JP2002313861A - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

パターン検査装置およびパターン検査方法

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JP2002313861A JP2001112539A JP2001112539A JP2002313861A JP 2002313861 A JP2002313861 A JP 2002313861A JP 2001112539 A JP2001112539 A JP 2001112539A JP 2001112539 A JP2001112539 A JP 2001112539A JP 2002313861 A JP2002313861 A JP 2002313861A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繰り返しパターン領域に発生した比較的大き
な欠陥を正確に検出することができるパターン検査装置
およびパターン検査方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 パターン検査装置は、基板支持テーブル
１１と、アクチュエータ１２、１３を介して基板支持テ
ーブル１１を駆動するためのテーブル駆動部１４と、カ
メラ１５と、画像処理部２０と、キーボード１８および
ＣＲＴ１９に接続された制御部１７とを備える。また、
画像処理部２０は、チップ比較検査を実行するチップ比
較検査部２１と、セル比較検査を実行するセル比較検査
部２３と、画像メモリ２２、２４と、チップ比較検査部
２１による検査結果とセル比較検査部２３による検査結
果とを統合して最終的な欠陥の有無を判定する統合判定
部２５と、領域メモリ２６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ等
の基板に対し、当該基板上に形成された多数のチップに
おけるパターンを検査する検査装置およびパターン検査
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハに形成された多数のチップ
内には、例えばメモリにおける電荷蓄積部分のように同
一の形状を有するパターンが繰り返して形成される繰り
返しパターン領域と、それ以外のパターンが形成される
ランダムパターン領域とが存在する。そして、このよう
なチップ内のパターンを検査する際には、繰り返しパタ
ーン領域とランダムパターン領域とに対し、各々、異な
る検査方法が用いられている。
【０００３】すなわち、上記ランダムパターン領域に対
しては、隣接または近接する複数のチップ間で対応する
パターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検
出するチップ比較検査が採用される。このチップ比較検
査は、ダイ比較検査あるいはランダム比較検査とも呼称
される検査方法である。このチップ比較検査は、半導体
ウエハ上の比較的離隔した２つの位置に配置されたパタ
ーンを比較検査することから、その許容誤差を比較的大
きくとる必要がある。
【０００４】一方、上記繰り返しパターン領域に対して
は、同一チップ内における隣接または近接する繰り返し
パターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を
検出するセル比較検査が採用される（特公平６−５６２
９３号公報参照）。このセル比較検査は、アレイ比較検
査とも呼称される検査方法である。このセル比較検査
は、比較するパターンが距離的に近いことから、精度の
高い検査を実行することが可能となる。
【０００５】このため、半導体ウエハに形成されたチッ
プにおける繰り返しパターン領域とランダムパターン領
域との両方の領域に対してパターン検査を行う場合にお
いては、ダイ比較検査を行うパターン検査装置と、セル
比較検査を行うパターン検査装置との両方のパターン検
査装置が使用される。また、ダイ比較検査とセル比較検
査の両方の検査モードを備えた検査装置を使用し、繰り
返しパターン領域またはランダムパターン領域に各々対
応させてモードを切り換えることにより検査を行う場合
もある。
【０００６】また、特許第２９７６５５０号には、チッ
プを撮像した画像に対してセル比較を行うことにより、
その画像領域におけるセル比較可能部分とセル比較不可
能部分とを設定し、セル比較可能部分に対してはセル比
較検査を行い、セル比較不可能部分に対してはチップ比
較検査を行うパターン欠陥検査方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図４は、セル比較検査
を利用して欠陥を検出する動作を示す説明図である。
【０００８】セル比較検査を行う際には、繰り返しパタ
ーンＡと繰り返しパターンＢとを比較するとともに、繰
り返しパターンＢと繰り返しパターンＣとを比較する。
そして、繰り返しパターンＡと繰り返しパターンＢとの
比較結果１０１と、繰り返しパターンＢと繰り返しパタ
ーンＣとの比較結果１０２とのＡＮＤをとることによ
り、繰り返しパターンＢに固有の欠陥１００を検出す
る。
【０００９】このセル比較検査によれば、繰り返しパタ
ーン内に形成された微細な欠陥に対しては精度の高い検
査結果を得ることができるが、繰り返しパターンの２周
期以上に亘る欠陥を検出することができないという問題
がある。
【００１０】例えば、比較的大きなパーティクルが繰り
返しパターン上に存在した場合等において、図５に示す
ように、繰り返しパターンＢおよび繰り返しパターンＣ
の両方が欠陥となった場合においては、繰り返しパター
ンＡと繰り返しパターンＢとの比較結果１０３と、繰り
返しパターンＢと繰り返しパターンＣとの比較結果１０
４とのＡＮＤををとっても、繰り返しパターンＢには欠
陥は存在しないと認識されることになる。
【００１１】このため、セル比較検査では、図５に示す
ような繰り返しパターンの２周期以上に亘るような比較
的大きな欠陥が検出できないことになる。
【００１２】このような問題は、上述した特許第２９７
６５５０号に記載されたパターン欠陥検査方法において
も同様に生ずる現象である。すなわち、上述した特許第
２９７６５５０号に記載されたパターン欠陥検査方法に
おいては、このような繰り返しパターンの２周期以上に
亘るような比較的大きな欠陥がセル比較可能部分とセル
比較不可能部分とを設定する際に存在した場合には、こ
の大きな欠陥部分をセル比較可能部分と認識することに
なり、また、このような繰り返しパターンの２周期以上
に亘るような比較的大きな欠陥がセル比較検査時に存在
した場合においては、欠陥が存在しないものと認識する
ことになる。
【００１３】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、繰り返しパターン領域に発生した比較
的大きな欠陥を正確に検出することができるパターン検
査装置およびパターン検査方法を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板上に形成された多数のチップにおける繰り返し
パターン領域の繰り返しパターンを検査する検査装置で
あって、繰り返しパターン領域に対し、同一チップ内に
おける繰り返しパターンを相互に比較するセル比較と、
複数のチップ間で対応するパターン同士を比較するチッ
プ比較とを実行することによりパターンの欠陥を検出す
ることを特徴とする。
【００１５】請求項２に記載の発明は、基板上に形成さ
れた多数のチップにおけるパターンを検査する検査装置
であって、基板を支持する基板支持手段と、前記チップ
の画像を撮影するための撮影手段と、前記基板支持手段
と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、前
記撮影手段により撮影したチップの画像を記憶する画像
記憶手段と、前記撮影手段により撮影したチップ上の領
域に対し、繰り返しパターンが形成された繰り返しパタ
ーン領域とランダムパターンが形成されたランダムパタ
ーン領域とを設定する領域設定手段と、前記領域設定手
段により設定した繰り返しパターン領域とランダムパタ
ーン領域とを記憶する領域記憶手段と、前記領域記憶手
段に記憶した繰り返しパターン領域に対して、同一チッ
プ内における繰り返しパターンを相互に比較することに
よりパターンの欠陥を検出するセル比較を実行するセル
比較検査手段と、前記領域記憶手段に記憶した繰り返し
パターン領域とランダムパターン領域とに対して、複数
のチップ間で対応するパターン同士を比較することによ
りパターンの欠陥を検出するチップ比較を実行するチッ
プ比較検査手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】請求項３に記載の発明は、基板上に形成さ
れた多数のチップにおけるパターンを検査する検査方法
であって、チップ上の領域に対し、繰り返しパターンが
形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが
形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定
工程と、前記領域設定工程で設定した繰り返しパターン
領域に対しては、同一チップ内における繰り返しパター
ンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出す
るセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士
を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ
比較との両方を実行するとともに、前記領域設定工程で
設定したランダムパターン領域に対しては、複数のチッ
プ間で対応するパターン同士を比較することによりパタ
ーンの欠陥を検出するチップ比較を実行する欠陥検出工
程と、から成ることを特徴とする。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
のパターン検査方法において、前記領域設定工程におい
ては、チップ上のパターンを撮影することによりこのパ
ターンを表示装置上に拡大表示し、この拡大表示された
パターンを利用して繰り返しパターンが形成された繰り
返しパターン領域とランダムパターンが形成されたラン
ダムパターン領域とを設定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るパターン
検査装置の概要図である。
【００１９】このパターン検査装置は、半導体ウエハか
らなる基板Ｗを支持する基板支持テーブル１１と、この
基板支持テーブル１１をＸ方向に移動させるためのアク
チュエータ１２と、基板支持テーブル１１をＹ方向に移
動させるためのアクチュエータ１３と、これらのアクチ
ュエータ１２、１３を介して基板支持テーブル１１を駆
動するためのテーブル駆動部１４と、基板支持テーブル
１１に支持された基板Ｗに形成されたチップの画像を撮
影するカメラ１５と、後述する画像処理部２０と、パタ
ーン検査装置全体を制御する制御部１７とを備える。ま
た、制御部１７には、後述する領域設定時に、領域設定
手段として機能するキーボード１８と、拡大表示手段と
して機能するＣＲＴ１９とが接続されている。
【００２０】また、画像処理部２０は、チップ比較検査
を実行するチップ比較検査部２１と、チップ比較検査時
にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶する画像メ
モリ２２と、セル比較検査を実行するセル比較検査部２
３と、セル比較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一
時的に記憶する画像メモリ２４と、チップ比較検査部２
１による検査結果とセル比較検査部２３による検査結果
とを統合して最終的な欠陥の有無を判定する統合判定部
２５と、キーボード１８等を利用して設定された繰り返
しパターン領域およびランダムパターン領域を記憶する
領域メモリ２６とを備える。画像処理部２０におけるチ
ップ比較検査部２１、画像メモリ２２、セル比較検査部
２３および画像メモリ２４は、Ａ／Ｄ変換器１６を介し
てカメラ１５と接続されている。
【００２１】なお、チップ比較検査時にカメラ１５で撮
影した画像を一時的に記憶する画像メモリ２２とセル比
較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶す
る画像メモリ２４とを個別に設けるかわりに、単一の画
像メモリを利用して画像を一時的に記憶するようにして
もよい。
【００２２】このような構成を有するパターン検査装置
において基板Ｗのパターンを検査する際には、最初に、
繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域と
ランダムパターンが形成されたランダムパターン領域と
を設定する領域設定工程を実行する。
【００２３】この領域設定工程においては、カメラ１５
により、基板Ｗの表面に形成されたチップ上のパターン
を撮影して、このチップ上のパターンの画像をＣＲＴ１
９上に拡大表示する。
【００２４】図２は、このようにしてＣＲＴ１９上に拡
大表示されたチップ３１上のパターンの画像を模式的に
示す説明図である。
【００２５】この実施形態においては、チップ３１上に
は、ランダムパターンが形成された領域３２と、繰り返
しパターンが形成された領域３３、３４とが形成されて
いるものとする。
【００２６】次に、この拡大画面を使用し、オペレータ
がこの拡大表示画面を確認しながら、これらの領域をラ
ンダムパターンが形成されたランダムパターン領域３２
と繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域
３３、３４として設定する。この領域設定工程において
は、制御部１７に接続されたキーボード１８を利用して
領域設定がなされる。この領域設定工程で設定されたラ
ンダムパターン領域３２と繰り返しパターン領域３３、
３４とは、画像処理部２０における領域メモリ２６に記
憶される。
【００２７】なお、この領域設定工程は、オペレータが
キーボード１８や図示しないマウス等を使用して実行し
てもよく、また、例えば、特許第２９７６５５０号に記
載されているような方式を使用して制御部１７により自
動的に実行するように構成してもよい。
【００２８】この領域メモリ２６に記憶されたランダム
パターン領域３２と繰り返しパターン領域３３、３４に
基づいて、チップ比較検査を行うべき領域とセル比較検
査を行うべき領域とが決定される。すなわち、図３
（ａ）に示すように、この検査方式決定工程において
は、最初に、ランダムパターン領域３２に対してはチッ
プ比較検査を行うためのフラグ（図３に示す符号１）が
立てられ、繰り返しパターン領域３３、３４に対しては
セル比較を行うためのフラグ（図３に示す符号１）が立
てられる。そして、図３（ｂ）に示すように、セル比較
検査を行うべきフラグをコピーすることにより、繰り返
しパターン領域３３、３４に対応してチップ比較を行う
ためのフラグが立てられる。そして、これらの情報は、
画像処理部２０における領域メモリ２６に記憶される。
【００２９】なお、この検査方式決定工程は、制御部１
７により自動的に実行するように構成してもよく、ま
た、オペレータがキーボード１８や図示しないマウス等
を使用して実行してもよい。
【００３０】以上の工程が完了すれば、パターン検査を
実行する。このパターン検査工程においては、検査方式
決定工程で設定し領域メモリ２６に記憶されたチップ比
較検査を行うべき領域とセル比較検査を行うべき領域と
の情報に基づいてチップ比較検査部２１とセル比較検査
部２３とが制御され、繰り返しパターン領域３３、３４
に対してはセル比較検査とチップ比較検査との両方が実
行されるとともに、ランダムパターン領域３２に対して
はチップ比較検査が実行される。
【００３１】このパターン検査工程においては、ランダ
ムパターン領域３２および繰り返しパターン領域３３、
３４に対し、チップ比較検査部２１においてチップ比較
検査が実行される。このチップ比較検査部２１において
は、カメラ１５により撮影し画像メモリ２２に記憶され
た一つ前のチップ３１におけるある領域のパターンの画
像と、カメラ１５により撮影した現在のチップ３１にお
ける対応する領域のパターンの画像との比較を順次連続
して実行することにより、欠陥の有無が検査される。
【００３２】また、このパターン検査工程においては、
繰り返しパターン領域３３、３４に対し、セル比較検査
部２３においてセル比較検査が実行される。このセル比
較検査部２３においては、カメラ１５により撮影し画像
メモリ２４に記憶された一つ前の繰り返しパターンの画
像と、カメラ１５により撮影した現在の繰り返しパター
ンの画像との比較を順次連続して実行することにより、
欠陥の有無が検査される。
【００３３】ここで、繰り返しパターン領域３３、３４
に比較的大きな欠陥が生じていた場合においては、図５
に示すように、セル比較検査部２３におけるセル比較検
査では欠陥を検出できない。しかしながら、このような
比較的大きな欠陥は、チップ比較検査部２１におけるチ
ップ比較検査時に検出される。このとき、このような比
較的大きな欠陥は、その許容誤差を比較的大きくとる必
要があるチップ比較検査時においても、確実に検出する
ことが可能であり、検出ミスが生ずることはない。
【００３４】上述したチップ比較検査とセル比較検査と
は、テーブル駆動部１４によりアクチュエータ１２、１
３を介して基板支持テーブル１１を駆動し、そこに支持
された基板Ｗをカメラ１５に対して相対的に移動させる
ことにより、基板Ｗの表面におけるチップ３１の形成領
域全域に対して実行される。
【００３５】しかる後、チップ比較検査部２１による検
査結果とセル比較検査部２３による検査結果とが、統合
判定部２５において統合され、基板Ｗに形成されたチッ
プ全体に対する検査結果が判定される。なお、この統合
判定部２５においては、チップ比較検査部２１による検
査結果とセル比較検査部２３による検査結果とのＯＲを
とることにより結果の統合を実行する。
【００３６】そして、その検査結果は、制御部１７を介
してＣＲＴ１９上に表示される。
【００３７】以上のように、この実施形態に係るパター
ン検査装置によれば、繰り返しパターン領域３３、３４
に対してセル比較検査とチップ比較検査との両方を行
い、また、ランダムパターン領域３２に対してはチップ
比較検査を行うことから、繰り返しパターン領域３３、
３４に比較的大きな欠陥が生じていた場合においても、
この欠陥を正確に検出することが可能となる。
【００３８】なお、上述した実施の形態においては、領
域設定工程において、ランダムパターンが形成されたラ
ンダムパターン領域３２と繰り返しパターンが形成され
た繰り返しパターン領域３３、３４との両方の領域を設
定しているが、繰り返しパターン領域３３、３４のみを
設定し、その他の領域は全てランダムパターン領域とし
て認識させるようにしてもよい。このような構成を採用
した場合においては、チップ３１上の全領域に対してチ
ップ比較検査が実行され、さらに、チップ３１における
繰り返しパターン領域３３、３４に対してセル比較検査
が実行されることになる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、繰り返
しパターン領域に対し、同一チップ内における繰り返し
パターンを相互に比較するセル比較と、複数のチップ間
で対応するパターン同士を比較するチップ比較とを実行
することによりパターンの欠陥を検出することから、繰
り返しパターン領域に発生した比較的大きな欠陥を正確
に検出することが可能となる。
【００４０】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、繰り返しパターン領域に対してはセル比較とチッ
プ比較との両方を実行するとともに、ランダムパターン
領域に対してはチップ比較を実行することから、繰り返
しパターン領域とランダムパターン領域との欠陥を検査
するに際し、繰り返しパターン領域に発生した比較的大
きな欠陥を正確に検出することが可能となる。
【００４１】請求項４に記載の発明によれば、チップ上
のパターンを撮影することによりこのパターンを表示装
置上に拡大表示し、この拡大表示されたパターンを利用
して繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領
域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領
域とを設定することから、繰り返しパターン領域とラン
ダムパターン領域とを容易に設定することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るパターン検査装置の概要図であ
る。
【図２】ＣＲＴ１９上に拡大表示されたチップ３１上の
パターンの画像を模式的に示す説明図である。
【図３】チップ比較検査を行うべき領域とセル比較検査
を行うべき領域とを示す説明図である。
【図４】セル比較検査を利用して欠陥を検出する動作を
示す説明図である。
【図５】セル比較検査を利用して欠陥を検出する動作を
示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 基板支持テーブル １２ アクチュエータ １３ アクチュエータ １４ テーブル駆動部 １５ カメラ １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ 制御部 １８ キーボード １９ ＣＲＴ ２０ 画像処理部 ２１ チップ比較検査部 ２２ 画像メモリ ２３ セル比較検査部 ２４ 画像メモリ ２５ 統合判定部 ２６ 領域メモリ Ｗ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 CC19 FF04 MM03 PP12 QQ24 QQ38 RR01 RR02 RR07 RR09 SS13 TT02 UU05 2G051 AA51 AB07 CA04 DA07 EA11 EA12 EA14 ED15 FA01 4M106 AA01 CA39 DB04 DJ04 DJ18 DJ20 DJ21 DJ24 DJ27 5B057 AA03 BA02 CA12 CA16 CC03 CE09 DA03 DA08 DB02 DC32

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に形成された多数のチップにおけ
    る繰り返しパターン領域の繰り返しパターンを検査する
    検査装置であって、 繰り返しパターン領域に対し、同一チップ内における繰
    り返しパターンを相互に比較するセル比較と、複数のチ
    ップ間で対応するパターン同士を比較するチップ比較と
    を実行することによりパターンの欠陥を検出することを
    特徴とするパターン検査装置。
  2. 【請求項２】 基板上に形成された多数のチップにおけ
    るパターンを検査する検査装置であって、 基板を支持する基板支持手段と、 前記チップの画像を撮影するための撮影手段と、 前記基板支持手段と前記撮像手段とを相対的に移動させ
    る移動手段と、 前記撮影手段により撮影したチップの画像を記憶する画
    像記憶手段と、 前記撮影手段により撮影したチップ上の領域に対し、繰
    り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とラ
    ンダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを
    設定する領域設定手段と、 前記領域設定手段により設定した繰り返しパターン領域
    とランダムパターン領域とを記憶する領域記憶手段と、 前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域に対
    して、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に
    比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較
    を実行するセル比較検査手段と、 前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域とラ
    ンダムパターン領域とに対して、複数のチップ間で対応
    するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥
    を検出するチップ比較を実行するチップ比較検査手段
    と、 を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
  3. 【請求項３】 基板上に形成された多数のチップにおけ
    るパターンを検査する検査方法であって、 チップ上の領域に対し、繰り返しパターンが形成された
    繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成された
    ランダムパターン領域とを設定する領域設定工程と、 前記領域設定工程で設定した繰り返しパターン領域に対
    しては、同一チップ内における繰り返しパターンを相互
    に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比
    較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較す
    ることによりパターンの欠陥を検出するチップ比較との
    両方を実行するとともに、前記領域設定工程で設定した
    ランダムパターン領域に対しては、複数のチップ間で対
    応するパターン同士を比較することによりパターンの欠
    陥を検出するチップ比較を実行する欠陥検出工程と、 から成ることを特徴とするパターン検査方法。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載のパターン検査方法にお
    いて、 前記領域設定工程においては、チップ上のパターンを撮
    影することによりこのパターンを表示装置上に拡大表示
    し、この拡大表示されたパターンを利用して繰り返しパ
    ターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパ
    ターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する
    パターン検査方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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