JP2002014057A - 欠陥検査装置 - Google Patents
欠陥検査装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスタ画像を使用することなく、高速な検査
を可能とする。 【解決手段】 撮像画像に対して繰返しパターン寸法又
は露光ショット寸法に基づいて定められたサイズの画像
の平均輝度値を求め、該平均輝度値と予め定められた検
査条件とに基づいて欠陥を検査する。第１欠陥検査は、
撮像画像をサイズ変換し、該画像を所定サイズで平均化
処理して欠陥を検査する。第２欠陥検査は、ショット毎
の画像を加算平均した平均ショット画像を作成し、該平
均ショット画像の四隅を所定サイズで切り出し、対角位
置の平均輝度差によって欠陥を検査する。第３欠陥検査
は、平均ショット画像を所定サイズで平均化処理した上
で、輝度の標準偏差を計算して欠陥を検査する。
を可能とする。 【解決手段】 撮像画像に対して繰返しパターン寸法又
は露光ショット寸法に基づいて定められたサイズの画像
の平均輝度値を求め、該平均輝度値と予め定められた検
査条件とに基づいて欠陥を検査する。第１欠陥検査は、
撮像画像をサイズ変換し、該画像を所定サイズで平均化
処理して欠陥を検査する。第２欠陥検査は、ショット毎
の画像を加算平均した平均ショット画像を作成し、該平
均ショット画像の四隅を所定サイズで切り出し、対角位
置の平均輝度差によって欠陥を検査する。第３欠陥検査
は、平均ショット画像を所定サイズで平均化処理した上
で、輝度の標準偏差を計算して欠陥を検査する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
繰返しパターンを持つ被検物の欠陥を検査する欠陥検査
装置に関する。
繰返しパターンを持つ被検物の欠陥を検査する欠陥検査
装置に関する。
【０００２】
【従来技術】チップパターンが形成された半導体ウエハ
表面の欠陥を検査する場合、検査対象のウエハを撮像し
た画像と良品ウエハのマスタ画像とを比較することによ
り欠陥の有無を検査する方法が用いられている。
表面の欠陥を検査する場合、検査対象のウエハを撮像し
た画像と良品ウエハのマスタ画像とを比較することによ
り欠陥の有無を検査する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マスタ画像と
の比較により欠陥を検査する装置では、全ての検査装置
毎に個別にマスタ画像を登録する必要があり、そのため
の作業量が多くなる。また、撮像画像を得る光学系を調
整した場合、マスタ画像も再登録する必要があり、実用
的な運用の面で手間である。
の比較により欠陥を検査する装置では、全ての検査装置
毎に個別にマスタ画像を登録する必要があり、そのため
の作業量が多くなる。また、撮像画像を得る光学系を調
整した場合、マスタ画像も再登録する必要があり、実用
的な運用の面で手間である。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
マスタ画像を使用することなく、高速な検査を可能とす
る欠陥検査装置を提供することを技術課題とする。
マスタ画像を使用することなく、高速な検査を可能とす
る欠陥検査装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【０００６】（１） 繰返しパターンが形成された被検
物表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、検査対
象面を撮像する撮像手段を持つ撮像光学系と、前記撮像
手段により得られた撮像画像に対して繰返しパターン寸
法又は露光ショット寸法に基づいて定められたサイズの
画像の平均輝度値を求め、該平均輝度値と予め定められ
た検査条件とに基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段
と、を備えることを特徴とする。
物表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、検査対
象面を撮像する撮像手段を持つ撮像光学系と、前記撮像
手段により得られた撮像画像に対して繰返しパターン寸
法又は露光ショット寸法に基づいて定められたサイズの
画像の平均輝度値を求め、該平均輝度値と予め定められ
た検査条件とに基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段
と、を備えることを特徴とする。
【０００７】（２） （１）の欠陥検査手段は、撮像画
像における繰返しパターン寸法の整数倍が画素の略整数
倍の寸法Ａとなるように前記撮像画像をサイズ変換する
手段と、サイズ変換後の画像に対して前記寸法Ａで平均
化処理した平均化画像を作成する手段とを備え、該平均
化画像の輝度と予め定められた基準輝度とに基づいて欠
陥を検出することを特徴とする。
像における繰返しパターン寸法の整数倍が画素の略整数
倍の寸法Ａとなるように前記撮像画像をサイズ変換する
手段と、サイズ変換後の画像に対して前記寸法Ａで平均
化処理した平均化画像を作成する手段とを備え、該平均
化画像の輝度と予め定められた基準輝度とに基づいて欠
陥を検出することを特徴とする。
【０００８】（３） （１）の欠陥検査手段は、前記撮
像画像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出
した画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手
段と、該平均ショット画像の四隅をショット寸法より小
さいサイズで切り出し、各切り出し画像の平均輝度を求
める手段と、四隅における対角位置の平均輝度の差を求
める手段と、該平均輝度差と予め定められた基準輝度差
とに基づいて欠陥を検出することを特徴とする。
像画像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出
した画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手
段と、該平均ショット画像の四隅をショット寸法より小
さいサイズで切り出し、各切り出し画像の平均輝度を求
める手段と、四隅における対角位置の平均輝度の差を求
める手段と、該平均輝度差と予め定められた基準輝度差
とに基づいて欠陥を検出することを特徴とする。
【０００９】（４） （３）の欠陥検査装置において、
前記平均ショット画像の四隅を切り出すサイズは、繰り
返しパターンの整数倍又はショット寸法の略１／３〜１
／２としたことを特徴とする。
前記平均ショット画像の四隅を切り出すサイズは、繰り
返しパターンの整数倍又はショット寸法の略１／３〜１
／２としたことを特徴とする。
【００１０】（５） （１）の欠陥検査手段は、前記撮
像画像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出
した画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手
段と、該平均ショット画像に対してショット寸法より小
さいサイズで平均化処理した平均化画像を作成する手段
と、該平均化画像の輝度値のばらつき度合いを求める手
段を備え、求めた輝度値のばらつき度合いと予め定めら
れた輝度値のばらつきの基準値とに基づいて欠陥を検出
することを特徴とする。
像画像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出
した画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手
段と、該平均ショット画像に対してショット寸法より小
さいサイズで平均化処理した平均化画像を作成する手段
と、該平均化画像の輝度値のばらつき度合いを求める手
段を備え、求めた輝度値のばらつき度合いと予め定めら
れた輝度値のばらつきの基準値とに基づいて欠陥を検出
することを特徴とする。
【００１１】（６） （５）の欠陥検査装置において、
前記平均ショット画像に対して平均化処理するサイズ
は、繰り返しパターンの整数倍又はショット寸法の略１
／３〜１／２としたことを特徴とする。
前記平均ショット画像に対して平均化処理するサイズ
は、繰り返しパターンの整数倍又はショット寸法の略１
／３〜１／２としたことを特徴とする。
【００１２】（７） （１）の欠陥検査装置は、さらに
被検物の検査対象面全体を略平行光で照明する照明光学
系と、該照明光学系の照明光量をモニタする光量モニタ
手段と、該モニタの情報に基づいて前記撮像手段により
撮像される画像の光量を適正化する手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
被検物の検査対象面全体を略平行光で照明する照明光学
系と、該照明光学系の照明光量をモニタする光量モニタ
手段と、該モニタの情報に基づいて前記撮像手段により
撮像される画像の光量を適正化する手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
【００１３】（８） （１）の欠陥検査装置は、被検物
の検査対象面全体を略平行光で照明する照明光学系を備
え、前記撮像光学系には検査対象面より大きな径の凸レ
ンズが配置され、前記撮像手段は前記凸レンズによって
検査対象面を略同一な方向から撮像する位置に配置され
ていることを特徴とする。
の検査対象面全体を略平行光で照明する照明光学系を備
え、前記撮像光学系には検査対象面より大きな径の凸レ
ンズが配置され、前記撮像手段は前記凸レンズによって
検査対象面を略同一な方向から撮像する位置に配置され
ていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る欠陥検査装置
の概略構成を示す図である。
に基づいて説明する。図１は本発明に係る欠陥検査装置
の概略構成を示す図である。
【００１５】１はＸＹスージ３３に載置された検査対象
の被検物であるウエハＷを照明するための明視野照明光
学系で、照明ユニット２及びウエハＷより一回り大きな
コリメータレンズ９を備える。照明ユニット２は、光源
であるハロゲンランプ３、複数の波長選択フィルタ４及
び白色照明用の開口を持つ回転板５、回転板５を回転す
るモータ６、拡散板７を有する。波長選択フィルタ４
は、ハロゲンランプ３から発せられる白色光を選択的に
異なる中心波長を持つ狭帯域光にするためのものであ
り、狭帯域光の中心波長を定められた間隔で変化させる
ように複数個用意されている。
の被検物であるウエハＷを照明するための明視野照明光
学系で、照明ユニット２及びウエハＷより一回り大きな
コリメータレンズ９を備える。照明ユニット２は、光源
であるハロゲンランプ３、複数の波長選択フィルタ４及
び白色照明用の開口を持つ回転板５、回転板５を回転す
るモータ６、拡散板７を有する。波長選択フィルタ４
は、ハロゲンランプ３から発せられる白色光を選択的に
異なる中心波長を持つ狭帯域光にするためのものであ
り、狭帯域光の中心波長を定められた間隔で変化させる
ように複数個用意されている。
【００１６】回転板５はモータ６により回転駆動されて
所望の波長選択フィルタ４、開口が選択的に光路に配置
される。波長選択フィルタ４又は開口を通過した光は拡
散板７によって拡散され、輝度が十分に均一な拡散照明
光とされる。拡散板７を発した光は、コリメータレンズ
９によって略平行とされた後、ＸＹステージ３３に載置
されたウエハＷを照明する。コリメータレンズ９は検査
対象物であるウエハＷの検査面より一回り大きな径を持
つ。
所望の波長選択フィルタ４、開口が選択的に光路に配置
される。波長選択フィルタ４又は開口を通過した光は拡
散板７によって拡散され、輝度が十分に均一な拡散照明
光とされる。拡散板７を発した光は、コリメータレンズ
９によって略平行とされた後、ＸＹステージ３３に載置
されたウエハＷを照明する。コリメータレンズ９は検査
対象物であるウエハＷの検査面より一回り大きな径を持
つ。
【００１７】２０は暗視野照明光学系を示し、ハロゲン
ランプ等の光源２１、レンズ２２を備える。光源２１は
レンズ２２の前側焦点付近に配置され、光源２１を発し
た光束はレンズ２２によって略平行光束にされて、ウエ
ハＷの全面を斜め方向から照明する。
ランプ等の光源２１、レンズ２２を備える。光源２１は
レンズ２２の前側焦点付近に配置され、光源２１を発し
た光束はレンズ２２によって略平行光束にされて、ウエ
ハＷの全面を斜め方向から照明する。
【００１８】１０はウエハＷを撮像する撮像光学系で、
明視野照射光学系１と共用されるコリメータレンズ９、
ＣＣＤカメラ１１を備える。ＣＣＤカメラ１１の結像光
学系はコリメータレンズ９の焦点位置付近に配置されて
おり、ウエハＷの全面を略同じ方向から撮像することが
できる。撮像光学系１０の光軸Ｌ３は、コリメータレン
ズ９の光軸Ｌ１を挟んで明視野照明光学系１の光軸Ｌ２
と対称になるように配置されている。また、ＣＣＤカメ
ラ１１は照明ユニット２との干渉を避けつつウエハＷを
ほぼ垂直な方向から撮像する位置に置かれている。本実
施形態では、コリメータレンズ９の光軸と明視野照射光
学系１の光軸及び撮像光学系１０の成す角度を、それぞ
れ３度として構成している。ウエハＷの検査面（表面）
に対するＣＣＤカメラ１１の撮像光軸Ｌ３の傾きはさほ
ど大きくないので、画像の歪みやフォーカスぼけの影響
は少ない。
明視野照射光学系１と共用されるコリメータレンズ９、
ＣＣＤカメラ１１を備える。ＣＣＤカメラ１１の結像光
学系はコリメータレンズ９の焦点位置付近に配置されて
おり、ウエハＷの全面を略同じ方向から撮像することが
できる。撮像光学系１０の光軸Ｌ３は、コリメータレン
ズ９の光軸Ｌ１を挟んで明視野照明光学系１の光軸Ｌ２
と対称になるように配置されている。また、ＣＣＤカメ
ラ１１は照明ユニット２との干渉を避けつつウエハＷを
ほぼ垂直な方向から撮像する位置に置かれている。本実
施形態では、コリメータレンズ９の光軸と明視野照射光
学系１の光軸及び撮像光学系１０の成す角度を、それぞ
れ３度として構成している。ウエハＷの検査面（表面）
に対するＣＣＤカメラ１１の撮像光軸Ｌ３の傾きはさほ
ど大きくないので、画像の歪みやフォーカスぼけの影響
は少ない。
【００１９】明視野照明光学系１により照明されたウエ
ハＷからの正反射光は、コリメータレンズ９により収束
され、ウエハＷのほぼ全面の像が一括してＣＣＤカメラ
１１の撮像素子に結像する。また、暗視野照明光学系２
０により照明されたウエハＷからの散乱反射光は、同じ
くコリメータレンズ９により収束され、ＣＣＤカメラ１
１の撮像素子に結像する。
ハＷからの正反射光は、コリメータレンズ９により収束
され、ウエハＷのほぼ全面の像が一括してＣＣＤカメラ
１１の撮像素子に結像する。また、暗視野照明光学系２
０により照明されたウエハＷからの散乱反射光は、同じ
くコリメータレンズ９により収束され、ＣＣＤカメラ１
１の撮像素子に結像する。
【００２０】コリメータレンズ９の近傍位置で、かつ明
視野照明光学系１及び撮像光学系１０の光路から外れた
位置にはミラー１５が配置されている。ミラー１５は照
明ユニット２から発せられた照明光をＣＣＤカメラ１１
の撮像面に向けて反射し、ＣＣＤカメラ１１は明視野照
明の光量をモニタする検出器として兼用される。
視野照明光学系１及び撮像光学系１０の光路から外れた
位置にはミラー１５が配置されている。ミラー１５は照
明ユニット２から発せられた照明光をＣＣＤカメラ１１
の撮像面に向けて反射し、ＣＣＤカメラ１１は明視野照
明の光量をモニタする検出器として兼用される。
【００２１】一方、暗視野照明光学系２０の光源２１の
近傍には光量センサ２５が設けられており、光量センサ
２５は光源２１の光量をモニタする。暗視野照明の光量
モニタの構成としては、ウエハＷが置かれるＸＹステー
ジ３３の載置面に散乱板を配置することで、明視野照明
の場合と同じように、ＣＣＤカメラ１１を暗視野照明用
の光量検出器として利用することができる。
近傍には光量センサ２５が設けられており、光量センサ
２５は光源２１の光量をモニタする。暗視野照明の光量
モニタの構成としては、ウエハＷが置かれるＸＹステー
ジ３３の載置面に散乱板を配置することで、明視野照明
の場合と同じように、ＣＣＤカメラ１１を暗視野照明用
の光量検出器として利用することができる。
【００２２】以上の光学系においては、波長選択フィル
タ４等を持つ回転板５を撮像光学系１０側（ＣＣＤカメ
ラ１１の前）に配置しても良い。また、波長選択フィル
タ４を使用する代わりにモノクロメータで波長を可変す
る構成とすることもできる。
タ４等を持つ回転板５を撮像光学系１０側（ＣＣＤカメ
ラ１１の前）に配置しても良い。また、波長選択フィル
タ４を使用する代わりにモノクロメータで波長を可変す
る構成とすることもできる。
【００２３】ＣＣＤカメラ１１からの画像信号は画像処
理部３０に入力される。画像処理部３０は、ＣＣＤカメ
ラ１１で得られた撮影画像を記憶する画像メモリ３０ａ
と、欠陥検査部３０ｂとを有する。画像処理部３０には
検査結果等の情報を表示するディスプレイ３２、制御部
３５が接続されている。制御部３５には照明ユニット
２、光源２１、光量センサ２５が接続されている。
理部３０に入力される。画像処理部３０は、ＣＣＤカメ
ラ１１で得られた撮影画像を記憶する画像メモリ３０ａ
と、欠陥検査部３０ｂとを有する。画像処理部３０には
検査結果等の情報を表示するディスプレイ３２、制御部
３５が接続されている。制御部３５には照明ユニット
２、光源２１、光量センサ２５が接続されている。
【００２４】なお、ＣＣＤカメラ１１はウエハＷの全て
の位置を同じ方向から撮像でき、ウエハＷの全面を同じ
光学条件で撮像することができる位置に配置されている
が、コリメータレンズ９及びカメラ１１が持つレンズの
特性によって画像にはシェーディングが発生する。この
対応として、画像処理部３０では予め輝度分布を測定し
て補正係数画像を作成し、作成した画像に乗算処理して
補正する。これは明視野照明画像及び暗視野照明画像に
ついて行う。明視野照明で照明波長を選択的に変えて撮
像する場合は（波長特性を持つ欠陥の場合には、照明波
長を変えることで欠陥をより検出しやすくできる）、波
長毎に輝度の補正をする。
の位置を同じ方向から撮像でき、ウエハＷの全面を同じ
光学条件で撮像することができる位置に配置されている
が、コリメータレンズ９及びカメラ１１が持つレンズの
特性によって画像にはシェーディングが発生する。この
対応として、画像処理部３０では予め輝度分布を測定し
て補正係数画像を作成し、作成した画像に乗算処理して
補正する。これは明視野照明画像及び暗視野照明画像に
ついて行う。明視野照明で照明波長を選択的に変えて撮
像する場合は（波長特性を持つ欠陥の場合には、照明波
長を変えることで欠陥をより検出しやすくできる）、波
長毎に輝度の補正をする。
【００２５】また、照明光量が変化すると画像の信頼性
に影響するので次のようにする。制御部３５はＣＣＤカ
メラ１１によってモニタされる明視野照明光量の信号を
画像処理部３０介して得る。そして、照明光量が一定と
なるように、ハロゲンランプ３の光量を調整する。ま
た、制御部３５は光量センサ２５からの信号を得て、暗
視野照明の光量が一定となるように、図示なきランプド
ライバを介して光源２１の光量を調整する。
に影響するので次のようにする。制御部３５はＣＣＤカ
メラ１１によってモニタされる明視野照明光量の信号を
画像処理部３０介して得る。そして、照明光量が一定と
なるように、ハロゲンランプ３の光量を調整する。ま
た、制御部３５は光量センサ２５からの信号を得て、暗
視野照明の光量が一定となるように、図示なきランプド
ライバを介して光源２１の光量を調整する。
【００２６】以上により、ＣＣＤカメラ１１で撮像され
る画像の光量を適性化できる。なお、一定光量の撮像画
像を得る上では、照明光量を調整する他、ＣＣＤカメラ
１１のシャッタ速度の調整で行うこともできる。
る画像の光量を適性化できる。なお、一定光量の撮像画
像を得る上では、照明光量を調整する他、ＣＣＤカメラ
１１のシャッタ速度の調整で行うこともできる。
【００２７】次に、本装置による欠陥検査の方法を説明
する。欠陥の種類は品種や工程に応じて様々のものがあ
るので、欠陥検査部３０ｂは様々な欠陥に対応するため
に、次の３つの欠陥検査（図５、図６、図７のフローチ
ャート図参照）によって欠陥を検出する。なお、各検査
は明視野画像及び暗視野画像のそれぞれについて行う。
する。欠陥の種類は品種や工程に応じて様々のものがあ
るので、欠陥検査部３０ｂは様々な欠陥に対応するため
に、次の３つの欠陥検査（図５、図６、図７のフローチ
ャート図参照）によって欠陥を検出する。なお、各検査
は明視野画像及び暗視野画像のそれぞれについて行う。
【００２８】＜第１の欠陥検査＞第１の欠陥検査では、
チップが形成されたウエハＷ上における比較的大きな欠
陥（キズやゴミ等も含む）、部分的なレジスト不良、レ
ジスト未塗布の全面不良、等の欠陥を検出可能とする。
チップが形成されたウエハＷ上における比較的大きな欠
陥（キズやゴミ等も含む）、部分的なレジスト不良、レ
ジスト未塗布の全面不良、等の欠陥を検出可能とする。
【００２９】ウエハＷには品種や工程に応じて様々なパ
ターンが形成されているので、マスタ画像なしで検査す
るためには、このパターンの影響を軽減する必要があ
る。第１の検査では所定のサイズで以下に説明する平均
化処理を行うが、チップパターンの寸法は画像の画素の
整数倍でないので、このままでは十分にパターンの影響
を排除できない。
ターンが形成されているので、マスタ画像なしで検査す
るためには、このパターンの影響を軽減する必要があ
る。第１の検査では所定のサイズで以下に説明する平均
化処理を行うが、チップパターンの寸法は画像の画素の
整数倍でないので、このままでは十分にパターンの影響
を排除できない。
【００３０】そこで、欠陥検査部３０ｂは画像メモリ３
０ｂに記憶された原画像に対して、まず、チップ寸法又
はその整数倍の寸法が画素の略整数倍になるようにサイ
ズ変換を行ってから平均化処理を行う。例えば、ウエハ
Ｗのチップ設計図から計算して１チップの寸法が５画素
となるようサイズ変換する。これにより、チップパター
ンと画素の位置関係が揃うので、平均化処理に際しての
パターンの影響が軽減される。なお、ウエハに形成され
るチップを前述の光学系で撮像すると、通常の１チップ
の大きさは１０画素以上であるので、1チップの画素サ
イズをそれより小さい５画素とすることで処理速度も速
くなり、有利である（ただし、あまり小さくし過ぎると
欠陥検出の感度も低下するので、５画素程度が好まし
い）。
０ｂに記憶された原画像に対して、まず、チップ寸法又
はその整数倍の寸法が画素の略整数倍になるようにサイ
ズ変換を行ってから平均化処理を行う。例えば、ウエハ
Ｗのチップ設計図から計算して１チップの寸法が５画素
となるようサイズ変換する。これにより、チップパター
ンと画素の位置関係が揃うので、平均化処理に際しての
パターンの影響が軽減される。なお、ウエハに形成され
るチップを前述の光学系で撮像すると、通常の１チップ
の大きさは１０画素以上であるので、1チップの画素サ
イズをそれより小さい５画素とすることで処理速度も速
くなり、有利である（ただし、あまり小さくし過ぎると
欠陥検出の感度も低下するので、５画素程度が好まし
い）。
【００３１】次に、サイズ変換後の画像について所定の
サイズ（平均化サイズという）で平均化処理を行う。こ
こで、平均化サイズはなるべく大きい方が信頼性の高い
データが得られるが、局所的な欠陥も検出するためには
逆に平均化サイズは小さい方が有利である。そこで、本
装置では露光のショットサイズの１／３〜１／２程度と
なるように、チップサイズを整数倍したものを使用す
る。例えば、１ショットが５×５チップの場合、２×２
チップの領域を平均化サイズとする。ただし、１ショッ
ト１チップの場合にはチップサイズを使用する。
サイズ（平均化サイズという）で平均化処理を行う。こ
こで、平均化サイズはなるべく大きい方が信頼性の高い
データが得られるが、局所的な欠陥も検出するためには
逆に平均化サイズは小さい方が有利である。そこで、本
装置では露光のショットサイズの１／３〜１／２程度と
なるように、チップサイズを整数倍したものを使用す
る。例えば、１ショットが５×５チップの場合、２×２
チップの領域を平均化サイズとする。ただし、１ショッ
ト１チップの場合にはチップサイズを使用する。
【００３２】なお、先のステップでチップ寸法の整数倍
が画素の略整数倍Ａ（Ａ画素）となるようにサイズ変換
した場合は、この平均化サイズはＡ画素となるように定
める。
が画素の略整数倍Ａ（Ａ画素）となるようにサイズ変換
した場合は、この平均化サイズはＡ画素となるように定
める。
【００３３】平均化処理について説明する。例えば、１
チップが５×５画素の領域で構成され、平均化サイズも
この５×５画素で行うものとする（説明を簡単にするた
めに１ショット１チップの場合を例としている）。図２
（ａ）に示すように、サイズ変換後の画像から５×５画
素の１−１領域画像を切り出し、各画素の輝度値の平均
値を求める。この平均値を図２（ｄ）に示す１−１座標
画素の値とする。
チップが５×５画素の領域で構成され、平均化サイズも
この５×５画素で行うものとする（説明を簡単にするた
めに１ショット１チップの場合を例としている）。図２
（ａ）に示すように、サイズ変換後の画像から５×５画
素の１−１領域画像を切り出し、各画素の輝度値の平均
値を求める。この平均値を図２（ｄ）に示す１−１座標
画素の値とする。
【００３４】次に、図２（ｂ）に示す如く、平均化の領
域を１画素分移動した１−２領域についての平均値を求
めて、これを図２（ｄ）に示す１−２座標画素の値とす
る。この処理を右方向へ順次行い、右端まで終了した
ら、図２（ｃ）に示すように、１−１領域に対して下方
向へ１画素分移動させた２−１領域について同様な処理
を行う。このときの平均値を、図２（ｄ）の２−１座標
画素の値とする。
域を１画素分移動した１−２領域についての平均値を求
めて、これを図２（ｄ）に示す１−２座標画素の値とす
る。この処理を右方向へ順次行い、右端まで終了した
ら、図２（ｃ）に示すように、１−１領域に対して下方
向へ１画素分移動させた２−１領域について同様な処理
を行う。このときの平均値を、図２（ｄ）の２−１座標
画素の値とする。
【００３５】以上のような処理を全てのチップ領域につ
いてラスタ方向（左から右へ、上から下へ）に順に走査
して行い、平均化サイズで切り出した画像の平均値で構
成される平均化画像を作成する。
いてラスタ方向（左から右へ、上から下へ）に順に走査
して行い、平均化サイズで切り出した画像の平均値で構
成される平均化画像を作成する。
【００３６】ここで、平均化サイズに含まれるチップパ
ターンの領域は、１画素分移動させてもトータルで同じ
ものになる。したがって、第１の欠陥検査では、作成し
た平均化画像の各画素について、検査条件である基準平
均輝度の範囲と比較することで良否が判断できる。すな
わち、ウエハＷ上に比較的大きな欠陥がある場合には、
平均化サイズでの平均輝度が変化するので、良品レベル
の輝度範囲との比較により二値化して欠陥が検出でき
る。良品レベルの輝度範囲は、予め多数の良品サンプル
について同じような処理で平均化画像を得て求めること
ができる。
ターンの領域は、１画素分移動させてもトータルで同じ
ものになる。したがって、第１の欠陥検査では、作成し
た平均化画像の各画素について、検査条件である基準平
均輝度の範囲と比較することで良否が判断できる。すな
わち、ウエハＷ上に比較的大きな欠陥がある場合には、
平均化サイズでの平均輝度が変化するので、良品レベル
の輝度範囲との比較により二値化して欠陥が検出でき
る。良品レベルの輝度範囲は、予め多数の良品サンプル
について同じような処理で平均化画像を得て求めること
ができる。
【００３７】また、レジスト未塗布のような全面不良が
ある場合には、平均化画像の各値がすべて検査条件の範
囲外となるので、この不良も検出できる。 ＜第２の欠陥検査＞ステッパのデフォーカスやフォーカ
ス傾斜はレジストの膜厚むら（ここでは良品レベルの膜
厚むらを対象としている）よりも微妙な明暗として現わ
れる場合があるため、個々のショットを個別に検査して
も信頼性の高い検査は難しい。第２の欠陥検査では１枚
のウェーハ上の全てのショットを平均化した画像を利用
することで、膜厚むら（下地のむらも含む）による影響
を軽減し、ステッパのフォーカス傾斜不良を高感度で検
出可能とする。
ある場合には、平均化画像の各値がすべて検査条件の範
囲外となるので、この不良も検出できる。 ＜第２の欠陥検査＞ステッパのデフォーカスやフォーカ
ス傾斜はレジストの膜厚むら（ここでは良品レベルの膜
厚むらを対象としている）よりも微妙な明暗として現わ
れる場合があるため、個々のショットを個別に検査して
も信頼性の高い検査は難しい。第２の欠陥検査では１枚
のウェーハ上の全てのショットを平均化した画像を利用
することで、膜厚むら（下地のむらも含む）による影響
を軽減し、ステッパのフォーカス傾斜不良を高感度で検
出可能とする。
【００３８】まず、欠陥検査部３０ｂは画像メモリ３０
ｂに記憶された原画像から、ウエハＷ上の全てのショッ
ト画像を切り出し、各ショット毎の画像を加算平均した
平均ショット画像（ショットサイズと同じ大きさの画
像）を作成する。通常、レジストの膜厚むらは同心円上
に広がるので全てのショットを平均化するとそのむらに
よる明暗は減衰する。一方、全てのショットに共通する
フォーカス異常による明暗は平均化しても減衰せずに残
る。
ｂに記憶された原画像から、ウエハＷ上の全てのショッ
ト画像を切り出し、各ショット毎の画像を加算平均した
平均ショット画像（ショットサイズと同じ大きさの画
像）を作成する。通常、レジストの膜厚むらは同心円上
に広がるので全てのショットを平均化するとそのむらに
よる明暗は減衰する。一方、全てのショットに共通する
フォーカス異常による明暗は平均化しても減衰せずに残
る。
【００３９】なお、この平均ショット画像の作成におい
ては、第１の欠陥検査のときと同様に、各ショットが画
素の略整数倍となるようにサイズ変換した後に、この平
均ショット画像の作成処理を行っても良い。サイズ変換
せずに平均ショット画像を作成すると、光学系の歪みや
チップパターン寸法と画素の不一致によって平均ショッ
ト画像は適度にボケるので、このまま処理を行っても実
用上差し支えない。
ては、第１の欠陥検査のときと同様に、各ショットが画
素の略整数倍となるようにサイズ変換した後に、この平
均ショット画像の作成処理を行っても良い。サイズ変換
せずに平均ショット画像を作成すると、光学系の歪みや
チップパターン寸法と画素の不一致によって平均ショッ
ト画像は適度にボケるので、このまま処理を行っても実
用上差し支えない。
【００４０】次に、平均ショット画像の四隅をショット
寸法より小さいサイズで切り出す。本装置ではチップ寸
法の整数倍又はショットサイズの１／３〜１／２で画像
を切り出す。その後、この切り出した各画像の平均輝度
を計算する。ここでも平均輝度を計算するサイズは、先
の第１の欠陥検査と同様の理由でショットサイズの１／
３〜１／２程度とすることが好ましい。例えば、１ショ
ットが５×５チップの場合は、図３に示すように２×２
チップの四隅の画像５０，５１，５２，５３を切り出
し、各画像の平均輝度を計算する。ただし、１ショット
１チップの場合は、チップ単位では計算できないので、
便宜上ショットサイズの１／３〜１／２程度で切り出し
た四隅の画像について平均輝度を計算する。
寸法より小さいサイズで切り出す。本装置ではチップ寸
法の整数倍又はショットサイズの１／３〜１／２で画像
を切り出す。その後、この切り出した各画像の平均輝度
を計算する。ここでも平均輝度を計算するサイズは、先
の第１の欠陥検査と同様の理由でショットサイズの１／
３〜１／２程度とすることが好ましい。例えば、１ショ
ットが５×５チップの場合は、図３に示すように２×２
チップの四隅の画像５０，５１，５２，５３を切り出
し、各画像の平均輝度を計算する。ただし、１ショット
１チップの場合は、チップ単位では計算できないので、
便宜上ショットサイズの１／３〜１／２程度で切り出し
た四隅の画像について平均輝度を計算する。
【００４１】ステッパのフォーカスが傾斜している場
合、最も大きく影響を受けるのはショットの四隅である
ため、フォーカス傾斜の検出には上記で得た対角位置の
平均輝度の差を利用する。図３の例では、画像５０と画
像５３、画像５１と画像５２の各平均輝度の差を計算す
る。そして、この差が検査条件として予め設定されてい
る基準の平均輝度差の範囲にあるか否かによりウェーハ
の良否の判定ができる。検査条件の範囲外の場合には全
面不良とする。
合、最も大きく影響を受けるのはショットの四隅である
ため、フォーカス傾斜の検出には上記で得た対角位置の
平均輝度の差を利用する。図３の例では、画像５０と画
像５３、画像５１と画像５２の各平均輝度の差を計算す
る。そして、この差が検査条件として予め設定されてい
る基準の平均輝度差の範囲にあるか否かによりウェーハ
の良否の判定ができる。検査条件の範囲外の場合には全
面不良とする。
【００４２】＜第３の欠陥検査＞第３の欠陥検査では、
第２の欠陥検査と同様には全てのショットを平均化した
画像を利用することで、ステッパのデフォーカスについ
ての欠陥を高感度で検出可能とする。
第２の欠陥検査と同様には全てのショットを平均化した
画像を利用することで、ステッパのデフォーカスについ
ての欠陥を高感度で検出可能とする。
【００４３】第２の検査の場合と同様に、ウエハＷ上の
全てのショット画像を切り出し、各ショット毎の画像を
加算平均した平均ショット画像を作成する。次に、この
平均ショット画像に対して所定の平均化サイズで平均化
処理を行い、その平均化画像を得る。ここでの平均化サ
イズについても、ショット寸法より小さいサイズで切り
出すが、これはショットサイズの１／３〜１／２程度と
なるように、チップサイズを整数倍したものを使用する
ことが好ましい。１ショット１チップでは平均化画像が
１画素になって計算できないので、便宜上１／３〜１／
２ショットのサイズで同じように平均化処理する。
全てのショット画像を切り出し、各ショット毎の画像を
加算平均した平均ショット画像を作成する。次に、この
平均ショット画像に対して所定の平均化サイズで平均化
処理を行い、その平均化画像を得る。ここでの平均化サ
イズについても、ショット寸法より小さいサイズで切り
出すが、これはショットサイズの１／３〜１／２程度と
なるように、チップサイズを整数倍したものを使用する
ことが好ましい。１ショット１チップでは平均化画像が
１画素になって計算できないので、便宜上１／３〜１／
２ショットのサイズで同じように平均化処理する。
【００４４】僅かなデフォーカスの場合には、一般的に
平均輝度が変化するので第１の欠陥検査で検出が可能で
ある。しかし、大きくデフォーカスした場合には平均輝
度が良品と同じになってしまうこともあり、第１の欠陥
検査だけでは不十分である。この場合は、デフォーカス
によってステッパの露光光学系の収差による明暗が顕著
になったり極端に小さくなったりすることが利用できる
ので、第３の欠陥検査では、上記のように平均ショット
画像からさらに平均化処理して作成した平均化画像の輝
度のばらつき度合いを計算する。本装置では輝度のばら
つき度合いの計算として標準偏差を用いる。
平均輝度が変化するので第１の欠陥検査で検出が可能で
ある。しかし、大きくデフォーカスした場合には平均輝
度が良品と同じになってしまうこともあり、第１の欠陥
検査だけでは不十分である。この場合は、デフォーカス
によってステッパの露光光学系の収差による明暗が顕著
になったり極端に小さくなったりすることが利用できる
ので、第３の欠陥検査では、上記のように平均ショット
画像からさらに平均化処理して作成した平均化画像の輝
度のばらつき度合いを計算する。本装置では輝度のばら
つき度合いの計算として標準偏差を用いる。
【００４５】図４（ａ）は、良品サンプルにおける平均
化画像の輝度の分布をヒストグラムで図示した例であ
る。これに対して、大きくデフォーカスしてショットに
顕著な収差による明暗が発生した場合、図４（ｃ）のよ
うになり、収差による明暗がほとんどなくなってしまっ
た場合には図４（ｂ）のようになる。そして、平均化画
像の輝度の標準偏差は、図４（ａ）の幅Ｄに比べて大き
く異なるように現われる。したがって、平均化画像の輝
度の標準偏差を計算し、その値が検査条件の基準値の範
囲にあるか否かによって良否の判定ができる。検査条件
の範囲より外れた場合には全面不良と判断される。
化画像の輝度の分布をヒストグラムで図示した例であ
る。これに対して、大きくデフォーカスしてショットに
顕著な収差による明暗が発生した場合、図４（ｃ）のよ
うになり、収差による明暗がほとんどなくなってしまっ
た場合には図４（ｂ）のようになる。そして、平均化画
像の輝度の標準偏差は、図４（ａ）の幅Ｄに比べて大き
く異なるように現われる。したがって、平均化画像の輝
度の標準偏差を計算し、その値が検査条件の基準値の範
囲にあるか否かによって良否の判定ができる。検査条件
の範囲より外れた場合には全面不良と判断される。
【００４６】以上の第１〜第３の欠陥検査は、明視野照
明の撮像画像及び暗視野照明の撮像画像について行われ
る。明視野照明では主に白色照明が利用されるが、ウエ
ハＷの品種の中には波長を変化させた方が欠陥を検出し
やすいものがあるので、この場合には波長選択フィルタ
４によって適する波長を選択して照明する。
明の撮像画像及び暗視野照明の撮像画像について行われ
る。明視野照明では主に白色照明が利用されるが、ウエ
ハＷの品種の中には波長を変化させた方が欠陥を検出し
やすいものがあるので、この場合には波長選択フィルタ
４によって適する波長を選択して照明する。
【００４７】以上のように、各検査における検査条件は
単純な数値データであるため、欠陥検出部３０ｂが記憶
するデータはマスタ画像に比べて遥かに少なく済む。こ
れは多数の品種のウエハを検査する場合に特に有利であ
る。検査装置が複数ある場合でも同一品種のウエハにつ
いては同じ数値データの検査基準が使用でき、マスタ画
像を必要としないので、各装置の管理が容易である。ま
た、ウエハ全面を一括撮像した画像で検査が行え、画像
処理も簡単であるため、検査が高速に行える。
単純な数値データであるため、欠陥検出部３０ｂが記憶
するデータはマスタ画像に比べて遥かに少なく済む。こ
れは多数の品種のウエハを検査する場合に特に有利であ
る。検査装置が複数ある場合でも同一品種のウエハにつ
いては同じ数値データの検査基準が使用でき、マスタ画
像を必要としないので、各装置の管理が容易である。ま
た、ウエハ全面を一括撮像した画像で検査が行え、画像
処理も簡単であるため、検査が高速に行える。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスタ画像を使用することなく欠陥を高速で検出でき
る。
マスタ画像を使用することなく欠陥を高速で検出でき
る。
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の概略構成を示す図
である。
である。
【図２】第１の欠陥検査の平均化処理を説明する図であ
る。
る。
【図３】第２の欠陥検査で平均ショット画像に対して四
隅の画像を切り出す例を示す図である。
隅の画像を切り出す例を示す図である。
【図４】第３の欠陥検査における平均化画像の輝度の分
布をヒストグラムで図示した例である。
布をヒストグラムで図示した例である。
【図５】第１の欠陥検査のフローを示した図である。
【図６】第２の欠陥検査のフローを示した図である。
【図７】第３の欠陥検査のフローを示した図である。
１ 明視野照明光学系 ２ 照明ユニット ９ コリメータレンズ １０ 撮像光学系 １１ ＣＣＤカメラ ２０ 暗視野照明光学系 ３０ 画像処理部 ３０ａ 画像メモリ ３０ｂ 欠陥検査部 ３５ 制御部
Claims (8)
- 【請求項１】 繰返しパターンが形成された被検物表面
の欠陥を検査する欠陥検査装置において、検査対象面を
撮像する撮像手段を持つ撮像光学系と、前記撮像手段に
より得られた撮像画像に対して繰返しパターン寸法又は
露光ショット寸法に基づいて定められたサイズの画像の
平均輝度値を求め、該平均輝度値と予め定められた検査
条件とに基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段と、を備
えることを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項２】 請求項１の欠陥検査手段は、撮像画像に
おける繰返しパターン寸法の整数倍が画素の略整数倍の
寸法Ａとなるように前記撮像画像をサイズ変換する手段
と、サイズ変換後の画像に対して前記寸法Ａで平均化処
理した平均化画像を作成する手段とを備え、該平均化画
像の輝度と予め定められた基準輝度とに基づいて欠陥を
検出することを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項３】 請求項１の欠陥検査手段は、前記撮像画
像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出した
画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手段
と、該平均ショット画像の四隅をショット寸法より小さ
いサイズで切り出し、各切り出し画像の平均輝度を求め
る手段と、四隅における対角位置の平均輝度の差を求め
る手段と、該平均輝度差と予め定められた基準輝度差と
に基づいて欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装
置。 - 【請求項４】 請求項３の欠陥検査装置において、前記
平均ショット画像の四隅を切り出すサイズは、繰り返し
パターンの整数倍又はショット寸法の略１／３〜１／２
としたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項５】 請求項１の欠陥検査手段は、前記撮像画
像から露光ショット毎の画像を切り出し、該切り出した
画像を加算平均した平均ショット画像を作成する手段
と、該平均ショット画像に対してショット寸法より小さ
いサイズで平均化処理した平均化画像を作成する手段
と、該平均化画像の輝度値のばらつき度合いを求める手
段を備え、求めた輝度値のばらつき度合いと予め定めら
れた輝度値のばらつきの基準値とに基づいて欠陥を検出
することを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項６】 請求項５の欠陥検査装置において、前記
平均ショット画像に対して平均化処理するサイズは、繰
り返しパターンの整数倍又はショット寸法の略１／３〜
１／２としたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項７】 請求項１の欠陥検査装置は、さらに被検
物の検査対象面全体を略平行光で照明する照明光学系
と、該照明光学系の照明光量をモニタする光量モニタ手
段と、該モニタの情報に基づいて前記撮像手段により撮
像される画像の光量を適正化する手段と、を備えること
を特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項８】 請求項１の欠陥検査装置は、被検物の検
査対象面全体を略平行光で照明する照明光学系を備え、
前記撮像光学系には検査対象面より大きな径の凸レンズ
が配置され、前記撮像手段は前記凸レンズによって検査
対象面を略同一な方向から撮像する位置に配置されてい
ることを特徴とする欠陥検査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203067A JP2002014057A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 欠陥検査装置 |
| EP01115941A EP1174707A1 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | Defect inspection method and defect inspection apparatus |
| US09/895,204 US6928185B2 (en) | 2000-06-30 | 2001-07-02 | Defect inspection method and defect inspection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203067A JP2002014057A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 欠陥検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002014057A true JP2002014057A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18700514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000203067A Withdrawn JP2002014057A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 欠陥検査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6928185B2 (ja) |
| EP (1) | EP1174707A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002014057A (ja) |
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