JP2000357719A - 半導体基板の検査方法及びそれに用いる検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板表面の外観上の欠陥を自動的に検
出する検査装置により欠陥を見つけた際の原因等の解析
をやりやすくする。 【解決手段】 欠陥の位置座標データ１７のみならず、
各撮影した映像信号８もその位置座標データ１５と関連
付けて記録するようにした検査装置１００を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板に対して、
特に異物付着、キズ、合わせずれ等外観検査と不良解析
の方法及びそれに用いる検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板は多数の製造工程を通って加
工される。その途中で表面に生じた微細なパターンのく
ずれはそれを含む素子を不良とするのでそのような欠陥
を見つけて以後発生を少なくするように対策を行わなけ
ればならない。そこで、そのような欠陥を自動的に見つ
ける検査装置が用いられる。図２はそれを概念的に示す
ブロック図である。従来の検査装置１は半導体基板２を
載置してＸ−Ｙに移動するＸ−Ｙテーブル３を備える。
なおＸ−Ｙテーブル３は載置した半導体基板２の向きを
Ｘ軸、Ｙ軸に合わせることが出来るように回転（θ）方
向にも移動可能である。そして、Ｘ−Ｙテーブル３を精
度よく制御して移動させるＸ−Ｙテーブル位置制御手段
４を備える。Ｘ−Ｙテーブル位置制御手段４は現状のＸ
−Ｙテーブルの位置情報５を出力している。そして、テ
ーブル位置記憶手段６がデジタル値として現状のＸ−Ｙ
テーブルの位置座標を記憶する。

【０００３】一方Ｘ−Ｙテーブル３の上方には半導体基
板２の表面の狭い部分を拡大して撮影するカメラ７が配
置されている。それから出力される映像信号８は画像処
理手段９により２値化処理等され、比較容易な画像デー
タ１０とされる。

【０００４】そして、基準データ記録手段１１を備え、
そこには欠陥の無い場合の画像データが基準データ１２
として記録される。

【０００５】そして、画像データ１０と基準データ１２
が比較手段１３により比較され、両者に違いがある部分
が欠陥と認識される。そして、画像内での欠陥の位置座
標データ１４が出力される。そして、この欠陥の画像内
での位置座標データ１４とテーブル位置記憶手段６が記
憶している現状のＸ−Ｙテーブルの位置座標データ１５
とで半導体基板２上での欠陥の座標値を座標算出手段１
６が算出し、この欠陥の位置座標データ１７を欠陥座標
記録手段１８が各欠陥に付いて記録する。

【０００６】そして、そのデータを映像化手段１９がプ
ロット画像として映像信号化して信号切り替え手段２０
を介してモニタ２１に与え欠陥の位置を点として表示す
る。

【０００７】そして、カメラ７からの映像信号８は信号
切り替え手段２０を介してモニタ２１に与えられ半導体
基板２の表面をモニタ２１上で観察可能となっている。

【０００８】そして、これらの各手段を制御する制御手
段やそれに付属するキーボードやマウス等の入力手段を
備えるが図示していない。

【０００９】上記のように構成された従来の検査装置に
よる欠陥の検査方法を説明する。 （１）まずＸ−Ｙテーブル３上に検査される半導体基板
２を載置してパターンの配置方向をＸ−Ｙテーブルの移
動方向（Ｘ軸、Ｙ軸）にあわせる。そして、半導体基板
２の特定位置（例えば中心辺りの特定パターン）を特定
な位置（例えばカメラ７のクロスラインの交点）に合わ
せた状態でＸ−Ｙテーブルの座標原点出しを行う。 （２）そして、Ｘ−Ｙテーブルの送りピッチの設定を行
う。送りのピッチは半導体基板のパターンのピッチ（チ
ップサイズ）とカメラ７の視野との兼ね合いにおいて行
う。即ち視野が若干重なる（観察できない所が生じな
い）程度で周期的に同じパターンを観察するようにす
る。例えばパターンのピッチの整数分の１を送りピッチ
とする。 （３）次に、基準データ記録手段１１に基準データ１２
を書き込む。１つのチップパターンが複数の観察視野に
分割されて観察される場合にはそれ毎に記録しておかね
ばならない。その方法は各種提案されている。例えば撮
影された映像をモニタ２１上で人が欠陥が無いことを確
認して、その画面のデータを記録するやりかたでも良
い。自動的に行う方法として、同じパターン位置の画像
データを複数個所順次比較して差が無ければ正しいパタ
ーンとしてその画像データを記録するやり方とか、同じ
パターン位置の画像データを複数個所相互に比較して最
も正しいそうなパターンを選ぶ方式とかが発表されてい
るのでそのようなやりかたで良い。 （４）上記のような準備の後、Ｘ−Ｙテーブル３を移動
（設定したピッチでの送りで）して半導体基板２の端を
所定の倍率に設定したカメラ７の視野に置きスタートを
かけると順次撮影して画像処理して基準データ１２と比
較して、欠陥が見つかればその位置座標データ１７を欠
陥座標記録手段１８に記録し、それをモニタ２１に示
す。その状況をモニタ２１の画面を示す図３を用いてさ
らに詳しく説明すると、半導体基板の外形３０が表示さ
れている。但しこれは本当の半導体基板２の外周を観察
して得られたものではなく、半導体基板の直径と特定な
パターンの位置座標を求めて計算により求めた外形であ
る。破線で示すスタート位置の視野３１からＸ方向に所
定のピッチで移動しつつ観察し、見つけた欠陥を欠陥の
位置を示す点３２ａ、３２ｂ、３２ｃで表示する。そし
て、半導体基板の端に来るとＹ方向に行変えしてーＸ方
向に移動する。そして現在の観察位置ではその視野３３
を表示すると共に、もしも欠陥があればその位置を示す
点３２ｄも表示する。そして、半導体基板２の全面に渡
っての検査が終われば欠陥の位置を示す点３２ａ，３２
ｂ…が全て表示される。 （５）そして、欠陥の内容を解析するに際しては、自動
観察を指定すれば欠陥位置を示す点３２ａ，３２ｂ…を
順次カメラ７の視野の中心に位置させるようにＸ−Ｙテ
ーブル３が移動すると共に、信号切り替え手段２０は映
像信号８をモニタ２１に与えて人が欠陥を観察して解析
出来るようになっている。そして、その際はカメラ７の
倍率を変えての観察も自由である。そして、１つの点の
観察が終われば例えばキーボードのリターンキーを押す
等の簡単な命令で次の欠陥のある点に半導体基板２が移
動する。そして、１枚の半導体基板２に多数の欠陥があ
るような場合には全点人が観察する必要はないので抜き
取り的に観察すれば良い。その際は欠陥の位置座標を点
で表している画面において、例えばマウスのポインタで
指定すればその点を撮影する位置に半導体基板が移動す
るようにもなっている。

【００１０】以上のように欠陥のある部分を人がモニタ
画面で観察して内容を分析して原因等を推定してその後
の対策に資する。

【００１１】そして、それらの欠陥の位置座標データ１
７は欠陥座標記録手段１８に記録されているので、半導
体基板が残っていれば再度欠陥個所の外観を観察するこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
検査装置は欠陥の位置座標は記録しているものの、映像
や、それを加工した画像を記録しないので、半導体基板
の加工が進んだ時点で加工前はどうであったかを確認す
ることは出来ない。例えば同様な検査を比較的前の工程
で行う第１の検査工程と比較的後工程で行なう第２の検
査工程のように２回の検査を行っている場合に、第１の
検査工程では目立つほどの欠陥が検出されず、第２の検
査工程で多くの欠陥が検出された場合に、第２の検査工
程での欠陥個所のモニタ画面による外観観察の結果、そ
れらの欠陥が第１の検査工程と第２の検査工程との間の
工程で発生したものと断定できればその結果を工程にフ
ィードバックして対策に役立たせることができる。しか
しながら、どの工程で発生したかわかりにくく、例えば
第１の検査工程では全く無かったのか、欠陥として検知
できないような小さなもので核とかオリジンとなるもの
があって、それがその後の工程で成長したのか確認した
いことがしばしばある。しかしながら、第１の検査工程
にて観察した半導体基板はすでに第２の検査工程まで工
事がすすんでいるので同じ半導体基板はない。そして、
その映像の記録もない。また、欠陥でない個所の外観観
察も通常は行わないので人の記憶にもない。

【００１３】そこでこの発明は従来の欠陥位置座標を記
録する機能を有する検査装置に映像をその位置座標デー
タと対応可能に記録する機能を付加した検査装置を提供
し、その検査装置により、半導体基板が工事を施され元
の状態を留めていなくても、必要により前の状態を確認
して欠陥の解析を行う検査方法を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、複数の製造工程を経て製造する半導体
基板の製造工程における所望する第１の製造工程で、半
導体基板に発生した欠陥が識別可能な倍率で半導体基板
の表面を撮影し、撮影個所の位置座標と対応させて映像
を記録するステップと、前記第１の製造工程より後工程
である所望する第２の製造工程で前記第１の製造工程で
表面の映像を記録した半導体基板に対し、表面を撮影
し、画像処理して欠陥の位置座標を求めると共にその位
置座標データを記録するステップと、前記欠陥の位置座
標データに基づいてその位置が含まれる前記映像記録を
選び出すと共に再生してモニタ上で現在欠陥となってい
る位置が第１の製造工程においてはどうであったか確認
するステップとを特徴とする半導体基板の検査方法を提
供する。この検査方法によれば、第２の製造工程での検
査で検出した欠陥の原因等が、その時点の外観を観察し
ただけでは解りにくいものも前の工程での映像を残して
それを観察することで解る場合もあり、解析がやりやす
い。

【００１５】そして、このような検査を行うためにこの
発明は、半導体基板を載置してＸ−Ｙに移動するＸ−Ｙ
テーブルと、Ｘ−Ｙテーブルの上方に配置され、Ｘ−Ｙ
テーブルに載置された半導体基板の表面を撮影するカメ
ラと、欠陥の無いパターンに相当する画像データが基準
データとして記録される基準データ記録手段とを備え、
前記カメラから出力される映像信号を画像処理した画像
データと前記基準データとを比較して、両者に違いがあ
る部分を欠陥と認識し、画像内での欠陥の位置座標デー
タを算出すると共に、Ｘ−Ｙテーブルの位置座標データ
とで半導体基板上での欠陥の座標値を算出し、この欠陥
の座標データを欠陥座標記録手段に記録する動作を前記
Ｘ−Ｙテーブルを所定の送りピッチで送って繰り返し、
前記欠陥の座標データ値を指定することにより、Ｘ−Ｙ
テーブルが移動してその位置を前記カメラの視野内に位
置させてそこの映像をモニタに表示させるように構成さ
れた検査装置において、前記カメラから出力される映像
信号をその撮影時のＸ−Ｙテーブルの位置座標と関連付
けて記録する映像記録手段とその映像をモニタに再生表
示する再生手段とを付設したことを特徴とする検査装置
を提供する。この検査装置によれば、欠陥の位置座標の
みならず、映像をも記録しているので、半導体基板の加
工が進み、元の状態を留めていなくても外観の観察が行
える。

【００１６】

【発明の実施の形態】まずこの発明に係る検査装置の実
施例について、図を用いて説明する。図１はそれを概念
的に示すブロック図である。図２に示す従来の検査装置
と同じ部分には同じ符号を付して説明を簡略にする。こ
の検査装置１００は半導体基板２を載置してＸ−Ｙに移
動するＸ−Ｙテーブル３、Ｘ−Ｙテーブル３を精度よく
制御して移動させるＸ−Ｙテーブル位置制御手段４、現
状のＸ−Ｙテーブルの位置座標をデジタル値として記憶
するテーブル位置記憶手段６、半導体基板２の表面を撮
影するカメラ７、それから出力される映像信号８を処理
する画像処理手段９、欠陥の無い場合の画像データが基
準データ１２として記録される基準データ記録手段１
１、画像処理手段９が出力する画像データ１０と基準デ
ータ１２を比較する比較手段１３、欠陥の位置座標値を
算出する座標算出手段１６、この欠陥の位置座標データ
１７を各欠陥に付いて記録する欠陥座標記録手段１８、
そのデータをプロット画像として映像信号化する映像化
手段１９、モニタ２１等は図２示す従来装置と同じで良
い。

【００１７】この装置の特徴として、カメラ７の映像信
号８を撮影の際のＸ−Ｙテーブル３の位置座標データ１
５と関連付けて記録する映像記録手段１３０とその映像
をモニタ２１に再生表示する再生手段１４０を備える。
これら、映像記録手段１３０と再生手段１４０は例えば
ビディオテープレコーダのごとき物でも良い。好ましく
はハードディスクのようにランダムアクセス可能な方が
より便利である。

【００１８】そして、この装置における信号切り替え手
段１２０は映像化手段１９の出力する欠陥の位置座標を
点で示す映像信号と、カメラ７の出力する映像信号８
と、再生手段１４０からの映像信号とをモニタ２１に選
択接続するものである。

【００１９】そして、これらの各手段を制御する制御手
段やそれに付属するキーボードやマウス等の入力手段を
備えるが図示していない。

【００２０】上記のように構成されたこの発明の検査装
置１００による欠陥の検査方法を説明する。複数の製造
工程を経て製造する半導体基板の製造工程において複数
回（例えば比較的前の工程である第１と、比較的後の工
程である第２の検査工程の２回）の外観的な欠陥の検査
を行う場合に第１の検査工程では、 （１）まずＸ−Ｙテーブル３上に検査される半導体基板
２を載置してパターンの配置方向をＸ−Ｙテーブルの移
動方向（Ｘ軸、Ｙ軸）にあわせる。そして、半導体基板
の特定位置（例えば中心辺りの特定パターン）を特定な
位置（例えばカメラ７のクロスラインの交点）に合わせ
た状態でＸ−Ｙテーブルの座標原点出しを行う。 （２）そして、Ｘ−Ｙテーブルの送りピッチの設定を行
う。送りのピッチは半導体基板のパターンのピッチ（チ
ップサイズ）とカメラ７の視野との兼ね合いにおいて行
う。即ち視野が若干重なる（観察できない所が生じな
い）程度で周期的に同じパターンを観察するようにす
る。例えばパターンのピッチの整数分の１を送りピッチ
とする。 （３）次に、基準データ記録手段１１に基準データ１２
を書き込む。１つのチップパターンが複数の観察視野に
分割されて観察される場合にはそれ毎に記録しておかね
ばならない。その方法は前記した従来装置の場合と変わ
らない。 （５）上記のような準備の後、Ｘ−Ｙテーブル３を移動
（設定したピッチでの送りで）して半導体基板２の端を
所定の倍率に設定したカメラ７の視野に置きスタートを
かけると順次撮影して画像処理して基準データ１２と比
較して、欠陥が見つかればその位置座標データ１７を欠
陥座標記録手段１８に記録し、それをモニタ２１に示
す。その状況は前記した従来の装置の場合と同じであ
る。それに並行して映像記録手段１３０が各撮影画面を
記録してゆく。 （６）そして、欠陥の内容を解析するに際しては、自動
観察を指定すれば欠陥位置を示す点（図３における３２
ａ，３２ｂ…）を順次カメラ７の視野の中心に位置させ
るようにＸ−Ｙテーブルが移動すると共に、信号切り替
え手段１２０は映像信号８をモニタ２１に与えて人が欠
陥を観察して解析出来る。そして、その際はカメラ７の
倍率を変えての観察も自由である。そして、１つの点の
観察が終われば例えばキーボードのリターンキーを押す
等の簡単な命令で次の欠陥のある点に半導体基板が移動
する。そして、１枚の半導体基板に多数の欠陥があるよ
うな場合には全点を人が観察する必要はないので抜き取
り的に観察すれば良いが、その際は欠陥の位置座標を点
で表している画面において、例えばマウスのポインタで
指定すればその点を撮影する位置に半導体基板が移動す
るようにもなっている。 （７）以上のように欠陥のある部分を人がモニタ画面で
観察して内様を分析して原因等を推定してその後の対策
に利用する。 （８）そして、半導体基板２に対する加工処理が進み、
第２の検査工程では、上記（１）〜（５）のステップを
同様に行う。そして、（６）のステップと同様な欠陥の
解析を行う。それにより欠陥の原因等が解れば対策に利
用する。はっきりとした解析が出来ず、第１の検査工程
時はどのような外観状態であったか確認したい場合に
は、第１の検査工程で記録を残した映像記録の内の、確
認したい欠陥の位置座標を含んでいる画面を呼び出しモ
ニタ２１に再生して確認する。そこで、第２の検査工程
で見つかった欠陥は第１の検査工程では全く無かったの
か、欠陥として検知できないような小さなものオリジン
となるものがあって、それがその後の工程で成長したの
か確認出来て、原因工程の推定に有益である。

【００２１】

【発明の効果】この発明の検査装置によれば、カメラが
撮影した各映像画面を欠陥の有無にかかわらず記録して
おくことが出来、又、欠陥の位置座標データも記録する
ので、検査された半導体基板が工程を進んで形状を留め
ていなくても、再度外観を観察できる。そして、複数回
の外観検査を行う場合に、この検査装置を用いるこの発
明の検査方法によれば、後の検査工程で見つかった欠陥
の原因等の解析のために、その欠陥の位置は前の検査工
程時にはどのようであったかを確認することが出来て解
析が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の検査装置一例を概念的に示すブロ
ック図。

【図２】 従来の検査装置を概念的に示すブロック図。

【図３】 検査中のモニタ画面。

【符号の説明】

２ 半導体基板 ３ Ｘ−Ｙテーブル ７ カメラ ８ カメラからの映像信号 ９ 画像処理手段 １１ 基準データ記録手段 １０ 画像データ １２ 基準データ １３ 比較手段 １４ 画像内での欠陥の位置座標データ １５ Ｘ−Ｙテーブルの位置座標データ １６ 座標算出手段 １７ 半導体基板上での欠陥の座標データ １８ 欠陥座標記録手段 ２１ モニタ １００ 検査装置 １２０ 信号切り替え手段 １３０ 映像記録手段 １４０ 再生手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の製造工程を経て製造する半導体基板
   の製造工程における所望する第１の製造工程で、半導体
   基板に発生した欠陥が識別可能な倍率で半導体基板の表
   面を撮影し、撮影個所の位置座標と対応させて映像を記
   録するステップと、 前記第１の製造工程より後工程である所望する第２の製
   造工程で前記第１の製造工程で表面の映像を記録した半
   導体基板に対し、表面を撮影し、画像処理して欠陥の位
   置座標を求めると共にその位置座標データを記録するス
   テップと、 前記欠陥の位置座標データに基づいてその位置が含まれ
   る前記映像記録を選び出すと共に再生してモニタ上で現
   在欠陥となっている位置が第１の製造工程においてはど
   うであったか確認するステップとを特徴とする半導体基
   板の検査方法。
2. 【請求項２】半導体基板を載置してＸ−Ｙに移動するＸ
   −Ｙテーブルと、 Ｘ−Ｙテーブルの上方に配置され、Ｘ−Ｙテーブルに載
   置された半導体基板の表面を撮影するカメラと、 欠陥の無いパターンに相当する画像データが基準データ
   として記録される基準データ記録手段とを備え、 前記カメラから出力される映像信号を画像処理した画像
   データと前記基準データとを比較して、両者に違いがあ
   る部分を欠陥と認識し、画像内での欠陥の位置座標デー
   タを算出すると共に、Ｘ−Ｙテーブルの位置座標データ
   とで半導体基板上での欠陥の座標値を算出し、この欠陥
   の座標データを欠陥座標記録手段に記録する動作を前記
   Ｘ−Ｙテーブルを所定の送りピッチで送って繰り返し、 前記欠陥の座標データ値を指定することにより、Ｘ−Ｙ
   テーブルが移動してその位置を前記カメラの視野内に位
   置させて、そこの映像をモニタに表示させるように構成
   された検査装置において、 前記カメラから出力される映像信号をその撮影時のＸ−
   Ｙテーブルの位置座標と関連付けて記録する映像記録手
   段とその映像をモニタに再生表示する再生手段とを付設
   したことを特徴とする検査装置。