最終更新日:14/04/07

ウエーハパターン検査技術

INSPECTRA”技術資料
Technology of Pattern Inspection System "INSPECTRA"


検査アルゴリズム: DSI比較法

"INSPECTRA"の検査アルゴリズムは、”DSI(Die-to-Statistical Image)比較法”という独自の良品学習方式アルゴリズムであり、疑似欠陥の発生頻度を低く押さえることができる(図1参照)。本アルゴルズムは、学習(SI作成)と検査(比較)という2ステップにて検査を行う。学習では、複数枚の実デバイスの画像を入力し、統計処理することで良品バラツキを含んだSIデータベースを作成する。検査ではこのデータベースと被検査画像とを比較することで欠陥を検出する。

DSI比較法の特徴を以下にまとめる。

  1. 濃淡画像処理アルゴリズムであり、どのようなパターンにも適用でき、汎用性がある。
  2. 統計的手法であり、どのようなタイプの欠陥でも検出対象となる。また、検査感度も任意に設定できる。
  3. 複数の良品を学習するため、データベースにはプロセス・バリエーションが自動的に含まれる。よって、アルミパターン(グレインを含む)や、バンプを含むウエーハでも、疑似欠陥の発生をを抑えたパターン検査が可能である。
  4. 学習させる際に用いる実デバイスの中にランダムな欠陥が存在しても、それは統計的にあまり意味を持たないため、全て良品である必要は無く、操作は容易である。
  5. プロセスの変化により共通欠陥が発生した場合でも、データベースと異なれば、全てを欠陥として検出するため、プロセスモニタとして利用出来る。
DSI Algorithm

図1 DSIアルゴリズム概念図

 

ウエーハ外観検査装置INSPECTRA

本装置は、半導体、または磁気ヘッドのウエーハパターンを全自動で検査する。搬送部は、3軸ロボットと非接触式プリアライナおよび自動検査ステージから構成され、カセットtoカセットの全自動外観検査が可能となっている。光学部は、無限遠系の光学顕微鏡をベースにしており、通常、対物レンズ5倍以下を使用して外観検査を行う。光学条件や検査領域などの測定条件は、検査プログラム毎にハードディスクに保存される。検査結果もハードディスクに保存され、測定後被検査ウェーハを使用してのレビューやウェーハマップの出力が可能である。欠陥情報としては、欠陥の位置と大きさを保存しており、オプション機能としてユーザのニーズにあった形式にて欠陥情報を出力可能である。

検査感度

検査感度は、使用する顕微鏡対物レンズに依存するが、通常は1.25倍〜5倍の対物レンズを使用する。それぞれの対物レンズに対する検査画素分解能と検査視野を表1に示す。チップサイズが、検査視野よりも大きい場合は、1チップを複数の視野に分割して検査を行う(マルチFOV検査)。逆に、1視野内に複数個のチップが入る場合には、マルチ・チップ検査を行う。

表1 対物レンズ倍率と画素分解能(INSPECTRA 1000SX-II)

 対物レンズ   画素分解能(μm)   検査視野(FOV)(mm) 
1.25X 4.3 5.4 X 4.3
2.5X 2.1 2.6 X 2.1
5X 1.1 1.4 X 1.1
10X 0.5 0.6 X 0.5

欠陥検出例

Defect Detection by Inspectra アルミパターンを含む最終外観検査での欠陥検出
(左)検査画像
(右)拡大レビュー画像


Defect detection by Inspectra #2 アルミパターンを含む最終外観検査での欠陥検出
(左)検査画像
(右)拡大レビュー画像

アルミグレインよりも小さい欠陥を検出している


適用対象

参考文献

  1. 「ウェーハ欠陥検査装置のレジストコンタクトホールへの応用」、応物学会学術講演会 (1991)
  2. 「画像処理を用いたウェーハ欠陥検査装置とその応用」、第3回インテリジェントFAシンポジゥム予稿集、37/38 (1991)
  3. 脇坂、川口:ウエーハパターン検査装置「インスペクトラ」、電子材料、3月号、107/110 (1996)
  4. 川口、山本、脇坂、前田、石沼:全自動半導体外観検査装置"インスペクトラ1000X"、クリーンテクノロジー、7月号、74/76 (1998)
  5. 小島:高まる最終外観検査の自動化ニーズ、日経マイクロデバイス、3月号、128/132 (1999)
  6. 北川:ウエーハ外観検査技術の最新動向、日経マイクロデバイス、3月号、87/98 (2000)
  7. 「全自動ウエーハ外観検査装置"インスペクトラ1000SX-III"」、日経マイクロデバイス、8月号、130 (2001)
  8. 川口:東レエンジニアリングの全自動ウエーハ外観検査装置、エレクトロニクス・ジャーナル、2001年12月号,120/121 (2001)