基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法
【課題】欠陥画像を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法を提供する。
【解決手段】基板の画像を取得し、画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、閾値の値を変更して欠陥候補の判定を継続し、基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する。
【解決手段】基板の画像を取得し、画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、閾値の値を変更して欠陥候補の判定を継続し、基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な回路パターンを有する半導体装置や液晶等を製造するための基板の欠陥検査技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、シリコンウエハを基板として微細な回路パターンが形成される。また、その微細な回路パターンを露光転写するための露光装置用フォトマスクであるガラス基板にも、微細な回路パターンが形成される。また、液晶，太陽電池，遺伝子検査用チップ等の基板にも、微細な回路パターンが形成される。これらの微細な回路パターンが形成された基板の欠陥の有無を検査する場合、光学式顕微鏡や電子顕微鏡で撮影した画像が用いられる。本発明は、電子顕微鏡で撮影した画像を用いて、基板に形成された微細な回路パターンを検査する技術に関するもので、上記いずれの基板にも適用可能な技術である。
【０００３】
ここでは、半導体装置の製造過程途中の半導体ウエハを用いた欠陥検査を一例として、本発明を説明する。ＬＳＩロジックや半導体メモリ等の半導体装置は、半導体ウエハ上にフォトマスクに形成された回路パターンを、リソグラフィー処理，エッチング処理により転写する工程を繰り返すことで、製造される。半導体装置の製造過程における処理結果の良否，異物発生の有無等は、半導体装置の製造歩留まりに大きく影響を及ぼす。従って、半導体装置の製造過程における不良発生や異物を、早期に検知するために、製造過程の途中途中で半導体ウエハを検査する必要がある。
【０００４】
半導体ウエハに形成される半導体装置の検査としては、前述のように、半導体ウエハに光を照射して光学画像を撮影したり、電子線を照射して基板から発生する二次電子を検出して二次電子画像を形成して、欠陥のない画像と比較して画像信号、具体的には画素の信号量が閾値を超えた場合に欠陥候補が有るとプロセッサが判断し、その欠陥候補の代表座標を算出する画像比較検査が用いられている。また、半導体ウエハにレーザ光を照射し、基板上の欠陥の反射光を検出することで、欠陥を検知し座標を算出する装置も用いられている。
【０００５】
半導体装置の製造プロセス立上げ時に欠陥が多発したときには、半導体ウエハ全面における欠陥の分布の傾向を早期に把握し、欠陥の原因となっている製造装置を特定することが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
欠陥候補の座標を記憶するメモリの容量は、半導体ウエハの端から端までの１回の繰り返し走査単位であるストライプのひとつ分だけ用意され、ひとつのストライプの検査が終わると、メモリに記憶された欠陥座標データは、検査装置の出力ユニットから外部の欠陥観察装置等へ送られ、次のストライプの検査で検出された欠陥座標で上書きされるようになっているので、メモリの容量を増やすことなく半導体ウエハの全面検査が可能になっている。しかし、近年、半導体デバイスの回路パターンの微細化がすすむとともに、欠陥検査装置の検出感度も向上しているため、検出される欠陥候補の数が増えてきている。従来と同じ容量のメモリでは、ひとつのストライプで記憶できる欠陥座標の数が限られているため、オーバフローして検査装置が停止したり、半導体ウエハの一部の半導体装置の欠陥候補しか表示できなくなってしまう。
【０００７】
画像比較検査における欠陥候補と判断するときの閾値を上げることにより、欠陥候補の数を減らすことができる。しかし、画像比較検査では、半導体ウエハを移動させながら光や電子線を連続走査し、メモリに連続的に画像データを送っているので、閾値を上げる理由で、ひとつのストライプ検査の途中で検査を止めることはできない。
【０００８】
また、半導体ウエハ上の全ての欠陥を検出してその発生原因を突き止めることよりも、半導体ウエハの全面における欠陥の分布を早期に知りたい場合には、画像処理のときの信号ノイズに近い信号の欠陥候補を省略しても、半導体ウエハ全体に関する欠陥候補の分布を検出することを優先すべきである。従って、ストライプ検査の途中でメモリがオーバフローした場合、あるいはオーバフローしそうな場合に、検査を止めずに閾値を上げることができれば、半導体ウエハ全体に関する欠陥候補の分布を早期に知ることができる。
【０００９】
検査装置で取り扱える欠陥数を増やすために、メモリの容量を大きくすることによっても、半導体ウエハ全面の欠陥分布を得ることができるが、メモリ容量増加によるコストアップだけでなく、検出される欠陥数が増えることにより検査時間が長時間化するため、半導体ウエハの全面における欠陥の分布を早期に知りたいというニーズに沿うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１４８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、基板の検査装置において、欠陥の位置座標を記憶するメモリの容量を超えてオーバフローするような欠陥数を検出する場合には、基板の全面についての欠陥分布を得ることができなかった。
【００１２】
本発明の目的は、欠陥の位置座標を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の実施態様によれば、基板の画像を取得し、画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、閾値の値を変更して欠陥候補の判定を継続し、基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する構成を採用したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、欠陥の位置座標を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】検査装置の構成図。
【図２】インターフェース装置のディスプレイへ表示される画面図。
【図３】基板の平面図。
【図４】基板の平面図。
【図５】欠陥検査の手順を示すフローチャート。
【図６】画像毎の欠陥判定のタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、半導体ウエハの検査のために電子顕微鏡を応用した検査装置の構成図であり、主要な構成を略縦断面図とし、これに機能図を付加してその構成を表している。検査装置１は、検査室２と、その外部に設けられる画像処理装置５とから構成されている。検査室２は、内部が真空排気される電子光学系カラム３と、半導体ウエハに代表される基板９が設置される試料室８とから構成される。基板９は、検査室２の外部から搬送された後、光学顕微鏡室４で位置決めされてから、電子光学系カラム３の下方に、移動ステージ３０により位置決めされる。
【００１８】
光学顕微鏡室４に設けられた光源４０で発生した光は、光学レンズ４１で基板９に焦点が合せられ、基板９に予め設けられた位置決めマークの画像が検出器４２で検出されることで、基板９が位置決めされる。その後、移動ステージ３０によって基板９が搬送され、Ｘステージ３１、またはＹステージ３２で微調整を行う。移動ステージ３０の位置は、ステージ位置計測装置３４によりモニタリングされ、制御装置６０へ送られる。
【００１９】
電子光学系カラム３の電子源１０で発生した一次電子線１９は、引き出し電極１１で引き出され、コンデンサレンズ１２で細く絞られ、さらに対物レンズ１６で基板９に焦点を結ぶように細く絞られて、基板９に到達する。電子源１０で発生する一次電子線１９の発生は自由に制御できないので、ブランキング偏向器１３で一次電子線１９を偏向し、絞り１４で隠すことで、基板９に一次電子線１９が照射されないように制御している。細く絞られた一次電子線１９は、細いスポット状で基板９に当るので、走査偏向器１５で一次電子線１９を走査しながら、走査信号に同期して検出器２０で二次電子を検出することにより、基板９の画像を生成することができる。基板９で発生した二次電子３７は、一次電子線１９の軌道に影響を及ぼさないＥ×Ｂ偏向器１８により、その軌道を曲げられ、反射体１７に衝突する。反射体１７に二次電子３７が衝突することで、二次電子３８が発生し、検出器２０で二次電子３８を検出する。半導体装置などの微細な構造物は、高エネルギーの一次電子線を当てると破壊してしまう場合がある。基板９に、電圧印加部３３から直接に、あるいは、移動ステージ３０を介して、負電圧電源３６から負の電圧を印加すると、電子源１０の電位と基板９の電位との差が小さくなり、破壊を防ぐことができる。この印加する電圧をリターディング電圧とよぶ。基板９の表面に、一次電子線１９の焦点を合せるために、高さ計測装置３５が設けられ、制御装置６０へ送られる。ステージ位置計測装置３４で計測された移動ステージ３０の位置や、高さ計測装置３５で計測された基板９の高さが制御装置６０へ送られ、制御装置６０のプロセッサは、ブランキング偏向器１３の偏向タイミング，走査偏向器１５の偏向タイミングや偏向速度，対物レンズ１６の励磁強度を計算し、制御装置６０は、計算結果に基づく偏向制御信号を、偏向信号発生装置４３に送り、対物レンズ１６の励磁強度を対物レンズ制御装置４４に送る。
【００２０】
基板９の大きさに対して一次電子線１９のスポットの大きさは非常に小さく、おおよそ１００μｍ四方の大きさの画像しか生成できないので、基板９を停止させて撮像することの繰り返しでは、基板９の全面の検査には非常に時間がかかってしまう。そこで、Ｘステージ３１を移動させながら一次電子線１９を走査して画像を生成し、同時にメモリ４５へ保存しながら画像比較により欠陥を検出する連続画像比較検査により、検査時間を短縮することができる。この場合、比較検査で用いられるメモリ４５の容量は、ひとつの画像分の容量だけにしており、ひとつの画像の処理が終了したら次の画像データで上書きし、画像データを残さないようにして、メモリ４５の容量を低減している。
【００２１】
検出器２０で検出した信号は、検出信号処理部７に送られ、プリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２でアナログ信号からデジタル信号へ変換され、光変換装置２３で光信号に変換され、光伝送路２４で画像処理装置５へ送られる。検出器２０の逆バイアスは、逆バイアス電源２９により供給され、プリアンプ２１の電源は、プリアンプ駆動電源２７から供給され、ＡＤ変換器２２の電源は、ＡＤ変換器駆動電源２８から供給され、これらの電源は、高圧電源２６から供給される。
【００２２】
光伝送路２４で送られたデジタル信号は、電気変換装置２５で電気信号に変換され、画像処理装置５の画像信号を格納するメモリ４５に記憶される。メモリ４５に記憶された信号は画像処理回路４６で画像化される。また、画像処理回路４６には、参照画像として隣接する画像または特定位置はなれた画像が記憶されている。画像処理回路４６では、画像化された画像と参照画像の位置合わせ，信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための画像処理が施され、比較演算する。画像同士の比較演算は、画像の画素毎の明るさ信号の階調値の差分を求めることで行われる。両者に差がなければ比較結果は信号の大きさがゼロとなり、差があれば信号が残る。画像処理回路４６には演算部４８が接続され、この演算部４８は、比較演算された差画像信号の絶対値を予め設定された閾値と比較し、該閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補と判定された代表画素の位置座標を求めて欠陥データバッファ４７に送信する。欠陥データバッファ４７では、欠陥の位置座標を記憶し、全体制御部４９へ欠陥の位置座標を送るとともに、欠陥数をカウントする。
【００２３】
欠陥候補と判定されるものは、所定の閾値よりも差画像信号レベルが大きい画素のかたまりである。従って、欠陥ではなく信号レベルの大きいノイズであっても、欠陥候補として判定される可能性がある。半導体装置の製造過程では、検査装置で検出された欠陥の座標に基づいて、観察装置で欠陥の画像を撮像し、オペレータが欠陥かどうかを確認したり、画像処理により欠陥かどうかをコンピュータが判断して、最終的に真の欠陥かどうかが判定される。１つの画像中に複数の欠陥候補が検出された場合は、欠陥数も重要な情報なので、欠陥データバッファ４７では１つの画像中の欠陥数もカウントし、この欠陥数が全体制御部４９へ送られる。画像処理装置５は、インターフェース装置６に接続され、画像処理装置５の全体制御部４９からインターフェース装置６に欠陥の位置座標を示す信号が送られ、ディスプレイの画像表示部５６に欠陥の位置がシンボル化されて表示される。
【００２４】
インターフェース装置６は、検査装置１の動作条件や、画像処理の条件を入力して指示したり、検査結果を表示することにより、検査装置１のオペレータのユーザインターフェースとなる。インターフェース装置６から入力された動作条件は、画像処理装置５の全体制御部４９を介して制御装置６０へ送られ、一次電子線１９の偏向や移動ステージ３０の移動が制御される。インターフェース装置６のディスプレイのマップ表示部５５には、基板９の平面図が模式的に表示され、検出された欠陥候補の座標に従って、欠陥候補の分布を記号化して表示させることができる。基板９の全体に対して、欠陥候補がどのように分布しているかをオペレータが見ることによって、欠陥候補の発生の傾向をつかむことができ、欠陥発生の製造工程を推定する一助となる。
【００２５】
インターフェース装置６には、ディスプレイの表示内容を変更するためのモード切替え指示ボタン５０が用意されている。また、基板９の搬入指示ボタン５１，検査開始指示ボタン５２，欠陥確認のための画面を表示させる欠陥確認指示ボタン５３，基板９の搬出指示ボタン５４等により、検査全体の実行を指示することができる。
【００２６】
また、インターフェース装置６には、画像取得指示ボタン５７が用意され、検出された欠陥毎、あるいは領域毎に電子線画像あるいは光学画像を取得する指示を出すことができる。画像処理指示ボタン５８は、取得した画像の明るさの調整やコントラスト調整を指示することができる。処理条件設定ボタン５９は、一次電子線１９を基板９に照射するときの偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度などの電子光学系の各種条件を設定することができる。これらの指示の入力によって、制御装置６０は、一次電子線１９の発生時の加速電圧，偏向幅，偏向速度，検出信号処理部７の信号取り込みタイミング，移動ステージ３０や、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２の移動速度等を制御する。また、ステージ位置計測装置３４，基板９の高さ計測装置３５で検出された信号に基づいて、基板９の位置や高さをモニタし、目標値に対してずれがある場合に補正信号を生成し、偏向信号発生装置４３や対物レンズ制御装置４４に補正信号を送り、一次電子線１９が基板９の目標位置に照射されるように、偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度を変える制御を行う。
【００２７】
図２は、図１に示したインターフェース装置６のディスプレイに表示される画面の一例である。画面の左側にマップ表示部５５が、右側に画像表示部５６が設けられている。マップ表示部５５は、検査対象の基板のダイのレイアウト情報に基づいて、ダイの配列が表示され、欠陥検査の進行に従って、検出された欠陥候補の位置が丸印等のシンボルで検出された順番に表示される。
【００２８】
図３，図４は、基板９の平面図であって、インターフェース装置６のディスプレイのマップ表示部５５に表示される欠陥マップである。図３において、基板３０１に複数のダイ３０２が表示される。黒い丸印で示されるものは、検査装置による検査で検出された欠陥３０３である。連続画像比較検査の場合、基板３０１を載せたＸステージ３１を紙面の左方向へ移動させながら、一次電子線１９をＹ方向に偏向走査させると、走査偏向器１５で偏向した幅のストライプ状の領域３０４の画像をメモリ４５に取り込むことができる。連続画像比較検査は、画像を取得する単位であるストライプ状の領域を単位として行われる。ダイのＹ方向の幅は、走査偏向器１５による偏向幅よりもはるかに大きいので、ダイのＸ方向の一列分の座標と画像を得るためには、ストライプ状の領域３０４の一次電子線１９の走査を何回か繰り返す。これにより、ダイの一行分の画像をメモリ４５へ取り込みながら、欠陥を検出することができる。
【００２９】
１番目のストライプ状の領域３０４の検査が終了したら、次に、２番目のストライプ状の領域３０５の検査が行われる。このとき、欠陥データバッファ４７の容量は、ひとつのストライプ分の欠陥の位置座標を記憶できるように設定されることから、欠陥データバッファ４７に記憶された１番目のストライプ状の領域３０４の欠陥の位置座標は、２番目のストライプ状の領域３０５の欠陥の位置座標で上書きされ、消去される。これを、ストライプ状の領域３０６，３０７と繰り返して、基板３０１の全体の欠陥検査が行われ、欠陥の位置座標に基づいて、マップ表示部５５に、欠陥の座標が黒丸印等にシンボル化されて表示される。
【００３０】
例えば、図３に示されるように、基板３０１の中央部よりも周辺の領域に欠陥３０３が多く分布する欠陥分布が得られた場合は、欠陥の発生原因を究明するときに、はじめから基板の周辺の領域に欠陥が発生しやすい製造工程に着目することで、欠陥発生原因の究明時間を短縮することができる。
【００３１】
しかしながら、検査の途中で、ひとつのストライプで検出される欠陥数が、想定していた欠陥数を超えてしまった場合には、欠陥データバッファ４７は、オーバフローしたとき以降の欠陥数と欠陥の位置座標を記憶することができない。従って、マップ表示部５５には、欠陥データバッファ４７に記憶された欠陥しか表示されない。このときのマップ表示部５５に表示される欠陥の分布は、図４に示すようになる。
【００３２】
図４において、基板４０１に複数のダイ４０２が表示される。黒い丸印で示されるものは、検査装置による検査で検出された欠陥４０３である。図３に示した場合と同様に、連続画像比較検査の場合、基板４０１を載せたＸステージ３１を紙面の左方向へ移動させながら、一次電子線１９をＹ方向に偏向走査させると、走査偏向器１５で偏向した幅のストライプ状の領域４０４の画像が、順番にメモリ４５に取り込まれる。
【００３３】
１番目のストライプ状の領域４０４の検査が終了したら、次に、２番目のストライプ状の領域４０５の検査が行われ、欠陥データバッファ４７に記憶された１番目のストライプ状の領域４０４の欠陥の位置座標が上書きされる。これを、ストライプ状の領域４０６，４０７と繰り返して、基板４０１の全体の欠陥検査が行われる。
【００３４】
１番目のストライプ状の領域４０４において、検査のはじめの方のダイでは多数の欠陥が検出されているが、途中から欠陥が表示されていない。２番目のストライプ状の領域４０５についても、途中から欠陥が表示されていない。３番目のストライプ状の領域４０６でも、４番目のストライプ状の領域４０７でも、途中から欠陥が表示されていない。これは、欠陥数が多すぎて、検査の途中で欠陥データバッファ４７の記憶容量をオーバフローしてしまったためであり、演算部４８で欠陥が検出されているにもかかわらず、欠陥データバッファ４７に欠陥の位置座標が記憶できないためである。
【００３５】
このように、欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしてしまった場合には、それ以降の欠陥の位置座標を記憶できないので、図４に示すように全部の欠陥をディスプレイに表示できなくなってしまう。この欠陥マップをオペレータが見た場合、欠陥が左の方に偏って存在し、中央部や右の方の領域には欠陥がないと、誤って判断してしまう可能性があるので、欠陥データバッファがオーバフローした場合にこれを検知で、検査装置を検査の途中で停止させ、メッセージをディスプレイへ表示させることも行われている。このときには、オペレータは、その基板の検査を中止するか、あるいは、手動で欠陥を検出するときの信号レベルの閾値を上げて、再度、始めから検査をやり直すことで対処するしかない。
【００３６】
検査装置の対応としては、基板で検出される欠陥数の増加に従って、欠陥データバッファの容量を増やし、オーバフローしないようにしておくことが考えられるが、コストアップになるだけで、根本的な解決にはなっていない。
【００３７】
欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしてしまったかどうかは、欠陥データバッファ４７に欠陥の位置座標だけでなく、欠陥数も記憶させるようにしておき、判定のための欠陥数を予め閾値として設定し、欠陥数がこの閾値を超えるかどうかを欠陥検出毎に判定するようにしておけば、記憶容量がオーバフローしたとき、またはオーバフローする前に、直ちにオーバフローまたはその可能性を知ることができる。
【００３８】
図５は、欠陥検査の手順を示すフローチャートである。これは、図４に示したような、基板全体の欠陥座標が得られない状況になることを防止し、図３に示したような基板全体の欠陥座標が得られるようにするための検査手順である。全体制御部４９で、欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローを監視し、オーバフローした場合、またはオーバフローの手前で画像処理の手順を制御する。
【００３９】
検査を開始すると、１番目のストライプの開始位置にステージを移動させ（ステップ５０１）、ストライプ終了位置へ向かってＸステージ３１を移動開始させて、欠陥の位置座標を求めながら、欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしていないかどうか、あるいはオーバフローの可能性を確認する（ステップ５０２）。オーバフローの判定は、前述のように、欠陥数を基準とした閾値を設け、これと比較することが可能である。オーバフローと判定されない場合は、ひとつのストライプについての欠陥検出処理が終了し（ステップ５０３）、次のストライプの有無を確認し（ステップ５０４）、有の場合はステップ５０１に戻って、次のストライプの検査を開始し、無の場合は検査を終了する。
【００４０】
ステップ５０２でオーバフローと判定された場合は、全体制御部４９は、その時点での欠陥判定のための信号の閾値を予め定められた値だけ上昇させ（ステップ５０５）、現在検査しているストライプの最初の位置へステージを移動させ（ステップ５０６）、ステップ５０２からの欠陥検出処理を行う。
【００４１】
このように、ひとつのストライプの検査の途中で欠陥データバッファ４７のオーバフローが有る場合には、そのストライプの検査を中止し、欠陥検出の閾値を上げ、そのストライプの検査を最初からやり直すことで、検出される欠陥数を少なくし、欠陥データバッファ４７の記憶容量へ格納できるように調整する。閾値の上げ幅は、実際の取得データに従って、オペレータにより予め決めておくようにする。以上により、ひとつのストライプで検出される欠陥数が、欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローを防ぐように低減されるので、欠陥が基板全体に対して偏って検出されることを防止して、基板全体の欠陥分布を早期に知ることができる。上述のように、欠陥判定の閾値がストライプ毎に異なることから、欠陥判定の閾値を該当するストライプの属性データとして欠陥候補の座標とともに送信することで、半導体ウエハ全体の欠陥の分布を分析するときの参考にできるようにする。
【００４２】
図６は、画像毎の欠陥判定のタイムチャートである。図３に示したストライプ状の領域３０４で得られる画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，…が、画像メモリ４５へ書き込まれる。画像メモリ４５の容量は、ひとつのストライプの画像を一時保存できるだけの容量としておく。図１に示した画像処理回路４６で、画像化された画像と参照画像の位置合わせ、信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための画像処理が施され、画像の画素毎の明るさ信号の階調値の差分を求めて比較演算を行う。両画像間の信号の大きさに差がなければ信号の大きさがゼロとなり、差があれば信号が残る。画像Ａ，Ｂの比較で欠陥候補が抽出された場合、画像Ａ，Ｂのどちらに欠陥があるかわからない。そこで次の演算である画像Ｂ，Ｃの比較の結果、欠陥候補が抽出されなかった場合は、画像Ａに欠陥候補があることがわかる。画像Ｂ，Ｃの比較の結果、欠陥候補が抽出された場合は、画像Ｂに欠陥候補があることがわかる。これを順に繰り返して、欠陥候補がどの画像に存在するかを判定し、画像処理回路４６に接続された演算部４８で、比較演算された差画像信号の絶対値を予め設定された閾値と比較し、該閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補と判定された代表画素の位置座標を求めて、欠陥データバッファ４７に座標を送信する。さらに、演算部４８は、欠陥候補と判定された欠陥候補の数も欠陥データバッファ４７に送信して欠陥数として書き込む。
【００４３】
本発明の実施態様における検査装置で欠陥候補が抽出されると、その欠陥が何であるかを詳細に調べる観察装置へ、欠陥候補の座標が送信される。近年では、メモリやデータ転送容量の増大により、必要に応じてそのときの欠陥候補の差画像も属性データとして送信することが可能になってきている。前述の実施態様では、ストライプ検査の途中で欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローの可能性がある場合、検査を中止し、そのストライプの検査を新たな欠陥判定の閾値でやり直す手順を説明した。しかし、メモリやデータ転送容量の増大により、欠陥候補毎に閾値を属性データとして添付可能になるので、ストライプの途中で閾値を変更しても、検査を中止することなくそのストライプの検査を続行してしまうことで、検査時間をより短縮することができる。この場合、観察装置へ送られるひとつひとつの欠陥候補のデータには、欠陥候補の座標の他に、属性データとしてストライプの番号，欠陥判定の閾値が付帯されている。
【００４４】
半導体ウエハの場所によって、検出したい欠陥の種類が異なるときには、欠陥判定の閾値を下げて欠陥判定を行う場合もある。欠陥判定の閾値を任意に上げ下げ可能として、多種の欠陥を検出することを可能にすることもできる。例えば、図３に示したような、半導体ウエハの外周に欠陥が多く発生する場合、内側の画像の検査は詳細に行う必要がないので、欠陥判定のストライプ毎に欠陥判定の閾値を変えるのではなく、外周の画像の欠陥判定の閾値を低くし、内側の画像の欠陥判定の閾値を高くして閾値を異ならせるようにする。これにより、外周の欠陥候補をくまなく抽出できるとともに、内側の検査は欠陥数を減らせるので、メモリの容量を有効に使用することが可能となる。
【００４５】
以上述べたように、本発明の実施態様によれば、欠陥画像を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 検査装置
５ 画像処理装置
６ インターフェース装置
９，３０１，４０１ 基板
４５ メモリ
４６ 画像処理回路
４７ 欠陥データバッファ
４８ 演算部
４９ 全体制御部
５５ マップ表示部
５６ 画像表示部
６０ 制御装置
３０２，４０２ ダイ
３０３，４０３ 欠陥
３０４，３０５，３０６，３０７ ストライプ状の領域
４０４，４０５，４０６，４０７ ストライプ状の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な回路パターンを有する半導体装置や液晶等を製造するための基板の欠陥検査技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、シリコンウエハを基板として微細な回路パターンが形成される。また、その微細な回路パターンを露光転写するための露光装置用フォトマスクであるガラス基板にも、微細な回路パターンが形成される。また、液晶，太陽電池，遺伝子検査用チップ等の基板にも、微細な回路パターンが形成される。これらの微細な回路パターンが形成された基板の欠陥の有無を検査する場合、光学式顕微鏡や電子顕微鏡で撮影した画像が用いられる。本発明は、電子顕微鏡で撮影した画像を用いて、基板に形成された微細な回路パターンを検査する技術に関するもので、上記いずれの基板にも適用可能な技術である。
【０００３】
ここでは、半導体装置の製造過程途中の半導体ウエハを用いた欠陥検査を一例として、本発明を説明する。ＬＳＩロジックや半導体メモリ等の半導体装置は、半導体ウエハ上にフォトマスクに形成された回路パターンを、リソグラフィー処理，エッチング処理により転写する工程を繰り返すことで、製造される。半導体装置の製造過程における処理結果の良否，異物発生の有無等は、半導体装置の製造歩留まりに大きく影響を及ぼす。従って、半導体装置の製造過程における不良発生や異物を、早期に検知するために、製造過程の途中途中で半導体ウエハを検査する必要がある。
【０００４】
半導体ウエハに形成される半導体装置の検査としては、前述のように、半導体ウエハに光を照射して光学画像を撮影したり、電子線を照射して基板から発生する二次電子を検出して二次電子画像を形成して、欠陥のない画像と比較して画像信号、具体的には画素の信号量が閾値を超えた場合に欠陥候補が有るとプロセッサが判断し、その欠陥候補の代表座標を算出する画像比較検査が用いられている。また、半導体ウエハにレーザ光を照射し、基板上の欠陥の反射光を検出することで、欠陥を検知し座標を算出する装置も用いられている。
【０００５】
半導体装置の製造プロセス立上げ時に欠陥が多発したときには、半導体ウエハ全面における欠陥の分布の傾向を早期に把握し、欠陥の原因となっている製造装置を特定することが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
欠陥候補の座標を記憶するメモリの容量は、半導体ウエハの端から端までの１回の繰り返し走査単位であるストライプのひとつ分だけ用意され、ひとつのストライプの検査が終わると、メモリに記憶された欠陥座標データは、検査装置の出力ユニットから外部の欠陥観察装置等へ送られ、次のストライプの検査で検出された欠陥座標で上書きされるようになっているので、メモリの容量を増やすことなく半導体ウエハの全面検査が可能になっている。しかし、近年、半導体デバイスの回路パターンの微細化がすすむとともに、欠陥検査装置の検出感度も向上しているため、検出される欠陥候補の数が増えてきている。従来と同じ容量のメモリでは、ひとつのストライプで記憶できる欠陥座標の数が限られているため、オーバフローして検査装置が停止したり、半導体ウエハの一部の半導体装置の欠陥候補しか表示できなくなってしまう。
【０００７】
画像比較検査における欠陥候補と判断するときの閾値を上げることにより、欠陥候補の数を減らすことができる。しかし、画像比較検査では、半導体ウエハを移動させながら光や電子線を連続走査し、メモリに連続的に画像データを送っているので、閾値を上げる理由で、ひとつのストライプ検査の途中で検査を止めることはできない。
【０００８】
また、半導体ウエハ上の全ての欠陥を検出してその発生原因を突き止めることよりも、半導体ウエハの全面における欠陥の分布を早期に知りたい場合には、画像処理のときの信号ノイズに近い信号の欠陥候補を省略しても、半導体ウエハ全体に関する欠陥候補の分布を検出することを優先すべきである。従って、ストライプ検査の途中でメモリがオーバフローした場合、あるいはオーバフローしそうな場合に、検査を止めずに閾値を上げることができれば、半導体ウエハ全体に関する欠陥候補の分布を早期に知ることができる。
【０００９】
検査装置で取り扱える欠陥数を増やすために、メモリの容量を大きくすることによっても、半導体ウエハ全面の欠陥分布を得ることができるが、メモリ容量増加によるコストアップだけでなく、検出される欠陥数が増えることにより検査時間が長時間化するため、半導体ウエハの全面における欠陥の分布を早期に知りたいというニーズに沿うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１４８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、基板の検査装置において、欠陥の位置座標を記憶するメモリの容量を超えてオーバフローするような欠陥数を検出する場合には、基板の全面についての欠陥分布を得ることができなかった。
【００１２】
本発明の目的は、欠陥の位置座標を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の実施態様によれば、基板の画像を取得し、画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、閾値の値を変更して欠陥候補の判定を継続し、基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する構成を採用したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、欠陥の位置座標を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】検査装置の構成図。
【図２】インターフェース装置のディスプレイへ表示される画面図。
【図３】基板の平面図。
【図４】基板の平面図。
【図５】欠陥検査の手順を示すフローチャート。
【図６】画像毎の欠陥判定のタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、半導体ウエハの検査のために電子顕微鏡を応用した検査装置の構成図であり、主要な構成を略縦断面図とし、これに機能図を付加してその構成を表している。検査装置１は、検査室２と、その外部に設けられる画像処理装置５とから構成されている。検査室２は、内部が真空排気される電子光学系カラム３と、半導体ウエハに代表される基板９が設置される試料室８とから構成される。基板９は、検査室２の外部から搬送された後、光学顕微鏡室４で位置決めされてから、電子光学系カラム３の下方に、移動ステージ３０により位置決めされる。
【００１８】
光学顕微鏡室４に設けられた光源４０で発生した光は、光学レンズ４１で基板９に焦点が合せられ、基板９に予め設けられた位置決めマークの画像が検出器４２で検出されることで、基板９が位置決めされる。その後、移動ステージ３０によって基板９が搬送され、Ｘステージ３１、またはＹステージ３２で微調整を行う。移動ステージ３０の位置は、ステージ位置計測装置３４によりモニタリングされ、制御装置６０へ送られる。
【００１９】
電子光学系カラム３の電子源１０で発生した一次電子線１９は、引き出し電極１１で引き出され、コンデンサレンズ１２で細く絞られ、さらに対物レンズ１６で基板９に焦点を結ぶように細く絞られて、基板９に到達する。電子源１０で発生する一次電子線１９の発生は自由に制御できないので、ブランキング偏向器１３で一次電子線１９を偏向し、絞り１４で隠すことで、基板９に一次電子線１９が照射されないように制御している。細く絞られた一次電子線１９は、細いスポット状で基板９に当るので、走査偏向器１５で一次電子線１９を走査しながら、走査信号に同期して検出器２０で二次電子を検出することにより、基板９の画像を生成することができる。基板９で発生した二次電子３７は、一次電子線１９の軌道に影響を及ぼさないＥ×Ｂ偏向器１８により、その軌道を曲げられ、反射体１７に衝突する。反射体１７に二次電子３７が衝突することで、二次電子３８が発生し、検出器２０で二次電子３８を検出する。半導体装置などの微細な構造物は、高エネルギーの一次電子線を当てると破壊してしまう場合がある。基板９に、電圧印加部３３から直接に、あるいは、移動ステージ３０を介して、負電圧電源３６から負の電圧を印加すると、電子源１０の電位と基板９の電位との差が小さくなり、破壊を防ぐことができる。この印加する電圧をリターディング電圧とよぶ。基板９の表面に、一次電子線１９の焦点を合せるために、高さ計測装置３５が設けられ、制御装置６０へ送られる。ステージ位置計測装置３４で計測された移動ステージ３０の位置や、高さ計測装置３５で計測された基板９の高さが制御装置６０へ送られ、制御装置６０のプロセッサは、ブランキング偏向器１３の偏向タイミング，走査偏向器１５の偏向タイミングや偏向速度，対物レンズ１６の励磁強度を計算し、制御装置６０は、計算結果に基づく偏向制御信号を、偏向信号発生装置４３に送り、対物レンズ１６の励磁強度を対物レンズ制御装置４４に送る。
【００２０】
基板９の大きさに対して一次電子線１９のスポットの大きさは非常に小さく、おおよそ１００μｍ四方の大きさの画像しか生成できないので、基板９を停止させて撮像することの繰り返しでは、基板９の全面の検査には非常に時間がかかってしまう。そこで、Ｘステージ３１を移動させながら一次電子線１９を走査して画像を生成し、同時にメモリ４５へ保存しながら画像比較により欠陥を検出する連続画像比較検査により、検査時間を短縮することができる。この場合、比較検査で用いられるメモリ４５の容量は、ひとつの画像分の容量だけにしており、ひとつの画像の処理が終了したら次の画像データで上書きし、画像データを残さないようにして、メモリ４５の容量を低減している。
【００２１】
検出器２０で検出した信号は、検出信号処理部７に送られ、プリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２でアナログ信号からデジタル信号へ変換され、光変換装置２３で光信号に変換され、光伝送路２４で画像処理装置５へ送られる。検出器２０の逆バイアスは、逆バイアス電源２９により供給され、プリアンプ２１の電源は、プリアンプ駆動電源２７から供給され、ＡＤ変換器２２の電源は、ＡＤ変換器駆動電源２８から供給され、これらの電源は、高圧電源２６から供給される。
【００２２】
光伝送路２４で送られたデジタル信号は、電気変換装置２５で電気信号に変換され、画像処理装置５の画像信号を格納するメモリ４５に記憶される。メモリ４５に記憶された信号は画像処理回路４６で画像化される。また、画像処理回路４６には、参照画像として隣接する画像または特定位置はなれた画像が記憶されている。画像処理回路４６では、画像化された画像と参照画像の位置合わせ，信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための画像処理が施され、比較演算する。画像同士の比較演算は、画像の画素毎の明るさ信号の階調値の差分を求めることで行われる。両者に差がなければ比較結果は信号の大きさがゼロとなり、差があれば信号が残る。画像処理回路４６には演算部４８が接続され、この演算部４８は、比較演算された差画像信号の絶対値を予め設定された閾値と比較し、該閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補と判定された代表画素の位置座標を求めて欠陥データバッファ４７に送信する。欠陥データバッファ４７では、欠陥の位置座標を記憶し、全体制御部４９へ欠陥の位置座標を送るとともに、欠陥数をカウントする。
【００２３】
欠陥候補と判定されるものは、所定の閾値よりも差画像信号レベルが大きい画素のかたまりである。従って、欠陥ではなく信号レベルの大きいノイズであっても、欠陥候補として判定される可能性がある。半導体装置の製造過程では、検査装置で検出された欠陥の座標に基づいて、観察装置で欠陥の画像を撮像し、オペレータが欠陥かどうかを確認したり、画像処理により欠陥かどうかをコンピュータが判断して、最終的に真の欠陥かどうかが判定される。１つの画像中に複数の欠陥候補が検出された場合は、欠陥数も重要な情報なので、欠陥データバッファ４７では１つの画像中の欠陥数もカウントし、この欠陥数が全体制御部４９へ送られる。画像処理装置５は、インターフェース装置６に接続され、画像処理装置５の全体制御部４９からインターフェース装置６に欠陥の位置座標を示す信号が送られ、ディスプレイの画像表示部５６に欠陥の位置がシンボル化されて表示される。
【００２４】
インターフェース装置６は、検査装置１の動作条件や、画像処理の条件を入力して指示したり、検査結果を表示することにより、検査装置１のオペレータのユーザインターフェースとなる。インターフェース装置６から入力された動作条件は、画像処理装置５の全体制御部４９を介して制御装置６０へ送られ、一次電子線１９の偏向や移動ステージ３０の移動が制御される。インターフェース装置６のディスプレイのマップ表示部５５には、基板９の平面図が模式的に表示され、検出された欠陥候補の座標に従って、欠陥候補の分布を記号化して表示させることができる。基板９の全体に対して、欠陥候補がどのように分布しているかをオペレータが見ることによって、欠陥候補の発生の傾向をつかむことができ、欠陥発生の製造工程を推定する一助となる。
【００２５】
インターフェース装置６には、ディスプレイの表示内容を変更するためのモード切替え指示ボタン５０が用意されている。また、基板９の搬入指示ボタン５１，検査開始指示ボタン５２，欠陥確認のための画面を表示させる欠陥確認指示ボタン５３，基板９の搬出指示ボタン５４等により、検査全体の実行を指示することができる。
【００２６】
また、インターフェース装置６には、画像取得指示ボタン５７が用意され、検出された欠陥毎、あるいは領域毎に電子線画像あるいは光学画像を取得する指示を出すことができる。画像処理指示ボタン５８は、取得した画像の明るさの調整やコントラスト調整を指示することができる。処理条件設定ボタン５９は、一次電子線１９を基板９に照射するときの偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度などの電子光学系の各種条件を設定することができる。これらの指示の入力によって、制御装置６０は、一次電子線１９の発生時の加速電圧，偏向幅，偏向速度，検出信号処理部７の信号取り込みタイミング，移動ステージ３０や、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２の移動速度等を制御する。また、ステージ位置計測装置３４，基板９の高さ計測装置３５で検出された信号に基づいて、基板９の位置や高さをモニタし、目標値に対してずれがある場合に補正信号を生成し、偏向信号発生装置４３や対物レンズ制御装置４４に補正信号を送り、一次電子線１９が基板９の目標位置に照射されるように、偏向幅，偏向速度，対物レンズの焦点距離，焦点深度を変える制御を行う。
【００２７】
図２は、図１に示したインターフェース装置６のディスプレイに表示される画面の一例である。画面の左側にマップ表示部５５が、右側に画像表示部５６が設けられている。マップ表示部５５は、検査対象の基板のダイのレイアウト情報に基づいて、ダイの配列が表示され、欠陥検査の進行に従って、検出された欠陥候補の位置が丸印等のシンボルで検出された順番に表示される。
【００２８】
図３，図４は、基板９の平面図であって、インターフェース装置６のディスプレイのマップ表示部５５に表示される欠陥マップである。図３において、基板３０１に複数のダイ３０２が表示される。黒い丸印で示されるものは、検査装置による検査で検出された欠陥３０３である。連続画像比較検査の場合、基板３０１を載せたＸステージ３１を紙面の左方向へ移動させながら、一次電子線１９をＹ方向に偏向走査させると、走査偏向器１５で偏向した幅のストライプ状の領域３０４の画像をメモリ４５に取り込むことができる。連続画像比較検査は、画像を取得する単位であるストライプ状の領域を単位として行われる。ダイのＹ方向の幅は、走査偏向器１５による偏向幅よりもはるかに大きいので、ダイのＸ方向の一列分の座標と画像を得るためには、ストライプ状の領域３０４の一次電子線１９の走査を何回か繰り返す。これにより、ダイの一行分の画像をメモリ４５へ取り込みながら、欠陥を検出することができる。
【００２９】
１番目のストライプ状の領域３０４の検査が終了したら、次に、２番目のストライプ状の領域３０５の検査が行われる。このとき、欠陥データバッファ４７の容量は、ひとつのストライプ分の欠陥の位置座標を記憶できるように設定されることから、欠陥データバッファ４７に記憶された１番目のストライプ状の領域３０４の欠陥の位置座標は、２番目のストライプ状の領域３０５の欠陥の位置座標で上書きされ、消去される。これを、ストライプ状の領域３０６，３０７と繰り返して、基板３０１の全体の欠陥検査が行われ、欠陥の位置座標に基づいて、マップ表示部５５に、欠陥の座標が黒丸印等にシンボル化されて表示される。
【００３０】
例えば、図３に示されるように、基板３０１の中央部よりも周辺の領域に欠陥３０３が多く分布する欠陥分布が得られた場合は、欠陥の発生原因を究明するときに、はじめから基板の周辺の領域に欠陥が発生しやすい製造工程に着目することで、欠陥発生原因の究明時間を短縮することができる。
【００３１】
しかしながら、検査の途中で、ひとつのストライプで検出される欠陥数が、想定していた欠陥数を超えてしまった場合には、欠陥データバッファ４７は、オーバフローしたとき以降の欠陥数と欠陥の位置座標を記憶することができない。従って、マップ表示部５５には、欠陥データバッファ４７に記憶された欠陥しか表示されない。このときのマップ表示部５５に表示される欠陥の分布は、図４に示すようになる。
【００３２】
図４において、基板４０１に複数のダイ４０２が表示される。黒い丸印で示されるものは、検査装置による検査で検出された欠陥４０３である。図３に示した場合と同様に、連続画像比較検査の場合、基板４０１を載せたＸステージ３１を紙面の左方向へ移動させながら、一次電子線１９をＹ方向に偏向走査させると、走査偏向器１５で偏向した幅のストライプ状の領域４０４の画像が、順番にメモリ４５に取り込まれる。
【００３３】
１番目のストライプ状の領域４０４の検査が終了したら、次に、２番目のストライプ状の領域４０５の検査が行われ、欠陥データバッファ４７に記憶された１番目のストライプ状の領域４０４の欠陥の位置座標が上書きされる。これを、ストライプ状の領域４０６，４０７と繰り返して、基板４０１の全体の欠陥検査が行われる。
【００３４】
１番目のストライプ状の領域４０４において、検査のはじめの方のダイでは多数の欠陥が検出されているが、途中から欠陥が表示されていない。２番目のストライプ状の領域４０５についても、途中から欠陥が表示されていない。３番目のストライプ状の領域４０６でも、４番目のストライプ状の領域４０７でも、途中から欠陥が表示されていない。これは、欠陥数が多すぎて、検査の途中で欠陥データバッファ４７の記憶容量をオーバフローしてしまったためであり、演算部４８で欠陥が検出されているにもかかわらず、欠陥データバッファ４７に欠陥の位置座標が記憶できないためである。
【００３５】
このように、欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしてしまった場合には、それ以降の欠陥の位置座標を記憶できないので、図４に示すように全部の欠陥をディスプレイに表示できなくなってしまう。この欠陥マップをオペレータが見た場合、欠陥が左の方に偏って存在し、中央部や右の方の領域には欠陥がないと、誤って判断してしまう可能性があるので、欠陥データバッファがオーバフローした場合にこれを検知で、検査装置を検査の途中で停止させ、メッセージをディスプレイへ表示させることも行われている。このときには、オペレータは、その基板の検査を中止するか、あるいは、手動で欠陥を検出するときの信号レベルの閾値を上げて、再度、始めから検査をやり直すことで対処するしかない。
【００３６】
検査装置の対応としては、基板で検出される欠陥数の増加に従って、欠陥データバッファの容量を増やし、オーバフローしないようにしておくことが考えられるが、コストアップになるだけで、根本的な解決にはなっていない。
【００３７】
欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしてしまったかどうかは、欠陥データバッファ４７に欠陥の位置座標だけでなく、欠陥数も記憶させるようにしておき、判定のための欠陥数を予め閾値として設定し、欠陥数がこの閾値を超えるかどうかを欠陥検出毎に判定するようにしておけば、記憶容量がオーバフローしたとき、またはオーバフローする前に、直ちにオーバフローまたはその可能性を知ることができる。
【００３８】
図５は、欠陥検査の手順を示すフローチャートである。これは、図４に示したような、基板全体の欠陥座標が得られない状況になることを防止し、図３に示したような基板全体の欠陥座標が得られるようにするための検査手順である。全体制御部４９で、欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローを監視し、オーバフローした場合、またはオーバフローの手前で画像処理の手順を制御する。
【００３９】
検査を開始すると、１番目のストライプの開始位置にステージを移動させ（ステップ５０１）、ストライプ終了位置へ向かってＸステージ３１を移動開始させて、欠陥の位置座標を求めながら、欠陥データバッファ４７の記憶容量がオーバフローしていないかどうか、あるいはオーバフローの可能性を確認する（ステップ５０２）。オーバフローの判定は、前述のように、欠陥数を基準とした閾値を設け、これと比較することが可能である。オーバフローと判定されない場合は、ひとつのストライプについての欠陥検出処理が終了し（ステップ５０３）、次のストライプの有無を確認し（ステップ５０４）、有の場合はステップ５０１に戻って、次のストライプの検査を開始し、無の場合は検査を終了する。
【００４０】
ステップ５０２でオーバフローと判定された場合は、全体制御部４９は、その時点での欠陥判定のための信号の閾値を予め定められた値だけ上昇させ（ステップ５０５）、現在検査しているストライプの最初の位置へステージを移動させ（ステップ５０６）、ステップ５０２からの欠陥検出処理を行う。
【００４１】
このように、ひとつのストライプの検査の途中で欠陥データバッファ４７のオーバフローが有る場合には、そのストライプの検査を中止し、欠陥検出の閾値を上げ、そのストライプの検査を最初からやり直すことで、検出される欠陥数を少なくし、欠陥データバッファ４７の記憶容量へ格納できるように調整する。閾値の上げ幅は、実際の取得データに従って、オペレータにより予め決めておくようにする。以上により、ひとつのストライプで検出される欠陥数が、欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローを防ぐように低減されるので、欠陥が基板全体に対して偏って検出されることを防止して、基板全体の欠陥分布を早期に知ることができる。上述のように、欠陥判定の閾値がストライプ毎に異なることから、欠陥判定の閾値を該当するストライプの属性データとして欠陥候補の座標とともに送信することで、半導体ウエハ全体の欠陥の分布を分析するときの参考にできるようにする。
【００４２】
図６は、画像毎の欠陥判定のタイムチャートである。図３に示したストライプ状の領域３０４で得られる画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，…が、画像メモリ４５へ書き込まれる。画像メモリ４５の容量は、ひとつのストライプの画像を一時保存できるだけの容量としておく。図１に示した画像処理回路４６で、画像化された画像と参照画像の位置合わせ、信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための画像処理が施され、画像の画素毎の明るさ信号の階調値の差分を求めて比較演算を行う。両画像間の信号の大きさに差がなければ信号の大きさがゼロとなり、差があれば信号が残る。画像Ａ，Ｂの比較で欠陥候補が抽出された場合、画像Ａ，Ｂのどちらに欠陥があるかわからない。そこで次の演算である画像Ｂ，Ｃの比較の結果、欠陥候補が抽出されなかった場合は、画像Ａに欠陥候補があることがわかる。画像Ｂ，Ｃの比較の結果、欠陥候補が抽出された場合は、画像Ｂに欠陥候補があることがわかる。これを順に繰り返して、欠陥候補がどの画像に存在するかを判定し、画像処理回路４６に接続された演算部４８で、比較演算された差画像信号の絶対値を予め設定された閾値と比較し、該閾値よりも差画像信号レベルが大きい場合に欠陥候補と判定し、欠陥候補と判定された代表画素の位置座標を求めて、欠陥データバッファ４７に座標を送信する。さらに、演算部４８は、欠陥候補と判定された欠陥候補の数も欠陥データバッファ４７に送信して欠陥数として書き込む。
【００４３】
本発明の実施態様における検査装置で欠陥候補が抽出されると、その欠陥が何であるかを詳細に調べる観察装置へ、欠陥候補の座標が送信される。近年では、メモリやデータ転送容量の増大により、必要に応じてそのときの欠陥候補の差画像も属性データとして送信することが可能になってきている。前述の実施態様では、ストライプ検査の途中で欠陥データバッファ４７の記憶容量のオーバフローの可能性がある場合、検査を中止し、そのストライプの検査を新たな欠陥判定の閾値でやり直す手順を説明した。しかし、メモリやデータ転送容量の増大により、欠陥候補毎に閾値を属性データとして添付可能になるので、ストライプの途中で閾値を変更しても、検査を中止することなくそのストライプの検査を続行してしまうことで、検査時間をより短縮することができる。この場合、観察装置へ送られるひとつひとつの欠陥候補のデータには、欠陥候補の座標の他に、属性データとしてストライプの番号，欠陥判定の閾値が付帯されている。
【００４４】
半導体ウエハの場所によって、検出したい欠陥の種類が異なるときには、欠陥判定の閾値を下げて欠陥判定を行う場合もある。欠陥判定の閾値を任意に上げ下げ可能として、多種の欠陥を検出することを可能にすることもできる。例えば、図３に示したような、半導体ウエハの外周に欠陥が多く発生する場合、内側の画像の検査は詳細に行う必要がないので、欠陥判定のストライプ毎に欠陥判定の閾値を変えるのではなく、外周の画像の欠陥判定の閾値を低くし、内側の画像の欠陥判定の閾値を高くして閾値を異ならせるようにする。これにより、外周の欠陥候補をくまなく抽出できるとともに、内側の検査は欠陥数を減らせるので、メモリの容量を有効に使用することが可能となる。
【００４５】
以上述べたように、本発明の実施態様によれば、欠陥画像を記憶するメモリのオーバフローが発生した場合でも基板の全面についての欠陥分布を早期に得ることができる基板の検査装置、および、基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 検査装置
５ 画像処理装置
６ インターフェース装置
９，３０１，４０１ 基板
４５ メモリ
４６ 画像処理回路
４７ 欠陥データバッファ
４８ 演算部
４９ 全体制御部
５５ マップ表示部
５６ 画像表示部
６０ 制御装置
３０２，４０２ ダイ
３０３，４０３ 欠陥
３０４，３０５，３０６，３０７ ストライプ状の領域
４０４，４０５，４０６，４０７ ストライプ状の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法であって、
前記基板の画像を取得し、
画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、
該欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、
該記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記基板に照射する光または電子線の走査と略直角方向に前記基板を連続移動させながら、前記画像を複数取得する単位をストライプとよぶとき、前記記憶装置は、該ストライプ単位で前記欠陥候補の座標を記憶する容量を有し、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記ストライプの検査を中止して前記閾値の値を変更し、
前記ストライプの最初から画像を取得して前記欠陥候補の判定を再開する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記ストライプ毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして付与する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項４】
請求項２の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前で、前記閾値の値を上げる
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項５】
請求項１の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、画像取得を継続しながら前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記画像毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして付与する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項６】
請求項１の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローしたかどうか、またはオーバフローの前かどうかは、前記欠陥候補と判定された欠陥候補の数に基づいて判定する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項７】
請求項６の記載において、
前記欠陥候補の数は、前記記憶装置へ記憶される
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項８】
基板の画像を取得して欠陥候補を検出する基板の検査装置において、
画像比較により差のある画素を抽出する画像処理回路と、
該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定する演算部と、
該欠陥候補の代表画素の座標を記憶する記憶装置とを備え、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項９】
請求項８の記載において、
前記基板に照射する光または電子線の走査と略直角方向に前記基板を連続移動させながら、前記画像を複数取得する単位をストライプとよぶとき、前記記憶装置は、該ストライプ単位で前記欠陥候補の座標を記憶する容量を有し、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記ストライプの検査を中止し、前記閾値の値を変更し、
前記画像処理回路は、前記ストライプの最初から画像を取得して画像比較により差のある画素を抽出し、
前記演算部は、該画素に基づいて前記欠陥候補の判定を行う
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記記憶装置は、前記ストライプ毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１１】
請求項９の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前で、前記閾値の値を上げる
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１２】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、画像取得を継続しながら前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記記憶装置は、前記画像毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１３】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローしたかどうか、またはオーバフローの前かどうかを、前記欠陥候補と判定された欠陥候補の数に基づいて判定する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１４】
請求項１３の記載において、
前記記憶装置は、前記欠陥候補の数を記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１５】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記欠陥候補の分布をディスプレイへ表示する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１】
基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法であって、
前記基板の画像を取得し、
画像比較により差のある画素を抽出し、該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定し、
該欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置へ記憶し、
該記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記基板の欠陥分布をディスプレイへ表示する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記基板に照射する光または電子線の走査と略直角方向に前記基板を連続移動させながら、前記画像を複数取得する単位をストライプとよぶとき、前記記憶装置は、該ストライプ単位で前記欠陥候補の座標を記憶する容量を有し、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記ストライプの検査を中止して前記閾値の値を変更し、
前記ストライプの最初から画像を取得して前記欠陥候補の判定を再開する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記ストライプ毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして付与する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項４】
請求項２の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前で、前記閾値の値を上げる
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項５】
請求項１の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、画像取得を継続しながら前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記画像毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして付与する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項６】
請求項１の記載において、
前記記憶装置の容量がオーバフローしたかどうか、またはオーバフローの前かどうかは、前記欠陥候補と判定された欠陥候補の数に基づいて判定する
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項７】
請求項６の記載において、
前記欠陥候補の数は、前記記憶装置へ記憶される
ことを特徴とする基板の検査装置における基板の欠陥分布を得る方法。
【請求項８】
基板の画像を取得して欠陥候補を検出する基板の検査装置において、
画像比較により差のある画素を抽出する画像処理回路と、
該画素の信号量が予め設定された閾値を超えた場合に欠陥候補と判定する演算部と、
該欠陥候補の代表画素の座標を記憶する記憶装置とを備え、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項９】
請求項８の記載において、
前記基板に照射する光または電子線の走査と略直角方向に前記基板を連続移動させながら、前記画像を複数取得する単位をストライプとよぶとき、前記記憶装置は、該ストライプ単位で前記欠陥候補の座標を記憶する容量を有し、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、前記ストライプの検査を中止し、前記閾値の値を変更し、
前記画像処理回路は、前記ストライプの最初から画像を取得して画像比較により差のある画素を抽出し、
前記演算部は、該画素に基づいて前記欠陥候補の判定を行う
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記記憶装置は、前記ストライプ毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１１】
請求項９の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前で、前記閾値の値を上げる
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１２】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローした場合、またはオーバフローの前に、画像取得を継続しながら前記閾値の値を変更して前記欠陥候補の判定を継続し、
前記記憶装置は、前記画像毎の前記閾値を、前記欠陥候補の座標の属性データとして記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１３】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記記憶装置の容量がオーバフローしたかどうか、またはオーバフローの前かどうかを、前記欠陥候補と判定された欠陥候補の数に基づいて判定する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１４】
請求項１３の記載において、
前記記憶装置は、前記欠陥候補の数を記憶する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項１５】
請求項８の記載において、
前記演算部は、前記欠陥候補の分布をディスプレイへ表示する
ことを特徴とする基板の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２１００（Ｐ２０１１−２２１００Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９６８０（Ｐ２００９−１６９６８０）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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