JP2005283326A

JP2005283326A - 欠陥レビュー方法及びその装置

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Publication number: JP2005283326A
Application number: JP2004097559A
Authority: JP
Inventors: Munenori Fukunishi; 宗憲福西; Hisae Shibuya; 久恵渋谷; Yuji Takagi; 裕治高木
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】
外観検査装置で検出した欠陥を観察するときに、見たい欠陥の詳細な画像を効率よく取得することが可能な欠陥の観察方法及びその装置を提供する。
【解決手段】
表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する方法において、試料上に形成されたアライメントパターンを撮像してアライメントパターンの位置情報を求め、アライメントパターンの設計データから得たレイアウトデータを用いてレイアウトの画像を作成し、撮像して得たアライメントパターンの画像と作成したレイアウトの画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求め、試料を検査して求めた欠陥の位置情報に対応するレイアウトデータをオフセット量の情報を用いて補正した情報を用いて試料を保持するテーブルを駆動して欠陥を観察手段の視野内に設定し、欠陥の詳細な画像を取得するようにした。
【選択図】図１０

Description

本発明は，半導体外観検査装置で検出した半導体デバイスの微細な欠陥を詳細に解析するための欠陥の観察方法およびその装置に関するものである。

半導体製造工程では，プロセス状態の管理を目的として，光学式または電子線式外観検査装置を用いた外観検査による欠陥検出と，レビューSEM（Scanning Electron Microscope）・FIB（Focused Ion Beam）・TEM（Transmission Electron Microscope）など解析装置を用いた欠陥発生原因の解析が行われている。そして、これらの解析装置で解析した欠陥発生原因の対策をプロセスにフィードバックすることで，歩留り向上を図っている。

このときの外観検査装置の動作について簡単に説明する。先ず，ウェハ上の特徴的なパターン（アライメントポイント）を用いて，ウェハ上の位置を表すウェハ座標系と，外観検査装置のステージ位置制御量であるステージ座標系との関係づけが行われる（アライメント）。次に、ステージを移動させながらウェハ外観の検査画像を取得する（撮像）。この際，検査画像上の位置とステージ座標系の関係づけが行われる。検査画像と，隣接する正常パターンの画像（参照画像）とを比較し，差が大きい部分を欠陥とする。アライメント・撮像により得られた各座標の位置関係を用いて，検査画像上の欠陥位置からウェハ座標系の欠陥座標（以下，「ウェハ座標系検査座標」と呼ぶ）へ変換し，出力する。

解析装置において，外観検査装置から出力されるウェハ座標系欠陥座標だけをもとに解析位置決めしても，必ずしも欠陥位置を解析できるわけではない。これは，(1)外観検査装置のステージ精度などに起因する欠陥座標の誤差や，(2)外観検査装置−解析装置間の座標系のずれ，(3)解析装置のステージ精度による撮像位置ずれ、などに起因している。

解析装置としてレビューSEMを使用する場合，先ず、ウェハ座標系欠陥座標をもとに低倍の欠陥画像と参照画像とを取得して欠陥の位置出しを行い，次に、その結果をもとに高倍の欠陥画像と参照画像とを取得する。このため，１個の欠陥をレビューするのに撮像回数が４回，ステージ移動を３回も行わなければならず、欠陥レビューのスループット低下の原因になっている（図１）。

この欠陥観察におけるウェハ座標系欠陥座標の位置ずれに対し，高倍率の欠陥観察を支援する方法として、特許文献１には，解析装置を用いて高倍率で欠陥を観察する際，CADデータ（Computer Aided Design）と解析装置の低倍率画像を位置合わせし，そのずれ量を補償することで，解析装置のステージ精度に起因する位置ずれを補正し，高倍率の観察位置決めを行う方法が開示されている。

特開２００２−３２７３７号公報

上述した位置ずれの補正方法では，各解析ポイント（欠陥座標）につき毎回CADデータと低倍画像を位置合わせする必要があり，スループットの低下要因になり得る。また，解析装置のステージ等に起因する位置ずれ（3）を補償することは可能であるが，外観検査装置が出力した時点で既に含まれる欠陥座標の位置ずれや（1），外観検査装置−解析装置間の座標系のずれに起因する位置ずれ（2）を補償することに対して，十分に配慮されていない。

外観検査装置で検出した欠陥を効率よくレビュー装置の視野内に入れるには、外観検査装置のステージ精度等に起因する欠陥座標の誤差（1），外観検査装置−解析装置間の位置ずれ（2）を排除し，外観検査装置から出力される欠陥座標だけ用いて，解析装置での欠陥位置決めを可能にすることが必要である。

本発明の目的は，外観検査装置で検出した欠陥を観察するときに、見たい欠陥の詳細な画像を効率よく取得することが可能な欠陥の観察方法及びその装置を提供することに有る。

上記課題を達成するために，本発明では，レチクルまたは半導体チップの構造を記したレイアウトデータ(CADデータ)を用いる。レイアウトデータと欠陥座標近傍の検査画像の位置合わせを行い，その位置ずれ量を補償することで，ウェハ座標系欠陥座標から，レイアウトデータと対応付けられた欠陥座標（以下，「レイアウト座標系欠陥座標」と呼ぶ）へ変換する位置ずれ補正手段と，解析装置でレイアウト座標系欠陥座標だけを用いて位置決め・撮像を行うため，解析装置の撮像位置とレイアウトデータとのオフセットを算出するアライメント手段を備えるようにした。

即ち、本発明では、表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する方法において、試料上に形成されたアライメントパターンを撮像してアライメントパターンの位置情報を求め、アライメントパターンの設計データから得たレイアウトデータを用いてレイアウトの画像を作成し、撮像して得たアライメントパターンの画像と作成したレイアウトの画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求め、試料を検査して求めた欠陥の位置情報に対応するレイアウトデータをオフセット量の情報を用いて補正した情報を用いて試料を保持するテーブルを駆動して欠陥を観察手段の視野内に設定し、欠陥の詳細な画像を取得するようにした。

また、本発明では、表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する装置を、試料を載置して平面内で移動可能なテーブル手段と、テーブル手段に載置された試料上に形成されたアライメントパターンを撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像して得たアライメントパターンの画像からアライメントパターンのエッジ画像を生成するパターンエッジ画像生成手段と、アライメントパターンに対応する設計データからパターンのレイアウトのエッジ画像を作成するレイアウトエッジ画像作成手段と、パターンエッジ画像生成手段で生成したアライメントパターンのエッジ画像とレイアウトエッジ画像作成手段で作成したレイアウトのエッジ画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求めるオフセット量算出手段と、オフセット量算出手段で算出したオフセット量を用いて予め検査装置で検査して検出した欠陥の位置に対応するレイアウトデータを補正して該補正した情報を用いて欠陥が撮像手段の視野の中に入るようにテーブル手段の位置を制御する位置制御手段と、位置制御手段でテーブル手段の位置を制御して撮像手段の視野の中に入れた欠陥を撮像手段で撮像して得た欠陥の拡大画像を表示する表示手段とを備えて構成した。

本発明により，外観検査装置のハードウェアに起因する位置ずれ(誤差)を含まない欠陥座標を得ることができ，解析装置のスループットを向上させることができる。

例えば，解析装置としてレビューSEMを用いる場合，従来の１欠陥あたりの撮像回数４回・ステージ移動３回から，撮像回数２回・ステージ移動２回へ処理回数を低減できるうえ，低倍画像による欠陥抽出・欠陥座標計算を行う必要がなく，処理時間を短縮することができる。

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。

本実施例は，欠陥検査装置１で検出された欠陥を，レビューSEM５０で詳細観察するものである。本実施例の装置全体構成を，図３に示す。本実施例では、欠陥検査装置１として明視野照明方式の外観検査装置を用いた場合について説明する。図３に示した構成では、外観検査装置１・レビューSEM５０・検査結果用サーバ３・レイアウトデータ用サーバ４が，LAN５によって接続されている。外観検査装置１では，レイアウトデータ用サーバ４に蓄積されている検査対象の当該品種のレイアウトデータ１２を取得し，レイアウト座標系検査結果１６を出力する。レイアウト座標系検査結果１６は，検査結果用サーバ３に蓄積される。レビューSEM５０は，検査結果用サーバ３からレイアウト座標系検査結果１６を取得し，それをもとに各欠陥位置の観察（レビュー）を行う。

以下，外観検査装置１の構成，レビューSEM５０の構成，外観検査装置１の詳細な処理内容，レビューSEM５０の詳細な処理内容，本発明の実施手順（外観検査−欠陥観察を行う手順）について順次説明する。

外観検査装置１の構成を，図４に示す。従来の例えば特開平５−１８２８８７号公報に開示されているような明視野照明方式の外観検査装置の構成と大きく異なる点は，位置ずれ補正処理部３２があることと，レイアウトデータ用サーバ４からレイアウトデータ１２を取得できるようになっている点である。以下，各部役割を説明する。撮像部３０では，検査画像３４と参照画像１４とを取得する。

欠陥抽出・欠陥座標計算部３１では，検査対象位置の検査画像３４と，隣接する正常パターン部分の検査画像（参照画像１４）とを比較し，差が大きい部分を欠陥として抽出する。このとき画像上で欠陥部分を示したものが欠陥領域画像１５である。この欠陥位置は，画像上の位置からウェハ座標系欠陥座標１３へ変換され出力される。位置ずれ補正処理部３２では，欠陥抽出・欠陥座標計算部３１で出力されるウェハ座標系欠陥座標１３・参照画像１４・欠陥領域画像１５と，レイアウトデータ用サーバ４から取得するレイアウトデータ１２を用いて，ウェハ座標系欠陥座標１３からレイアウト座標系欠陥座標３５への変換を行う（位置ずれ補正処理部３２の詳細な動作内容は後述する）。

出力部３３では，検査結果をディスプレイに表示するとともに，上記で検出された各欠陥のレイアウト座標系欠陥座標３５や検査条件などの情報を纏め，レイアウト座標系検査結果１６を出力する。出力されたレイアウト座標系検査結果１６は検査結果用サーバ３に蓄積される。

尚、上記した欠陥検出手段の例として、明視野照明方式の外観検査装置を用いた場合について説明したが、欠陥の位置情報が得られるものであれば、例えば特開平１０−２２１２６７号公報に記載されているような、ウェハ表面を斜めの方向から照明して欠陥からの回折光を検出する暗視野方式の検査装置であっても良い。

次に、検査装置で検出した欠陥の位置情報に基づいて欠陥の詳細な画像を検出するレビューSEM５０の構成を，図５に示す。以下，各部役割を説明する。撮像部３０は，観察画像５２を取得する。出力部３３は，観察画像５２を表示する。これらは，従来のレビューSEMと同様のものである。従来のレビューSEMと大きく異なる点は，レイアウトデータアライメント部３６があることと，レイアウトデータ用サーバ４からレイアウトデータ１２を取得できるようになっている点である。レイアウトデータアライメント部３６は，撮像部３０から観察画像５２・観察座標５１を，レイアウトデータ用サーバ４からレイアウトデータ１２をそれぞれ取得し，レビューSEM５０のステージ位置制御量（または，レビューSEMでのウェハ座標）とレイアウト座標とのオフセット１９を演算する。上記オフセット量は，レイアウト座標系欠陥座標３５から，観察位置決めする際の，補償（オフセット演算）に用いる。（レビューSEM５０の動作シーケンスと，レイアウトデータアライメント部３６の詳細な動作内容は後述する。）
外観検査装置１の位置ずれ補正処理部３２の動作内容を説明する。位置ずれ補正処理部３２では，外観検査装置１で検出した欠陥について，ウェハ座標からレイアウト座標への変換を行う。本処理は，検出欠陥数に応じて繰返し行う。位置ずれ補正処理部３２の処理フローを図６に示す。先ず，ウェハ座標系欠陥座標１３・参照画像１４・欠陥領域画像１５・レイアウトデータ１２などデータを読込む（S301）。ウェハ座標系欠陥座標１３近傍のレイアウトデータ１２を展開し，レイアウト画像を作成する。エッジ抽出することでレイアウトエッジ画像６２を得る（S302）。一方，読込んだ参照画像１４からエッジ抽出することで，参照エッジ画像６３を作成する（S303）。これら２枚のエッジ画像どうしを位置合わせし，レイアウト座標系欠陥座標３５の計算を行う（S304）。

以下，上記の処理内容を，図７の模式図を用いて説明する。欠陥抽出・欠陥座標計算部３１において，欠陥画像７０・参照画像１４の差が大きい部分を欠陥領域７１とし，欠陥領域７１の重心位置など領域を代表する欠陥座標の計算位置７３を，ウェハ座標系欠陥座標１３へ変換・保持する。このウェハ座標系欠陥座標１３は，従来の外観検査装置で出力されている欠陥座標である。それと同時に，参照画像の領域内での欠陥座標の計算位置７３を数値で保持する。位置ずれ補正部３２においては，ウェハ座標系欠陥座標１３の値を中心位置とし，レイアウトデータ展開・エッジ抽出を行う。

外観検査装置１のステージ起因の欠陥位置ずれがなく，ウェハ座標とレイアウトデータ座標が一致する理想的なケースでは，欠陥位置を中心としたレイアウトエッジ画像６２が生成される。しかし，多くの場合ずれを含むため，必ずしも欠陥位置を中心とした画像が生成されず，以下の補正処理が必要となる。参照エッジ画像６３とレイアウトエッジ画像６２とを位置合わせし，レイアウトエッジ画像６２における参照エッジ画像の存在領域７４を演算する。この領域における欠陥座標の計算位置７３が，レイアウト座標系欠陥座標３５である。

以上より，ウェハ座標からレイアウト座標へ変換することができる。尚，上記で用いたレイアウトエッジ画像６２は，参照画像１４と同一倍率で，より広い領域を表す画像であることが望ましい。

レイアウトデータ展開・エッジ抽出するステップ（S302）におけるレイアウトデータ１２の扱いについて，補足説明する。レイアウトデータ１２は，多くの場合，複数レイヤから構成される。それぞれのレイヤは，単一または組み合わせてレチクルの設計データとして使用される。従って，レチクルを用いて加工される半導体の観察画像パターンは，レイアウトデータ１２の当該レイヤの形状と密接な関係がある。しかし，チップ加工形状と観察画像のパターンは，一致するとは限らない。これは，半導体プロセスによっては，最上層のパターンだけでなく，下層パターンまで見えることがあるからである。従って，ある工程の観察画像と同一パターンの画像をレイアウトデータ１２から作成するためには，レイアウトデータ１２の当該工程のレイヤだけを扱えばよい場合と，当該工程より前のレイヤも組み合わせる必要がある場合とがある。従って，レイアウトデータ展開・エッジ抽出（S302）において，展開するレイヤを指定する必要がある。

レビューSEM５０のレイアウトデータアライメント部３６の動作内容を説明する。レビューSEM５０のレイアウトデータアライメント部３６では，外観検査装置１が出力したレイアウト座標系欠陥座標３５をレビューSEM５０で適切に使用できるようにすることを目的とし，レビューSEM５０のステージ座標とレイアウト座標のオフセットを演算する。本処理は，レビューSEM５０にウェハをロードしたとき，最初の１〜数回行うだけでよく，欠陥数ごとに繰返し行う必要はない。レイアウトデータアライメント部３６の処理フローを図８に示す。先ず，レイアウトデータ１２・観察座標５１・観察画像５２などデータを読込む（S401）。観察座標５１近傍のレイアウトデータ１２を展開し，レイアウト画像６１を作成し（S402），エッジ抽出することでレイアウトエッジ画像６２を得る（S403）。一方，読込んだ観察画像５２からエッジ抽出し，観察エッジ画像６５を得る（S404）。これら２枚のエッジ画像どうしを位置合わせし，オフセット１９を取得する（S405）。このオフセット１９は，レビューSEM５０のステージ座標とレイアウトデータ座標の位置ずれ量を表している。

以下，上記の処理内容を，図９の模式図を用いて説明する。観察画像５２から観察エッジ画像６５を作成する。画像の中心は，人の指定をもとにレビューSEMが位置決め・撮像した点（観察座標５１）であり，既知である。一方，同じ観察座標５１の値を中心とし，レイアウトデータ展開・エッジ抽出を行い，レイアウトエッジ画像６２を得る。理想的には，両画像の中心は同一位置を示すべきである（観察座標５１とレイアウトデータの観察座標位置８０は同一位置を示すべきである）。しかし実際には，多くの場合，一致しない。従って，レイアウトエッジ画像６２と観察エッジ画像６５とを位置合わせし，それぞれの画像の中心間のずれをオフセット１９として出力する。このオフセット１９を，レイアウト座標系欠陥座標に補償することで，低倍画像取得・欠陥位置出しを行うことなく，高倍画像の撮像位置決めが可能となる。

尚，上記で用いる観察画像５２・観察エッジ画像６５は，欠陥観察に用いる画像より低倍であることが望ましい。理由は，パターン形状に対して高倍すぎる画像では，レイアウトエッジ画像６２上と観察エッジ画像６５との位置合わせ候補が多数発生するため，位置合わせに失敗することがあるからである。また，観察画像の撮像位置は，パターンが他の部分と区別できる特徴的な位置（アライメントポイント）が望ましい。

本処理は，演算失敗の悪影響を防ぐため，数回行うことが望ましい。出力される複数のオフセットのうち，中央値を撮像位置決めの補正量に用いる。尚，極端な値を除いた残りのオフセットの平均を用いてもよい。

以上を用いて，外観検査−欠陥観察を行う手順を図１０に示す。外観検査装置で画像取得（S501），欠陥抽出・欠陥座標計算（S502），位置ずれ補正処理（S503），検査結果出力（S504）を行い，レイアウト座標系検査結果１６を得る。ここまでの処理は既に説明した通りである。レビューSEM５０では，観察座標５１へステージ移動し（S505），レイアウトデータアライメント用の観察画像を撮像する（S506）。観察座標５１・観察画像５２・レイアウトデータ１２を用いてレイアウトアライメントを行う（S507）。このレイアウトアライメントは，１〜数回行い，レイアウトデータとレビューSEM５０のステージとのオフセット１９を得る。

以下，検査結果用サーバ３から取得したレイアウト座標系検査結果１６（レイアウト座標系欠陥座標３５）を用いて，観察する欠陥分繰返しステージ移動・撮像を行うが，上記で求めたオフセット演算を行い位置決めする。上記のように，欠陥をレイアウト座標と対応づけることで，欠陥の座標精度を向上させることができ，１欠陥あたり欠陥画像（高倍）・参照画像（高倍）の２回の撮像と（S509）（S510），２回のステージ移動にすることができる（S505）。従来のレビューSEMでは，図１０の右側に示すように、１欠陥分の欠陥画像（高倍）・参照画像（高倍）を取得するために，４回の撮像と３回のステージが必要である。従って，本発明により，撮像回数・ステージ移動回数ともに削減でき，レビューSEMのスループットを向上させることができる。

以下，本実施例の変形例を説明する。

外観検査装置の位置ずれ補正処理部３２の変形例を下記に示す。位置ずれ補正処理部３２において，参照画像１４の代わりに欠陥画像を用いることもできる。欠陥画像の例を図１１に示す。この場合、（ａ）の欠陥画像から作成した（ｃ）のエッジ画像全面を用いてレイアウトエッジ画像６２と位置合わせを行うと誤った位置に位置合わせされることがある。これは，画像欠陥部分のパターン形状が保持されていないためである。従って，（ｂ）の欠陥領域画像を用いて，欠陥画像７０から作成したエッジ画像のうち，（ｄ）に示すように欠陥以外の部分を用いて位置合わせを行うことで，ウェハ座標系欠陥座標１１からレイアウト座標系欠陥座標１６への変換を行ってもよい。

レイアウトデータ展開・エッジ抽出（S302・S402）の変形例を説明する。レイアウトデータ１２の構造を図１２に示す。レイアウトデータ１２は，図形の集合であるセルのツリー構造で記述されている。セルの記述方法には，ほかのセルの参照（呼び出し）と図形情報の記述（図形の各頂点座標の記述）から成るが，分解すると全て図形情報から構成されている。本変形例は，レイアウトデータ１２から画像を作成することなく，直接，レイアウトデータ１２からレイアウトエッジ画像６２を作成する方法に関するものである。単純にレイアウトデータ１２の図形の頂点間の線分を書き出すと，複数の図形が重なり合っている領域において、それぞれの図形のエッジが書き出されるため、実際のウェハ上のパターンとは異なる画像となる（図１３）。従って、エッジ画像を得るためには，複数の図形が重なり合っている場合，図形の外周を演算することが必要である。

以下、外周を演算する方法を説明する。図１４に外周データの保持形式である図形リストの例を示す。図形リストには、図形の外周座標の最大値および最小値、頂点数、各頂点の座標が記述されている。図形リストの頂点座標は、外周座標であり、図形リストの要素間で重なることは無い。

外周を演算するフローを図１５に示す。図形を読み込むと、既に読み込んだ図形と重なる可能性があるかチェックする（S６０１）。具体的には、読み込んだ多角形の頂点座標の最大値・最小値が、図形リスト内の要素の頂点座標の最大値・最小値と重なる可能性があるか調べる。可能性が無い場合、読み込んだ図形を図形リストに新規追加する（S６０４）。もし重なる可能性がある場合、可能性のある図形の各辺について、総当り的に交点を演算する（S６０２）。交点が存在しない場合、読み込んだ図形を図形リストに新規追加する（S６０４）。交点が存在する場合、交点を用いて外周を演算し（S６０３）、既に登録されている図形データの内容を変更する（S６０５）。

交点を用いた外周の演算（S６０３）の処理例を図１６に示す。本例では、図形Aと図形Bの外周を演算する例である（図１６（a））。図１６（b）に示すのは、図形リストを変形表示したものである。これを用いて総当り的に交点を演算した結果が図１６（c）である。

図１６（c）を用いて外周を演算する手順を図１６（d）に示す。先ず、図形A上の外周点の開始点を決定するため、図形A上の頂点と任意の点を結ぶ線分と図形Bとの交点を演算する。交点の個数が奇数ならば、図形A上の頂点は図形B内に含まれ外周点ではなく，交点の個数が偶数であれば、図形A上の頂点は外周点である。上記の判定で求めた図形A上の外周点を開始点として，外周のベクトル（始点と終点の座標）を順次，書き出す。このとき、交点がある場合、始点から交点までを書き出し、一方の図形の交点から終点までを書き出す。上記の処理を繰返し、開始点と同一点が読み込まれた時点で終了する。以上より，図形の外周を求める。これを画像形式で出力することで，レイアウトエッジ画像６２を得る。

位置ずれ補正処理部３２の変形例を説明する。レイアウトエッジ画像６２・参照エッジ画像６３などエッジ画像を用いて位置合わせするのではなく，パターンを表す２値画像を用いて位置あわせを行ってもよい。この場合，レイアウトデータから作成するレイアウトパターン画像９２と，参照画像から作成する参照パターン画像９３を用いて位置あわせを行う（図１７）。例えば，ＳＥＭ式検査装置で取得される画像は，パターン部とパターン外で電子ビームの照射により試料から放出される２次電子の信号量が異なるため，画像の濃淡値が大きく異なる。従って，適切なしきい値で画像を２値化することで，参照パターン画像９３を取得できる。レイアウトパターン画像９２に関しては，データ展開するとき，パターン内部を塗りつぶした２値画像を作成することで容易に作成できる。これら両画像を用いて位置合わせしてもよい。尚，レイアウトデータアライメント部３６でも，同様に，これらパターンを表す２値画像を用いて位置合わせしてもよい。

本実施例は，外観検査装置１で検出された欠陥を，レビューSEM１５０で詳細観察するものである。実施例１とは装置構成が異なる。本実施例の装置全体構成を図１８に示す。外観検査装置１０１・レビューSEM１５０・検査結果用サーバ１０３・レイアウトデータ用サーバ４・計算機端末６が，LAN５によって接続されている。外観検査装置１０１では，ウェハを外観検査し，ウェハ座標系検査結果１１１を検査結果用サーバ１０３へ出力する。計算機端末１０６では，検査結果用サーバ１０３からウェハ座標検査結果１１１，レイアウトデータ用サーバ１０４から当該品種のレイアウトデータ１１２，外観検査装置１０１から参照画像１１４・欠陥領域画像１１５をそれぞれ取得する。それらをもとにウェハ座標系検査結果１１１をレイアウト座標系検査結果１１６に変換し，検査結果用サーバ１０３に蓄積する。レビューSEM１５０で欠陥観察するとき，計算機端末１０６では，観察座標１５１・観察画像１５２をレビューSEM１５０から，レイアウトデータ用サーバ１０４からレイアウトデータ１１２をそれぞれ取得し，観察画像１５２とレイアウトデータ１１２とのオフセット１１９をレビューSEM１５０に送信する。

計算機端末１０６の構成を図１９に示す。計算機端末には位置ずれ補正処理部１３２とレイアウトデータアライメント部１３６がある。それぞれの動作は，実施例１と同一である。本構成は，レイアウトデータを扱う処理部を，外観検査装置や，レビューSEMの外に置くことで，既存の装置への変更が極めて少なく済むうえ，ウェハ座標系検査結果からレイアウト座標系検査結果への変換処理（位置ずれ補正処理）を外観検査装置外で行うことができるため，外観検査装置を占有する必要がなく，装置の稼働率を上げることが可能である。

本発明により，実施例１と同様の効果が得られる。レイアウト座標系で欠陥位置を保持することで欠陥の座標精度を向上する。よって，レビューSEMの撮像回数・ステージの移動回数を削減することができ，レビューSEMのスループットが向上する。

本実施例は，外観検査装置２０１で検出された欠陥を，FIB装置２５３で断面観察するものである。本実施例の装置全体構成を図２０に示す。外観検査装置２０１・検査結果用サーバ２０３・レイアウトデータ用サーバ２０４・計算機端末２０６・LAN２０５等は，実施例２と構成は同じである。実施例２と構成上異なる部分は，レビューSEM１５０に代わり，FIB装置２５３を用いる点である。FIB装置２５３では，FIB装置２５３のステージとレイアウトデータ２１２とのオフセット２１９と，レイアウト座標検査結果２１６を用いることで，欠陥位置を高精度にすばやく位置決めすることが可能となり，解析のスループットを向上させることができる。

また、ＦＩＢ装置２５３の代りに、ＴＥＭを用いて試料を断面観察して得た画像を用いても良い。

本実施例は，外観検査装置１で検出された欠陥を，レビューSEM５０で詳細観察するものである。実施例１および実施例２では，レイアウトデータを基準に用いて，ウェハ座標系欠陥座標１３をレイアウト座標系欠陥座標３５へ変換するのに対し，本実施例は，１チップ分の基準画像３０１を用いて，欠陥座標を変換する。
基準画像３０１の作成フローを図２２に示す。１チップ全領域で画像を撮像し，取得画像３００を得る（S601）。隣接する取得画像３００のオーバラップ部分３０２を用いて位置合わせし，１チップ分の基準画像３０１を作成する(S602)。

上記処理内容について，図２３を用いて説明する。画像取得を行うときの撮像位置の例を図２３（a）に示す。取得画像３００は半導体チップ３０３の１チップ分の領域を全てカバーするように撮像する。このとき，隣接する取得画像３００との間に，オーバラップ部分３０２を設ける。撮像枚数は，例えば１チップのサイズを10000[μm](10[mm])× 10000[μm]，取得画像の撮像範囲を500[μm]× 500[μm]，オーバラップ部分の幅を50[μm]とすると，４４１枚（２１×２１枚）である。取得画像３００をもとに基準画像３０１を作成する例を図２３（b）に示す。隣接する取得画像との間に設けられたオーバラップ部分３０２を用いて位置合わせを行う。全ての取得画像３００について位置合わせをおこない，基準画像３０１を合成する。

以下，欠陥座標の変換処理の内容は，実施例１と同じである。本実施例では，レイアウトデータが入手できない環境でも，ウェハ座標系欠陥座標３１３の変換を行うことが可能である。

従来レビューSEMの撮像動作フローを示す図である。本発明のレビューSEMの撮像動作フローを示す図である。第１の実施例における装置全体構成を示す図である。第１の実施例における外観検査装置の構成図である。第１の実施例におけるレビューSEMの構成図である。位置ずれ補正処理部の処理フローを示す図である。位置ずれ補正処理部の処理内容を示す図である。レイアウトデータアライメント部の処理フローを示す図である。レイアウトデータアライメント部の処理内容を示す図である。第１の実施例の全体処理フローを示す図である。第１の実施例の１番目の変形例を示す図である。レイアウトデータのデータ構造を示す図である。レイアウト図形外周とエッジ画像の違いを表す図である。外周演算処理の中間ファイル（図形リスト）の例を示す図である。第１の実施例の２番目の変形例の処理フロー（外周演算の処理フロー）を示す図である。外周演算例を示す図である。第１の実施例の３番目の変形例を示す図である。第２の実施例における装置全体構成を示す図である。第２の実施例における計算機端末の構成を示す図である。第３の実施例における装置全体構成を示す図である。第４の実施例における基準画像の作成フローを示す図である。第４の実施例における基準画像の作成処理内容を示す図である。

符号の説明

１ ‥外観検査装置３ ‥検査結果用サーバ４ ‥レイアウトデータ用サーバ５ ‥LAN ６‥計算機端末３０‥撮像部３１‥欠陥抽出・欠陥座標計算部３２‥位置ずれ補正処理部３３‥出力部３６‥レイアウトデータアライメント部５０‥レビューSEM ５３‥FIB ５４‥TEM １０３‥半導体チップ

Claims

表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する方法であって、
前記試料上に形成されたアライメントパターンを撮像して該アライメントパターンの位置情報を求め、
該アライメントパターンの設計データから得たレイアウトデータを用いてレイアウトの画像を作成し、
前記撮像して得たアライメントパターンの画像と前記作成したレイアウトの画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求め、
前記試料を検査して求めた欠陥の位置情報に対応する前記レイアウトデータを前記オフセット量の情報を用いて補正した情報を用いて前記試料を保持するテーブルを駆動して前記欠陥を観察手段の視野内に設定し、
前記欠陥の詳細な画像を取得する
ことを特徴とする試料の観察方法。
前記レイアウトの画像は、前記レイアウトデータから作成したレイアウト画像からエッジを抽出してた作成したレイアウトのエッジ画像であることを特徴とする請求項１記載の試料の観察方法。
前記レイアウトの画像と位置合せをするアライメントパターンの画像は、前記アライメントパターンを撮像して得た画像からエッジを抽出して作成したアライメントパターンのエッジ画像であることを特徴とする請求項１記載の試料の観察方法。
前記欠陥の詳細な画像は、前記アライメントパターンの画像よりも拡大倍率が大きい画像であることを特徴とする請求項１記載の試料の観察方法。
前記アライメントパターンを撮像することと、前記欠陥の詳細な画像を取得することを、SEMを用いて行うことを特徴とする請求項１記載の試料の観察方法。
表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する方法であって、
ＳＥＭを用いて前記試料上に形成されたアライメントパターンを撮像して該アライメントパターンのＳＥＭ画像を得、
該ＳＥＭ画像からエッジを抽出して観察エッジ画像を得、
前記アライメントパターンの設計データからレイアウトデータを得てレイアウト画像を作成し、
該作成したレイアウト画像からエッジを抽出してレイアウトエッジ画像を得、
前記観察エッジ画像と前記レイアウトエッジ画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求め、
前記試料を予め検査装置を用いて検査して検出した欠陥の位置に対応する前記レイアウトデータ上の位置情報を前記求めたオフセット量で補正した情報を用いて前記試料の欠陥をＳＥＭの視野内に設定し、
該ＳＥＭで前記欠陥の詳細な画像を取得する
ことを特徴とする試料の観察方法。
前記試料は試料テーブルに載置されており、前記アライメントパターンを撮像してから前記テーブルの２回の移動で前記欠陥の詳細な画像を取得することを特徴とする請求項５記載の試料の観察方法。
表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する方法であって、
試料テーブルを駆動して該試料テーブルに載置した試料上に形成されたアライメントパターンをＳＥＭの視野内に設定し、
前記ＳＥＭで視野内のアライメントパターンを撮像して該アライメントパターンのＳＥＭ画像を得、
前記アライメントパターンの設計データからレイアウトデータを得てレイアウト画像を作成し、
前記ＳＥＭ画像と前記レイアウト画像とを処理して前記ＳＥＭ画像と前記レイアウト画像とのオフセット量を求め、
前記試料を予め検査装置を用いて検査して検出した欠陥の位置に対応する前記レイアウトデータ上の位置情報を前記求めたオフセット量で補正した情報を用いて前記試料テーブルを駆動して前記欠陥をＳＥＭの視野内に設定し、
該ＳＥＭで前記欠陥を含む画像を取得し、
前記試料テーブルを駆動して前記試料の参照画像取得位置を前記ＳＥＭの視野内に設定し、
該ＳＥＭで参照画像を取得し、
前記欠陥を含む画像と前記参照画像とを比較して前記試料の欠陥を検出し、
該欠陥の詳細な画像を表示する
ことを特徴とする試料の観察方法。
前記欠陥の詳細な画像は、前記アライメントパターンのＳＥＭ画像よりも拡大倍率が大きい画像であることを特徴とする請求項５又は７に記載の試料の観察方法。
前記レイアウト画像は、複数の層のレイアウトに対応する画像であることを特徴とする請求項１、６又は８の何れかに記載の試料の観察方法。
表面にパターンが形成された試料上の欠陥の詳細な画像を取得する装置であって、
前記試料を載置して平面内で移動可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に載置された試料上に形成されたアライメントパターンを撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像して得た前記アライメントパターンの画像から該アライメントパターンのエッジ画像を生成するパターンエッジ画像生成手段と、
前記アライメントパターンに対応する設計データからパターンのレイアウトのエッジ画像を作成するレイアウトエッジ画像作成手段と、
前記パターンエッジ画像生成手段で生成したアライメントパターンのエッジ画像と前記レイアウトエッジ画像作成手段で作成したレイアウトのエッジ画像とを位置合せして両画像間のオフセット量を求めるオフセット量算出手段と、
該オフセット量算出手段で算出したオフセット量を用いて予め検査装置で検査して検出した欠陥の位置に対応する前記レイアウトデータを補正して該補正した情報を用いて前記欠陥が前記撮像手段の視野の中に入るように前記テーブル手段の位置を制御する位置制御手段と、
該位置制御手段で前記テーブル手段の位置を制御して前記撮像手段の視野の中に入れた前記欠陥を前記撮像手段で撮像して得た該欠陥の拡大画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする試料の観察装置。
前記撮像手段が、SEMであることを特徴とする請求項１１記載の試料の観察装置。
表面にパターンが形成された試料を載置して平面内で移動可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に載置された試料のＳＥＭ像を撮像するＳＥＭ像取得手段と、
設計データに基いてパターンのレイアウトのエッジ画像を作成するレイアウトエッジ画像作成手段と、
前記ＳＥＭ像取得手段で取得した前記試料上に形成されたアライメントパターンのＳＥＭ画像と該アライメントパターンに対応する前記レイアウトエッジ画像作成手段で作成したレイアウトエッジ画像とから前記ＳＥＭ画像と該ＳＥＭ画像に対応するレイアウトエッジ画像との位置ずれのオフセット量を求めるオフセット量選出手段と、
該オフセット量算出手段で算出したオフセット量を用いて予め検査装置で検査して検出した欠陥の位置に対応する前記レイアウトデータを補正して該補正した情報を用いて前記欠陥が前記撮像手段の視野の中に入るように前記テーブル手段の位置を制御する位置制御手段と、
該位置制御手段で前記テーブル手段の位置を制御して前記撮像手段の視野の中に入れた前記欠陥を前記撮像手段で撮像して得た該欠陥の拡大画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする試料の観察装置。
前記レイアウトエッジ画像作成手段は、複数の層のパターンのレイアウトに対応する画像に基いて前記レイアウトのエッジ画像を作成することを特徴とする請求項１１又は１３に記載の試料の観察装置。