JP2012255740A

JP2012255740A - 欠陥検査装置および欠陥検査方法

Info

Publication number: JP2012255740A
Application number: JP2011129991A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yoshida; 一弘吉田
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】短い検査時間で検査対象の欠陥を検出することを課題とする。
【解決手段】ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する設定部３２と、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出する検査部３４と、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部３４が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する判定部３６と、を具備する欠陥検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関し、例えば、ウエハ表面の欠陥を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。

例えば、半導体製造工程においては、微細化が進み露光技術が製品の歩留まりに大きく影響する。例えば、露光に用いるマスクのパターンにウエハプロセスの変動により比較的不良が発生し易い箇所であるホットスポットが存在する場合がある。ホットスポットにより欠陥が生じる可能性の高い場合、ホットスポットのマスクパターンを製品開発の初期に修正しておくことが好ましい。そこで、ＣＡＤ（computer
aided design）データからシュミュレーションにより、ホットスポットの箇所を検出し、ホットスポットの座標をＳＥＭ（Scanning Electron
Microscopy）装置に転送する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−２０６４５３号公報

ホットスポットのように、特定の欠陥を検査対象とする場合、ウエハ全面の欠陥検査を行なったのでは、検査時間が長くなってしまう。また、検査対象以外の欠陥も検出されてしまう。

本欠陥検査装置および欠陥検査方法は、短い検査時間で検査対象の欠陥を検出することを目的とする。

例えば、ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する設定部と、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出する検査部と、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する判定部と、を具備することを特徴とする欠陥検査装置を用いる。

例えば、ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定し、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出し、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定することを特徴とする欠陥検査方法を用いる。

本欠陥検査装置および欠陥検査方法によれば、短い検査時間で検査対象の欠陥を検出することができる。

図１は、実施例１に係る欠陥検査装置のブロック図である。図２は、処理部３０の処理を示すフローチャートである。図３（ａ）および図３（ｂ）はホットスポットの例を示す図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、ホットスポットの座標を示す図である。図５は、設定部の検査領域の設定方法を示す図である。図６（ａ）から図６（ｃ）は、検査領域の画像の明るさを量子化する上限および下限を調整する例を説明する図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、判定部の欠陥の判定の例を示す図である。

以下、図面を参照に実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る欠陥検査装置のブロック図である。図１のように、欠陥検査装置１００は、検査室４２および処理部３０を主に備えている。検査室４２内には、ウエハ１０を保持するステージ１２、発光部１４および検出部１６が設けられている。ステージ１２は、ウエハ１０を保持する。発光部１４は、例えば紫外線１８等をウエハ１０に照射する。検出部１６は、欠陥により散乱された光を検出する。ステージ１２は、駆動部４０によりウエハ１０の表面の面方向に移動可能である。

処理部３０は、設定部３２、検査部３４、判定部３６、入力部３８および出力部３９を備える。設定部３２は、ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する。検査部３４は、検出部１６が検出した光により、アライメントされたウエハ１０表面の欠陥を検出する。判定部３６は、検出した欠陥の座標と、検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、検査部３４が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する。入力部３８には、例えば、検査対象となる欠陥の座標の情報が入力する。出力部３９は、例えば検査部３４が検出した欠陥のうち検査対象となる欠陥の座標を出力する。処理部３０は、例えばコンピュータまたはＣＰＵ（Central
Processing Unit）等を含む。コンピュータまたはＣＰＵ等は、プログラム等により、設定部３２、検査部３４、判定部３６、入力部３８および出力部３９として機能する。

図２は、処理部３０の処理を示すフローチャートである。図２のように、入力部３８に、検査対象の座標が入力される（ステップＳ１０）。検査対象は、例えばシミュレータにより算出されたホットスポットである。設定部３２は、ウエハ１０表面の一部に検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する（ステップＳ１２）。検査部３４は、検査領域内の欠陥を検出する（ステップＳ１４）。判定部３６は、検査部３４が検出した欠陥の座標を、入力部３８が入力した検査対象の座標と比較する（ステップＳ１６）。検査部３４が検出した欠陥が複数ある場合、まず、最初の欠陥についてステップＳ１６からステップＳ２２を行なう。判定部３６は、２つの座標がほぼ同じ場合、検査部３４が検出した欠陥を検査対象の欠陥と判定する（ステップＳ１８）。出力部３９は、検査部３４が検出した欠陥の座標を出力する（ステップＳ２０）。判定部３６は、検査部３４が検出した欠陥の座標が、いずれの検査対象の欠陥の座標でもない場合、検査部３４が検出した欠陥を検査対象外の欠陥と判定する（ステップＳ２２）。判定部３６は、判定した欠陥が検査部３４が検出した複数の欠陥のうち最後の欠陥かを判定する（ステップＳ２４）。Ｎｏの場合、次の欠陥にインクリメントする（ステップＳ２６）。ステップＳ１６に戻る。ステップＳ２４において、Ｙｅｓの場合、終了する。

図３（ａ）および図３（ｂ）はホットスポットの例を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、マスクパターンを用い露光現像後のレジストパターンをシュミレーションしたパターン９０を示している。図３（ａ）においては、領域９４において、パターン９０が矢印９２のように細くなっており、ウエハプロセス条件の変動により断線する可能性がある。図３（ｂ）においては、領域９４において、パターン９０間の矢印９２が細くなっており、ウエハプロセス条件の変動によりパターン９０同士が接触する可能性がある。このように、パターン９０が段線する可能性のある箇所またはパターン９０同士が接触する可能性のある箇所がホットスポットである。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、ホットスポットの座標を示す図である。図４（ａ）のように、マスクパターンを形成するためのＣＡＤデータからシュミュレーションにより、ホットスポットの箇所を算出する。ショット領域６０は、露光装置が一度に露光する領域である。ショット領域６０の一辺の長さは、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍである。ショット領域６０中のホットスポット６２は、シミュレータを用いＣＡＤデータから抽出された箇所である。ＣＡＤデータの座標として表されているホットスポット６２の座標をショット領域６０内の座標に変換する。図４（ｂ）は、ウエハ１０を示している。ウエハ１０の直径は、例えば８インチまたは３００ｍｍである。ノッチ５０はウエハ１０の結晶方位を示している。ウエハ１０に複数のショット領域６０が形成される。ショット領域６０内にそれぞれホットスポット６２が存在する。ＣＡＤデータの座標として表されているホットスポット６２の座標をウエハ１０内の座標に変換する。

図２のステップＳ１０においては、図４（ａ）のＣＡＤデータの座標としてホットスポット６２の座標が入力部３８に入力されてもよい。この場合、設定部３２が、ホットスポット６２の座標を、ショット領域６０内およびウエハ１０内の座標に変換する。または、ＣＡＤデータの座標をショット領域６０内およびウエハ１０内の座標に変換されたホットスポット６２の座標が入力部３８に入力されてもよい。

図５は、設定部の検査領域の設定方法を示す図である。図５のように、ショット領域６０のうち、ホットスポット６２の座標を含む一部の領域を検査領域６４として設定する。検査領域６４は、例えば１００μｍ×１００μｍ程度の大きさとする。検査領域６４の設定は、図４（ａ）で説明したショット領域６０内の座標に基づいて行なう。

図２のステップＳ１４の欠陥検査方法は、暗視野法でもよいし、明視野法でもよい。暗視野法では、発光部１４がウエハ１０に光を照射する。ウエハ１０上に欠陥が存在すると、光が反射される。検出部１６が散乱された光を検出する。これにより、欠陥の位置座標を検出することができる。明視野法では、発光部１４は照明光をウエハに照射する。検出部１６は、例えばカメラであり、ウエハ１０表面の画像を撮像する。隣のショット領域６０（またはダイ領域）との画像を比較し、異なる箇所を欠陥として検出する。発光部１４が出射する光は、ｇ線、ｈ線またはｉ線のように波長の短い光を用いることができる。

図６（ａ）から図６（ｃ）は、検査領域の画像の明るさを量子化する上限および下限を調整する例を説明する図である。横軸は明るさ縦軸はカウントを示している。図６（ａ）から図６（ｃ）は、明るさを２５６階調とした場合の例である。明るさは、グレースケールの明るさでも良いし、特定色の明るさでもよい。図６（ａ）は、図５のショット領域６０全体の欠陥検査を行なう場合を示している。横軸は、例えば検出部１６が検出する明るさである。例えば、検出部１６がカメラの場合は、横軸は、カメラが撮像した画像の明るさである。縦軸はショット領域６０内のカウントを示している。例えば、カウントは、ショット領域６０をｎ×ｍ個の領域とした場合、ｎ×ｍ個の領域のうち、ある明るさの範囲に入る領域の数を示している。ショット領域６０全体では、明るさの暗い箇所、明るい箇所がある。このため、０から２５５に量子化された明るさの上限と下限を広くすることになる。図６（ｂ）は、図５の検査領域６４内の欠陥検査を行なう場合を示している。図６（ａ）と同じ明るさの上限と下限を用い明るさを０から２５５に量子化すると、検査領域６４内の明るさは一部の明るさに集中している。そこで、図６（ｃ）のように、明るさの上限と下限とを図６（ｂ）の明るさの分布が収まる程度に狭くしたＢ２とＢ１とする。これにより、明るさの分解能を向上させることができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、判定部３６の欠陥の判定の例を示す図である。図７（ａ）の各点は、図２のステップＳ１６における欠陥検査において、検出された欠陥の位置を示している。ウエハ１０内に欠陥６６が存在している。ここで、ウエハ１０として、例えばＦＥＭ（Focus
Exposure Matrix）ウエハを用いている。ＦＥＭウエハは、プロセス変動による影響を調べるため、ショット領域６０毎に露光装置におけるドーズ量を変えたウエハである。図７（ａ）の例において、領域８０においては、適正なドーズ量を用い露光を行なっている。領域８２は、プロセスの揺らぎで起こりえる最大加速条件となるオーバドーズ量で露光を行なっている領域である。領域８４は、プロセスの揺らぎで起こりえる最大加速条件となるアンダードーズ量で露光を行なっている領域である。領域８６は、プロセスの揺らぎで起こりえる条件を越えた過度のオーバドーズ量で露光を行なっている領域である。領域８８は、プロセスの揺らぎで起こりえる条件を越えた過度のアンダードーズ量で露光を行なっている領域である。

図７（ｂ）の各点は、図４（ｂ）のホットポイントのウエハ１０内の座標と、図７（ａ）の欠陥検査において検出された欠陥６６のウエハ１０内の座標と、が一致する検査対象欠陥を抽出した図である。図７（ｂ）のように、領域８０においては、検査対象欠陥は抽出されない。領域８２および８４においては、一部のショット領域６０において検査対象欠陥７０が検出されている。領域８６および８８においては、ほとんどすべてのホットスポットにおいて検査対象欠陥７０が検出されている。例えば、領域８６および８８の欠陥６６は、は過度のオーバドーズ量またはアンダードーズ量により発生した欠陥のため、これ以上の検査はしない。一方、領域８２および８４の検査対象欠陥７０は、プロセスの揺らぎで発生しうるため、ＳＥＭ等で観察する。ＳＥＭ観察の結果により、マスクのパターンを修正するか判断する。このように、検査対象欠陥を適切に検出することができる。

実施例１によれば、図２のステップＳ１２のように、設定部３２がウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する。ステップＳ１４のように、検査部３４がウエハ１０表面の検査領域６４の欠陥を検出する。ステップＳ１６からＳ２２のように、判定部３６が、検査部３４が検出した欠陥の座標と、検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、検査部３４が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する。このように、検査領域６４をウエハ全面とせず、ウエハ１０の一部の検査対象とする欠陥を含む領域に設定する。これにより、検査時間を短縮できる。また、判定部３６が、検査部３４が検出した欠陥の座標と、検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、検査対象の欠陥を抽出することができる。よって、例えば、検査対象外の欠陥に検査対象の欠陥が埋もれてしまうことを抑制できる。例えば、ＳＥＭにより観察する欠陥を少なくでき、欠陥解析が容易となる。

検査対象とする欠陥としては、例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）において説明したホットスポットとすることができる。これにより、製品の開発初期において、欠陥となりうる箇所を抽出することができる。ホットスポットに生じる欠陥をショット領域の同じ場所に発生する欠陥として検出（リピート検出）する場合、低い確率でホットスポットに欠陥が生じる場合、検出されない場合もある。実施例１によれば、検査部３４が検出した欠陥の座標と、検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、低い確率でホットスポットに欠陥が生じる場合でも、ホットスポット起因の欠陥を検出できる。

また、設定部３２は、検査領域６４をショット領域６０の一部に設定する。これにより、検査時間を短縮できる。

さらに、検査部３４は、ウエハ１０表面の明るさを量子化する上限および下限を検査領域６４に合わせて調整する。これにより、図６（ｃ）において説明したように、明るさの分解能を向上させることができる。

実施例１においては、欠陥検出装置が、光を用いウエハ１０表面の欠陥を検出する例を説明した。欠陥検出装置は電子線等を用いてウエハ１０表面の欠陥を検出してもよい。例えば、欠陥検出装置はＳＥＭ（Scanning
Electron Microscopy）装置等でもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例１を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
付記１：
ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する設定部と、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出する検査部と、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する判定部と、を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
付記２：
前記設定部は、前記検査領域をショット領域の一部に設定することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
付記３：
前記検査部は、前記ウエハ表面の明るさを量子化する上限および下限を前記検査領域に合わせて調整することを特徴とする付記１または２記載の欠陥検査装置。
付記４：
前記検査対象とする欠陥の座標は、ＣＡＤデータに基づくシミュレーションにより算出されたホットスポットの座標であることを特徴とする付記１から３のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
付記５：
前記欠陥検出装置は、光を用い前記ウエハ表面の欠陥を検出することを特徴とする付記１から４のいずれか一項記載の欠陥検出装置。
付記６：
ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定し、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出し、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定することを特徴とする欠陥検査方法。

１０ウエハ
３２設定部
３４検査部
３６判定部
６０ショット領域
６２ホットスポット
６４検査領域

Claims

ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定する設定部と、
前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出する検査部と、
前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定する判定部と、
を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
前記設定部は、前記検査領域をショット領域の一部に設定することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
前記検査部は、前記ウエハ表面の明るさを量子化する上限および下限を前記検査領域に合わせて調整することを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検査装置。
前記検査対象とする欠陥の座標は、ＣＡＤデータに基づくシミュレーションにより算出されたホットスポットの座標であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
ウエハ表面の一部に、検査対象とする欠陥の座標を含む検査領域を設定し、前記ウエハ表面の前記検査領域内の欠陥を検出し、前記検出した欠陥の座標と、前記検査対象とする欠陥の座標と、を比較することにより、前記検出部が検出した欠陥が検査対象とする欠陥か否かを判定することを特徴とする欠陥検査方法。