JP2000283929A - 配線パターン検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、画像のノイズや歪み、位置合わせ
誤差等により生ずる欠陥検出を排除することにより、高
精度な欠陥検出を行うことを目的とする。 【解決手段】配線パターン検査方法は、良品の配線方向
に基づいて分割された被検査領域毎に異なる欠陥検出基
準を設定し、被検査対象の画像と良品の画像との差分画
像から欠陥候補を検出し、欠陥検出基準に基づいて欠陥
候補から欠陥検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線パターン検査
方法とその装置に関し、特に被検査対象の画像と良品の
画像との差分画像から欠陥を検出する検査方法及びその
装置に関する。

【０００２】近年、半導体素子の大規模化、高集積化に
より、半導体の配線パターン等の微細化が進みつつあ
り、それに伴い半導体素子の検査の重要性もますます大
きくなっている。現在、半導体素子のプロセス工程後の
いわゆる後工程において、半導体素子上の配線パターン
の欠陥や素子表面への異物の付着等の検査する外観検査
を行っている。

【０００３】このような外観検査は、従来検査員による
顕微鏡を使用した目視によって行われていたが、素子の
微細化により配線パターンがより複雑になり検査時間の
増大や検査員の疲労等の問題が発生している。また、個
々の検査員の検査基準にはばらつきがあり基準を一定に
保つことが困難となっている。

【０００４】このような状況から、検査時間を短縮し検
査基準を一定に保つべく、現在外観検査を機械により自
動化しようとする試みがなされている。

【０００５】

【従来の技術】半導体素子の外観検査を自動化する装置
として、例えば、特開平７−１９０７３９号公報や特開
平８−３３４４７６号公報に示されるものがある。これ
らはいずれも被検査対象である半導体素子の画像をカメ
ラ等で撮像し、あらかじめ記憶装置に格納された、同一
種類の良品である半導体素子の画像と被検査対象の半導
体素子の画像とを位置合わせし、両画面からその差分画
像を求め、被検査対象の半導体素子の欠陥を検出する検
査技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体素子の
表面には透過膜や金属配線が形成されており、素子表面
を撮像して得られた画像にはノイズや歪みが存在する。
また、一般に、被検査対象と良品との画像を比較する検
査方法においては、被検査対象の画像と良品の画像との
位置合わせ誤差が生ずる。このため、従来の自動検査で
は、被検査対象の正常の配線パターンも欠陥として検出
してしまうという問題がある。

【０００７】本発明は、上記のような画像のノイズや歪
み、位置合わせ誤差等により生ずる欠陥検出を排除する
ことにより、欠陥の過剰検出を抑え、高精度な欠陥検出
を行うことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特
徴とするものである。

【０００９】請求項１記載の発明は、被検査対象の画像
と、該被検査対象と同型の良品の画像との差分画像から
欠陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の
配線方向に基づいて分割された被検査領域と、該被検査
領域毎に設定された該配線方向に基づく欠陥検出基準と
により、該欠陥候補から欠陥検出を行うことを特徴とす
るものである。

【００１０】請求項２記載の発明は、被検査対象の画像
と、該被検査対象と同型の良品の画像との差分画像から
欠陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の
配線方向に基づいて分割された被検査領域と、該被検査
領域間の境界領域毎に設定された該配線方向に基づく欠
陥検出基準とにより、該欠陥候補から欠陥検出を行うこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記同型の良品の画像の輝度につ
いて微分処理を行った画像に基づいて前記配線方向を検
出することを特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記配線方向に対して垂直方向ま
たは斜め方向の欠陥の大きさに基づいて前記欠陥検出基
準を設定することを特徴とするものである。

【００１３】請求項５記載の発明は、被検査対象の画像
と、該被検査対象と同型の良品の画像との差分画像から
欠陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の
輝度の異なる領域毎に分割された被検査領域と、該被検
査領域の境界領域毎に設定された、該境界領域内の配線
方向に基づく欠陥検出基準とにより、該欠陥候補から欠
陥検出を行うことを特徴とするものである。

【００１４】請求項６記載の発明は、被検査対象を撮像
するカメラと、該カメラに接続され、該カメラから出力
される画像を記憶する第一の記憶装置と、良品の画像を
記憶する第二の記憶装置と、該第一の記憶装置および該
第二の記憶装置に接続され、該被検査対象の画像と該良
品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、該被検査
対象と同型の良品の画像の配線方向に基づいて分割され
た被検査領域と、該被検査領域毎に設定された該配線方
向に基づく欠陥検出基準とにより、該欠陥候補から欠陥
検出を行う制御装置とを有することを特徴とするもので
ある。

【００１５】請求項７記載の発明は、被検査対象を撮像
するカメラと、該カメラに接続され、該カメラから出力
される画像を記憶する第一の記憶装置と、良品の画像を
記憶する第二の記憶装置と、該第一の記憶装置および該
第二の記憶装置に接続され、該被検査対象の画像と該良
品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、該被検査
対象と同型の良品の画像の配線方向に基づいて分割され
た被検査領域と、該被検査領域間の境界領域毎に設定さ
れた該配線方向に基づく欠陥検出基準とにより、該欠陥
候補から欠陥検出を行う制御装置とを有することを特徴
とするものである。

【００１６】請求項８記載の発明は、被検査対象を撮像
するカメラと、該カメラに接続され、該カメラから出力
される画像を記憶する第一の記憶装置と、良品の画像を
記憶する第二の記憶装置と、該第一の記憶装置および該
第二の記憶装置に接続され、該被検査対象の画像と該良
品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、該被検査
対象と同型の良品の画像の輝度の異なる領域毎に分割さ
れた被検査領域と、該被検査領域の境界領域毎に設定さ
れた、該境界領域内の配線方向に基づく欠陥検出基準と
により、該欠陥候補から欠陥検出を行う制御装置とを有
することを特徴とするものである。

【００１７】上記の各手段は、次のように作用する。

【００１８】請求項１記載の発明によれば、被検査対象
と同型の良品の画像の配線方向に基づいて複数の被検査
領域に分割された被検査領域毎に、配線方向に基づいて
欠陥検出基準を設定することにより、被検査対象の画像
と良品画像との画像ずれに起因する欠陥の過剰検出や見
逃しを抑えることができる。

【００１９】請求項２記載の発明によれば、良品の画像
の配線方向に基づいて被検査領域を分割し、分割された
被検査領域間の境界領域毎に、配線方向に基づいて欠陥
検出基準を設定することにより、マクロ的な視点から欠
陥の過剰検出や見逃しを抑えることができる。

【００２０】請求項３記載の発明によれば、被検査対象
の画像の輝度について微分処理を行った画像により被検
査対象の配線方向を検出することができる。

【００２１】請求項４記載の発明によれば、配線方向に
対して垂直方向または斜め方向の欠陥の大きさに基づい
て欠陥検出基準を設定することにより、被検査対象の画
像と良品画像との画像ずれにより生ずる欠陥候補を排除
することができる。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、被検査対象
の画像の輝度の異なる領域毎に被検査領域を分割し、分
割された被検査領域の境界領域毎に、該境界領域内の配
線方向に基づいて欠陥検出基準を設定することにより、
ミクロ的視点から欠陥の過剰検出や見逃しを抑えること
ができる。

【００２３】請求項６記載の発明によれば、被検査対象
の画像の配線方向に基づいて被検査領域を分割し、分割
された被検査領域毎に、該配線方向に基づいて欠陥検出
基準を設定することにより、欠陥の過剰検出や見逃しを
抑えることができる。

【００２４】請求項７記載の発明によれば、被検査対象
の画像の配線方向に基づいて被検査領域を分割し、分割
された被検査領域間の境界領域毎に、該配線方向に基づ
いて欠陥検出基準を設定することにより、マクロ的視点
から欠陥の過剰検出や見逃しを抑えることができる。

【００２５】請求項８記載の発明によれば、被検査対象
の画像について、輝度の異なる領域毎に被検査領域を分
割し、分割された被検査領域の境界領域毎に、該境界領
域内の配線方向に基づいて欠陥検出基準を設定すること
により、ミクロ的視点から欠陥の過剰検出や見逃しを抑
えることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、実施例として、半導体素子
の配線パターンについての検査方法、検査装置について
説明する。しかし、本発明は半導体素子への適用に限定
されるものではなく、プリント基板や圧電素子等、表面
に配線パターンを有するものの検査であれば適用可能で
ある。

【００２７】（第一実施例）第一実施例では、マクロ的
視野から半導体装置の検査を行う場合について説明す
る。

【００２８】図１〜図７は、本発明の第一実施例を説明
するための図である。

【００２９】はじめに、被検査対象の半導体装置と同型
の良品半導体装置の画像を得る工程を説明する。

【００３０】はじめに良品と認定された半導体チップの
一部分を撮像する。この画像を図１に示す。

【００３１】図１は、被検査対象と同型の良品半導体装
置の画像の一部分を示す図である。図中１１は基板画像
であり、良品半導体装置において表面に配線パターン等
が形成されていない部分に対応する画像である。また、
２１は横方向配線画像であり、良品半導体装置における
横方向の４本の配線画像である。また、３１は縦方向配
線画像であり、良品半導体装置における縦方向の４本の
配線画像である。４１はメモリセル画像であり、良品半
導体装置においてメモリセルが形成されている領域に対
応する画像である。ここで、図１では、良品半導体装置
の画像が黒白の二つで表現されているが、実際には、画
素ごとに輝度に応じた明るさの値を有している。

【００３２】なお、良品半導体装置の画像は、良品と認
定された半導体チップを撮像して得る他に、半導体チッ
プの領域内で欠陥のない一部分の領域を撮像し、他の半
導体チップから撮像した欠陥のない他の部分と組み合わ
せることにより得ることもできる。さらに、複数の異な
る半導体チップの画像を加算し平均をとることにより得
ることもできる。また、図１では、半導体チップの一部
分の画像を示しているが、チップ全体の画像を用いても
よいし、ウェハ状態の画像を用いてもよい。

【００３３】次に、半導体装置の配線方向に基づいて被
検査領域を分割する工程について説明する。

【００３４】はじめに、横方向のエッジ成分を含む領域
の設定について説明する。

【００３５】図２は、図１に示される画像を縦方向に微
分処理した画像を示す図である。

【００３６】まず、縦方向の微分処理について具体的に
説明する。図１に示される画像が、例えば、１０２４×
１０２４画素の二次元配列の画素からなるとし、１画素
毎に１バイトの、輝度に対応する画像データが割り当て
られていると仮定する。この場合において、二次元配列
の縦方向の一列について、隣り合う画素同士で画素デー
タの差分を算出し、この値を１０２４×１０２３バイト
の領域を有する他の画像メモリにそれぞれ順番に記憶さ
せる。これを二次元配列のすべての縦方向の列において
繰り返す。これにより、当該他の画像メモリに記憶され
た画像データに対応する輝度とする画像を作成すれば、
図１に示される画像が縦方向に微分処理された画像が完
成する。これが図２に示される画像となる。

【００３７】上記の微分処理の結果、図１における配線
領域２１、３１のうち縦方向配線画像３１が除去され、
横方向のエッジ成分を含む横方向配線画像２１に対応す
る画像のみが残る。また、これにより、図１における横
方向配線画像２１の４本の配線画像に対し、微分処理し
た画像である図２の横方向配線画像２１には、４本の配
線画像のエッジ部に対応する８本の配線画像が現れる。
また同様に、縦方向の微分処理により、図１におけるメ
モリセル画像４１のうち縦方向の配線領域が除去され、
横方向のエッジ成分を含む画像のみが残る。

【００３８】なお、上記の微分処理には、輝度について
単純に微分を行う処理の他、ソベルやラプラシアン等の
フィルタを用いる方法がある。

【００３９】図３は、横方向のエッジ成分を含む領域を
示す図である。図３では、図２に示される横方向配線領
域２２とメモリセル領域４２となる領域をそれぞれ設定
した状態を図示している。図２の画像から図３のような
輪郭となる領域を設定する方法としては、例えば、図２
の画像に対し、その輝度について所定のしきい値で二値
化処理を行い、さらに各画素の膨張／収縮処理を行った
後、画素の連結領域をつないで図３のような輪郭となる
領域を設定する処理をする。なお、二値化処理は特に必
須ではない。

【００４０】次に、縦方向のエッジ成分を含む領域の設
定について説明する。

【００４１】図４は、図１に示される画像を横方向に微
分処理した画像を示す図である。微分処理の仕方は、縦
方向の微分処理における、縦方向の列の画素データの差
分をとるのに代えて、横方向の列の画素データの差分を
とるようにする。横方向の微分処理により、図１におけ
る配線画像２１、３１、メモリセル画像４１のうち、縦
方向のエッジ成分を含む縦方向配線画像３１、メモリセ
ル領域４１がそれぞれ残る。

【００４２】図５は、縦方向のエッジ成分を含む領域を
示す図である。

【００４３】図５では、図４に示される縦方向配線領域
３２とメモリセル領域４２となる領域をそれぞれ設定し
た状態を図示している。図４の画像から図５のような輪
郭となる領域を設定する処理は、図３についてした説明
と同様である。

【００４４】次に、被検査領域の分割について説明す
る。

【００４５】図６は、被検査領域を分割した状態を示す
図である。図６に示される画像は、図３で設定した横方
向の領域と、図５で設定した縦方向の領域とを合成した
ものである。横方向のエッジ成分を含む領域として横方
向配線領域２２、縦方向のエッジ成分を含む領域として
縦方向配線領域３２、横方向及び縦方向のいずれのエッ
ジ成分を含む領域としてメモリセル領域４２、いずれの
エッジ成分を含まない領域として基板領域１２がそれぞ
れ設定される。このようにして被検査領域が分割され
る。

【００４６】なお、本実施例では、微分処理の方向を、
縦方向と横方向の２方向としたが、半導体表面の配線方
向に応じて斜め方向に微分処理を行ってもよい。また、
上記では、半導体の画像の微分処理により配線方向を検
出して被検査領域を分割したが、その代わりに、作業員
が半導体装置表面の画像を見て指示してもよいし、また
半導体装置の設計図、ＣＡＤデータ等から配線方向を検
出して被検査領域を分割してもよい。

【００４７】次に、配線方向に基づいて欠陥検出基準を
設定する工程を説明する。

【００４８】図７には、図６に示される分割した被検査
領域がそれぞれ示されている。被検査対象が良品であっ
ても、良品の画像との画像ずれ等により欠陥候補が検出
される。このような排除すべき欠陥候補の特徴は被検査
領域毎に以下のように異なる。

【００４９】即ち、横方向配線領域２２においては、位
置ずれ等により良品であっても横方向に長い形状の欠陥
候補が検出されやすい。従って、この領域においては、
縦方向に長い形状を有する欠陥候補は欠陥として検出す
べきであるが、縦方向が短い欠陥候補はたとえ横方向に
長い形状であったとしても排除すべきである。本実施例
においては、横方向のエッジ成分を含む横方向配線領域
２２では、欠陥候補が横方向以外、即ち、縦方向または
斜め方向の２画素を含む欠陥候補を欠陥として検出する
欠陥検出基準とする。

【００５０】逆に、縦方向配線領域３２においては、縦
方向に長い形状の欠陥候補が検出されやすい。従って、
本実施例においては、縦方向のエッジ成分を含む縦方向
配線領域３２では、欠陥候補が縦方向以外、即ち、横方
向または斜め方向の２画素を含む欠陥候補を欠陥として
検出する欠陥検出基準とする。

【００５１】また、基板領域１２では、配線領域と異な
り、位置ずれ等により排除すべき欠陥候補が検出される
ということがないので、差分時のノイズが少ないことか
ら１画素以上を欠陥として検出する欠陥検出基準とす
る。

【００５２】また、メモリセル領域４２では、縦方向の
エッジ成分と横方向のエッジ成分の両方が混在するた
め、縦方向及び横方向のいずれの形状の欠陥候補も欠陥
とする必要がある。ただし、位置ずれにより生ずる欠陥
候補を排除すべく、１画素からなる欠陥候補は欠陥とし
ないようにする。従って、欠陥候補が２画素以上からな
る場合を欠陥として検出する欠陥検出基準とする。

【００５３】なお、上記の欠陥検出基準は一例であり、
被検査領域の画素数、被検査対象を撮像する際のレンズ
の倍率、配線画像の幅の大きさ等により決められるもの
であり、上記欠陥基準に限定されるものではない。ま
た、領域内の配線幅が領域毎に極端に異なる場合は、被
検査対象に対する画像倍率を調整し、別の段階でそれぞ
れの領域の欠陥検出基準の設定を行うこともできる。ま
た、特に基準を厳しくしなくてもよい領域については、
その領域のみ基準を緩めることができる。例えば、基板
部分に生じた欠陥についてあまり問題にしないのであれ
ば、基板領域の基準を他の基準よりも画素数の多くして
もよい。

【００５４】以上のように設定された横方向配線領域２
２、縦方向配線領域３２、メモリセル領域４２、基板領
域１２の位置、及びそれぞれの領域毎に設定された欠陥
検出基準は、試験データとしてハードディスク装置等の
記憶装置に記憶される。次いで、実際の製品の試験を行
う工程において、制御装置が予め記憶された当該試験デ
ータを読み出し、被検査対象である製品の画像に対し当
該試験データに基づいて被検査領域及び欠陥検出基準が
設定される。

【００５５】次に、製品となる被検査対象の画像と良品
の画像との差分画像から欠陥候補を検出する工程を図７
を参照しながら説明する。

【００５６】まず、被検査対象の画像を良品の画像と位
置合わせし、両者の差分画像をとり、さらに所定のしき
い値において二値化処理を行い、欠陥候補１ａ〜１ｍを
抽出する。ここで、良品の画像は、前述した良品半導体
装置の画像をそのまま適用することができ、または前述
の良品の画像の取得方法と同様な方法で別に得ることも
できる。図７では、欠陥候補１ａ〜１ｍが検出されてお
り、ここで欠陥候補１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｆ、１ｉ、１
ｊ、１ｌは１画素からなる。また、欠陥候補１ｈ、１ｋ
は横方向の２画素からなり、欠陥候補１ｄ、１ｍは縦方
向の２画素からなり、欠陥候補１ｅは斜め方向の２画素
からなる。また、１ｇは４画素から構成されている。な
お、本実施例においては、一画素が０．１μｍに対応し
ている。

【００５７】横方向の配線領域２２内には、欠陥候補１
ｋ、１ｌ、１ｍが存在する。このうち、横方向以外の２
画素以上からなるものは、欠陥候補１ｍのみである。従
って、欠陥候補１ｋ、１ｌ、１ｍのうち１ｋ、１ｌは過
剰検出欠陥の可能性があるために欠陥候補から除去さ
れ、欠陥候補ｍが欠陥として検出される。

【００５８】同様に、縦方向の配線領域３２内には、欠
陥候補１ａ、１ｄ、１ｆ、１ｈ、１ｊが存在する。この
うち縦方向以外の２画素以上からなるものは欠陥候補１
ｈのみである。従って、欠陥候補１ａ、１ｄ、１ｆ、１
ｈ、１ｊのうち１ａ、１ｄ、１ｆ、１ｊは過剰検出欠陥
の可能性があるために欠陥候補から除去され、欠陥候補
ｈが欠陥として検出される。

【００５９】また、基板領域１２内には、欠陥候補１
ｅ、１ｉが存在するが、１画素以上を欠陥として検出す
るため、欠陥候補１ｅ、１ｉの両方が欠陥として検出さ
れる。

【００６０】また、メモリセル領域４２内には、欠陥候
補１ｂ、１ｃ、１ｇが存在する。このうち２画素以上か
らなるものは欠陥候補１ｇのみである。従って、欠陥候
補１ｂ、１ｃ、１ｇのうち１ｂ、１ｃは過剰検出欠陥の
可能性が高いため欠陥候補から除去され、欠陥候補１ｇ
が欠陥として検出される、このように、各領域毎に設定
された欠陥検出基準に基づいて、欠陥候補１ａ〜１ｍの
うち欠陥候補１ｅ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｍが欠陥とし
て検出される。これにより、例えば、いずれの領域にお
いても欠陥検出基準を一律に２画素以上と設定した場合
に欠陥として見逃すの可能性がある欠陥候補ｉを欠陥と
して検出でき、また、欠陥検出基準を一律に１画素以上
とした場合に欠陥として過剰検出する可能性がある欠陥
候補１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｆ、１ｊ、１ｋ、１ｌ
の欠陥候補を欠陥検出から除去することができる。

【００６１】なお、上記においては欠陥検出基準を画素
単位で設定したが、その代わりに、サブピクセル単位で
設定しても良い。これは、画素間を線型補間する等して
再生成した画像を用いて上記の欠陥検出を行うことによ
り実現できる。これにより、例えば、原画像を４倍に拡
大した場合は、１／４画素単位で基準を設定できる。

【００６２】（第二実施例）第二実施例では、第一実施
例よりもさらにマクロ的視点から半導体装置の検査を行
う場合を説明する。即ち、第一実施例における各領域を
それぞれ１つのパターンとして扱い、その領域の輪郭部
分について検査を行うものである。

【００６３】第二実施例で第一実施例と異なるのは、半
導体装置の配線方向に基づいて分割された被検査領域間
の境界領域毎に、該配線方向に基づいて欠陥検出基準を
設定し、その境界領域を検査することである。それ以外
の工程は第一実施例と同様であるため、その説明を省略
する。

【００６４】図８は、被検査領域を分割した状態を示す
図である。

【００６５】図８に示される画像は、図６に示される各
領域の境界領域にさらに被検査領域２３、４３、３３、
４４、５３を設定したものである。図８中、図６と同じ
ものについては同じ番号を符号を付し、その説明を省略
する。図８中、２３、４３は横方向境界領域、３３、４
４は縦方向境界領域、５３は斜め方向境界領域をそれぞ
れ示している。ここで横方向境界領域２３は横方向配線
領域２２と基板領域１２との境界を示す領域を、縦方向
境界領域３３は縦方向配線領域３２と基板領域１２との
境界を示す領域を、横方向境界領域４３及び縦方向境界
領域４４はともにメモリセル領域４２と基板領域１２と
の境界を示す領域を、斜め方向境界領域５３は横方向配
線領域２２と縦方向配線領域３２との境界を示す領域を
それぞれ示している。

【００６６】本実施例においては、配線領域２２、３
２、メモリセル領域４２をそれぞれ一つの配線パターン
として捉え、被検査対象と良品との画像ずれ等により各
領域１２、２２、３２、４２の各境界領域２３、３３、
４３、４４、５３内に生ずる欠陥候補を、各境界領域内
の配線方向に基づいて欠陥検出基準を設定することによ
り排除する。

【００６７】はじめに、境界領域を設定する。第一実施
例の図６に示される画像から、図８に示されるような各
領域の境界領域を設定する方法は、例えば、各領域の境
界から内側と外側へそれぞれ１画素の範囲を境界領域を
設定する。なお、図６に示される被検査領域が、半導体
の画像の微分処理以外に、作業員の目視や半導体装置の
設計図、ＣＡＤデータから設定できることは、第一実施
例で述べた通りである。

【００６８】次に、このようにして作成された各境界領
域２３、３３、４３、４４、５３に設定される欠陥検出
基準について説明する。

【００６９】横方向境界領域２３、４３においては、位
置ずれ等により良品であっても横方向に長い形状の欠陥
候補が検出されやすい。従って、この領域においては、
縦方向に長い形状を有する欠陥候補は欠陥として検出す
べきであるが、縦方向が短い欠陥候補はたとえ横方向に
長い形状であったとしても排除すべきである。本実施例
においては、横方向のエッジ成分を含む横方向境界領域
２３では、欠陥候補が横方向以外、即ち、縦方向または
斜め方向の２画素を含む場合を欠陥として検出する欠陥
検出基準とする。

【００７０】また、縦方向境界領域３３、４４において
は縦方向に長い形状の欠陥が検出されやすい。従って、
本実施例においては、縦方向のエッジ成分を含む縦方向
境界領域３３では、欠陥候補が縦方向以外、即ち、横方
向または斜め方向の２画素を含む場合を欠陥として検出
する欠陥検出基準とする。

【００７１】また、斜め方向境界領域５３においては右
上がりの斜め方向に長い形状の欠陥が検出されやすい。
従って、本実施例においては、右上がりの斜め方向のエ
ッジ成分を含む領域５３では、欠陥候補が右上がりの斜
め方向以外、即ち、縦方向または横方向または左上がり
の斜め方向の２画素を含む場合を欠陥として検出する欠
陥検出基準とする。

【００７２】なお、上記の欠陥検出基準は一例であり、
被検査領域の画素数、被検査対象を撮像する際の光学倍
率、領域の大きさ等により決められるものであり、上記
欠陥基準に限定されるものではない。

【００７３】（第三実施例）第三実施例では、ミクロ的
視点から半導体装置の検査を行う場合について説明す
る。即ち、第三実施例では、配線等の配線パターン１本
毎について被検査領域を設定するものであって、その配
線の両端について配線方向に基づいて欠陥検出基準を設
定するものである。従って、それ以外の工程は第一実施
例または第二実施例と同様であるため、その説明を省略
する。

【００７４】はじめに、良品半導体装置の画像を得る工
程を説明する。

【００７５】図９は、被検査対象と同型の半導体装置の
画像の一部分を示す図である。図９は、図１の縦方向配
線領域２２の部分を拡大したものである。ただし、説明
の便宜上、配線数は３本としてある。

【００７６】図９は、良品と認定された半導体チップの
一部分を撮像し、その後に、画像の輝度の異なる領域の
境界部分を示した画像を表している。この境界部分は、
３本の配線の両端のエッジ部分に対応しているため、６
本の画像が現れる。図中１１は基板画像、３１は縦方向
配線画像をそれぞれ示している。なお、被検査対象と同
型の半導体装置の画像の取得方法については、第一実施
例で説明したのと同様である。

【００７７】次に、被検査領域を分割する工程について
説明する。

【００７８】図１０は、被検査領域を分割した状態を示
す図である。図１０では、図９に示される縦方向配線領
域３２、及び領域３２の間の領域にそれぞれ被検査領域
３３を設定した状態を図示している。図中３２は縦方向
配線領域、３３は縦方向境界領域をそれぞれ示してい
る。縦方向境界領域３３の大きさは、例えば、３画素と
する。また、図中、２ａ〜２ｇは欠陥候補を示す。欠陥
候補を検出する方法は第一実施例と同様である。

【００７９】また、図９の画像から図１０のような輪郭
となる領域を設定する処理は、第一実施例において、図
２の画像から図３のような領域を設定する処理と同様で
ある。即ち、図９の画像に対し各画素の膨張／収縮処理
を行った後、画素の連結領域をつないで図１０のような
輪郭となる領域を設定する。

【００８０】次に、分割された被検査領域に欠陥検出基
準を設定する工程について説明する。

【００８１】はじめに、被検査領域内の配線方向の検出
を行う。これは、縦方向境界領域３３を構成する領域の
形状に基づいて判断する。例えば、縦方向境界領域３３
を囲む矩形を想定し、その四点のＸＹ座標から四辺の長
さと傾きを算出し判断することが考えられる。これによ
り、縦方向境界領域３３が縦方向に長い形状を有するこ
とが判断できる。

【００８２】なお、縦方向境界領域３３内の配線方向を
検出する他の方法としては、図９に示される縦方向配線
画像３１に対し、第一実施例の図２や図４で説明したよ
うな微分処理を行った後に、縦方向境界領域３３を設定
する方法も考えられる。この場合は、予め領域内の配線
方向が検出されているので、上記のようなＸＹ座標から
の形状の判断は不要である。また、第一実施例で述べた
ような、作業員の目視や半導体装置の設計図、ＣＡＤデ
ータから設定することも可能である。

【００８３】次に、縦方向境界領域３３内の欠陥検出基
準を設定する。

【００８４】差分画像を取る際の生ずる画像ずれによる
欠陥候補は、配線領域３２内よりも境界領域３３に生じ
やすい。本実施例においては、配線領域３２内の配線画
像が縦方向であり、それに伴い、境界領域３３も縦方向
に広がる形状を有しているので、縦方向に長い形状の欠
陥候補が検出されやすい。従って、本実施例では、境界
領域３３では欠陥候補が縦方向以外、即ち、横方向また
は斜め方向の２画素を含む場合を欠陥として検出する欠
陥検出基準とする。

【００８５】また、配線領域３２及び基板領域１２で
は、境界領域３３と異なり、位置ずれ等により排除すべ
き欠陥候補が検出されるということが少なく差分時のノ
イズが少ないことから１画素以上を欠陥として検出する
欠陥検出基準とする。

【００８６】なお、上記の欠陥検出基準は、被検査領域
の画素数、被検査対象を撮像する際のレンズの倍率等に
より決められるものであることは第一実施例と同様であ
る。

【００８７】以上のように定めた欠陥検出基準により、
欠陥候補２ａ〜２ｇが欠陥として検出されるか、図１０
を参照しながら説明する。

【００８８】境界領域３３内には、欠陥候補２ｃ、２ｅ
が存在する。このうち、縦方向以外の２画素以上からな
るものは、欠陥候補２ｅのみである。従って、欠陥候補
２ｃ、２ｅのうち２ｃは過剰検出欠陥の可能性があるた
めに欠陥候補から除去され、欠陥候補２ｅが欠陥として
検出される。

【００８９】また、配線領域３２内には、欠陥候補２
ａ、２ｂ、２ｄ、２ｆ、２ｇが存在するが、１画素以上
を欠陥として検出するため、すべての欠陥候補が欠陥と
して検出される。

【００９０】このように、各領域毎に設定された欠陥検
出基準に基づいて、欠陥候補２ａ〜２ｇのうち、欠陥候
補２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇが欠陥として検
出される。

【００９１】なお、欠陥検出基準をサブピクセル単位で
設定してもよいことは第一実施例と同様である。

【００９２】（第四実施例）第四実施例では、第一実施
例、第二実施例、第三実施例で示される検査方法を実行
するための配線パターン検査装置の一実施例を説明す
る。

【００９３】はじめに、装置構成について説明する。

【００９４】図１１は、本発明の配線パターン検査装置
の一実施例を示す図である。図中、６０は被検査対象で
あるウェハであり、６１はウェハホルダであり、ウェハ
６０を格納するもの、６２はアライナであり、ウェハ６
０のオリフラ位置を所定の方向に調整するもの、６３は
検査ステージであり、ウェハ６０をＸＹＺ−θ方向に移
動可能に載置するもの、６４はウェハ搬送ロボットであ
り、ウェハホルダ６１、アライナ６２、検査ステージ６
３の間の搬送を行うもの、７１はカメラであり、対象視
野画素が１０２４×１０２４画素のＣＣＤからなり、ウ
ェハ６０の表面の画像を撮像するもの、７２は結像レン
ズであり、ウェハ６０の画像を結像させるもの、７３は
光源であり、ウェハ６０の表面を照射するもの、７４は
ハーフミラーであり、光源７３からの光をウェハ６０に
照射するように反射し、かつウェハ６０表面からの光を
結像レンズ７２へ透過させるもの、７５及び７６は対物
レンズ、８１はビデオグラバであり、カメラ７１からの
画像出力の画素数を調整するもの、８２は画像メモリで
あり、カメラ７１から出力されるウェハ６０の表面画像
を一旦記憶しておく第一の記憶装置、８３はハードディ
スク装置であり、良品の画像や試験データを記憶する第
二の記憶装置、８４は制御装置であり、検査ステージ６
３、ウェハ搬送ロボット６４、画像メモリ８２、ハード
ディスク装置８３をそれぞれ制御するものである。

【００９５】次に、上記のように構成された検査装置の
動作を説明する。

【００９６】はじめに、ウェハホルダ６１に格納されて
いるウェハ６０を、制御装置８４に制御されたウェハ搬
送ロボット６４により、ウェハのオリフラの位置や中心
位置を調整するアライナ６２に搬送する。アライナ６２
で位置調整した後、ウェハ６０は、ウェハ搬送ロボット
６４により検査ステージ６３に搬送される。搬送された
ことが搬送ロボット６４から制御装置８４に知らされる
と、制御装置８４は検査ステージ６３を制御して、光学
系とウェハ６０の位置合わせを行い、さらに、ウェハ６
０に形成された撮像するチップを光学系の位置へ移動さ
せる。

【００９７】次いで、ウェハ６０の検査が行われる。

【００９８】まず、光源７３より出た光線は、ハーフミ
ラー７４によりウェハ６０表面に照明される。ウェハ表
面で反射した光は、対物レンズ７５、ハーフミラー７
４、結像レンズ７２を通ってカメラ７１で結像する。こ
こで、対物レンズ７５は、例えば対物レンズ７６として
倍率の異なる対物レンズを別に用意しておき、分解能の
異なる画像が必要になった場合、電動レボルバ等により
対物レンズ７５を対物レンズ７６に交換して対物レンズ
の倍率を変えられるようにしてもよい。これにより、サ
ブミクロンの配線幅の配線パターンから数十ミクロンの
幅を有する電極まで幅広い大きさの対象物を検査するこ
とができる。

【００９９】次いで、カメラ７１に結像し撮像されたウ
ェハ表面の画像はビデオグラバ８１を通って画像メモリ
８２に記憶される。画像が記憶されたことが画像メモリ
８２から制御手段８４に知らされると、制御装置８４は
あらかじめハードディスク装置８３に格納されている良
品の画像を読み込み、画像メモリ８２に格納されたウェ
ハ６０の表面画像との位置合わせと差分画像の取得を行
い、欠陥候補の検出を行う。

【０１００】欠陥候補の検出が終了すると、制御手段８
４は、あらかじめハードディスク装置８３に格納されて
いる試験データ、即ち、被検査領域分割情報と欠陥検出
基準情報を読込み、次いで、第一実施例、第二実施例ま
たは第三実施例で説明したように、欠陥候補より欠陥を
検出し、ウェハ６０表面内の半導体チップについて良、
不良判定を行う。

【０１０１】その後、次の半導体チップあるいは次の半
導体チップ内領域の撮像のため、制御装置８４は検査ス
テージ６３を制御し、検査ステージ６３上に載置された
ウェハ６０をＸＹ方向に移動させる。そして、ウェハ６
０上の半導体チップすべてを検査し終えると、制御装置
８４は、ウェハ搬送ロボット６４により、ウェハ６０を
ウェハホルダ６１に戻す。以上の動作が、ウェハホルダ
６１のすべてのウェハについて行われる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線方向に基づいた領域ごとに欠陥検出基準を設定する
ことにより、欠陥の過剰検出を抑え、高精度な欠陥検出
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 被検査半導体装置と同型の良品半導体装置の
一部分の画像を示す図である。

【図２】 図１に示される画像を縦方向に微分処理した
画像を示す図である。

【図３】 横方向のエッジ成分を含む領域を示す図であ
る。

【図４】 図１に示される画像を横方向に微分処理した
画像を示す図である。

【図５】 縦方向のエッジ成分を含む領域を示す図であ
る。

【図６】 被検査領域を分割した状態を示す図である。

【図７】 差分画像と被検査領域との関係を示す図であ
る。

【図８】 被検査領域を分割した状態を示す図である。

【図９】 被検査半導体装置と同型の半導体装置の一部
分の画像を示す図である。

【図１０】 被検査領域を分割した状態を示す図であ
る。

【図１１】 本発明の配線パターン検査装置の一実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１１ 基板画像 １２ 基板領域 ２１ 横方向配線画像 ２２ 横方向配線領域 ３１ 縦方向配線画像 ３２ 縦方向配線領域 ４１ メモリセル画像 ４２ メモリセル領域 ２３、４３ 横方向境界領域 ３３、４４ 縦方向境界領域 ５３ 斜め方向境界領域 ６０ ウェハ ６１ ウェハホルダ ６２ アライナ ６３ 検査ステージ ６４ ウェハ搬送ロボット ７１ カメラ ７２ 結像レンズ ７３ 光源 ７４ ハーフミラー ７５、７６ 対物レンズ ８１ ビデオグラバ ８２ 画像メモリ ８３ ハードディスク装置 ８４ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 文之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 大嶋 美隆 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 塚原 博之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA49 AA56 BB02 BB28 CC01 CC19 DD03 FF42 HH02 HH13 JJ03 LL12 PP11 QQ04 QQ13 QQ24 QQ39 2G051 AA51 AA65 AB02 CA03 CA04 EA08 EA11 EA14 EA25 EB02 EB09 ED04 ED14 ED15 4M106 AA02 CA40 DB04 DB21 DB30 DJ13 DJ21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査対象の画像と、該被検査対象と同
   型の良品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、 該被検査対象と同型の良品の画像の配線方向に基づいて
   分割された被検査領域と、該被検査領域毎に設定された
   該配線方向に基づく欠陥検出基準とにより、該欠陥候補
   から欠陥検出を行うことを特徴とする配線パターン検査
   方法。
2. 【請求項２】 被検査対象の画像と、該被検査対象と同
   型の良品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、 該被検査対象と同型の良品の画像の配線方向に基づいて
   分割された被検査領域と、該被検査領域間の境界領域毎
   に設定された該配線方向に基づく欠陥検出基準とによ
   り、該欠陥候補から欠陥検出を行うことを特徴とする配
   線パターン検査方法。
3. 【請求項３】 前記同型の良品の画像の輝度について微
   分処理を行った画像に基づいて前記配線方向を検出する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の配線パターン
   検査方法。
4. 【請求項４】 前記配線方向に対して垂直方向または斜
   め方向の欠陥の大きさに基づいて前記欠陥検出基準を設
   定することを特徴とする請求項１または２記載の配線パ
   ターン検査方法。
5. 【請求項５】 被検査対象の画像と、該被検査対象と同
   型の良品の画像との差分画像から欠陥候補を検出し、 該被検査対象と同型の良品の画像の輝度の異なる領域毎
   に分割された被検査領域と、該被検査領域の境界領域毎
   に設定された、該境界領域内の配線方向に基づく欠陥検
   出基準とにより、該欠陥候補から欠陥検出を行うことを
   特徴とする配線パターン検査方法。
6. 【請求項６】 被検査対象を撮像するカメラと、 該カメラに接続され、該カメラから出力される画像を記
   憶する第一の記憶装置と、 良品の画像を記憶する第二の記憶装置と、 該第一の記憶装置および該第二の記憶装置に接続され、
   該被検査対象の画像と該良品の画像との差分画像から欠
   陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の配
   線方向に基づいて分割された被検査領域と、該被検査領
   域毎に設定された該配線方向に基づく欠陥検出基準とに
   より、該欠陥候補から欠陥検出を行う制御装置とを有す
   ることを特徴とする配線パターン検査装置。
7. 【請求項７】 被検査対象を撮像するカメラと、 該カメラに接続され、該カメラから出力される画像を記
   憶する第一の記憶装置と、 良品の画像を記憶する第二の記憶装置と、 該第一の記憶装置および該第二の記憶装置に接続され、
   該被検査対象の画像と該良品の画像との差分画像から欠
   陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の配
   線方向に基づいて分割された被検査領域と、該被検査領
   域間の境界領域毎に設定された該配線方向に基づく欠陥
   検出基準とにより、該欠陥候補から欠陥検出を行う制御
   装置とを有することを特徴とする配線パターン検査装
   置。
8. 【請求項８】 被検査対象を撮像するカメラと、 該カメラに接続され、該カメラから出力される画像を記
   憶する第一の記憶装置と、 良品の画像を記憶する第二の記憶装置と、 該第一の記憶装置および該第二の記憶装置に接続され、
   該被検査対象の画像と該良品の画像との差分画像から欠
   陥候補を検出し、該被検査対象と同型の良品の画像の輝
   度の異なる領域毎に分割された被検査領域と、該被検査
   領域の境界領域毎に設定された、該境界領域内の配線方
   向に基づく欠陥検出基準とにより、該欠陥候補から欠陥
   検出を行う制御装置とを有することを特徴とする配線パ
   ターン検査装置。