JP2009180710A - パターン検査のための検出感度決定方法及び検出感度決定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反復パターンが形成された試料の表面上の相互に同一であるべきパターンを撮像した検査画像と参照画像とを比較して、その相違部分を所定の検出感度の下で各々検出し、これら相違部分の存在箇所を反復パターンの欠陥として検出するパターン検査において、検査開始時に行われる検出感度の設定に要する時間を短縮する。
【解決手段】所定の第1仮検出感度の下で検査画像と参照画像との相違部分が存在する箇所を欠陥候補として検出し(S13)、各欠陥候補の箇所における検査画像と参照画像との間の差画像を所定の記憶手段に各々記憶し(S14)、この差画像のグレイレベル値と第2仮検出感度とを比較することによって、S13で検出された欠陥候補の各々のうち第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合を得る。
【選択図】図6
【解決手段】所定の第1仮検出感度の下で検査画像と参照画像との相違部分が存在する箇所を欠陥候補として検出し(S13)、各欠陥候補の箇所における検査画像と参照画像との間の差画像を所定の記憶手段に各々記憶し(S14)、この差画像のグレイレベル値と第2仮検出感度とを比較することによって、S13で検出された欠陥候補の各々のうち第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合を得る。
【選択図】図6
Description
本発明は、例えば半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板のような、試料の表面を撮像して得た撮像画像等に基づいて、試料の表面に現れる欠陥を検出するパターン検査方法及びパターン検査装置に関する。より詳しくは、撮像画像から欠陥を検出する際に使用する検出感度の決定方法に関する。
半導体ウエハなどの半導体装置等の製造は多数の工数から成り立っており、最終及び途中の工程での欠陥の発生具合を検査して製造工程にフィードバックすることが歩留まり向上の上からも重要である。製造工程の途中で欠陥を検出するために、半導体ウエハなどの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査が広く行われている。
図1は、従来のパターン検査装置の概略構成図である。パターン検査装置1は、2次元方向に自在に移動可能なステージ11が設けられており、ステージ11の上面には試料台(チャックステージ)12が設けられている。この試料台12の上に検査対象となる試料である半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と示す)2を載置して固定する。ステージ11は、X方向及びY方向の2次元方向に移動し、また試料台12をZ方向に昇降させることでウエハ2を3次元方向に移動させることが可能である。
試料台12の上方には、ウエハ2の表面の光学像を撮像するための撮像部14が設けられる。撮像部14には1次元又は2次元のCCDカメラ、好適にはTDIカメラなどのイメージセンサが使用され、対物レンズ13により投影され撮像部14の受光面に結像するウエハ2の表面の光学像を電気信号に変換する。
撮像部14として1次元のTDIカメラが採用されることがある。TDIカメラが採用される場合には、ステージ11を移動することにより撮像部14とウエハ2とが相対的に移動し、これによってウエハ2に対して撮像部14をX方向及び/又はY方向に走査されることによってウエハ2の表面の2次元画像が取得される。
撮像部14から出力される画像信号は、多値のディジタル信号(グレイレベル信号)に変換された後に画像処理部30に入力される。
撮像部14として1次元のTDIカメラが採用されることがある。TDIカメラが採用される場合には、ステージ11を移動することにより撮像部14とウエハ2とが相対的に移動し、これによってウエハ2に対して撮像部14をX方向及び/又はY方向に走査されることによってウエハ2の表面の2次元画像が取得される。
撮像部14から出力される画像信号は、多値のディジタル信号(グレイレベル信号)に変換された後に画像処理部30に入力される。
パターン検査装置1は、ウエハ2を照明するための光源15を有する。光源15から生じる照明光は集光レンズ16により集光された後に、ビームスプリッタ17によって対物レンズ13の方向へ反射され、対物レンズ13を通過してウエハ2の表面へ入射する。ビームスプリッタ17は対物レンズ13の光軸上に配置されており、対物レンズ13から撮像部14へ投影されるウエハ2の表面の光学像の投影光を透過する。
ウエハ2上には、図2に示すように複数のダイ(チップ)3がX方向とY方向にそれぞれ繰返しマトリクス状に配列されている。各ダイには同じパターンが形成されるので、これらのダイを撮像した画像同士は本来同一となるはずであり、各ダイの撮像画像の対応する部分同士の画素値は本来同様の値となる。
したがって2つのダイの撮像画像内の本来同一となるべき対応箇所同士の画素値の差分(グレイレベル差信号)を検出すると、両方のダイに欠陥がない場合に比べて一方のダイに欠陥がある場合にグレイレベル差信号が大きくなり、このような大きなグレイレベル差を検出することによりダイ上に存在する欠陥を検出できる。このように異なるダイを撮像した画像同士を比較する欠陥検出方法をダイトゥダイ比較と呼ぶ。
また各ダイ内にメモリセルのような繰り返しパターンが形成されている場合には、1つのダイ内のメモリセル内で本来同一となるべき対応箇所を撮像した画像同士のグレイレベル差を検出しても欠陥を検出できる。このように異なるセルを撮像した画像同士を比較する欠陥検出方法はセルトゥセル比較と呼ばれる。
したがって2つのダイの撮像画像内の本来同一となるべき対応箇所同士の画素値の差分(グレイレベル差信号)を検出すると、両方のダイに欠陥がない場合に比べて一方のダイに欠陥がある場合にグレイレベル差信号が大きくなり、このような大きなグレイレベル差を検出することによりダイ上に存在する欠陥を検出できる。このように異なるダイを撮像した画像同士を比較する欠陥検出方法をダイトゥダイ比較と呼ぶ。
また各ダイ内にメモリセルのような繰り返しパターンが形成されている場合には、1つのダイ内のメモリセル内で本来同一となるべき対応箇所を撮像した画像同士のグレイレベル差を検出しても欠陥を検出できる。このように異なるセルを撮像した画像同士を比較する欠陥検出方法はセルトゥセル比較と呼ばれる。
なお、ダイトゥダイ比較では、隣り合う2つのダイ同士を撮像した画像を比較するのが一般的である(シングルティテクション)。これではどちらのダイに欠陥があるか分からない。したがって、更に異なる側に隣接するダイとの比較を行い、再び同じ部分のグレイレベル差が閾値より大きくなった場合にそのダイに欠陥があると判定する(ダブルディテクション)。セルトゥセル比較においても同様である。
以下、簡単のため、ダイトゥダイ比較による欠陥検出方法を例として説明する。しかし、セルトゥセル比較による欠陥検出方法においても本発明は適用可能であり、ダイトゥダイ比較及びセルトゥセル比較のどちらを実行するパターン検査であっても、本発明の範囲内に属する。
図1に戻り、パターン検査装置1は、撮像部14が撮像した画像を検査してウエハ2の表面に形成されたパターンの欠陥を検出する画像処理部30を備える。画像処理部30は、撮像部14が撮像した画像を記憶する画像記憶部31と、画像記憶部31に記憶されたウエハ2の画像において、2つのダイの撮像画像の対応箇所同士のグレイレベル差を算出するための差分検出部32と、差分検出部32から入力したグレイレベル差と所定の検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥を検出する欠陥検出部33と、を備える。
ステージ11がX方向へ移動することによって、1次元TDIカメラである撮像部14でウエハ2を連続的に走査する間に撮像部14の出力信号を取り込むと、画像記憶部31にウエハ2の2次元画像が蓄積される。差分検出部32は、ステージ11の位置情報に基づいて、隣接する2つのダイの対応箇所の部分画像を画像記憶部31から取り出し、その一つを検査画像とし他方を参照画像とする。そして検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を算出して欠陥検出部33に出力する。
欠陥検出部33は、差分検出部32から入力したグレイレベル差と所定の検出閾値とを比較して検査画像に含まれる欠陥を検出する。すなわち欠陥検出部33は、グレイレベル差信号が検出閾値を超える場合には、このようなグレイレベル差信号を算出した画素の位置に、検査画像が欠陥を含んでいると判断する。欠陥検出部33は、検出した欠陥の位置、大きさ、検査画像と参照画像との間のグレイレベル差、これらの画像のグレイレベル値等の情報を含む欠陥情報を検出した欠陥毎に作成し、出力する。
上述のパターン検査装置1を使用してウエア2の検査を開始する前には、検出感度をどのような値にするかを決定する必要がある。例えば上記の構成例では、検出感度は、欠陥検出部33により用いられた検出閾値に対応する。
実際のウエハ2にどのように欠陥が分布しているかが分からない初期状態で検出感度を決定する場合には、以下に説明するフローチャートのように、検出感度を変えながらそれぞれの検出感度の下で欠陥を検出し、その検出結果の良否の判定を繰り返すことで定めていた。
実際のウエハ2にどのように欠陥が分布しているかが分からない初期状態で検出感度を決定する場合には、以下に説明するフローチャートのように、検出感度を変えながらそれぞれの検出感度の下で欠陥を検出し、その検出結果の良否の判定を繰り返すことで定めていた。
図3は従来の検出感度決定方法のフローチャートである。ステップS1では、例えば欠陥検出部33により用いられる検出閾値のような、パターン検査装置の検出感度を予め定めた仮の一定値に決定する。
ステップS2では、撮像部14によってウエハ2の表面の画像を取得する。
ステップS3では、撮像された画像に現れる隣接する2つのダイの対応する部分同士の画素を比較してこれらのグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する。
ステップS4では、ステップS1で定められた検出感度の下において、ステップS3で検出されたグレイレベル差が欠陥と検出されるか否かを決定し、ウエハ2の表面の撮像画像に現れる欠陥を検出する。例えばステップS3で検出されたグレイレベル差が所定の検出閾値を超えるか否かを判定し、検出閾値を超えるグレイレベル差が検出された箇所を欠陥として検出する。
ステップS5では検出された欠陥の位置情報などを含む欠陥情報を出力する。
ステップS2では、撮像部14によってウエハ2の表面の画像を取得する。
ステップS3では、撮像された画像に現れる隣接する2つのダイの対応する部分同士の画素を比較してこれらのグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する。
ステップS4では、ステップS1で定められた検出感度の下において、ステップS3で検出されたグレイレベル差が欠陥と検出されるか否かを決定し、ウエハ2の表面の撮像画像に現れる欠陥を検出する。例えばステップS3で検出されたグレイレベル差が所定の検出閾値を超えるか否かを判定し、検出閾値を超えるグレイレベル差が検出された箇所を欠陥として検出する。
ステップS5では検出された欠陥の位置情報などを含む欠陥情報を出力する。
ステップS6では、ウエハ2の表面を走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」と記すことがある)などで観察することにより、ウエハ2の表面に存在する欠陥を検出する。例えば分解能が高いSEMを用いれば、光学的に撮像した画像を使用するステップS1〜S5による欠陥検出よりも正確に欠陥を発見することが可能となる。ここでウエハ2の表面には様々な種類の欠陥が存在するが、そのうち特に生産歩留まりに影響すると考えられる特定の種類の欠陥は「重要欠陥」と呼ばれ、パターン検査装置1による検出対象として取り扱われる。
ステップS7では、ステップS5によって出力された欠陥情報において、ステップS6にてSEMで発見した重要欠陥がどれだけの割合を占めるか、ステップS5によって出力された欠陥情報にどれだけ疑似欠陥(すなわちステップS6にて重要欠陥であると判定されなかった欠陥)が占めるか等を考慮して、ステップS1で設定した検出感度の良否を判定する。判定の結果、検出感度が不適正であれば処理をステップS1に戻し、良好な検出感度が得られるまでステップS1〜S7を繰り返す。
ステップS7では、ステップS5によって出力された欠陥情報において、ステップS6にてSEMで発見した重要欠陥がどれだけの割合を占めるか、ステップS5によって出力された欠陥情報にどれだけ疑似欠陥(すなわちステップS6にて重要欠陥であると判定されなかった欠陥)が占めるか等を考慮して、ステップS1で設定した検出感度の良否を判定する。判定の結果、検出感度が不適正であれば処理をステップS1に戻し、良好な検出感度が得られるまでステップS1〜S7を繰り返す。
このように、従来の検出感度決定方法においては、検出感度の良否を判定する度に画像の撮像から欠陥検出までを繰り返し行っていたため、処理量が多く検出感度の決定に時間がかかっていた。
このような問題に鑑み、本発明は、反復パターンが形成された試料の表面上の相互に同一であるべきパターンを撮像した検査画像と参照画像とを比較して、その相違部分を所定の検出感度の下で各々検出し、これら相違部分の存在箇所を反復パターンの欠陥として検出するパターン検査において、検査開始時に行われる検出感度の設定に要する時間を短縮することを目的とする。
このような問題に鑑み、本発明は、反復パターンが形成された試料の表面上の相互に同一であるべきパターンを撮像した検査画像と参照画像とを比較して、その相違部分を所定の検出感度の下で各々検出し、これら相違部分の存在箇所を反復パターンの欠陥として検出するパターン検査において、検査開始時に行われる検出感度の設定に要する時間を短縮することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、予め定めた第1仮検出感度の下で検査画像と参照画像との相違部分を各々検出し、これら相違部分が存在する検査画像内のそれぞれの箇所を欠陥候補として検出し、各欠陥候補の箇所における検査画像と参照画像との間の差画像を所定の記憶手段に各々記憶し、記憶した差画像の画素のグレイレベル値と第2仮検出感度とを比較することによって、上記検出された欠陥候補の各々のうち、第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合を与えることとした。
このように、第1仮検出感度の下で検出した欠陥候補の箇所における検査画像と参照画像との間の差画像を記憶し、これらの欠陥候補が第2仮検出感度の下でも検出されるか否かを、差画像を用いて判定することによって、試料の撮像及び画像比較を繰り返すことなく、検出感度を変えた場合のそれぞれの検出結果を取得することが可能となる。これによって、異なる検出感度の良否をその検出結果に応じてそれぞれ判定する場合に、試料の撮像及び画像比較を繰り返す必要がなくなり、検査開始時の検出感度の設定に要する時間を短縮することができる。
なお、第1仮検出感度は、第2仮検出感度として設定されることが予定される値の上限の感度よりもより高い感度に設定しておくことが望ましい。
なお、第1仮検出感度は、第2仮検出感度として設定されることが予定される値の上限の感度よりもより高い感度に設定しておくことが望ましい。
また、例えば撮像画像の取得に使用される撮像手段よりも高い分解能を有する撮像手段、例えばSEM等、を用いて、第1仮検出感度の下で検出された各欠陥候補をそれぞれ観察して、各欠陥候補のそれぞれが真欠陥であるか否かについて判定した観察結果を入力することとしてもよい。そして観察結果において真欠陥であると判定された欠陥候補の集合と第2仮検出感度の下で検出された欠陥候補の集合とを比較することにより、第2仮検出感度の良否の判定を行ってもよい。
これら集合間の相違が所定の許容範囲内に至るまで、第2仮検出感度の設定と、第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合の決定と、第2仮検出感度の良否の判定とを繰り返すことによって、良好な第2仮検出感度を決定してもよい。
これら集合間の相違が所定の許容範囲内に至るまで、第2仮検出感度の設定と、第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合の決定と、第2仮検出感度の良否の判定とを繰り返すことによって、良好な第2仮検出感度を決定してもよい。
パターン検査において、検査開始時に行う検出感度の設定に要する時間が短縮される。
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図4は、本発明の実施例によるパターン検査システムの概略を示す全体構成図である。パターン検査システム100は、パターン検査装置1と、パターン検査装置1に用いられる撮像手段よりも高い分解能を有する撮像手段が設けられた観察装置(例えばSEM装置)70と、を有する。
パターン検査装置1は、ウエハ2の画像を得るために光学顕微鏡を備えた検査装置本体10と、検査装置本体10により撮像された画像を検査して、ウエハ2の表面に存在する欠陥を検出する画像処理部30とを備える。
パターン検査装置1は、ウエハ2の画像を得るために光学顕微鏡を備えた検査装置本体10と、検査装置本体10により撮像された画像を検査して、ウエハ2の表面に存在する欠陥を検出する画像処理部30とを備える。
検査装置本体10は、図1に示すパターン検査装置1が備えるものと同様の、ステージ11、試料台12、対物レンズ13、撮像部14、光源15、集光レンズ16及びビームスプリッタ17を有する。検査装置本体10は、さらに、パターン検査装置1の全体の動作を制御する制御部20と、パターン検査装置1の動作に必要なデータを取得するためのユーザインタフェースや、データ読み取り装置や通信手段等である入力部21と、パターン検査装置1により検出された欠陥情報を出力するためのユーザインタフェースや、データ出力装置や通信手段等である出力部22と、を備えている。
画像処理部30は、内蔵された記憶手段にインストールされたコンピュータプログラムを内部のプロセッサによって実行することにより、欠陥検出のための画像処理や、本発明による検出感度決定処理を実行する画像処理用のコンピュータである。図5は、画像処理部30により実現される機能ブロックの第1例を示す図である。簡単のため、画像処理部30により実現される機能であっても、パターン検査の運用開始前における検出感度の決定に使用されないものは説明を省略する。
画像処理部30は、撮像部14により撮像されたウエハ2の画像を記憶する画像記憶部31と、入力部21から入力される第1仮検出感度を用いて画像記憶部31に記憶される撮像画像上に現れる欠陥候補を検出する欠陥候補検出部40と、欠陥候補検出部40により検出された欠陥候補に関する欠陥情報を記憶する欠陥候補記憶部43と、欠陥候補記憶部43に記憶された欠陥候補のうち、入力部21から入力される第2仮検出感度の下でも欠陥として検出されるものからなる欠陥候補の集合を、出力部22へ出力する欠陥再検出部44を、を含む機能ブロックを有する。
画像処理部30は、撮像部14により撮像されたウエハ2の画像を記憶する画像記憶部31と、入力部21から入力される第1仮検出感度を用いて画像記憶部31に記憶される撮像画像上に現れる欠陥候補を検出する欠陥候補検出部40と、欠陥候補検出部40により検出された欠陥候補に関する欠陥情報を記憶する欠陥候補記憶部43と、欠陥候補記憶部43に記憶された欠陥候補のうち、入力部21から入力される第2仮検出感度の下でも欠陥として検出されるものからなる欠陥候補の集合を、出力部22へ出力する欠陥再検出部44を、を含む機能ブロックを有する。
欠陥候補検出部40は、画像記憶部31に記憶されたウエハ2の画像において、2つのダイの撮像画像の対応箇所同士のグレイレベル差を算出するための差分検出部41と、差分検出部41から入力したグレイレベル差と第1仮検出感度である第1仮検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥を検出する欠陥検出部42と、を備える。
差分検出部41は、ステージ11の位置情報に基づいて、隣接する2つのダイの対応箇所の部分画像を画像記憶部31から取り出し、その一つを検査画像とし他方を参照画像とする。そして検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を算出して欠陥検出部42に出力する。
欠陥検出部42は、第1仮検出感度の下において、差分検出部41で検出されたグレイレベル差が欠陥候補として検出されるか否かを決定することにより、検査画像に含まれる欠陥候補を検出する。例えば欠陥検出部42は、差分検出部41から入力したグレイレベル差と第1仮検出閾値とを比較して、グレイレベル差信号が第1仮検出閾値を超える場合には、このようなグレイレベル差信号が算出された画素が存在する検査画像内の位置に、欠陥候補が存在すると判断する。
欠陥検出部42は、検出した欠陥候補の検査画像内における位置、大きさ、並びに欠陥候補とその周辺における検査画像と参照画像との間の差画像を含む欠陥情報を作成する。欠陥情報は欠陥候補記憶部43に記憶されるとともに、出力部22へ出力される。
欠陥検出部42は、検出した欠陥候補の検査画像内における位置、大きさ、並びに欠陥候補とその周辺における検査画像と参照画像との間の差画像を含む欠陥情報を作成する。欠陥情報は欠陥候補記憶部43に記憶されるとともに、出力部22へ出力される。
欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥候補が、第2仮検出感度の下で欠陥検査を行った場合にも検出されるか否かを判定する。例えば欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されているそれぞれの欠陥候補に関する欠陥情報に含まれる差画像のグレイレベル値と、入力部21から入力される第2仮検出感度である第2仮検出閾値とを比較する。そして欠陥再検出部44は、差画像のグレイレベル値が第2仮検出閾値を超える場合には、そのような差画像を欠陥情報に含む欠陥候補が第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定されると判断する。欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定される欠陥候補に関する欠陥情報の集合を出力部22へ出力する。
このように、画像処理部30は、入力部21から入力された第1仮検出感度の下で検出された欠陥候補を記憶し、第1仮検出感度と異なる第2仮検出感度を入力部21から受け付け、既に記憶してある欠陥候補のうち第2仮検出感度の下で欠陥候補として検出されるものを選択して出力する機能を有する。
予定される第2仮検出感度の上限よりも第1仮検出感度を高い感度に設定しておけば、画像処理部30は、新たなウエハ2の画像取得とダイトゥダイ比較を行うことなく、様々な第2仮検出感度の下で欠陥検出を行った場合にそれぞれ検出されると予定される欠陥候補群を生成することができる。
予定される第2仮検出感度の上限よりも第1仮検出感度を高い感度に設定しておけば、画像処理部30は、新たなウエハ2の画像取得とダイトゥダイ比較を行うことなく、様々な第2仮検出感度の下で欠陥検出を行った場合にそれぞれ検出されると予定される欠陥候補群を生成することができる。
図6は、図5に示す画像処理部30を用いた検出感度決定方法の第1例を示すフローチャートである。
ステップS10では、オペレータは、入力部21に第1仮検出感度を指定する情報、例えば第1仮検出閾値を入力することにより、パターン検査装置1に第1仮検出感度を設定する。設定された第1仮検出感度は欠陥検出部42に入力される。ここでオペレータは、後述するステップS13において、できるだけ多くの重要欠陥が検出されるように、第1仮検出感度を高めに設定する。例えば第1仮検出感度が第1検出閾値である場合には、第1検出閾値をやや小さめの値に設定する。
ステップS11では、撮像部14によってウエハ2の表面の画像を取得する。取得された画像は画像記憶部31に記憶される。
ステップS10では、オペレータは、入力部21に第1仮検出感度を指定する情報、例えば第1仮検出閾値を入力することにより、パターン検査装置1に第1仮検出感度を設定する。設定された第1仮検出感度は欠陥検出部42に入力される。ここでオペレータは、後述するステップS13において、できるだけ多くの重要欠陥が検出されるように、第1仮検出感度を高めに設定する。例えば第1仮検出感度が第1検出閾値である場合には、第1検出閾値をやや小さめの値に設定する。
ステップS11では、撮像部14によってウエハ2の表面の画像を取得する。取得された画像は画像記憶部31に記憶される。
ステップS12では、差分検出部41は、撮像された画像に現れる隣接する2つのダイの対応する部分同士の画素を比較してこれらのグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する。
ステップS13では、欠陥検出部42は、第1仮検出感度の下において、差分検出部41で検出されたグレイレベル差が欠陥候補として検出されるか否かを決定し、ウエハ2の表面の撮像画像に現れる欠陥候補を検出する。例えば欠陥検出部42は、差分検出部41で検出されたグレイレベル差が第1仮検出閾値を超えとき、このようなグレイレベル差信号が検出された画素が存在する検査画像内の位置に、欠陥候補が存在すると判断する。欠陥検出部42は、検出した欠陥候補に関する欠陥情報を作成する。
ステップS13では、欠陥検出部42は、第1仮検出感度の下において、差分検出部41で検出されたグレイレベル差が欠陥候補として検出されるか否かを決定し、ウエハ2の表面の撮像画像に現れる欠陥候補を検出する。例えば欠陥検出部42は、差分検出部41で検出されたグレイレベル差が第1仮検出閾値を超えとき、このようなグレイレベル差信号が検出された画素が存在する検査画像内の位置に、欠陥候補が存在すると判断する。欠陥検出部42は、検出した欠陥候補に関する欠陥情報を作成する。
ステップS14では、欠陥検出部42が作成した欠陥情報を欠陥候補記憶部43に記憶する。欠陥情報には、欠陥候補が検出した検査画像内における位置、大きさ、並びに欠陥候補とその周辺における検査画像と参照画像との間の差画像を含む。
ステップS15では、欠陥検出部42が作成した欠陥情報を出力部22へ出力する。
ステップS15では、欠陥検出部42が作成した欠陥情報を出力部22へ出力する。
ステップS16では、オペレータは、例えばSEM装置などである観察装置70によってウエハ2の表面を観察し、ステップS15にて出力された欠陥情報に示されるそれぞれの欠陥候補が、重要欠陥であるか、それ以外の欠陥(例えば疑似欠陥)であるかを決定する。
ステップS17では、オペレータはステップS16の観察結果とステップS15にて出力された欠陥候補とを比較して第1仮検出感度の良否を判定する。例えばオペレータは、ステップS15にて出力された欠陥候補のうち重要欠陥の占める割合が所定の割合より小さく、かつ、欠陥候補のうち疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも小さいときに、第1仮検出感度が適正であると判定して、パターン検査に使用すべき検出感度として第1仮検出感度を決定する。
ステップS17では、オペレータはステップS16の観察結果とステップS15にて出力された欠陥候補とを比較して第1仮検出感度の良否を判定する。例えばオペレータは、ステップS15にて出力された欠陥候補のうち重要欠陥の占める割合が所定の割合より小さく、かつ、欠陥候補のうち疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも小さいときに、第1仮検出感度が適正であると判定して、パターン検査に使用すべき検出感度として第1仮検出感度を決定する。
図7の(A)〜図7の(C)を参照して、検出感度と欠陥候補に占める重要欠陥の割合との関係、検出感度と欠陥候補に占める疑似欠陥の割合との関係を説明する。図7の(A)に示すとおり検出感度を高めると欠陥候補の検出数は増大する。真欠陥である重要欠陥の数は有限であるから、ある検出感度DS0を超えると重要欠陥の検出数は増加しにくくなり、代わりに疑似欠陥の検出数が急速に増大する。重要欠陥を漏らさず検出し疑似欠陥の発生を抑制するには、このような検出感度DS0で欠陥検出を行うことが望ましい。
検出感度の変化に伴う欠陥候補に占める重要欠陥の割合の変化と疑似欠陥の割合の変化を示すと、それぞれ図7の(B)及び図7の(C)に示す通りである。図7の(B)に示すように検出感度を上げ続けてある検出感度DS0を超え、殆どの重要欠陥が欠陥候補として検出された状態を過ぎると、欠陥候補に占める重要欠陥の割合は低下する。
また、図7の(C)に示すように検出感度を上げ続けると欠陥候補に占める疑似欠陥の割合は増大する。
また、図7の(C)に示すように検出感度を上げ続けると欠陥候補に占める疑似欠陥の割合は増大する。
したがってステップS17において、欠陥候補に占める重要欠陥の割合が所定の割合R1以下であり、欠陥候補に占める疑似欠陥の割合が所定の割合R2以下であるか否かを判定することによって、欠陥候補を検出したときに使用された検出感度が、重要欠陥の殆どを検出しかつできるだけ疑似欠陥の発生を抑えることができるような適正な検出感度であったか否かを判定することができる。
図6に戻って、ステップS17の判定で、重要欠陥の占める割合が所定の割合より大きい又は疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも大きいと判定された場合には、処理はステップS18に移る。ステップS18ではオペレータは、入力部21に第2仮検出感度を指定する情報、例えば第2仮検出閾値を入力することにより、パターン検査装置1に第2仮検出感度を設定する。設定された第2仮検出感度は欠陥再検出部44に入力される。
ステップS19では、欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定される欠陥候補に関する欠陥情報の集合を出力部22へ出力する。そして処理をステップS17に戻す。
ステップS19では、欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定される欠陥候補に関する欠陥情報の集合を出力部22へ出力する。そして処理をステップS17に戻す。
ステップS17では、オペレータはステップS16の観察結果とステップS19で出力された欠陥候補の集合を比較して、第2仮検出感度の良否を判定する。例えばオペレータは、ステップS17にて出力された欠陥候補の集合のうち重要欠陥の占める割合が所定の割合より小さく、かつ、疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも小さいときに、第2仮検出感度が適正であると判定して、パターン検査に使用すべき検出感度として第2仮検出感度を決定する。それ以外の場合には、処理をステップS18へ移してステップS17〜S19を反復する。
図8は、画像処理部30により実現される機能ブロックの第2例を示す図である。本構成例では、観察結果受領部45と、第2仮検出感度設定部46と、欠陥候補比較部47が設けられている。
観察結果受領部45は、観察装置70によってウエハ2の表面を観察したオペレータが、欠陥候補検出部40が出力部22へ出力した各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを決定したとき、入力部21を介してこの観察結果を受領する。
そして観察結果受領部45は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥情報に、それぞれの欠陥候補が重要欠陥であるか否かを示すフラグを加えることにより、欠陥候補が重要欠陥であるか否かを欠陥候補記憶部43に登録する。
観察結果受領部45は、観察装置70によってウエハ2の表面を観察したオペレータが、欠陥候補検出部40が出力部22へ出力した各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを決定したとき、入力部21を介してこの観察結果を受領する。
そして観察結果受領部45は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥情報に、それぞれの欠陥候補が重要欠陥であるか否かを示すフラグを加えることにより、欠陥候補が重要欠陥であるか否かを欠陥候補記憶部43に登録する。
第2仮検出感度設定部46は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、重要欠陥であると判定された欠陥候補に係る欠陥情報に含まれている差画像のグレイレベル値に基づいて第2仮検出感度を決定する。図9を参照して、第2仮検出感度の例である第2仮検出閾値を決定する決定方法の一例を示す。図9は、欠陥情報に含まれている差画像のグレイレベル差のヒストグラムを示す。本例では、3個の欠陥候補が重要欠陥であると判定され、それぞれの欠陥情報に含まれている差画像のグレイレベル値のヒストグラムを参照符号81、82及び83にて示す。
ここで各ヒストグラム81、82及び83に含まれる最大グレイレベル値をそれぞれGL1、GL2及びGL3とするとき、第2仮検出感度設定部46は、重要欠陥と判定された全ての欠陥候補に係る欠陥情報に含まれている差画像のグレイレベル値のそれぞれの最大値(本例ではGL1〜GL3)のうち、最小値(本例ではGL1)を選択し、この最小値より所定のマージンMだけ小さい値THH2を第2仮検出閾値として決定する。
このように第2仮検出閾値を決定すれば、欠陥再検出部44が、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報に記憶された差画像のグレイレベル値と第2仮検出閾値とを比較して、グレイレベル値が第2仮検出閾値を超えるものを欠陥候補として検出するとき、重要欠陥であると判定された欠陥候補を全て欠陥候補として検出することができる。
また後述するように、第2仮検出感度設定部46は、欠陥候補比較部47が出力する良否判定信号に従って第2仮検出感度の感度を調整する。
また後述するように、第2仮検出感度設定部46は、欠陥候補比較部47が出力する良否判定信号に従って第2仮検出感度の感度を調整する。
欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥候補が、第2仮検出感度設定部46により設定された第2仮検出感度の下で欠陥検査を行った場合にも検出されるか否かを判定する。
欠陥候補比較部47は、観察結果受領部45により受領された観察結果により重要欠陥であると登録された欠陥候補の集合と、欠陥再検出部44が第2仮検出感度の下で検出した欠陥候補の集合とを比較することにより第2仮検出感度の良否を判定する。欠陥候補比較部47はまた、現在の第2仮検出感度が適正値よりも高いか低いかを判定する。そして欠陥候補比較部47は第2仮検出感度の良否や、第2仮検出感度が適正でない場合には適正値と比較した高低を指示する良否判定信号を出力する。
欠陥候補比較部47は、観察結果受領部45により受領された観察結果により重要欠陥であると登録された欠陥候補の集合と、欠陥再検出部44が第2仮検出感度の下で検出した欠陥候補の集合とを比較することにより第2仮検出感度の良否を判定する。欠陥候補比較部47はまた、現在の第2仮検出感度が適正値よりも高いか低いかを判定する。そして欠陥候補比較部47は第2仮検出感度の良否や、第2仮検出感度が適正でない場合には適正値と比較した高低を指示する良否判定信号を出力する。
図10は、図8に示す画像処理部30を用いた検出感度決定方法の第2例を示すフローチャートである。ステップS10〜ステップS16までは、図6に示すフローチャートと同様である。
ステップS16においてオペレータが観察装置70を用いてウエハ2の表面を観察することによって、欠陥候補検出部40が出力した各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを決定した後に、ステップS20では観察結果受領部45において、各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを示す観察結果を示すデータを受領する。
観察結果受領部45は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥情報に、それぞれの欠陥候補が重要欠陥であるか否かを示すフラグを加える。
ステップS16においてオペレータが観察装置70を用いてウエハ2の表面を観察することによって、欠陥候補検出部40が出力した各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを決定した後に、ステップS20では観察結果受領部45において、各欠陥候補がそれぞれ重要欠陥であるか否かを示す観察結果を示すデータを受領する。
観察結果受領部45は、欠陥候補記憶部43に記憶されている各欠陥情報に、それぞれの欠陥候補が重要欠陥であるか否かを示すフラグを加える。
ステップS21では、第2仮検出感度設定部46は第2仮検出感度を決定する。第2仮検出感度の決定方法の例は、図9を参照して上記に例示したとおりである。
ステップS22では、欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、第2仮検出感度設定部46が決定した第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定される欠陥候補を選択し、これらの欠陥候補に係る欠陥情報からなる欠陥情報の集合を欠陥候補比較部47へ出力する。
ステップS22では、欠陥再検出部44は、欠陥候補記憶部43に記憶されている欠陥情報のうち、第2仮検出感度設定部46が決定した第2仮検出感度の下でも欠陥候補として判定される欠陥候補を選択し、これらの欠陥候補に係る欠陥情報からなる欠陥情報の集合を欠陥候補比較部47へ出力する。
ステップS23では、欠陥候補比較部47は、欠陥候補記憶部43に記憶された各欠陥情報に加えたフラグを参照することによってステップS16の観察結果において重要欠陥であると決定された欠陥候補群を選択する。そして欠陥候補比較部47は、重要欠陥であると決定された欠陥候補の集合と欠陥再検出部44が出力する欠陥候補の集合とを比較して、第2仮検出感度の良否を判定する。
このとき欠陥候補比較部47は、例えば欠陥再検出部44が出力する欠陥候補の集合のうち重要欠陥の占める割合が所定の割合より小さく、かつ、疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも小さいときに、第2仮検出感度が適正であると判定して、第2仮検出感度が適正であることを示す良否判定信号を出力して、処理を終了する。
このとき欠陥候補比較部47は、例えば欠陥再検出部44が出力する欠陥候補の集合のうち重要欠陥の占める割合が所定の割合より小さく、かつ、疑似欠陥の占める割合が所定の割合よりも小さいときに、第2仮検出感度が適正であると判定して、第2仮検出感度が適正であることを示す良否判定信号を出力して、処理を終了する。
一方で、ステップS23での判定において、重要欠陥の占める割合が所定の割合より大きい場合には、欠陥候補比較部47は、第2仮検出感度が低すぎることを示す良否判定信号を第2仮検出感度設定部46に出力する。このような信号を受信した第2仮検出感度設定部46は、所定の調整ステップ分だけ第2仮検出感度を高くなるように調整し(ステップS24)処理をステップS22へ戻す。
また、ステップS23での判定において、疑似欠陥の占める割合が所定の割合より大きい場合には、欠陥候補比較部47は、第2仮検出感度が高すぎることを示す良否判定信号を第2仮検出感度設定部46に出力する。このような信号を受信した第2仮検出感度設定部46は、所定の調整ステップ分だけ第2仮検出感度を低くなるように調整して(ステップS24)処理をステップS22へ戻す。
また、ステップS23での判定において、疑似欠陥の占める割合が所定の割合より大きい場合には、欠陥候補比較部47は、第2仮検出感度が高すぎることを示す良否判定信号を第2仮検出感度設定部46に出力する。このような信号を受信した第2仮検出感度設定部46は、所定の調整ステップ分だけ第2仮検出感度を低くなるように調整して(ステップS24)処理をステップS22へ戻す。
パターン検査の運用時に、検出感度を使用してパターン検査を行う構成要素、例えば図1に示す欠陥検出部33は、第2仮検出感度が適正であることを良否判定信号が示すときに、第2仮検出感度設定部46から出力される第2仮検出感度を受信し、このときの第2仮検出感度を検出感度として使用する。
本発明は、例えば半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板のような、試料の表面を撮像して得た撮像画像等に基づいて、試料の表面に現れる欠陥を検出するパターン検査方法及びパターン検査装置に利用可能である。
1 パターン検査装置
2 ウエハ
3 ダイ
10 検査装置本体
30 画像処理部
70 観察装置
2 ウエハ
3 ダイ
10 検査装置本体
30 画像処理部
70 観察装置
Claims (4)
- 反復パターンが形成された試料の表面上の相互に同一であるべきパターンを撮像した検査画像と参照画像とを比較して、その相違部分を所定の検出感度の下で各々検出し、これら相違部分が存在する前記検査画像内のそれぞれの箇所を前記反復パターンの欠陥として検出するパターン検査のための、前記検出感度の決定方法であって、
(a)所定の撮像手段により前記検査画像及び前記参照画像を取得するステップと、
(b)所定の第1仮検出感度の下で前記検査画像と前記参照画像との相違部分を各々検出し、これら相違部分が存在する前記検査画像内のそれぞれの箇所を欠陥候補として検出するステップと、
(c)各前記欠陥候補の箇所における前記検査画像と前記参照画像との間の差画像を所定の記憶手段に各々記憶するステップと、
(d)第2仮検出感度を設定するステップと、
(e)前記差画像の画素のグレイレベル値と前記第2仮検出感度とを比較することにより、前記ステップ(b)で検出された前記欠陥候補の各々のうち、前記第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合を与えるステップと、
を含むことを特徴とする検出感度決定方法。 - 前記所定の記憶手段を第1記憶手段とし、
(f)前記ステップ(b)にて検出された各欠陥候補がそれぞれ真欠陥であるか否かについて前記試料の表面を観察して判定された観察結果を入力して所定の第2記憶手段に記憶するステップと、
(g)前記観察結果において真欠陥であると判定された欠陥候補の集合と、前記ステップ(e)において前記第2仮検出感度の下で検出された欠陥候補の集合とを比較するステップと、さらに含み、
前記ステップ(d)、(e)及び(g)を反復し、前記ステップ(g)において比較される前記集合間の相違が所定の許容範囲内に至ったとき、前記第2仮検出感度を前記検出感度として定めることを特徴とする請求項1に記載の検出感度決定方法。 - 反復パターンが形成された試料の表面上の相互に同一であるべきパターンを撮像した検査画像と参照画像とを比較して、その相違部分を所定の検出感度の下で各々検出し、これら相違部分が存在する前記検査画像内のそれぞれの箇所を前記反復パターンの欠陥として検出するパターン検査のための、前記検出感度を決定する検出感度決定装置であって、
所定の撮像手段により取得した前記検査画像と前記参照画像の相違部分の各々を所定の第1仮検出感度の下で検出し、これら相違部分が存在する前記検査画像内のそれぞれの箇所を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、
各前記欠陥候補の箇所における前記検査画像と前記参照画像との間の差画像を記憶するための記憶手段と、
第2仮検出感度を設定する第2仮検出感度設定手段と、
前記差画像の画素のグレイレベル値と前記第2仮検出感度とを比較することにより、前記欠陥候補検出手段により検出された前記欠陥候補の各々のうち、前記第2仮検出感度の下で検出される欠陥候補の集合を決定する欠陥再検出手段と、
を備えることを特徴とする検出感度決定装置。 - 前記記憶手段を第1記憶手段とし、
前記欠陥候補検出手段により各前記欠陥候補がそれぞれ真欠陥であるか否かについて前記試料の表面を観察して判定された観察結果の入力を受け付ける観察結果受領手段と、
前記観察結果を記憶するための第2記憶手段と、
前記観察結果において真欠陥であると判定された欠陥候補の集合と、前記欠陥判定手段により前記第2仮検出感度の下で検出された欠陥候補の集合とを比較する欠陥候補比較手段と、を備え、
前記欠陥候補比較手段により比較される前記集合間の相違が所定の許容範囲内にあるときの前記第2仮検出感度を前記検出感度として定めることを特徴とする請求項3に記載の検出感度決定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008022632A JP2009180710A (ja) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | パターン検査のための検出感度決定方法及び検出感度決定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008022632A JP2009180710A (ja) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | パターン検査のための検出感度決定方法及び検出感度決定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2009180710A true JP2009180710A (ja) | 2009-08-13 |
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JP2008022632A Pending JP2009180710A (ja) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | パターン検査のための検出感度決定方法及び検出感度決定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009180710A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107561872A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 东京毅力科创株式会社 | 基板缺陷检査装置和缺陷检査用灵敏度参数值调整方法 |
-
2008
- 2008-02-01 JP JP2008022632A patent/JP2009180710A/ja active Pending
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JP2018004393A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板の欠陥検査装置、基板欠陥検査用の感度パラメータ値の調整方法及び記憶媒体 |
CN107561872B (zh) * | 2016-06-30 | 2021-03-05 | 东京毅力科创株式会社 | 基板缺陷检査装置和缺陷检査用灵敏度参数值调整方法 |
TWI731103B (zh) * | 2016-06-30 | 2021-06-21 | 日商東京威力科創股份有限公司 | 基板之缺陷檢查裝置、基板缺陷檢查用之靈敏度參數值的調整方法及記憶媒體 |
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