JP2006126020A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 擬似欠陥を除外して高い検査感度で欠陥検査が可能な欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】 欠陥検出手段２は、所定の検査感度で試料表面の欠陥検出を行い、擬似欠陥特定手段４は、欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定し、非検査領域設定手段５は、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する。そして、欠陥検出手段２は、設定された非検査領域を検査せずに欠陥検出を繰り返すので、検査感度を高められる。
【選択図】 図１

Description

本発明は欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関し、特に半導体基板（以下ウェハという）などの試料表面に形成されたパターン欠陥や異物付着などの欠陥を検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。

半導体装置の製造プロセスにおいて、ウェハに形成されたパターン欠陥や異物付着等（単に「欠陥」という。）を検査する工程がある。この工程では、外観検査装置やレーザ式表面異物検査装置等の欠陥検査装置で検査を行い、その検査結果のデータを取得する。この検査データには、例えば、製品番号、ロット、被検査ウェハＩＤ、工程検査装置、日付等のほか、被検査ウェハ上の欠陥箇所の数、座標、サイズ等が含まれている。

図７は、レーザ式表面異物検査装置による欠陥検査結果の一例を示す図である。
縦軸が検出信号強度（レーザ光の散乱強度）、横軸が検出位置を示している。この例では、ウェハ表面の所定の検出位置に、キラー欠陥（歩留まりに影響する致命的な欠陥）が発生しており、その部分から強度の高い信号（Ｎ１〜Ｎ５）が検出される。従来の欠陥検査装置では、例えば、閾値Ｔ１を設定し、この閾値Ｔ１を超える強度の信号が検出されると、その検出位置に欠陥があるとする検査データを生成する。その後、例えば、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope，ＳＥＭ）を利用して、動的に検査データ中の欠陥箇所の座標と被検査ウェハとをアライメントし、その欠陥箇所のＳＥＭによる詳細な欠陥レビューを行う。最終的には、その欠陥箇所のＳＥＭ画像データ（イメージデータ）が生成され、オペレータがＳＥＭ画像を観察し、欠陥箇所の検証や、そのＳＥＭ画像データを記録したり写真を撮影したりしていた。

ところで、従来の欠陥検査装置では、欠陥ではない、いわゆる擬似欠陥を検出してしまう問題があり、これを防止する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、半導体装置（チップ）間などの同一パターンが形成されている繰り返し部を１つの領域として、領域間の同一位置の信号を画像信号として取り込み比較することで、その信号が左右の同一パターン部と異なる場合にその場所に欠陥が存在すると認識する欠陥検査装置において、領域間での膜厚のばらつきなどに起因する色合いの相違を、擬似欠陥として検出されることを防止する技術があった。この欠陥検査装置では、比較領域内で、局所的なデータ比較を事前に行い、一定の信号差のない部分については０の信号とし、変化がある部分では１の信号とすることにより、パターンや欠陥のエッジ部分などの信号差が発生しやすい部分の信号を強調し、その後に領域間での比較を行うことで、領域間での色合いの相違を擬似欠陥として検出されることを防止できることが開示されている。

また、特許文献２には、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの欠陥検査方法において、カラーフィルタのストライプ形状の画素パターン端部が擬似欠陥として検出されることを防止する技術があった。この欠陥検査方法では、カラーフィルタを回転させ、画素パターン端部の反射により周期的に得られる信号を擬似欠陥として判定し、これを除外できることが開示されている。

また、特許文献３には、ランドレススルーホールを有するプリント基板の欠陥を検査する検査装置において、検査対象パターンを２値画像データに変換し、この２値画像データを用いて検査対象パターンのランドレススルーホール部の擬似欠陥除去マスクを発生させ、この擬似欠陥除去マスク内を検査対象範囲外として２値画像データを用いてパターン設計基準と検査対象パターンとを比較し欠陥検出を行うことにより、擬似欠陥の発生を防止することが開示されている。

一方、レーザ光をウェハ上に照射してその散乱強度で欠陥を検出する方式では、レーザ光は回路パターンによっても散乱されるが、欠陥と正常な回路パターンでは散乱光の偏光特性が異なることから、光学系に偏光素子を設け弁別することで欠陥を抽出していた。
特開２００２−３０３５８８号公報（段落番号〔００１９〕、〔００２０〕，第２図） 特開平９−１２６９４８号公報（段落番号〔０００５〕〜〔０００７〕、第１図） 特開平６−２４９７９２号公報（段落番号〔０００９〕〜〔００１８〕、第１図〜第５図）

しかし、半導体装置の回路パターンのなかでも反射率が高い領域（以下飽和特定領域という）があると、図７のように、検出信号強度の高い信号Ｓ１が出現し、欠陥と認識してしまう問題があった。また、下地ノイズも欠陥と認識される恐れがあり、従来ではこのような擬似欠陥を考慮するために、例えば図７の閾値Ｔ２のような、擬似欠陥が検出されないレベルに検査感度を下げなくてはならず、信号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５のようなキラー欠陥を検出することができなくなるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、擬似欠陥を除外して高い検査感度で欠陥検査が可能な欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、試料表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、図１に示すように、所定の検査感度で試料表面の欠陥検出を行う欠陥検出手段２と、欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定する擬似欠陥特定手段４と、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する非検査領域設定手段５と、を有し、欠陥検出手段２は、設定された非検査領域を検査せずに、欠陥検出を繰り返すことを特徴とする欠陥検査装置１が提供される。

上記の構成によれば、欠陥検出手段２は、所定の検査感度で試料表面の欠陥検出を行い、擬似欠陥特定手段４は、欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定し、非検査領域設定手段５は、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する。そして、欠陥検出手段２は、設定された非検査領域を検査せずに欠陥検出を繰り返すので、検査感度を高められる。

本発明は、所定の検査感度で試料表面の欠陥検出を行い、欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定し、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する。そして、設定された非検査領域を検査せずに欠陥検出を繰り返すので、検査感度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態の欠陥検査装置の機能ブロック図である。
欠陥検査装置１は、欠陥検出手段２と、データベース３と、擬似欠陥特定手段４と、非検査領域設定手段５を有している。このような欠陥検査装置１は、例えば、レーザ式表面異物検査装置とコンピュータを組み合わせて構成することが可能である。

欠陥検出手段２は、所定の検査感度で試料表面の欠陥検出を行う。具体的には、ウェハ表面にレーザを照射して、ウェハ上に付着している異物などの欠陥からの散乱光を検出し、検出信号の強度が所定の閾値よりも高いものを欠陥として検出する。閾値を下げると検査感度は高まり、閾値を上げると検査感度は低くなる。

データベース３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置や外付けの記憶装置であり、欠陥検出手段２による欠陥検出の結果を格納する。欠陥検出の結果である欠陥情報には、例えば、被検査ウェハ上の欠陥箇所の数、検出信号強度、位置座標、サイズ等が含まれている。なお、データベース３は、図１では欠陥検査装置１に内蔵した形で図示しているが、例えば、欠陥検査装置１からアクセス可能なネットワーク上のコンピュータに設けてもよい。

擬似欠陥特定手段４は、欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定する。詳細は後述する。
非検査領域設定手段５は、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する。すなわち、欠陥検出手段２において、欠陥検出処理をしない領域に設定する。

このような構成を有する欠陥検査装置１は、これと協働するソフトウェアを備える。上記の欠陥検出手段２、擬似欠陥特定手段４、非検査領域設定手段５は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）が、そのソフトウェアの有するアルゴリズムにしたがって動作することによって実現する。

以下、欠陥検査装置１の動作について説明する。
まず、チップのレイアウト情報やＸ，Ｙ方向サイズ情報などを入力して検査レシピのセットアップを行う。そして、現状を把握するために、まずは高感度で欠陥検出を行い、例えば、前述の図７で示したような閾値Ｔ１を超えた信号が欠陥として検出され、欠陥情報として、例えば、被検査ウェハ上の欠陥箇所の数、検出信号強度、位置座標、サイズ等が取得される。欠陥情報は、１ダイ（チップ）ごとの重ね合わせ（以下ダイスタックという）で得られる。これらの情報は、データベース３に格納される。

図２は、欠陥検出結果の一例を示す図である。
欠陥検出の結果は、例えば、コンピュータの画面上に表示され、前述の図７で示したような閾値Ｔ１を超えた信号が、取得された欠陥情報をもとに所定の大きさで所定の位置（Ｘ−Ｙ座標により指定される）に、欠陥１０として表示される。従来では、これら無数の欠陥１０に対し、例えば、ＳＥＭを利用して、動的に検査データ中の欠陥箇所の座標と被検査ウェハとをアライメントし、その欠陥箇所のＳＥＭによる詳細な欠陥レビューを行っており、多大な労力を要していた。しかし、本実施の形態の欠陥検査装置１では、次に、これら欠陥１０から、擬似欠陥を除去するための処理を行う。そのために、まず擬似欠陥を特定する処理を行う。

図３は、擬似欠陥となりうる反射率の高い回路パターンの一例を示す図である。
反射率が高く、画像取得時にコントラストの調整が困難な場合は、反射光が散乱して欠陥と認識される。なお、このとき左図のように、通常の検査画像であると回路パターン１１はぼやけてその輪郭を認識できないが、その検査画像を特別に拡大すれば、回路パターン１１のくびれが確認できる。

このような回路パターン１１は、一定間隔の距離で配列されている場合が多い。そこで、一定間隔の距離で検出されるような欠陥がある場合には、その欠陥を擬似欠陥であると特定する。

図４は、擬似欠陥特定処理の様子を示した図である。
ここでは、１チップが８×５のブロック構成になっている場合についてのダイスタックで得られた欠陥情報を示している。例えば、データベース３上に格納された位置情報をもとに欠陥の位置を特定し、一定間隔の距離で検出された欠陥１２がある場合には、その欠陥１２は擬似欠陥であると特定する。また、検出信号強度が一定の値よりも高い欠陥を擬似欠陥とする。例えば、通常の欠陥が示す検出信号強度よりも高い値を閾値として設定し、その閾値を超えるような、検出信号強度が著しく高い値を示す領域を擬似欠陥とする。これにより反射率の高い回路パターンが欠陥と認識されることを防止する。さらに、他の欠陥の大きさと比べて大きい（例えば、面積比で１：３以上）欠陥１３を擬似欠陥としてもよい。また、図４のような画面を参照して、オペレータが擬似欠陥箇所を指定するようにしてもよい。

以上のような擬似欠陥特定手段４によれば、反射率の高い回路パターンのほか、下地成分ノイズや色むらなどにより検出信号強度が高くなるような領域も擬似欠陥として特定することができる。

なお、ここでは簡単のため欠陥１２、１３が擬似欠陥と特定された場合について説明したが、実際には、上記の方法により多数の欠陥を擬似欠陥として特定することができる。
次に、擬似欠陥箇所を非検査領域に設定する処理を行う。

図５は、非検査領域設定の一例を示す図である。
図のように、特定した擬似欠陥の検出箇所を非検査領域１２ａ、１３ａに設定する。非検査領域１２ａ、１３ａは、他のキラー欠陥が領域内に入らないように、データベース３に格納された欠陥情報の、位置座標及び擬似欠陥の大きさをもとに適切な大きさで設定される。

そして、この非検査領域１２ａ、１３ａを、欠陥検出手段２にフィードバックすることで、欠陥検出手段２は、設定された非検査領域１２ａ、１３ａを検査せずに、欠陥検出を繰り返す。

図６は、擬似欠陥を非検査領域とした場合の欠陥検出の様子を示す図であり、レーザ光をウェハに照射したときの検出信号強度を示した図である。
比較のために、図７の従来の欠陥検出の結果と同一検査領域の信号を用いている。本実施の形態の欠陥検査装置１は、擬似欠陥箇所を非検査領域１４とするので信号Ｓ１は検出されなくなる。これにより、検査感度を閾値Ｔ１に設定することができ、欠陥箇所から検出される信号Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５も確実に欠陥と認識することができる。

このように、本実施の形態の欠陥検査装置１によれば、擬似欠陥を除外して高い検査感度で欠陥検査が可能になる。
なお、設計データより、あらかじめ反射率の高い回路パターンのような擬似欠陥になりうる回路パターンの位置情報を取得し、非検査領域設定手段５がその位置情報により指定された領域を非検査領域として、上記と同様に欠陥検出手段２にフィードバックするようにしてもよい。これにより、反射率の高い回路パターンが欠陥と認識されることを防止することができる。

また上記では、非検査試料としてウェハを用いた場合について説明したがこれに限定されることはなく、液晶パネルその他の製品・試料の欠陥検出も同様に行うことが可能である。

（付記１） 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
所定の検査感度で前記試料表面の欠陥検出を行う欠陥検出手段と、
前記欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定する擬似欠陥特定手段と、
特定した前記擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する非検査領域設定手段と、を有し、
前記欠陥検出手段は、設定された前記非検査領域を検査せずに、前記欠陥検出を繰り返すことを特徴とする欠陥検査装置。

（付記２） 前記擬似欠陥特定手段は、欠陥が一定間隔の距離で検出された場合には、前記欠陥を前記擬似欠陥とすることを特徴とする付記１記載の欠陥検査装置。
（付記３） 前記擬似欠陥特定手段は、検出された欠陥の検出信号強度が所定の閾値よりも高い場合には、前記欠陥を前記擬似欠陥とすることを特徴とする付記１記載の欠陥検査装置。

（付記４） 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
欠陥検出手段が、所定の検査感度で前記試料表面の欠陥検出を行い、
擬似欠陥特定手段が、前記欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定し、
非検査領域設定手段が、特定した前記擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定し、
前記欠陥検出手段は、設定された前記非検査領域を検査せずに、前記欠陥検出を繰り返すことを特徴とする欠陥検査方法。

（付記５） 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
設計データより擬似欠陥になりうる回路パターンの位置情報を取得し、前記位置情報により指定された領域を非検査領域とする非検査領域設定手段と、
設定された前記非検査領域を検査せずに欠陥検出を行う欠陥検出手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。

（付記６） 前記擬似欠陥になりうる回路パターンは、反射率の高い前記回路パターンであることを特徴とする付記５記載の欠陥検査装置。
（付記７） 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
非検査領域設定手段が設計データより擬似欠陥になりうる回路パターンの位置情報を取得し、前記位置情報により指定された領域を非検査領域とし、
欠陥検出手段が設定された前記非検査領域を検査せずに欠陥検出を行うことを特徴とする欠陥検査方法。

本発明の実施の形態の欠陥検査装置の機能ブロック図である。 欠陥検出結果の一例を示す図である。 擬似欠陥となりうる反射率の高い回路パターンの一例を示す図である。 擬似欠陥特定処理の様子を示した図である。 非検査領域設定の一例を示す図である。 擬似欠陥を非検査領域とした場合の欠陥検出の様子を示す図であり、レーザ光をウェハに照射したときの検出信号強度を示した図である。 レーザ式表面異物検査装置による欠陥検査結果の一例を示す図である。

符号の説明

１ 欠陥検査装置
２ 欠陥検出手段
３ データベース
４ 擬似欠陥特定手段
５ 非検査領域設定手段

Claims (5)

1. 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
   所定の検査感度で前記試料表面の欠陥検出を行う欠陥検出手段と、
   前記欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定する擬似欠陥特定手段と、
   特定した前記擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定する非検査領域設定手段と、を有し、
   前記欠陥検出手段は、設定された前記非検査領域を検査せずに、前記欠陥検出を繰り返すことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記擬似欠陥特定手段は、欠陥が一定間隔の距離で検出された場合には、前記欠陥を前記擬似欠陥とすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
3. 前記擬似欠陥特定手段は、検出された欠陥の検出信号強度が所定の閾値よりも高い場合には、前記欠陥を前記擬似欠陥とすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
4. 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
   欠陥検出手段が、所定の検査感度で前記試料表面の欠陥検出を行い、
   擬似欠陥特定手段が、前記欠陥検出により得られた欠陥情報から擬似欠陥を特定し、
   非検査領域設定手段が、特定した前記擬似欠陥の検出箇所を非検査領域に設定し、
   前記欠陥検出手段は、設定された前記非検査領域を検査せずに、前記欠陥検出を繰り返すことを特徴とする欠陥検査方法。
5. 試料表面の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
   設計データより擬似欠陥になりうる回路パターンの位置情報を取得し、前記位置情報により指定された領域を非検査領域とする非検査領域設定手段と、
   設定された前記非検査領域を検査せずに欠陥検出を行う欠陥検出手段と、
   を有することを特徴とする欠陥検査装置。
   

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