JP2010135679A - Semiconductor inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体の欠陥を検査する半導体検査装置及び検査方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor inspection apparatus and inspection method for inspecting semiconductor defects.
コンピュータ等に使用されるメモリやマイクロコンピュータなどの半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処理、エッチング処理、その他の処理の結果の良否、異物発生等の欠陥の存在は、半導体装置の製造歩留まりに大きく影響を及ぼす。 In the manufacturing process of semiconductor devices such as memories and microcomputers used in computers, the quality of lithography processing, etching processing, and other processing results, and the presence of defects such as the generation of foreign matter greatly affect the manufacturing yield of semiconductor devices. Effect.
したがって、異常発生や不良発生を、早期に、または、事前に検知するために、各製造工程の終了時に半導体ウエハ上のパターンの検査は走査型電子顕微鏡(SEM)式外観検査装置を用いて実施されている。 Therefore, in order to detect the occurrence of abnormalities and defects early or in advance, the inspection of the pattern on the semiconductor wafer is performed using a scanning electron microscope (SEM) type visual inspection device at the end of each manufacturing process. Has been.
SEM式外観検査装置を用いて高スループット且つ高精度な検査を行うためには、非常に高速に、高いSN比を有する画像を取得する必要が有る。そのため、通常のSEMの1000倍以上(100nA以上)の大電流ビームを用いて照射する電子数を確保し、高いSN比を保持している。さらに、基板から発生する二次電子、反射電子の高速、且つ高効率な検出が必須である。このような検査方法を電子線式検査方法と称する。
In order to perform high-throughput and high-precision inspection using the SEM type visual inspection apparatus, it is necessary to acquire an image having a high S / N ratio at a very high speed. Therefore, the number of electrons irradiated using a large
電子線式検査方法においては、光学式外観検査あるいはレーザ式検査よりも高分解能な画像が得られることから、微細な回路パターン上の微小異物や欠陥の検出が可能である。それに加えて、電子線照射による帯電の影響で表面の電位の差が二次電子放出効率に反映する電位コントラストにより、表面や下層で発生した回路パターンの導通・非導通、配線やトランジスタのショート等の電気的欠陥を検出することも可能である。電位コントラストと、これを利用した技術については、非特許文献1に記載されている。
In the electron beam inspection method, an image having a higher resolution than that of the optical appearance inspection or the laser inspection can be obtained, so that it is possible to detect minute foreign matters and defects on a fine circuit pattern. In addition, due to the potential contrast in which the surface potential difference is reflected in the secondary electron emission efficiency due to the effect of charging by electron beam irradiation, circuit pattern conduction or non-conduction on the surface or lower layer, wiring or transistor short circuit, etc. It is also possible to detect electrical defects.
一方、電子線式検査方法の場合、帯電による影響が検査結果に影響を与えることがある。つまり、電子線式検査においては、検査中に電子ビームを照射して発生する二次電子あるいは反射電子を検出して信号化して検査を行うため、検査中に電子ビームを照射し続けることになる。そのため、被検査ウエハ表面の局所部位が絶縁材料であり帯電の影響を受けやすい場合、被検査ウエハに基板からフローティングした構造が形成されており帯電が蓄積しやすい場合、又は試料へ照射した電子線量の不安定である場合などは、試料表面上に帯電のむらが生じることがある。帯電むらが生じると実欠陥部が見えにくくなるだけでなく、正常部でも明るくあるいは暗く見えるなどのコントラスト異常が発生し、欠陥として誤認識することがある。 On the other hand, in the case of the electron beam inspection method, the influence of charging may affect the inspection result. In other words, in the electron beam inspection, since secondary electrons or reflected electrons generated by irradiating an electron beam during inspection are detected and converted into a signal for inspection, the electron beam is continuously irradiated during inspection. . Therefore, when the local part of the surface of the wafer to be inspected is an insulating material and is easily affected by charging, when the structure to be floated from the substrate is formed on the wafer to be inspected and charging is likely to accumulate, or the electron dose irradiated to the sample If the sample is unstable, there may be uneven charging on the sample surface. When uneven charging occurs, not only the actual defect portion becomes difficult to see, but also a contrast abnormality such as a normal portion that appears bright or dark may occur and be erroneously recognized as a defect.
そこで、特許文献1には、試料表面の帯電をリアルタイムでモニタして、試料に流れ込む吸収電流を観測し帯電を制御する方法が開示されている。また、特許文献2には、帯電の状態を高感度に測定し、画像を取得する方法が開示されている。
Therefore,
しかしながら、特許文献1及び2に記載の方法では、測定ウエハ全体の帯電状態を制御する方法のため、低速に電子線を走査した際などは役に立つ技術であるが、高スループットが要求され、高速に電子線を走査する電子線式検査装置において実際の検査中に局所領域の帯電制御をすることは非常に困難である。
However, the methods described in
その理由は、検査装置としてはスループットを極力高めるために高速に電子線を走査及び信号検出を行う必要がある一方で、検査対象である半導体ウエハが持つ容量成分(キャパシタンス成分)が非常に大きいので、半導体ウエハに吸収された電流値の応答速度が非常に遅いためである。つまり、試料に照射された電子または電流が電流計に到達するまでに長時間を要する。 The reason for this is that while the inspection apparatus needs to scan the electron beam and detect the signal at high speed in order to increase the throughput as much as possible, the capacitance component (capacitance component) of the semiconductor wafer to be inspected is very large. This is because the response speed of the current value absorbed by the semiconductor wafer is very slow. That is, it takes a long time for the electrons or current irradiated to the sample to reach the ammeter.
その結果、検査中に測定される吸収電流の測定値は局所領域から流れた電流値が重ね合わさった結果となるため、ナノオーダーの局所領域の各々の帯電状態を測定することは非常に難しくなる。 As a result, the measured value of the absorption current measured during the inspection is the result of superimposing the current values flowing from the local region, so it is very difficult to measure the charged state of each nano-order local region. .
本発明の目的は、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することである。 An object of the present invention is to realize a semiconductor inspection apparatus and inspection method capable of reducing the influence of charging unevenness from a detection signal in real time.
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)本発明の半導体検査装置は、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出する検出器と、この検出器が検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、一定値以下の周波数の信号を除去する通過周波数調整部と、通過周波数調整部から出力された検出信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する画像制御部と、上記検出器の動作を制御するとともに、上記通過周波数調整部が一定値以下の周波数の信号を除去するために、指令信号を上記通過周波数調整部に供給する制御部とを備える。 (1) The semiconductor inspection apparatus of the present invention includes a detector that detects secondary electrons or reflected electrons generated from a semiconductor wafer, and a detection signal formed from the secondary electrons or reflected electrons detected by the detector. A pass frequency adjusting unit that removes a signal having a frequency equal to or lower than a certain value; an image control unit that forms an image of the semiconductor wafer based on the detection signal output from the pass frequency adjusting unit; And a control unit that controls the operation of the detector and supplies a command signal to the pass frequency adjusting unit so that the pass frequency adjusting unit removes a signal having a frequency equal to or lower than a predetermined value.
(2)本発明の半導体検査方法は、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出し、検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、半導体ウエハの帯電むらから生じる検出信号を除去するために、一定値以下の周波数の信号を除去し、上記一定値以下の周波数の信号が除去された信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する。 (2) The semiconductor inspection method of the present invention detects secondary electrons or backscattered electrons generated from a semiconductor wafer, and results from uneven charging of the semiconductor wafer from a detection signal formed from the detected secondary or backscattered electrons. In order to remove the detection signal, a signal having a frequency equal to or lower than a predetermined value is removed, and an image of the semiconductor wafer is formed based on the signal from which the signal having a frequency lower than the predetermined value is removed. judge.
本発明によれば、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor inspection apparatus and inspection method which can reduce the influence of charging nonuniformity from a detection signal in real time are realizable.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態が適用された半導体検査装置であるSEM式外観検査装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an SEM appearance inspection apparatus which is a semiconductor inspection apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
図1において、SEM式外観検査装置は、電子源20を有する電子銃1と、偏向器2と、対物レンズ3と、試料ステージ12と、検出器5と、画像処理部6と、コンピュータ7と、モニタ8と、各種電磁レンズを制御する制御部9とを備えている。
In FIG. 1, an SEM type visual inspection apparatus includes an
電子銃1から放出された一次電子は、偏向器2にて偏向され、対物レンズ3にて集束されて試料ステージ12上に配置された試料4に照射される。
The primary electrons emitted from the
試料4から放出された二次電子または反射電子は、検出器5に到達した後、プリアンプ10にて信号増幅される。プリアンプ10にて信号増幅された信号は、後述する通過周波数調整部1000を介してAD変換器11に供給され、アナログ/デジタル変換される。
Secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample 4 reach the
AD変換器11にてデジタル信号に変換された信号は、画像処理部6に送られ、この画像処理部6において、画像が構成され、その画像から欠陥の有無、及び、欠陥の種類が判定される。モニタ8は、コンンピュータ7を介して画像処理部6により判定された欠陥の位置、欠陥の種類、欠陥数等が供給され、これらを表示する。
(空間周波数の制御方法)
以下では、検査対象である試料のパターンサイズと画素サイズとの関係、及び試料から放出する2次電子あるいは反射電子の検出信号の空間周波数の導出原理に関して図2を用いて説明する。
The signal converted into a digital signal by the
(Spatial frequency control method)
Hereinafter, the relationship between the pattern size and pixel size of the sample to be inspected and the principle of deriving the spatial frequency of the detection signal of secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample will be described with reference to FIG.
図2の(a)は、検査対象試料として100nm幅と100nm間隔の配線試料101を示す。図2の(b)は、上記検査対象を20nm検査画素サイズで電子線照射を行った場合に試料から放出される電子信号波形60を示す。図2の(c)は、上記検査対象を80nm/pixの検査画素サイズで電子線照射を行った場合に試料から放出される電子信号波形62を示す。
FIG. 2A shows a
図2中の電子信号波形60、62は、検査対象試料から実際に出力される電子線の実信号波形であり、点61、63はAD変換器11でサンプリングされる点である。
The
配線試料101から出力される電子信号波形の基本の空間周波数fsは、AD変換器11のサンプリング速度をf、検査画素サイズをp、検査対象の細線幅と間隔をxとすると、次式(1)により計算される。
The basic spatial frequency fs of the electronic signal waveform output from the
fs=p・f/(2x) ・・・(1)
検査対象の大きさより検査画素サイズが大きいと、欠陥部位を見逃す可能性があるので、画素サイズ決定の際は次式(2)で示す関係となるように、画素サイズを設定する。
x>or=p ・・・(2)
上記(1)式に(2)式を代入すると次式(3)となる。
fs = p · f / (2x) (1)
If the inspection pixel size is larger than the size of the inspection object, there is a possibility that a defective part may be missed.
x> or = p (2)
Substituting equation (2) into equation (1) gives equation (3) below.
fs<or=f/2 ・・・(3)
上記(3)式は、「A/D変換器にてサンプリングする実信号の周波数はA/Dサンプリング周波数の1/2以下でなければならない」というナイキストのサンプリング定理の条件そのものであるので、この点からも(2)式を満足するように検査画素サイズpを決定する必要がある。
fs <or = f / 2 (3)
The above expression (3) is the condition of the Nyquist sampling theorem that “the frequency of the actual signal sampled by the A / D converter must be ½ or less of the A / D sampling frequency”. From the point of view, it is necessary to determine the inspection pixel size p so as to satisfy the expression (2).
上記(1)式と(2)式に従って、検査画素サイズpを変えることによって、電子信号波形の基本の空間周波数fsを自由に制御できることができる。例えば、検査画素サイズpを大きくすることによって検出する信号の周波数を高くすることができる。 By changing the inspection pixel size p according to the above equations (1) and (2), the basic spatial frequency fs of the electronic signal waveform can be freely controlled. For example, the frequency of a signal to be detected can be increased by increasing the inspection pixel size p.
具体的には、検出系のサンプリング速度を100MHzとすると、一画素当たりに10nsec間、試料に電子線を照射することになるので、図2の(b)で示した波形(画素サイズ:20nm/pix)の基本の空間周波数は10MHzとなる。図2の(c)で示した波形(画素サイズ:80nm/pix)の空間周波数は40MHzとなる。
(測定試料サイズの推定方法)
次に、実際に上記(1)式を利用して検査対象の幅や間隔xを見積もる方法について述べる。
Specifically, assuming that the sampling rate of the detection system is 100 MHz, the sample is irradiated with an electron beam for 10 nsec per pixel, so the waveform (pixel size: 20 nm / pixel) shown in FIG. The basic spatial frequency of pix) is 10 MHz. The spatial frequency of the waveform (pixel size: 80 nm / pix) shown in (c) of FIG. 2 is 40 MHz.
(Measurement sample size estimation method)
Next, a method for actually estimating the width and interval x of the inspection object using the above equation (1) will be described.
検出系のサンプリング速度f、検査画素サイズpは装置で設定するパラメータであるため既知である。試料からの出力信号の基本空間周波数fsは測定することが可能である。例えば、ラインスキャンした時の検出信号の階調周期の測定、または検出信号のフーリエ変換処理などによって基本空間周波数fsを求めることができる。 The sampling speed f and the inspection pixel size p of the detection system are known because they are parameters set by the apparatus. The fundamental spatial frequency fs of the output signal from the sample can be measured. For example, the basic spatial frequency fs can be obtained by measuring the gradation period of the detection signal when line scanning is performed, or by Fourier transform processing of the detection signal.
この結果、式(1)での未知数はxのみとなる。つまり、(1)式を変形した次式(4)を利用することによって、検査対象の幅や間隔xを測定できることになる。 As a result, the unknown in equation (1) is only x. That is, by using the following equation (4) obtained by modifying the equation (1), the width and the interval x of the inspection object can be measured.
x=pf/(2fs) ・・・(4)
具体的には、検出系のサンプリング速度fを100MHz、検査画素サイズpを50nm/pixとして電子線を走査させて、検出した信号の階調が4画素周期だったとすると、一画素あたり10nsecなので、空間周波数fsは1/(4×10nsec)=25MHzとなる。
x = pf / (2fs) (4)
Specifically, if the sampling rate f of the detection system is 100 MHz, the inspection pixel size p is 50 nm / pix and the electron beam is scanned, and the gradation of the detected signal is 4 pixel cycles, it is 10 nsec per pixel. The spatial frequency fs is 1 / (4 × 10 nsec) = 25 MHz.
次に、これらの値を上記(4)式に代入すると、次式(5)となり、対象試料の間隔と幅xが100nmであったことがわかる。 Next, when these values are substituted into the above equation (4), the following equation (5) is obtained, and it can be seen that the interval and the width x of the target sample were 100 nm.
x=50[nm]×100[MHz]/(2×25[MHz])=100nm ・・・(5)
(低周波成分除去方法及び構成)
次に、帯電むらによって生じる信号波形を取り除く原理に関して図3を参照して説明する。ここでの検査対象試料も図2に示した試料と同様に等間隔の細線試料101とする。
x = 50 [nm] × 100 [MHz] / (2 × 25 [MHz]) = 100 nm (5)
(Low frequency component removal method and configuration)
Next, the principle of removing a signal waveform caused by uneven charging will be described with reference to FIG. The sample to be inspected here is also a
図3において、仮に、試料上の表面電位の不均一性などが原因で試料上に帯電むら103が生じているとする。また、説明の簡単のため、帯電むら103と欠陥部107とでは同じように信号量が大きいとする。実際に、このような部位の検査を行った場合に、帯電むらが生じている部位103からの信号108が検査閾値102を超えると、欠陥部107からの信号105だけではなく帯電むらが生じている部位103からの信号108も欠陥として誤認識してしまうという問題が発生する。
In FIG. 3, it is assumed that uneven charging 103 occurs on the sample due to non-uniformity of the surface potential on the sample. For the sake of simplicity, it is assumed that the signal amount is large in the charging
一方、図3に示した帯電むら103による信号108の周波数は、細線部からの電子信号104の空間周波数と比べて低い。そのため、低周波成分を取り除いた信号106を取得することができれば、帯電むら103によって誤認識を低減することができることになる。
On the other hand, the frequency of the
次に、実信号から帯電むらなどによって生じる低周波信号成分108を取り除く方法及び構成について図4を参照して説明する。図4には、図1に示した通過周波数調整部1000が含まれている。
Next, a method and configuration for removing the low-
図4において、帯電むらなどによって生じる低周波信号108を実信号から消失させるためには、検出信号の伝送径路に直列にコンデンサ114を追加する。こうすることによって通過できる信号の周波数を制限できるので、コンデンサ114の値によって試料から信号の空間周波数あるいはその近傍の周波数だけを取得することができる。つまり、高周波だけで形成された画像(高周波画像)を作ることができる。
In FIG. 4, a capacitor 114 is added in series with the transmission path of the detection signal in order to eliminate the low-
図4に示すように、プリアンプ10は、電磁リレー112、信号経路113及び信号パス115を介して電磁リレー116が接続されている。信号経路113は、互いに並列に接続された信号線からなり、各信号線は、互いに静電容量値が異なるコンデンサ114が接続されている。
As shown in FIG. 4, the
電磁リレー116は、増幅器117、高域制限フィルタ118、増幅器119を介してAD変換器11に接続されている。また、AD変換器11は、オフセット調整部120が接続されている。
The electromagnetic relay 116 is connected to the
なお、電磁リレー112、116、信号経路113、コンデンサ114、信号パス115、増幅器117、119、120によって、周波数成分調整部1000が構成されている。電磁リレー112、116の動作は、コンピュータ7からの指令信号により制御される。
The
図4に示すように、電磁リレー112、116などを用いて、互いに静電容量値が異なるコンデンサ114が接続された、数種類の信号経路113に信号を通過させると、通過させる信号の周波数成分を多数選択することも可能である。
As shown in FIG. 4, when signals are passed through several types of signal paths 113 to which capacitors 114 having different capacitance values are connected using
一方、走査型電子顕微鏡を用いた外観検査装置を用いた場合、フォーカスなどを調整するために、通常のSEM画像を見たい場合がある。そのため、通常の顕微鏡画像を表示するための手段も用意する必要がある。その場合には、電磁リレー112、113により、信号パス115を選択すれば使えばよい。
On the other hand, when an appearance inspection apparatus using a scanning electron microscope is used, it may be desired to view a normal SEM image in order to adjust the focus and the like. Therefore, it is necessary to prepare means for displaying a normal microscope image. In that case, the
また、実信号がコンデンサ114を経由すると、直流成分の信号も遮断されるために、画像階調が著しく暗くなることが考えられる。そのため、明るさをオフセットさせる機能をつけることが望ましい。例えば、画像階調のフルスケールが256階調の時に信号が無入力の状態で図4中のオフセット調整部120からの電圧信号が100階調になるように調整しておくと、信号を入力させたときには、明るさが100階調プラスマイナス高周波信号振幅で形成された画像となる。
Further, when the actual signal passes through the capacitor 114, the DC component signal is also cut off, so that the image gradation may be extremely dark. Therefore, it is desirable to add a function for offsetting the brightness. For example, when the full scale of the image gradation is 256 gradations and the signal is not input, and the voltage signal from the offset
図5に示した回路は、図4に示した通過周波数調整部1000の変形例である。図5において、信号経路113に、制御コンピュータ7から制御できる可変コンデンサ124などの制御可能な素子及び機能を有する手段を接続すると信号パスの数を減らすことが可能である。なお、コンピュータ7からの制御信号は、DA変換器121、増幅器122を介して可変コンデンサ124に供給される。
The circuit shown in FIG. 5 is a modification of the pass
信号が、信号経路113を経由した後に、ADコンバータ11直前に高帯域制限フィルタ118を通過したとすると、回路系としての周波数帯域は図6に示すようになる。図6において、コンデンサ114または可変コンデンサ124などによって決定される周波数を通過周波数130とする。131は低周波を遮断したときの周波数帯域を示し、133は低周波を遮断しないときの周波数帯域を示す。
If the signal passes through the signal path 113 and then passes through the high
また、高帯域制限フィルタ118によって決定される周波数を遮断周波数132とする。つまり、回路系としては通過周波数130から遮断周波数132の周波数だけを通過させる帯域通過型フィルタ(バンド・パス・フィルタ)となる。
Further, a frequency determined by the high
また、図4及び図5に示した例では、コンデンサ114を信号ラインに直列に挿入しているが、インダクタを信号線−アース間に配置することも可能である。また、検出した信号を微分処理することによって低周波信号をカットすることも可能である。画像処理により微分画像または波形を生成する方法に関しては例えば公知例(特開2005−195361号公報)に記載されている。
(高周波画像)
次に、低周波成分がカットされた画像(高周波画像)に関して、図7を参照して説明する。通常のSEM画像は、図7中の左側に示し、高周波画像は図7中の右側に示す。検査画素サイズ条件をp<<xとすると、通常のSEM画像200ではパターンのエッジがくっきり観察できる画像となるが、高周波画像ではエッジだけにコントラストがついた画像201となる。
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the capacitor 114 is inserted in series with the signal line. However, it is also possible to arrange an inductor between the signal line and the ground. It is also possible to cut the low frequency signal by differentiating the detected signal. A method for generating a differential image or a waveform by image processing is described in, for example, a publicly known example (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-195361).
(High frequency image)
Next, an image (high frequency image) from which low frequency components have been cut will be described with reference to FIG. A normal SEM image is shown on the left side in FIG. 7, and a high frequency image is shown on the right side in FIG. If the inspection pixel size condition is p << x, the
一方、検査画素サイズ条件をp<xまたはp≒xの条件とすると、通常のSEM画像202と高周波画像203共にパターンのエッジがぼやけた画像となり、通常のSEM画像202と高周波画像203とがほぼ同等の画像となる。
(通過周波数決定方法)
図8は、通過周波数130(横軸)と検出欠陥数(縦軸)との関係を示すグラフである。ここで、例えば試料からの実信号の空間周波数を10MHzとする。つまり、図8は、上記(1)式から検出系のサンプリング速度fを100MHz、画素サイズpを20nm/pix、細線幅xを100nmとしたときのグラフである。
On the other hand, when the inspection pixel size condition is p <x or p≈x, both the
(Pass frequency determination method)
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the pass frequency 130 (horizontal axis) and the number of detected defects (vertical axis). Here, for example, the spatial frequency of the actual signal from the sample is 10 MHz. That is, FIG. 8 is a graph when the sampling rate f of the detection system is 100 MHz, the pixel size p is 20 nm / pix, and the fine line width x is 100 nm from the above equation (1).
空間周波数が10MHzにも関わらず、10MHzの周波数を持つ信号を通さない帯域制限が設けられていると、高周波成分の信号振幅が小さくなる。その結果、図8中のC領域で示したように、欠陥数が小となり、欠陥を認識することができなくなる。そのため、検出される欠陥数は少なくなり欠陥数のプロット142のようになる。
If a band restriction that prevents a signal having a frequency of 10 MHz from passing though the spatial frequency is 10 MHz is provided, the signal amplitude of the high-frequency component is reduced. As a result, as shown by the C region in FIG. 8, the number of defects becomes small, and the defects cannot be recognized. For this reason, the number of detected defects is reduced, and a
次に、図8中のA領域で示したように、帯域制限を100kHzと設定したとすると、帯電むらによる低周波成分108が100kHz以下である場合は、図8で示したように欠陥数のプロット141を取得することができる。
Next, assuming that the band limit is set to 100 kHz as shown in the area A in FIG. 8, when the
一方、帯電むらによる低周波成分が100kHz以上であるときは、欠陥として誤認識する可能性があるので、図8に示したように検出される欠陥数はプロット140のようになる。 On the other hand, when the low frequency component due to the charging unevenness is 100 kHz or more, there is a possibility that it is erroneously recognized as a defect. Therefore, the number of defects detected as shown in FIG.
つまり、周波数の変化により、欠陥数が変動し、増加している部分は、帯電むらによりものであり、減少している部分は、欠陥の検出精度が減少してしまう周波数であると判断できる。よって、このように、検出信号の空間周波数及び通過周波数と欠陥数との関係を調べ、図8中のBの範囲の最適条件を見つけ出し、適切な値のコンデンサ114を選択するように、電磁リレー112、116をコンピュータ7の指令により設定することができる。
That is, it can be determined that the number of defects fluctuates due to a change in frequency, and the increased portion is due to uneven charging, and the decreased portion is the frequency at which the defect detection accuracy decreases. Therefore, in this way, the relationship between the spatial frequency and passing frequency of the detection signal and the number of defects is examined, the optimum condition in the range B in FIG. 8 is found, and the electromagnetic relay is selected so as to select the capacitor 114 having an appropriate value. 112 and 116 can be set by a command from the
図9は、本発明の一実施形態における動作フローチャートである。 FIG. 9 is an operation flowchart in one embodiment of the present invention.
図9において、初めに、検査画素サイズpと検出サンプリング周波数fを設定する(ステップS1)。次に、検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期xが既知であるかどうか判定する(ステップS2)。ステップS2において、パターンサイズまたは基本周期xが既知でない場合は、ステップS3に進み、電子線走査を行い、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数fs及び(4)式から導出された検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期xを計算する(ステップS4)。そして、ステップS5に進む。なお、検出された信号から求まったパターンサイズxと検査画素サイズpとの関係は(2)式を満たす必要があるため、検査画素サイズpの設定できる範囲を制限することも可能である。 In FIG. 9, first, the inspection pixel size p and the detection sampling frequency f are set (step S1). Next, it is determined whether or not the pattern size or the basic period x of the sample to be inspected is known (step S2). If the pattern size or the basic period x is not known in step S2, the process proceeds to step S3, the electron beam scanning is performed, and the inspection object derived from the spatial frequency fs of the electronic signal obtained from the detected signal and the equation (4) The pattern size or basic period x of the sample is calculated (step S4). Then, the process proceeds to step S5. Since the relationship between the pattern size x obtained from the detected signal and the inspection pixel size p needs to satisfy the expression (2), it is possible to limit the range in which the inspection pixel size p can be set.
ステップS2において、パターンサイズまたは基本周期x2が既知の場合はm、ステップS5に進む。 In step S2, if the pattern size or the basic period x2 is known m, the process proceeds to step S5.
次に、通常のSEM画像を表示するために、通常画像表示モードに設定し、フォーカス等の電子光学系を調整する(ステップS5)。すでに、調整済の場合は本ステップS5は不要である。 Next, in order to display a normal SEM image, a normal image display mode is set, and an electron optical system such as a focus is adjusted (step S5). If already adjusted, this step S5 is not necessary.
次に、信号パス(あるいは通過周波数)を切り替えて高周波画像に切り替える(ステップS6)。 Next, the signal path (or passing frequency) is switched to switch to a high frequency image (step S6).
次に、試験的な検査を行い、試験結果を信号パス(あるいは通過周波数)と検出欠陥数との関係を示すグラフ(または表)を作成する。信号パス(あるいは通過周波数)を切り替えて同様の試験検査を行い、随時その様子を表示または記録する(ステップS6〜S9)。 Next, a test inspection is performed, and a graph (or table) showing the relationship between the signal path (or passing frequency) and the number of detected defects is created. The same test inspection is performed by switching the signal path (or passing frequency), and the state is displayed or recorded as needed (steps S6 to S9).
試験的な検査の実施とデータの解析結果から、最適な信号パス(あるいは通過周波数)を選択及び決定して、最終的な本検査の条件を決定する(ステップS10)。 The optimum signal path (or passing frequency) is selected and determined from the results of the test inspection and the data analysis, and the final conditions for this inspection are determined (step S10).
また、検査閾値102を変えると信号パス(あるいは通過周波数)と検出欠陥数との関係は変化するため、検査閾値102を変えながら上記フローを再度行う必要もある。つまり、検査閾値を下げると、ノイズも欠陥と認識するため、欠陥検出数は増加する。反対に、検査閾値を上げると、ノイズを欠陥とご認識することはなくなるが、実欠陥を見逃す可能性がある。そのため、検査閾値と通過周波数を変えて最適な検査条件を見つけていく。 Further, since the relationship between the signal path (or passing frequency) and the number of detected defects changes when the inspection threshold 102 is changed, it is necessary to perform the above flow again while changing the inspection threshold 102. That is, when the inspection threshold is lowered, noise is also recognized as a defect, and the number of detected defects increases. On the other hand, if the inspection threshold value is increased, noise will not be recognized as a defect, but an actual defect may be missed. Therefore, the optimum inspection condition is found by changing the inspection threshold and the passing frequency.
以上の手順によって、帯電むらなどによって生じる低周波成分が除去された最適な検査動作が行うことができる。 By the above procedure, an optimal inspection operation can be performed in which low-frequency components generated due to uneven charging are removed.
また、検出信号の空間周波数を変えると、検査時間のスループットや画像S/Nも変更される。例えば、検出信号の空間周波数をあげると、検査時間のスループットがあがり、画像S/Nは下がる。一般に、検査時間のスループットや画像S/Nはトレードオフの関係にある。そのため、図8中の領域Bの中で、検査時間のスループットおよび画像S/Nの最適な条件を見つければよい。
(画面操作)
通過周波数130の決定及び検査を行うために、モニタ8に表示させる入力画面の例について図9を用いて説明する。
Further, when the spatial frequency of the detection signal is changed, the inspection time throughput and the image S / N are also changed. For example, if the spatial frequency of the detection signal is increased, the throughput of the inspection time increases and the image S / N decreases. Generally, inspection time throughput and image S / N are in a trade-off relationship. Therefore, it is only necessary to find the optimum conditions for the throughput of the inspection time and the image S / N in the region B in FIG.
(Screen operation)
An example of an input screen displayed on the
図9において、子ウィンドウ150では、検査画素サイズpを設定する部位151と、検出サンプリング周波数fを設定する部位152と、電子線を走査あるいは画像取得を開始するボタン153または停止させるためのボタン154と、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数fsを表示させる部位155と、(4)式を用いて検査対象のパターンサイズxの計算結果表示する部位156と、図4中に示した信号パス(あるいは通過周波数130)を選択する部位157とを備えている。また、検出した信号の画像170や波形171と、信号パス(あるいは通過周波数130)と検出欠陥数との関係を示すグラフ160(または表161など)の表示部を備えている。
In FIG. 9, in the
以下に、モニタ8に表示された画面を用いて最適な信号パス(あるいは通過周波数130)を決定する手順の例について説明する。
Hereinafter, an example of a procedure for determining an optimum signal path (or pass frequency 130) using the screen displayed on the
初めに、操作者は、検査対象試料のパターンサイズxまたは基本周期を求めるため、検査画素サイズpと検出サンプリング周波数fを、画面部位151、152を使って任意の値に設定する。
First, the operator sets the inspection pixel size p and the detection sampling frequency f to arbitrary values using the
次に、電子線走査あるいは画像取得を開始するボタン153を押し、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数fs及び(4)式から導出された検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期xを部位155、156に自動表示させる。
Next, a
このとき、図10に示すように子ウインドウに画像170やライン信号171を表示させてもよい。尚、検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期xは既知である場合は、上記検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期xの導出手順は不要である。
At this time, as shown in FIG. 10, an
検出された信号から求まったパターンサイズxと検査画素サイズpとの関係は(2)式を満たすことが望ましいため、ここで検査画素サイズpを設定部位151に表示された値を手動または自動的に変更することも可能である。
Since it is desirable that the relationship between the pattern size x obtained from the detected signal and the inspection pixel size p satisfies the expression (2), the value displayed on the setting
次に、通常のSEM画像を表示するために、信号パス(あるいは通過周波数)選択部157により通常画像表示モードに設定する。ここでフォーカス等の電子光学系を調整する。次に、信号パス(あるいは通過周波数)を選択する部位157を切り替えて高周波画像に切り替える。
Next, in order to display a normal SEM image, the signal path (or passing frequency)
続いて、試験検査開始ボタン158を押して、試験的な検査を行う。試験結果を信号パス(あるいは通過周波数130)と検出欠陥数との関係を示すグラフ160(または表161)を表示あるいは記録させる。停止する場合は、停止ボタン159を操作する。
Subsequently, the test
信号パス(あるいは通過周波数130)を選択する部位157を切り替えて同様の試験検査を行い、随時その様子を表示または記録する。
The same test inspection is performed by switching the
これらの結果を信号パス(あるいは通過周波数130)と検出欠陥数との関係を示すグラフ160(または表161など)で表示させる。 These results are displayed on a graph 160 (or Table 161) showing the relationship between the signal path (or passing frequency 130) and the number of detected defects.
試験的な検査の実施とデータの解析結果から、最適な信号パス(あるいは通過周波数130)をチェックボックス162などで選択及び決定できるようにして、最終的な本検査の条件を決定する。
From the results of the test inspection and the data analysis result, the optimum signal path (or pass frequency 130) can be selected and determined by the
以上の手順によって、帯電むらなどによって生じる低周波成分が除去された最適な検査動作が行うことができる。 By the above procedure, an optimal inspection operation can be performed in which low-frequency components generated due to uneven charging are removed.
そして、本検査の開始や停止がボタン163、164で指示することができる。
Then, the start and stop of this inspection can be instructed with
また、図11に示すように、検査閾値を設定する部位172を設けて、検査閾値173を表示させて、と通過周波数をパラメータとした時の欠陥数を一つの表にまとめることも可能である。
Also, as shown in FIG. 11, it is possible to provide a
以上のように、本発明の一実施形態によれば、予め、帯電ムラによる欠陥数の誤認識を生じさせる周波数を検出しておき、検出信号から、その周波数の成分を除去するように、周波数フィルタ回路の定数(低周波をカットするコンデンサの値)を設定し、実際の半導体ウエハからの検出信号から設定周波数成分を除去して、欠陥数を検査するように構成したので、半導体ウエハの帯電むらによる欠陥の誤検出を抑制することができる。 As described above, according to an embodiment of the present invention, a frequency that causes erroneous recognition of the number of defects due to charging unevenness is detected in advance, and the frequency component is removed from the detection signal. The filter circuit constant (capacitor value that cuts low frequency) is set, the set frequency component is removed from the detection signal from the actual semiconductor wafer, and the number of defects is inspected. It is possible to suppress erroneous detection of defects due to unevenness.
したがって、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize a semiconductor inspection apparatus and inspection method that can reduce the influence of charging unevenness in real time from the detection signal.
なお、上述した例は、本発明をSEM式外観検査装置に適用した場合の例であるが、本発明は、SEM式概観検査装置のみならず、その他の電子線式検査装置に適用可能である。 The above-described example is an example when the present invention is applied to an SEM visual inspection apparatus, but the present invention can be applied not only to an SEM general inspection apparatus but also to other electron beam inspection apparatuses. .
1・・・電子銃、2・・・偏向器、3・・・対物レンズ、4・・・測定試料、5・・・検出器、6・・・画像処理制御部、7・・・コンピュータ、8・・・モニタ、9・・・電子銃制御部、10・・・プリアンプ、11・・・AD変換器、12・・・試料ステージ、20・・・電子源、112、116・・・電磁リレー、113・・・信号経路、114・・・コンデンサ、115・・・コンデンサが挿入されていない信号パス、117、119、122・・・増幅器、118・・・高帯域制限フィルタ、120・・・オフセット調整部、121・・・DA変換器、124・・・可変コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (20)
半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出する検出器と、
上記検出器が検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、一定値以下の周波数の信号を除去する通過周波数調整部と、
上記通過周波数調整部から出力された検出信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する画像制御部と、
上記検出器の動作を制御するとともに、上記通過周波数調整部が一定値以下の周波数の信号を除去するために、指令信号を上記通過周波数調整部に供給する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体検査装置。 In a semiconductor inspection apparatus for irradiating a semiconductor wafer with an electron beam to acquire an image of the semiconductor wafer and detecting defects in the semiconductor wafer,
A detector for detecting secondary electrons or reflected electrons generated from the semiconductor wafer;
A passing frequency adjusting unit for removing a signal having a frequency equal to or lower than a predetermined value from a detection signal formed from secondary electrons or reflected electrons detected by the detector;
Based on the detection signal output from the pass frequency adjusting unit, an image control unit that forms an image of the semiconductor wafer and determines defects of the semiconductor wafer;
A control unit for controlling the operation of the detector and for supplying a command signal to the pass frequency adjusting unit so that the pass frequency adjusting unit removes a signal having a frequency equal to or lower than a predetermined value;
A semiconductor inspection apparatus comprising:
半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出し、
検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、半導体ウエハの帯電むらから生じる検出信号を除去するために、一定値以下の周波数の信号を除去し、
上記一定値以下の周波数の信号が除去された信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する、
ことを特徴とする半導体検査方法。 In a semiconductor inspection method for irradiating a semiconductor wafer with an electron beam to acquire an image of the semiconductor wafer and detecting defects in the semiconductor wafer,
Detect secondary electrons or backscattered electrons generated from the semiconductor wafer,
In order to remove the detection signal generated from uneven charging of the semiconductor wafer from the detection signal formed from the detected secondary electrons or reflected electrons, a signal having a frequency equal to or lower than a certain value is removed,
Based on the signal from which the signal having a frequency equal to or lower than the predetermined value is removed, an image of the semiconductor wafer is formed, and defects of the semiconductor wafer are determined.
A semiconductor inspection method.
検査画素サイズを設定する手段と、
半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定する手段と、
少なくとも二つ以上の異なった周波数特性を持った信号経路と、
上記信号経路を少なくとも一つ以上選択できる手段と、
を備え、上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記信号径路から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査装置。 In a semiconductor inspection apparatus that acquires an image of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer and determines a defect,
Means for setting the inspection pixel size;
Means for setting the sampling speed or frequency of the image detection signal of the semiconductor wafer;
At least two different signal paths with different frequency characteristics;
Means for selecting at least one of the signal paths;
A semiconductor inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer using a detection signal having a specific frequency component determined from the inspection pixel size, the sampling speed or frequency, and the signal path.
検査画素サイズを設定する手段と、
半導ウエハの画像信号のサンプリング速度または周波数を設定する手段と、
検出信号の周波数成分を制御するデジタル信号処理化する手段と、
を備え、上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記デジタル信号処理化から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査装置。 In a semiconductor inspection apparatus that acquires an image of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer and determines a defect,
Means for setting the inspection pixel size;
Means for setting the sampling rate or frequency of the image signal of the semiconductor wafer;
Means for digital signal processing for controlling the frequency component of the detection signal;
And a semiconductor inspection apparatus for inspecting the semiconductor wafer using a detection signal having a specific frequency component determined from the inspection pixel size, the sampling speed or frequency, and the digital signal processing.
検査画素サイズを設定し、
半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定し、
少なくとも二つ以上の異なった周波数特性を持った信号経路のうちの少なくとも一つ以上選択し、
上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記信号径路から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査方法。 In a semiconductor inspection method for determining a defect by acquiring an image of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer,
Set the inspection pixel size,
Set the sampling speed or frequency of the image detection signal of the semiconductor wafer,
Selecting at least one of signal paths having at least two different frequency characteristics;
A semiconductor inspection method, comprising: inspecting the semiconductor wafer using a detection signal having a specific frequency component determined from the inspection pixel size, the sampling speed or frequency, and the signal path.
検査画素サイズを設定し、
上記半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定し、
上記検出信号の周波数成分を制御するデジタル信号処理化し、
上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記デジタル信号処理化から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査方法。 In a semiconductor inspection method for determining a defect by acquiring an image of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer,
Set the inspection pixel size,
Set the sampling speed or frequency of the image detection signal of the semiconductor wafer,
Digital signal processing to control the frequency component of the detection signal,
A semiconductor inspection method for inspecting the semiconductor wafer using a detection signal having a specific frequency component determined from the inspection pixel size, the sampling speed or frequency, and the digital signal processing.
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KR20180132877A (en) * | 2017-03-29 | 2018-12-12 | 안휘 윈타 일렉트로닉 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 | Test methods for integrated circuits and integrated circuits |
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JPH03183145A (en) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Fujitsu Ltd | Electron beam apparatus |
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