JP2012251935A - Inspection device and inspection method - Google Patents

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Kazuhiro Yoshida
一弘 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method for extracting a target defect among defects acquired from an image.SOLUTION: The inspection method has processing which acquires image data of a plurality of inspection object regions, compares luminance of the same position of regions to each other of forming the same structure among the plurality of inspection object regions to calculate luminance difference distribution of the luminance by use of the luminance difference, sets threshold distribution such that the threshold of a priority detection region desired to be preferentially inspected becomes lower than thresholds of the other regions in each of the plurality of inspection object regions, and determines a position becoming more than the threshold distribution among the luminance difference distribution as an object defect occurrence position.

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.

欠陥検査は、例えば、半導体装置の製造過程において半導体ウェハ上に付着した異物や半導体パターンの欠陥等をインラインで検査していた。このような検査工程では、欠陥検査装置を用いて異物や欠陥等の座標を取得する。そして、半導体ウェハ上に半導体回路を製造した後、電気特性を試験して半導体回路の動作を確認する。異常が発見された半導体回路については、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いて詳細な観察を行う。そして、欠陥検査装置で取得した異物や欠陥等の相関を調べ、半導体回路の異常の原因となった工程や製造装置を特定し、生産条件の見直しや装置のメンテナンスを実施するための判断材料とする。   In the defect inspection, for example, foreign matters adhering to the semiconductor wafer or defects in the semiconductor pattern in the manufacturing process of the semiconductor device are in-line inspected. In such an inspection process, a coordinate such as a foreign object or a defect is acquired using a defect inspection apparatus. And after manufacturing a semiconductor circuit on a semiconductor wafer, an electrical characteristic is tested and operation | movement of a semiconductor circuit is confirmed. A semiconductor circuit in which an abnormality is found is observed in detail using an optical microscope or a scanning electron microscope. And check the correlation of foreign matter and defects acquired by the defect inspection device, identify the process and manufacturing equipment that caused the abnormality of the semiconductor circuit, and the judgment materials for reviewing the production conditions and carrying out equipment maintenance To do.

ここで、欠陥の有無を判定する方法としては、半導体ウェハ表面の外観を撮像し、画像信号に基づいて得られる輝度信号を利用することが知られている。この輝度信号は、例えば、最も暗い暗部の輝度値(階調値)を「0」、最も明るい明部の輝度値を「255」とした256階調で表される。この欠陥の判定方法では、検査対象となる部分の輝度信号と、比較基準となる部分の輝度信号を比較し、その差分が予め定められた欠陥検出用の1つの閾値以上であれば欠陥であると判定する。   Here, as a method for determining the presence / absence of a defect, it is known to capture the appearance of the surface of a semiconductor wafer and use a luminance signal obtained based on the image signal. This luminance signal is represented by 256 gradations, for example, with the luminance value (gradation value) of the darkest dark part being “0” and the luminance value of the brightest bright part being “255”. In this defect determination method, the luminance signal of the portion to be inspected is compared with the luminance signal of the portion to be compared, and if the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value for defect detection, the defect is determined. Is determined.

例えば、ウェハ全体に均一な1つの閾値を設定し、ウェハ表面の画像データを取得し、欠陥がない場合のデータと有る場合の諧調値の差を算出する。この諧調値の差が閾値を越えたら、欠陥であるとし、その数をカウントする。   For example, one uniform threshold value is set for the entire wafer, image data on the wafer surface is acquired, and the difference between the gradation value when there is no defect and the data when there is no defect is calculated. If the difference between the gradation values exceeds the threshold value, it is determined that there is a defect and the number is counted.

また、欠陥検査の効率を向上させるために、半導体ウェハの画像データを所定サイズの画像ブロックに分割して検査を行う方法が知られている。この場合には、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値以上であれば、その画像ブロックは回路パターンが密に配置されていると判定する。このような領域の欠陥は、回路パターンが密であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が高いと分類される。一方、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値未満であれば、その画像ブロックは回路パターンが疎であると判定する。   In order to improve the efficiency of defect inspection, a method is known in which image data of a semiconductor wafer is divided into image blocks of a predetermined size for inspection. In this case, if the luminance difference in the image block is greater than or equal to a predetermined threshold, it is determined that the circuit pattern is densely arranged in the image block. Such a defect in the region is classified as having a high possibility of affecting the result of the electrical test because the circuit pattern is dense. On the other hand, if the luminance difference in the image block is less than a predetermined threshold value, it is determined that the circuit block has a sparse circuit pattern.

このような疎の領域の欠陥は、回路パターンが疎であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が低いと分類される。これに対し、回路パターンが密に配置されている画像ブロックの領域の欠陥が、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性の高い欠陥と考えられるので、その領域を優先的に光学顕微鏡等で検査する。これにより、半導体回路の異常の原因の解析の効率化が図れられる。   Such a sparse region defect is classified as having a low possibility of affecting the result of the electrical test because the circuit pattern is sparse. In contrast, defects in image block areas where circuit patterns are densely arranged are considered to be highly likely to affect the results of electrical tests, so these areas are preferentially inspected with an optical microscope. To do. Thereby, the efficiency of the analysis of the cause of the abnormality of the semiconductor circuit can be improved.

特開2004−138563号公報JP 2004-138563 A 特開2003−329611号公報JP 2003-329611 A 特開2009−283796号公報JP 2009-283396 Gazette

半導体ウェハの外観の検出に使用される走査型電子顕微鏡(SEM)のような画像検出装置の感度は徐々に向上している。しかし、感度が向上するに伴って不要欠陥を多く検出
してしまう。不要欠陥は、評価の対象となる目的欠陥を除く欠陥であって、評価の対象から外したい欠陥である。不要欠陥としては、例えば、評価の対象となる層よりも下の層に生じている欠陥がある。
The sensitivity of an image detection apparatus such as a scanning electron microscope (SEM) used for detecting the appearance of a semiconductor wafer is gradually improved. However, as the sensitivity is improved, many unnecessary defects are detected. An unnecessary defect is a defect excluding a target defect to be evaluated, and is a defect that is desired to be excluded from the evaluation target. As an unnecessary defect, there exists a defect which has arisen in the layer below the layer used as the object of evaluation, for example.

従って、検出装置により検出された欠陥から不要欠陥を取り除いて目的欠陥を抽出する必要があるが、異なる層の欠陥を同時に検出してしまう場合に、検出された欠陥から目的欠陥を抽出することは行われていない。このため、検出された欠陥が目的欠陥なのか、或いは不要欠陥なのかの選別に困難をきたす。   Therefore, it is necessary to remove the target defect from the defect detected by the detection device and extract the target defect, but when detecting defects in different layers at the same time, it is not possible to extract the target defect from the detected defect. Not done. For this reason, it is difficult to select whether the detected defect is a target defect or an unnecessary defect.

本発明の目的は、画像から取得される欠陥から目的欠陥を抽出するための検査装置及び検査方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method for extracting a target defect from a defect acquired from an image.

実施形態の1つの観点によれば、複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して前記輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
According to one aspect of the embodiment, image data of a plurality of inspection target regions is acquired, and the luminance difference is compared by comparing the luminance at the same position between regions forming the same structure among the plurality of inspection target regions. Determining a luminance difference distribution from each of the plurality of inspection target areas, and setting a threshold distribution so that a threshold of a priority detection area to be preferentially inspected is lower than a threshold of other areas, A defect inspection method is provided in which a position where the threshold distribution is equal to or higher than the threshold distribution is determined as a target defect occurrence position.
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not intended to limit the invention.

実施形態によれば、暗視野像で表示される複数の検査対象領域の画像情報をグレースケール化した輝度分布で作成し、同じ構造の複数の検査対象領域の輝度分布を比較して互いの輝度の差の分布を求める。さらに、欠陥の判定に使用する閾値について、優先的に欠陥を検出したい領域の閾値をその他の領域の閾値より低く設定する。そして、輝度の差の分布において、閾値以上となる輝度の位置を目的欠陥と判断する。これにより、目的欠陥の抽出が容易になる。   According to the embodiment, image information of a plurality of inspection target areas displayed in a dark field image is created as a gray scale luminance distribution, and the luminance distributions of the plurality of inspection target areas having the same structure are compared with each other to determine the brightness of each other. Find the difference distribution. Further, as a threshold value used for defect determination, a threshold value of an area where defects are desired to be detected with priority is set lower than that of other areas. Then, in the luminance difference distribution, the luminance position that is equal to or higher than the threshold value is determined as the target defect. This facilitates extraction of the target defect.

図1は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a semiconductor device inspection apparatus according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の検査対象である半導体装置が形成される半導体ウェハを例示する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a semiconductor wafer on which a semiconductor device to be inspected by the semiconductor device inspection apparatus according to the embodiment is formed. 図3は、実施形態に係る半導体装置の欠陥検査方法のフローチャートの一例である。FIG. 3 is an example of a flowchart of a defect inspection method for a semiconductor device according to the embodiment. 図4A、図4Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。4A and 4B are cross-sectional views illustrating a process for forming a semiconductor device to be inspected by the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図4C〜図4Eは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。4C to 4E are cross-sectional views illustrating a process of forming a semiconductor device to be inspected by the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図4F〜図4Hは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。4F to 4H are cross-sectional views illustrating a process for forming a semiconductor device to be inspected by the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図5A、図5Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第1例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating a first example of a luminance distribution acquired in the method for inspecting a semiconductor device according to the embodiment. 図6は、図5A、図5Bに基づいて得られる欠陥分布と閾値の第1例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of defect distribution and threshold values obtained based on FIGS. 5A and 5B. 図7A、図7Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第2例を示す図である。7A and 7B are diagrams illustrating a second example of the luminance distribution acquired in the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図8は、図7A、図7Bに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the defect distribution and threshold values obtained based on FIGS. 7A and 7B. 図9A、図9Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第3例を示す図である。9A and 9B are diagrams illustrating a third example of the luminance distribution acquired in the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図10は、図9A、図9Bに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the defect distribution and threshold values obtained based on FIGS. 9A and 9B. 図11A、図11Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第4例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating a fourth example of the luminance distribution acquired in the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図12は、図11A、図11Bに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the defect distribution and threshold values obtained based on FIGS. 11A and 11B. 図13A、図13Bは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第5例を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating a fifth example of the luminance distribution acquired in the semiconductor device inspection method according to the embodiment. 図14は、図13A、図13Bに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the defect distribution and threshold values obtained based on FIGS. 13A and 13B.

以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図1は、第1の実施の形態に係る半導体装置の検査装置の構成を示している。
半導体装置の検査装置(以下、検査装置)1は、半導体ウェハ5の画像を取得する外観検査部2と、データ処理を行うデータ処理部3とを有する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.
FIG. 1 shows the configuration of an inspection apparatus for a semiconductor device according to the first embodiment.
A semiconductor device inspection apparatus (hereinafter referred to as an inspection apparatus) 1 includes an appearance inspection unit 2 that acquires an image of a semiconductor wafer 5 and a data processing unit 3 that performs data processing.

外観検査部2は、半導体ウェハ5を載置するステージ10を有する。ステージ10は、直交する2方向、即ちX方向とY方向にそれぞれ半導体ウェハ2を水平移動可能なXステージ11とYステージ12を有している。ステージ10の上に取り付けられるホルダ13には、半導体ウェハ5を位置決めする位置決めピン14が設けられている。   The appearance inspection unit 2 includes a stage 10 on which the semiconductor wafer 5 is placed. The stage 10 includes an X stage 11 and a Y stage 12 that can horizontally move the semiconductor wafer 2 in two orthogonal directions, that is, the X direction and the Y direction, respectively. A holder 13 attached on the stage 10 is provided with positioning pins 14 for positioning the semiconductor wafer 5.

また、外観検査部2は、半導体ウェハ5に向けて光を照射する照明部15と、半導体ウェハ5から反射した光を受光する受光素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサを有する撮像部16を有している。撮像部16はデータ処理部3に接続されていて、撮像部16からの撮像(画像)データはデータ処理部3に入力される。なお、外観検査部2の構成は、図示した構成に限定されず、例えば、半導体ウェハ5が載置されるステージ10を固定し、撮像部16を移動させる構造を有しても良い。   The appearance inspection unit 2 includes an illumination unit 15 that emits light toward the semiconductor wafer 5 and an imaging unit 16 that includes a light receiving element that receives light reflected from the semiconductor wafer 5, for example, a CCD (Charge Coupled Device) sensor. Have. The imaging unit 16 is connected to the data processing unit 3, and imaging (image) data from the imaging unit 16 is input to the data processing unit 3. Note that the configuration of the appearance inspection unit 2 is not limited to the illustrated configuration, and may have a structure in which, for example, the stage 10 on which the semiconductor wafer 5 is placed is fixed and the imaging unit 16 is moved.

データ処理部3は、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含む制御部21を有している。また、データ処理部3は、さらに表示部22、記憶部23、入出力部24、画像処理部30を有している。表示部22は、バス20を介して撮像部16から送られる画像データに基づいて画像を表示させる表示部22と、データやプラグラムを記憶する記憶部23と、画像データを処理して欠陥の有無と位置を判断する画像処理部30とを有している。   The data processing unit 3 includes a control unit 21 including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), and a random access memory (RAM). The data processing unit 3 further includes a display unit 22, a storage unit 23, an input / output unit 24, and an image processing unit 30. The display unit 22 includes a display unit 22 that displays an image based on image data sent from the imaging unit 16 via the bus 20, a storage unit 23 that stores data and programs, and the presence or absence of defects by processing the image data. And an image processing unit 30 for determining the position.

制御部21は、バス20を介して表示部22、記憶部23、入出力部24、画像処理部30を制御し、記憶部23に記憶されている欠陥検査用のプログラムを実行することで各種の機能を実現する。入出力部24として、例えば、作業者が操作するキーボード、マウスや、サーバとの通信を行う通信制御装置、外部記録装置へのデータの入出力を制御するドライブ装置、プリンタなどがあり、入出力部24は、バス20に接続される。   The control unit 21 controls the display unit 22, the storage unit 23, the input / output unit 24, and the image processing unit 30 via the bus 20, and executes various types of defect inspection programs stored in the storage unit 23. Realize the function. Examples of the input / output unit 24 include a keyboard and mouse operated by an operator, a communication control device that communicates with a server, a drive device that controls input and output of data to an external recording device, and a printer. The unit 24 is connected to the bus 20.

画像処理部30は、信号変換部31と、輝度分布作成部32と、領域輝度比較部33と、閾値設定部34と、欠陥判定部35とに機能的に分割できる。画像処理部30は、制御部21に組みこまれてもよい。   The image processing unit 30 can be functionally divided into a signal conversion unit 31, a luminance distribution creation unit 32, a region luminance comparison unit 33, a threshold setting unit 34, and a defect determination unit 35. The image processing unit 30 may be incorporated in the control unit 21.

信号変換部31は、撮像部16により撮像された半導体ウェハ5の撮像データに基づいて、撮像された画像の各画素における輝度を例えば256階調でグレースケール化し、これに基づいて半導体ウェハ5の輝度の分布を作成する。例えば黒の階調値を「0」とし、白の階調値を「255」とする。   Based on the imaging data of the semiconductor wafer 5 imaged by the imaging unit 16, the signal conversion unit 31 grayscales the luminance at each pixel of the captured image, for example, with 256 gradations, and based on this, the semiconductor wafer 5 Create a luminance distribution. For example, the black gradation value is “0” and the white gradation value is “255”.

輝度分布作成部32は、信号変換部31から入力する画素位置、輝度等の画像データと半導体ウェハ5のノッチ、オリフラ、アライメントマークなどに基づいて複数の半導体装置形成領域6の位置をxy座標から判別する。また、輝度分布作成部32は、図3に示す半導体ウェハ5に配置される複数の半導体装置形成領域6ごとの輝度の分布データをxy座標で作成する。   The luminance distribution creating unit 32 determines the positions of the plurality of semiconductor device formation regions 6 from the xy coordinates based on the pixel position and luminance image data input from the signal converting unit 31 and the notches, orientation flats, alignment marks, and the like of the semiconductor wafer 5. Determine. The luminance distribution creating unit 32 creates luminance distribution data for each of the plurality of semiconductor device forming regions 6 arranged on the semiconductor wafer 5 shown in FIG.

輝度比較部33は、半導体ウェハ5において同じ構造を形成しようとする複数の半導体形成領域6を順に選択する。さらに、輝度比較部33は、輝度分布作成部32により作成されたデータに基づいて、半導体装置形成領域6同士の同じ座標位置又は同じ構造の輝度の階調の大きさを比較し、比較した階調の差を演算し、さらにいずれが大きいかを判定する。   The luminance comparison unit 33 sequentially selects a plurality of semiconductor formation regions 6 in which the same structure is to be formed in the semiconductor wafer 5. Further, the luminance comparison unit 33 compares the luminance levels of the same coordinate position or the same structure between the semiconductor device formation regions 6 based on the data created by the luminance distribution creation unit 32 and compares the levels. The key difference is calculated to determine which is greater.

さらに、輝度比較部33は、半導体装置形成領域6における欠陥に対して優先的に欠陥を発見したい優先検出領域とそれ以外の領域について、階調の差が所定の値より大きくなる欠陥の数を計測する。また、輝度比較部33は、優先検出領域の欠陥数とその他の欠陥数の欠陥密度を求め、それらの欠陥密度の差が予定した誤差範囲内の場合には、その欠陥は半導体ウェハ5全体での共通欠陥であると判断して検査を終了し、それ以外の場合には処理を継続する。   Further, the luminance comparison unit 33 calculates the number of defects for which the difference in gradation is larger than a predetermined value for the priority detection region where the defect is to be found preferentially with respect to the defect in the semiconductor device formation region 6 and other regions. measure. Further, the luminance comparison unit 33 obtains the defect density of the priority detection area and the number of other defects, and if the difference between these defect densities is within a predetermined error range, the defect is detected in the entire semiconductor wafer 5. It is determined that the defect is a common defect, and the inspection is terminated. Otherwise, the process is continued.

閾値設定部34は、半導体装置形成領域6における欠陥に対して優先検出領域とそれ以外の領域のそれぞれについて欠陥判定用の異なる閾値を座標上に設定し、閾値分布を作成する。欠陥判別部35は、輝度分布作成部32により求められた輝度の階調の差とその差が生じている座標位置のデータと、閾値設定部34により設定された閾値のデータを入力する。さらに、欠陥判定部35は、それらのデータに基づいて、選択された複数の半導体装置形成領域6における互いの輝度の階調の差が閾値以上となる位置を特定して欠陥位置、即ち目的欠陥と判定し、その他の位置を不要欠陥と判断する。   The threshold value setting unit 34 sets different threshold values for defect determination on the coordinates for each of the priority detection area and the other areas for the defects in the semiconductor device formation area 6 to create a threshold distribution. The defect discriminating unit 35 inputs the luminance gradation difference obtained by the luminance distribution creating unit 32, the data of the coordinate position where the difference occurs, and the threshold value data set by the threshold setting unit 34. Furthermore, the defect determination unit 35 specifies a position where the difference in luminance gradation between the plurality of selected semiconductor device formation regions 6 is equal to or greater than a threshold value based on the data, and thus a defect position, that is, a target defect. And determine other positions as unnecessary defects.

次に、上記の検査装置1を使用して導体装置の欠陥を検査する方法について図2を参照して説明する。
まず、外観検査部2のステージ10上に半導体ウェハ5を載置し、その後に半導体ウェハ5の上面全体の画像を撮像装置16により撮像する(図2のa)。撮像装置16により撮像された画像の画像データは、バス20を介して画像処理部30に入力される。
Next, a method for inspecting a conductor device for defects using the above-described inspection apparatus 1 will be described with reference to FIG.
First, the semiconductor wafer 5 is mounted on the stage 10 of the appearance inspection unit 2, and then an image of the entire top surface of the semiconductor wafer 5 is taken by the imaging device 16 (a in FIG. 2). Image data of an image captured by the imaging device 16 is input to the image processing unit 30 via the bus 20.

画像処理部30の信号変換部31では、撮像データに基づいて、画像の各画素における輝度をグレースケール化する(図2のb)とともに、半導体ウェハ5の上から見た画像の輝度の分布を作成する(図2のc)。さらに、輝度分布作成部32では、半導体ウェハ5のノッチ、オリフラ、アライメントマーク等を基準位置に設定して半導体ウェハ5における複数の半導体装置形成領域6のそれぞれの位置を判別する(図2のd)。各半導体装置形成領域6は、設計に基づいて同じ構造の半導体集積回路等を形成しようとする領域である。   In the signal conversion unit 31 of the image processing unit 30, the luminance at each pixel of the image is converted to gray scale based on the imaging data (b in FIG. 2), and the luminance distribution of the image viewed from above the semiconductor wafer 5 is calculated. It is created (c in FIG. 2). Further, the luminance distribution creating unit 32 sets the notches, orientation flats, alignment marks, and the like of the semiconductor wafer 5 as reference positions, and determines the positions of the plurality of semiconductor device forming regions 6 on the semiconductor wafer 5 (d in FIG. 2). ). Each semiconductor device formation region 6 is a region where a semiconductor integrated circuit or the like having the same structure is to be formed based on the design.

その後に、輝度分布作成部32では、半導体装置形成領域6の位置と半導体ウェハ5の輝度の分布を重ね合わせることにより、半導体装置形成領域6ごとに輝度の分布データを作成する(図2のe)。複数の半導体装置形成領域6のそれぞれにパターン欠陥が無い場合には、それぞれの輝度の分布は原則的に同じになる。   Thereafter, the luminance distribution creating unit 32 creates luminance distribution data for each semiconductor device forming region 6 by superimposing the position of the semiconductor device forming region 6 and the luminance distribution of the semiconductor wafer 5 (e in FIG. 2). ). When there is no pattern defect in each of the plurality of semiconductor device formation regions 6, the luminance distributions are basically the same.

次に、領域輝度比較部33では、半導体装置形成領域6同士の輝度の分布を互いに比較し、半導体装置形成領域6のそれぞれの同じ位置の輝度の差をグレースケールの階調に基づいて演算する(図2のf)。この場合の半導体装置形成領域6内の位置は、画素の位置で示されてもよいし、XY座標で示されてもよい。   Next, the area luminance comparison unit 33 compares the luminance distributions of the semiconductor device formation regions 6 with each other, and calculates the luminance difference at the same position in each of the semiconductor device formation regions 6 based on the gray scale gradation. (F in FIG. 2). In this case, the position in the semiconductor device formation region 6 may be indicated by a pixel position or an XY coordinate.

そのような比較結果により輝度の差が生じている位置では、原則として欠陥が発生している可能性が大きいことになる(図2のg)。なお、欠陥の発生位置を検出する場合には、複数の半導体装置形成領域6を互いに比較し、同じ位置に欠陥が発生している回数が多い半導体装置形成領域6にその欠陥が発生していると判断する(図2のh)。   As a general rule, there is a high possibility that a defect has occurred at a position where a difference in luminance has occurred as a result of such comparison (g in FIG. 2). When detecting the occurrence position of the defect, the plurality of semiconductor device formation regions 6 are compared with each other, and the defect is generated in the semiconductor device formation region 6 where the defect is frequently generated at the same position. (H in FIG. 2).

次に、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域の欠陥密度とその他の領域の欠陥密度を比較する(図2のh)。それらの欠陥密度の差が誤差範囲内にある場合には、それらの欠陥は半導体ウェハ5の全体に生じている欠陥、例えば装置に由来するゴミの発生による欠陥と判断して、処理を終了し、誤差範囲外にある場合には次の処理に進む(図2のi)。   Next, the defect density in the priority detection area where defects are to be found preferentially is compared with the defect density in other areas (h in FIG. 2). If the difference in defect density is within the error range, the defect is determined as a defect occurring in the entire semiconductor wafer 5, for example, a defect due to generation of dust originating from the apparatus, and the process is terminated. If it is outside the error range, the process proceeds to the next process (i in FIG. 2).

半導体形成領域同士の輝度の差により求められる欠陥位置には、実際に生じている欠陥の他に、ノイズにより見られる欠陥や、無視できる程度の欠陥も含まれる。また、欠陥位置には、欠陥を検出したい領域に存在する重要度が高い欠陥がある一方で、欠陥を検出したい領域を除いた領域に存在する重要度が低い欠陥もある。   The defect positions obtained by the difference in luminance between the semiconductor formation regions include defects that are found due to noise and defects that can be ignored in addition to the defects that have actually occurred. Further, at the defect position, there is a defect having a high importance existing in a region where the defect is to be detected, while there is a defect having a low importance existing in a region other than the region where the defect is to be detected.

そこで、閾値設定部34では、半導体装置形成領域6における欠陥のうち、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域にあるものとそれ以外の領域にあるものを区別し、併せてノイズを排除するために、優先検出領域とその他の領域に異なる閾値を設定する(図2のj)。例えば、優先検出領域に設定する閾値を他の領域に設定する閾値よりも小さくし、閾値以上の輝度差が存在する位置を目的欠陥発生位置とし、それ以外を不要欠陥とする。その閾値は、少なくとも予測される雑音に起因する輝度差よりも高い値に設定される。   Therefore, the threshold setting unit 34 distinguishes among defects in the semiconductor device formation region 6 that are in the priority detection region where defects are to be found preferentially and those in other regions, and also eliminates noise. Further, different threshold values are set for the priority detection area and other areas (j in FIG. 2). For example, the threshold value set for the priority detection area is set to be smaller than the threshold value set for the other areas, a position where a luminance difference equal to or greater than the threshold value is set as the target defect occurrence position, and the other areas are set as unnecessary defects. The threshold value is set to a value higher than at least the luminance difference caused by the predicted noise.

次に、欠陥判定部35では、半導体装置形成領域6において選択した位置における輝度差と閾値を比較し、閾値以上の輝度差が存在する位置を欠陥発生位置と判定する(図2のk、l、m、n)。この場合、検査優先領域以外の領域であっても、閾値以上の輝度の差が存在する場合には、その差が生じた原因を調べる必要があるので、その差が生じている位置も欠陥発生位置として判断する。選択した位置、例えば半導体装置形成領域6の全部又は一部の領域について欠陥の有無を判断することにより欠陥の検出を終える(図2のo)。   Next, the defect determination unit 35 compares the luminance difference at the selected position in the semiconductor device formation region 6 with a threshold value, and determines a position where a luminance difference equal to or larger than the threshold value is a defect occurrence position (k, l in FIG. 2). , M, n). In this case, even in areas other than the inspection priority area, if there is a difference in luminance that exceeds the threshold, it is necessary to investigate the cause of the difference, so that the position where the difference occurs is also defective. Judge as position. The detection of the defect is finished by judging the presence or absence of the defect in the selected position, for example, all or a part of the semiconductor device formation region 6 (o in FIG. 2).

次に、本実施形態に係る検査方法を図4A〜図4Hに示す半導体装置の製造工程に即してさらに具体的に説明する。   Next, the inspection method according to the present embodiment will be described more specifically with reference to the manufacturing steps of the semiconductor device shown in FIGS. 4A to 4H.

図3に示す半導体装置6が形成される半導体ウェハ5として例えばシリコンウェハ41を使用する。シリコンウェハ41の半導体装置形成領域6のそれぞれの表面には、図4Aに示すように、複数の活性領域を囲む素子分離絶縁層42が形成されている。活性領域のそれぞれには、p型不純物、n型不純物のイオンが注入され、これによりPウェル43、Nウェル44が形成されている。   For example, a silicon wafer 41 is used as the semiconductor wafer 5 on which the semiconductor device 6 shown in FIG. 3 is formed. On each surface of the semiconductor device formation region 6 of the silicon wafer 41, as shown in FIG. 4A, an element isolation insulating layer 42 surrounding a plurality of active regions is formed. In each of the active regions, ions of p-type impurities and n-type impurities are implanted, whereby P wells 43 and N wells 44 are formed.

Pウェル43上にはゲート絶縁膜45aが形成され、さらに、ゲート絶縁膜45a上には横方向に間隔をおいて第1、第2のゲート電極46a、46bが形成されている。また、Nウェル44上にはゲート絶縁膜45bが形成され、ゲート絶縁膜45b上には横方向に間隔をおいて第3、第4のゲート電極46c、46dが形成されている。第1〜第4のゲート電極46a〜46dは、例えばポリシリコン膜をパターニングすることにより形成
される。
A gate insulating film 45a is formed on the P well 43, and first and second gate electrodes 46a and 46b are formed on the gate insulating film 45a at intervals in the lateral direction. A gate insulating film 45b is formed on the N well 44, and third and fourth gate electrodes 46c and 46d are formed on the gate insulating film 45b at intervals in the lateral direction. The first to fourth gate electrodes 46a to 46d are formed, for example, by patterning a polysilicon film.

その後に、シリコンウェハ41上にフォトレジスト61を塗布し、これを露光、現像することにより、Pウェル43及び第1、第2のゲート電極46a、46bを露出する開口部61aを有する第1のレジストパターン61を形成する。この場合、Nウェル44と第3、第4のゲート電極46c、46dは、第1のレジストパターン61により覆われる。   Thereafter, a photoresist 61 is applied on the silicon wafer 41, and is exposed and developed, whereby a first well having an opening 61a exposing the P well 43 and the first and second gate electrodes 46a and 46b. A resist pattern 61 is formed. In this case, the N well 44 and the third and fourth gate electrodes 46 c and 46 d are covered with the first resist pattern 61.

この後に上記の検査装置1を使用してシリコンウェハ41上の欠陥を検査するために、シリコンウェハ41を外観検査部3のステージ10上に載置する。ついで、照明部15からシリコンウェハ41に向けて例えばUV光を照射し、さらにシリコンウェハ14から反射した光を撮像部16で撮像し、これによりシリコンウェハ41の上から見た全体の画像データを取得する。撮像データは、図2のフローに従って処理される。   Thereafter, the silicon wafer 41 is placed on the stage 10 of the appearance inspection unit 3 in order to inspect defects on the silicon wafer 41 using the inspection apparatus 1 described above. Next, for example, UV light is irradiated from the illumination unit 15 toward the silicon wafer 41, and the light reflected from the silicon wafer 14 is imaged by the imaging unit 16, whereby the entire image data viewed from above the silicon wafer 41 is obtained. get. The imaging data is processed according to the flow of FIG.

これにより、シリコンウェハ41の撮像データに基づいて作成された半導体形成領域6同士の輝度のグレースケールの分布が比較される。この場合、選択された1つの半導体装置形成領域6においては、図4Aの波線の丸n、vで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域6では欠陥が発生していない状態となる。   Thereby, the gray scale distributions of the luminances of the semiconductor forming regions 6 created based on the imaging data of the silicon wafer 41 are compared. In this case, in one selected semiconductor device formation region 6, a defect is generated in a portion indicated by broken lines n and v in FIG. 4A, and no defect is generated in the other semiconductor device formation region 6. Become.

選択された半導体装置形成領域6のうち図4Aに示す部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は、図5Bに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域6のうち図4Aに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は図5Aに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第1のレジストパターン61の開口部61a内、即ち、Pウェル43の上である。   The brightness gradation distribution of the image data obtained by imaging the portion shown in FIG. 4A from above in the selected semiconductor device formation region 6 is as shown in FIG. 5B. On the other hand, in the other semiconductor device formation region 6 in which no defect has occurred, the luminance gradation distribution of the image data obtained by imaging the same portion as shown in FIG. 4A is as shown in FIG. 5A. Here, the priority detection region in which the occurrence of a defect is inherently desired to be detected is in the opening 61 a of the first resist pattern 61, that is, on the P well 43.

UV光照射に基づく輝度のグレースケールの分布は、欠陥の無い図5Aに例示するように、第1のレジストパターン61上ではエッジの部分において最も高くなる。また、Pウェル43上では、ゲート電極46a、46bの輝度がシリコンウェハ41の表面よりも高くなっている。さらに、第1のレジストパターン61に覆われる領域のうちNウェル44上のゲート電極46c、46d上で局所的に高くなっている。また、図4Aの波線の丸v、mで示す箇所にコンタミが付着しているような欠陥発生場所では、図5Bに示すように、輝度が例えばパルス状に突出している。   The luminance gray scale distribution based on the UV light irradiation is highest in the edge portion on the first resist pattern 61 as illustrated in FIG. On the P well 43, the luminance of the gate electrodes 46a and 46b is higher than that of the surface of the silicon wafer 41. Further, it is locally higher on the gate electrodes 46 c and 46 d on the N well 44 in the region covered with the first resist pattern 61. In addition, in a defect occurrence location where contamination is attached to the locations indicated by the wavy circles v and m in FIG. 4A, the luminance protrudes in a pulse shape, for example, as shown in FIG. 5B.

従って、比較される半導体形成領域6のそれぞれのNウェル43、Pウェル44及びその周辺領域の輝度の分布の差を演算すると、図6に示す結果が得られる。即ち、露出したPウェル43上の第2のゲート電極46bの側部の位置と第1のレジストパターン46上で輝度のパルスが突出し、さらにNウェル44の第4のゲート電極46dの側部の位置にも輝度のパルスが生じているような輝度の分布が得られる。従って、選択された半導体装置形成領域6には欠陥が発生していることになる。   Therefore, when the difference in luminance distribution between the N well 43 and the P well 44 in the semiconductor formation region 6 to be compared and the peripheral region thereof is calculated, the result shown in FIG. 6 is obtained. That is, a luminance pulse protrudes on the exposed side position of the second gate electrode 46b on the P well 43 and on the first resist pattern 46, and further on the side of the fourth gate electrode 46d of the N well 44. A luminance distribution is obtained in which a luminance pulse is also generated at the position. Therefore, a defect has occurred in the selected semiconductor device formation region 6.

次に、図6に示すように、パルス状の輝度を含む輝度の絶対値の分布と予め設定された閾値の分布を比較し、閾値よりも低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断し、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図6の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい優先検出領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、Pウェル43領域上にのみ欠陥が生じていると判断される。   Next, as shown in FIG. 6, the distribution of the absolute value of the luminance including the pulsed luminance is compared with the distribution of the preset threshold, and the portion of the pulsed luminance lower than the threshold is determined as an unnecessary defect. A pulse-like luminance portion that is equal to or higher than the threshold is defined as a target defect. As shown by the broken line in FIG. 6, the threshold value is set low in the priority detection area where defects are to be detected preferentially, and is set higher in other areas. Thereby, it is determined that a defect is generated only in the P well 43 region.

図5A、図5B、図6は、図1に例示した表示部22に表示され、さらに閾値と比較後の目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。なお、優先検出領域以外の第1のレジストパターン46において閾値以上の大きさの輝度の絶対値が現れる箇所が存在する例として、大きなピンホールが
形成されている欠陥がある。
5A, 5B, and 6 may be displayed on the display unit 22 illustrated in FIG. 1, and only the target defect after comparison with the threshold value may be finally displayed. Of course, when there is no defect, the defect is not displayed. In addition, there is a defect in which a large pinhole is formed as an example in which there is a portion where the absolute value of the luminance greater than or equal to the threshold appears in the first resist pattern 46 other than the priority detection region.

以上のように、目的欠陥が無い場合には、さらに工程を進めて図4Bに示す構造を形成する。即ち、第1、第2のゲート電極46a、46b及び第1のレジストパターン61をマスクとして使用し、第1、第2のゲート電極46a、46bの両側にn型不純物イオン、例えばリンイオン又はヒ素イオンをPウェル43に注入する。これにより、第1、第2のゲート電極46a、46bの両側に第1〜第3のn型エクステンション領域47a〜47cを形成する。なお、第1のゲート電極46aと第2のゲート電極46bの間には共通の第2のn型エクステンション領域47bが形成される。その後に、第1のレジストパターン61を除去する。   As described above, when there is no target defect, the process is further advanced to form the structure shown in FIG. 4B. That is, using the first and second gate electrodes 46a and 46b and the first resist pattern 61 as a mask, n-type impurity ions such as phosphorus ions or arsenic ions are formed on both sides of the first and second gate electrodes 46a and 46b. Is injected into the P-well 43. Thus, first to third n-type extension regions 47a to 47c are formed on both sides of the first and second gate electrodes 46a and 46b. A common second n-type extension region 47b is formed between the first gate electrode 46a and the second gate electrode 46b. Thereafter, the first resist pattern 61 is removed.

次に、図4Cに示す構造を形成するまでの工程について説明する。
まず、シリコンウェハ41及び第1〜第4のゲート電極46a〜46dの上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像して第2のレジストパターン62を形成する。第2のレジストパターン62は、Nウェル44を露出する開口部62aを有するとともにPウェル43を覆う形状を有している。
Next, steps required until a structure shown in FIG. 4C is formed will be described.
First, a photoresist is applied onto the silicon wafer 41 and the first to fourth gate electrodes 46a to 46d, and this is exposed and developed to form a second resist pattern 62. The second resist pattern 62 has an opening 62 a that exposes the N well 44 and has a shape that covers the P well 43.

その後に、第3、第4のゲート電極46c、46d及び第2のレジストパターン62をマスクとして使用し、第3、第4のゲート電極46c、46dの両側にp型不純物イオン、例えばホウ素イオンをNウェル44にイオン注入する。これにより、第3、第4のゲート電極46c、46dの両側に第1〜第3のp型エクステンション領域48a〜48cを形成する。なお、第3のゲート電極46cと第4のゲート電極46dの間の領域のNウェル44には共通の第2のp型エクステンション領域48bが形成される。この後に、図2に示すフローに従って欠陥検査を行う。その後に、第2のレジストパターン62を除去する。   Thereafter, using the third and fourth gate electrodes 46c and 46d and the second resist pattern 62 as a mask, p-type impurity ions such as boron ions are formed on both sides of the third and fourth gate electrodes 46c and 46d. Ions are implanted into the N well 44. Thus, first to third p-type extension regions 48a to 48c are formed on both sides of the third and fourth gate electrodes 46c and 46d. A common second p-type extension region 48b is formed in the N well 44 in the region between the third gate electrode 46c and the fourth gate electrode 46d. Thereafter, defect inspection is performed according to the flow shown in FIG. Thereafter, the second resist pattern 62 is removed.

次に、図4Dに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ41及び第1〜第4のゲート電極46a〜46dの上にCVD法により絶縁膜、例えばシリコン酸化膜を形成する。続いて、絶縁膜を垂直方向にエッチングすることにより、第1〜第4のゲート電極46a〜46dの側壁に絶縁膜を残す。これにより、第1〜第4のゲート電極46a〜46dの側壁上の絶縁膜をサイドウォール51a〜51dとして使用する。
Next, steps required until a structure shown in FIG. 4D is formed will be described.
First, an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the silicon wafer 41 and the first to fourth gate electrodes 46a to 46d by the CVD method. Subsequently, the insulating film is etched in the vertical direction to leave the insulating film on the side walls of the first to fourth gate electrodes 46a to 46d. Thus, the insulating films on the side walls of the first to fourth gate electrodes 46a to 46d are used as the side walls 51a to 51d.

続いて、図4Aの第1のレジストパターン61と同じような形状を有する第3のレジストパターン(不図示)をシリコンウェハ41上に形成する。第3のレジストパターンは、Pウェル43を露出する開口部とNウェル44を覆う領域を有する。   Subsequently, a third resist pattern (not shown) having the same shape as the first resist pattern 61 in FIG. 4A is formed on the silicon wafer 41. The third resist pattern has an opening that exposes the P well 43 and a region that covers the N well 44.

その後に、第1、第2のゲート電極46a、46b、サイドウォール51a、51b及び第3のレジストパターン(不図示)をマスクとして使用し、Pウェル43内にn型不純物をイオン注入する。これにより、サイドウォール51a、51bの下のn型エクステンション領域47a〜47cに接続するn型ソース/ドレイン領域49a〜49dが形成される。   Thereafter, n-type impurities are ion-implanted into the P well 43 using the first and second gate electrodes 46a and 46b, the sidewalls 51a and 51b, and the third resist pattern (not shown) as a mask. Thus, n-type source / drain regions 49a to 49d connected to the n-type extension regions 47a to 47c under the sidewalls 51a and 51b are formed.

これにより、第1、第2のn型MOSトランジスタT、Tと第1、第2のp型MOSトランジスタT、Tが形成される。第1のn型MOSトランジスタTは、第1のゲート電極46aとその両側のソース/ドレイン領域49a、49b等を有する。第2のn型MOSトランジスタTは、第2のゲート電極46bとその両側のソース/ドレイン領域49b、49c等を有する。第1のp型MOSトランジスタTは、第3のゲート電極46cとその両側のソース/ドレイン領域50a、50b等を有する。第2のp型MOSトランジスタTは、第4のゲート電極46dとその両側のソース/ドレイン領域50
b、50c等を有する。
Thus, the first and second n-type MOS transistors T 1 and T 2 and the first and second p-type MOS transistors T 3 and T 4 are formed. The first n-type MOS transistors T 1 has a first gate electrode 46a and both sides of the source / drain regions 49a, and 49b, and the like. The second n-type MOS transistor T 2 are, has a second gate electrode 46b of the both sides of the source / drain region 49b, a 49c like. The first p-type MOS transistor T 3 has a third gate electrode 46c of the both sides of the source / drain regions 50a, and 50b and the like. The second p-type MOS transistor T 4 is the fourth gate electrode 46d and both sides of the source / drain regions 50
b, 50c, etc.

さらに、第3のレジストパターン(不図示)を除去した後に、Nウェル44を露出する開口部とPウェル43を覆う領域を有する第4のレジストパターン(不図示)をシリコンウェハ41上に形成する。その後に、第4のレジストパターン、第3、第4のゲート電極46c、46d及びサイドウォール51c、51dをマスクとして使用し、Nウェル44内にp型不純物イオンを注入する。これにより、サイドウォール51c、51dの下のp型エクステンション領域48a〜48cに接続するp型ソース/ドレイン領域50a〜50cが形成される。   Further, after removing the third resist pattern (not shown), a fourth resist pattern (not shown) having an opening for exposing the N well 44 and a region covering the P well 43 is formed on the silicon wafer 41. . Thereafter, p-type impurity ions are implanted into the N well 44 using the fourth resist pattern, the third and fourth gate electrodes 46c and 46d, and the sidewalls 51c and 51d as a mask. Thereby, p-type source / drain regions 50a to 50c connected to the p-type extension regions 48a to 48c under the sidewalls 51c and 51d are formed.

次に、図4Eに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ41上に、第1〜第4のゲート電極46a〜46dを覆う第1の層間絶縁膜52として例えばシリコン酸化膜をCVD法により形成する。続いて、第1の層間絶縁膜52上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより第5のレジストパターン(不図示)を形成する。第5のレジストパターンは、第1〜第3のn型ソース/ドレイン領域49a〜49c、第1〜第3のp型ソース/ドレイン領域50a〜50cのそれぞれの上に開口部を有する。さらに、第5のレジストパターンの開口部を通して第1の層間絶縁膜52をエッチングすることにより、第1〜第3のn型ソース/ドレイン領域49a〜49c、第1〜第3のp型ソース/ドレイン領域50a〜50cのそれぞれの上に第1〜第6のコンタクトホール52a〜52fを形成する。その後に、第5のレジストパターンを除去する。
Next, steps required until a structure shown in FIG. 4E is formed will be described.
First, on the silicon wafer 41, for example, a silicon oxide film is formed as the first interlayer insulating film 52 covering the first to fourth gate electrodes 46a to 46d by the CVD method. Subsequently, a photoresist is applied on the first interlayer insulating film 52, and this is exposed and developed to form a fifth resist pattern (not shown). The fifth resist pattern has openings on the first to third n-type source / drain regions 49a to 49c and the first to third p-type source / drain regions 50a to 50c. Further, by etching the first interlayer insulating film 52 through the opening of the fifth resist pattern, the first to third n-type source / drain regions 49a to 49c, the first to third p-type source / First to sixth contact holes 52a to 52f are formed on the drain regions 50a to 50c, respectively. Thereafter, the fifth resist pattern is removed.

この後に上記の検査装置1を使用してシリコンウェハ41上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部3のステージ10上にシリコンウェハ41を載置する。ついで、照明部15からシリコンウェハ41に向けて例えばUV光を照射し、さらにシリコンウェハ41から反射した光を撮像部16で撮像する。撮像データは、図2のフローに従って処理される。   Thereafter, the silicon wafer 41 is placed on the stage 10 of the appearance inspection unit 3 in order to inspect the presence or absence of defects on the silicon wafer 41 using the inspection apparatus 1 described above. Next, for example, UV light is irradiated from the illumination unit 15 toward the silicon wafer 41, and the light reflected from the silicon wafer 41 is imaged by the imaging unit 16. The imaging data is processed according to the flow of FIG.

これにより、シリコンウェハ41の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域6の輝度の階調の分布が比較される。この場合、1つの半導体装置形成領域6においては、図4Eの波線の丸v、nで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域6では欠陥が発生していない。   Thereby, the luminance gradation distributions of the plurality of semiconductor formation regions 6 created based on the imaging data of the silicon wafer 41 are compared. In this case, in one semiconductor device formation region 6, a defect is generated in a portion indicated by wavy circles v and n in FIG. 4E, and no defect is generated in the other semiconductor device formation region 6.

欠陥が発生している半導体装置形成領域6のうち図4Eに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図7Bに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域6のうち図4Eに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図7Aに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第1〜第6のコンタクトホール52a〜52f内とする。   When the portion illustrated in FIG. 4E in the semiconductor device formation region 6 where the defect is generated is imaged from above, the luminance distribution of the image data is as shown in FIG. 7B. On the other hand, the luminance distribution of the image data obtained by imaging the same portion as that shown in FIG. 4E in the other semiconductor device formation region 6 where no defect has occurred is as shown in FIG. 7A. Here, the priority detection region in which the occurrence of a defect is to be originally detected is in the first to sixth contact holes 52a to 52f.

UV光照射に基づく輝度の階調の共通の分布は、図7Aに例示するように、第1〜第6のコンタクトホール52a〜52f内で局所的に低くなっている。   As illustrated in FIG. 7A, the common distribution of luminance gradations based on UV light irradiation is locally low in the first to sixth contact holes 52a to 52f.

比較される2つの半導体形成領域6のそれぞれの第1の層間絶縁膜52と第1〜第6のコンタクトホール52a〜52fにおける輝度の分布の差を演算すると、図8に実線で示す結果が得られる。図8によれば、第1のコンタクトホール52a内に輝度の突起が存在し、さらに第1の層間絶縁膜52のうち第1、第2のコンタクトホール52a、52bの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。   When the difference in luminance distribution in each of the first interlayer insulating film 52 and the first to sixth contact holes 52a to 52f in the two semiconductor formation regions 6 to be compared is calculated, a result indicated by a solid line in FIG. 8 is obtained. It is done. According to FIG. 8, there is a luminance protrusion in the first contact hole 52a, and a luminance protrusion is generated between the first and second contact holes 52a and 52b in the first interlayer insulating film 52. It turns out that the defect has occurred in those places.

次に、図8に示すように、欠陥となる部分を含む輝度の絶対値の分布を、予め設定した
閾値の分布と比較し、その閾値より低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断する一方、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図8の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第1〜第6のコンタクトホール52a〜52bの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第1のコンタクトホール52a内にのみ欠陥が生じていると判断される。
Next, as shown in FIG. 8, the distribution of the absolute value of the luminance including the defective portion is compared with the distribution of the threshold value set in advance, and the portion having the pulsed luminance lower than the threshold is determined as an unnecessary defect. On the other hand, a pulse-like luminance portion that is equal to or higher than the threshold is set as a target defect. As shown by the broken line in FIG. 8, the threshold value is set low in the regions of the first to sixth contact holes 52a to 52b where defects are to be detected preferentially, and is set higher in the other regions. As a result, it is determined that a defect has occurred only in the first contact hole 52a.

図7A、図7B、図8は、図1に例示した表示部22に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第1の層間絶縁膜52上で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第1〜第6のコンタクトホール52a〜52fを除く領域での第1の層間絶縁膜52に大きなピンホール(不図示)が形成されている場合にはその位置が欠陥として表示部22に表示される。   7A, 7B, and 8 may be displayed on the display unit 22 illustrated in FIG. 1, and only the target defect may be finally displayed. Of course, when there is no defect, the defect is not displayed. In addition, when there is a portion where the luminance higher than the threshold appears on the first interlayer insulating film 52, for example, the first interlayer insulating film in a region excluding the first to sixth contact holes 52a to 52f. When a large pinhole (not shown) is formed in 52, the position is displayed on the display unit 22 as a defect.

以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに工程を進めて次のような方法により図4Fに示す構造を形成する。   If there is no target defect as described above, the process proceeds further to form the structure shown in FIG. 4F by the following method.

まず、第1〜第6のコンタクトホール52a〜52fの内面と第1の層間絶縁膜52の上面の上に、バリア層として窒化チタン膜を形成する。続いて、窒化チタン膜上にタングステン膜を形成することにより、タングステン膜を第1〜第6のコンタクトホール52a〜52f内に埋め込む。その後に、第1の層間絶縁膜52上のタングステン膜と窒化チタン膜を化学機械研磨(CMP)法により除去する。これにより、第1〜第6のコンタクトホール52a〜52f内に残されたタングステン膜と窒化チタン膜を第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fとして使用する。   First, a titanium nitride film is formed as a barrier layer on the inner surfaces of the first to sixth contact holes 52 a to 52 f and the upper surface of the first interlayer insulating film 52. Subsequently, a tungsten film is formed on the titanium nitride film to embed the tungsten film in the first to sixth contact holes 52a to 52f. Thereafter, the tungsten film and the titanium nitride film on the first interlayer insulating film 52 are removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. Thereby, the tungsten film and titanium nitride film left in the first to sixth contact holes 52a to 52f are used as the first to sixth contact plugs 53a to 53f.

この後に上記の検査装置1を使用してシリコンウェハ41上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部3のステージ10上にシリコンウェハ41を載置する。ついで、照明部15からシリコンウェハ41に向けて例えばUV光を照射し、さらにシリコンウェハ41から反射した光を撮像部16で撮像する。撮像データは、図2のフローに従って処理される。   Thereafter, the silicon wafer 41 is placed on the stage 10 of the appearance inspection unit 3 in order to inspect the presence or absence of defects on the silicon wafer 41 using the inspection apparatus 1 described above. Next, for example, UV light is irradiated from the illumination unit 15 toward the silicon wafer 41, and the light reflected from the silicon wafer 41 is imaged by the imaging unit 16. The imaging data is processed according to the flow of FIG.

これにより、シリコンウェハ41の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域6の輝度の階調の分布が互いに比較される。この場合、選択された1つの半導体装置形成領域6においては、図4Fの波線の丸v、nで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域6では欠陥が発生していない。   Thereby, the luminance gradation distributions of the plurality of semiconductor forming regions 6 created based on the imaging data of the silicon wafer 41 are compared with each other. In this case, in one selected semiconductor device formation region 6, a defect occurs in a portion indicated by wavy circles v and n in FIG. 4F, and no defect occurs in the other semiconductor device formation region 6.

欠陥が発生している半導体装置形成領域6のうち図4Fに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図9Bに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域6の図4Fに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図9Aに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53f上である。   When the portion illustrated in FIG. 4F in the semiconductor device formation region 6 where the defect is generated is imaged from above, the luminance distribution of the image data is as shown in FIG. 9B. On the other hand, the luminance distribution of the image data obtained by imaging the same part as shown in FIG. 4F of the other semiconductor device formation region 6 where no defect has occurred is as shown in FIG. 9A. Here, the priority detection areas where it is desired to detect the occurrence of defects inherently are on the first to sixth contact plugs 53a to 53f.

半導体装置形成領域6の輝度の階調の分布の共通部分では、図9Aに例示するように、第1の層間絶縁膜52上に比べて第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fで高くなっている。   In the common part of the luminance gradation distribution in the semiconductor device formation region 6, the first to sixth contact plugs 53a to 53f are higher than the first interlayer insulating film 52 as illustrated in FIG. 9A. ing.

従って、比較される2つの半導体形成領域6のそれぞれの第1の層間絶縁膜52と第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fにおける輝度の分布の差を演算すると、図10の実線に示す結果が得られる。図10によれば、第1のコンタクトプラグ53a内に輝度の低下が存在し、さらに第1の層間絶縁膜52のうち第1、第2のコンタクトプラグ53a、53bの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生して
いることになる。
Accordingly, when the difference in luminance distribution between the first interlayer insulating film 52 and the first to sixth contact plugs 53a to 53f in the two semiconductor formation regions 6 to be compared is calculated, the result shown by the solid line in FIG. Is obtained. According to FIG. 10, there is a decrease in luminance in the first contact plug 53 a, and a luminance projection is generated between the first and second contact plugs 53 a and 53 b in the first interlayer insulating film 52. It turns out that the defect has occurred in those places.

次に、図10に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図10の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53bの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第1のコンタクトプラグ52a上にのみ欠陥が生じていると判断される。そのような欠陥として、例えば、第1のコンタクトプラグ52aのエッジに金属充填不良箇所を有する欠陥がある。   Next, as shown in FIG. 10, the distribution of the absolute value of the luminance that becomes the detected defect is compared with the distribution of the threshold, and the protrusion having the luminance lower than the threshold is determined as an unnecessary defect. To do. As shown by the broken line in FIG. 10, the threshold value is set low in the regions of the first to sixth contact plugs 53a to 53b where defects are to be detected preferentially, and is set higher in the other regions. Thereby, it is determined that a defect is generated only on the first contact plug 52a. As such a defect, for example, there is a defect having a defective metal filling at the edge of the first contact plug 52a.

図9A、図9B、図10は、図1に例示した表示部22に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第1の層間絶縁膜52で閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している例として、例えば、第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fを除く領域で第1の層間絶縁膜52の上面上に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置も目的欠陥となる。大きな金属残渣は、第1の層間絶縁膜上に形成される配線を短絡させる原因となるので問題になる。   9A, 9B, and 10 may be displayed on the display unit 22 illustrated in FIG. 1, and only the target defect may be finally displayed. Of course, when there is no defect, the defect is not displayed. Further, as an example in which there is a portion where the first interlayer insulating film 52 has a luminance higher than the threshold, for example, the first interlayer insulating film 52 in the region excluding the first to sixth contact plugs 53a to 53f. When a large metal residue exists on the upper surface, the position is also a target defect. A large metal residue becomes a problem because it causes a short circuit of the wiring formed on the first interlayer insulating film.

以上のように、閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図4Gに示す構造を形成する。
まず、第1の層間絶縁膜52及び第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fの上に第2の層間絶縁膜54をCVD法により形成する。第2の層間絶縁膜54として、例えばシリコン酸化膜をCVD法により形成する。その後に、第2の層間絶縁膜54をパターニングすることにより、第1〜第6のコンタクトプラグ53a〜53fのそれぞれに接続される第1〜第6の配線溝54a〜54fを形成する。
As described above, when there is no defect based on the threshold, the structure shown in FIG. 4G is formed by the following method.
First, the second interlayer insulating film 54 is formed on the first interlayer insulating film 52 and the first to sixth contact plugs 53a to 53f by the CVD method. As the second interlayer insulating film 54, for example, a silicon oxide film is formed by a CVD method. Thereafter, the second interlayer insulating film 54 is patterned to form first to sixth wiring grooves 54a to 54f connected to the first to sixth contact plugs 53a to 53f, respectively.

この後に上記の検査装置1を使用してシリコンウェハ41上の欠陥を検査するために、外観検査部3のステージ10上にシリコンウェハ41を載置する。ついで、照明部15からシリコンウェハ41に向けて例えばUV光を照射し、さらにシリコンウェハ41から反射した光を撮像部16で撮像する。撮像データは、図2のフローに従って処理される。   Thereafter, in order to inspect defects on the silicon wafer 41 using the above-described inspection apparatus 1, the silicon wafer 41 is placed on the stage 10 of the appearance inspection unit 3. Next, for example, UV light is irradiated from the illumination unit 15 toward the silicon wafer 41, and the light reflected from the silicon wafer 41 is imaged by the imaging unit 16. The imaging data is processed according to the flow of FIG.

これにより、シリコンウェハ41の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域6の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された半導体装置形成領域6においては、図4Gの波線の丸v、nで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域6では欠陥が発生していない。   Thereby, the luminance gradation distributions of the plurality of semiconductor formation regions 6 created based on the imaging data of the silicon wafer 41 are compared. In this case, in the selected semiconductor device formation region 6, defects are generated in the portions indicated by the wavy circles v and n in FIG. 4G, and no defects are generated in the other semiconductor device formation regions 6.

欠陥が発生している半導体装置形成領域6のうち図4Gに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図11Bに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域6の図4Gに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図11Aに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第1〜第6の配線溝54a〜54f内である。   When the portion illustrated in FIG. 4G in the semiconductor device formation region 6 where the defect is generated is imaged from above, the luminance distribution of the image data is as shown in FIG. 11B. On the other hand, the luminance distribution of the image data obtained by imaging the same part as shown in FIG. 4G of the other semiconductor device formation region 6 where no defect has occurred is as shown in FIG. 11A. Here, the priority detection area in which the occurrence of a defect is inherently desired to be detected is in the first to sixth wiring grooves 54a to 54f.

UV光照射に基づく半導体装置形成領域6の輝度の階調の分布の欠陥の無い部分は、図11Aに例示するように、第1〜第6の配線溝54a〜54f内が第2の層間絶縁膜54上に比べて低くなっている。   As shown in FIG. 11A, the defect-free portion of the luminance gradation distribution in the semiconductor device formation region 6 based on the UV light irradiation has the second interlayer insulation in the first to sixth wiring grooves 54a to 54f. It is lower than that on the film 54.

従って、比較される2つの半導体形成領域6のそれぞれの第2の層間絶縁膜54と第1〜第6の配線溝54a〜54fにおける輝度の分布の差を演算すると、図12の実線に示す結果が得られる。図12によれば、第1の配線溝54a内にパルス状の輝度の突起が存在し、さらに第2の層間絶縁膜54のうち第1、第2の配線溝54a、54bの間に輝度
の突起が生じていることがわかる。従って、それらの突起の箇所で欠陥が発生していることになる。第1の配線溝54aでの欠陥として、例えば、パターニング不良により一部が狭く形成される欠陥である。
Therefore, when the difference in luminance distribution between the second interlayer insulating film 54 and the first to sixth wiring grooves 54a to 54f in the two semiconductor formation regions 6 to be compared is calculated, the result shown by the solid line in FIG. Is obtained. According to FIG. 12, there is a pulse-like luminance protrusion in the first wiring groove 54a, and the luminance between the first and second wiring grooves 54a and 54b in the second interlayer insulating film 54 is further increased. It can be seen that protrusions are generated. Therefore, a defect has occurred at the location of these protrusions. The defect in the first wiring groove 54a is, for example, a defect that is partially narrowed due to a patterning defect.

次に、図12に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図12の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第1〜第6の配線溝54a〜54fの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第1の配線溝54a上にのみ欠陥が生じていると判断される。   Next, as shown in FIG. 12, the distribution of the absolute value of the luminance that becomes the detected defect is compared with the distribution of the threshold, and the protrusion having the luminance lower than the threshold is determined as an unnecessary defect. To do. As shown by the broken line in FIG. 12, the threshold value is set low in the areas of the first to sixth wiring grooves 54a to 54f where defects are to be detected preferentially, and is set higher in the other areas. As a result, it is determined that a defect has occurred only on the first wiring groove 54a.

図11A、図11B、図12は、図1に例示した表示部22に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第2の層間絶縁膜54で、閾値以上の輝度の絶対値が現れる例として、第2の層間絶縁膜54に大きなピンホールが存在する場合がある。   11A, 11B, and 12 may be displayed on the display unit 22 illustrated in FIG. 1, and only the target defect may be finally displayed. Of course, when there is no defect, the defect is not displayed. In addition, as an example in which the absolute value of the luminance equal to or higher than the threshold value appears in the second interlayer insulating film 54, a large pinhole may exist in the second interlayer insulating film 54.

以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図4Hに示す構造を形成する。
まず、第1〜第6の配線溝54a〜54fの内面と第2の層間絶縁膜54の上面の上に、バリア金属膜、銅シード層を例えばスパッタ法により順に形成する。続いて、銅シード層及びバリア金属膜を電極に使用して、銅シード膜の上に銅膜を電解メッキにより形成する。なお、バリア金属膜としてタンタル膜が形成される。
When the above-described target defect does not exist, the structure shown in FIG. 4H is formed by the following method.
First, a barrier metal film and a copper seed layer are sequentially formed on the inner surfaces of the first to sixth wiring grooves 54a to 54f and the upper surface of the second interlayer insulating film 54 by, for example, sputtering. Subsequently, using the copper seed layer and the barrier metal film as electrodes, a copper film is formed on the copper seed film by electrolytic plating. A tantalum film is formed as the barrier metal film.

その後に、第2の層間絶縁膜54の上面上の銅膜、銅シード膜及び銅膜をCMP法により除去する。これにより、第1〜第6の配線溝54a〜54f内に残された銅膜、銅シード膜及び銅膜をダマシン構造の第1〜第6の配線55a〜55fとして使用する。   Thereafter, the copper film, the copper seed film, and the copper film on the upper surface of the second interlayer insulating film 54 are removed by a CMP method. Thereby, the copper film, the copper seed film, and the copper film left in the first to sixth wiring grooves 54a to 54f are used as the first to sixth wirings 55a to 55f having a damascene structure.

この後に上記の検査装置1を使用してシリコンウェハ41上の欠陥を検査するために、外観検査部3のステージ上にシリコンウェハ41を載置する。ついで、照明部15からシリコンウェハ41に向けて例えばUV光を照射し、さらにシリコンウェハ41から反射した光を撮像部16で撮像する。撮像データは、図2のフローに従って処理される。   Thereafter, the silicon wafer 41 is placed on the stage of the appearance inspection unit 3 in order to inspect defects on the silicon wafer 41 using the inspection apparatus 1 described above. Next, for example, UV light is irradiated from the illumination unit 15 toward the silicon wafer 41, and the light reflected from the silicon wafer 41 is imaged by the imaging unit 16. The imaging data is processed according to the flow of FIG.

これにより、シリコンウェハ41の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域6の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された1つの半導体装置形成領域6においては、図4Hの波線の丸v、nで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域6では欠陥が発生していない。   Thereby, the luminance gradation distributions of the plurality of semiconductor formation regions 6 created based on the imaging data of the silicon wafer 41 are compared. In this case, in one selected semiconductor device formation region 6, a defect occurs in a portion indicated by broken lines v and n in FIG. 4H, and no defect occurs in the other semiconductor device formation region 6.

欠陥が発生している半導体装置形成領域6のうち図4Hに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図13Bに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域6の図4Hに示すと同様な部分を撮像した画像データの輝度の分布は図13Aに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第1〜第6の配線55a〜55f上である。   When the portion illustrated in FIG. 4H in the semiconductor device formation region 6 in which a defect has occurred is imaged from above, the luminance distribution of the image data is as shown in FIG. 13B. On the other hand, the luminance distribution of the image data obtained by imaging the same part as shown in FIG. 4H of the other semiconductor device formation region 6 where no defect has occurred is as shown in FIG. 13A. Here, the priority detection area where it is originally desired to detect the occurrence of a defect is on the first to sixth wirings 55a to 55f.

UV光照射に基づく半導体装置形成領域6の輝度の分布の欠陥の無い部分は、図13Aに例示するように、第2の層間絶縁膜54上に比べて第1〜第6の配線55a〜55fで高くなっている。   The portion of the semiconductor device formation region 6 based on UV light irradiation where there is no defect in the luminance distribution is the first to sixth wirings 55a to 55f as compared to the second interlayer insulating film 54 as illustrated in FIG. 13A. It is getting higher.

従って、比較される2つの半導体形成領域6のそれぞれの第2の層間絶縁膜54と第1〜第6の配線55a〜55fにおける輝度の分布の差を演算すると、図14の実線に示す結果が得られる。図14によれば、第1の配線55a上に輝度の低下が存在し、さらに第2の層間絶縁膜54のうち第1、第2の配線55a、55bの間に輝度の突起が生じてい
ることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。輝度の低下の例として、例えば、第1の配線溝54aが設計よりも狭く形成されている場合、或いは、第1の配線55aにボイドが発生している場合がある。
Accordingly, when the difference in luminance distribution between the second interlayer insulating film 54 and the first to sixth wirings 55a to 55f in the two semiconductor formation regions 6 to be compared is calculated, the result shown by the solid line in FIG. 14 is obtained. can get. According to FIG. 14, there is a decrease in luminance on the first wiring 55 a, and a luminance protrusion is generated between the first and second wirings 55 a and 55 b in the second interlayer insulating film 54. It turns out that the defect has occurred in those places. As an example of the decrease in luminance, for example, there is a case where the first wiring groove 54a is formed narrower than designed, or a void is generated in the first wiring 55a.

次に、図14に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布と予め設定した閾値の分布を比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図14の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第1〜第6の配線55a〜55fの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第1の配線55a上にのみ欠陥が生じていると判断される。   Next, as shown in FIG. 14, the distribution of the absolute value of the luminance that becomes the detected defect is compared with the distribution of the threshold value set in advance, and the protrusion having the luminance lower than the threshold value is determined as an unnecessary defect. Defective objective. As shown by the broken line in FIG. 14, the threshold value is set low in the areas of the first to sixth wirings 55a to 55f where the defect is to be detected preferentially, and is set higher in the other areas. Thereby, it is determined that a defect is generated only on the first wiring 55a.

図13A、図13B、図14は、図1に例示した表示部22に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第2の層間絶縁膜54で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第2の層間絶縁膜54に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置が欠陥として表示部22に表示される。
そのような閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに層間絶縁膜、配線を形成する工程を続けるが、その詳細は省略する。
13A, 13B, and 14 may be displayed on the display unit 22 illustrated in FIG. 1, and only the target defect may be finally displayed. Of course, when there is no defect, the defect is not displayed. In addition, when there is a portion where the luminance higher than the threshold appears in the second interlayer insulating film 54, for example, when a large metal residue exists in the second interlayer insulating film 54, the position is displayed as a defect. Displayed on the unit 22.
If there is no defect based on such a threshold value, the process of further forming an interlayer insulating film and wiring is continued, but the details are omitted.

以上のように、半導体装置形成のための複数の工程のうち所望の工程における欠陥検査方法では、欠陥発生部分の輝度の大きさを閾値と比較して欠陥を判定する際に、欠陥を優先して発見したい領域については、その他の領域よりも閾値を低くしている。   As described above, in a defect inspection method in a desired process among a plurality of processes for forming a semiconductor device, priority is given to a defect when determining the defect by comparing the brightness level of the defect occurrence portion with a threshold value. As for the area to be discovered, the threshold is set lower than other areas.

これにより、優先的に欠陥を発見したい優先検査領域で、目的欠陥を発見しやすくなるとともに、その他の領域に生じている欠陥についても重大なものを発見しやすいようにしているので、SEM等を使用する欠陥原因の分析がしやすくなる。また、優先検査領域以外の領域で目的欠陥が生じている場合には、その欠陥はレベルの高い欠陥であるので、別途調査を促すことができる。   This makes it easy to find the target defect in the priority inspection area where you want to find defects preferentially, and also makes it easy to find serious defects in other areas. This makes it easier to analyze the cause of defects used. In addition, when a target defect has occurred in an area other than the priority inspection area, the defect is a high-level defect, so that a separate investigation can be promoted.

なお、上記した説明では、半導体装置形成領域同士の輝度の分布を比較して目的欠陥を判定しているが、1つの半導体装置形成領域において同じ構造が形成される複数の領域の輝度分布を互いに比較しそれらの差を求めて判定してもよい。   In the above description, the target defect is determined by comparing the luminance distributions between the semiconductor device formation regions. However, the luminance distributions of a plurality of regions where the same structure is formed in one semiconductor device formation region are mutually compared. You may determine by comparing and calculating | requiring those differences.

ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。   All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It is interpreted without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.

次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
(付記1)複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法。(付記2)前記複数の検査対象領域のうち、2以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される1つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする付記1に記載の欠陥検査方法。
(付記3)前記輝度の差の分布は、絶対値で求められることを特徴とする付記1又は付記2に記載の欠陥検査方法。
(付記4)複数の前記検査対象領域は、異なる半導体装置形成領域であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1つに記載の欠陥検査方法。
(付記5)複数の前記検査対象領域は、同じ半導体形成領域のうち同じ構造が形成される異なる領域であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1つに記載の欠陥検査方法。
(付記6)目的欠陥発生位置を判定する前に、前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする付記1に記載の欠陥検査方法。
(付記7)
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を設定する閾値設定部と、前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部とを有する欠陥検査装置。
(付記8)前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする付記7に記載の欠陥検査装置。
(付記9)前記検査対象領域に光を照射する照射部と、前記光の反射に基づいて前記検査対象領域を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする付記7又は付記8に記載の欠陥検査装置。
Next, features of the embodiment of the present invention will be described.
(Supplementary Note 1) Obtaining image data of a plurality of inspection target areas, comparing the luminance at the same position between areas forming the same structure among the plurality of inspection target areas, obtaining a luminance difference distribution from the difference in luminance, In each of the plurality of inspection target areas, a threshold distribution is set so that a threshold of a priority detection area to be preferentially inspected is lower than a threshold of other areas, and the threshold distribution of the luminance difference distribution is equal to or higher than the threshold distribution. A defect inspection method characterized by determining a position as a target defect occurrence position. (Appendix 2) Determining the existence of the target defect occurrence position in one inspection target area in which the target defect occurrence position is determined for two or more of the inspection target areas among the plurality of inspection target areas The defect inspection method according to appendix 1, wherein:
(Supplementary Note 3) The defect inspection method according to Supplementary Note 1 or Supplementary Note 2, wherein the distribution of the luminance difference is obtained as an absolute value.
(Supplementary note 4) The defect inspection method according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein the plurality of inspection target regions are different semiconductor device formation regions.
(Supplementary Note 5) The defect inspection method according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, wherein the plurality of inspection target regions are different regions in which the same structure is formed in the same semiconductor formation region.
(Appendix 6) Before determining the target defect occurrence position, the respective defect densities of the priority detection area and the other areas are obtained based on the luminance difference distribution, and the difference between the defect densities is preset. The defect inspection method according to appendix 1, wherein if it is within the error range, it is determined that the defect is a common defect common to the entirety.
(Appendix 7)
A region discriminating unit that discriminates a plurality of inspection target regions in which the same structure is formed, a luminance comparison unit that compares the luminance distributions of the plurality of inspection target regions to obtain a difference in the luminance distribution, and preferentially And a threshold setting unit that sets a threshold lower than the other regions, and a defect determination unit that determines a position that is a value equal to or higher than the threshold in the luminance distribution as a target defect occurrence position. Defect inspection equipment.
(Additional remark 8) The defect inspection apparatus of Additional remark 7 characterized by having a signal conversion part which makes the said brightness | luminance in the said test | inspection area | region into gray scale.
(Additional remark 9) It has an irradiation part which irradiates light to the said test object area | region, and an imaging part which images the said test object area | region based on the reflection of the said light, The appendix 7 or appendix 8 characterized by the above-mentioned Defect inspection equipment.

1 検査装置
2 外観検査部
3 データ処理部
5 半導体ウェハ
6 半導体装置形成領域
10 ウェハステージ
15 照明部
16 撮像部
5、41 半導体ウェハ
20 バス
21 制御部
22 表示部
23記憶部
24 入出力部
30 データ処理部
31 信号変換部
32 領域判別部
33 領域輝度比較部
34 閾値設定部
35 欠陥判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection apparatus 2 Appearance inspection part 3 Data processing part 5 Semiconductor wafer 6 Semiconductor device formation area 10 Wafer stage 15 Illumination part 16 Imaging part 5, 41 Semiconductor wafer 20 Bus 21 Control part 22 Display part 23 Storage part 24 Input / output part 30 Data Processing unit 31 Signal conversion unit 32 Region determination unit 33 Region luminance comparison unit 34 Threshold setting unit 35 Defect determination unit

Claims (5)

複数の検査対象領域の画像データを取得し、
前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、
前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、
前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
Acquire image data of multiple inspection areas,
The luminance difference distribution is obtained from the luminance difference by comparing the luminance at the same position between the regions forming the same structure among the plurality of inspection target regions,
In each of the plurality of inspection target areas, a threshold distribution is set so that the threshold of the priority detection area to be preferentially inspected is lower than the thresholds of the other areas,
A defect inspection method, wherein a position that is equal to or greater than the threshold distribution in the luminance difference distribution is determined as a target defect occurrence position.
前記複数の検査対象領域のうち、2以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される1つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査方法。   The presence of the target defect occurrence position is determined in one inspection target area in which the target defect occurrence position is determined for two or more of the inspection target areas among the plurality of inspection target areas. The defect inspection method according to claim 1. 目的欠陥発生位置を判定する前に、
前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、
前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする
ことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査方法。
Before determining the target defect occurrence position,
Obtain the defect density of each of the priority detection area and the other area based on the luminance difference distribution,
2. The defect inspection method according to claim 1, wherein if the difference between the defect densities is within a preset error range, it is determined that the defect is a common common defect as a whole. .
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、
複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、
前記輝度の分布の差に対して優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を有するよう閾値を設定する閾値設定部と、
前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部と
を有する欠陥検査装置。
A region discriminating unit for discriminating a plurality of inspection target regions in which the same structure is formed;
A luminance comparison unit that compares the luminance distribution of each of the plurality of inspection target areas to obtain a difference in the luminance distribution;
A threshold setting unit that sets a threshold so that a priority detection area to be preferentially inspected with respect to the difference in luminance distribution has a lower threshold than other areas;
The defect inspection apparatus which has a defect determination part which determines the position used as the value more than the said threshold value among the distribution of the said brightness | luminance as a target defect occurrence position.
前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする請求項4に記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to claim 4, further comprising a signal conversion unit configured to grayscale the luminance in the inspection target region.
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