外観検査方法、及び、外観検査装置
【課題】
欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出を実行できるようにして、検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得る。
【解決手段】
予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、基板の検査画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から欠陥解析を順次実行し、バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納する。
欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出を実行できるようにして、検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得る。
【解決手段】
予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、基板の検査画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から欠陥解析を順次実行し、バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームやレーザ光を用いて半導体ウェハ，フォトマスク，液晶基板などの薄膜デバイス基板の表面を検査する外観検査装置に係り、特に、回路パターンが形成された基板のパターンの形成不良，傷，異物等の微細な欠陥を検出して分析するのに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜デバイス基板の代表的なものとして、高集積回路やメモリ等の半導体デバイスが形成される半導体ウェハを一例にとり、説明する。半導体ウェハの欠陥を検出する外観検査装置として、光学式検査装置や電子ビーム式検査装置が知られている。光学式検査装置は、均一光やレーザ光を半導体ウェハに照射し、反射光や偏光をラインセンサと呼ぶ光センサを用いて画像を取得する。電子ビーム式検査装置は、走査型電子顕微鏡を応用したものであり、電子ビームを半導体ウェハへ照射し、発生した二次電子や反射電子等の二次信号を検出し、画像を取得する。半導体ウェハに形成された回路パターンは、同一図形の繰り返しであることが多いので、このことを利用し、同一図形の２つの画像の光量の差をとると、どちらかに欠陥があった場合は、欠陥の部分の光量の違いが差として残り、欠陥の有無を知ることができる。これを画像の比較検査とよんでいる。
【０００３】
図１５は、電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図であり、真空に保つための真空容器は省略している。電子源１０１から放出された電子ビーム１２１をウェハ１０５に照射すると、二次電子や反射電子等の二次信号が発生する。電子ビーム式検査装置は、この二次信号をセンサ１０４で捕捉し、増幅器・Ａ／Ｄ変換器１０３でデジタル信号に変換した後、画像処理装置１１０でデジタル画像を再構成し、比較検査により欠陥の検出を行うものである。この比較検査では、得られた画像をさらに微細な画素に分割してデジタル化し、画素単位で光量の比較演算を行い、設定された閾値以上の光量の画素を欠陥と判定する画像処理を行っている。
【０００４】
電子ビーム式検査装置は、光学式検査装置よりも検査速度が低いが、分解能が高いという特徴をもっているほか、電子ビームを照射することから、電気的な欠陥、例えば、ホール底の開口不良を検出できる性能をもっているため、半導体デバイスの製造プロセスで広く使用されてきている。しかし、検査速度と分解能の両立が、近年、特に重要課題となっている。
【０００５】
従来の検査装置においては、電子ビームの走査と同期して画像を連続的に取得し、これと同期して画像処理による比較検査を行い、欠陥を検出していた。これは、電子ビームの走査に同期して欠陥検出の画像処理が可能な程度に、画素数や検出される欠陥数が少なかったからである。しかし、半導体デバイスの微細化により、従来以上に微細な欠陥の検出性能が求められ、これに応えるために電子ビーム式検査装置の分解能が向上すると、画像処理で取り扱う画素の数が増加し、検出される欠陥の数も増加している。例えば、画素のサイズが１０ナノメートル、ウェハの直径が４５０ミリメートルである場合、ウェハ内の画素数は１０の１４乗個を越えるほどであり、比較演算では多数の画素を取り扱う。この画像処理を、従来の検査装置で行うと、電子ビームの走査により取得する画像の入力時間に比べて、比較検査に要する時間が遅延してしまい、比較検査処理が終わるまで、次の画像を入力を待たなくてはならない状況となってしまう。このような膨大な画素から成る画像をリアルタイムに処理するために、画像を一次保存するメモリの容量を増やしたり、いわゆるスーパーコンピュータに匹敵する計算能力を得るために、多数のプロセッサから構成されるマルチプロセッサシステムを採用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子ビーム式検査装置の画像処理装置にマルチプロセッサの構成を採用したとしてもなお検査処理が滞ることがある。この最大の原因は、欠陥解析の処理に伴うものである。欠陥解析は、検出された各々の欠陥について、その形状，大きさ，濃度，濃度勾配等の特徴を詳細に調べ、それらの特徴に基づいて総合的に、欠陥の種別を判定する処理である。この欠陥解析には、欠陥の画像をディスプレイへ表示させて、オペレータが欠陥の分類を入力する手動分類と、欠陥と分類との関係を予め記憶装置へ記憶させておき、コンピュータが自動的に抽出された欠陥を分類する自動分類とがある。
【０００８】
この欠陥解析の自動処理は、コンピュータが、欠陥の１つ１つについて、大きさや形状等の特徴量を認識し、記憶された複数の参照欠陥と順に比較して欠陥を分類するため、欠陥を検出する比較検査の処理に比べて長時間を要する。さらに加えて、欠陥の数に概ね比例して、処理時間が増大するという性質をもつ。したがって、１枚の画像当りの欠陥数が、ウェハ全体として平均的に分布していれば問題にならないところ、偏在している場合には、欠陥が集中して多い画像の欠陥解析処理が他の画像より時間がかかり、画像を撮像する速度に追従できなくなって、欠陥解析の終了までの間、電子ビームの走査やステージの移動を中断させざるをえないことが起こりうる。これは、ウェハ画像を格納しておく画像メモリの容量に限りがあり、新たな走査画像をメモリに読み込む前に、欠陥解析処理を終えることができないためである。
【０００９】
この問題に対応する最も単純な方法は、上記画像メモリの容量を大きくすることである。例えば、１枚のウェハの画像をすべて格納できるほどの容量を確保できるメモリを準備することである。しかし、前述したように、ウェハ１枚あたり１０の１４乗個を越える画素が定義されるため、典型的な例として１画素あたり１バイトのデータを用いるとすると、ウェハ全面の画像を格納するには、１０の１４乗バイト、すなわち１００テラバイトを超えるメモリ容量が必要となる。さらに、単にメモリを大容量にするだけでは済まず、入出力回路や画素データの制御方法についても考慮したシステムを新たに準備しなくてはならない。このように、大容量のメモリを搭載したシステムを構成するためには極めて複雑かつ大規模な装置が必要になり、したがって、検査装置のコストを押し上げることに加え、設置面積も増大してしまい、現実的ではない。今後、仮にメモリの大容量化が一段と進行したとしても、半導体ウェハの微細検査の要求は今後も一層厳しくなるものと予想されるため、検査装置におけるメモリ容量不足という状況が改善される見通しはないといえる。
【００１０】
上述のように、電子ビーム式検査装置においては、ウェハの画像取得のための電子ビームの走査やステージの動作を停止させることなく、リアルタイムに欠陥検出と欠陥解析を行うことができる装置が求められている。
【００１１】
本発明は、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようにして、ステージの停止による検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の実施態様は、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を該空き状態のバンクに格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納する構成とする。
【００１３】
また、入力される検出画像を順次格納するためのメモリと、欠陥検出の実行順序と検査対象領域を定義した検査シーケンス定義部と、検査対象領域の画像とメモリ内の画像格納領域との対応を定義した画像メモリ管理部と、メモリ内の画像格納領域の各々について欠陥解析の完了状況を管理する欠陥解析管理部と、画像メモリ管理部と欠陥解析管理部の情報を用いて、検査対象領域に対応するメモリ内の画像格納領域を開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリ内の画像格納領域の開放処理を実行する画像メモリ開放制御部とを備えた構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施態様によれば、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようにして、ステージの停止による検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図である。ウェハ１０５は、ステージ１０７の上に搭載され、ステージ１０７はステージ制御装置１０６の制御を受けてＸ方向とＹ方向に移動できる。電子源１０１から放出された電子ビーム１２１は、ウェハ１０５に照射され、ウェハ１０５から放出される二次電子もしくは反射電子等の二次信号がセンサ１０４で捕捉され、電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器・Ａ／Ｄ変換器１０３により増幅され、デジタル信号に変換され、デジタル画像信号として画像処理装置１１０へ入力される。
【００１７】
ウェハ１０５の検査においては、ステージ１０７を連続的に移動させながら電子ビーム１２１をウェハ１０５に照射することにより、ウェハ１０５上の各部位の画像を取得する。ウェハ１０５の全面を検査する場合、画像処理装置１１０には、連続的に次々とデジタル画像信号が入力される。画像の取得を中断する場合は、ブランキング制御装置１０２により、電子ビーム１２１がウェハ１０５に照射されないように電子ビーム１２１の軌道を偏向させるとともに、ステージ制御装置１０６により、ステージの移動を停止させる。
【００１８】
図示していないが、電子ビーム１２１のエネルギーをウェハへ集中する目的で、電子ビーム１２１は収束レンズや対物レンズで細く絞られてウェハ１０５へ照射される。二次元の画像を取得するためには、細く絞られた電子ビーム１２１を偏向させてウェハ１０５の表面を走査させるとともに、ウェハ１０５で発生する二次信号を偏向信号と同期させて検出することにより、今取り込んだ二次信号がウェハ１０５のどの位置で発生したものかがわかるので、取り込んだ二次信号をメモリに順番に並べて格納し、画像を形成することができる。
【００１９】
画像処理装置１１０は、画像処理装置制御部１１１，画像読み込み制御部１１２，位置補正・欠陥検出部１１３，欠陥解析部１１４，画像メモリ１１５，検査シーケンス定義テーブル１１６，画像メモリ管理テーブル１１７，欠陥解析管理テーブル１１８，空きバンク管理チェーン１１９，画像メモリ開放制御部１２０を備え、これらはデータバスで接続されている。
【００２０】
画像処理装置１１０には、全体制御コンピュータ１０８が接続され、画像処理装置１１０の機能が制御される。画像処理装置制御部１１１，画像読み込み制御部１１２，位置補正・欠陥検出部１１３，欠陥解析部１１４は、実行プログラムを格納するメモリと、実行プログラムに従って制御指令を出力するプロセッサを、それぞれ有している。全体制御コンピュータ１０８には、コンソール１０９が接続され、検査装置の利用者が検査シーケンスを指示したり、検査結果を画面上で確認したりする。
【００２１】
電子ビーム式検査装置の欠陥検出や欠陥解析は、利用者がコンソール１０９を用いて指示する検査シーケンスに従って行われる。図２は、検査シーケンスのうち、画像取得の手順を示すウェハの平面図である。ウェハ１０５上に規則正しく配置された複数のダイ２０１を、電子ビームで順に走査するシーケンスを模式的に表しており、ダイ番号Ｄ１，からダイ番号Ｄ１４までのダイの画像を順番に取得する。図中の矢印は、ステージの移動によって相対的に電子ビームが移動する方向を表し、はじめはＸ方向２０２、折り返して−Ｘ方向２０４で、画像を取得する。このとき、電子ビームはＹ方向に繰り返し走査されることで、走査幅を持ち、長さがウェハの大きさの、細長い矩形状の領域の画像を得ることができる。Ｘ方向を正方向と定義したとき、Ｘ方向をＵＰ検査、−Ｘ方向をＤＯＷＮ検査ともよぶ。折り返しでは、ステージがＹ方向に移動することで、相対的に−Ｙ方向２０３に電子ビームが移動することになる。図では、１つのダイ２０１について、１回のＸ方向２０２の走査だけ行うように表現されているが、ウェハの直径が例えば３００ミリメートルの大きさであるのに対して、電子ビームの走査幅はせいぜい２００マイクロメートルなので、図に示すような１つのダイ２０１の画像を１回の走査で取得することはできない。したがって、実際は、１つのダイ２０１のＹ方向の幅を走査幅で割った数だけ、往復移動させる必要がある。図は、説明の簡単化のための模式図なので、この往復移動を１つの矢印で代表させている。
【００２２】
図３は、ダイ同士の比較検査を模式的に表した平面図である。ダイ同士は、同一のパターンを備えているので、２つのダイの画像の差をとると、欠陥がなければ何も検出されない。しかし、どちらかに欠陥があれば、その画素が残るので、欠陥を検出することができる。３つの画像を比較すれば、どの画像に欠陥があるかを知ることができる。図３（ａ）に示すように、欠陥２０５がダイ番号Ｄ２にだけあると仮定する。はじめにダイ番号Ｄ１を参照ダイとし、ダイ番号Ｄ２を検出ダイとし、両者を比較すると、差の画像に欠陥２０５の画素が残る。しかし、どちらのダイに欠陥があるのかはわからない。次にダイ番号Ｄ２を参照ダイとし、ダイ番号Ｄ３を検出ダイとし、両者を比較すると、差の画像に欠陥２０５の画素が残る。両方の比較検査で共通に使用しているのはダイ番号Ｄ２であるから、このダイに欠陥２０５が存在することがわかる。実際の画像にはノイズ成分があり、このノイズがすべての画像に均一に分布しているわけではないので、単に差をとっただけでは、ノイズを欠陥と判定してしまう可能性がある。そこで、差画像の画素の明るさの階調値の閾値を設けておき、この閾値を超えた画素を欠陥と判定する手法が採用されている。差画像に残った欠陥の画素が検出された後、代表座標、大きさ等が決定される差画像の欠陥解析が行われる。
【００２３】
図４は、図１中の画像メモリ１１５の構成図である。画像メモリ１１５は、入力される検出画像を順次格納するバンクと呼ぶ領域を複数配置している。図の例においては、１２個のバンクＢ１からＢ１２で構成されている。各々のバンクには、ダイ２０１の画像データを格納することができるメモリ容量を設定しておく。
【００２４】
図５は、図１中の検査シーケンス定義テーブル１１６の構成図である。図５（ａ）は、検査順定義領域３０１で例えば検査順１から１５を定義するテーブルと、参照ダイ定義領域３０２で参照ダイのダイ番号を定義するテーブルと、検出ダイ定義領域３０３で検出ダイのダイ番号を定義するテーブルを有する構成を示している。参照ダイと検出ダイの定義は、図２に示した順番に従っているが、先頭のダイ番号Ｄ１に対する参照ダイと、最後のダイ番号Ｄ１４に対する検出ダイがないので、ダイ番号Ｄ１については、検査順３で参照ダイとしてダイ番号Ｄ３を使用し、ダイ番号Ｄ１４については、検査順１５で検出ダイとしてダイ番号Ｄ１２を使用している。このような検査方式を「飛び比較」とよぶ。図５（ｂ）は、ダイ２０１のウェハ１０５における位置情報を定義するテーブルであり、位置情報は、例えば、ダイの対角点の座標で表すことができる。ダイ番号定義領域３０４に格納されたダイ番号に対応する位置情報が、ウェハ内位置情報定義領域３０５に格納される。以上のように、画像取得の順序と検査対象領域とを予め定義しておく。
【００２５】
図６は、図１中の画像メモリ管理テーブル１１７の構成図である。画像メモリ管理テーブル１１７は、検査対象領域の画像とメモリ内の画像を格納するバンクとの対応が定義され、管理に使用される。画像メモリ管理テーブル１１７のダイ番号定義領域３０６には、ダイ番号が定義され、Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１には、当該ダイの画像データが画像メモリ１１５に格納されているかどうかを示すフラグが格納される。Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１が「１」のときは、バンク番号定義領域４０２に、当該ダイの画像データが格納された画像メモリ１１５のバンク番号が格納され、Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１が「０」のときは、バンク番号定義領域４０２には「０」が格納され、画像メモリ１１５に画像データが格納されていないことを示す。
【００２６】
図７は、図１中の欠陥解析管理テーブル１１８の構成図である。欠陥解析管理テーブル１１８は、欠陥解析の進行状況や完了状況を管理するために設けられ、欠陥解析が完了したダイについて、順次、図４に示した画像メモリ１１５のバンクを開放し、画像メモリ１１５に後続の画像データが格納できるようにする。欠陥解析の進行状況を管理するため、欠陥解析管理テーブル１１８には、ダイ番号定義領域３０７，未解析欠陥数定義領域５０１，未解析参照数定義領域５０２，未実行の比較検査数定義領域５０３が設けられ、各ダイについて、それぞれの値が格納される。未解析欠陥数定義領域５０１には、当該ダイの中に検出された欠陥のうち、未だ欠陥解析が終了していない欠陥の数が格納される。未解析参照数定義領域５０２には、当該ダイのダイ番号について、図５（ａ）に示した検出ダイのダイ番号に対応する参照ダイのダイ番号の欄に、当該ダイの未解析欠陥数が格納される。例えば、図７のダイ番号定義領域３０７のダイ番号Ｄ６の未解析欠陥数は「５，０４８」であり、図５（ａ）に示される検査シーケンス定義テーブル１１６では、検出ダイのダイ番号Ｄ６に対応する参照ダイのダイ番号はＤ５なので、図７中のダイ番号Ｄ５の未解析参照数定義領域５０２に「５，０４８」が格納される。未実行の比較検査数定義領域５０３には、図５に示す検査シーケンス定義テーブル１１６で実行されるように定義された比較検査のうち、未だ実行されていない数が格納される。ここで、未だ実行されていない数には、図３に示したように、１つのダイの欠陥検出のために２回の画像比較が行われるため「２」が定義され、比較検査が実行中のダイ番号には「１」が定義され、比較検査が終了したダイ番号には「０」が定義される。
【００２７】
図７に示した未解析欠陥数定義領域５０１，未解析参照数定義領域５０２，未実行の比較検査数定義領域５０３の３つ全てが「０」になった時点で、そのダイ番号に対応する図４に示した画像メモリ１１５のバンクが解放可能であると判断する。
【００２８】
図８は、図１中の空きバンク管理チェーン１１９の構成図である。空きバンク管理チェーン１１９を使用することで、より効率的なメモリアクセス処理を実現することができる。空きバンク管理チェーン１１９は、各種コンピュータのメモリ管理で広く使われている空き領域管理方式を使用している。この方式では、空きバンクを管理するためのチェーン構造を採用しており、具体的には、図８（ａ）に示すように、領域６０１に先頭ノードへのポインタが、領域６０２に次ノードへのポインタが、領域６０３に空きバンク番号が格納される。図８（ｂ）において、図４に示した画像メモリ１１５のバンクのうち、バンクＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０が「使用中」、すなわちダイの画像データが格納中であり、残りのバンクＢ２，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１１，Ｂ１２が「空き」、すなわち画像データが格納されていない状態であると仮定する。これらの空きのバンクの番号が、チェーン構造で管理される。上述の「空き」のバンクＢ２，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１１，Ｂ１２に対応して、チェーンを構成する各ノードにバンク番号２，４，７，１１，１２が登録される。「使用中」のバンクが開放され「空き」の状態になると、当該バンクに対応するノードは空きバンク管理チェーン１１９により削除され、チェーンが再構成される。一方、「空き」状態のバンクが「使用中」になると、空きバンク管理チェーン１１９によりノードが追加されるという仕組みになっている。
【００２９】
図９は、図１に示した画像処理装置１１０の画像処理装置制御部１１１により実行される処理手順を示すフローチャートであり、画像処理装置１１０の動作に関わる制御が行われる。はじめに、図５に示した検査シーケンス定義テーブル１１６を参照し、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８における「未実行の比較検査数」を設定する（ステップＳ９０１）。このステップは、本発明の実施例において特徴的な処理である。次に、図１に示した画像読み込み制御部１１２を起動し（ステップＳ９０２）、位置補正・欠陥検出部１１３を起動し（ステップＳ９０３）、欠陥解析部１１４を起動する（ステップＳ９０４）。
【００３０】
図１０は、図１に示した画像処理装置１１０の画像読み込み制御部１１２の処理手順を示すフローチャートである。はじめに、画像メモリ１１５をはじめ、図１に示した制御部やテーブル等のワークメモリを初期化する（ステップＳ１００１）。次に、検査対象ダイの数を読み込む（ステップＳ１００２）。図２に示した本実施例では、ダイの数は１４である。次に、画像メモリ１１５がオーバーフロー状態かどうかを判定する（ステップＳ１００３）。すなわち、図８に示した空きバンク管理チェーン１１９における領域６０１の「先頭ノードへのポインタ」が「Ｎｕｌｌ」である場合には、画像メモリ１１５がオーバーフロー状態であると判定する。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態であるなら、次のステップＳ１００４に進み、そうでなければステップＳ１００５に進む。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態になる可能性が小さくても、オーバーフロー状態になる可能性がゼロでないことを考慮して、オーバーフロー状態に対応する処理を残している。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態である場合、図１に示した電子ビーム式検査装置のブランキング制御装置１０２とステージ制御装置１０６に停止指令を送り、画像取得せずに待機させる。画像メモリ１１５に空きができた時点でブランキングを解除し、ステージ１０７を再起動する（ステップＳ１００４）。次に、図８に示した空きバンク管理チェーン１１９の領域６０１の「先頭ノードへのポインタ」が指し示す空きバンクを、当該ダイの画像格納エリアとして設定する（ステップＳ１００５）。そして、連続的に送信される画像データを空きバンクへ格納する（ステップＳ１００６）。最後にダイ番号を確認し（ステップＳ１００７）、最後であれば終了し、最後でなければステップＳ１００３に戻る。
【００３１】
図１１は、図１に示した画像処理装置１１０の位置補正・欠陥検出部１１３の処理手順を示すフローチャートである。図５に示した検査シーケンス定義テーブル１１６に定義された順序に従い、検出ダイ定義領域３０３から検出ダイを１つ選択する（ステップＳ１１０１）。そして、ダイ内の検査ブロックを１つ選択する（ステップＳ１１０２）。ここで検査ブロックとは、ダイ内を格子状に小領域に分割した各々の領域を指す。例えば、１２８画素×１２８画素の領域が検査ブロックとして定義される。ダイ単位では取り扱う画素数が大きく、プロセッサの負荷が大きくなるため、検査ブロック単位で差の演算を行い、最後に複数の検査ブロックを合成して元のダイの大きさに戻すようにしている。プロセッサを複数使用して並列処理するマルチプロセッサの場合には、検査ブロックをグループ分けして、グループ単位で演算を行う。
【００３２】
次に、比較する検査ブロックの画像同士を位置合せするために位置補正を行い、図３に示したような比較検査を実行する（ステップＳ１１０３）。ここで位置補正とは、チップ形成時もしくは画像検出時のアライメント誤差、パターン作成時の像歪、ウェハ１０５内の局部的な帯電などに起因する両画像間の位置ずれの補正も含む。次に、少なくとも１つの欠陥が検出されたかどうかを調べ（ステップＳ１１０４）、欠陥が検出されたなら次のステップＳ１１０５に進み、欠陥が検出されなかったなら後述のステップＳ１１０８に進む。
【００３３】
次に、図５（ａ）に示した検出ダイ定義領域３０３の当該検出ダイの、図７に示した「未解析欠陥数」に、ステップＳ１１０３で検出された欠陥の数を加える（ステップＳ１１０５）。そして、図５（ａ）に示した参照ダイ定義領域３０２の参照ダイの、図７に示した「未解析参照数」に、ステップＳ１１０３で検出された欠陥の数を加える（ステップＳ１１０６）。次に、検出ダイ上の当該ブロック画像、参照ダイ上の当該ブロック画像、および欠陥座標を、図１に示した欠陥解析部１１４に送る（ステップＳ１１０７）。
【００３４】
最後に、まだ検査していない検査ブロックと検査ダイが残っているかどうかを確認する。他に未検査の検査ブロックが有るかどうかを確認し（ステップＳ１１０８）、有る場合はステップＳ１１０２に戻り、ない場合は次に進む。そして、他に未検査のダイが有るかどうかを確認し（ステップＳ１１０９）、有る場合はステップＳ１１０１に戻り、ない場合は位置補正・欠陥検出の処理を終了する。
【００３５】
図１２は、図１に示した欠陥解析部１１４の処理手順を示すフローチャートである。図６に示した画像メモリ管理テーブル１１７と、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８において、下記条件をいずれも満たすダイが現れるまで待機する（ステップＳ１２０１）。条件１として、「Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ＝１」。条件２として、「未実行の比較検査数＝０」。上記２つの条件は、当該ダイが、比較検査による欠陥検出処理が終了し、かつ、欠陥解析処理を待っている状態にあるダイであることを示している。
【００３６】
次に、図７に示した未解析欠陥数定義領域５０１の「未解析欠陥数」と、未解析参照数定義領域５０２の「未解析参照数」との和が、最小のダイを選ぶ（ステップＳ１２０２）。次に、当該ダイの中に存在する各々の欠陥に対して、欠陥解析を実行する（ステップＳ１２０３）。欠陥解析が終了したら、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８において、当該欠陥の検出ダイの「未解析欠陥数」を１だけ減じ、当該欠陥の参照ダイの「未解析参照数」を１だけ減じてアップデートする（ステップＳ１２０４）。次に、図１に示した画像メモリ開放制御部１２０を起動する（ステップＳ１２０５）。画像メモリ解放制御部１２０は、当該ダイに対応するメモリバンクを画像格納エリアとして開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリバンクの開放処理を実行するために実行する。本ステップの手順については、図１３を用いて詳述する。
【００３７】
次に、すべてのダイについて下記条件をすべて満足するかどうか調べる（ステップＳ１２０６）。条件１として、「未解析欠陥数＝０」。条件２として、「未解析参照数＝０」。条件３として、「未実行の比較検査数＝０」。これらの３つの条件を全て満足するならば、欠陥解析処理を終了し、満足しないダイが残っていれば、ステップＳ１２０１に戻り、手順を繰り返す。ステップＳ１２０３およびステップＳ１２０４までの処理については、当該ダイ内の欠陥を複数グループに分割し、マルチプロセッサにより並列に処理を実行する。
【００３８】
図１３は、図１に示した画像メモリ開放制御部１２０の処理手順を説明するフローチャートである。はじめに、検査対象のダイの数を読み込む（ステップＳ１３０１）。そして、ダイを１つ選び（ステップＳ１３０２）、当該ダイが下記条件をすべて満たすかどうかを調べる（ステップＳ１３０３）。条件１として、「Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ＝１」。条件２として、「未解析欠陥数＝０」。条件３として、「未解析参照数＝０」。条件４として、「未実行の比較検査数＝０」。これら４つの条件は、当該ダイを画像メモリから開放できるかどうかの判断に用いる。条件１は、当該ダイが画像メモリ上に存在することを示す。条件２と条件３がいずれも成り立つとき、当該ダイに対する欠陥解析がすべて終了したことを示す。条件４は、当該ダイにおける比較検査がすべて終了したかどうかを示す。上記４つの条件をすべて満足するかどうかを判断し（ステップＳ１３０４）、満足するなら当該ダイを空きバンクチェーンに登録する（ステップＳ１３０５）。満足しない条件があるならステップＳ１３０６に進む。ダイ番号が最後かどうかを確認し（ステップＳ１３０６）、最後の場合は、画像メモリ開放制御処理を終了し、最後でなければ、ステップＳ１３０２に戻る。
【００３９】
図１４は、図１に示したコンソール１０９のディスプレイに表示される画面の一例を示す画面図である。画面１４０１の一部には、ウェハ１０５を模式的に表現したウェハ領域１４０２と、その上にダイ２０１を模式的に表現したダイ領域１４０３が表示されている。このうち、図４に示した画像メモリ１１５に画像データが格納されているダイは、図で斜線で示したように、他と区別されて表示されている。また、画面１４０１の一部には、画像メモリ１１５のバンクが使用中か空きかを模式的に示す画像メモリ使用状態表示領域１４０４が表示されている。また、画面１４０１の一部には、バンクの使用割合を示す画像メモリ使用率を表示する画像メモリ使用率表示領域１４０５が設けられている。図１４に示す例では、バンクが１２個であるのに対して、使用中のバンクは７個なので、５８％という数字が表示されている。
【００４０】
以上述べたように、本実施例によれば、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、バンクから画像を削除してバンクを解放し、次の画像を格納する構成としたので、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようになり、ウェハの画像取得のための動作を停止させることによる検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図。
【図２】検査シーケンスのうち、画像取得の手順を示すウェハの平面図。
【図３】ダイ同士の比較検査を模式的に表した平面図。
【図４】図１中の画像メモリ１１５の構成図。
【図５】図１中の検査シーケンス定義テーブル１１６の構成図。
【図６】図１中の画像メモリ管理テーブル１１７の構成図。
【図７】図１中の欠陥解析管理テーブル１１８の構成図。
【図８】図１中の空きバンク管理チェーン１１９の構成図。
【図９】図１に示した画像処理装置１１０の画像処理装置制御部１１１により実行される処理手順を示すフローチャート。
【図１０】図１に示した画像処理装置１１０の画像読み込み制御部１１２の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】図１に示した画像処理装置１１０の位置補正・欠陥検出部１１３の処理手順を示すフローチャート。
【図１２】図１に示した欠陥解析部１１４の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】図１に示した画像メモリ開放制御部１２０の処理手順を説明するフローチャート。
【図１４】図１に示したコンソール１０９のディスプレイに表示される画面の一例を示す画面図。
【図１５】電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
【００４２】
１０１ 電子源
１０２ ブランキング制御装置
１０３ 増幅器・Ａ／Ｄ変換器
１０４ センサ
１０５ ウェハ
１０６ ステージ制御装置
１０７ ステージ
１０８ 全体制御コンピュータ
１０９ コンソール
１１０ 画像処理装置
１１１ 画像処理装置制御部
１１２ 画像読み込み制御部
１１３ 位置補正・欠陥検出部
１１４ 欠陥解析部
１１５ 画像メモリ
１１６ 検査シーケンス定義テーブル
１１７ 画像メモリ管理テーブル
１１８ 欠陥解析管理テーブル
１１９ 空きバンク管理チェーン
１２０ 画像メモリ開放制御部
１２１ 電子ビーム
２０１ ダイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームやレーザ光を用いて半導体ウェハ，フォトマスク，液晶基板などの薄膜デバイス基板の表面を検査する外観検査装置に係り、特に、回路パターンが形成された基板のパターンの形成不良，傷，異物等の微細な欠陥を検出して分析するのに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜デバイス基板の代表的なものとして、高集積回路やメモリ等の半導体デバイスが形成される半導体ウェハを一例にとり、説明する。半導体ウェハの欠陥を検出する外観検査装置として、光学式検査装置や電子ビーム式検査装置が知られている。光学式検査装置は、均一光やレーザ光を半導体ウェハに照射し、反射光や偏光をラインセンサと呼ぶ光センサを用いて画像を取得する。電子ビーム式検査装置は、走査型電子顕微鏡を応用したものであり、電子ビームを半導体ウェハへ照射し、発生した二次電子や反射電子等の二次信号を検出し、画像を取得する。半導体ウェハに形成された回路パターンは、同一図形の繰り返しであることが多いので、このことを利用し、同一図形の２つの画像の光量の差をとると、どちらかに欠陥があった場合は、欠陥の部分の光量の違いが差として残り、欠陥の有無を知ることができる。これを画像の比較検査とよんでいる。
【０００３】
図１５は、電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図であり、真空に保つための真空容器は省略している。電子源１０１から放出された電子ビーム１２１をウェハ１０５に照射すると、二次電子や反射電子等の二次信号が発生する。電子ビーム式検査装置は、この二次信号をセンサ１０４で捕捉し、増幅器・Ａ／Ｄ変換器１０３でデジタル信号に変換した後、画像処理装置１１０でデジタル画像を再構成し、比較検査により欠陥の検出を行うものである。この比較検査では、得られた画像をさらに微細な画素に分割してデジタル化し、画素単位で光量の比較演算を行い、設定された閾値以上の光量の画素を欠陥と判定する画像処理を行っている。
【０００４】
電子ビーム式検査装置は、光学式検査装置よりも検査速度が低いが、分解能が高いという特徴をもっているほか、電子ビームを照射することから、電気的な欠陥、例えば、ホール底の開口不良を検出できる性能をもっているため、半導体デバイスの製造プロセスで広く使用されてきている。しかし、検査速度と分解能の両立が、近年、特に重要課題となっている。
【０００５】
従来の検査装置においては、電子ビームの走査と同期して画像を連続的に取得し、これと同期して画像処理による比較検査を行い、欠陥を検出していた。これは、電子ビームの走査に同期して欠陥検出の画像処理が可能な程度に、画素数や検出される欠陥数が少なかったからである。しかし、半導体デバイスの微細化により、従来以上に微細な欠陥の検出性能が求められ、これに応えるために電子ビーム式検査装置の分解能が向上すると、画像処理で取り扱う画素の数が増加し、検出される欠陥の数も増加している。例えば、画素のサイズが１０ナノメートル、ウェハの直径が４５０ミリメートルである場合、ウェハ内の画素数は１０の１４乗個を越えるほどであり、比較演算では多数の画素を取り扱う。この画像処理を、従来の検査装置で行うと、電子ビームの走査により取得する画像の入力時間に比べて、比較検査に要する時間が遅延してしまい、比較検査処理が終わるまで、次の画像を入力を待たなくてはならない状況となってしまう。このような膨大な画素から成る画像をリアルタイムに処理するために、画像を一次保存するメモリの容量を増やしたり、いわゆるスーパーコンピュータに匹敵する計算能力を得るために、多数のプロセッサから構成されるマルチプロセッサシステムを採用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子ビーム式検査装置の画像処理装置にマルチプロセッサの構成を採用したとしてもなお検査処理が滞ることがある。この最大の原因は、欠陥解析の処理に伴うものである。欠陥解析は、検出された各々の欠陥について、その形状，大きさ，濃度，濃度勾配等の特徴を詳細に調べ、それらの特徴に基づいて総合的に、欠陥の種別を判定する処理である。この欠陥解析には、欠陥の画像をディスプレイへ表示させて、オペレータが欠陥の分類を入力する手動分類と、欠陥と分類との関係を予め記憶装置へ記憶させておき、コンピュータが自動的に抽出された欠陥を分類する自動分類とがある。
【０００８】
この欠陥解析の自動処理は、コンピュータが、欠陥の１つ１つについて、大きさや形状等の特徴量を認識し、記憶された複数の参照欠陥と順に比較して欠陥を分類するため、欠陥を検出する比較検査の処理に比べて長時間を要する。さらに加えて、欠陥の数に概ね比例して、処理時間が増大するという性質をもつ。したがって、１枚の画像当りの欠陥数が、ウェハ全体として平均的に分布していれば問題にならないところ、偏在している場合には、欠陥が集中して多い画像の欠陥解析処理が他の画像より時間がかかり、画像を撮像する速度に追従できなくなって、欠陥解析の終了までの間、電子ビームの走査やステージの移動を中断させざるをえないことが起こりうる。これは、ウェハ画像を格納しておく画像メモリの容量に限りがあり、新たな走査画像をメモリに読み込む前に、欠陥解析処理を終えることができないためである。
【０００９】
この問題に対応する最も単純な方法は、上記画像メモリの容量を大きくすることである。例えば、１枚のウェハの画像をすべて格納できるほどの容量を確保できるメモリを準備することである。しかし、前述したように、ウェハ１枚あたり１０の１４乗個を越える画素が定義されるため、典型的な例として１画素あたり１バイトのデータを用いるとすると、ウェハ全面の画像を格納するには、１０の１４乗バイト、すなわち１００テラバイトを超えるメモリ容量が必要となる。さらに、単にメモリを大容量にするだけでは済まず、入出力回路や画素データの制御方法についても考慮したシステムを新たに準備しなくてはならない。このように、大容量のメモリを搭載したシステムを構成するためには極めて複雑かつ大規模な装置が必要になり、したがって、検査装置のコストを押し上げることに加え、設置面積も増大してしまい、現実的ではない。今後、仮にメモリの大容量化が一段と進行したとしても、半導体ウェハの微細検査の要求は今後も一層厳しくなるものと予想されるため、検査装置におけるメモリ容量不足という状況が改善される見通しはないといえる。
【００１０】
上述のように、電子ビーム式検査装置においては、ウェハの画像取得のための電子ビームの走査やステージの動作を停止させることなく、リアルタイムに欠陥検出と欠陥解析を行うことができる装置が求められている。
【００１１】
本発明は、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようにして、ステージの停止による検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の実施態様は、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を該空き状態のバンクに格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納する構成とする。
【００１３】
また、入力される検出画像を順次格納するためのメモリと、欠陥検出の実行順序と検査対象領域を定義した検査シーケンス定義部と、検査対象領域の画像とメモリ内の画像格納領域との対応を定義した画像メモリ管理部と、メモリ内の画像格納領域の各々について欠陥解析の完了状況を管理する欠陥解析管理部と、画像メモリ管理部と欠陥解析管理部の情報を用いて、検査対象領域に対応するメモリ内の画像格納領域を開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリ内の画像格納領域の開放処理を実行する画像メモリ開放制御部とを備えた構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施態様によれば、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようにして、ステージの停止による検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図である。ウェハ１０５は、ステージ１０７の上に搭載され、ステージ１０７はステージ制御装置１０６の制御を受けてＸ方向とＹ方向に移動できる。電子源１０１から放出された電子ビーム１２１は、ウェハ１０５に照射され、ウェハ１０５から放出される二次電子もしくは反射電子等の二次信号がセンサ１０４で捕捉され、電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器・Ａ／Ｄ変換器１０３により増幅され、デジタル信号に変換され、デジタル画像信号として画像処理装置１１０へ入力される。
【００１７】
ウェハ１０５の検査においては、ステージ１０７を連続的に移動させながら電子ビーム１２１をウェハ１０５に照射することにより、ウェハ１０５上の各部位の画像を取得する。ウェハ１０５の全面を検査する場合、画像処理装置１１０には、連続的に次々とデジタル画像信号が入力される。画像の取得を中断する場合は、ブランキング制御装置１０２により、電子ビーム１２１がウェハ１０５に照射されないように電子ビーム１２１の軌道を偏向させるとともに、ステージ制御装置１０６により、ステージの移動を停止させる。
【００１８】
図示していないが、電子ビーム１２１のエネルギーをウェハへ集中する目的で、電子ビーム１２１は収束レンズや対物レンズで細く絞られてウェハ１０５へ照射される。二次元の画像を取得するためには、細く絞られた電子ビーム１２１を偏向させてウェハ１０５の表面を走査させるとともに、ウェハ１０５で発生する二次信号を偏向信号と同期させて検出することにより、今取り込んだ二次信号がウェハ１０５のどの位置で発生したものかがわかるので、取り込んだ二次信号をメモリに順番に並べて格納し、画像を形成することができる。
【００１９】
画像処理装置１１０は、画像処理装置制御部１１１，画像読み込み制御部１１２，位置補正・欠陥検出部１１３，欠陥解析部１１４，画像メモリ１１５，検査シーケンス定義テーブル１１６，画像メモリ管理テーブル１１７，欠陥解析管理テーブル１１８，空きバンク管理チェーン１１９，画像メモリ開放制御部１２０を備え、これらはデータバスで接続されている。
【００２０】
画像処理装置１１０には、全体制御コンピュータ１０８が接続され、画像処理装置１１０の機能が制御される。画像処理装置制御部１１１，画像読み込み制御部１１２，位置補正・欠陥検出部１１３，欠陥解析部１１４は、実行プログラムを格納するメモリと、実行プログラムに従って制御指令を出力するプロセッサを、それぞれ有している。全体制御コンピュータ１０８には、コンソール１０９が接続され、検査装置の利用者が検査シーケンスを指示したり、検査結果を画面上で確認したりする。
【００２１】
電子ビーム式検査装置の欠陥検出や欠陥解析は、利用者がコンソール１０９を用いて指示する検査シーケンスに従って行われる。図２は、検査シーケンスのうち、画像取得の手順を示すウェハの平面図である。ウェハ１０５上に規則正しく配置された複数のダイ２０１を、電子ビームで順に走査するシーケンスを模式的に表しており、ダイ番号Ｄ１，からダイ番号Ｄ１４までのダイの画像を順番に取得する。図中の矢印は、ステージの移動によって相対的に電子ビームが移動する方向を表し、はじめはＸ方向２０２、折り返して−Ｘ方向２０４で、画像を取得する。このとき、電子ビームはＹ方向に繰り返し走査されることで、走査幅を持ち、長さがウェハの大きさの、細長い矩形状の領域の画像を得ることができる。Ｘ方向を正方向と定義したとき、Ｘ方向をＵＰ検査、−Ｘ方向をＤＯＷＮ検査ともよぶ。折り返しでは、ステージがＹ方向に移動することで、相対的に−Ｙ方向２０３に電子ビームが移動することになる。図では、１つのダイ２０１について、１回のＸ方向２０２の走査だけ行うように表現されているが、ウェハの直径が例えば３００ミリメートルの大きさであるのに対して、電子ビームの走査幅はせいぜい２００マイクロメートルなので、図に示すような１つのダイ２０１の画像を１回の走査で取得することはできない。したがって、実際は、１つのダイ２０１のＹ方向の幅を走査幅で割った数だけ、往復移動させる必要がある。図は、説明の簡単化のための模式図なので、この往復移動を１つの矢印で代表させている。
【００２２】
図３は、ダイ同士の比較検査を模式的に表した平面図である。ダイ同士は、同一のパターンを備えているので、２つのダイの画像の差をとると、欠陥がなければ何も検出されない。しかし、どちらかに欠陥があれば、その画素が残るので、欠陥を検出することができる。３つの画像を比較すれば、どの画像に欠陥があるかを知ることができる。図３（ａ）に示すように、欠陥２０５がダイ番号Ｄ２にだけあると仮定する。はじめにダイ番号Ｄ１を参照ダイとし、ダイ番号Ｄ２を検出ダイとし、両者を比較すると、差の画像に欠陥２０５の画素が残る。しかし、どちらのダイに欠陥があるのかはわからない。次にダイ番号Ｄ２を参照ダイとし、ダイ番号Ｄ３を検出ダイとし、両者を比較すると、差の画像に欠陥２０５の画素が残る。両方の比較検査で共通に使用しているのはダイ番号Ｄ２であるから、このダイに欠陥２０５が存在することがわかる。実際の画像にはノイズ成分があり、このノイズがすべての画像に均一に分布しているわけではないので、単に差をとっただけでは、ノイズを欠陥と判定してしまう可能性がある。そこで、差画像の画素の明るさの階調値の閾値を設けておき、この閾値を超えた画素を欠陥と判定する手法が採用されている。差画像に残った欠陥の画素が検出された後、代表座標、大きさ等が決定される差画像の欠陥解析が行われる。
【００２３】
図４は、図１中の画像メモリ１１５の構成図である。画像メモリ１１５は、入力される検出画像を順次格納するバンクと呼ぶ領域を複数配置している。図の例においては、１２個のバンクＢ１からＢ１２で構成されている。各々のバンクには、ダイ２０１の画像データを格納することができるメモリ容量を設定しておく。
【００２４】
図５は、図１中の検査シーケンス定義テーブル１１６の構成図である。図５（ａ）は、検査順定義領域３０１で例えば検査順１から１５を定義するテーブルと、参照ダイ定義領域３０２で参照ダイのダイ番号を定義するテーブルと、検出ダイ定義領域３０３で検出ダイのダイ番号を定義するテーブルを有する構成を示している。参照ダイと検出ダイの定義は、図２に示した順番に従っているが、先頭のダイ番号Ｄ１に対する参照ダイと、最後のダイ番号Ｄ１４に対する検出ダイがないので、ダイ番号Ｄ１については、検査順３で参照ダイとしてダイ番号Ｄ３を使用し、ダイ番号Ｄ１４については、検査順１５で検出ダイとしてダイ番号Ｄ１２を使用している。このような検査方式を「飛び比較」とよぶ。図５（ｂ）は、ダイ２０１のウェハ１０５における位置情報を定義するテーブルであり、位置情報は、例えば、ダイの対角点の座標で表すことができる。ダイ番号定義領域３０４に格納されたダイ番号に対応する位置情報が、ウェハ内位置情報定義領域３０５に格納される。以上のように、画像取得の順序と検査対象領域とを予め定義しておく。
【００２５】
図６は、図１中の画像メモリ管理テーブル１１７の構成図である。画像メモリ管理テーブル１１７は、検査対象領域の画像とメモリ内の画像を格納するバンクとの対応が定義され、管理に使用される。画像メモリ管理テーブル１１７のダイ番号定義領域３０６には、ダイ番号が定義され、Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１には、当該ダイの画像データが画像メモリ１１５に格納されているかどうかを示すフラグが格納される。Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１が「１」のときは、バンク番号定義領域４０２に、当該ダイの画像データが格納された画像メモリ１１５のバンク番号が格納され、Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ定義領域４０１が「０」のときは、バンク番号定義領域４０２には「０」が格納され、画像メモリ１１５に画像データが格納されていないことを示す。
【００２６】
図７は、図１中の欠陥解析管理テーブル１１８の構成図である。欠陥解析管理テーブル１１８は、欠陥解析の進行状況や完了状況を管理するために設けられ、欠陥解析が完了したダイについて、順次、図４に示した画像メモリ１１５のバンクを開放し、画像メモリ１１５に後続の画像データが格納できるようにする。欠陥解析の進行状況を管理するため、欠陥解析管理テーブル１１８には、ダイ番号定義領域３０７，未解析欠陥数定義領域５０１，未解析参照数定義領域５０２，未実行の比較検査数定義領域５０３が設けられ、各ダイについて、それぞれの値が格納される。未解析欠陥数定義領域５０１には、当該ダイの中に検出された欠陥のうち、未だ欠陥解析が終了していない欠陥の数が格納される。未解析参照数定義領域５０２には、当該ダイのダイ番号について、図５（ａ）に示した検出ダイのダイ番号に対応する参照ダイのダイ番号の欄に、当該ダイの未解析欠陥数が格納される。例えば、図７のダイ番号定義領域３０７のダイ番号Ｄ６の未解析欠陥数は「５，０４８」であり、図５（ａ）に示される検査シーケンス定義テーブル１１６では、検出ダイのダイ番号Ｄ６に対応する参照ダイのダイ番号はＤ５なので、図７中のダイ番号Ｄ５の未解析参照数定義領域５０２に「５，０４８」が格納される。未実行の比較検査数定義領域５０３には、図５に示す検査シーケンス定義テーブル１１６で実行されるように定義された比較検査のうち、未だ実行されていない数が格納される。ここで、未だ実行されていない数には、図３に示したように、１つのダイの欠陥検出のために２回の画像比較が行われるため「２」が定義され、比較検査が実行中のダイ番号には「１」が定義され、比較検査が終了したダイ番号には「０」が定義される。
【００２７】
図７に示した未解析欠陥数定義領域５０１，未解析参照数定義領域５０２，未実行の比較検査数定義領域５０３の３つ全てが「０」になった時点で、そのダイ番号に対応する図４に示した画像メモリ１１５のバンクが解放可能であると判断する。
【００２８】
図８は、図１中の空きバンク管理チェーン１１９の構成図である。空きバンク管理チェーン１１９を使用することで、より効率的なメモリアクセス処理を実現することができる。空きバンク管理チェーン１１９は、各種コンピュータのメモリ管理で広く使われている空き領域管理方式を使用している。この方式では、空きバンクを管理するためのチェーン構造を採用しており、具体的には、図８（ａ）に示すように、領域６０１に先頭ノードへのポインタが、領域６０２に次ノードへのポインタが、領域６０３に空きバンク番号が格納される。図８（ｂ）において、図４に示した画像メモリ１１５のバンクのうち、バンクＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０が「使用中」、すなわちダイの画像データが格納中であり、残りのバンクＢ２，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１１，Ｂ１２が「空き」、すなわち画像データが格納されていない状態であると仮定する。これらの空きのバンクの番号が、チェーン構造で管理される。上述の「空き」のバンクＢ２，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ１１，Ｂ１２に対応して、チェーンを構成する各ノードにバンク番号２，４，７，１１，１２が登録される。「使用中」のバンクが開放され「空き」の状態になると、当該バンクに対応するノードは空きバンク管理チェーン１１９により削除され、チェーンが再構成される。一方、「空き」状態のバンクが「使用中」になると、空きバンク管理チェーン１１９によりノードが追加されるという仕組みになっている。
【００２９】
図９は、図１に示した画像処理装置１１０の画像処理装置制御部１１１により実行される処理手順を示すフローチャートであり、画像処理装置１１０の動作に関わる制御が行われる。はじめに、図５に示した検査シーケンス定義テーブル１１６を参照し、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８における「未実行の比較検査数」を設定する（ステップＳ９０１）。このステップは、本発明の実施例において特徴的な処理である。次に、図１に示した画像読み込み制御部１１２を起動し（ステップＳ９０２）、位置補正・欠陥検出部１１３を起動し（ステップＳ９０３）、欠陥解析部１１４を起動する（ステップＳ９０４）。
【００３０】
図１０は、図１に示した画像処理装置１１０の画像読み込み制御部１１２の処理手順を示すフローチャートである。はじめに、画像メモリ１１５をはじめ、図１に示した制御部やテーブル等のワークメモリを初期化する（ステップＳ１００１）。次に、検査対象ダイの数を読み込む（ステップＳ１００２）。図２に示した本実施例では、ダイの数は１４である。次に、画像メモリ１１５がオーバーフロー状態かどうかを判定する（ステップＳ１００３）。すなわち、図８に示した空きバンク管理チェーン１１９における領域６０１の「先頭ノードへのポインタ」が「Ｎｕｌｌ」である場合には、画像メモリ１１５がオーバーフロー状態であると判定する。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態であるなら、次のステップＳ１００４に進み、そうでなければステップＳ１００５に進む。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態になる可能性が小さくても、オーバーフロー状態になる可能性がゼロでないことを考慮して、オーバーフロー状態に対応する処理を残している。画像メモリ１１５がオーバーフロー状態である場合、図１に示した電子ビーム式検査装置のブランキング制御装置１０２とステージ制御装置１０６に停止指令を送り、画像取得せずに待機させる。画像メモリ１１５に空きができた時点でブランキングを解除し、ステージ１０７を再起動する（ステップＳ１００４）。次に、図８に示した空きバンク管理チェーン１１９の領域６０１の「先頭ノードへのポインタ」が指し示す空きバンクを、当該ダイの画像格納エリアとして設定する（ステップＳ１００５）。そして、連続的に送信される画像データを空きバンクへ格納する（ステップＳ１００６）。最後にダイ番号を確認し（ステップＳ１００７）、最後であれば終了し、最後でなければステップＳ１００３に戻る。
【００３１】
図１１は、図１に示した画像処理装置１１０の位置補正・欠陥検出部１１３の処理手順を示すフローチャートである。図５に示した検査シーケンス定義テーブル１１６に定義された順序に従い、検出ダイ定義領域３０３から検出ダイを１つ選択する（ステップＳ１１０１）。そして、ダイ内の検査ブロックを１つ選択する（ステップＳ１１０２）。ここで検査ブロックとは、ダイ内を格子状に小領域に分割した各々の領域を指す。例えば、１２８画素×１２８画素の領域が検査ブロックとして定義される。ダイ単位では取り扱う画素数が大きく、プロセッサの負荷が大きくなるため、検査ブロック単位で差の演算を行い、最後に複数の検査ブロックを合成して元のダイの大きさに戻すようにしている。プロセッサを複数使用して並列処理するマルチプロセッサの場合には、検査ブロックをグループ分けして、グループ単位で演算を行う。
【００３２】
次に、比較する検査ブロックの画像同士を位置合せするために位置補正を行い、図３に示したような比較検査を実行する（ステップＳ１１０３）。ここで位置補正とは、チップ形成時もしくは画像検出時のアライメント誤差、パターン作成時の像歪、ウェハ１０５内の局部的な帯電などに起因する両画像間の位置ずれの補正も含む。次に、少なくとも１つの欠陥が検出されたかどうかを調べ（ステップＳ１１０４）、欠陥が検出されたなら次のステップＳ１１０５に進み、欠陥が検出されなかったなら後述のステップＳ１１０８に進む。
【００３３】
次に、図５（ａ）に示した検出ダイ定義領域３０３の当該検出ダイの、図７に示した「未解析欠陥数」に、ステップＳ１１０３で検出された欠陥の数を加える（ステップＳ１１０５）。そして、図５（ａ）に示した参照ダイ定義領域３０２の参照ダイの、図７に示した「未解析参照数」に、ステップＳ１１０３で検出された欠陥の数を加える（ステップＳ１１０６）。次に、検出ダイ上の当該ブロック画像、参照ダイ上の当該ブロック画像、および欠陥座標を、図１に示した欠陥解析部１１４に送る（ステップＳ１１０７）。
【００３４】
最後に、まだ検査していない検査ブロックと検査ダイが残っているかどうかを確認する。他に未検査の検査ブロックが有るかどうかを確認し（ステップＳ１１０８）、有る場合はステップＳ１１０２に戻り、ない場合は次に進む。そして、他に未検査のダイが有るかどうかを確認し（ステップＳ１１０９）、有る場合はステップＳ１１０１に戻り、ない場合は位置補正・欠陥検出の処理を終了する。
【００３５】
図１２は、図１に示した欠陥解析部１１４の処理手順を示すフローチャートである。図６に示した画像メモリ管理テーブル１１７と、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８において、下記条件をいずれも満たすダイが現れるまで待機する（ステップＳ１２０１）。条件１として、「Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ＝１」。条件２として、「未実行の比較検査数＝０」。上記２つの条件は、当該ダイが、比較検査による欠陥検出処理が終了し、かつ、欠陥解析処理を待っている状態にあるダイであることを示している。
【００３６】
次に、図７に示した未解析欠陥数定義領域５０１の「未解析欠陥数」と、未解析参照数定義領域５０２の「未解析参照数」との和が、最小のダイを選ぶ（ステップＳ１２０２）。次に、当該ダイの中に存在する各々の欠陥に対して、欠陥解析を実行する（ステップＳ１２０３）。欠陥解析が終了したら、図７に示した欠陥解析管理テーブル１１８において、当該欠陥の検出ダイの「未解析欠陥数」を１だけ減じ、当該欠陥の参照ダイの「未解析参照数」を１だけ減じてアップデートする（ステップＳ１２０４）。次に、図１に示した画像メモリ開放制御部１２０を起動する（ステップＳ１２０５）。画像メモリ解放制御部１２０は、当該ダイに対応するメモリバンクを画像格納エリアとして開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリバンクの開放処理を実行するために実行する。本ステップの手順については、図１３を用いて詳述する。
【００３７】
次に、すべてのダイについて下記条件をすべて満足するかどうか調べる（ステップＳ１２０６）。条件１として、「未解析欠陥数＝０」。条件２として、「未解析参照数＝０」。条件３として、「未実行の比較検査数＝０」。これらの３つの条件を全て満足するならば、欠陥解析処理を終了し、満足しないダイが残っていれば、ステップＳ１２０１に戻り、手順を繰り返す。ステップＳ１２０３およびステップＳ１２０４までの処理については、当該ダイ内の欠陥を複数グループに分割し、マルチプロセッサにより並列に処理を実行する。
【００３８】
図１３は、図１に示した画像メモリ開放制御部１２０の処理手順を説明するフローチャートである。はじめに、検査対象のダイの数を読み込む（ステップＳ１３０１）。そして、ダイを１つ選び（ステップＳ１３０２）、当該ダイが下記条件をすべて満たすかどうかを調べる（ステップＳ１３０３）。条件１として、「Ｏｎ−Ｍｅｍｏｒｙフラグ＝１」。条件２として、「未解析欠陥数＝０」。条件３として、「未解析参照数＝０」。条件４として、「未実行の比較検査数＝０」。これら４つの条件は、当該ダイを画像メモリから開放できるかどうかの判断に用いる。条件１は、当該ダイが画像メモリ上に存在することを示す。条件２と条件３がいずれも成り立つとき、当該ダイに対する欠陥解析がすべて終了したことを示す。条件４は、当該ダイにおける比較検査がすべて終了したかどうかを示す。上記４つの条件をすべて満足するかどうかを判断し（ステップＳ１３０４）、満足するなら当該ダイを空きバンクチェーンに登録する（ステップＳ１３０５）。満足しない条件があるならステップＳ１３０６に進む。ダイ番号が最後かどうかを確認し（ステップＳ１３０６）、最後の場合は、画像メモリ開放制御処理を終了し、最後でなければ、ステップＳ１３０２に戻る。
【００３９】
図１４は、図１に示したコンソール１０９のディスプレイに表示される画面の一例を示す画面図である。画面１４０１の一部には、ウェハ１０５を模式的に表現したウェハ領域１４０２と、その上にダイ２０１を模式的に表現したダイ領域１４０３が表示されている。このうち、図４に示した画像メモリ１１５に画像データが格納されているダイは、図で斜線で示したように、他と区別されて表示されている。また、画面１４０１の一部には、画像メモリ１１５のバンクが使用中か空きかを模式的に示す画像メモリ使用状態表示領域１４０４が表示されている。また、画面１４０１の一部には、バンクの使用割合を示す画像メモリ使用率を表示する画像メモリ使用率表示領域１４０５が設けられている。図１４に示す例では、バンクが１２個であるのに対して、使用中のバンクは７個なので、５８％という数字が表示されている。
【００４０】
以上述べたように、本実施例によれば、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を格納して欠陥検出を実行し、欠陥検出の実行状況を監視し、欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、バンクから画像を削除してバンクを解放し、次の画像を格納する構成としたので、欠陥解析の終了を待たずに画像の欠陥検出が実行できるようになり、ウェハの画像取得のための動作を停止させることによる検査スループットの低下防止を図ることができる外観検査方法、及び、外観検査装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図。
【図２】検査シーケンスのうち、画像取得の手順を示すウェハの平面図。
【図３】ダイ同士の比較検査を模式的に表した平面図。
【図４】図１中の画像メモリ１１５の構成図。
【図５】図１中の検査シーケンス定義テーブル１１６の構成図。
【図６】図１中の画像メモリ管理テーブル１１７の構成図。
【図７】図１中の欠陥解析管理テーブル１１８の構成図。
【図８】図１中の空きバンク管理チェーン１１９の構成図。
【図９】図１に示した画像処理装置１１０の画像処理装置制御部１１１により実行される処理手順を示すフローチャート。
【図１０】図１に示した画像処理装置１１０の画像読み込み制御部１１２の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】図１に示した画像処理装置１１０の位置補正・欠陥検出部１１３の処理手順を示すフローチャート。
【図１２】図１に示した欠陥解析部１１４の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】図１に示した画像メモリ開放制御部１２０の処理手順を説明するフローチャート。
【図１４】図１に示したコンソール１０９のディスプレイに表示される画面の一例を示す画面図。
【図１５】電子ビーム式検査装置の概略を示す構成図。
【符号の説明】
【００４２】
１０１ 電子源
１０２ ブランキング制御装置
１０３ 増幅器・Ａ／Ｄ変換器
１０４ センサ
１０５ ウェハ
１０６ ステージ制御装置
１０７ ステージ
１０８ 全体制御コンピュータ
１０９ コンソール
１１０ 画像処理装置
１１１ 画像処理装置制御部
１１２ 画像読み込み制御部
１１３ 位置補正・欠陥検出部
１１４ 欠陥解析部
１１５ 画像メモリ
１１６ 検査シーケンス定義テーブル
１１７ 画像メモリ管理テーブル
１１８ 欠陥解析管理テーブル
１１９ 空きバンク管理チェーン
１２０ 画像メモリ開放制御部
１２１ 電子ビーム
２０１ ダイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の検査画像から欠陥を検出するとともに、該欠陥をその種類に分類する欠陥分類を行う外観検査方法において、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、前記画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を該空き状態のバンクに格納して欠陥検出を実行し、該欠陥検出の実行状況を監視し、前記欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、前記バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記メモリのどのバンクにどの画像が格納されているかをディスプレイへ表示することを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記空き状態のバンクがなくなったとき、前記欠陥の検出が停止することを特徴とする外観検査方法。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記欠陥検出の実行により欠陥が検出されたときは、該欠陥が検出された画像に対応する欠陥数を増やすことを特徴とする外観検査方法。
【請求項５】
基板の検査画像から欠陥を検出するとともに、該欠陥をその種類に分類する欠陥分類を行う外観検査装置において、入力される検出画像を順次格納するためのメモリと、欠陥検出の実行順序と検査対象領域を定義した検査シーケンス定義部と、前記検査対象領域の画像と前記メモリ内の画像格納領域との対応を定義した画像メモリ管理部と、前記メモリ内の画像格納領域の各々について欠陥解析の完了状況を管理する欠陥解析管理部と、前記画像メモリ管理部と前記欠陥解析管理部の情報を用いて、前記検査対象領域に対応する前記メモリ内の画像格納領域を開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリ内の画像格納領域の開放処理を実行する画像メモリ開放制御部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、ディスプレイを備えたコンソールを有し、該コンソールは、前記検査対象領域に対応する画像が前記メモリのどのバンクに格納されているかを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５の記載において、前記検出画像を順次格納するためのメモリがオーバフローの場合は前記欠陥検出を停止させる画像読み込み制御ユニットを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項８】
請求項５の記載において、前記欠陥検出の実行により欠陥が検出されたときは、該欠陥が検出された画像に対応する欠陥数を増やす欠陥検出制御ユニットを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項１】
基板の検査画像から欠陥を検出するとともに、該欠陥をその種類に分類する欠陥分類を行う外観検査方法において、予め定義された画像取得の順序と検査対象領域とに基づいて、前記画像を一時格納するメモリのうちの空き状態のバンクに送信された画像を該空き状態のバンクに格納して欠陥検出を実行し、該欠陥検出の実行状況を監視し、前記欠陥検出の処理が最も進んでいる画像から順次欠陥解析を実行し、前記バンクから当該画像を削除して該バンクを解放し、次の画像を格納することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記メモリのどのバンクにどの画像が格納されているかをディスプレイへ表示することを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記空き状態のバンクがなくなったとき、前記欠陥の検出が停止することを特徴とする外観検査方法。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記欠陥検出の実行により欠陥が検出されたときは、該欠陥が検出された画像に対応する欠陥数を増やすことを特徴とする外観検査方法。
【請求項５】
基板の検査画像から欠陥を検出するとともに、該欠陥をその種類に分類する欠陥分類を行う外観検査装置において、入力される検出画像を順次格納するためのメモリと、欠陥検出の実行順序と検査対象領域を定義した検査シーケンス定義部と、前記検査対象領域の画像と前記メモリ内の画像格納領域との対応を定義した画像メモリ管理部と、前記メモリ内の画像格納領域の各々について欠陥解析の完了状況を管理する欠陥解析管理部と、前記画像メモリ管理部と前記欠陥解析管理部の情報を用いて、前記検査対象領域に対応する前記メモリ内の画像格納領域を開放できるかどうかを判断し、開放できると判断した場合は当該メモリ内の画像格納領域の開放処理を実行する画像メモリ開放制御部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、ディスプレイを備えたコンソールを有し、該コンソールは、前記検査対象領域に対応する画像が前記メモリのどのバンクに格納されているかを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５の記載において、前記検出画像を順次格納するためのメモリがオーバフローの場合は前記欠陥検出を停止させる画像読み込み制御ユニットを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項８】
請求項５の記載において、前記欠陥検出の実行により欠陥が検出されたときは、該欠陥が検出された画像に対応する欠陥数を増やす欠陥検出制御ユニットを有することを特徴とする外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１２７６６４（Ｐ２０１０−１２７６６４Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３００３１６（Ｐ２００８−３００３１６）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【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２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【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）】
[ Back to top ]