JP2001210687A

JP2001210687A - 半導体試料の検査方法

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Publication number: JP2001210687A
Application number: JP2000015920A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Norioka; 節雄則岡
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: JP3781601B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間に半導体ウェハ試料の欠陥部分の検査
を行うことができる半導体試料の検査方法を実現する。【解決手段】光学式検査装置１により得られた情報に
基づき、欠陥のない特定領域を見出し、この分割領域ご
とに電子ビームＥＢの走査を行い、基準画像データを得
て画像メモリー１４に記憶させる。更に、光学式検査装
置１で認識された欠陥部分において電子ビームの走査を
行い、画像データを取得し、この欠陥部分を含む画像デ
ータと欠陥部分に対応した基準画像データとを比較す
る。この比較により、欠陥の位置をあらためて認識し、
この欠陥部分を電子ビームの走査中心近傍に配置し、所
定の倍率で電子ビームを走査して画像データを取得し、
この画像データに基づいて欠陥部分の分類を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造過程における半導体ウェハの検査を行うための半導体
試料の検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体デバイス製造工程にお
いて、表面に所定のパターンが形成された半導体ウェハ
の検査が行われている。この検査によってパターンの短
絡や欠損、異物の付着などの欠陥を検出し、その欠陥の
種類を分類し、その分類結果を半導体デバイス製造工程
にフィードバックすることにより、半導体デバイスの生
産歩留まりを向上させるようにしている。

【０００３】上記した欠陥の検査は、当初ＬＳＩ製造工
程の適切な段階で、光学顕微鏡を用いて実施されてい
た。検査により明らかとなった欠陥は、その種類に応じ
て１５分類程度に仕分けされ、欠陥の発生原因との対応
付けが行われてきた。

【０００４】しかし、このような検査はＬＳＩの微細化
によって光学顕微鏡で観察できる寸法ではなくなってき
た。超ＬＳＩであっても、従来と同様の大きさの欠陥も
存在し、これらはやはり光学顕微鏡に頼るほうがスルー
プットの点で効率がよい。しかしながら、パターンの微
細化が進むことにともなって、微細欠陥も超ＬＳＩの性
能不良の原因となるため、微細欠陥の検査が行える走査
電子顕微鏡等の荷電粒子線装置による検査が必須となっ
てきた。

【０００５】この走査電子顕微鏡による検査の手順は次
の通りである。まず、あらかじめレーザー光等を用いた
光学式欠陥検査装置で欠陥の位置と大きさが検査され
る。この場合、欠陥の位置はウェハ試料上に仮想した座
標系による座標値をもって定められ、欠陥の大きさは、
微細欠陥では正確性が伴わないが、概略の大きさが見出
だされる。なお、この光学式欠陥検査装置では、ウェハ
試料の表面の画像の他下層に埋没した異物も一部は観察
できる。

【０００６】光学式欠陥検査装置で検査された欠陥部分
の位置と大きさのデータは、フロッピディスク等の媒体
を介したり、ＬＡＮのように通信機能を用いて走査電子
顕微鏡の制御処理系に伝達される。これと併せて、光学
式欠陥検査装置に装填されていたウェハ試料は、取り出
されて走査電子顕微鏡の試料室内の移動ステージ上に装
填される。

【０００７】走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、各欠陥部
分で電子ビームを走査し、この走査に基づいて得られた
２次電子等を検出し、この検出信号を欠陥部分の画像デ
ータとする。この画像データは、コンピュータ画像処理
技術により処理され、検査対象の欠陥を１５分類程度に
識別する。

【０００８】さて、検査対象となった微細欠陥部分のＳ
ＥＭ画像を取得する際には、その画像が画像処理に適切
な倍率に拡大されていることが必要である。ＳＥＭで
は、対象となっている多数の微細欠陥画像は、順次取込
むように設計されている。この場合、一つの微細欠陥部
分の画像取り込みが終了した後、次の箇所の微細欠陥の
取り込みを実行するため、移動ステージを駆動し、あら
かじめデータとして得られている欠陥位置にウェハ試料
を移動させる。

【０００９】この欠陥位置にウェハ試料を移動させると
は、ＳＥＭの電子ビーム光軸上に欠陥部分を配置させる
ことを意味している。言い換えれば、ＳＥＭの視野の中
心に欠陥部分を位置させることである。

【００１０】上記のように、欠陥位置にウェハ試料を移
動させても、往々にして、ステージの移動誤差等によ
り、欠陥部分がＳＥＭの視野の中心に位置しないことが
多い。この位置誤差は、数μｍ程度のものであり、欠陥
分類に必要な倍率でＳＥＭの画像データを取り込むと、
欠陥部分が視野からはずれてしまい、画像処理ができ
ず、欠陥分類に支障を来すことになる。

【００１１】そのため、ウェハを移動させた際には、ま
ず、欠陥分類に最適な倍率よりは低い５千倍から１万倍
程度の倍率でＳＥＭの画像データを取得する。そして、
この低倍率の画像データから、改めて欠陥部分の位置と
大きさを検出し、この検出結果に基づいて欠陥部分を視
野の中央に移動させる。その後、欠陥分類のための画像
処理に必要な高倍率で画像データの取り込みを行う。

【００１２】なお、欠陥部分を視野の中央に移動させる
場合、移動ステージを機械的に移動させても良く、ま
た、電子ビームの走査範囲を電気的に移動（イメージシ
フト）させても良い。

【００１３】上述した一連の手順は、コンピュータ制御
により自動的に実行されるようになっているが、低倍率
の画像データから欠陥部分の位置と大きさを検出する方
法としては、あらかじめ取得された無欠陥画像（基準画
像）のデータと、欠陥部分を含む画像（欠陥画像）のデ
ータとを比較することによって行う、画像比較法が用い
られている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ＳＥＭでウェハの欠陥
検査を開始すると、まず、欠陥を有するチップに近接し
た無欠陥チップにウェハ試料が移動させられ、このチッ
プ内で欠陥位置に対応した同一箇所の画像データを、欠
陥の再検出用に設定した倍率と同一の倍率で取り込み、
これを基準画像データとしている。

【００１５】次に、欠陥を有するチップの欠陥位置にウ
ェハ試料が移動させられ、欠陥の再検出用に設定した倍
率で欠陥部分の画像データが、欠陥画像データとして取
り込まれる。

【００１６】したがって、欠陥を再検出するための時間
は、基準画像データを取り込むために、欠陥のないチッ
プへの移動ステージの移動時間と、この画像データ取り
込み時間との両時間を要することになる。一つの欠陥と
その次の欠陥の位置が近接している場合でも、全ての欠
陥部分に対してこのような動作を行うため、検査時間が
長いという問題を有している。

【００１７】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、短時間に半導体ウェハ試料の欠陥
部分の検査を行うことができる半導体試料の検査方法を
実現するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に基づく
半導体試料の検査方法は、同一形状のパターンが配列さ
れた特定領域が複数存在する被検査半導体試料に対し、
第１の検査装置によって試料上の欠陥部分の少なくとも
位置を認識し、走査電子顕微鏡機能を有した第２の検査
装置で第１の検査装置により認識された試料上の欠陥部
分の位置において電子ビームを走査し、この走査によっ
て得られた画像信号に基づいて欠陥部分の所定の検査を
行うようにした半導体試料の検査方法において、第１の
検査装置により得られた情報に基づき、欠陥のない特定
領域を見出し、この特定領域を仮想的に分割して所定の
倍率により分割領域ごとに電子ビームの走査を行い、各
走査によって試料から得られた画像信号を前記特定領域
の基準画像データとして記憶させ、第１の検査装置で認
識された欠陥部分において所定の倍率により電子ビーム
の走査を行い、試料からの信号を検出して画像データを
取得し、欠陥部分に対応した基準画像データ中の領域の
画像データを切り出し、切り出された基準画像データと
欠陥部分を含む画像データとを比較するようにしたこと
を特徴としている。

【００１９】請求項１の発明では、所定領域の基準画像
データをあらかじめ記憶させておき、欠陥部分の画像デ
ータと、欠陥部分に対応した基準画像データ中の領域の
画像データを切り出し、切り出された基準画像データと
欠陥部分を含む画像データとを比較するようにしたの
で、多数の欠陥個所の検査ごとに無欠陥領域における電
子ビーム走査による基準画像データの取得動作が不要と
なり、検査時間を著しく短縮することができる。

【００２０】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、切り出された基準画像データと欠陥部分を含む画
像データとを比較し、欠陥の少なくとも位置を認識し、
認識された位置に基づいて、欠陥部分を電子ビームの走
査中心近傍に配置し、所定の倍率で電子ビームを走査し
て画像データを取得し、この画像データに基づいて欠陥
部分の検査を行うようにしたので、請求項１と同様の効
果が達成できる。

【００２１】請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、欠陥のない特定領域を仮想的に分割し、分割領域
ごとに電子ビームの走査を行う場合、それぞれの分割領
域の一部が重なるようにしたので、基準画像データ上で
画像の欠落が生じない。

【００２２】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、欠陥のない特定領域の画像データを取得する際の
電子ビームの走査範囲を、欠陥部分の画像データを取得
する際の電子ビームの走査範囲に対して大きくしたの
で、前記特定領域の基準画像データを取得する時間を短
くすることができる。

【００２３】請求項５の発明では、請求項４の発明にお
いて、欠陥のない特定領域の画像データを取得する際の
電子ビームの走査の画素密度を、欠陥部分の画像データ
を取得する際の電子ビームの走査の画素密度に対して粗
くしたので、前記特定領域の基準画像データを取得する
時間を短縮し、画像データのメモリを節約することがで
きる。

【００２４】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、同一形状のパターンが配列された特定領域が複数
存在する機能ブロックが複数存在する場合、各機能ブロ
ックごとにそれぞれ１つの特定領域について基準画像デ
ータを取得するようにしたので、基準画像データを取得
する時間を短くすることができる。

【００２５】請求項７の発明では、請求項１の発明にお
いて、同一形状のパターンが配列された特定領域が複数
存在する機能ブロックが複数存在する場合、欠陥部分が
存在する機能ブロックに対してのみ前記特定領域の基準
画像データを取得するようにしたので、１枚のウェハ試
料の検査を行う場合において、基準画像データを取得す
る時間を短くすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に基づく検査
方法を実施するための基本システム構成の一例を示して
いる。図中１は第１の検査装置としての光学式検査装置
である。この光学式検査装置においては、被検査半導体
ウェハ試料に対しレーザー光を照射し、試料から散乱し
た光を検出し、この検出信号に基づいて試料上の欠陥の
位置と大きさが検査される。このウェハ試料の欠陥と
は、試料表面上に形成されたパターンにおける意図しな
い形状（例えば、パターンの短絡や欠損）、異物の付着
等である。

【００２７】光学式検査装置１によって認識された欠陥
部分の位置と大きさのデータは、ネットワークによって
第２の検査装置の一部を構成する制御処理ユニット２に
伝えられる。このデータの転送は、ネットワークによる
もの以外に、フロッピーディスク等の媒体を用いても良
い。

【００２８】制御処理ユニット２は、第２の検査装置に
含まれるＳＥＭを制御する。ＳＥＭは、電子銃３、コン
デンサレンズ４、対物レンズ５、偏向器６、試料７を載
置する移動ステージ８より構成されている。

【００２９】電子銃３より発生し加速された電子ビーム
ＥＢは、コンデンサレンズ４、対物レンズ５によって試
料７上に細く収束される。試料７上の電子ビームの照射
位置は、偏向器６によって２次元的に走査される。ま
た、移動ステージ８をＸ，Ｙ方向に任意に移動させるこ
とにより、試料上の電子ビーム照射領域を移動させるこ
とができる。偏向器６の駆動回路９、移動ステージ８の
駆動回路１０は、制御処理ユニット２によって制御され
る。

【００３０】試料７への電子ビームＥＢの照射によって
発生した、例えば２次電子は、２次電子検出器１１によ
って検出される。検出器１１の検出信号は、試料表面形
状を現す画像データとして、増幅器１２、ＡＤ変換器１
３を介して制御処理ユニット２に供給される。

【００３１】制御処理ユニット２に供給された画像デー
タは、画像メモリー１４に供給されて記憶される。画像
メモリー１４に記憶されたデータは、読み出されて画像
処理ユニット１５に供給され、画像データに基づいて欠
陥の再検出（以下、第２の検査装置による欠陥の検出を
再検出と呼ぶことにする）および分類処理が行われる。
このような構成の動作を次に説明する。

【００３２】まず、試料７が半導体ウェハの場合、ウェ
ハ試料は、第１の検査装置である光学式検査装置１に装
填される。この光学式検査装置１においては、多数のパ
ターンが形成されたウェハ試料の全面について、レーザ
ー光を照射し、その散乱光が検出される。

【００３３】この散乱光により、各パターンについて欠
陥部分の位置と大きさのデータが得られる。得られたデ
ータは、データ転送手段により制御処理ユニット２に供
給される。一方、光学式検査装置１に装填されたウェハ
試料は取り出され、第２の検査装置の一部を構成するＳ
ＥＭの移動ステージ８上に載置される。

【００３４】次に、ＳＥＭ機能を用いて欠陥部分の電子
ビーム走査に基づく画像データの取得を行い、欠陥の再
検出と欠陥分類の処理を行うことになるが、その前に、
欠陥部分の位置合わせ処理、すなわち、欠陥部分を画像
データ取得の際の電子ビーム走査範囲（視野）の中心に
位置させる動作が行われる。この位置合わせ処理は、欠
陥部分のパターンに対応した無欠陥パターンとの比較に
より、欠陥箇所の位置と大きさを認識することによって
行われる。

【００３５】図２は光学式検査装置１で検査された結果
の一例を概略的に示したもので、Ｗは被検査半導体ウェ
ハである。ウェハＷ上には、多数のチップＣが形成され
ているが、図中Ｘ印が付された領域が光学式検査装置１
で見付け出された欠陥領域である。

【００３６】本発明においては、欠陥のないチップＣ０
のうちの一つが任意に選択され、このチップに基づい
て、基準画像データの取得が行われる。なお、無欠陥チ
ップの選択は、欠陥のあるチップの近傍のチップとする
ことが望ましい。

【００３７】ここで、検査対象である半導体ウェハ試料
に形成されたチップにおいて、チップ内のＬＳＩパター
ン配置を見ると、機能ブロックごとに別れて配置されて
いることが一般的である。図３はウェハ試料に形成され
たチップＣを示しており、チップＣは、複数の機能ブロ
ックＢａ〜Ｂｎを有している。

【００３８】機能ブロックＢａは、複数の領域ａ１，ａ
２，………より構成されているが、各領域は、同一のパ
ターンが形成されている。また、別の機能ブロックＢｂ
は、複数の領域ｂ１，ｂ２，………より構成されている
が、この各領域も、同一のパターンが形成されている。
なお、全ての機能ブロックは、全て複数の領域から構成
されるわけではなく、場合によっては、単一の領域から
なる機能ブロックも存在する。

【００３９】さて、基準画像データを取得する場合、機
能ブロックＢａに関しては、領域ａ１，ａ２，………の
内、特定の１個の領域が代表パターン領域として選択さ
れる。例えば、領域ａ１が選択され、この領域ａ１の画
像データがＳＥＭ機能を用いて取得される。より具体的
に述べると、機能ブロックＢａを適当なＳＥＭの倍率で
観察し、このブロックＢａの原点（Ｘａ１０，Ｙａ１
０）と、ブロックＢａの範囲（Ｘａ１１，Ｙａ１１），
（Ｘａ１２，Ｙａ１２），（Ｘａ１３，Ｙａ１３）をブ
ロックＢａの原点（Ｘａ，Ｙａ）からの座標として読み
取る。更に、ブロックＢａの原点はチップの原点からの
座標である。

【００４０】その後、欠陥部分の画像データを取得する
際に用いる倍率（基準倍率）と同一の倍率（電子ビーム
の走査範囲に対応）により、領域ａ１の画像を取り込
む。

【００４１】通常、領域ａ１の範囲は、基準倍率に基づ
くＳＥＭの一視野より広いため、領域ａ１は、仮想的に
分割され、分割領域ごとに画像データの取得が行われ
る。図４は領域ａ１を示しており、領域ａ１は点線のよ
うに仮想的に分割され、それぞれの分割領域ごとに画像
データが取得される。

【００４２】すなわち、最初に分割領域ａ１１において
電子ビームの２次元走査が行われ、この走査に基づいて
発生した２次電子が、２次電子検出器１１によって検出
される。検出器１１の検出信号は、増幅器１２によって
増幅された後、ＡＤ変換器１３によってディジタル信号
に変換され、制御処理ユニット２に供給される。制御処
理ユニット２は、供給された画像データを電子ビームの
走査位置例えば走査領域の中心座標に関連付けて画像メ
モリー１４に供給して記憶させる。

【００４３】このようにして一つの分割領域における画
像データの取得が行われた後、その視野の大きさに等し
い距離をピッチとして、視野の移動が移動ステージ８の
Ｘ，Ｙ方向の移動によって行われる。そして、視野の移
動が行われた後、最初の分割領域と同様の手順で、画像
データの取得と画像メモリー１４への記憶動作が行われ
る。なお、視野の移動は、全て移動ステージの移動によ
らず、電子ビームの走査範囲を電気的に移動させるイメ
ージシフト機能を用いることも可能である。

【００４４】このようにして、領域ａ１に含まれる全て
の分割領域ａ１１〜ａ１ｎの画像データが順次取り込ま
れ、このデータは、制御処理ユニット２を介して画像メ
モリー１４に供給され、このメモリー内には、各視野
（分割領域）の中央の座標を領域ａ１の原点からの座標
に変換した座標と共に記憶される。

【００４５】この結果、画像メモリー１４内には、領域
ａ１の全体の画像が変換された視野の中央座標と共に記
憶されることになる。同様にして、機能ブロックＢｂの
代表パターン領域ｂ１の画像が、座標を付して画像メモ
リー１４内に取り込まれる。更に、他の機能ブロックに
ついても同様な処理が行われ、最終的には、全ての機能
ブロックの代表パターンが基準画像データとして画像メ
モリー内に保存される。

【００４６】このような前処理が行われた後、実際の欠
陥検査の処理が行われるが、この欠陥検査の処理につい
て以下に説明する。光学式検査装置１によって得られた
欠陥部分の位置データに基づいて、欠陥部分が走査電子
顕微鏡の電子ビーム光軸上に位置するように駆動回路１
１が制御され、移動ステージ８が移動される。

【００４７】このウェハ試料７の移動後、欠陥再検出の
倍率で電子ビームＥＢにより欠陥部分で２次元走査さ
れ、この走査にともなって２次電子検出器１１により検
出された２次電子信号が、増幅器１２，ＡＤ変換器１３
を介して制御処理ユニット２に供給される。

【００４８】制御処理ユニット２は、欠陥部分の位置デ
ータから、欠陥がどの領域に位置するかを判断する。例
えば、欠陥が機能ブロックＢｂの領域ｂ２に位置してい
ることを判断する。更に、領域ｂ２内の欠陥部分の位置
Ｄｂ２について、領域ｂ２内の座標値を算出する。

【００４９】その後、機能ブロックＢｂの各領域を代表
する領域ｂ１について画像メモリー１４に記憶保存され
ている基準画像データから、領域ｂ１の原点からＤｂ２
に対応した位置Ｄｂ１を見付け出す。そして、位置Ｄｂ
１を中心とした１視野分の画素数の画像が基準画像とし
て画像メモリー１４から切り出される。

【００５０】切り出された基準画像データと前記欠陥部
分の画像データとは、画像処理ユニット１５に送られ、
画像比較処理が行われ、この処理によって欠陥の位置と
大きさとが再検出される。再検出された欠陥位置に基づ
いて欠陥部分が走査電子顕微鏡の視野の中央に自動的に
移動され、欠陥分類処理を行うに最適な倍率で画像が取
り込まれる。なお、この視野移動は、ステージの移動と
イメージシフトによる移動とが任意に用いられる。

【００５１】また、再検出された欠陥の大きさが数十画
素以上から成るような大きな欠陥の場合には、再検出を
行った画像を用いて欠陥分類の処理ができるので、欠陥
分類処理のための画像の取り込みは省略できる。

【００５２】上記したステップにより、順次他の欠陥部
分に対して、基準画像データとの比較処理、欠陥位置の
再検出、欠陥分類のための画像取り込み処理が実行され
る。全ての欠陥部分に対して欠陥画像データが取り込ま
れた後、画像処理ユニット１５において、各欠陥がどの
種類に属するかがコンピュータ画像処理技術を用いて分
類される。

【００５３】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、欠陥の存在す
る機能ブロックあるいは欠陥の存在する領域に対しての
み、これに対応した代表パターンを取り込んで基準画像
として保存しても良い。このようにした場合、検査対象
のウェハが１枚である場合には、基準画像の取り込み時
間を短縮することができる。

【００５４】また、基準画像の取り込みに１視野分をピ
ッチとして視野を移動させたが、１視野より例えば１０
％程度小さな距離をピッチとして移動するようにしても
良い。このようにして視野の移動を行えば、隣り合った
視野の一部が重なることになるが、ステージのガタ等に
起因して生じる視野と視野との繋がり部の画像の欠落が
防止できる。

【００５５】更に、欠陥分類処理は、全ての欠陥画像を
取り込んだ後に行う代わりに、第１の欠陥位置の欠陥画
像を取り込んだ後、第２の欠陥位置にウェハを移動させ
る間に平行処理して、欠陥分類を実行するようにすれ
ば、より検査のスループットを向上させることができ
る。

【００５６】更にまた、ＬＳＩメモリチップでは、メモ
リ機能ブロックはチップ全体の約８０％の面積を占有し
ており、かつ、このブロック内は繰り返しのパターン配
列で構成されているため、機能ブロックは領域に等し
い。更に領域は特定のパターンの配列の繰り返しであ
る。このようなチップでは、領域全体の基準画像を保存
することなく、領域の一部分である特定パターンの一部
分に限定して保存するようにしても良い。

【００５７】更にまた、基準画像を欠陥検査時の倍率よ
り低い倍率、例えば１／２倍で取り込み、この画像と欠
陥画像を比較することもできる。すなわち、基準画像デ
ータを取得する際の無欠陥領域における電子ビームの走
査の範囲を大きくする。このように倍率の違う画像を比
較するには、倍率の低い方の基準画像を膨脹（画素間の
補完）等の画像処理を行って、同等の倍率まで拡大した
後、欠陥画像と比較し欠陥を検出する。

【００５８】つまり、基準画像の取得に際しては画素の
密度を欠陥画像の密度よりも粗くして取得し、欠陥画像
との比較に際しては取得した基準画像の画素間を補完す
る処理を施して欠陥画像との比較を行うことができる。
これは、欠陥のないパターンには図形の連続性ないし規
則性といったものがあるため、画素間を補完する処理を
施しても正しいパターン形状が保てるからである。な
お、逆に欠陥画像を収縮（画素の間引き）して比較を行
うことも考えられるが、欠陥部分の情報が欠落する可能
性があるので、この手法は採用しないほうが良い。

【００５９】このような低い倍率で基準画像データを取
得する場合、実験によれば、基準画像は欠陥画像に対し
て１／８倍程度まで低くすることができる。この基準画
像を低い倍率で取得すると、１回の電子ビームの走査で
の取り込み領域が広くなるので、全基準画像の取り込み
時間が倍率の割合に応じて短縮できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、所定領域の基準画像データをあらかじめ記憶させて
おき、欠陥部分の画像データと、欠陥部分に対応した基
準画像データ中の領域の画像データを切り出し、切り出
された基準画像データと欠陥部分を含む画像データとを
比較するようにしたので、多数の欠陥の検査ごとに無欠
陥領域における電子ビーム走査による基準画像データの
取得動作が不要となり、検査時間を著しく短縮すること
ができる。

【００６１】また、機能ブロックや領域の範囲を見付け
出して、代表パターンを保存することにより、チップ全
領域に渡る膨大な枚数の画像を保存する場合に比べ、そ
の取り込み時間と保存メモリー量を驚異的に圧縮するこ
とができる。

【００６２】例えば、１０ｍｍ角のチップ全体を倍率１
万倍で取り込んだ画像を保存すると、観察領域の大きさ
を２０μｍとした場合、２５万枚の画像の取り込みが必
要となる。画像１枚の取り込み時間が３秒としても、ト
ータルで約２００時間の取り込み時間を要する。

【００６３】これに対して、本発明では、ＬＳＩの品種
によっても異なるが、繰り返しパターンがチップ全体の
ほとんどの領域を占めるメモリー系のＬＳＩでは、基準
画像の取り込み時間と保存メモリー容量が約１／１００
〜１／２００に圧縮できることになる。また、パターン
の種類が多いロジック系のＬＳＩにおいても、それらが
１／３０〜１／５０程度となる。

【００６４】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、切り出された基準画像データと欠陥部分を含む画
像データとを比較し、欠陥の少なくとも位置を再検出
し、再検出された位置に基づいて、欠陥部分を電子ビー
ムの走査中心近傍に配置し、所定の倍率で電子ビームを
走査して画像データを取得し、この画像データに基づい
て欠陥部分の検査を行うようにしたので、請求項１と同
様の効果が達成できる。

【００６５】請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、欠陥のない特定領域を仮想的に分割し、分割領域
ごとに電子ビームの走査を行う場合、それぞれの分割領
域の一部が重なるようにしたので、基準画像データ上で
画像の欠落が生じない。

【００６６】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、欠陥のない特定領域の画像データを取得する際の
電子ビームの走査範囲を、欠陥部分の画像データを取得
する際の電子ビームの走査範囲に対して大きくしたの
で、基準画像データを取得する時間を短くすることがで
きる。

【００６７】請求項５の発明では、請求項４の発明にお
いて、欠陥のない特定領域の画像データを取得する際の
電子ビームの走査の画素密度を、欠陥部分の画像データ
を取得する際の電子ビームの走査の画素密度に対して粗
くしたので、前記特定領域の基準画像データを取得する
時間を短縮し、画像データのメモリを節約することがで
きる。

【００６８】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、同一形状の特定領域が複数存在する機能ブロック
が複数存在する場合、各機能ブロックごとにそれぞれ１
つの特定領域について基準画像データを取得するように
したので、基準画像データを取得する時間を短くするこ
とができる。

【００６９】請求項７の発明では、請求項１の発明にお
いて、同一形状の特定領域が複数存在する機能ブロック
が複数存在する場合、欠陥部分が存在する機能ブロック
に対してのみ基準画像データを取得するようにしたの
で、１枚のウェハ試料を検査する場合において、基準画
像データを取得する時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく検査方法を実施するための基本
システム構成の一例を示す図である。

【図２】光学式検査装置１で検査された結果の一例を概
略的に示した図である。

【図３】ウェハ試料に形成されたチップＣを示す図であ
る。

【図４】図３に示したチップＣ内の機能ブロックＢａの
繰り返しパターン領域ａ１を示す図である。

【符号の説明】

１光学式検査装置２制御処理ユニット３電子銃４コンデンサレンズ５対物レンズ６偏向器７ウェハ試料８移動ステージ９偏向器駆動回路１０ステージ駆動回路１１２次電子検出器１２増幅器１３ＡＤ変換器１４画像メモリー１５画像処理ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 FA02 FA06 GA01 GA04 GA06 HA07 HA13 JA02 JA03 JA16 KA03 LA11 MA05 PA11 4M106 AA01 AA02 BA02 BA05 CA39 CA41 DB02 DB05 DB08 DB30 DJ07 DJ18 DJ21 DJ38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一形状のパターンが配列された特定領
域が複数存在する被検査半導体試料に対し、第１の検査
装置によって試料上の欠陥部分の少なくとも位置を認識
し、走査電子顕微鏡機能を有した第２の検査装置で第１
の検査装置により認識された試料上の欠陥部分の位置に
おいて電子ビームを走査し、この走査によって得られた
画像信号に基づいて欠陥部分の所定の検査を行うように
した半導体試料の検査方法において、第１の検査装置に
より得られた情報に基づき、欠陥のない特定領域を見出
し、この特定領域を仮想的に分割して所定の倍率により
分割領域ごとに電子ビームの走査を行い、各走査によっ
て試料から得られた画像信号を前記特定領域の基準画像
データとして記憶させ、第１の検査装置で認識された欠
陥部分において所定の倍率により電子ビームの走査を行
い、試料からの信号を検出して画像データを取得し、欠
陥部分に対応した基準画像データ中の領域の画像データ
を切り出し、切り出された基準画像データと欠陥部分を
含む画像データとを比較するようにした半導体試料の検
査方法。
【請求項２】切り出された基準画像データと欠陥部分
を含む画像データとを比較し、欠陥の少なくとも位置を
認識し、認識された位置に基づいて、欠陥部分を電子ビ
ームの走査中心近傍に配置し、所定の倍率で電子ビーム
を走査して画像データを取得し、この画像データに基づ
いて欠陥部分の検査を行うようにした請求項１記載の半
導体試料の検査方法。
【請求項３】欠陥のない特定領域を仮想的に分割し、
分割領域ごとに電子ビームの走査を行う場合、それぞれ
の分割領域の一部が重なるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の半導体試料の検査方法。
【請求項４】欠陥のない特定領域の画像データを取得
する際の電子ビームの走査範囲を、欠陥部分の画像デー
タを取得する際の電子ビームの走査範囲に対して大きく
したことを特徴とする請求項１記載の半導体試料の検査
方法。
【請求項５】前記走査範囲の画素密度を、欠陥部分の
画像データを取得する際の電子ビームの走査の画素密度
に対して粗くしたことを特徴とする請求項４記載の半導
体試料の検査方法。
【請求項６】同一形状のパターンが配列された特定領
域が複数存在する機能ブロックが複数存在する場合、各
機能ブロックごとにそれぞれ１つの特定領域について基
準画像データを取得するようにした請求項１記載の半導
体試料の検査方法。
【請求項７】同一形状のパターンが配列された特定領
域が複数存在する機能ブロックが複数存在する場合、欠
陥部分が存在する機能ブロックに対してのみ前記特定領
域の基準画像データを取得するようにした請求項１記載
の半導体試料の検査方法。