JP2001326263A - ウェーハー表面の構造欠陥を査定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パターン化されたウェーハーの欠陥を査定する
方法において、チップの機能性を阻害するような（問題
となる）欠陥と、機能性を阻害しない（問題とならな
い）欠陥とを確実に識別するように構成する。 【解決手段】検出したばかりのウェーハー表面の個別イ
メージフィールド（４）の表面情報を、同じ製造工程の
同じ構造の多数のウェーハー表面から前もって検出した
表面情報であって、場所が同じ個別イメージフィールド
（４）の前記表面情報をもとに作成され、電子的に記憶
された参照情報と比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハー表面の
構造欠陥を査定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップを製造するために設けられるパタ
ーン化されたウェーハーは、実際的に、理想的な構造から
の偏差なしでは製造することができない。チップの機能
性を阻害するような偏差の面膨張は、ミクロンの範囲で
ある。このような構造欠陥は、たとえば顕微鏡で検出する
ことができる。

【０００３】偏差は、たとえば、チップを使用不能にさせ
るかさせないかに従って分類することができる。偏差が
個別に生じたとしても、その位置および特徴によっては
チップを使用不能にさせるような偏差が考えられる。他
方、チップの機能性に影響を与えないような偏差も多数
存在する。

【０００４】偏差を検出するため、自動検査方法が適用
され、これは多数の個別イメージフィールドに分解され
るチップをフィールドごとに検査するものである。それ
ぞれ多数の詳細イメージ情報を有しているかなりの数の
個別イメージフィールドが存在することを考慮すると、
情報密度が高いために、発生したデータ量を演算技術的
に迅速に十分処理できず、むしろオンライン検査方式で
は、１つの個別イメージフィールドにおよそ偏差なるも
のが認められるか否かの問いを立てるのが精一杯であ
る。この場合比較は参照イメージに対して行なわれず、直
前に検査したチップまたはウェーハーとの比較によって
行われる。これは、偶然に生じた偏差の数が被検査対象
である像点の数に比べて非常に少ないので、実施可能で
ある。しかし、系統的な偏差は検知できない。

【０００５】ウェーハーを除去すべきかどうかの決定
を、統計的に予め決められた限界値だけに依存して行な
えない場合には、該当するウェーハーを生産ラインから
取り出すことにより、偏差を持った個別イメージを別の
作業ステップである「オフライン」で新たに検査するこ
とが必要である。このためには、偏差を持った個別イメー
ジフィールドを新たに非常に時間をかけて観察しなけれ
ばならず、一人の人間によって個別に査定しなければな
らない。この場合査定人は部分的には予め作成された判
別規定に依拠することができるが、その個人的な検査経
験に頼らざるを得ず、場合によっては直感的に判別しな
ければならない。

【０００６】検査された偏差の多くは問題のない擬似欠
陥であるが、それ自体問題のある偏差が害のない擬似欠
陥と見なされる恐れがある。したがって、このようにして
得られた、ウェーハーを以後の処理に供給できるか、或い
は除去しなければならないかどうかの判断の重要度は、
満足なものではない。

【０００７】コンピュータチップの技術的進歩に伴っ
て、表面構造の更なるミニチュア化が認められ、このミニ
チュア化は顕微鏡で観察可能な範囲から逸脱し始めてい
るので、さらに小さな偏差は故障の要因になり、従来適用
されていた再検査方式では不十分である。

【０００８】さらに、個別イメージフィールドの分解能
がより高くなる必要があるので、判別に必要なイメージ
情報は一層増大することになる。また、全表面積が大きな
チップが使用される傾向がある。これもイメージ情報を
さらに増大させることになり、広範囲な欠陥査定を伴う
ウェーハー製造ラインにおける自動オンライン欠陥管理
にとっては非生産的である。

【０００９】さらに、ウェーハーの欠陥管理方法におい
ては、生産技術的な観点も考慮される。たとえば、ウェー
ハーを製造するための生産ラインはできるだけ停止する
べきではない。各擬似欠陥を連続的に検査する場合、該当
するウェーハーの除去工程を行なおうとすると、実際的
にそれぞれのウェーハーがこのような擬似欠陥を有して
いるので、連続的な製造プロセスは考えられない。

【００１０】従来知られている「オンライン」手段を用
いて、それぞれの個別イメージフィールドにおいて検出
したイメージ情報に基づいた自動的な欠陥査定（偏差が
存在しているかどうかのYes/No判断以上の査定）を行な
おうとすると、演算技術上のコストが莫大なものにな
り、現今の可能性をはるかに凌ぐものになる。

【００１１】米国特許第５８２５４８２号公報に記載さ
れている表面検査システムでは、参照データとの比較が
行なわれ、その際パターン化されたウェーハーの欠陥を
検出することができる。検査の結果、いわゆるウェーハー
プロットが使用されるが、これはプロセス偏差に関し操
作者が解釈しなければならない。自動的な評価、或いは検
出した結果の分類も不可能であり、また採用もされてい
ない。

【００１２】米国特許第５１７３７１９号公報に開示さ
れているシステムでは、回路が反復構造を持った領域を
有しており、通常のチップ比較も反復構造の検査も行う
ことができる。チップ比較のために、情報の一部分が遅延
メモリで読み取られ、隣接チップと比較される。反復構造
の検査も同様に行なわれるが、考慮されるデータの範囲
が著しく狭い。２つのチャネルが同時に作動し、その際ウ
ィンドウコントロールにより判別が行なわれる。この場
合も欠陥の分類は行なわれない。

【００１３】米国特許第５５４４２５６号公報に詳細に
説明されているシステムは、すでに検出した欠陥部位を
再分類するために構成されている。ベースとして、欠陥の
ない参照イメージから算出されるラベルイメージが用い
られる。このためには標準以上の演算力が必要であり、よ
って分類は極めて緩速に行なわれ、このシステムは高速
生産工程には適していない。

【００１４】米国特許第５８０８７３５号公報によれ
ば、上記方法はさらに改良されている。この公報によれ
ば、分類時のエラーアラーム率を低減するため、三次元
のイメージ・イメージ比較が行われる。参照イメージは
像点のアレイによって記述され、各像点は所定のｘ−ｙ
座標と所定の強度を持っている。特定の像面の像点はグ
ループ化され、これによって閾値が決定される。それに
もかかわらず、高テンポの分類は検出をウェーハーの選
択部分に限定した場合のみ可能であり、したがってこの
場合もプロセスラインでの適用条件は満足なものではな
い。

【００１５】米国特許第５６９９４４７号公報では、擬
似欠陥率を少なくして、問題のあるすべての層を高速に
検出するための２段階光学方法が提案されている。この
場合、第１段階でウェーハーをレーザーで高速走査し、
第２段階では、第１段階で欠陥の疑いがあるものとして
検出された場所と参照光象とが観察される。異なる合焦
面にイメージを生成させて、欠陥の存在を確認し、或い
はこれを除去するようになっている。しかしこの方法も
比較的時間浪費的である。

【００１６】時間コストを低減させるため、米国特許第
５６５９６３０号公報で提案されている検査システムで
は、ＣＡＤ構造データからバイナリー参照イメージが生
成される。被検査対象である構造の進行性入力イメージ
は二元化され、各タイプの欠陥にとって典型的な比較過
程におかれる。この欠点は、他の提案と同様に信号処理
が緩速なことであり、また個々のタイプの欠陥に対し使
用されるハードウェアおよびソフトウェアが高コストな
ことである。しかもこのシステムは、新たな種類の欠陥
に対してはハードウェアを簡単にプログラミングできな
いので、改変が制限されている。

【００１７】米国特許第５８０１９６５号公報に開示さ
れているシステムおよび方法では、欠陥の認識と欠陥の
分類を１つのプロセスコントロールに統合することがで
きる。しかしこのシステムには２つの測定器が使用さ
れ、よって前述したような諸々の欠点を有している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】この点から出発して、
本発明の課題は、パターン化されたウェーハーの欠陥を
査定する方法において、チップの機能性を阻害するよう
な（問題となる）欠陥と、機能性を阻害しない（問題と
ならない）欠陥とを確実に識別するように構成すること
である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ウェーハー表面の構造欠陥を査定する方法
において、検出したばかりのウェーハー表面の個別イメ
ージフィールドの表面情報を、同じ製造工程の同じ構造
の多数のウェーハー表面から前もって検出した表面情報
であって、場所が同じ個別イメージフィールドの前記表
面情報をもとに作成され、電子的に記憶された参照情報
と比較することを特徴とするものである。

【００２０】具体的には、ウェーハー表面の場所が異な
る多数の個別イメージフィールドの表面情報を検出する
ステップと、各個別イメージフィールドの表面情報を、
同じ構造のウェーハーの、場所が同じ個別イメージフィ
ールドに関し前もって検出したすべての表面情報が記憶
されている参照情報セットの参照情報と比較するステッ
プと、比較の結果、偏差を確定するステップと、偏差
を、問題のある欠陥と問題のない欠陥とに分類するステ
ップと、問題のある欠陥を持ったウェーハー表面の個別
イメージフィールドを指摘して出力するステップとを含
んでいる。

【００２１】有利には、第１の個別イメージフィールド
の表面情報と参照情報セットとの比較、偏差の確定、およ
びその分類を、第２の個別イメージフィールドの表面情
報の検出と時間的に並行して行い、次に第２の個別イメ
ージフィールドの表面情報と参照情報セットとの比較、
偏差の確定、およびその分類を、第３の個別イメージフィ
ールドの表面情報の検出と時間的に並行して行い、以後
同様に行なう。

【００２２】本発明による解決法によれば、生産ライン
においてオンラインで行うことができるウェーハー管理
が可能になる。従来の方法との相違は、個別イメージフ
ィールドに欠陥があるかないかのYes/No検査だけでな
く、欠陥の識別も行われることである。このため、すべ
ての個別イメージフィールドに偏差が生じるわけではな
いことを活用するので、このような偏差のない個別イメ
ージフィールドを検出して、参照情報セットと比較する
時間を、それ以前に検出した個別イメージフィールドの
偏差を分析するために利用することができる。

【００２３】個別イメージフィールドの検出と、偏差が
確認された個別イメージフィールドの精密な検査とを並
行して行い、しかもそれ以前に検査したウェーハーの情
報を利用しながら行うので、チップの機能性にとって重
要な偏差を確実に効率的に決定することができる。擬似
欠陥を問題のある欠陥と誤って査定するために生じるエ
ラーアラームの回数は極端に減少する。

【００２４】さらに、本発明による方法によって可能な
欠陥査定は、ウエーハーの個々の構造またはチップ内部
或いは１つの個別イメージフィールドの個々の構造が反
復しているかいないかに依存しておらず、或いは個々の
構造が正規の特性をもっているか、或いは推測統計学的
特性をもっているかに依存していない。また、従来検出
できなかった系統的な欠陥も確認することができる。

【００２５】本発明による方法はオフライン再検査の必
要がないので、操作ガイドが著しく簡潔になり、ウェー
ハー管理においてかなりの時間が節約されるとともに、
ウェーハ−を以後使用できるかどうかについてのステー
トメントの重要度も改善される。

【００２６】本発明の有利な構成では、参照情報セット
を取得するため、同じ構造の多数のウェーハーの場所が
同じ個別イメージフィールドの表面情報を検出し、異な
るパラメータに従って分析する。情報ベースのための参
照情報セットは継続的に記憶される。この情報ベースを
基礎として、オンライン検査方法で検査されるウェーハ
−の迅速な分析を行うことができる。

【００２７】さらに上記構成の利点は、後でウェーハ−
の検査にも使用される装置を用いて情報ベースを検出で
きることである。したがって、製造対象であるウェーハ
−を新規な構造に置換する場合、この装置を学習方法に
おいて簡単に新規なウェーハ−構造に適合させることが
できる。

【００２８】ウェーハ−または個々のチップの設計デー
タを情報ベースとしてだけ利用するのとは異なり、本発
明による方法によれば、検査のために使用する装置に起
因した誤った解釈を回避できる。しかしながら、設計デ
ータからは、たとえば偏差の影響を判定するうえで参考
になる、ウェーハーまたは個々のチップのセグメント化
に関する情報を知ることができるので、情報ベースを設
計データにより拡張するのが合目的である。この場合、
効率的なデータ管理を考慮すれば、ウェーハ−において
反復している構造を、該当するすべての個別イメージフ
ィールドに対し１回だけ情報ベースに一緒に保存してお
くのも有利である。

【００２９】ウェーハ−をオンライン検査する際にいか
なる中断をも回避するため、偏差を確認したときに、該
当する個別イメージフィールドの表面情報を中間バッフ
ァにファイルし、そこから分析装置に供給して精密な検
査を行うのが有利である。個別イメージフィールドの精
密な検査は、通常１つの個別イメージフィールドに偏差
が存在するかどうかの検査よりも時間を要するので、中
間バッファにより、直接相前後して個別フィールドを検
査して欠陥が生じた場合でも、流れ生産のプロセスを中
断させる必要がなくなる。

【００３０】偏差を含んでいる個別イメージフィールド
は、前もって中間バッファにファイルされている個別イ
メージフィールドが分析装置で検査されるまでの間、中
間バッファに保持される。

【００３１】他の構成では、中間バッファ内には情報ベ
ースに付属の参照情報セットもファイルされ、中間バッ
ファから個別イメージフィールドの表面情報とともに分
析装置に供給される。したがって、偏差を有している個
別イメージフィールドの精密な検査は他の個別イメージ
フィールドの検査とは独立である。よって、１つの個別
イメージフィールドの精密な検査はウェーハ−の他の個
別イメージフィールドの検査の進行を妨げず、したがっ
て他の個別イメージフィールドの検査を中断なく続行す
ることができる。

【００３２】本発明の他の有利な構成では、偏差を異な
るタイプの欠陥に分類し、それぞれのタイプの欠陥に割
り当ててビジュアル化する。場合によっては利用者によ
って設定された判断基準に従って分類を行うことによ
り、これから生じるより優れた明晰性によって欠陥の原
因を帰納することができるので、適宜な対向処置をすば
やく取ることができる。

【００３３】複数の参照情報セットは個別イメージフィ
ールドを同種の表面構造を持った領域にセグメント化す
るので有利である。この場合、欠陥のタイプ別の分類
は、異なる構造領域での偏差の位置にしたがって行われ
る。このようなセグメント化と、個々の偏差を異なる構
造領域に割り当てることにより、偏差を問題となる欠陥
と問題にならない欠陥とにきちんと格付けすることがで
きる。というのは、個々の偏差がその場所に関連して観
察されるのではなく、その環境を背景にして評価される
からである。このように環境情報を欠陥分類に関係づけ
ることにより、検出感度を最大限にすることができる。

【００３４】個別イメージフィールドのセグメント化
は、ウェーハ−の設計データから導出することができ
る。しかし、情報ベースの参照情報セットを作成する際
にセグメント化を利用し、イメージ評価のための適当な
アルゴリズムを使用してもよい。

【００３５】本発明の他の有利な構成では、欠陥のタイ
プの定義は、既知の欠陥の表面情報の個々の分析パラメ
ータの組み合わせを用いて行われる。欠陥のタイプを種
々のクラスに分類することは、かなりの程度被検査対象
であるウェーハ−またはチップのタイプに依存してお
り、したがってウェーハ−またはチップのタイプに適宜
適合させることができる。欠陥のタイプの定義は、被検
査対象であるウェーハ−を検査する前、たとえば情報セ
ットを作成するときに行うべきであり、これは、後で新
たな欠陥が生じても適宜欠陥のタイプを新たに定義して
分類のために使用することを妨げない。むしろ、検査を
行っている間も分析装置にインストラクションを与える
ことにより、欠陥に対する検出精度と擬似欠陥に対する
区別が一層改善される。

【００３６】個別イメージフィールドの検査または評価
をも行うため、とりわけ個別イメージフィールド内部の
表面に関する種々の情報を得るための種々の分析方法を
適用してよい。これらの種々の表面情報には、それぞれ
に割り当てられた情報ベース内の個々のタイプの参照情
報セットが対応しており、これら参照情報により、偏差
を含んでいる個別イメージフィールドを精密に検査する
際に、偏差の特徴に関するステートメントを得ることが
できる。しかしながら、個々の比較結果の評価には比較
的時間がかかり、オンライン検査の間は実行できない。
それゆえ、ある個別イメージフィールドを詳細に検査す
るべきかどうかの問いに対しては、最初の比較に必要な
情報量を減らす必要がある。このためには、すべての個
別イメージフィールドを最初に検査する際には、同じタ
イプの参照情報セットを選択するのが有利である。この
場合、個別イメージに発生する可能なすべての表面構造
において高い信頼性のあるステートメントを可能にする
ようなタイプの参照情報セットが有利である。

【００３７】これに代わる変形実施形態においては、被
検査対象である個別イメージフィールドに依存して特定
の参照情報セットを選定することによって、ステートメ
ントの重要度を向上させることができる。この場合、個
別イメージフィールドはクラスにカテゴリー化され、そ
れぞれの個別イメージフィールドクラスに特定のタイプ
の参照情報セットが割り当てられる。タイプの選定にあ
たっては、最初の比較過程のために必要な情報量が分析
時間をあまり長くさせないように、しかしステートメン
トの結果に関し十分高い重要度を持っているよう留意す
る必要がある。同種のウェーハ−を検査する場合は個別
イメージフィールドのクラス割り当ては不変であるの
で、それぞれの個別イメージフィールドに関するこれら
情報を情報ベース内で場所に応じてファイルするのが有
利である。１つの個別イメージフィールドを検査する場
合、情報ベースにファイルされ且つ該当する個別イメー
ジフィールドに割り当てられているクラスを用いて偏差
を確定するために、付属の参照情報セットが自動的に選
択される。

【００３８】この代わりに、個別イメージフィールドを
検査する場合、付属のクラスを、直接使用している検査
情報から求め、最初の検査にとって重要な参照情報セッ
トを選択するようにしてもよい。

【００３９】被検出対象である個別イメージフィールド
のクラスに依存して、予め決められたウェーハ−検査方
法および（または）検査パラメータを設定して、分析精
度を改善するのが有利である。このためには、とりわけ
合焦可能な検査装置の解像度および合焦状態が問題であ
る。

【００４０】ウェーハ−の表面に生じる偏差がもっぱら
点状の性質を有し、或いは互いに完全に独立しているこ
とはほとんどない。したがって、たとえば、個別イメー
ジフィールドまたは個々のチップの境界を越えて延びる
ような偏差クラスタが発生する。欠陥の査定にあたっ
て、単にいくつかの偏差だけに注目すれば、たとえばマ
スクエラー或いは巨視的な目標物はその脈絡の中で認知
されない。それゆえ、本発明の有利な構成では、欠陥の
タイプ別に偏差を分類した後、欠陥を含んでいる個別イ
メージフィールドが直接境を接しているかどうかが調べ
られる。この情報により、とりわけ、２つの個別イメー
ジフィールドの間の境界に偶然位置しているような欠陥
を好適に判別することができる。

【００４１】ウエーハーにおける相互の位置に関しタイ
プ別に欠陥を検査することにより、チップの上記マスク
エラー或いはウェーハ−の掻き傷も確認することができ
る。

【発明の実施の形態】

【００４２】次に、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。本発明は以下の考察を出発点とする。 まず、ウェーハー上の構造はウェーハーの上に配置され
ているチップの設計から既知なものとする。これが意味
するところは、ウェーハー表面の検査をはじめる前にす
でに比較情報が提供されているということである。ま
た、チップの個々の構造がわかればチップの機能性がわ
かる。したがって、偏差を検出した段階ではじめて偏差
の環境に関し考察し、そこから欠陥の特徴づけまたは分
類を行うための最終結論を引き出すことはあまり効率的
ではない。

【００４３】さらに、通常は、非常に多数の同種のチッ
プを備えた大量のウェーハーが製造されるものとする。
したがって、偏差または欠陥の検出に有効に利用できる
ような比較ベースの作成に長時間費やすことは有意義で
ある。

【００４４】欠陥を検出するための有意義な方法は、同
種の対象物同士を比較することである。この方法によれ
ば、新たな構造に簡単に交換することが可能になる。欠
陥と擬似欠陥とを識別するには、及び場合によっては欠
陥をタイプ別に識別するには、欠陥イメージと比較イメ
ージの両方が必要である。ここで「イメージ」とは、イ
メージ情報のことである。欠陥イメージの提供には大き
なコストを要しないが、比較イメージの提供にはより多
くの困難が伴う。

【００４５】ウェーハーを検査する場合、ウェーハーと
その上にあるチップとに関する全情報は、多数の個別イ
メージフィールドの情報に分解される。１つのウェーハ
ーを完全に検査するために必要な個別イメージフィール
ドの数量は非常に多く、数十万のオーダーにある。詳細
に観察されねばならない偏差の数はほぼ１０００のオー
ダーである。これが意味することは、偏差を分類するた
めに必要な時間は、１つの個別イメージフィールドを検
査するための時間に比べ、「個別イメージフィールドの
数量」と「分類されるべき個別イメージフィールドの数
量」との比だけ長くかかるということである。

【００４６】１つのウェーハー上にあって被査定対象で
ある表面情報の量は非常に多く、表面情報を区分けしな
ければならないほどのものである。このための処置を図
１に例示したので、図の上から下へ順次説明することに
する。

【００４７】ウェーハーを区分するために必要な情報と
して、まず、ウェーハー１上にどのくらいの数のチップ
２が存在しているか、および、絶対座標系に関しチップ
２がどの場所に配置されているかの情報がある。

【００４８】次に、比較的深い階層面において、チップ
２を典型的な区域３に分割する。この場合、この分割を
ベースにして、どの区域３をどの検査方法で検査し、分
類するか、および（または）、どのような検査パラメー
タ（たとえば検査装置の解像度または合焦状態）を用い
てこれを行うかが決定され、或いは確認される。

【００４９】１つのチップ２の表面情報を１回で検出す
ることはできないので、１つのチップを多数の個別イメ
ージフィールド４に分割する必要がある。これらの個別
イメージフィールド４のそれぞれをさらに、同種の表面
構造を持った領域５,５’に分割する。このように個別イ
メージフィールドに区分することにより、発生した偏差
をその環境に関連させて判定することができ、この場
合、前述したように、すでにチップの設計段階から、チ
ップ２上の個々の領域５,５’にどのような意味がある
かは既知のものである。

【００５０】この情報に基づいて、たとえば、欠陥がチ
ップ２の機能にとって問題のある領域にあるか、或いは
問題にならない領域にあるかを識別することができ、或
いはたとえば、偏差が機能的に問題のある区域に存在す
るが、機能的に問題となるような大きさであるのかない
のかも判定することができる。この種の情報関連付けに
より、高精度の欠陥検出または擬似欠陥検出を達成でき
る。

【００５１】次に、パターン化されたウェーハーの欠陥
を査定するための２つの方法を図２と図３を用いて詳細
に説明する。なお、これらの方法は本発明による方法の
原理に基づくものである。

【００５２】ウェーハーのオンライン検査を行う前に、
まず、後で検査の対象となるウェーハーの個別イメージ
フィールドに対し、参照データセットを含む情報ベース
を作成することが必要である。このデータベースはある
種の多層「マップ」のようなもので、必ずしもチップの
一部分に限定されない、ウェーハーのすべての検査対象
をカバーするものである。「マップ」の個々の層は、種
々の観点からすれば、たとえば種々の分析パラメータに
よれば、仮想の参照ウェーハーの表面構造に関し分類さ
れた情報を含んでいる。各層は１つの個別イメージフィ
ールドに対し１つの参照情報セットにまとめられ、セン
トラルメモリに記憶される。

【００５３】さらに、検査の前に、偏差を欠陥と擬似欠
陥に関し区別するための判断基準を設定し、検査に備え
る必要がある。 このような処置によりはじめて、被検査対象物であるウ
ェーハーのオンライン検査を行うことができる。この場
合、検査の対象とする個別イメージフィールドは光学測
定装置内で順次個別に制御され、それぞれの個別イメー
ジフィールドの表面に関する情報を検出することにより
光学的に検査される。第１の検査ステップでは、これら
の情報が適当な参照情報セットと比較され、たとえばピ
クセルベースで個々のイメージを比較することによっ
て、何らかの偏差を確定する。

【００５４】少なくとも１つの偏差が確定されると、そ
の後の検査過程において、検出した表面情報をさらに詳
細に調べ、該当する個別イメージフィールドに対する複
数のまたはすべての参照情報セットを、前記検出した表
面情報の情報セットと比較する。しかしながら、この過
程は周期的に行われる個別イメージフィールドの最初の
検査とは切り離して行い、必要な場合だけ、すなわち偏
差を確定する場合だけ、個別イメージフィールドの周期
的検査に対し時間的に並行して行なうのが有利である。

【００５５】図２と図３にはそれぞれ左側に、欠陥評価
装置のインストラクションが図示されている。マーク検
出Ｓ１と、ウェーハーの測光Ｓ２と、位置決めＳ３と
は、個別イメージフィールドの走査の際に、同じチップ
の個々のイメージをサブピクセルが互いに合致するよう
に(subpixelgenau)検出するために用いる。ある程度仮想
の参照ウェーハーを成している情報ベースのための参照
情報セットを作成するため（ステップＳ４）、複数個の
ウェーハーまたはチップを個別イメージフィールドごと
に分析する。高精度の結果が得られるように、この過程
は後で行われる被検査対象物のウェーハーの検査よりも
遅い速度で行う。

【００５６】個々のウェーハーまたはチップの情報か
ら、参照ウェーハーに対し、または参照チップに対して
も、有効な比較情報を作成する。この比較情報はたとえ
ばデータとしてチップメモリにファイルされる。有効な
比較情報を作成するには、まず第１に、平均値イメー
ジ、場所に応じて検出されるパラメータの平均平方偏
差、材料特性と組み合わされるマルチラベルイメージ、
或いはＣＡＤデータまたはマスクデータも重要である。

【００５７】本来の検査過程は、図４と図５に概略的に
示した光学測定装置１０を用いて行う。この場合、ウェ
ーハー１を担持し、レーザー制御されるテーブルを用い
て、検査対象である個別イメージフィールド４が光学測
定装置１０に対し位置決めされ、走査される。なお光学
測定装置１０は、たとえば照明源１１と、対物レンズ１
２と、ＣＣＤ検出器１３とを有している。

【００５８】検査を上首尾に行うには、個別イメージフ
ィールド４がウェーハー１の絶対座標系に可能な限り正
確に、有利にはサブピクセルが合致するように結び付け
られるよう保証されているのが有利である。このため個
別イメージフィールド４は、自動測距システム１４と連
結されレーザー制御されるテーブルにより、周期的に順
次供給され、走査される。運動の曖昧さを低減させ、有
効露光時間を長くするため、テーブルはスタート・スト
ップ方式に従って作動する。

【００５９】図２に示唆したように、マーク検出Ｓ５、
測光Ｓ６、位置決めＳ７を行った後、各個別イメージフ
ィールド４を検査している間に、検出した表面情報を、
選定した参照情報セットと比較する（Ｓ８）。参照情報
セットは、ステップＳ４「チップデータの作成」で作成
され、情報ベース１６（図４を参照）に記憶されている
ものである。比較のため、検出したばかりの個別イメー
ジフィールド４の表面情報と測距システムの座標とを比
較器１５（図４を参照）に送る。イメージフィールドの
既知の位置に基づいて、比較器１５は該当する個別イメ
ージフィールド４に対し重要な情報を情報ベース１６か
ら呼び出し、この情報に基づいて、検出したばかりの個
別イメージフィールド４に偏差が存在するかどうかを決
定する。その結果、分類Ｓ９が行われる。

【００６０】この場合比較器１５は、各個別イメージフ
ィールドに対し同タイプの参照データを使用することが
できる。検査の対象である個別イメージフィールド４は
チップ２の区域に応じてその構造がかなり異なっている
ことがあるので、情報ベース１６にファイルされている
それ自体公知の情報に基づいて、偏差を確定するうえで
該当する表面構造に対し特に高い重要度を持っているよ
うな参照データセットを分析のために使用してもよい。

【００６１】偏差が確定されると、該当する個別イメー
ジフィールド４の検出した表面情報と、これに関連した
情報ベースの参照情報セットとが分析装置１７に転送さ
れ、以後の個別イメージフィールド４の検査を続行しな
がら、これに並行して、適当な判断基準に従って且つ所
定の分類基準に基づいて正確な検査が行われる。分類基
準は、偏差を欠陥または擬似欠陥に分類するためのもの
である（図２の分類Ｓ９を参照）。

【００６２】分析装置１７は、検査の前に公知の欠陥に
関しインストラクションを受けている。この場合欠陥の
特徴づけは、表面構造が異なるイメージフィールドセグ
メントに関連して、または表面情報の分析パラメータの
組み合わせをもったイメージフィールドセグメントに関
連して行われ、またこの種の情報の組み合わせから行う
こともできる。この点を図６に例示した。図６において左
側には、情報ベース１６にファイルされている参照個別
イメージフィールド２０が図示されており、この参照個
別イメージフィールド２０は平面的な２つの偏差（欠陥
２４と２５）によって実際の個別イメージフィールド２
１から区別される。イメージの比較から、右側に図示し
た、該当する個別イメージフィールド４に対するエラー
イメージ２２が得られる。このエラーイメージ２２は、
本例の場合、情報ベース１６にファイルされている、参
照個別イメージフィールド２０に関する他の情報を用い
て、検出した実際の個別イメージフィールド２１をさら
に検査する根拠となるものである。

【００６３】このさらなる検査においては、本例の場
合、欠陥２４が参照個別イメージフィールド２０の特定
のセグメント２６に割り当てられる。このセグメント２
６は、チップの機能性にとって重要な領域と見なされ
る。これに対し、参照個別イメージフィールド２０の左
側の明るいセグメント２７（実際の個別イメージフィー
ルド２１においても偏差（欠陥２５）を有する）は、チ
ップ２の機能性に関し重要でない領域と見なされ、詳細
に検査する必要はない。このように、偏差をその環境を
背景にして配列することにより、偏差を、チップの機能
性を阻害するような問題となる欠陥２４と、チップの機
能性を阻害しないような問題とならない欠陥（２５）、
いわゆる擬似欠陥とに分類することができる。

【００６４】図３と図５と図７には変形実施形態が図示
されている。この実施形態が前記実施形態と異なる点
は、特に、タイプの異なる問題の欠陥２４を検査するこ
とにより、利用者に原因究明のためのさらなる解釈を提
供することである。図５からわかるように、この変形実
施形態による装置は、比較器１５の下流側に接続される
中間バッファ１９を有し、この中間バッファ１９には、
１つの個別イメージフィールドにおいて偏差を確定する
際に、検出した表面情報と、場合によっては付属の参照
情報セットが送られる。中間バッファ１９は分析装置１
７の入力側を操作して、隣接している個別イメージフィ
ールドまたはすぐに続いている個別イメージフィールド
４に偏差が生じた場合に、検査過程が中断されないよう
にする。

【００６５】分析装置１７においては、前記実施形態の
場合と同様に、欠陥と擬似欠陥が区別されるが、しかし
欠陥はタイプ別に分類される。欠陥と、場合によっては
擬似欠陥もたとえば表に記載することができ、本第２実
施形態の場合、欠陥の表示はタイプ別に配列される。確
定したウェーハー表面の欠陥をビジュアル化し、或いは
他の表示形式を選択してもよい。

【００６６】図７では、該当する実際の個別イメージフ
ィールド２１の構造説明２８以外に、対応するエラーイ
メージ３０も出力される。この場合、問題となる欠陥２
４も、擬似欠陥または問題とならない欠陥２５も表示さ
れる。しかし、適当なフィルタにより、擬似欠陥の表示
と問題となる欠陥の表示を別個に行って、その際問題と
なる欠陥をいくつかのタイプに限定してもよい。

【００６７】中間バッファ１９に入力される情報量を減
らすため、検出したばかりの個別イメージフィールドの
うち偏差を持った個別イメージフィールド４またはその
表面情報だけを中間バッファ１９にファイルするように
してもよい。この場合、欠陥を評価するうえで付加的に
必要な参照情報セットは、それぞれの個別イメージフィ
ールドを処理する時点で情報ベース１６から、すなわち
ここではセントラルメモリから分析装置１７へ送られ
る。

【００６８】欠陥のタイプの決定は、多段階のプロセス
で行われる（図３のステップＳ１０「特徴取得」、ステ
ップＳ１１（分類最適化））。このため、すでに情報ベ
ースにファイルされている参照ウェーハーに対しこれま
で知られていなかった偏差が定義される。これらの偏差
の特徴、すなわちたとえば色情報や明度情報のような特
定の分析パラメータが決定され、適当にビジュアル化さ
れ、この偏差は同時に、これを取り囲んでいる表面構造
を背景として観察される。この場合利用者は、欠陥のク
ラス分けをどのように行うべきか、或いはどのような欠
陥を捜すべきかを対話方式で決定することができる。こ
れに対応して分析装置がインストラクションを受けてい
れば、同じ質問形式で他のすべてのウェーハーを査定す
ることができる。

【００６９】さらに図３は、分析装置１７が最初にイン
ストラクションを受け取った後も、ウェーハー１の検査
を行っている間に、他の欠陥の認識に基づいて欠陥のタ
イプ分類を適合させ、或いは必要な場合には拡張できる
ことを示している。

【００７０】査定された欠陥は、たとえば、ウェーハー
１の基本単位に関連して作成される表に記憶される。図
６に概略的に示した、個別イメージフィールド４の個々
のセグメント２６に関する欠陥のタイプ別分類により、
チップ２の機能にとって問題のある欠陥を高い確率で検
出することができる。さらに、構造分類のための情報ベ
ースを介して、イメージセグメント化と欠陥検出および
欠陥分類とを切り離すことにより、より効率的な、より
包括的なアルゴリズムを使用することができる。なぜな
ら、検査と分類に必要な情報はすでにインストラクショ
ンの段階で提供されているからである。

【００７１】後者の目的のため、クラスター化も用いら
れる。たとえば図８に示したように、欠陥を検出し分類
した後に、情報を（したから上へ図示したように）統括
する。この場合、イメージフィールドに分割する際に欠
陥を破損させないようにするため、欠陥の正確な割り当
てを保証すること、また欠陥のダブルカウントも避ける
ようにすべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェーハ−のセグメント化、チップのセグメン
ト化、個別イメージフィールドのセグメント化を説明す
る図である。

【図２】問題のある欠陥と問題のない欠陥（擬似欠陥）
の区別を行えるようにした、パターン化されたウェーハ
−の欠陥を査定する方法のステップを示す図である。

【図３】タイプ別に発生した欠陥を分類するようにした
他の欠陥査定方法を示す図である。

【図４】図２の方法を実施するための装置の概略図であ
る。

【図５】図３の方法を実施するための装置の概略図であ
る。

【図６】第１の方法による欠陥の分類を説明するため
に、左側に理想構造を、中央に実際の構造を、右側にエ
ラー（欠陥）イメージを図示した、セグメント化された
個別イメージフィールドを示す図である。

【図７】欠陥を分類するための他の方法を示す図であ
る。

【図８】欠陥のクラスター化を説明する図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ− ２ チップ ３ 区域 ４ 個別イメージフィールド ５，５’ 同種の表面構造を持った領域 １０ 測定装置 １１ 照明源 １２ 対物レンズ １３ ＣＣＤ検出器 １４ 測距システム １５ 比較器 １６ 情報ベース １７ 分析装置 １９ 中間バッファ ２０ 参照個別イメージフィールド ２１ 実際の個別イメージフィールド ２２ エラーイメージ ２４ 問題となる欠陥 ２５ 問題にならない欠陥 ２６，２７ セグメント ２８ 構造説明 ３０ エラーイメージ Ｓ１ マーク検出 Ｓ２ ウェーハ−の測光 Ｓ３ 位置決め Ｓ４ チップデータの作成 Ｓ５ マーク検出 Ｓ６ 測光 Ｓ７ 位置決め Ｓ８ 比較 Ｓ９ 分類 Ｓ１０ 特徴取得 Ｓ１１ 分類最適化

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェーハー表面の構造欠陥を査定する方法
   において、 検出したばかりのウェーハー表面の個別イメージフィー
   ルド（４）の表面情報を、同じ製造工程の同じ構造の多
   数のウェーハー表面から前もって検出した表面情報であ
   って、場所が同じ個別イメージフィールド（４）の前記
   表面情報をもとに作成され、電子的に記憶された参照情
   報と比較することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】ウェーハー表面の場所が異なる多数の個別
   イメージフィールド（４）の表面情報を検出するステッ
   プと、 各個別イメージフィールド（４）の表面情報を、同じ構
   造のウェーハーの、場所が同じ個別イメージフィールド
   （４）に関し前もって検出したすべての表面情報が記憶
   されている参照情報セットの参照情報と比較するステッ
   プ（Ｓ８）と、 比較の結果、偏差を確定するステップと、 偏差を、問題のある欠陥と問題のない欠陥とに分類する
   ステップと、 問題のある欠陥を持ったウェーハー表面の個別イメージ
   フィールド（４）を指摘して出力するステップと、を含
   んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】第１の個別イメージフィールド（４）の表
   面情報と参照情報セットとの比較、偏差の確定、およびそ
   の分類を、第２の個別イメージフィールド（４）の表面
   情報の検出と時間的に並行して行い、次に第２の個別イ
   メージフィールド（４）の表面情報と参照情報セットと
   の比較、偏差の確定、およびその分類を、第３の個別イメ
   ージフィールド（４）の表面情報の検出と時間的に並行
   して行い、以後同様に行なうことを特徴とする、請求項
   ２に記載の方法。
4. 【請求項４】参照情報セットを取得するため、同じ構造
   の多数のウェーハーの場所が同じ個別イメージフィール
   ド（４）の表面情報を検出し、異なるパラメータに従っ
   て分析することを特徴とする、請求項２または３に記載
   の方法。
5. 【請求項５】１つの個別イメージフィールド（４）のセ
   グメント化を、それぞれ同種の表面構造を持った領域に
   おいて行ない、欠陥のタイプ別の分類を、異なる表面構造
   領域に対する位置に従って行なうことを特徴とする、請
   求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 【請求項６】第１の比較（Ｓ８）のために、検査対象で
   ある個別イメージフィールド（４）に依存して特定のタ
   イプの参照情報セットを選定し、個別イメージフィール
   ド（４）をクラスにカテゴリー化し、各クラスの個別イ
   メージフィールドに１つのタイプの参照情報セットを割
   り当てることを特徴とする、請求項１から５までのいず
   れか一つに記載の方法。
7. 【請求項７】個別イメージフィールド（４）のクラスに
   依存して、ウェーハー（１）および（または）検査パラ
   メータを検査するための所定の方法を設定することを特
   徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の
   方法。
8. 【請求項８】偏差をタイプ別に分類した後、すべての欠
   陥を、ウェーハー（１）でのその位置に関し調べること
   を特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記
   載の方法。