JP3865156B2

JP3865156B2 - Image comparison apparatus, wafer inspection apparatus and wafer inspection system using the same

Info

Publication number: JP3865156B2
Application number: JP10689197A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　裕
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: JPH10300682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスにおけるウエハの外観検査装置等に用いるのに適した画像比較装置、これを用いたウエハ検査装置およびウエハ検査システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
最近においては、半導体デバイスの高集積化が進んでおり、これに伴って検査・測定器の分野でも、ウエハやレチクル上のパターン欠陥を観察する装置に要求される分解能は微細化の一途をたどっている。一方、ウエハの外観検査においては、検査機の分解能向上の要求は少ないものの製造コスト低減のための要求などから、従来は目視に頼っていたレジストの塗布むらや露光むら、傷などを自動的に検査する自動外観検査装置に対する要望が増している。
【０００３】
従来目視で行っていたウエハの外観検査を、自動でしかも熟練した検査担当者が行う場合と同程度の効率（スループット）で行うには、検査するウエハの画像を複数に分割せず一括して取込処理するのが好ましい。このため、この種の自動外観検査装置では、検査するウエハ全面を均一な光源で照明し、二次元カメラでウエハ全面を一度に撮影して検査画像を取り込む方式が一般的に採用されている。そして、このようにして取り込まれた検査試料の画像（試料画像）は、あらかじめ同様の方法で撮影され記憶させておいた正常なウエハの画像（参照画像）と比較され、試料画像と参照画像との差異をコンピュータ内において適当なアルゴリズムで処理することによって、検査試料の良否が自動的に判断されるようになっている。
【０００４】
この種のウエハの自動外観検査装置は、例えば、半導体製造ラインの中に複数設置されるとともにオンラインで繋がれ、どの装置で、どの種のウエハの、どの工程の検査を行うかなどといったことは、オンラインを介して集中制御されるようになっていることが多い。この場合、各装置に対するウエハの種類、工程等が一義的に決まっているのではなく、各装置の稼動状況に応じて効率良く稼動制御される。このため、このように集中制御される各検査装置の検査能力は全て等しく、どの検査装置を用いても同一の検査結果が得られることが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の検査装置においては、ウエハを照明する照明光の強度をウエハ全面で完全に均一にするのは非常に難しく、装置毎に固有のむらがあるし、ウエハの画像を取り込むためのカメラも画素毎に感度むらがある。さらに、カメラレンズの倍率やディストーションなどが検査装置毎に微妙に異なる。このため、たとえ同一のウエハを撮影しても取り込まれた画像は各検査装置毎に異なったものとなる。
【０００６】
ここで、複数の検査装置を用いて自動検査を行う場合で、ある検査装置を用いて取り込まれた正常なウエハ（参照試料）の撮影画像を参照画像として用いる場合に、この参照画像を取り込んだ検査装置では正確な検査は可能であるが、別の装置によりこの参照画像を用いて検査すると、上記のような装置毎の照明むら、カメラの感度むら、撮影レンズの倍率差およびディストーションの差等により、異なった検査結果となるおそれがあるという問題がある。このため、本来は正常であるウエハを欠陥ウエハであると判断したり、欠陥ウエハであるのに正常であると判断するおそれがある。
【０００７】
このような問題を避けるため、たとえ検査試料が同一工程における同一種のウエハであっても、この検査に用いる複数の検査装置それぞれについて同一の正常ウエハを用いて参照画像を取り込み、個々の検査装置それぞれに固有の参照画像を設定することが考えられる。しかしながら、この場合には、各装置それぞれにおいて参照画像を取り込むとともにそれを区別して記憶しておく必要があり、同一工程の同一種のウエハであっても、装置の数だけ参照画像が必要で、しかも、各参照画像と各検査装置との対応関係も設定記憶する必要があり、参照画像データ管理が複雑化するという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、複数の検査装置を用いる場合に、一つの参照画像を全ての検査装置で共用できるような画像比較装置、これを用いたウエハ検査装置およびウエハ検査システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、第１の本発明は、参照ウエハおよび検査試料ウエハの画像を画像取込装置により取り込んで得られた参照画像および試料画像を比較し、これら両画像の差異を検出する装置であって、画像取込装置毎の撮影レンズの倍率およびディストーションによる誤差を記憶した記憶手段と、一の画像取込装置により取り込んで得られた参照画像を他の画像取込装置に使用する場合に、記憶手段に記憶された一の画像取込装置および他の画像取込装置の誤差に基づいて参照画像を補正し、他の画像取込装置に適合する補正参照画像を作り出す参照画像補正手段とを有する画像比較装置である。そしてこの画像比較装置は、他の画像取込装置においては、参照画像補正手段により補正された補正参照画像と、他の画像取込装置により取り込まれた試料画像との差異に基づいて半導体製造工程における検査試料ウエハの欠陥を検出する。
また、第２の本発明は、参照ウエハおよび検査試料ウエハの画像を画像取込装置により取り込んで得られた参照画像および試料画像を比較し、これら両画像の差異を検出する装置であって、画像取込装置毎の輝度むらを記憶した記憶手段と、一の画像取込装置により取り込んで得られた参照画像を他の画像取込装置に使用する場合に、記憶手段に記憶された一の画像取込装置および他の画像取込装置の試料平面内の輝度むらに基づいて参照画像を補正し、他の画像取込装置に適合する補正参照画像を作り出す参照画像補正手段とを有する画像比較装置である。そしてこの画像比較装置は、他の画像取り込み装置においては、参照画像補正手段により補正された補正参照画像と、他の画像取込装置により取り込まれた試料画像との差異に基づいて半導体製造工程における検査試料ウエハの欠陥を検出する。
また、第３の本発明は、参照ウエハおよび検査試料ウエハの画像を画像取込装置により取り込んで得られた参照画像および試料画像を比較し、これら両画像の差異を検出する装置であって、画像取込装置毎の撮影レンズの倍率およびディストーションによる誤差と輝度むらを記憶した記憶手段と、一の画像取込装置により取り込んで得られた参照画像を他の画像取込装置に使用する場合に、記憶手段に記憶された一の画像取込装置および他の画像取込装置の誤差と輝度むらに基づいて参照画像を補正し、他の画像取込装置に適合する補正参照画像を作り出す参照画像補正手段を有する画像比較装置である。そしてこの画像比較装置は、他の画像取込装置においては、参照画像補正手段により補正された補正参照画像と、他の画像取込装置により取り込まれた試料画像との差異に基づいて半導体製造工程における検査試料ウエハの欠陥を検出する。
なお、このような第２および第３の本発明において、輝度むらは、照明むらおよびカメラの感度むらであることが好ましい。
また、第４の本発明は、第１〜第３の本発明のいずれかに記載の画像比較装置と、この画像比較装置で検出した補正参照画像と試料画像との差異から検査ウエハの欠陥を検出する欠陥検出装置とを有するウエハ検査装置である。
また、第５の本発明は、第１の本発明に記載の画像比較装置と、この画像比較装置で検出した補正参照画像と試料画像との差異から検査試料ウエハの欠陥を検出する欠陥検出装置とを有する複数のウエハ検査装置と、これら複数のウエハ検査装置に接続され、複数のウエハ検査装置のうち少なくとも一つのウエハ検査装置で取り込んだ参照画像と少なくとも一つのウエハ検査装置の画像比較装置内の記憶手段に記憶された誤差とを記憶し、検査試料ウエハが搬送されるウエハ検査装置に参照画像と誤差とを転送するコンピュータとを有するウエハ検査システムである。
また、第６の本発明は、第３の本発明に記載の画像比較装置と、この画像比較装置で検出した補正参照画像と試料画像との差異から検査試料ウエハの欠陥を検出する欠陥検出装置とを有する複数のウエハ検査装置と、これら複数のウエハ検査装置に接続され、複数のウエハ検査装置のうち少なくとも一つのウエハ検査装置で取り込んだ参照画像と少なくとも一つのウエハ検査装置の画像比較装置内の記憶手段に記憶された誤差と輝度むらとを記憶し、検査試料ウエハが搬送されるウエハ検査装置に参照画像と誤差と輝度むらとを転送するコンピュータとを有するウエハ検査システムである。
また、第７の本発明は、第２の本発明に記載の画像比較装置と、この画像比較装置で検出した補正参照画像と試料画像との差異から検査試料ウエハの欠陥を検出する欠陥検出装置とを有する複数のウエハ検査装置と、これら複数のウエハ検査装置に接続され、複数のウエハ検査装置のうち少なくとも一つのウエハ検査装置で取り込んだ参照画像と少なくとも一つのウエハ検査装置の画像比較装置内の記憶手段に記憶された輝度むらとを記憶し、検査試料ウエハが搬送されるウエハ検査装置に参照画像と輝度むらとを転送するコンピュータとを有するウエハ検査システムである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、半導体製造工程におけるウエハの外観検査を自動的に行う自動外観検査装置に使用される画像処理装置を例にして図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に、この自動外観検査装置の構成を模式的に表している。この装置においては、光源１からの光が照明光学系２を通して試料ステージ４の上のウエハ（検査試料）３の全面に照射される。なお、ウエハ３は、検査試料であるウエハを格納しているカセット（図示せず）から、オートローダ等の機構系（図示せず）によって抜き出され、試料ステージ４の上に搬送されて載置されている。なお、試料ステージ４は、水平方向（ｘ−ｙ方向）および回転方向（θ方向）に微動調整可能である。
【００１２】
このウエハ３の全面の画像を取り込むために、ＣＣＤカメラ５が、ウエハ全面を無駄なく撮影できる倍率に設定されて所定の位置に取り付けられている。このようにしてＣＣＤカメラ５によって撮影されたウエハ３の画像信号は、カメラコントロールユニット６内でデジタル信号に変換され、検査試料画像として装置制御コンピュータ７内のフレームメモリ８に転送されて記憶される。ここで、装置制御コンピュータ７は、予め準備され記憶していた正常ウエハの画像を参照画像として呼び出し、上記のようにフレームメモリ８に取り込んだ検査試料画像と比較検査を行い、検査試料上の傷や異物、塗布されたレジストのむら、露光むらなどの欠陥の有無を検出する。
【００１３】
以上のように構成された自動外観検査装置が、本発明に係る画像比較を備えている。この画像比較装置では、まず装置毎の画像取込に関する誤差、すなわち画素毎の輝度むらと平面内の位置誤差を測定する。ここでいう画素毎の輝度むらとは、試料面内の照明系の照明むらと、撮像系に使用するＣＣＤカメラの画素毎の感度むらの合成されたものであり、平面内の位置誤差とは撮像レンズとＣＣＤカメラを合わせた撮像系の倍率誤差とひずみ誤差の合成されたものである。
【００１４】
このような画像取込に関する誤差を測定するために、規格化された標準サンプルを１枚準備する。このサンプルはＣＣＤカメラの全撮影領域をカバーする大きさで、表面の反射率が全面にわたってできるだけ均一なものが望ましい。また、位置測定をするために測定しやすいパターンを適当な間隔で全面に配したものを使用する。このような標準サンプルの一例を図２に示す。
【００１５】
画像取込に関する誤差の測定に当たっては、まず標準サンプルを試料ステージに設置し、標準サンプルとＣＣＤカメラとの回転誤差がなくなるように、また、サンプルの中心とＣＣＤカメラ５の中心が一致するように試料ステージ４を微調整移動させる。その後、光源１を点灯してサンプルを照明し、ＣＣＤカメラ５でサンプルを撮影する。このようにして撮影された画像を標準画像として取り込み、この標準画像の各画素毎の輝度情報および画像上のパターン位置情報を数値化し、この自動外観検査装置の装置定数として装置制御コンピュータ７のメモリ８に記憶させる。
【００１６】
このような標準サンプルを用いた標準画像の取り込みおよびこの標準画像に基づく装置定数の設定記憶は、各自動外観検査装置毎に、例えば、工場出荷前に全て同一の標準サンプルを用いて行われる。このため、半導体製造装置に付随して設置された状態で、全ての自動外観検査装置はそれぞれ固有の装置定数を有している。
【００１７】
このようにして構成された自動外観検査装置を使用して本発明に係る画像比較検査を行う方法を説明する。通常は、図３に示すように、ウエハの検査のために複数の自動外観検査装置Ａ，Ｂ，・・・（ここでは装置ＡおよびＢのみを示している）が設置され、これら複数の装置はオンラインで装置全体をコントロールするオンラインコンピュータＺに繋がれている。このため、オンラインコンピュータＺを介して各装置Ａ，Ｂ，・・・間で情報の交換が可能であり、オンラインコンピュータＺにより全装置を統合管理できる。
【００１８】
ウエハの検査を行う場合には、まず、検査対象となるウエハについての正常サンプル（欠陥を有していないサンプル）の画像をいずれか一つの自動外観検査装置（例えば、装置Ａ）により取り込んでメモリに参照画像として記憶する。この装置Ａにおいて撮影されて取り込まれた正常サンプルウエハの画像（参照画像）は装置Ａの装置定数とともに、オンラインコンピュータＺのメモリに記憶される。オンラインコンピュータＺは、ウエハ検査の要求があると、全検査装置Ａ，Ｂ，・・・の稼働状況を調べ、空いている検査装置（例えば、装置Ｂ）に検査対象ウエハを搬送するようにオペレータに指示すると同時に、この検査装置Ｂにオンライン通信回線を介して装置Ａにより撮影された参照画像と装置Ａの装置定数を転送する。
【００１９】
検査装置Ｂにおいては、このように転送されてきた参照画像と装置Ａの装置定数と自分（装置Ｂ）の装置定数とを比較し、まず、参照画像上の同一測定点の座標が同じになるように各画素毎の位置補正係数を算出する。測定座標の間に位置する画素の座標は近傍の複数の測定座標から内挿することにより補正係数を算出し、全画素の位置補正係数を求める。そして、この位置補正係数を用いて参照画像の位置を補正する。次に、装置ＡおよびＢの装置定数に含まれる画素毎の輝度の比を求め、参照画像の同一画素の輝度情報にこの比を乗じる。
【００２０】
この二つの補正操作により、検査装置Ａで撮影された参照画像は、同一の正常サンプルウエハを検査装置Ｂで撮影したものとほぼ等価な画像（補正参照画像）に変換される。そこで、検査装置Ｂにおいては、検査ウエハの撮影を行って試料画像を取り込み、この試料画像と補正参照画像とを比較してウエハ欠陥の有無の検査を行う。
【００２１】
上記例においては、ある検査装置で取り込まれた参照画像を別の検査装置用に補正変換して補正参照画像を得る作動を検査装置上のコンピュータにより行ったが、全ての検査装置の装置係数をオンラインコンピュータに予め記憶登録しておき、オンラインコンピュータで実際に検査する装置用に参照画像を補正し、この補正により得られた補正参照画像を対象となる装置に転送するようにしても良い。また、参照画像の変換方法についても、必ずしもここに記述した方法である必要はなく、画像取り込み装置の精度、分解能などに合わせて適当な方法を選択すればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ある一つの画像取込装置（第１画像取込装置）により取り込んで得られた参照画像を他の画像取込装置（第２画像取込装置）に使用する場合には、記憶手段に記憶された第１画像取込装置および第２画像取込装置の画像検出特性（装置係数）の差異に基づいてこの参照画像を補正して第２画像取込装置に適合する参照画像を作り出し、このように補正された補正参照画像と第２画像取込装置により取り込まれた試料画像との差異を検出するようになっている。このため、複数の装置のうちのいずれかを用いて参照画像を取り込むだけで、他の装置についてもこの参照画像を用いて、各装置毎の照明むら、カメラの感度むら、撮影レンズの倍率、ディストーション等の差の影響を受けずに、正確な検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の比較装置を備えたウエハの自動外観検査装置の構成を示す斜視図である。
【図２】画像取り込み誤差検出のために用いられる標準サンプルの例を示す斜視図である。
【図３】複数の検査装置とオンラインコンピュータから構成される自動外観検査装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１光源
２照明光学系
３ウエハ
４試料ステージ
５ＣＣＤカメラ
６カメラコントロールユニット
７装置制御コンピュータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image comparison apparatus suitable for use in a wafer appearance inspection apparatus or the like in a semiconductor manufacturing process, a wafer inspection apparatus and a wafer inspection system using the image comparison apparatus.
[0002]
[Prior art]
Recently, higher integration of semiconductor devices has been progressing, and in accordance with this, in the field of inspection and measuring instruments, resolution required for an apparatus for observing a pattern defect on a wafer or a reticle is continually miniaturized. ing. On the other hand, in wafer visual inspection, there is little demand for improving the resolution of the inspection machine, but due to demands for reducing manufacturing costs, etc. There is an increasing demand for automatic visual inspection equipment for inspection.
[0003]
To perform visual inspection of wafers, which has been performed by visual inspection, with the same efficiency (throughput) as automatic and performed by a skilled inspector, the wafer images to be inspected can be batched without being divided into multiple parts. It is preferable to carry out an uptake process. For this reason, this type of automatic visual inspection apparatus generally employs a method of illuminating the entire wafer to be inspected with a uniform light source and capturing the inspection image by photographing the entire wafer at once with a two-dimensional camera. The inspection sample image (sample image) thus captured is compared with a normal wafer image (reference image) that has been captured and stored in the same manner in advance, and the sample image and the reference image are compared. The quality of the inspection sample is automatically determined by processing the difference in the computer with an appropriate algorithm.
[0004]
This type of automatic visual inspection equipment for wafers, for example, is installed in a semiconductor production line and connected online, which equipment uses which kind of wafer, which process is inspected, etc. In many cases, centralized control is provided via online. In this case, the type of wafer, the process, etc. for each apparatus are not uniquely determined, but the operation is efficiently controlled according to the operation status of each apparatus. For this reason, the inspection capabilities of the inspection apparatuses that are centrally controlled in this way are all equal, and it is required that the same inspection result be obtained regardless of which inspection apparatus is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an actual inspection apparatus, it is very difficult to make the intensity of the illumination light for illuminating the wafer completely uniform over the entire wafer surface, and there is unevenness unique to each apparatus, and there is also a camera for capturing an image of the wafer. There is uneven sensitivity for each pixel. Furthermore, the magnification and distortion of the camera lens differ slightly from inspection device to inspection device. For this reason, even if the same wafer is photographed, the captured image is different for each inspection apparatus.
[0006]
Here, in the case where automatic inspection is performed using a plurality of inspection apparatuses, when a captured image of a normal wafer (reference sample) captured using a certain inspection apparatus is used as a reference image, the reference image is captured. Although the inspection apparatus can perform an accurate inspection, if this apparatus is used to inspect using this reference image, the illumination unevenness, the camera sensitivity unevenness, the magnification difference of the photographing lens, the distortion difference, etc. Therefore, there is a problem that different inspection results may be obtained. For this reason, there is a possibility that a wafer that is normally normal is determined to be a defective wafer, or that it is determined to be normal although it is a defective wafer.
[0007]
In order to avoid such problems, even if the inspection sample is the same type of wafer in the same process, a reference image is captured using the same normal wafer for each of the plurality of inspection apparatuses used for this inspection, and each inspection apparatus It is conceivable to set a unique reference image for each. However, in this case, it is necessary to capture the reference image in each device and store it separately, and even if it is the same type of wafer in the same process, as many reference images as the number of devices are required. In addition, it is necessary to set and store the correspondence between each reference image and each inspection apparatus, and there is a problem that reference image data management is complicated.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and in the case of using a plurality of inspection apparatuses, an image comparison apparatus that can share a single reference image among all inspection apparatuses, a wafer inspection apparatus using the same, and a wafer inspection The purpose is to provide a system .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the first aspect of the present invention compares a reference image and a sample image obtained by capturing images of a reference wafer and an inspection sample wafer by an image capturing device, and detects a difference between these images. A storage means for storing the magnification of the photographing lens and distortion due to each image capturing device, and a reference image obtained by one image capturing device is used for another image capturing device. A reference image that corrects a reference image based on an error of one image capturing device and another image capturing device stored in the storage means and generates a corrected reference image suitable for the other image capturing device. an image comparison device for chromatic and correction means. And this image comparison device is a semiconductor manufacturing process based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting means and the sample image captured by the other image capturing device in another image capturing device. Detects defects in the inspection sample wafer at .
The second aspect of the present invention is an apparatus for comparing a reference image and a sample image obtained by capturing an image of a reference wafer and an inspection sample wafer with an image capturing device, and detecting a difference between these images. The storage means storing the luminance unevenness for each image capturing device, and the reference image obtained by capturing with one image capturing device is used for another image capturing device. correcting the reference image based on the brightness unevenness of the sample in the plane of the image capture device and other image capture devices, which have a reference image correction means for creating a corrected reference image conforms to other image capture device images It is a comparison device. In another image capturing device, this image comparison device is based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting means and the sample image captured by the other image capturing device . A defect of the inspection sample wafer is detected.
A third aspect of the present invention is an apparatus for comparing a reference image and a sample image obtained by capturing an image of a reference wafer and an inspection sample wafer with an image capturing device, and detecting a difference between these images. When using an image capturing device magnification and distortion error and luminance unevenness for each image capturing device and a reference image captured by one image capturing device for use in another image capturing device The reference image is corrected based on the error and the luminance unevenness of the one image capturing device and the other image capturing device stored in the storage means, and a corrected reference image suitable for the other image capturing device is created. an image comparison device for chromatic correction means. And this image comparison device is a semiconductor manufacturing process based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting means and the sample image captured by the other image capturing device in another image capturing device. Detects defects in the inspection sample wafer at .
In the second and third aspects of the present invention, the luminance unevenness is preferably illumination unevenness and camera sensitivity unevenness.
The fourth of the present invention, the image comparison device according to any one of the first to third present invention, a defect inspection wafer from the difference between the corrected reference image and the sample image detected by the image comparison apparatus A wafer inspection apparatus having a defect detection apparatus for detection.
The fifth of the present invention, the image comparison apparatus according to a first aspect of the present invention, a defect detecting device for detecting a defect of the test sample wafers from the difference between the corrected reference image and the sample image detected by the image comparison apparatus a plurality of wafer inspection apparatus having the bets, is connected to the plurality of wafer inspection apparatus, the image comparison apparatus of at least one of a reference image captured by the wafer inspection apparatus of at least one wafer inspection apparatus of the plurality of wafer inspection apparatus And a computer for storing the error stored in the storage means and transferring the reference image and the error to a wafer inspection apparatus to which the inspection sample wafer is transferred.
Further, the present invention of the sixth, the third and the image comparing apparatus according to the present invention, a defect detecting device for detecting a defect of the test sample wafers from the difference between the corrected reference image and the sample image detected by the image comparison apparatus a plurality of wafer inspection apparatus having the bets, is connected to the plurality of wafer inspection apparatus, the image comparison apparatus of at least one of a reference image captured by the wafer inspection apparatus of at least one wafer inspection apparatus of the plurality of wafer inspection apparatus The wafer inspection system includes a computer that stores the error and the luminance unevenness stored in the storage means and transfers the reference image, the error, and the luminance unevenness to the wafer inspection apparatus to which the inspection sample wafer is transferred.
Further, the present invention seventh image comparison apparatus according to the second invention, a defect detecting device for detecting a defect in the test sample wafers from the difference between the corrected reference image and the sample image detected by the image comparison apparatus a plurality of wafer inspection apparatus having the bets, is connected to the plurality of wafer inspection apparatus, the image comparison apparatus of at least one of a reference image captured by the wafer inspection apparatus of at least one wafer inspection apparatus of the plurality of wafer inspection apparatus This is a wafer inspection system having a computer that stores the luminance unevenness stored in the storage means and transfers the reference image and the luminance unevenness to a wafer inspection apparatus to which the inspection sample wafer is transferred.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example an image processing apparatus used in an automatic visual inspection apparatus that automatically performs visual inspection of a wafer in a semiconductor manufacturing process.
[0011]
FIG. 1 schematically shows the configuration of this automatic visual inspection apparatus. In this apparatus, light from a light source 1 is irradiated on the entire surface of a wafer (inspection sample) 3 on a sample stage 4 through an illumination optical system 2. The wafer 3 is extracted from a cassette (not shown) containing a wafer as an inspection sample by a mechanism system (not shown) such as an autoloader, and is transported and placed on the sample stage 4. Has been. The sample stage 4 can be finely adjusted in the horizontal direction (xy direction) and the rotation direction (θ direction).
[0012]
In order to capture an image of the entire surface of the wafer 3, the CCD camera 5 is set at a predetermined position set to a magnification capable of photographing the entire surface of the wafer without waste. The image signal of the wafer 3 photographed by the CCD camera 5 in this way is converted into a digital signal in the camera control unit 6 and transferred to and stored in the frame memory 8 in the apparatus control computer 7 as an inspection sample image. . Here, the apparatus control computer 7 calls an image of a normal wafer prepared and stored in advance as a reference image, performs a comparative inspection with the inspection sample image taken into the frame memory 8 as described above, and scratches on the inspection sample. And the presence or absence of defects such as unevenness of applied resist, unevenness of applied resist, and unevenness of exposure.
[0013]
The automatic visual inspection apparatus configured as described above includes the image comparison according to the present invention. In this image comparison apparatus, first, an error relating to image capture for each apparatus, that is, a luminance unevenness for each pixel and a position error in a plane are measured. The luminance unevenness for each pixel here is a combination of the illumination unevenness of the illumination system in the sample surface and the sensitivity unevenness for each pixel of the CCD camera used in the imaging system. This is a combination of magnification error and distortion error of an imaging system that combines an imaging lens and a CCD camera.
[0014]
In order to measure such an error related to image capture, one standardized standard sample is prepared. It is desirable that this sample has a size that covers the entire photographing area of the CCD camera, and the surface reflectance is as uniform as possible over the entire surface. In addition, in order to measure the position, a pattern that is easy to measure and arranged on the entire surface at an appropriate interval is used. An example of such a standard sample is shown in FIG.
[0015]
In measuring the error related to image capture, the standard sample is first placed on the sample stage so that the rotation error between the standard sample and the CCD camera is eliminated, and the center of the sample and the center of the CCD camera 5 are matched. The sample stage 4 is finely adjusted and moved. Thereafter, the light source 1 is turned on to illuminate the sample, and the CCD camera 5 photographs the sample. The captured image is taken as a standard image, the luminance information for each pixel of the standard image and the pattern position information on the image are digitized, and the memory of the device control computer 7 is used as the device constant of the automatic visual inspection device. 8 is stored.
[0016]
The standard image capture using such a standard sample and the apparatus constant setting storage based on the standard image are performed for each automatic visual inspection apparatus using, for example, the same standard sample before shipment from the factory. For this reason, all automatic visual inspection apparatuses have their own device constants in a state where they are installed along with the semiconductor manufacturing apparatus.
[0017]
A method of performing an image comparison inspection according to the present invention using the automatic appearance inspection apparatus configured as described above will be described. Usually, as shown in FIG. 3, a plurality of automatic appearance inspection apparatuses A, B,... (Only the apparatuses A and B are shown) are installed for inspecting the wafer. Is connected to an online computer Z that controls the entire device online. Therefore, information can be exchanged between the devices A, B,... Via the online computer Z, and all devices can be integrated and managed by the online computer Z.
[0018]
When inspecting a wafer, first, an image of a normal sample (a sample having no defect) of the wafer to be inspected is captured by any one of the automatic visual inspection apparatuses (for example, the apparatus A) and stored in the memory. As a reference image. An image (reference image) of a normal sample wafer photographed and captured by the apparatus A is stored in the memory of the online computer Z together with the apparatus constants of the apparatus A. When there is a request for wafer inspection, the online computer Z checks the operating status of all inspection apparatuses A, B,..., And sends the inspection target wafer to an available inspection apparatus (for example, apparatus B). At the same time, the reference image captured by the device A and the device constants of the device A are transferred to the inspection device B via the online communication line.
[0019]
In the inspection apparatus B, the reference image transferred in this way is compared with the apparatus constant of the apparatus A and the apparatus constant of itself (apparatus B). First, the coordinates of the same measurement point on the reference image are the same. Thus, the position correction coefficient for each pixel is calculated. The correction coefficient is calculated by interpolating the coordinates of pixels located between the measurement coordinates from a plurality of neighboring measurement coordinates, and the position correction coefficients of all the pixels are obtained. Then, the position of the reference image is corrected using the position correction coefficient. Next, a luminance ratio for each pixel included in the device constants of the devices A and B is obtained, and the luminance information of the same pixel in the reference image is multiplied by this ratio.
[0020]
By these two correction operations, the reference image photographed by the inspection apparatus A is converted into an image (corrected reference image) that is substantially equivalent to that obtained by photographing the same normal sample wafer by the inspection apparatus B. Therefore, in the inspection apparatus B, the inspection wafer is photographed to capture a sample image, and the sample image is compared with the corrected reference image to inspect for the presence or absence of a wafer defect.
[0021]
In the above example, the operation of obtaining a corrected reference image by correcting and converting a reference image captured by a certain inspection apparatus for another inspection apparatus is performed by the computer on the inspection apparatus. It may be stored and registered in advance in an online computer, the reference image is corrected for an apparatus that is actually inspected by the online computer, and the corrected reference image obtained by this correction may be transferred to the target apparatus. Also, the reference image conversion method is not necessarily the method described here, and an appropriate method may be selected in accordance with the accuracy and resolution of the image capturing device.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a reference image acquired by one image capturing device (first image capturing device) is used as another image capturing device (second image capturing device). When using for the second image capture, the reference image is corrected based on the difference in image detection characteristics (device coefficients) between the first image capture device and the second image capture device stored in the storage means. A reference image suitable for the capturing device is created, and a difference between the corrected reference image corrected in this way and the sample image captured by the second image capturing device is detected. For this reason, just by taking in a reference image using any one of a plurality of devices, using this reference image for other devices, illumination unevenness for each device, camera sensitivity unevenness, magnification of the photographing lens, Accurate inspection can be performed without being affected by differences such as distortion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an automatic visual inspection apparatus for a wafer provided with a comparison apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a standard sample used for detecting an image capturing error.
FIG. 3 is a perspective view showing an automatic visual inspection apparatus including a plurality of inspection apparatuses and an online computer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Illumination optical system 3 Wafer 4 Sample stage 5 CCD camera 6 Camera control unit 7 Apparatus control computer

Claims

An apparatus for comparing a reference image and a sample image obtained by capturing an image of a reference wafer and an inspection sample wafer by an image capturing device, and detecting a difference between these images,
Storage means for storing an error due to magnification and distortion of the photographing lens for each image capturing device;
When the reference image acquired by one image capturing device is used for another image capturing device, the one image capturing device and the other image capturing device stored in the storage means Reference image correction means for correcting the reference image based on the error and creating a corrected reference image suitable for the other image capturing device;
In the other image capturing device, the inspection in the semiconductor manufacturing process based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting unit and the sample image captured by the other image capturing device. An image comparison apparatus for detecting a defect of a sample wafer .

An apparatus for comparing a reference image and a sample image obtained by capturing an image of a reference wafer and an inspection sample wafer by an image capturing device, and detecting a difference between these images,
Storage means for storing luminance unevenness for each image capturing device;
When the reference image acquired by one image capturing device is used for another image capturing device, the one image capturing device and the other image capturing device stored in the storage means Reference image correction means for correcting the reference image based on luminance unevenness in a sample plane and creating a corrected reference image suitable for the other image capturing device;
In the other image capturing device, the inspection sample in the semiconductor manufacturing process is based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting unit and the sample image captured by the other image capturing device. An image comparison apparatus for detecting a defect of a wafer .

An apparatus for comparing a reference image and a sample image obtained by capturing an image of a reference wafer and an inspection sample wafer by an image capturing device, and detecting a difference between these images,
Storage means for storing an error and luminance unevenness due to magnification and distortion of the photographing lens for each image capturing device;
When the reference image acquired by one image capturing device is used for another image capturing device, the one image capturing device and the other image capturing device stored in the storage means the error between the reference image corrected based on the luminance unevenness, has a reference image correction means for creating a corrected reference image conforms to the other image capture devices,
In the other image capturing device, the inspection in the semiconductor manufacturing process based on the difference between the corrected reference image corrected by the reference image correcting unit and the sample image captured by the other image capturing device. An image comparison apparatus for detecting a defect of a sample wafer .

The image comparison apparatus according to claim 2 , wherein the luminance unevenness includes illumination unevenness and camera sensitivity unevenness.

An image comparison device according to any one of claims 1 to 4 ,
A wafer inspection apparatus comprising: a defect detection apparatus that detects a defect of an inspection wafer from a difference between a corrected reference image detected by the image comparison apparatus and a sample image.

An image comparison device according to claim 1;
A plurality of wafer inspection apparatus and a defect detecting device for detecting a defect in the test sample wafer and the corrected reference image detected by the image comparison apparatus from the difference between the sample image,
Connected to the plurality of wafer inspection apparatus, stored in at least one storage means of the image comparison in the device and the reference image captured by the wafer inspection apparatus wherein the at least one wafer inspection apparatus of the plurality of wafer inspection apparatus wafer inspection system characterized by having a computer in which the storing and error, the test sample wafer transferring said and the reference image to the wafer inspection apparatus is the transport error.

An image comparison device according to claim 3 ,
A plurality of wafer inspection apparatus and a defect detecting device for detecting a defect in the test sample wafer and the corrected reference image detected by the image comparison apparatus from the difference between the sample image,
Connected to the plurality of wafer inspection apparatus, stored in the plurality of the at least one storage means of the image comparison in the device of the reference image and said at least one wafer inspection apparatus taken in the wafer inspection apparatus of the wafer inspection apparatus wherein wafer inspection system, comprising a computer which stores and the luminance unevenness and error, the test sample wafer to transfer and the reference image to the wafer inspection apparatus is conveyed to the error and the luminance unevenness.

An image comparison device according to claim 2 ;
A plurality of wafer inspection apparatus and a defect detecting device for detecting a defect in the test sample wafer and the corrected reference image detected by the image comparison apparatus from the difference between the sample image,
A reference image connected to the plurality of wafer inspection apparatuses and captured by at least one of the plurality of wafer inspection apparatuses, and brightness stored in a storage means in an image comparison apparatus of the at least one wafer inspection apparatus wafer inspection system, comprising a computer that stores and unevenness, the inspection sample wafer to transfer and the reference image to the wafer inspection apparatus is conveyed and the luminance unevenness.