲＧＢ各成分の輝度比率を（ｒＲ、ｒＧ、ｒＢ）とすると、当該各輝度比率（ｒＲ、ｒＧ、ｒＢ）は、以下の式（８）〜（１０）で算出される。そして、輝度比率算出手段４６は、算出した輝度比率（ｒＲ、ｒＧ、ｒＢ）を記憶手段５０に記憶させる。
【００３３】
［数式］
ｒＲ＝（検査側平均輝度値ＡＲＯ）／（基準側平均輝度値ＡＲＳ）  …（８）
ｒＧ＝（検査側平均輝度値ＡＧＯ）／（基準側平均輝度値ＡＧＳ）  …（９）
ｒＢ＝（検査側平均輝度値ＡＢＯ）／（基準側平均輝度値ＡＢＳ）  …（１０）
【００３４】
輝度値補正手段４７は、輝度比率算出手段４６により算出された輝度比率に基づいて、それぞれの検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を補正する。具体的に、輝度値補正手段４７は、各検査チップから取得した各画素のＲＧＢ各成分の輝度値に対して、対応する画素の輝度比率を乗算する。
【００３５】
例えば、ある検査チップに係るある画素のＲＧＢ各成分の輝度値を（ＢＲＯ，ＢＧＯ，ＢＢＯ）とし、当該画素の補正後のＲＧＢ各成分の輝度値を（ＢＲ’Ｏ，ＢＧ’Ｏ，ＢＢ’Ｏ）とすると、当該補正後の各輝度値（ＢＲ’Ｏ，ＢＧ’Ｏ，ＢＢ’Ｏ）は、以下の式（１１）〜（１３）で示される。このような輝度値の補正は、各検査チップに係る輝度値の全てに対して行われ、輝度値補正手段４７は、補正した輝度値を記憶手段５０に記憶させる。
【００３６】
［数式］
ＢＲ’Ｏ＝ＢＲＯ×ｒＲ        …（１１）
ＢＧ’Ｏ＝ＢＧＯ×ｒＧ        …（１２）
ＢＢ’Ｏ＝ＢＢＯ×ｒＢ        …（１３）
【００３７】
検査画像生成手段４８は、輝度値補正手段４７により補正された輝度値を用いて、各検査チップに係る検査画像を生成する。
例えば、検査画像生成手段４８は、検査画像におけるある画素の補正後のＲＧＢ各輝度値を（ＢＲ’Ｏ，ＢＧ’Ｏ，ＢＢ’Ｏ）とすると、当該画素の輝度値Ｂ’Ｏは、以下の式（１４）で示される。そして、検査画像生成手段４８は、このような輝度値の加算を、全ての検査チップに係る全ての画素に対して行って、それぞれの検査チップに対応する検査画像を生成し、生成した検査画像を記憶手段５０に記憶させる。
【００３８】
［数式］
Ｂ’Ｏ＝ＢＲ’Ｏ＋ＢＧ’Ｏ＋ＢＢ’Ｏ        …（１４）
【００３９】
良否判定手段４９は、各検査画像と基準画像とを比較して、当該検査画像に係る検査チップに欠陥があるか否かを判定する。
具体的に、良否判定手段４９は、検査画像生成手段４８で生成された各検査画像のそれぞれ画素の輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が、所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、良否判定手段４９は、検査画像に係る輝度値と、基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内であると判定した場合には、当該検査画像に係る検査チップに欠陥がないとし、所定範囲外であれば、当該検査画像に係る検査チップに変色、傷、ゴミおよびパターン欠陥等に由来する欠陥候補が存在すると判定する。なお、良否判定に際して、輝度値の差の範囲は、適宜設定してよい。
良否判定手段４９は、このような判定処理を、１つのウェハ６上の検査チップに係る検査画像の全てに対して行い、検査チップに欠陥候補が存在すると判定した場合には、当該欠陥候補の検査画像における位置を示す位置情報、および、当該検査画像に係る検査チップのウェハ６における位置を示す位置情報を記憶手段５０に記憶させる。
【００４０】
また、良否判定手段４９は、欠陥候補があると判定した検査チップに係る検査画像と、基準画像とを比較して、当該検査画像中に含まれる欠陥候補が、チップとしての機能に影響を及ぼす欠陥であるか否かを判定する。
具体的に、良否判定手段４９は、欠陥候補の大きさや、当該欠陥候補の位置と回路パターンＰの位置などを判断材料として、当該欠陥候補がチップの機能に影響を及ぼす欠陥であるか否かを判定する。そして、良否判定手段４９は、当該欠陥候補がチップの機能に影響を及ぼす欠陥であると判定した場合には、当該欠陥を有する検査画像を検査結果出力手段５に出力する。また、良否判定手段４９は、チップの機能に影響を及ぼす欠陥でないと判定した場合には、当該欠陥候補を有する検査画像に係る検査チップを良品チップとして判定し、判定結果を検査結果出力手段５に出力する。
【００４１】
記憶手段５０は、外観検査に際して利用される基準チップおよび検査チップの各画像情報等が記憶される。
具体的に、記憶手段５０は、基準側輝度値記憶部５０１、基準側平均値記憶部５０２、基準画像記憶部５０３、検査側輝度値記憶部５０４、検査側平均値記憶部５０５、輝度比率記憶部５０６、補正後輝度値記憶部５０７、検査画像記憶部５０８および欠陥位置記憶部５０９を備えて構成されている。
【００４２】
基準側輝度値記憶部５０１および検査側輝度値記憶部５０４は、基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４により取得した各基準チップおよび各検査チップのＲＧＢの輝度値を画素ごとに記憶する。
基準側平均値記憶部５０２および検査側平均値記憶部５０５は、基準側平均値算出手段４２および検査側平均値算出手段４５で算出された基準側平均輝度値および検査側平均輝度値を、各画素のＲＧＢごとに記憶する。
基準画像記憶部５０３および検査画像記憶部５０８は、基準画像生成手段４３および検査画像生成手段４８により生成された基準画像および各検査画像を記憶する。
【００４３】
輝度比率記憶部５０６は、輝度比率算出手段４６により算出されたＲＧＢの輝度比率を画素ごとに記憶する。
補正後輝度値記憶部５０７は、輝度値補正手段４７で補正された各検査チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値を記憶する。
欠陥位置記憶部５０９は、良否判定手段４９により欠陥チップと判定された検査チップのウェハ６上の位置情報、および、当該検査チップに係る検査画像の欠陥位置情報を記憶する。
【００４４】
（２）外観検査の手順
以下に、外観検査装置１によるウェハ６上の検査チップの外観検査の手順を説明する。
図３は、外観検査の手順を示すフローである。
外観検査装置１によるチップ６１の外観検査においては、装置本体４が、撮像手段３を用いて、基準となる良品のチップ（基準チップ）の画素単位のＲＧＢの輝度値を取得し、各基準チップの輝度値を平均化した基準画像を生成する。そして、装置本体４は、検査対象であるチップ（検査チップ）から取得した輝度値を補正した後、検査画像を生成して、当該検査画像と基準画像とを比較して、検査チップの欠陥の有無を判定する。
【００４５】
具体的に、本実施形態の外観検査では、図３に示すように、まず、基準側輝度値取得手段４１が、撮像手段３により基準チップを撮像し、当該基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値を取得する（ステップＳ１）。この際、基準チップの数は、適宜設定することができるが、例えば、１０〜数百個程度とすることができる。そして、基準側輝度値取得手段４１は、これら取得した各輝度値を、基準側輝度値記憶部５０１に記憶させる。
【００４６】
次に、基準側平均値算出手段４２が、取得した各基準チップに係る各画素のＲＧＢの輝度値から、それぞれ同じ位置の各画素の平均輝度値（基準側平均輝度値）をＲＧＢごとに算出する（ステップＳ２）。そして、基準側平均値算出手段４２は、算出した平均輝度値を、基準側平均値記憶部５０２に記憶させる。
【００４７】
この後、基準画像生成手段４３が、算出された各基準チップの平均輝度値に基づいて基準画像を生成する（ステップＳ３）。この基準画像の生成においては、前述のように、基準画像生成手段４３は、同じ画素のＲＧＢの各平均輝度値を加算して得られた輝度値を基準画像における当該画素の輝度値として基準画像を生成する。そして、基準画像生成手段４３は、生成した基準画像を、基準画像記憶部５０３に記憶させる。
以上、ステップＳ１〜Ｓ３までの処理で、各基準チップの輝度値取得および基準画像生成が完了する。
【００４８】
次に、検査チップの輝度値取得、検査画像生成および良否判定を行う。
まず、検査側輝度値取得手段４４が、撮像手段３に１枚のウェハ６上に配置された検査対象のチップ６１（検査チップ）を撮像させ、当該撮像手段３から各検査チップに係るＲＧＢの輝度値を画素ごとに取得する（ステップＳ４）。そして、検査側輝度値取得手段４４は、取得した各輝度値を、検査側輝度値記憶部５０４に記憶させる。
【００４９】
この後、検査側平均値算出手段４５が、各検査チップから取得したＲＧＢの輝度値の平均値を画素ごとに算出する（ステップＳ５）。すなわち、検査側平均値算出手段４５は、それぞれの検査チップから取得した各画素のＲＧＢの輝度値から、同じ位置に対応する画素のＲＧＢそれぞれの平均輝度値（検査側平均輝度値）を算出する。そして、検査側平均値算出手段４５は、算出した平均輝度値を検査側平均値記憶部５０５に記憶させる。
【００５０】
ステップＳ６では、輝度比率算出手段４６が、ステップＳ２で算出された基準側平均輝度値と、ステップＳ５で算出された検査側平均輝度値との比率を算出する（ステップＳ６）。
具体的に、輝度比率算出手段４６が、それぞれ対応する画素の基準側平均輝度値および検査側平均輝度値を取得し、検査側平均輝度値を基準側平均輝度値で除算した値を輝度比率として算出する。すなわち、輝度比率算出手段４６は、対応する各画素のＲＧＢ成分の平均輝度値ごとに輝度比率を算出する。そして、輝度比率算出手段４６は、算出した各輝度比率を輝度比率記憶部５０６に記憶させる。
【００５１】
次に、輝度値補正手段４７が、ステップＳ６で算出された輝度比率に基づいて、各検査チップに係る各輝度値を画素およびＲＧＢごとに補正する（ステップＳ７）。具体的に、輝度値補正手段４７は、各検査チップの各画素のＲＧＢの輝度値に対して、対応する画素およびＲＧＢの輝度比率を乗算する。そして、輝度値補正手段４７は、補正後の輝度値を補正後輝度値記憶部５０７に記憶させる。
なお、この輝度値の補正は、検査対象である各検査チップに係る全ての画素のＲＧＢの各輝度値に対して行う。
【００５２】
この後、検査画像生成手段４８は、補正した輝度値を用いて、各検査チップに係る検査画像を生成する（ステップＳ８）。このステップＳ８では、検査画像生成手段４８は、前述のように、各画素におけるＲＧＢ各成分の補正後の輝度値をそれぞれ加算して当該画素の輝度値とし、この加算処理を全ての画素に対して行うことで、１つの検査チップに対応する１つの検査画像を生成する。また、検査画像生成手段４８は、このような検査画像生成処理を行って全ての検査チップに係る検査画像を生成する。そして、検査画像生成手段４８は、生成した各検査画像を検査画像記憶部５０８に記憶させる。
【００５３】
次に、良否判定手段４９が、ステップＳ８にて生成された各検査画像と、ステップＳ３にて生成された基準画像とを比較して、検査画像に係る検査チップに欠陥があるか否かを判定する良否判定を行う（ステップＳ９）。
具体的に、良否判定手段４９は、まず、１つの検査画像の各画素の輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差を算出し、当該輝度値の差が所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００５４】
ここで、良否判定手段４９は、検査画像の全ての画素の輝度値と、対応する基準画像の画素の輝度値との差が所定の範囲内にあると判定した場合には、当該検査画像に係る検査チップを良品チップと判定する。また、良否判定手段４９は、輝度値の差が所定の範囲内にない画素が存在すると判定した場合には、当該画素を欠陥候補とし、当該画素を有する検査画像に係る検査チップを欠陥候補チップと判定する。この際、良否判定手段４９は、欠陥候補である画素の位置を示す位置情報を欠陥位置記憶部５０９に記憶させる。
そして、良否判定手段４９は、このような検査画像の輝度値と基準画像の輝度値との差の評価を、全ての検査画像に対して行う。
【００５５】
ここで、良否判定手段４９は、全ての検査画像に欠陥候補がなく、検査対象であるウェハ６上の全ての検査チップが良品チップであると判定した場合には、ウェハ６上の全ての検査チップが良品チップである旨の結果を検査結果出力手段５に出力する（ステップＳ１０）。
【００５６】
また、良否判定手段４９は、欠陥候補が存在する検査画像が１つでもある場合には、欠陥候補を有する検査画像と基準画像とを画像として比較して、欠陥候補がチップの機能を損なう重大な欠陥であるか否かを判定する。
ここで、良否判定手段４９は、検出された欠陥候補のうち、全ての欠陥候補がチップの機能を損なうものではないと判定した場合、検査対象であるウェハ６上の各検査チップを良品チップであると判定し、当該検査結果を検査結果出力手段５に出力する（ステップＳ１０）。
【００５７】
一方、良否判定手段４９は、検出された欠陥のうち、１つでもチップの機能を損なうものが存在すると判定した場合には、チップの機能を損なうと判定された欠陥候補をチップの欠陥と判定する。そして、良否判定手段４９は、当該欠陥が含まれる検査画像（欠陥画像）と、当該検査画像に係る検査チップのウェハ６上の位置を示す位置情報とを検査結果出力手段５に出力する（ステップＳ１１）。
【００５８】
これらステップＳ１０，Ｓ１１の後、装置本体４により、使用者に外観検査を継続するか否かの問合せが行われる（ステップＳ１２）。
ここで、使用者の操作により、装置本体４が検査継続と判定した場合には、ステージ２上のウェハ６を交換し（ステップＳ１３）、ステップＳ４に戻って、検査側輝度値取得手段４４が、再び検査チップの輝度値取得を行う。
一方、装置本体４が検査終了と判定した場合には、外観検査を終了する。
【００５９】
以上のような本実施形態の外観検査装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４が、良品である基準チップ、および、検査対象である検査チップの各画素のＲＧＢの輝度値を取得する。そして、検査側平均値算出手段４５が、各検査チップから取得した輝度値に基づいて、同じ画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出し、輝度比率算出手段４６が、基準チップに係る輝度値と、検査チップに係る平均輝度値との比率を算出する。この後、輝度値補正手段４７が、算出された比率に基づいて、各検査チップの各画素の輝度値を補正した後、良否判定手段４９が、当該補正後の輝度値に基づいて、各検査チップの良否判定を行う。
これによれば、基準チップが製造されたウェハと、検査チップが製造されたウェハとに形成された膜の膜厚が異なり輝度値に差異が生じている場合でも、当該輝度値の差異を補正することができる。すなわち、基準チップの係る輝度値と、欠陥が無い部位における検査チップに係る輝度値とを近似化することができる。一方、輝度値の近似化を行った後でも、検査チップの欠陥がある部位においては、当該部位の輝度値と、基準チップの輝度値との差異を残すことができる。従って、欠陥の検出を容易に行うことができ、検査チップの欠陥の検出精度を向上することができる。
【００６０】
また、このような検査チップに係る輝度値を補正して、基準チップに係る輝度値に近似化する際の計算処理は、輝度値の平均化、輝度比率の算出および乗算という単純な計算の繰返しであるので、パターンを認識し当該パターンに応じて行われる符号化処理等の複雑な処理を必要としない。従って、外観検査工程を簡略化することができるとともに、外観検査時間の短縮および検査コストの低減を図ることができる。
【００６１】
さらに、基準側輝度値取得手段４１で取得された各基準チップの各画素のＲＧＢの輝度値に基づいて、基準側平均値算出手段４２が、画素ごとにＲＧＢの平均輝度値を算出し、輝度比率算出手段４６は、当該基準チップに係る平均輝度値（基準側平均輝度値）と、検査チップに係る平均輝度値（検査側平均輝度値）との比率を算出する。
これによれば、基準チップが製造されたウェハ６に部分的な膜厚の差が生じ、各基準チップにおける同じ画素で輝度値の差異が生じている場合に、各基準チップから取得した輝度値の平均輝度値と、当該平均輝度値に基づいて算出された輝度比率を用いて補正された検査チップに係る輝度値とを比較することで、基準チップが形成されたウェハの部分的な膜厚の違いに起因する輝度値への影響を小さくすることができる。従って、欠陥の誤検出および検出不良を一層抑制することができ、外観検査の信頼性を向上することができる。
【００６２】
また、良否判定手段４９が、基準画像と検査画像との輝度値の差異により欠陥候補を検出した場合に、当該欠陥候補を有する検査画像と基準画像とを画像として比較することにより、当該欠陥候補がチップの機能に影響を及ぼす欠陥であるか否かを判定することができる。これによれば、輝度値の検出誤差等に起因する欠陥候補や、チップの機能に影響を及ぼさない程度の欠陥候補を検査チップの欠陥として見做さないようにすることができる。従って、外観検査の幅を広げることができる。
さらに、良否判定手段４９で欠陥を有すると判定された検査チップに係る検査画像は、検査結果出力手段５に出力されるので、当該検査画像を目視等で確認することも容易となる。従って、外観検査をより詳細に行うことも可能である。
【００６３】
（３）実施形態の変形
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、良否判定手段４９は、各検査チップに係る検査画像の輝度値と、基準チップに係る基準画像の輝度値との差が所定範囲内であるか否かを判定して欠陥候補を検出し、欠陥候補が存在すると判定した場合には、検査画像と基準画像とを画像として比較するとしたが、本発明はこれに限らない。
【００６４】
すなわち、検査チップに係る輝度値と、基準チップに係る輝度値との差が所定範囲内でない場合には、当該検査画像に係る検査チップを欠陥チップと判定するようにしてもよい。この場合、基準画像および各検査画像を生成する処理は省略することができる。なお、良否判定手段４９が、基準画像と検査画像とを画像として比較するようにすれば、一層詳細な検査を行うことができる。
また、良否判定手段４９が、このような輝度値の比較を省略し、検査画像と基準画像とを画像として比較することで、当該検査画像に係る検査チップの欠陥を検出するようにしてもよい。なお、良否判定手段４９が、輝度値の比較を実行し、欠陥候補を検出した後に、当該欠陥候補を有する検査画像と基準画像とを比較するようにすれば、全ての検査画像と基準画像とを画像として比較せずに済むので、検査時間の短縮を図ることができる。
【００６５】
前記実施形態では、検査チップの画像における各画素の輝度値の補正、および、補正された輝度値を用いた検査画像の生成は、各検査チップの全てにおいて一度に行うとしたが、本発明はこれに限らず、検査チップごとに行ってもよい。この場合、１つの検査チップに係る輝度値補正および検査画像生成を行って、生成された検査画像と基準画像との比較を行った後、再度、他の検査チップに係る輝度値補正および検査画像生成を行うようにすればよい。
【００６６】
前記実施形態では、基準側輝度値取得手段４１が複数の基準チップから、画素ごとにＲＧＢの輝度値を取得し、基準側平均値算出手段４２で画素ごとのＲＧＢの平均輝度値を算出し、輝度比率算出手段４６は、当該平均輝度値を用いて、輝度比率を算出するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、輝度比率算出手段４６は、１つの基準チップから取得した輝度値に基づいて輝度比率を算出するようにしてもよい。なお、複数の基準チップから取得した輝度値を用いれば、当該基準チップが製造されたウェハ６に部分的な膜厚の違いが生じている場合でも、基準側平均値算出手段４２で算出された基準側平均輝度値を輝度比率の算出の際に利用することで、当該膜厚の違いによる輝度値の増減を抑えることができ、これにより、外観検査の信頼性を向上することができる。
【００６７】
前記実施形態では、撮像手段３は、カラーＣＣＤカメラを備えて構成されるとしたが、本発明はこれに限らず、色度計等を備える構成としてもよい。このような場合、装置本体４の基準側輝度値取得手段４１および検査側輝度値取得手段４４が、色度計を備えた撮像手段から各検査チップの色度等の色情報を取得し、当該色情報に基づいて当該各検査チップの良否判定を行うようにすればよい。なお、カラーＣＣＤカメラを有する撮像手段３を備えた外観検査装置とすれば、色度計等を有する撮像手段３を備えた外観検査装置に比べ、検査時間の大幅な短縮を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、半導体ウェハ上に製造されたチップの外観検査を行う外観検査装置に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を示すブロック図。
【図２】前記実施形態におけるウェハ上のチップを示す平面図。
【図３】前記実施形態における外観検査方法のフローを示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１…外観検査装置、３…撮像手段、４…装置本体、６…ウェハ、４１…基準側輝度値取得手段、４２…基準側平均値算出手段、４３…基準画像生成手段、４４…検査側輝度値取得手段、４５…検査側平均値算出手段、４６…輝度比率算出手段、４７…輝度値補正手段、４８…検査画像生成手段、４９…良否判定手段、５０…記憶手段、６１…チップ。
【図１】
2007155610.tif 000003
【図２】
2007155610.tif 000004
【図３】
2007155610.tif 000005