JP2011154037A - Review sem - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device and method for observing, inspecting, and distinguishing inspected and detected surface irregularities, shape defects, contaminations, further, electrical defects, or the like, quickly and precisely using an identical device by applying white light, laser beams, or electron beams to a substrate surface having a circuit pattern in a semiconductor device, or the like, and automatically enabling move to a position to be observed, capture of an image, and classification. <P>SOLUTION: When specifying the position to be observed on a sample and applying electron beams for forming an image, based on the position information of a defect inspected and detected by other inspection device, observation of electrical defects that can be conducted with a potential contract by designating electron beam irradiation conditions, detectors, detection conditions, and the like, according to the types of defects to be observed. The acquired images are automatically classified by an image processing section, and the results are added to a defect file to be output. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板に微細なパターンを有する素子の製造方法及び装置に係り、特に半導体装置や液晶等における回路等の微細なパターンの検査装置および検査方法に関し、さらに半導体装置製造過程途中のウエハ上のパターン検査装置および検査方法ならびにそれを用いた半導体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an element having a fine pattern on a substrate, and more particularly to an inspection apparatus and an inspection method for a fine pattern such as a circuit in a semiconductor device or a liquid crystal. The present invention relates to a pattern inspection apparatus, an inspection method, and a semiconductor manufacturing method using the same.

半導体ウエハの検査を一例として説明する。   A semiconductor wafer inspection will be described as an example.

半導体装置は、半導体ウエハ上に主にホトマスクに形成されたパターンをリソグラフィー処理およびエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより製造される。半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処理やエッチング処理その他各種加工処理の良否、異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼすため、異常や不良発生を早期にあるいは事前に検知して製造プロセスへフィードバックするために、製造過程の半導体ウエハ上のパターンを検査する方法は従来から実施されている。   A semiconductor device is manufactured by repeating a process of transferring a pattern formed mainly on a photomask on a semiconductor wafer by lithography and etching. In the manufacturing process of semiconductor devices, the quality of lithography processing, etching processing, and other various processing processes, and the generation of foreign matter greatly affect the yield of semiconductor devices. Therefore, the manufacturing process is performed by detecting abnormalities and defects early or in advance. In order to provide feedback, a method for inspecting a pattern on a semiconductor wafer in the manufacturing process has been conventionally performed.

半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥を検査する方法としては、半導体ウエハに白色光を照射し、光学画像を用いて複数のLSIにおける同種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が実用化されており、例えば光学画像を用いた検査方法では、特開平3−167456号公報に記載されているように、基板上の光学照明された領域を時間遅延積分センサで結像し、その画像と予め入力されている設計情報とを比較することにより欠陥を検出する方式が開示されている。   As a method for inspecting defects existing in patterns on a semiconductor wafer, a defect inspection apparatus that irradiates a semiconductor wafer with white light and compares the same kind of circuit patterns in a plurality of LSIs using an optical image has been put into practical use. For example, in an inspection method using an optical image, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-167456, an optically illuminated region on a substrate is imaged by a time delay integration sensor, and the image is input in advance. A method of detecting a defect by comparing with design information is disclosed.

また、レーザ光を照射して、回折光あるいは散乱光を検出し、規則正しい回路パターンからの回折光と不規則な形状の異物あるいは欠陥部からの散乱光を弁別して異物あるいは欠陥のみを検出する検査方法が、特開平9−138198号公報に開示されている。   In addition, it detects the diffracted light or scattered light by irradiating laser light, and discriminates the diffracted light from the regular circuit pattern from the scattered light from irregularly shaped foreign matters or defective parts to detect only foreign matters or defects. A method is disclosed in JP-A-9-138198.

さらに、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複雑化、材料の多様化に伴い、光学画像による欠陥検出が困難になってきたため、光学画像よりも分解能の高い電子線画像を用いて回路パターンを比較検査する方法が提案されてきた。電子線を用いたパターンの比較検査装置として、ジャーナル・オブ・バキュウム・サイエンス・アンド・テクノロジイ B、第9巻、6号、第3005〜3009頁、1992年(Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No.6, pp. 3005 - 3009(1991))、ジャーナル・オブ・バキュウム・サイエンス・アンド・テクノロジイ B、第10巻、6号、第2804〜2808号、1992年(Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 10, No.6, pp. 2804 - 2808(1992))、特開平5−258703号公報、米国特許第5502306号および特開平10−234543号公報には、通常のSEMの1000倍以上(10nA以上)の電子線電流をもった電子線を導電性基板(X線マスク等)に照射し、発生する二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較検査することにより欠陥を自動検出する方法が開示されている。以下、本検査方法を電子線式外観検査方法と呼ぶ。   Furthermore, as circuit patterns become finer, circuit pattern shapes become more complex, and materials become more diverse, it becomes difficult to detect defects using optical images, so circuit patterns can be created using electron beam images with higher resolution than optical images. Methods for comparative inspection have been proposed. As a pattern inspection system using electron beams, Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No. 6, pages 3005 to 3009, 1992 (Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No.6, pp. 3005-3009 (1991)), Journal of Vacuum Science and Technology B, Vol. 10, No. 6, 2804-2808, 1992 (Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 10, No. 6, pp. 2804-2808 (1992)), JP-A-5-258703, US Pat. No. 5,502,306 and JP-A-10-234543, Irradiate a conductive substrate (X-ray mask, etc.) with an electron beam having an electron beam current 1000 times or more (10 nA or more) of SEM, and detect any secondary electrons, reflected electrons, or transmitted electrons generated. The faith Method of automatically detecting discloses a defect by comparing an image formed from the inspection. Hereinafter, this inspection method is referred to as an electron beam visual inspection method.

電子線式外観検査においては、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を検出可能である。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が可能である。電位コントラストと、これを利用した技術については、「電子、イオンビームハンドブック」(日刊工業新聞社)第662〜623頁に開示されている。   In the electron beam appearance inspection, an image having a higher resolution than that of the optical appearance inspection or laser inspection can be obtained, so that it is possible to detect minute foreign matters and defects on a minute 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 possible to detect electrical defects. The potential contrast and a technique using the same are disclosed in “Electron, Ion Beam Handbook” (Nikkan Kogyo Shimbun), pages 662-623.

上記光学式外観検査、レーザ光を用いた検査においては、異物や回路パターンの形状欠陥を検出する。検出された該異物、欠陥は、その内容を詳細に観察し、発生原因を同定する必要がある。そのため、各種検査装置で検出された異物あるいは欠陥の位置情報を通信ネットワークあるいは媒体より受け取り、光学顕微鏡画像、レーザ顕微鏡画像、あるいは電子線画像により高倍率・高分解能で観察する方法が採用されている。パターンおよび検出される欠陥や異物の微細化に伴い、光学顕微鏡あるいはレーザ顕微鏡画像に比べて電子線画像は高分解能で表面詳細な観察が可能であるため、電子線画像による観察方法が広く採用されている。この電子線画像による観察装置を、以下、レビューSEMと呼ぶ。   In the optical appearance inspection and the inspection using a laser beam, a foreign matter or a shape defect of a circuit pattern is detected. The detected foreign matter or defect needs to be observed in detail to identify the cause of occurrence. For this reason, a method is adopted in which position information of foreign matters or defects detected by various inspection apparatuses is received from a communication network or medium and observed at high magnification and high resolution using an optical microscope image, a laser microscope image, or an electron beam image. . As patterns and detected defects and foreign objects become finer, electron beam images can be observed with higher resolution and surface detail than optical microscope or laser microscope images, so the observation method using electron beam images is widely adopted. ing. This observation apparatus using an electron beam image is hereinafter referred to as a review SEM.

レビューSEMおよびレビューSEMにおける観察方法については、特開平9−184715号公報および特開平10−135288号公報に開示されている。このように、光学式外観検査およびレーザ検査装置で検出された異物あるいはパターン欠陥については、これらの検査装置の位置情報を授受することにより被観察箇所を特定し、電子線画像により観察することのできるレビューSEMを用いることにより、詳細な形状の観察が可能になった。   The review SEM and the observation method in the review SEM are disclosed in JP-A-9-184715 and JP-A-10-135288. As described above, for foreign matters or pattern defects detected by the optical appearance inspection and laser inspection apparatus, the position to be observed can be specified by exchanging position information of these inspection apparatuses, and observed by an electron beam image. By using a review SEM that can be made, it has become possible to observe a detailed shape.

しかし、上記電子線式外観装置では、表面形状に異常がなくても下層で電気的にトランジスタ同士がショートしたり断線したりする電気的な欠陥を、電位コントラストにより検出することができる。この電子線式外観検査により検出された電気的な欠陥について通常のSEMや上記で述べた光学式観察装置あるいはレビューSEMで詳細に観察しようとしたが、電位コントラストを得られず、観察ができないという問題があった。この問題点に対して、上記従来技術においては、異物やパターン形状欠陥の高分解能観察と電位コントラストにより観察可能な電気的欠陥の詳細観察が両立するレビューSEMについての提案がなされていなかった。   However, in the electron beam external appearance device, even if there is no abnormality in the surface shape, an electrical defect in which the transistors are electrically shorted or disconnected in the lower layer can be detected by potential contrast. The electric defect detected by this electron beam type visual inspection is to be observed in detail with a normal SEM, the optical observation apparatus or the review SEM described above, but the potential contrast cannot be obtained and the observation cannot be performed. There was a problem. In order to solve this problem, the above-described conventional technique has not proposed a review SEM that achieves both high-resolution observation of foreign matter and pattern shape defects and detailed observation of electrical defects that can be observed by potential contrast.

特開平3−167456号公報JP-A-3-167456 特開平5−258703号公報JP-A-5-258703 米国特許第5502306号US Pat. No. 5,502,306 特開平10−234543号公報JP-A-10-234543 特開平9−184715号公報JP-A-9-184715 特開平10−135288号公報JP-A-10-135288

ジャーナル・オブ・バキュウム・サイエンス・アンド・テクノロジイ B、第9巻、6号、第3005〜3009頁、1992年(Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No.6, pp. 3005 - 3009(1991))Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No. 6, pp. 3005-3009, 1992 (Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 9, No. 6, pp. 3005- 3009 (1991)) ジャーナル・オブ・バキュウム・サイエンス・アンド・テクノロジイ B、第10巻、6号、第2804〜2808号、1992年(Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 10, No.6, pp. 2804 - 2808(1992))Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 10, No. 6, No. 2804-2808, 1992 (Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 10, No. 6, pp. 2804- 2808 (1992)) 「電子、イオンビームハンドブック」(日刊工業新聞社)第662〜623頁"Electron, Ion Beam Handbook" (Nikkan Kogyo Shimbun), pages 662-623

上記従来技術で言及したように、半導体装置等をはじめとする各種微細な回路パターンに対して光学式外観検査やレーザ式検査方式に加えて、電子線式外観検査を適用し結果、異物やパターン形状不良のような欠陥の他に、各種トランジスタ等のオープン・ショートといった電気的欠陥や孔パターンの導通不良等、表面形状だけでは検出あるいは判別できない各種欠陥を検出することが可能になった。   As mentioned in the above-mentioned prior art, in addition to optical appearance inspection and laser inspection method for various fine circuit patterns including semiconductor devices etc., electron beam appearance inspection is applied, resulting in foreign matter and patterns In addition to defects such as shape defects, it has become possible to detect various defects that cannot be detected or discriminated only by the surface shape, such as electrical defects such as open / short circuits of various transistors and the like, and poor hole pattern conduction.

上記電子線式検査装置で欠陥を検出した結果をもとに回路パターンの製造プロセスを改善するためには、検出した欠陥の内容を詳細に観察し、異物・形状欠陥・電気的欠陥等の詳細な分類を実施して、その観察結果や分類結果より不良発生原因を特定する必要がある。   In order to improve the circuit pattern manufacturing process based on the results of detecting defects with the electron beam inspection system, the details of the detected defects are observed in detail, and the details of foreign matter, shape defects, electrical defects, etc. It is necessary to identify the cause of occurrence of defects based on the observation results and classification results.

レビューSEMを用いて表面形状の異常や異物を観察する際には、電子ビームを細く絞った高分解能な条件で被観察領域に照射し、発生する二次電子を検出して得られたSEM像を観察する方法が有効である。SEM像においては、表面の凹凸の情報は、被観察物に電子ビームを照射した際に発生する反射電子に含まれるので、被観察物の表面高さの状態を観察する場合には、凹凸の情報を含む反射電子を検出し、観察する方法が有効である。従って、形状や材料の情報と表面の凹凸の情報を同時に観察するためには、性質の異なる二次電子信号と反射電子信号を弁別して検出するための複数の検出器を設置し、各々検出する方法が有効である。一方、電位コントラストにより上記電気的欠陥を観察するために適した電子ビーム電流や走査速度等の観察条件は、上記表面形状不良や異物の観察に適した条件とは異なる。   When observing surface shape abnormalities and foreign objects using a review SEM, an SEM image obtained by irradiating the observed region under high-resolution conditions with a narrowed electron beam and detecting the generated secondary electrons The method of observing is effective. In the SEM image, the surface unevenness information is included in the reflected electrons generated when the observation object is irradiated with the electron beam. Therefore, when observing the surface height of the observation object, the unevenness information A method of detecting and observing reflected electrons including information is effective. Therefore, in order to observe the shape and material information and the surface unevenness information at the same time, a plurality of detectors for distinguishing and detecting secondary electron signals and reflected electron signals having different properties are installed and detected respectively. The method is effective. On the other hand, the observation conditions such as the electron beam current and the scanning speed suitable for observing the electrical defect based on the potential contrast are different from the conditions suitable for observing the surface shape defect and the foreign matter.

上記従来技術においては、上記表面形状や異物の形状を高分解能に観察するレビューSEMについては記載があったが、上記電気的欠陥を観察するのに適した観察条件を簡易に設定できないという問題点があった。そのため、観察の目的に応じて電子光学条件を手動で設定しなければならず、調整に膨大な時間と労力を要するという問題があった。   In the above prior art, the review SEM for observing the surface shape and the shape of the foreign matter with high resolution has been described, but the observation conditions suitable for observing the electrical defects cannot be easily set. was there. Therefore, the electron optical conditions have to be set manually according to the purpose of observation, and there is a problem that adjustment takes a lot of time and labor.

また、レビューSEMにおいては、他の各種検査装置で検出された欠陥等の位置情報を通信あるいは媒体等により授受し、該欠陥部位置へ移動して画像を形成するが、微細な異物や欠陥を観察するためには高精度に位置決めする必要がある。従来方法および装置では、被観察ウエハ上の2点のパターンを用いてアライメントすることにより回転等の補正を実施していたが、多様な装置間の位置情報授受においては、座標系の倍率や位置情報の微妙なずれが生じ、欠陥部を視野出しする際に位置がずれてしまうという問題があった。   Also, in the review SEM, position information such as defects detected by other various inspection apparatuses is exchanged by communication or a medium, etc., and moved to the position of the defect portion to form an image. In order to observe, it is necessary to position with high precision. In the conventional method and apparatus, correction such as rotation is performed by alignment using a pattern of two points on the wafer to be observed, but in the exchange of position information between various apparatuses, the magnification and position of the coordinate system There has been a problem that a slight shift of information occurs and the position shifts when the defect portion is viewed.

また、各種検査装置においては、半導体製造工程で時々刻々と製造されるウエハについて次々検査を実施する。そのため、検出される異物や欠陥の数は膨大なものとなる。検出された欠陥等の詳細な内容を把握する必要があるが、全ウエハ上の全欠陥を従来のレビューSEMで観察すると、膨大な時間を要するという問題があった。そのため、膨大な数の欠陥の中から、効率よく特徴を把握するための被観察箇所を選択する必要があった。さらに、選択された欠陥を高速に次々と自動的に観察し分類する必要があった。   In addition, in various inspection apparatuses, inspections are successively performed on wafers manufactured every moment in the semiconductor manufacturing process. For this reason, the number of detected foreign matters and defects becomes enormous. Although it is necessary to grasp the detailed contents of the detected defect and the like, when all the defects on all the wafers are observed with the conventional review SEM, there is a problem that it takes an enormous amount of time. For this reason, it is necessary to select a portion to be observed for efficiently grasping the feature from a large number of defects. Furthermore, it was necessary to automatically observe and classify selected defects one after another at high speed.

本発明の第一の目的は、半導体装置等の基板面の回路等の微細なパターンを白色光・レーザ光、あるいは電子線を照射して検査して、検出された表面の凹凸や形状不良、異物、さらに電気的な欠陥等のような各種異物・欠陥を短時間で効率よく検査・観察し、区別するための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にある。   The first object of the present invention is to inspect a fine pattern such as a circuit on a substrate surface of a semiconductor device or the like by irradiating with white light / laser light or an electron beam, and detect surface irregularities or shape defects, An object of the present invention is to provide a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method for efficiently inspecting and observing various foreign matters and defects such as foreign matters and electrical defects in a short time.

また、本発明の第二の目的は、上述のような各種異物・欠陥を高速かつ高精度に観察し、分類す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にある。   A second object of the present invention is to provide a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method for observing and classifying various foreign matters and defects as described above at high speed and with high accuracy.

さらに、本発明の第三の目的は、早期に多種、多工程の半導体装置、その他の微細な回路パターンに適用することにより、従来の装置および方法より高速かつ高効率に半導体装置等のプロセス不良を摘出し、その結果を製造条件に反映し、半導体装置等の信頼性を高めると共に不良率を低減するのに寄与する検査装置および方法を提供することにある。   Further, the third object of the present invention is to apply a process to a semiconductor device of various types and multi-steps and other fine circuit patterns at an early stage so that the process failure of the semiconductor device or the like is faster and more efficient than the conventional device and method. It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus and method that can contribute to reducing the defect rate while improving the reliability of a semiconductor device or the like by reflecting the result in manufacturing conditions.

半導体装置をはじめとする微細な回路パターンを有する基板において、白色光やレーザ光、そして電子線を照射して得られた画像を隣接する同等のパターンと比較する方式の各種検査を施すことにより、回路パターン上の異物や形状不良、電気的なオープン・ショート等の欠陥を自動的に検出できる。しかし、上記検査装置が提供するのは、欠陥が発生している位置情報と欠陥のサイズである。欠陥の詳細な内容を得るためには、欠陥の発生した箇所において再度高分解能な画像を取得し、その画像情報より形状や凹凸、材料その他に関する欠陥の内容を分類する必要がある。   In a substrate having a fine circuit pattern including a semiconductor device, by performing various inspections of a method of comparing an image obtained by irradiating white light, laser light, and an electron beam with an adjacent equivalent pattern, It is possible to automatically detect foreign objects on the circuit pattern, defects in shape, and electrical open / short defects. However, what is provided by the inspection apparatus is positional information on the occurrence of a defect and the size of the defect. In order to obtain the detailed content of the defect, it is necessary to acquire a high-resolution image again at the location where the defect has occurred, and classify the content of the defect related to the shape, unevenness, material, etc. from the image information.

従来は、測長用SEMにおいても観察用SEMにおいても、高分解能に微細形状を観察するために、試料に照射するビーム電流を少なくして、同一箇所の画像を複数毎取得し、加算する方法で画像を形成していた。このような画像形成方法では、微細形状を観察することができるが、電位コントラストにより電気的な欠陥を観察することは困難であった。すなわち、電子線式外観検査装置が検出したオープンあるいはショート欠陥をレビューSEMで観察した際に、欠陥を認識できない場合が数多くあった。   Conventionally, in both a length measuring SEM and an observation SEM, in order to observe a fine shape with high resolution, a method of acquiring and adding a plurality of images at the same location while reducing the beam current applied to the sample Was forming an image. In such an image forming method, a fine shape can be observed, but it has been difficult to observe an electrical defect due to a potential contrast. That is, when an open or short defect detected by the electron beam visual inspection apparatus is observed with a review SEM, there are many cases where the defect cannot be recognized.

本発明者らは、電位コントラストを利用して電気的な欠陥を観察する場合には、被観察領域を帯電させる必要があり、より帯電させるためには照射するビーム電流が大きい方が望ましいということを見出した。しかし、電位コントラストを得るとともに、同一の観察において詳細な表面観察も実施する必要があるので、分解能を維持できるビーム電流を選択する必要がある。また、電気的欠陥の内容に応じて、ビームを走査する速度を適切に変えることにより、さまざまな電気的欠陥に対して同一の装置で観察可能であることを見出した。   When observing an electrical defect using a potential contrast, the present inventors need to charge the observation region, and in order to make charging more, it is desirable that the irradiation beam current is large. I found. However, since it is necessary to obtain a potential contrast and to perform detailed surface observation in the same observation, it is necessary to select a beam current that can maintain the resolution. It was also found that various electrical defects can be observed with the same apparatus by appropriately changing the beam scanning speed according to the contents of the electrical defects.

従来の装置においては、微細形状を観察する目的のためだけに装置の各種パラメータが固定されており、電子線照射の光学条件や検出条件を変更するためには、ビーム軸調整や明るさ調整等、膨大な工数を要するという問題があった。しかし、既に記載したように、同一の装置で微細な形状とともに電気的な欠陥も観察する必要があり、形状を観察するための電子線照射条件、凹凸を観察するための条件、電気的な欠陥を観察するための条件について、各々簡易な設定できる必要がある。   In the conventional apparatus, various parameters of the apparatus are fixed only for the purpose of observing the fine shape. In order to change the optical conditions and detection conditions of electron beam irradiation, beam axis adjustment, brightness adjustment, etc. There was a problem of requiring a huge amount of man-hours. However, as already described, it is necessary to observe electrical defects as well as fine shapes with the same device, electron beam irradiation conditions for observing the shapes, conditions for observing irregularities, electrical defects It is necessary to be able to easily set the conditions for observing each.

本発明者らは、微細形状観察に適した条件を「形状観察モード」、凹凸の状態を観察するのに適した条件を「凹凸観察モード」、電気的な欠陥を観察するのに適した条件を「電位コントラスト観察モード」としてファイル化し、記憶・登録しておくことにより、異なる電子線照射条件やレンズ条件、信号検出条件等を簡易に設定できるということを見出した。   The present inventors set the conditions suitable for fine shape observation as “shape observation mode”, the conditions suitable for observing the uneven state as “unevenness observation mode”, and the conditions suitable for observing electrical defects. It was found that different electron beam irradiation conditions, lens conditions, signal detection conditions, etc. can be easily set by creating a file as “potential contrast observation mode” and storing / registering it.

また、電子ビーム照射条件としては、「形状観察モード」においては、ビーム電流が小さいことが高分解能観察には有利である。一方、「電位コントラスト観察モード」では、表面を帯電させることにより電気的な特性に応じて検出器に到達する二次電子の量が変化するとともに、試料表面から発生した二次電子のエネルギーが変化するため、正常な回路パターンと欠陥が発生したパターンとでSEM画像の明るさが異なるという現象を利用して観察するものであるので、試料表面をより帯電させるためには照射するビーム電流は大きい方が有利である。さらに、電気的な欠陥の内容に応じて、電子ビームを走査する速度を変えることにより、試料表面の帯電状態を制御し、SEM画像から欠陥部を顕在化させることが可能になる。「凹凸観察モード」では、照射するビーム電流や走査速度の影響を受けにくいので、ビーム照射条件を特に制御する必要はない。   As the electron beam irradiation condition, in the “shape observation mode”, a small beam current is advantageous for high-resolution observation. On the other hand, in the “potential contrast observation mode”, the amount of secondary electrons reaching the detector changes according to the electrical characteristics by charging the surface, and the energy of secondary electrons generated from the sample surface changes. Therefore, since the observation is made by utilizing the phenomenon that the brightness of the SEM image differs between the normal circuit pattern and the pattern in which the defect has occurred, the beam current to be irradiated is large in order to further charge the sample surface. Is more advantageous. Furthermore, by changing the scanning speed of the electron beam according to the content of the electrical defect, it is possible to control the charged state of the sample surface and to reveal the defective part from the SEM image. In the “concave / convex observation mode”, since it is difficult to be influenced by the beam current to be irradiated and the scanning speed, it is not necessary to control the beam irradiation conditions.

次に、電子ビームを試料表面に照射した際に、試料表面から二次的に発生する信号を検出する条件について、以下のことを見出した。「形状観察モード」では試料表面から発生する二次電子検出し、「凹凸観察モード」については反射電子を検出する。「電位コントラスト観察モード」では、二次電子のうち所定のエネルギーの二次電子のみを検出することにより、各々の情報を得ることが可能になる。従って、電子ビームを照射した際に、試料表面から発生する二次電子および反射電子を、上記のように検出することにより、「形状」、「凹凸」、「電位コントラスト」の情報を個別に顕在化して検出できることを見出した。   Next, the inventors have found the following about conditions for detecting a signal that is secondarily generated from the sample surface when the sample surface is irradiated with the electron beam. In the “shape observation mode”, secondary electrons generated from the sample surface are detected, and in the “unevenness observation mode”, reflected electrons are detected. In the “potential contrast observation mode”, it is possible to obtain each piece of information by detecting only secondary electrons having a predetermined energy among the secondary electrons. Therefore, when the electron beam is irradiated, the secondary electrons and backscattered electrons generated from the sample surface are detected as described above, and the information on “shape”, “concave / convex”, and “potential contrast” is revealed individually. It was found that it can be detected.

また、上記「形状観察モード」で二次電子を検出することにより形状を観察すると同時に、反射電子を分けて検出すれば、「凹凸」も同時に観察可能であり、同様に、「電位コントラスト観察モード」でエネルギーの高い二次電子を検出する際にも反射電子を分けて検出すれば、同時に「凹凸」も観察可能であることを見出した。   In addition, by observing the shape by detecting secondary electrons in the “shape observation mode” above, if the reflected electrons are detected separately, “irregularities” can be observed at the same time. "When detecting secondary electrons with high energy, it was found that" irregularities "can be observed at the same time if the reflected electrons are detected separately.

次に、光学式外観検査およびレーザ照射検査においては電気的欠陥が検出されないので、光学式外観検査およびレーザ検査後の欠陥部検査においては「形状観察モード」を設定し、一方、電気的欠陥を検出する電子線式検査を実施した後の欠陥部検査においては「電位コントラスト観察モード」を設定することにより、欠陥を観察する際に自動的に適切な観察条件が設定されるということを見出した。   Next, since electrical defects are not detected in the optical appearance inspection and laser irradiation inspection, the “shape observation mode” is set in the defect inspection after the optical appearance inspection and laser inspection. It was found that in the defect inspection after performing the electron beam inspection to be detected, by setting the “potential contrast observation mode”, appropriate observation conditions are automatically set when observing the defect. .

また、操作画面において上記「形状観察モード」と「電位コントラスト観察モード」を選択できる入力画面を設け、該画面より選択することで、電子線照射条件および信号検出条件が選択に応じて設定されるようにすれば、簡易に目的の欠陥を観察できることを見出した。さらに、「凹凸観察モード」については、観察するかどうかを選択しておけば、上記「形状観察モード」、においても、「電位コントラスト観察モード」においても、任意に「凹凸」を観察可能である。   In addition, an input screen for selecting the “shape observation mode” and “potential contrast observation mode” is provided on the operation screen, and the electron beam irradiation condition and the signal detection condition are set according to the selection by selecting from the screen. In this way, it was found that the target defect can be easily observed. Furthermore, with regard to the “unevenness observation mode”, if it is selected whether or not to observe, “unevenness” can be arbitrarily observed both in the “shape observation mode” and in the “potential contrast observation mode”. .

これらの検査方法を実施し、また、これらの機能を備えた検査装置を用いることにより、目的に応じて任意に微細形状、凹凸情報の観察と電気的欠陥の観察がための可能となる。以下、本発明における検査方法を実現する手段について説明する。   By carrying out these inspection methods and using an inspection apparatus having these functions, it becomes possible to observe the fine shape and the unevenness information and the electrical defect arbitrarily according to the purpose. Hereinafter, means for realizing the inspection method according to the present invention will be described.

本発明によれば、第一に、電位コントラスト観察に適した電子線照射および信号検出条件を設定できるようにした。電位コントラスト観察に適した条件として、ビーム電流を比較的大きくし、照射エネルギーを比較的低くし、オープン欠陥においては走査速度を早く、ショート欠陥においては比較的遅くした。また、検出系においては、エネルギーフィルタを設けて、表面電位の影響により正常部と欠陥部で発生したエネルギー分布の異なる二次電子について、二次電子量に差がつくようにするため、エネルギーフィルタに印加した所定のエネルギーより大きなエネルギーの信号のみを検出する機能を備えるようにした。これにより、ビーム電流小の同一条件で、且つエネルギーフィルタリング無しで観察する従来方法と比較して、電気的欠陥が電位コントラストにより認識できるようになった。   According to the present invention, first, electron beam irradiation and signal detection conditions suitable for potential contrast observation can be set. As conditions suitable for potential contrast observation, the beam current was made relatively large, the irradiation energy was made relatively low, the scanning speed was fast for open defects, and was relatively slow for short defects. In addition, in the detection system, an energy filter is provided so that the secondary electrons generated in the normal part and the defect part due to the influence of the surface potential are different in the amount of secondary electrons. A function of detecting only a signal having an energy larger than a predetermined energy applied to is provided. As a result, compared with the conventional method in which observation is performed under the same conditions with a small beam current and without energy filtering, an electrical defect can be recognized by the potential contrast.

第二に、上記第一の手段で述べた電気的欠陥を認識するのに適した各種電子線照射条件および信号検出条件を「電位コントラスト観察モード」として登録し、微細な形状観察に適した各種電子線照射条件および信号検出条件については「形状観察モード」として、さらに表面凹凸・高さの状態を観察するために適した信号検出条件については「凹凸観察モード」としてテーブル化、ファイル化して登録することにより、いずれの観察条件においても簡易に設定でき、ほとんど調整を不要にしたものである。   Second, various electron beam irradiation conditions and signal detection conditions suitable for recognizing electrical defects described in the first means are registered as “potential contrast observation mode”, and various types suitable for fine shape observation. The electron beam irradiation conditions and signal detection conditions are registered as a “shape observation mode”, and the signal detection conditions suitable for observing the surface roughness / height state are tabulated and filed as “unevenness observation mode”. By doing so, it can be easily set under any observation condition, and almost no adjustment is required.

第三に、上記第一の手段で述べた電位コントラストを観察するのに適した電子線照射条件を用いて、信号検出系においてエネルギーフィルタを設け、複数の検出器を配置することにより、フィルタリングされた各種エネルギーの信号を別個に検出するものである。これにより、形状の情報は二次電子を中心とする検出信号、表面の凹凸情報は反射電子を中心とする検出信号、電位コントラストはエネルギーの高い二次電子を中心とする検出信号で観察することにより、同一の電子線照射条件で検出条件のみを変えることにより「電位コントラストモード」、「形状観察モード」、「凹凸観察モード」を設定できる。すなわち、光軸調整が不要となる。   Third, using the electron beam irradiation conditions suitable for observing the potential contrast described in the first means, an energy filter is provided in the signal detection system, and filtering is performed by arranging a plurality of detectors. In addition, signals of various energies are detected separately. As a result, the shape information is observed with a detection signal centered on secondary electrons, the surface roughness information is detected with a detection signal centered on reflected electrons, and the potential contrast is observed with a detection signal centered on high-energy secondary electrons. Thus, “potential contrast mode”, “shape observation mode”, and “unevenness observation mode” can be set by changing only the detection conditions under the same electron beam irradiation conditions. That is, it is not necessary to adjust the optical axis.

第四に、二つのダイによる位置情報のアライメントを実施する際に、第一のダイにおけるアライメント用回路パターンと、第二のダイにおけるアライメント用回路パターンの画像を取得し、位置ずれおよび回転の補正情報を得るだけでなく、座標系の倍率の誤差も求めることにより、アライメントを実施したダイと離れた箇所の欠陥について視野出しする際においても高精度に位置決めできる。   Fourth, when alignment of position information by two dies is performed, an image of an alignment circuit pattern in the first die and an alignment circuit pattern in the second die is acquired, and positional deviation and rotation correction are performed. By obtaining not only the information but also the magnification error of the coordinate system, positioning can be performed with high accuracy even when visualizing a defect at a location away from the aligned die.

第五に、所定のパターンを用いて位置および回転のアライメントを実施した後に、さらに所定の異物や欠陥を観察し、視野内の異物・欠陥の位置からさらに位置情報を補正することにより、より高精度に位置の補正ができる。   Fifth, after performing position and rotation alignment using a predetermined pattern, further observation of a predetermined foreign matter or defect and further correction of position information from the position of the foreign matter / defect in the field of view can further increase the position. The position can be corrected accurately.

第六に、検査装置で検査を実施し、検査結果を外部に出力しる際に、検出結果情報に欠陥の座標データとともに検査を実施した装置のコードを含み、レビューSEMで観察するにあたり、検査結果データから検査を実施した装置の種類を認識することにより、自動的に上記の「電位コントラスト観察モード」や「形状観察モード」等をの観察条件を設定できるようにした。すなわち、電気的な欠陥を検出することが不可能な光学式外観検査装置やレーザ式検査装置で検査された欠陥データを読み込んだ場合には、自動的に「形状観察モード」が選択され、電気的な欠陥を検出できる電子線式外観検査装置で検査された欠陥データを読み込んだ場合には検査条件等に応じて「電位コントラスト観察モード」が設定されるようにすることにより、レビューを自動的に実施するための条件設定が簡易にできる。   Sixth, when inspection is performed with the inspection device and the inspection result is output to the outside, the detection result information includes the code of the device that has been inspected together with the coordinate data of the defect, and inspection with the review SEM By recognizing the type of apparatus inspected from the result data, it is possible to automatically set the observation conditions such as the “potential contrast observation mode” and the “shape observation mode”. That is, when defect data inspected by an optical visual inspection device or laser inspection device that cannot detect an electrical defect is read, the “shape observation mode” is automatically selected, and the electrical When the defect data inspected by the electron beam type visual inspection equipment that can detect general defects is read, the “potential contrast observation mode” is set according to the inspection conditions etc. This makes it easy to set conditions for implementation.

第七に、レビューSEMで観察条件を設定する画面において、「電位コントラストモード」、「形状観察モード」、「凹凸観察モード」等の観察条件を選択する入力部を画面内に配置し、かつ観察する箇所を選択する入力部を画面内に配置することにより、レビューの自動化設定を簡易に実現できる。   Seventh, on the screen for setting the observation conditions in the review SEM, an input unit for selecting the observation conditions such as “potential contrast mode”, “shape observation mode”, “unevenness observation mode” is arranged in the screen and the observation is performed. By setting an input unit for selecting a location to be performed on the screen, it is possible to easily realize the automatic setting of the review.

第八に、レビューSEMで自動的に複数の欠陥場所について観察・画像観察・欠陥内容分類を実施する工程において、観察の順序を、近い欠陥の順に次々移動するように変換する手段を設けたものである。   Eighth, in the process of automatically performing observation, image observation, and defect content classification for a plurality of defect locations in the review SEM, a means for converting the observation order so as to move one after another in the order of near defects is provided. It is.

第九に、レビュー条件設定する画面において、検査条件を選択するためのメインメニューを画面を設け、単純なメニュー選択によりレビュー条件が設定できるようにし、詳細な装置条件はサブメニューとしてメインメニューには直接表示しないようにしたことにより、観察条件の設定を簡易にした。これにより、複雑な入力操作なしにメニューを選択する操作のみで観察のための主要なパラメータ入力が可能である。   Ninth, on the screen for setting review conditions, a main menu for selecting inspection conditions is provided so that review conditions can be set by simple menu selection, and detailed apparatus conditions are submenus in the main menu. By not displaying directly, the setting of observation conditions was simplified. Thereby, it is possible to input main parameters for observation only by selecting a menu without complicated input operations.

以上で述べた手段により、半導体装置をはじめとする微細な回路パターンを有する基板を検査し、検出された欠陥を詳細に観察する検査において、従来の表面形状観察だけでなく、電気的な欠陥を観察することが可能になる。そして、表面形状観察に適した観察条件と、電気的欠陥を観察するのに適した条件をあらかじめ装置条件として登録し、検査条件を決める設定条件ファイルにおいて選択できるようにしたことにより、必要に応じて適切な観察条件を複雑な光軸調整なしに簡易に設定できるようになる。また、アライメント等において二点による倍率補正や実欠陥や異物による位置情報補正を行うことにより高精度な欠陥視野出しが可能になる。さらに、観察装置の操作画面において、観察モードや観察箇所を決めるための入力部を有する条件ファイル画面を表示することにより、観察条件の設定を簡易にできる。   With the means described above, inspecting a substrate having a fine circuit pattern such as a semiconductor device, and inspecting the detected defect in detail, not only the conventional surface shape observation but also an electrical defect. It becomes possible to observe. And, by observing the observation conditions suitable for surface shape observation and the conditions suitable for observing electrical defects as device conditions in advance, it can be selected in the setting condition file that determines the inspection conditions. Therefore, appropriate observation conditions can be easily set without complicated optical axis adjustment. Further, by performing magnification correction by two points and position information correction by actual defects and foreign matters in alignment or the like, it is possible to display a defect with high accuracy. Furthermore, by displaying a condition file screen having an input unit for determining an observation mode and an observation location on the operation screen of the observation apparatus, setting of observation conditions can be simplified.

これらの観察方法と観察装置を用いて、回路パターンを有する基板、例えば製造過程における半導体装置を検査装置で検査した後に観察を実施することにより、従来の技術では観察が困難であった電気的な欠陥を簡易に観察できるようになり、さらに、電気的欠陥の観察において膨大な時間を要していた観察条件設定や装置調整が、レビュー条件ファイル選択という簡易な操作で実行でき、さらに、レビュー条件ファイル作成において膨大な時間を要していた観察パラメータ設定が短時間に効率よくできるようになる。その結果として、半導体装置等の製造過程におけるプロセス加工によって生じたパターンの形状不良や微細な異物、電気的な導通不良や回路ショート等の詳細な内容を早期に把握でき、プロセスあるいは製造装置条件等に潜在している問題を顕在化することができるようになる。これにより、従来方法および従来装置よりも高速且つ高精度に半導体装置をはじめとする各種基板の製造プロセスにおける不良の原因を対策することができ、高い歩留まりすなわち良品率を確保できると同時に不良発生を検知してから対策までのTATを短縮することが可能となる。   Using these observation methods and observation apparatuses, by carrying out observation after inspecting a substrate having a circuit pattern, for example, a semiconductor device in the manufacturing process with an inspection apparatus, it is difficult to observe with conventional techniques. Defects can be easily observed, and furthermore, observation condition setting and device adjustment, which took an enormous amount of time for observing electrical defects, can be performed with a simple operation called review condition file selection. Observation parameter setting, which has taken enormous time in file creation, can be efficiently performed in a short time. As a result, detailed information such as pattern shape defects and fine foreign matters, electrical continuity defects and circuit shorts caused by process processing in the manufacturing process of semiconductor devices, etc. can be grasped at an early stage. It becomes possible to reveal problems that are latent in As a result, it is possible to take measures against the cause of defects in the manufacturing process of various substrates including a semiconductor device at a higher speed and with higher accuracy than the conventional method and the conventional apparatus, and at the same time, it is possible to secure a high yield, that is, a non-defective product rate, and to generate defects It is possible to shorten TAT from detection to countermeasure.

従来の検査方法およびレビュー装置では、表面に凹凸のある被観察物を上方から観察した像しか得ることができず、電位コントラストにより観察できる欠陥を観察するためには膨大な調整と時間を要し、形状観察と電位コントラストの観察を同時に実行するのは実質的に不可能であった。これに対し、本発明のパターン検査装置を用いて回路パターンを有する半導体装置等の基板上に発生した各種欠陥を観察する場合には、電位コントラスト観察モードにより電気的な欠陥を適切な条件で観察することができるようになった。これにより、形状欠陥と電気的な欠陥の各々の内容を区別して分類し把握することが可能になった。その結果、被検査ウエハ上に発生した欠陥の内容を把握でき、対策すべき工程や装置を特定するために必要な情報を得ることができるようになった。   The conventional inspection method and review apparatus can only obtain an image obtained by observing an object with an uneven surface from above, and enormous adjustment and time are required to observe a defect that can be observed by potential contrast. It was virtually impossible to simultaneously perform shape observation and potential contrast observation. On the other hand, when observing various defects generated on a substrate such as a semiconductor device having a circuit pattern using the pattern inspection apparatus of the present invention, the electrical defects are observed under appropriate conditions in the potential contrast observation mode. I was able to do that. As a result, the contents of each of the shape defect and the electrical defect can be distinguished and classified. As a result, it is possible to grasp the contents of defects generated on the wafer to be inspected, and to obtain information necessary for specifying a process or an apparatus to be countermeasured.

また、上記レビューにおいて、自動シーケンスおよびレビュー条件設定機能を適用することにより、無人で複数枚のウエハを次々自動レビューできるようになり、効率的に上記レビューを実行できるようになった。   In the above review, by applying an automatic sequence and review condition setting function, it becomes possible to automatically review a plurality of wafers one after another unattended, and the above review can be executed efficiently.

さらに、光学式外観検査の後は形状観察モード、電子線式外観検査の後は電位コントラストモードのように、観察モードを自動的に選択する機能を設けることにより、ユーザが煩雑な選択や操作を実行しなくても適切な観察条件を設定することができるようになった。また、レビューすべき箇所をレビューサンプリング機能によりレビュー前に選択することで、同じレビュー点数の観察および分類を実行する際においても、効果的にウエハ全体の情報を得ることができるようになった。   Furthermore, by providing a function to automatically select the observation mode, such as the shape observation mode after the optical appearance inspection and the potential contrast mode after the electron beam appearance inspection, the user can make complicated selections and operations. Appropriate observation conditions can be set without executing this function. Further, by selecting a portion to be reviewed before the review by the review sampling function, it becomes possible to effectively obtain information on the entire wafer even when observing and classifying the same number of review points.

これらの効果によりウエハ上に発生した欠陥の内容を効率的に高速に、且つ高精度に把握できるので、本検査を基板製造プロセスへ適用することにより、上記従来技術では効率が悪かったために観察時間が長い、あるいは観察できない欠陥がある等の問題を解決し、問題点を正確に即座に把握できるようになるので、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を講ずることができ、その結果半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。また、上記検査を適用することにより、異常発生をいち早く検知することができ、従来よりも早期に対策を講ずることができるので、多量の不良発生を未然に防止することができ、さらにその結果、不良の発生そのものを低減させることができるので、半導体装置等の信頼性を高めることができ、新製品等の開発効率が向上し、且つ製造コストが削減できる。   Because of these effects, the contents of defects generated on the wafer can be grasped efficiently at high speed and with high accuracy. By applying this inspection to the substrate manufacturing process, the above conventional technology was inefficient, so the observation time It is possible to solve problems such as long defects or defects that cannot be observed, and to grasp the problem accurately and immediately. The defect rate of the substrate can be reduced and the productivity can be increased. In addition, by applying the above inspection, the occurrence of an abnormality can be detected quickly, and measures can be taken earlier than before, so that a large number of defects can be prevented in advance, and as a result, Since the occurrence of defects itself can be reduced, the reliability of semiconductor devices and the like can be improved, the development efficiency of new products and the like can be improved, and the manufacturing cost can be reduced.

本発明によるパターン検査システムの例を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an example of a pattern inspection system according to the present invention. 本発明によるパターン検査装置の一実施例を説明する図。The figure explaining one Example of the pattern inspection apparatus by this invention. 本発明による検査フローの一例を示す図。The figure which shows an example of the test | inspection flow by this invention. アライメント方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the alignment method. 観察モード毎の条件を示す図。The figure which shows the conditions for every observation mode. 検査条件設定内容および操作方法を示す図。The figure which shows the inspection condition setting content and the operation method. レビュー順序の一例を示す図。The figure which shows an example of a review order.

以下、本発明のパターン検査装置、およびパターン検査方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施例では、既に別の検査装置で検査を実施された回路パターンについて、電子線を用いて画像を形成し、該画像より回路パターン上における欠陥の有無および欠陥の内容を分類する検査方法および検査装置について説明する。ここでは、一例として、ウエハ上に形成された半導体装置の回路パターンを検査する場合について述べる。   In this embodiment, an inspection method for forming an image using an electron beam for a circuit pattern that has already been inspected by another inspection apparatus, and classifying the presence / absence of a defect on the circuit pattern and the content of the defect from the image, The inspection apparatus will be described. Here, as an example, a case where a circuit pattern of a semiconductor device formed on a wafer is inspected will be described.

まず、本発明におけるパターン検査装置を用いたパターン検査システムの概略を図1に示す。パターン検査システム1は、未知の異物や欠陥を見つけ出す検査装置2、該検査装置2で見つけられた欠陥等の座標等の情報を受け取り、欠陥の内容を詳細に観察して該欠陥の画像や観察による分類結果を出力するレビュー装置3、同様に欠陥の座標等の情報を受け取り、断面切り出し加工やその後の各種分析解析を実施する解析装置4、ウエハの動作試験を実行するテスタ5、画像や座標データを仲介し管理するデータ収集解析システム6に分けられる。検査装置2においては、レーザ式異物検査装置7、光学式外観検査装置8、電子線式外観検査装置9等の装置があげられる。レビュー装置3においては、光学式レビュー装置10、レビューSEM11等があげられる。解析装置4においては、FIB加工装置12、高解像度SEM13、AES分析装置14、TEM15等があげられる。テスタ5においては、メモリテスタ16、ロジックテスタ17等があげられる。データ収集解析システム6においては、サーバ18、データ格納部19があげられる。   First, FIG. 1 shows an outline of a pattern inspection system using the pattern inspection apparatus according to the present invention. The pattern inspection system 1 receives information such as an inspection device 2 for finding an unknown foreign matter or defect, coordinates of the defect found by the inspection device 2, etc., and details the contents of the defect to observe an image or observation of the defect The review device 3 that outputs the classification result according to the above, similarly receives the information such as the coordinates of the defect, the analysis device 4 that performs cross-section processing and various analysis analyzes thereafter, the tester 5 that performs the wafer operation test, the image and the coordinates It is divided into a data collection and analysis system 6 that mediates and manages data. Examples of the inspection device 2 include devices such as a laser type foreign matter inspection device 7, an optical appearance inspection device 8, and an electron beam appearance inspection device 9. Examples of the review device 3 include an optical review device 10 and a review SEM 11. Examples of the analysis apparatus 4 include an FIB processing apparatus 12, a high resolution SEM 13, an AES analysis apparatus 14, a TEM 15, and the like. Examples of the tester 5 include a memory tester 16 and a logic tester 17. In the data collection and analysis system 6, a server 18 and a data storage unit 19 are included.

製造過程でのウエハについて、全部あるいは一部のウエハを検査装置2のいずれかの装置を用いて検査を実施するが、定期的に所定の工程で検査を実施する場合や、不良発生の状況に応じて任意の工程で検査を実施する場合がある。このような検査において、レーザ式異物検査装置7を用いて検査を実施した場合には、主に異物やキズが検出される。光学式外観検査装置8で検査をする場合には、異物に加えてパターン形状欠陥や白色光を透過する薄膜下の欠陥等が検出される。電子線式外観検査9で検査された場合には、表面に生じた異物、パターン形状欠陥に加えてコンタクトホールの導通不良や配線の断線、配線ショートやトランジスタのショートといった電気的な欠陥が検出される。これらの検出された欠陥は、データ収集解析システム6のサーバ18に出力され、データ格納部19に格納される。上記検査装置2の各装置は、欠陥の場所を探し出す機能が主であるため、出力されるデータは欠陥の数、各欠陥の座標情報、欠陥のサイズ、および検査装置2の各検査装置で検査を行った検査条件等の情報である。   For wafers in the manufacturing process, all or some of the wafers are inspected using any one of the inspection apparatuses 2. However, when inspections are regularly performed in a predetermined process or when a defect occurs, Depending on the case, the inspection may be performed in an arbitrary process. In such an inspection, when the inspection is performed using the laser type foreign matter inspection apparatus 7, foreign matters and scratches are mainly detected. When the inspection is performed by the optical appearance inspection device 8, a pattern shape defect, a defect under a thin film that transmits white light, and the like are detected in addition to the foreign matter. When inspected by the electron beam type visual inspection 9, in addition to foreign matters and pattern shape defects generated on the surface, electrical defects such as contact hole conduction failure, wiring disconnection, wiring short circuit and transistor short circuit are detected. The These detected defects are output to the server 18 of the data collection analysis system 6 and stored in the data storage unit 19. Since each device of the inspection apparatus 2 has a function of searching for a defect location, the output data is inspected by the number of defects, the coordinate information of each defect, the size of the defect, and each inspection device of the inspection apparatus 2. This is information such as the inspection conditions and the like.

製造過程で発生した不良を対策するためには、不良原因を特定するために欠陥の詳細な内容を把握する必要があり、そのためには、欠陥画像あるいは欠陥内容という情報を得る必要がある。そのため、レビュー装置3で検出された欠陥部を観察する工程が必要となる。レビュー装置3で欠陥部をレビューする場合には、上記検査装置2で得られた欠陥の座標データ等を、サーバ18を介して読み込む。光学式レビュー装置10では光学顕微鏡による画像および分類結果を得ることができる。しかし。微細な回路パターン上における微細な異物や欠陥の内容を把握するためには、より高分解能なレビューSEM11で観察する。レビューSEM11の構成および観察方法の詳細については後述する。   In order to take measures against defects occurring in the manufacturing process, it is necessary to grasp the detailed contents of the defects in order to identify the cause of the defects, and for this purpose, it is necessary to obtain information such as defect images or defect contents. Therefore, the process of observing the defective part detected by the review apparatus 3 is required. When reviewing a defective portion with the review device 3, the coordinate data of the defect obtained by the inspection device 2 is read via the server 18. The optical review device 10 can obtain images and classification results by an optical microscope. However. In order to grasp the contents of fine foreign matters and defects on a fine circuit pattern, observation is performed with a review SEM 11 with higher resolution. Details of the configuration of the review SEM 11 and the observation method will be described later.

解析装置4では、FIB12を用いて断面や平面を加工したり、表面や断面を高分解能SEM13やTEM15で観察したり、AES分析装置14等により所望の箇所について成分の組成を分析することにより、さらに微細な構造について解析することができる。これらの解析は、ウエハを切り出して実施するものであり、被解析ウエハは破壊することになる。また、解析箇所を切り出して解析を行うため、試料台の構造や座標系が大きく異なる。従って、検査装置2で検出された欠陥の座標情報をもとに、そのまま視野出しすることは困難である。すなわち、これらの解析装置4は、詳細な解析はできるが、被解析ウエハを破壊し、解析時間を長時間必要とするため、不良が発生して抜き取られたウエハが解析の対象になる。さらに、テスタ5では、完成したウエハの各ダイについて電気テストを実施し、各種動作状態を調べ、選別する。   In the analysis device 4, by processing a cross section or a plane using the FIB 12, observing the surface or cross section with a high resolution SEM 13 or TEM 15, or analyzing the composition of the component at a desired location by the AES analysis device 14 or the like, Further, a fine structure can be analyzed. These analyzes are performed by cutting out the wafer, and the analyzed wafer is destroyed. Moreover, since the analysis location is cut out and analyzed, the structure and coordinate system of the sample stage are greatly different. Therefore, it is difficult to display the field of view as it is based on the coordinate information of the defect detected by the inspection apparatus 2. That is, although these analysis apparatuses 4 can perform detailed analysis, the analysis target wafer is destroyed and the analysis time is required for a long time. Therefore, a wafer that has been defective and is extracted becomes an object of analysis. Further, the tester 5 conducts an electrical test on each die of the completed wafer, examines various operation states, and selects them.

検査システム1では、このような製造過程でのウエハについて検査装置2で検査した結果やレビュー装置3で異物・欠陥の内容を調べた結果、さらにテスタ5で電気テストを実施した結果を、データ収集解析システム6により収集し、テスタ5による動作不良や歩留まりの状況と各種工程の検査状況、発生している異物や欠陥の内容を突き合わせ、解析することにより、歩留まりを抑制している要因や、欠陥低減を必要とする工程や装置の特定、歩留まり予測等を行う。従って、検査装置2で検査され検出された欠陥を、高精度・高速・高効率に欠陥の詳細な情報を含む画像を取得し、分類することは重要である。   The inspection system 1 collects data on the result of inspecting the wafer in such a manufacturing process by the inspection device 2, the result of examining the contents of foreign matter / defects by the review device 3, and the result of conducting the electrical test by the tester 5. Factors that suppress the yield by analyzing and analyzing the malfunction and yield status of the tester 5 and the inspection status of various processes, the contents of the generated foreign matter and defects, collected by the analysis system 6 Identify processes and devices that require reduction, predict yield, etc. Accordingly, it is important to classify the defect detected and detected by the inspection apparatus 2 by acquiring an image including detailed information of the defect with high accuracy, high speed, and high efficiency.

従来のレビューSEM11は、電子ビーム電流を小さくして細く絞ることにより微細形状を高分解能で観察することを目的としていた。そのため、レーザ式異物検査装置7で検出された表面に凹凸のある異物や欠陥、あるいは、光学式外観検査装置8で検出されたパターン形状欠陥を高分解能で観察することができた。しかし、電子線式外観検査9で検出されるコンタクトホールの導通不良や配線の断線、配線ショートやトランジスタのショートといった半導体トランジスタの電気的な欠陥を観察することができなかった。レビュー装置3においては、検出された欠陥部を詳細に観察し、欠陥の内容を分類して出力することを目的として用いるので、他の検査装置で検出された欠陥について、誤検出であるかどうか、欠陥の内容が何であったかを認識することが重要である。従って、本実施例の検査結果について考えると、異物(異物の種類の特定を含む)、パターン形状欠陥(断線・ショート、キズ、形状異常等を含む)、コンタクトホールの非導通、下層でのトランジスタショート等について、SEM画像より欠陥内容を認識し、区別して分類することを可能にするレビューSEMおよびレビュー(検査)方法について説明する。   The conventional review SEM 11 was intended to observe a fine shape with high resolution by reducing the electron beam current to a small size. For this reason, it was possible to observe with high resolution foreign matter and defects having irregularities on the surface detected by the laser type foreign matter inspection apparatus 7 or pattern shape defects detected by the optical appearance inspection device 8. However, electrical defects of the semiconductor transistor such as contact hole conduction failure, wiring disconnection, wiring short circuit, and transistor short circuit detected by the electron beam visual inspection 9 could not be observed. In the review apparatus 3, since it is used for the purpose of observing the detected defect part in detail and classifying and outputting the contents of the defect, whether or not the defect detected by another inspection apparatus is a false detection. It is important to recognize what the content of the defect was. Therefore, when considering the inspection results of the present embodiment, foreign matter (including identification of the type of foreign matter), pattern shape defect (including disconnection / short circuit, scratch, shape abnormality, etc.), contact hole non-conduction, lower layer transistor A review SEM and a review (inspection) method that make it possible to recognize the defect contents from the SEM image and to classify them by distinguishing them will be described.

以下、図1で説明した検査システム1のレビューSEM11に対応する本発明におけるレビューSEM20およびレビュー方法について、以下、説明する。   Hereinafter, the review SEM 20 and the review method in the present invention corresponding to the review SEM 11 of the inspection system 1 described in FIG. 1 will be described below.

図2に、本発明によるパターン検査装置の一実施例を示し、レビューSEM20の構成の一例を示す。本装置は、電子光学系21、ステージ機構系22、ウエハ搬送系23、真空排気系24、光学顕微鏡25、制御系26、操作部27より構成されている。電子光学系21は、電子銃28、コンデンサレンズ29、対物レンズ30、第一の検出器31、第二の検出器32、第三の検出器33、エネルギーフィルタ34、偏向器35、反射板36、ウエハ高さ検出器37より構成されている。ステージ機構系22は、XYステージ38、および試料としてのウエハを載置するためのホルダ39、ホルダ39およびウエハ51に負の電圧を印加するためのリターディング電源40より構成されている。XYステージ38には、レーザ測長による位置検出器が取り付けられている。ウエハ搬送系23はカセット載置部41とローダ42より構成されており、ホルダ39はウエハ51を載置した状態でローダ42とXYステージ38を行き来するようになっている。制御系26は、信号検出系制御部43、ビーム偏向補正制御部44、電子光学系制御部45、ウエハ高さセンサ検出系46、機構・ステージ制御部47より構成されている。操作部27は、操作画面および操作部48、画像処理部49、画像・検査データ保存部50より構成されている。   FIG. 2 shows an example of the pattern inspection apparatus according to the present invention, and shows an example of the configuration of the review SEM 20. The apparatus includes an electron optical system 21, a stage mechanism system 22, a wafer transfer system 23, a vacuum exhaust system 24, an optical microscope 25, a control system 26, and an operation unit 27. The electron optical system 21 includes an electron gun 28, a condenser lens 29, an objective lens 30, a first detector 31, a second detector 32, a third detector 33, an energy filter 34, a deflector 35, and a reflector 36. The wafer height detector 37 is configured. The stage mechanism system 22 includes an XY stage 38, a holder 39 for placing a wafer as a sample, a holder 39, and a retarding power source 40 for applying a negative voltage to the wafer 51. A position detector by laser length measurement is attached to the XY stage 38. The wafer transfer system 23 includes a cassette mounting portion 41 and a loader 42, and a holder 39 moves back and forth between the loader 42 and the XY stage 38 with the wafer 51 mounted thereon. The control system 26 includes a signal detection system control unit 43, a beam deflection correction control unit 44, an electron optical system control unit 45, a wafer height sensor detection system 46, and a mechanism / stage control unit 47. The operation unit 27 includes an operation screen and operation unit 48, an image processing unit 49, and an image / inspection data storage unit 50.

次に、図2の各部の動作について、図3に示すフローを用いて説明する。本フローは、自動的にレビューを実行するためのフローである。   Next, the operation of each unit in FIG. 2 will be described using the flow shown in FIG. This flow is a flow for automatically executing a review.

まず、ステップ58において、ウエハ51が任意の棚に設置されたウエハカセットを、図2のウエハ搬送系23におけるカセット載置部41に置く。   First, in step 58, the wafer cassette on which the wafer 51 is placed on an arbitrary shelf is placed on the cassette mounting portion 41 in the wafer transfer system 23 of FIG.

次に、ステップ59において、操作画面48より、レビューすべきウエハ51を指定するために、該ウエハ51がセットされたカセット内棚番号を指定する。また、レビューにおいては、既に述べたように、他の検査装置により検査を実施され、欠陥等の位置情報を含む検査結果情報をもとに電子線画像による観察を実行するため、操作画面48より検査結果ファイルを選択する。選択においては、ネットワーク等による通信で検査結果ファイルを読み込む場合や、FDやMOのような媒体より検査結果ファイルを読み込むことが可能である。いずれの場合も、検査結果ファイル名を指定することにより、該検査結果の各種データをデータ入力部56に読み込み、データ変換部57によりレビューSEM20で用いているデータ形式および座標系に変換することがる。さらに、操作画面48より、レビュー条件ファイル名を入力する。このレビュー条件ファイルは、レビューの内容を決めるための各種パラメータを組み合わせて構成されたものである。レビュー条件ファイルの内容および設定方法については、後述する。また、複数のウエハを次々自動的に続けてレビューする場合には、各被検査ウエハについて、上記と同様に検査結果ファイル名とレビュー条件ファイル名を入力する。本条件設定は、25枚×2カセット分まで任意に実行し、連続自動レビューすることが可能である。これらのレビューを実行するために必要な条件の入力を完了し、ステップ60において、自動レビューのシーケンスをスタートする。   Next, in step 59, in order to designate the wafer 51 to be reviewed from the operation screen 48, the shelf number in the cassette on which the wafer 51 is set is designated. In the review, as already described, since inspection is performed by another inspection apparatus and observation by an electron beam image is executed based on inspection result information including positional information such as defects, the operation screen 48 is used. Select the inspection result file. In the selection, it is possible to read an inspection result file by communication via a network or the like, or to read an inspection result file from a medium such as FD or MO. In any case, by specifying the inspection result file name, various data of the inspection result can be read into the data input unit 56 and converted into the data format and coordinate system used in the review SEM 20 by the data conversion unit 57. The Further, the review condition file name is input from the operation screen 48. This review condition file is configured by combining various parameters for determining the content of the review. The contents and setting method of the review condition file will be described later. When reviewing a plurality of wafers automatically and continuously, an inspection result file name and a review condition file name are input for each wafer to be inspected in the same manner as described above. This condition setting can be arbitrarily executed up to 25 sheets × 2 cassettes, and continuous automatic review can be performed. The input of conditions necessary for executing these reviews is completed, and in step 60, an automatic review sequence is started.

ステップ61において、自動レビューをスタートすると、まず、設定されたウエハ51をレビュー装置内に搬送する。ウエハ搬送系23においては、被検査ウエハの直径が異なる場合にも、ウエハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウエハ51を載置するホルダ39をウエハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被検査ウエハは、カセットからアーム、予備真空室等を含むウエハローダ42によりホルダ39上に載置され、保持固定されてホルダとともに検査室に搬送される。   In step 61, when the automatic review is started, first, the set wafer 51 is transferred into the review apparatus. In the wafer transfer system 23, the holder 39 on which the wafer 51 is placed has the same size and shape as the wafer 51 regardless of whether the diameter of the wafer to be inspected is different or the wafer shape is different, such as an orientation flat type or notch type. It can be handled by exchanging them together. The wafer to be inspected is placed on the holder 39 by a wafer loader 42 including an arm, a preliminary vacuum chamber, etc. from the cassette, held and fixed, and transferred to the inspection chamber together with the holder.

ステップ62において、ウエハ51がロードされたら、上記入力されたレビュー条件に基づき、電子光学系制御部45より各部に電子線照射条件が設定される。そして、ウエハ51の所定箇所の電子線画像を取得し、該画像より焦点・非点を合わせる。また、同時にウエハ51高さを高さ検出器37より求め、高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電子線画像取得時には毎回焦点合わせを実行することなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。これにより、高速連続電子線画像取得が可能になった。   In step 62, when the wafer 51 is loaded, the electron beam irradiation condition is set to each part by the electron optical system controller 45 based on the input review condition. Then, an electron beam image of a predetermined portion of the wafer 51 is acquired, and the focus / astigmatism is adjusted from the image. At the same time, the height of the wafer 51 is obtained from the height detector 37, the correlation between the height information and the in-focus condition of the electron beam is obtained, and the wafer height is not executed every time when acquiring the electron beam image thereafter. It automatically adjusts to the in-focus condition based on the detection result. Thereby, high-speed continuous electron beam image acquisition became possible.

電子線照射条件および焦点・非点調整が完了したら、ステップ63において、ウエハ上の2点によりアライメントを実施する。図4をさらに用いて、本実施例におけるレビューSEM20でのアライメント方法を示す。自動的にレビューを実行するために必要な自動アライメントを行うために、予め被観察ウエハと同等のパターンをもつウエハを用いて、アライメントを行うチップ、アライメント用に形成されたパターンあるいはアライメントに適したパターンの光学的顕微鏡画像およびSEM画像、ステップ59におけるレビュー条件入力の中で既設定座標および辞書情報を読み出せるようにしておく。レビューにおいては、欠陥の位置を高精度に視野出しする必要がある。そのため、欠陥部の視野出しをする前に予め上記方法で登録したアライメント条件およびアライメント画像を用いて自動的にアライメントを実行する。   When the electron beam irradiation conditions and the focus / astigmatism adjustment are completed, in step 63, alignment is performed using two points on the wafer. FIG. 4 is further used to show the alignment method in the review SEM 20 in the present embodiment. In order to perform the automatic alignment necessary for automatically executing the review, using a wafer having a pattern equivalent to the wafer to be observed in advance, the chip to be aligned, the pattern formed for alignment, or suitable for alignment The preset coordinates and dictionary information can be read in the optical microscope image and SEM image of the pattern and the review condition input in step 59. In the review, it is necessary to view the position of the defect with high accuracy. For this reason, alignment is automatically performed using the alignment conditions and the alignment image registered in advance by the above method before visualizing the defective portion.

既述のように、予めアライメント用パターンが存在する箇所として、指定された箇所の光学的顕微鏡画像75と電子線画像76はメモリに登録され、画像名および指定したアライメントターゲットの座標2点(X1,Y1)、(X2,Y2)は、レビュー条件ファイルの中に登録されている。アライメントでは、上記1点目のチップ73上のアライメント用パターンが存在すると検査条件ファイル上で登録された座標に試料台を移動し、まず光学顕微鏡にて画像を取得し、画像処理により既登録の光学顕微鏡画像と一致する箇所を自動で探索し、検出されたら検出点の座標を演算により算出する。検出された座標に基づき同一箇所の電子線画像76を取得し、画像処理により既登録の電子線画像と一致する箇所を自動的に探索し、検出されたら検出点の座標(X1,Y1)を演算により算出して、1点目の座標として記憶する。次に、回路パターンのマトリクス上で平行な位置にある2点目のチップ74についても、同様にアライメントパターンが存在すると思われる箇所にステージが移動する。そのため、1点目と同様に光学顕微鏡画像75′と電子線画像76′で各々画像処理により既登録画像と一致する箇所を探索し、検出された箇所の座標(X2,Y2)を演算により算出し、2点目の座標として記憶する。1点目のチップ上のアライメントマーク位置(X1、Y1)とチップサイズのデータから算出した2点目の予想位置と、実際に画像を取得して得られた(X2,Y2)の座標位置との2点間の座標ずれ、すなわちX方向およびY方向のずれ量より、ステージ移動方向に対する被検査基板上の回路パターン配列の回転量θを求め、この回転量θより電子線を走査する方向の補正量を決定する。また、アライメントパターン(X1,Y1;X2、Y2)の位置を検知し、該座標値からのオフセット値および座標系の倍率を算出して、検査領域や検査開始点を被検査ウエハ上の回路パターンの位置にあわせて検知することができる。従来は、本アライメントにおいてパターン配列の回転量θのみしか算出しておらず、座標系の倍率補正は実施していなかった。その結果、アライメントを実行した後の欠陥の視野出しにおいて、アライメント実行チップから離れるにつれて、欠陥が視野中央からはずれるようになった。本実施例においては、回転量θだけでなく、パターン座標のずれ量より、位置オフセットおよびX方向の倍率誤差を求め、この倍率誤差よりY方向の倍率誤差も算出することにより、上記欠陥が視野からはずれる問題が解決され、高精度に欠陥を観察することができるようになった。   As described above, the optical microscope image 75 and the electron beam image 76 at the designated location are registered in the memory as the location where the alignment pattern exists in advance, and the image name and the two coordinates (X1) of the designated alignment target are registered. , Y1), (X2, Y2) are registered in the review condition file. In the alignment, if there is an alignment pattern on the first chip 73, the sample stage is moved to the coordinates registered on the inspection condition file, an image is first acquired with an optical microscope, and an already registered image is obtained by image processing. A part that matches the optical microscope image is automatically searched, and if detected, the coordinates of the detection point are calculated by calculation. An electron beam image 76 of the same location is acquired based on the detected coordinates, and a location that matches the registered electron beam image is automatically searched by image processing. If detected, the coordinates (X1, Y1) of the detection point are obtained. Calculated by calculation and stored as the first coordinate. Next, with respect to the second chip 74 at a parallel position on the circuit pattern matrix, the stage moves to a position where an alignment pattern is likely to exist. Therefore, as in the first point, the optical microscope image 75 ′ and the electron beam image 76 ′ are searched for a location that matches the registered image by image processing, and the coordinates (X2, Y2) of the detected location are calculated by calculation. And stored as the second coordinate. The expected position of the second point calculated from the alignment mark position (X1, Y1) on the first chip and the chip size data, and the coordinate position of (X2, Y2) obtained by actually acquiring the image The rotation amount θ of the circuit pattern array on the substrate to be inspected with respect to the stage movement direction is obtained from the coordinate shift between the two points, that is, the shift amount in the X direction and the Y direction. Determine the correction amount. Further, the position of the alignment pattern (X1, Y1; X2, Y2) is detected, the offset value from the coordinate value and the magnification of the coordinate system are calculated, and the inspection pattern and the inspection start point are defined as a circuit pattern on the wafer to be inspected. It is possible to detect according to the position. Conventionally, only the rotation amount θ of the pattern array is calculated in this alignment, and the magnification correction of the coordinate system has not been performed. As a result, in the field-of-view of the defect after the alignment is performed, the defect comes off the center of the field of view as the distance from the alignment execution chip increases. In this embodiment, the position offset and the magnification error in the X direction are calculated not only from the rotation amount θ but also from the shift amount of the pattern coordinates, and the magnification error in the Y direction is also calculated from the magnification error. The problem of falling off was solved, and it became possible to observe defects with high accuracy.

アライメントが完了したら、ステップ64において、アライメント結果に基づき回転や座標値を補正し、既に読み込んだ検査結果ファイルの各種情報に基づき、レビューすべき欠陥の位置に移動する。レビューすべき欠陥の選択方法については、後述する。XYステージ38の移動が完了し、XYステージ38に取り付けられたレーザ測長計より高精度な位置を求め、このステージ位置情報に基づき、欠陥が視野中心となるようにビーム偏向制御44により電子線照射位置を補正して、ウエハ51上にビームを照射する。他検査装置の座標誤差を考慮して欠陥が視野に入るために1枚目の画像取得は比較的低倍率で実施する。例えば、視野サイズが10〜15μm□程度で低倍率画像を取得する。本実施例においては、自動レビューのシーケンスでは、観察倍率はレビュー条件ファイルに予め登録された固定の倍率に設定されるようにした。   When the alignment is completed, in step 64, the rotation and coordinate values are corrected based on the alignment result, and the position is moved to the position of the defect to be reviewed based on the various information of the already read inspection result file. A method for selecting a defect to be reviewed will be described later. After the movement of the XY stage 38 is completed, a highly accurate position is obtained from a laser length meter attached to the XY stage 38, and based on this stage position information, an electron beam irradiation is performed by the beam deflection control 44 so that the defect becomes the center of the visual field. The position is corrected and a beam is irradiated onto the wafer 51. Taking into account the coordinate error of other inspection devices, the defect is in the field of view, so the first image is acquired at a relatively low magnification. For example, a low-magnification image is acquired with a visual field size of about 10 to 15 μm □. In the present embodiment, in the automatic review sequence, the observation magnification is set to a fixed magnification registered in advance in the review condition file.

ステップ65において、欠陥部座標に相当する箇所の画像を取得したら、該画像を信号検出系43を介して画像処理部49へ転送する。その後、隣接するチップに移動し、該隣チップ内の同一パターンの画像を同一の条件で取得し、同様に該画像を画像処理部49へ転送する。画像処理部49では、これらの2枚の画像を位置合わせおよび画像比較を実施し、欠陥部の詳細な位置および欠陥サイズを認識する。この結果に基づき、再度欠陥部の座標へ移動し、画像内の欠陥位置情報より欠陥部が中央になるよう、ビーム偏向補正43により電子線照射位置を調整し、比較的高倍率で欠陥部の画像を取得する。例えば、画像再取得の場合には、視野サイズが1〜3μm□程度の画像を取得する。本実施例では、上述のように、高倍率取得においても観察倍率はレビュー条件に予め登録された固定倍率に設定されるようにした。本実施例の方法以外でも、例えば、ステップ64における上記低倍率での画像取得において欠陥箇所を認識する際に、同時に欠陥のサイズが高精度に把握できる。従って、欠陥サイズを求め、欠陥が画像の例えば69%の面積となるように自動的に倍率を変えることも可能である。   In step 65, when an image of a portion corresponding to the defect portion coordinates is acquired, the image is transferred to the image processing unit 49 via the signal detection system 43. After that, it moves to an adjacent chip, acquires an image of the same pattern in the adjacent chip under the same conditions, and similarly transfers the image to the image processing unit 49. The image processing unit 49 performs alignment and image comparison of these two images, and recognizes the detailed position and defect size of the defective part. Based on this result, it moves again to the coordinates of the defective portion, and adjusts the electron beam irradiation position by the beam deflection correction 43 so that the defective portion becomes the center based on the defect position information in the image. Get an image. For example, in the case of image reacquisition, an image with a visual field size of about 1 to 3 μm □ is acquired. In the present embodiment, as described above, the observation magnification is set to a fixed magnification registered in advance in the review condition even in high magnification acquisition. In addition to the method of the present embodiment, for example, when recognizing a defective part in the image acquisition at the low magnification in step 64, the size of the defect can be grasped with high accuracy at the same time. Accordingly, it is possible to obtain the defect size and automatically change the magnification so that the defect has an area of, for example, 69% of the image.

ステップ66において、取得された高倍率画像は、必要に応じて画像・データ保存部50に保存される。予め保存する、保存しないをレビュー条件ファイルで設定しておく。また、必要に応じて、複数の検出器による複数種類の画像を、設定に応じて同時に保存することが可能である。例えば、第二の検出器32で検出された二次電子による画像と、第一の検出器31で検出された反射電子による画像を同時に保存することが可能である。   In step 66, the acquired high-magnification image is stored in the image / data storage unit 50 as necessary. Set whether to save in advance or not in the review condition file. Moreover, it is possible to simultaneously store a plurality of types of images from a plurality of detectors according to the setting as required. For example, it is possible to simultaneously store an image by secondary electrons detected by the second detector 32 and an image by reflected electrons detected by the first detector 31.

ステップ67において、画像を保存すると同時に、画像処理部49では画像情報より欠陥の特徴を抽出して、欠陥の内容を自動的に分類する。分類された結果を、例えば0〜255の数値にコード化し、該コード番号を検査結果ファイルのなかの欠陥分類コードに対応する箇所に書き込む。これにより、検査結果ファイルにおいてはレビューされた欠陥については、自動的に分類結果を示すコードが書かれた状態になる。   In step 67, at the same time that the image is stored, the image processing unit 49 extracts defect features from the image information and automatically classifies the defect contents. The classified result is encoded into a numerical value of, for example, 0 to 255, and the code number is written in a location corresponding to the defect classification code in the inspection result file. As a result, the code indicating the classification result is automatically written for the reviewed defect in the inspection result file.

上記欠陥箇所へ移動→低倍率画像取得→欠陥部認識→高倍率画像取得→高倍率画像保存→欠陥分類→検査欠陥ファイルへ分類結果書き込みの一連の動作を、ステップ71に示すように、レビューする数分繰り返し実施する。ステップ68において、1枚のウエハにおいて、レビュー実施を指定された欠陥全部について上記一連の動作が完了したら、該ウエハの検査結果ファイル(分類結果を書き込まれたファイル)を自動的に保存し、指定された先に該検査結果ファイルを出力し、ステップ69において、ウエハをアンロードする。   As shown in step 71, a series of operations of moving to the defect location → acquisition of low magnification → defect portion recognition → acquisition of high magnification → acquisition of high magnification → storage of defect → defect classification → writing classification result to inspection defect file is reviewed Repeat several minutes. In step 68, when the above-described series of operations are completed for all the defects designated for review on one wafer, the inspection result file (file in which the classification result is written) of the wafer is automatically saved and designated. Then, the inspection result file is output, and in step 69, the wafer is unloaded.

その後、指定されたウエハ数分、上記ウエハロードから検査結果ファイル出力、上記アンロードまでの一連の動作を、ステップ72に示すように繰り返し、レビュー実施を指定したウエハ全部についてレビューが完了したら、ステップ70において、自動シーケンスを終了する。   Thereafter, a series of operations from the wafer loading to the inspection result file output and the unloading are repeated for the designated number of wafers as shown in step 72, and when the review is completed for all the wafers designated for review, At 70, the automatic sequence ends.

本自動レビューシーケンスにおけるレビュー条件を設定する方法について、以下に説明する。レビュー条件ファイルは、対象とする画質を決めるための電子ビーム照射条件や信号検出条件により構成されている観察モード、レビュー点数を含むレビューサンプリング、自動的にレビューを実施するためのADR(Auto Defect Review)/ADC(Auto Defect Classification)条件により構成されている。ADR/ADC条件は、さらにアライメント用画像、観察時の倍率(低倍率、高倍率)、各モードにおける電子線照射条件(電子ビーム電流、コンデンサレンズ条件、対物レンズ条件、検出器、エネルギーフィルタ条件等)、自動分類条件(画像処理条件)、画像保存条件等により構成されている。   A method for setting the review conditions in the automatic review sequence will be described below. The review condition file includes an observation mode configured by electron beam irradiation conditions and signal detection conditions for determining the target image quality, review sampling including the number of review points, and ADR (Auto Defect Review) for automatically performing the review. ) / ADC (Auto Defect Classification) conditions. ADR / ADC conditions include alignment images, observation magnification (low magnification, high magnification), electron beam irradiation conditions in each mode (electron beam current, condenser lens conditions, objective lens conditions, detectors, energy filter conditions, etc. ), Automatic classification conditions (image processing conditions), image storage conditions, and the like.

上記各種レビュー条件のうち、取得する画質を決めるための観察モードの内容、すなわち電子線照射条件、検出条件について、図2および図5を用いて説明する。   Among the various review conditions, the contents of the observation mode for determining the image quality to be acquired, that is, the electron beam irradiation conditions and the detection conditions will be described with reference to FIGS.

既述のように、本発明者らは、電位コントラストを利用して電気的な欠陥を観察する場合には、被観察領域を帯電させる必要がり、より帯電させるためには照射するビーム電流が大きいほうが望ましいということを見出した。しかし、電位コントラストを得るとともに、同一の観察において詳細な表面観察も実施する必要があるので、分解能を維持できるビーム電流を選択する必要がある。そのため、電気的な欠陥の内容に応じてビームを操作する速度を適切に変えることにより、さまざまな電気的欠陥に対して同一の装置で観察可能になることを見出した。   As described above, when observing an electrical defect using a potential contrast, the present inventors need to charge an observation region, and in order to charge more, a beam current to be irradiated is large. I found that it is preferable. However, since it is necessary to obtain a potential contrast and to perform detailed surface observation in the same observation, it is necessary to select a beam current that can maintain the resolution. For this reason, it was found that various electrical defects can be observed with the same apparatus by appropriately changing the beam operating speed in accordance with the contents of the electrical defects.

従来の装置においては、微細形状を観察する目的のためだけに装置の各種パラメータが固定されており、電子線照射の光学条件や検出条件を変更するためには、ビーム軸調整や明るさ調整等、膨大名工数を要するという問題があった。しかし、既述のように、各種検査装置で検出された欠陥の内容を分類し把握するためには、同一の装置で微細な形状とともに電気的な欠陥も観察する必要があり、形状を観察するための電子線照射条件、凹凸を観察するための条件、電気的欠陥を観察するための条件について、各々簡易に設定できる必要があった。   In the conventional apparatus, various parameters of the apparatus are fixed only for the purpose of observing the fine shape. In order to change the optical conditions and detection conditions of electron beam irradiation, beam axis adjustment, brightness adjustment, etc. There was a problem of requiring a huge number of man-hours. However, as described above, in order to classify and grasp the contents of defects detected by various inspection apparatuses, it is necessary to observe electrical defects as well as fine shapes with the same apparatus. Therefore, it was necessary to be able to easily set the electron beam irradiation conditions, the conditions for observing irregularities, and the conditions for observing electrical defects.

本発明者らは、微細形状観察に適した条件を「形状観察モード」、凹凸の状態を観察するのに適した条件を「凹凸観察モード」、電気的な欠陥を観察するための条件を「電位コントラスト観察モード」としてファイル化し、記憶・登録しておくことにより、異なる電子線照射条件やレンズ条件、信号検出条件等を簡易に設定できるというを見出した。また、電子ビーム照射条件としては、「形状観察モード」では、ビーム電流が少ないことが高分解能観察に有利である。「電位コントラスト観察モード」は、表面を帯電させることにより電気的な特性に応じて検出器に到達する二次電子の量が変化するとともに、試料表面から発生した二次電子のエネルギーが変化するため、正常な回路パターンと欠陥が発生した回路パターンでSEM画像の明るさが異なるという現象を利用して観察するものであるので、試料表面をより帯電させるために照射するビーム電流は大きいほうが有利である。さらに、欠陥の内容に応じては、電子ビームを走査する速度を変えることにより、表面帯電の状態を制御し、SEM画像から欠陥部を顕在化させることが可能になる。一方、「凹凸観察モード」は照射するビーム電流や走査速度の影響を受けにくいので、ビーム照射条件を特に制御する必要はない。   The inventors set the conditions suitable for fine shape observation as “shape observation mode”, the conditions suitable for observing the uneven state as “unevenness observation mode”, and the conditions for observing electrical defects as “ It has been found that different electron beam irradiation conditions, lens conditions, signal detection conditions and the like can be easily set by creating a file as “potential contrast observation mode” and storing / registering it. Further, as the electron beam irradiation condition, in the “shape observation mode”, a small beam current is advantageous for high-resolution observation. In the “potential contrast observation mode”, the amount of secondary electrons that reach the detector changes according to the electrical characteristics by charging the surface, and the energy of secondary electrons generated from the sample surface also changes. Since the observation is made by utilizing the phenomenon that the brightness of the SEM image differs between the normal circuit pattern and the circuit pattern in which the defect has occurred, it is advantageous that the beam current irradiated to increase the charge of the sample surface is larger. is there. Furthermore, depending on the content of the defect, by changing the scanning speed of the electron beam, it is possible to control the surface charging state and reveal the defective portion from the SEM image. On the other hand, since the “irregularity observation mode” is not easily affected by the beam current to be irradiated and the scanning speed, it is not necessary to particularly control the beam irradiation conditions.

次に、電子ビームを試料表面に照射した際に、試料表面から二次的に発生する信号を検出する条件について、異化のことを見出した。「形状観察モード」では試料表面から発生する二次電子を検出し、「凹凸観察モード」については反射電子を観察する。「電位コントラスト観察モード」では、二次電子のうち所定のエネルギーよりも高いエネルギーの二次電子のみを検出することにより、各々の情報を得ることが可能になる。従って、電子ビームを照射した際に、試料表面から発生する二次電子および反射電子を、上記のように個別に検出することにより、「形状」、「凹凸」、「電位コントラスト」の情報を個別に顕在化して検出できることを見出した。   Next, the present inventors have found that the conditions for detecting a signal generated secondarily from the sample surface when the electron beam is irradiated onto the sample surface are different. In “shape observation mode”, secondary electrons generated from the sample surface are detected, and in “unevenness observation mode”, reflected electrons are observed. In the “potential contrast observation mode”, it is possible to obtain each piece of information by detecting only secondary electrons having an energy higher than a predetermined energy among the secondary electrons. Therefore, when the electron beam is irradiated, the secondary electrons and reflected electrons generated from the sample surface are individually detected as described above, so that information on “shape”, “concave / convex”, and “potential contrast” can be individually obtained. It has been found that it can be detected and revealed.

また、上記「形状観察モード」で二次電子を検出することにより形状を観察すると同時に、反射電子を分けて検出すれば、「凹凸」も同時に観察可能であり、同様に、「電位コントラスト観察モード」でエネルギーの高い二次電子を検出する際にも反射電子を分けて検出すれば、同時に「凹凸」も検出可能であることを見出した。   In addition, by observing the shape by detecting secondary electrons in the “shape observation mode” above, if the reflected electrons are detected separately, “irregularities” can be observed at the same time. It was found that “irregularities” can be detected at the same time by detecting reflected electrons separately when detecting secondary electrons with high energy.

図5は、これらの結果により、電子線画像の画質を形状観察モード(二次電子像)、電位コントラスト観察モード(電位コントラスト像)、凹凸観察モード(反射電子像)の3種類に大きく分けた場合の、各々観察に適した条件を示している。まず、二次電子像は、材料や形状の観察に適しており、通常の異物や形状欠陥の観察に適している。この二次電子像を観察する場合には、照射する一次ビームの電流は数pAから数十pAの範囲が望ましい。一方、電位コントラスト像を観察する場合には、帯電により表面に電位差がついたほうが検出器に到達する二次電子量およびエネルギーに差がつきコントラストがつくので、照射する一次ビームのビーム電流は数十pAから200pA程度にする必要がある。凹凸観察に適した反射電子像の場合は、ビーム電流を指定する必要はない。   FIG. 5 divides the image quality of electron beam images into three types according to these results: shape observation mode (secondary electron image), potential contrast observation mode (potential contrast image), and unevenness observation mode (reflection electron image). In each case, conditions suitable for observation are shown. First, the secondary electron image is suitable for observation of materials and shapes, and is suitable for observation of ordinary foreign matters and shape defects. When observing this secondary electron image, it is desirable that the current of the irradiated primary beam is in the range of several pA to several tens of pA. On the other hand, when observing a potential contrast image, the difference in the amount and energy of secondary electrons that reach the detector will result in a contrast if the surface has a potential difference due to charging. It needs to be about 10 pA to 200 pA. In the case of a reflected electron image suitable for concavo-convex observation, it is not necessary to specify a beam current.

また、電子ビームの走査速度は、通常の形状観察においてはTVスキャンの画像を数十枚、例えば64枚分の画像を加算して表示することにより、少ないビーム電流においてもS/Nの良い画質の画像を得ることができる。従って、形状観察のための二次電子像においては、TVスキャンで数十枚の画像を加算して取得するようにする。一方、電位コントラスト像においては、被観察物の欠陥の種類によって、適切なスキャン(走査)速度が異なることを発明者らは見出した。例えば、トランジスタあるいはコンタクトホールが導通していないような回路のオープン欠陥の場合には、上記形状観察の場合と同じTVスキャンで数十枚の画像を加算した画像で観察することができる。   Further, the scanning speed of the electron beam is such that, in normal shape observation, images of TV scans are displayed by adding tens of images, for example, 64 images. Images can be obtained. Therefore, a secondary electron image for shape observation is acquired by adding several tens of images by TV scanning. On the other hand, in the potential contrast image, the inventors have found that an appropriate scanning speed varies depending on the type of defect of the object to be observed. For example, in the case of an open defect in a circuit in which a transistor or a contact hole is not conductive, it can be observed as an image obtained by adding several tens of images by the same TV scan as in the case of shape observation.

しかし、トランジスタ同士やトランジスタと配線がショートした欠陥においては、スキャン速度を遅くして電子ビームを照射したほうが正常部と欠陥部の差がつきやすい。例えば、上記TVスキャンより8倍遅いスロースキャンで8枚の画像を加算することにより、上記TVスキャン64枚加算の画像と同等のS/Nの画像を得ることができ、ショート欠陥部のコントラストを得ることができる。従って、電位コントラストモードにおいては、欠陥の内容が予想されている場合には上記のいずれかのスキャン速度を設定して観察するようにする。また、観察したい欠陥の種類により上記スキャン速度を設定する。あるいは、TVスキャンで観察して欠陥が認識できなかった場合に、スキャン速度を変えて再度画像を取得する。さらに、形状を観察するモードにおいては、観察時の電子ビーム照射エネルギーは800Vから1KVに設定する。一方、電位コントラスト観察モードにおいては、低加速のビームの方が電位コントラストをつけやすいので、500Vから800Vの照射エネルギーに設定する。照射エネルギーを設定するためには、試料台に印加するリターデイング電源40を変えることにより制御することができる。   However, in the case of a defect in which the transistors and the transistor and the wiring are short-circuited, the difference between the normal part and the defective part is more likely to be caused by irradiating the electron beam at a low scanning speed. For example, by adding 8 images with a slow scan 8 times slower than the TV scan, an S / N image equivalent to the image with the TV scan added 64 images can be obtained, and the contrast of the short defect portion can be reduced. Obtainable. Therefore, in the potential contrast mode, when the content of a defect is expected, one of the above scanning speeds is set for observation. Further, the scanning speed is set according to the type of defect to be observed. Alternatively, when a defect cannot be recognized through observation with a TV scan, the image is acquired again at a different scan speed. Further, in the mode for observing the shape, the electron beam irradiation energy at the time of observation is set from 800 V to 1 KV. On the other hand, in the potential contrast observation mode, since the low acceleration beam is more likely to give a potential contrast, the irradiation energy is set to 500V to 800V. In order to set irradiation energy, it can control by changing the retarding power supply 40 applied to a sample stand.

次に、上記各種観察モードに対応して、二次電子、電位コントラスト観察のためのエネルギーの高い二次電子、反射電子を個別に検出するため、各々の信号の特性より、別々の信号検出系で検出するようにした。まず、通常の二次電子像は二次電子のエネルギーは数V程度であるが、電位コントラストを形成している場合には、表面に帯電した分の電位が加わったエネルギーをもつ。さらに反射電子では、照射エネルギーとほぼ同等のエネルギーになる。図2で説明したように、本レビューSEM20では3個の検出器を持つ。第一の検出器31は、エネルギーの高い反射電子を検出するためのものである。第二の検出器32と第三の検出器33の間には、エネルギーフィルタ34が設けられており、エネルギーフィルタ34にリターディング電位十数V〜数十Vの電位を印加することにより、印加した電位以上のエネルギーの電子は第三の検出器33、それ以下のエネルギーの電子は第二の検出器32で検出されることになるので、通常の二次電子像と電位コントラスト像を同時に別個の検出器より検出し、画像を形成することができる。さらに、表面凹凸の情報を含む反射電子も別個の検出器で同時に信号を検出し、画像を形成することができる。   Next, in order to individually detect secondary electrons, high-energy secondary electrons and reflected electrons for potential contrast observation corresponding to the above various observation modes, separate signal detection systems are used according to the characteristics of each signal. It was made to detect with. First, in the normal secondary electron image, the energy of the secondary electrons is about several volts, but in the case where a potential contrast is formed, the energy of the charged potential on the surface is added. Further, the reflected electrons have energy substantially equal to the irradiation energy. As described with reference to FIG. 2, the review SEM 20 has three detectors. The first detector 31 is for detecting reflected electrons with high energy. An energy filter 34 is provided between the second detector 32 and the third detector 33, and is applied by applying a retarding potential of several tens to several tens of volts to the energy filter 34. Electrons having an energy higher than the detected potential are detected by the third detector 33, and electrons having lower energy are detected by the second detector 32. Therefore, a normal secondary electron image and a potential contrast image are separated at the same time. An image can be formed by detecting from the detector. Further, reflected electrons including surface irregularity information can be simultaneously detected by separate detectors to form an image.

従って、本発明におけるレビューSEMにおいては、レビュー条件で上記観察モードを選択することにより、上記電子ビーム照射条件および検出系条件(検出器の選択等)を自動的に実行できるようにした。すなわち、形状観察に適した電子線照射条件と信号検出条件、そして、電位コントラスト観察に適した電子線照射条件と信号検出条件、さらに上記2モードにおける反射電子検出のための信号検出条件を各々予め調整して求めておき、登録しておく。そして、レビュー条件で所望の画像種類が選択されると、選択された条件に自動的に設定されるようにした。   Therefore, in the review SEM according to the present invention, the above-mentioned electron beam irradiation conditions and detection system conditions (selection of detectors, etc.) can be automatically executed by selecting the observation mode as the review conditions. That is, the electron beam irradiation conditions and signal detection conditions suitable for shape observation, the electron beam irradiation conditions and signal detection conditions suitable for potential contrast observation, and the signal detection conditions for backscattered electron detection in the above two modes are set in advance. Find it after adjustment and register it. When a desired image type is selected in the review condition, the selected condition is automatically set.

これまで観察モードの詳細な内容と、これにより取得される画質について説明してきた。次に、その他のレビュー条件の設定方法および操作画面について図6を用いて説明する。   The detailed contents of the observation mode and the image quality acquired thereby have been described so far. Next, other review condition setting methods and operation screens will be described with reference to FIG.

図6は、レビュー条件を設定する際の操作画面表示を示している。レビューを実施する際に、引用番号77に示すように、まず被観察ウエハが入っているカセットおよびカセット内の棚番号を選択する。選択の際は、被検査ウエハが入っているカセット箇所をマウス等でクリックすればよい。次に、該ウエハに対して既に検査された際の欠陥ファイルを選択用ダイアログ78から選択する。この際に、選択された欠陥ファイルの内容、例えば欠陥数や欠陥分布等を確認してから設定するために、レビューSEM20ではマウス等で1回クリックすると画面79に分布や概要を表示し、2回クリックすると設定されるようにした。この確認および設定方法については、例えば右クリックで概要表示、左クリックで設定という方法であっても同様である。そして、次に、レビューの内容を決めるレビューレシピを選択する。選択方法は、欠陥ファイルの場合と同様、ダイアログ80に予め登録されたファイルの中から選択する。この場合にも、レビューレシピの内容を確認してから設定できるように、マウス等で1回クリックすると画面にレビューレシピの概要を表示し、2回クリックすると設定されるようにした。レビューレシピにおいては、これまでに述べてきた欠陥観察モード81が設定されている。また、レビューを実行する欠陥数、被観察欠陥を選択するためのサンプリング方法が設定されている。さらに、レビュー詳細条件として、自動アライメントを実行するためのアライメント画像、観察倍率(固定倍率で観察する場合には低倍および高倍の観察倍率、固定ではなく欠陥サイズに合わせて可変にする場合には、低倍および欠陥の画面内比率を入力することができる)、欠陥自動分類条件(例えば学習させてある欠陥の内容や一致率等のパラメータ)、画像保存条件(保存させる画像数および画像の種類)、そして、電子線照射および検出系の条件も本レビュー詳細条件に含めて確認や変更ができるようになっている。   FIG. 6 shows an operation screen display when setting the review conditions. When performing the review, as indicated by reference numeral 77, first, the cassette containing the wafer to be observed and the shelf number in the cassette are selected. When selecting, it is only necessary to click with a mouse or the like the cassette location containing the wafer to be inspected. Next, a defect file when the wafer has already been inspected is selected from the selection dialog 78. At this time, in order to set after confirming the content of the selected defect file, for example, the number of defects, the defect distribution, etc., the review SEM 20 displays the distribution and summary on the screen 79 by clicking once with a mouse or the like. Added to click once. This confirmation and setting method is the same even if, for example, a method of displaying an outline by right-clicking and setting by left-clicking is used. Then, a review recipe that determines the content of the review is selected. As in the case of a defective file, the selection method is selected from files registered in advance in the dialog 80. Also in this case, the review recipe outline is displayed on the screen when clicked once with a mouse or the like so that it can be set after confirming the contents of the review recipe, and is set when clicked twice. In the review recipe, the defect observation mode 81 described so far is set. A sampling method for selecting the number of defects to be reviewed and a defect to be observed is set. In addition, as detailed review conditions, alignment images for executing automatic alignment, observation magnification (when observing at a fixed magnification, low magnification and high magnification observation magnification, when making it variable according to defect size rather than fixed) , Low magnification and defect ratio in the screen can be input), automatic defect classification conditions (for example, parameters such as the contents of defects that have been learned and matching rate), image storage conditions (number of images to be stored and types of images) ) And the conditions of electron beam irradiation and detection system can be confirmed and changed by including in this review detailed condition.

このようにして、画面よりレビューを実施するウエハ、レビューのもとになる欠陥座標のデータ、レビューを実行するための条件を簡易に設定することができるようになり、且つ、レシピの内容も選択方式になっているので、複雑な入力や設定をすることなく簡易に作成することができ、ファイルとして管理することができるようになっている。   In this way, it is possible to easily set the wafer to be reviewed from the screen, the defect coordinate data to be reviewed, and the conditions for executing the review, and also select the contents of the recipe. Since it is a system, it can be easily created without complicated input and setting, and can be managed as a file.

また、レビューレシピを設定する際には、欠陥観察モードを指定する必要があるが、例えば光学式外観検査装置あるいはレーザ散乱方式検査装置においては電位コントラスト欠陥を検出することができないことが予めわかっている。そのため、光学式検査装置あるいはレーザ式検査装置の検査結果を用いたレビューにおいては自動的に形状欠陥観察モードに設定されるようにしておくことも可能である。同様に、電子線式外観検査においては、電位コントラストで検出される欠陥が含まれている可能性が高いので、電子線式外観検査装置の検査結果を用いたレビューの際には、電位コントラスト観察モードが設定されるようにしておく。欠陥ファイルには、通常検査装置のコードが含まれているため、このようにすると、検査結果の欠陥ファイルを選択した時点で、観察モードを自動的に決定することが可能になる。   Further, when setting a review recipe, it is necessary to designate a defect observation mode. For example, it is known in advance that a potential contrast defect cannot be detected in an optical appearance inspection apparatus or a laser scattering inspection apparatus. Yes. Therefore, in the review using the inspection result of the optical inspection apparatus or the laser inspection apparatus, the shape defect observation mode can be automatically set. Similarly, in the electron beam appearance inspection, there is a high possibility that defects detected by the potential contrast are included. Therefore, in the review using the inspection result of the electron beam appearance inspection apparatus, the potential contrast observation is performed. Make sure the mode is set. Since the defect file normally contains the code of the inspection apparatus, this makes it possible to automatically determine the observation mode when the defect file of the inspection result is selected.

さらに、レビューSEM20においては、レビューの高速性を向上することを目的として、複数の欠陥を観察する場合に、観察する順序を近い順に選択するようにした。図7はレビュー順序の例をを示す図である。従来は、例えば、図7(a)に示すように、欠陥が検出された順あるいはチップ毎に順番に欠陥を観察していた。しかし、高速に、例えば1時間あたり500点以上の欠陥を次々と自動的にレビューしていくためには、ステージの移動距離や移動時間を最小にする必要があり、図7(b)に示すように、最も近い欠陥に移動するようにしたものである。これにより、従来方法よりも高速にレビューすることが可能になった。   Further, in the review SEM 20, in order to improve the speed of review, when observing a plurality of defects, the order of observation is selected in the closest order. FIG. 7 is a diagram showing an example of the review order. Conventionally, for example, as shown in FIG. 7A, defects are observed in the order in which defects are detected or in order for each chip. However, in order to automatically review more than 500 defects per hour, for example, one after another, it is necessary to minimize the moving distance and moving time of the stage, as shown in FIG. Thus, it moves to the nearest defect. This makes it possible to review faster than the conventional method.

また、従来は、製造工程を完了したウエハあるいはチップをテスタ5により電気テストを実施するまでは不良発生有無が検知されず、かつ不良原因を特定するための解析においても、解析装置4により膨大な時間をかけて会席を実施いたが、電子線式外観検査装置9とレビューSEM20を検査システム1において適用することにより、まず製造過程で電気的な欠陥を早期に検知することが可能になり、かつ、レビューSEM20により欠陥の内容を高速かつ高精度に把握することが可能になった。従って、従来は、不良が発生してから検知し対策を施すまで数ヶ月を要していたが、本発明の検査装置および検査方法を適用することにより、不良が発生してから1〜数日でかかる対策を施すことができるようになり、半導体開発および製造の効率が大幅に向上した。   Conventionally, the presence or absence of a defect is not detected until an electrical test is performed on the wafer or chip for which the manufacturing process has been completed by the tester 5, and in the analysis for identifying the cause of the defect, the analysis apparatus 4 is enormous. The meeting was held over time, but by applying the electron beam visual inspection device 9 and the review SEM 20 in the inspection system 1, it becomes possible to detect electrical defects early in the manufacturing process, and The review SEM 20 makes it possible to grasp the contents of defects at high speed and with high accuracy. Therefore, conventionally, it took several months from the occurrence of a defect until it was detected and countermeasures were taken, but by applying the inspection apparatus and inspection method of the present invention, one to several days after the occurrence of the defect. As a result, the efficiency of semiconductor development and manufacturing has been greatly improved.

さらに、レビューSEM20により欠陥を分類した結果、電子線式外観検査装置9において検査を実施している検査条件をチェックできるようになった。すわち、検出結果における誤検出の有無や検出された欠陥のサイズを高精度に認識できるため、電子線式外観検査装置9で検出している欠陥内容および感度をモニターすることができ、検出感度に不具合が生じた場合には検査装置9にフイードバックすることができるようになった。   Furthermore, as a result of classifying the defects by the review SEM 20, it is possible to check the inspection conditions under which the inspection is performed in the electron beam type visual inspection apparatus 9. In other words, since the presence or absence of erroneous detection in the detection result and the size of the detected defect can be recognized with high accuracy, the defect content and sensitivity detected by the electron beam visual inspection apparatus 9 can be monitored, and the detection sensitivity When a problem occurs in the inspection apparatus 9, it can be fed back to the inspection apparatus 9.

これまでに述べてきた検査装置および検査方法により、他の検査装置により検出された欠陥の位置情報をもとに、該欠陥部の電子線画像を取得して、内容を分類し画像を保存する装置装置において、レビューやレビュー条件を決定するための操作を効率よく行うことが可能となる。また、これまで観察が困難であった電位コントラスト画像を、モードを設定することにより簡易に設定することができるようになる。その結果、これまで観察が困難であり、結果として電気的な欠陥・形状欠陥・凹凸の情報等を区別できるようになり、ウエハ上に発生した欠陥の内容を正確に把握できるようになる。また、上記のように区別して、その結果を出力するまでのフローを自動化することが可能になるので、高速自動観察ができるようになり、従来のレビューと比較して数百倍高速にレビューを実施することが可能になった。   Using the inspection apparatus and inspection method described so far, based on the position information of the defect detected by another inspection apparatus, an electron beam image of the defective part is acquired, the contents are classified, and the image is stored. In the apparatus apparatus, it is possible to efficiently perform reviews and operations for determining review conditions. In addition, a potential contrast image that has been difficult to observe can be easily set by setting a mode. As a result, it has been difficult to observe so far, and as a result, information on electrical defects, shape defects, irregularities, and the like can be distinguished, and the contents of defects generated on the wafer can be accurately grasped. In addition, since it is possible to automate the flow until the results are output as distinguished as described above, high-speed automatic observation can be performed, and reviews can be performed several hundred times faster than conventional reviews. It became possible to carry out.

さらに、レビューするウエハの選択や他の検査装置で検査された欠陥位置情報を含む欠陥ファイルの選択、レビュー条件の選択や設定方法を簡易にすることにより、自動レビューだけでなくレビュー条件設定においても簡易化および高速化が図れたので、多数の半導体製品の、多数のプロセス工程においてレビュー条件を設定する際に、レビューを遅延させることなく即座に短時間で条件を設定し実行することが可能になる。従って、オペレータが要する時間を節約することができるとともに、製品の待ち時間が大幅に短縮され、不良発生を検知するためのTATを短縮することが可能となる。   Furthermore, by selecting wafers to be reviewed, selecting defect files containing defect location information inspected by other inspection equipment, and selecting and setting review conditions, it is possible not only for automatic reviews but also for setting review conditions. Simplification and high speed have been achieved, so when setting review conditions for a large number of semiconductor products in a large number of process steps, it is possible to immediately set and execute the conditions without delaying the review. Become. Therefore, the time required for the operator can be saved, the waiting time of the product is greatly shortened, and the TAT for detecting the occurrence of defects can be shortened.

このように半導体装置等の製造過程において各種検査装置で検査されたウエハをレビューする検査方法および装置をインラインで実施することにより、各種製造条件の変動や異常発生を検査装置が検出した際に、欠陥の数だけでなくどのような内容や形状の欠陥が発生したかを詳細に正確にそして即座に把握することができるようになるため、多量の不良発生を未然に防ぐことができる。また、本発明による検査装置および方法を適用し、短時間に効率よく正確に被検査ウエハの検査条件を決定することが可能となり、その結果、より高精度な検査を適用できるので不良発生を高感度に検知することができる。また、レビューを実行し欠陥内容を把握するための時間を大幅に短縮できるので、製品の待ち時間やオペレータの占有時間を短縮でき、不良を従来装置・方法よりも早期に検知できるので半導体装置の生産性を高めることができる。   In this way, when the inspection apparatus detects variations in various manufacturing conditions and occurrences of abnormalities by performing in-line inspection methods and apparatuses for reviewing wafers inspected by various inspection apparatuses in the manufacturing process of semiconductor devices and the like, Since not only the number of defects but also what kind of content and shape defects can be grasped in detail accurately and immediately, a large number of defects can be prevented in advance. In addition, by applying the inspection apparatus and method according to the present invention, it becomes possible to determine the inspection conditions of the wafer to be inspected efficiently and accurately in a short time, and as a result, more accurate inspection can be applied, resulting in high occurrence of defects. Sensitivity can be detected. In addition, the time required to perform reviews and grasp the contents of defects can be greatly reduced, so product waiting time and operator occupation time can be shortened, and defects can be detected earlier than conventional devices and methods. Productivity can be increased.

以上、本発明の代表的な装置の構成、および検査方法について、具体的な検査のフローおよび各部の作用、検査条件を決定するためのフロー、そして、検査および検査条件設定の操作画面と操作方法の実施例について説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、これまでに掲げた複数の特徴を組み合わせた検査方法および検査装置についても適用可能である。   As described above, with regard to the typical apparatus configuration and inspection method of the present invention, the specific inspection flow, the operation of each part, the flow for determining inspection conditions, and the operation screen and operation method for inspection and inspection condition setting Although the embodiments have been described, the present invention can be applied to an inspection method and an inspection apparatus that combine a plurality of features described above without departing from the scope of the present invention.

1…検査システム、2… 検査装置、3…レビュー装置、4… 解析装置、5…テスタ、6…データ収集システム、7…レーザ式異物検査装置、8…光学式外観検査装置、9…電子線式外観検査装置、10…光学式レビュー装置、11…レビューSEM、12… FIB加工装置、13…高解像度SEM、14…AES分析装置、15…TEM、16…メモリテスタ、17…ロジックテスタ、18…データ収集用サーバ、19…データ格納部、20…レビューSEM、21…電子光学系、22…ステージ機構系、23… ウエハ搬送系、24…真空排気系、25…光学顕微鏡、26… 制御系、27…操作部、28…電子銃、29…コンデンサレンズ、30…対物レンズ、31…第一の検出器、32…第二の検出器、33…第三の検出器、34… エネルギーフィルタ、35…偏向器、36…反射板、37…ウエハ高さ検出系、38…XYステージ、39…ホルダ、40…リターデイング電源、41…カセット載置部、42…ウエハローダ、43…信号検出系制御部、44…ビーム偏向補正制御部、45…電子光学系制御部、46…ウエハ高さセンサ検出系、47…機構・ステージ制御部、48…操作画面・操作部、49…画像処理部、50…データ保存部、51…ウエハ、52…一次電子ビーム、53…反射電子、54…二次電子、55…高エネルギー成分二次電子、56…データ入力部、57…データ変換部、73…アライメント1点目指定チップ、74…アライメント2点目指定チップ、75、75′…アライメント用光学顕微鏡像、76、76′…アライメント用電子線画像。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inspection system, 2 ... Inspection apparatus, 3 ... Review apparatus, 4 ... Analysis apparatus, 5 ... Tester, 6 ... Data collection system, 7 ... Laser type foreign material inspection apparatus, 8 ... Optical appearance inspection apparatus, 9 ... Electron beam Type visual inspection device, 10 ... optical review device, 11 ... review SEM, 12 ... FIB processing device, 13 ... high resolution SEM, 14 ... AES analyzer, 15 ... TEM, 16 ... memory tester, 17 ... logic tester, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Data collection server, 19 ... Data storage unit, 20 ... Review SEM, 21 ... Electro-optical system, 22 ... Stage mechanism system, 23 ... Wafer transfer system, 24 ... Vacuum exhaust system, 25 ... Optical microscope, 26 ... Control system , 27 ... operation unit, 28 ... electron gun, 29 ... condenser lens, 30 ... objective lens, 31 ... first detector, 32 ... second detector, 33 ... third detector, 34 ... Lugo filter, 35 ... deflector, 36 ... reflector, 37 ... wafer height detection system, 38 ... XY stage, 39 ... holder, 40 ... retarding power supply, 41 ... cassette loading section, 42 ... wafer loader, 43 ... signal Detection system control unit, 44 ... Beam deflection correction control unit, 45 ... Electronic optical system control unit, 46 ... Wafer height sensor detection system, 47 ... Mechanism / stage control unit, 48 ... Operation screen / operation unit, 49 ... Image processing 50 ... Data storage unit 51 ... Wafer 52 ... Primary electron beam 53 ... Reflected electron 54 ... Secondary electron 55 ... High energy component secondary electron 56 ... Data input unit 57 ... Data conversion unit 73: alignment first point designation chip, 74: alignment second point designation chip, 75, 75 '... optical microscope image for alignment, 76, 76' ... electron beam image for alignment.

Claims (4)

検査装置により検査が実施されることにより得られる欠陥の位置情報を読み込み、前記欠陥の存在する位置を含む領域の画像を前記検査装置よりも高い分解能で取得するレビューSEMにおいて、
被検査試料に電子ビームを照射する電子光学系と、
前記被検査試料に照射された電子ビームにより二次的に発生する信号を検出する複数の検出器を含む検出系と、
前記電子光学系を制御する電子光学系制御部と、
形状観察モード、凹凸観察モード、電位コントラスト観察モードに対応する電子ビーム照射条件を記録するデータ保存部と、
前記検出系からの信号に基づき画像データを形成する画像処理部と、を備え、
前記電子光学系制御部は、前記データ保存部に記録されたそれぞれの観察モードの対応する電子ビーム照射条件により前記電子光学系を制御し、
前記電子光学系は、前記それぞれの観察モードに対応する前記電子ビーム照射条件にて、前記欠陥の位置を含む領域に電子ビームを照射し、
前記画像処理部は、前記電子ビームが照射された領域の画像データを形成し、
前記欠陥の位置情報とともに前記検査装置の識別情報を取得し、
前記検査装置の識別情報に基づいて、前記検査装置が光学式検査装置あるいはレーザ式検査装置である場合には、前記観察モードは前記形状観察モードが設定される一方、前記検査装置が電子線式検査装置である場合には、前記観察モードは前記電位コントラスト観察モードが設定されるレビューSEM。
In the review SEM that reads the position information of the defect obtained by performing the inspection by the inspection apparatus, and obtains the image of the region including the position where the defect exists with a higher resolution than the inspection apparatus,
An electron optical system for irradiating the specimen to be inspected with an electron beam;
A detection system including a plurality of detectors for detecting a signal that is secondarily generated by the electron beam applied to the sample to be inspected;
An electron optical system controller for controlling the electron optical system;
A data storage unit for recording the electron beam irradiation conditions corresponding to the shape observation mode, the unevenness observation mode, and the potential contrast observation mode;
An image processing unit for forming image data based on a signal from the detection system,
The electron optical system control unit controls the electron optical system according to an electron beam irradiation condition corresponding to each observation mode recorded in the data storage unit,
The electron optical system irradiates a region including the position of the defect with an electron beam under the electron beam irradiation conditions corresponding to the respective observation modes,
The image processing unit forms image data of a region irradiated with the electron beam,
Acquire identification information of the inspection apparatus together with the position information of the defect,
When the inspection device is an optical inspection device or a laser inspection device based on the identification information of the inspection device, the observation mode is set to the shape observation mode, while the inspection device is an electron beam type. In the case of an inspection apparatus, a review SEM in which the observation mode is set to the potential contrast observation mode.
請求項1に記載のレビューSEMにおいて、
前記検査装置の識別情報は、前記検査装置のコードであるレビューSEM。
In the review SEM of claim 1,
The identification information of the inspection device is a review SEM that is a code of the inspection device.
請求項1に記載のレビューSEMにおいて、
前記検出系は、前記形状観察モードでは二次電子検出を行い、前記凹凸観察モードでは反射電子を検出し、前記コントラスト観察モードでは二次電子のうち所定のエネルギーの二次電子のみを検出するレビューSEM。
In the review SEM of claim 1,
The detection system performs secondary electron detection in the shape observation mode, detects reflected electrons in the uneven observation mode, and detects only secondary electrons having a predetermined energy among the secondary electrons in the contrast observation mode. SEM.
請求項1に記載のレビューSEMにおいて、
前記電位コントラスト観察モードが設定された場合、前記電子光学系制御部は、前記電子ビームのビーム電流量を50pAから200pAに設定するレビューSEM。
In the review SEM of claim 1,
A review SEM in which the electron optical system controller sets the beam current amount of the electron beam from 50 pA to 200 pA when the potential contrast observation mode is set.
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