JP2013531880A - 欠陥レビュー中における欠陥場所のランタイム補正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

一実施形態は、欠陥レビュー中の基板上の欠陥場所のランタイム補正のための方法に関する。基板は、レビュー装置のステージ内に装填され、基板上の欠陥場所についての座標が受信される。欠陥場所は、グループ化され、欠陥場所の各グループに近接して少なくとも１つの局所基準部位が決定される。各グループ内で欠陥場所について位置オフセットを決定するために、１または複数の局所基準部位が使用される。別の実施形態は、基板上の欠陥場所をレビューするための装置であって、欠陥場所のランタイム補正を行う、装置に関する。他の実施形態および特徴もまた開示される。

Description

本発明は、一般に、試験片検査およびレビューシステムに関する。

自動化検査およびレビューシステムは、半導体および関連するマイクロエレクトロニクス産業用のプロセス制御および歩留まり管理において重要である。こうしたシステムは、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）ベースのシステムおよび他のタイプのシステムを含む。

基板内の欠陥場所が検査ツールによって検出されるため、これらの欠陥場所の座標が記憶される。その後、高倍率走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などのレビューツールは、欠陥場所のより詳細な観察および解析のために使用されることができる。

基板は、レビュー顕微鏡のステージ上に位置合わせされ、レビュー顕微鏡と欠陥場所座標との間で座標変換が確立される。その後、変換済み座標は、欠陥場所がより詳細に観察され解析されるように欠陥場所を見出すまたは「再位置特定する（relocate）」ためにレビューツールによって使用される。

従来の検査およびレビューシステムでは、座標変換が、レビュー顕微鏡と検査システムからの欠陥座標との間で確立される。基板は、レビュー顕微鏡のステージ上で位置合わせされ、座標変換は、レビューシステムによって欠陥を再位置特定するために使用される。

しかし、従来の検査およびレビューシステムで使用される座標変換は、レビューシステムによる精密でかつ正確な欠陥の「再位置特定（re-location）」を常に行わないと出願人は判断した。特に、１ミクロンより小さい視野の場合、位置決め誤差は、実際の欠陥場所がレビューシステムの視野を外れることを頻繁にもたらす。

本出願は、レビュー走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の位置決めシステムの熱作用および他の不完全さによって生じる位置決め誤差を補正するための方法および装置を開示する。これらの方法および装置は、これらの位置決め誤差のランタイム補正を行うことにおいて、驚くほどに効率的で正確で頑健である。

位置決め誤差をもたらす熱作用は、たとえば、ステージから、レビューされる基板への熱伝達を含む場合がある。こうした熱伝達は、経時的に起こる可能性があり、それにより、加熱によって誘起される位置決め誤差は時間依存性がある。他の不完全さは、たとえば、ウェハが装填され、位置決めが制御されるステージにおける微小な空間的変動または変調（波）を含む場合がある。こうした空間的変動または変調は、さらなる位置決め誤差をもたらし、レビューのために欠陥を再位置特定するタスクを複雑にする。

グローバルな並進、スケーリング、および角度補正を含む従来の方法は、ウェハ位置合わせ後の欠陥レビュー中に熱膨張によって生じる位置誤差を補正できず、ステージにおける上述の空間的変動または変調も補正できないと出願人は判断した。本明細書で開示される方法および装置が、有利にはこうした位置誤差をサブミクロンの精度および正確さ（precision and accuracy）で補正することを、出願人による実験が示した。

一実施形態は、欠陥レビュー中の基板上の欠陥場所のランタイム補正のための方法に関する。基板は、レビュー装置のステージ内に装填され、基板上の欠陥場所についての座標が受信される。欠陥場所は、グループ化され、欠陥場所の各グループに近接して局所基準部位が決定される。各グループ内で欠陥場所について位置オフセットを決定するために、局所基準部位が使用される。

別の実施形態は、基板上の欠陥場所をレビューするための装置であって、欠陥場所のランタイム補正を行う装置に関する。装置は、電子ビームを発生するように構成された発生源（source）と、視野にわたって電子ビームをスキャンするように構成された偏向器と、レビューされる基板の表面上に電子ビームを収束させるように構成された電子レンズと、基板からの電子を検出するように構成された検出器とを含む。装置は、さらに、基板上の欠陥場所のリストを取出し、各欠陥場所に近接して局所基準部位を決定し、欠陥場所について位置オフセットを決定するために局所基準部位を使用するように構成された電子制御および画像解析回路を含む。

他の実施形態および特徴もまた開示される。

本発明の実施形態に従って本明細書で開示される方法を実施するために利用されることができる電子ビーム装置を示す略図である。 基板上のアライメントマークおよび検査システムによって位置特定される欠陥を示す略図である。 本発明の実施形態による、検査とレビューとの間の欠陥場所の位置のシフトを示す略図である。 本発明の実施形態による、欠陥レビュー中の欠陥場所のランタイム補正のためのプロセスのフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に従って本明細書で開示される方法を実施するために利用されることができる電子ビーム装置を示す略図である。電子ビーム装置は、構成要素の中でもとりわけ、電子銃または電子源１０１、コンデンサレンズ（図示せず）、ビーム偏向器１０５、電子レンズ１０３、検出システム１０８、画像取込み回路１１０、および画像解析システム１１２を備える。

図１では、電子源１０１は、入射電子ビーム１０２を発生する。１つまたは複数の電子レンズ１０３は、ビーム１０２が半導体ウェハ（または、他の基板）１０４の表面上に衝突するようにビーム１０２を収束させる。ウェハ１０４は、ステージ１０６内に保持されているものとして示される。偏向器１０５は、撮像されるエリアにわたってビーム１０２をスキャンするために使用されることができる。

２次または散乱電子を検出するための検出器１０８もまた示される。たとえば、ステージ１０６は、電気的に接地され、散乱電子を誘引するために、正電圧が検出器１０８に印加されることができる。画像取込み回路１１０は、検出器１０８から画像フレームを取込むバッファを持つように構成されることができる。画像取込み回路１１０はまた、フレームを累積するかまたは平均化することによって画像フレームを処理するように構成されることができる。

電子制御および画像解析回路１１２は、画像データを取得し、処理し、解析するように装置を制御するように構成されることができる。電子制御および画像解析回路１１２は、たとえば、装置制御回路１１３、１つまたは複数のプロセッサ（複数可）１１４、データストレージ１１５、およびメモリ１１６を備えることができる。これらの種々の構成要素は、（たとえば、バス通信システムによって）通信可能に相互接続されることができる。電子制御および画像解析回路１１２は、モニタスクリーンなどのディスプレイ、ならびに、キーボードおよびマウスなどのユーザ入力デバイスにインタフェースすることができる。

本発明の実施形態によれば、データストレージ１１５は、（検査システムによって検出される）欠陥場所のリスト、ＳＥＭ画像データ、および他のデータを記憶するように構成されることができ、メモリ１１６は、本出願で開示される技法の種々のステップを実施するためにプロセッサ実行可能コードを持つように構成されることができる。

図２は、基板上のアライメントマーク２０２および検査システムによって位置特定される欠陥２０４を示す略図である。アライメントマーク２０２は、各正方形が、レビュー撮像システムのピクセルのサイズを表す格子上に示される。見てわかるように、アライメントマーク２０２は、約２ピクセルの線幅を有するＬ状マークとすることができる。欠陥２０４は、欠陥場所精度（ＤＬＡ）サイズ＋欠陥サイズによって与えられる半径を有する円内に示される。ＤＬＡサイズは、検査またはレビューツールの位置決めシステムの不完全さによって生じる欠陥場所精度を表す。

図３は、本発明の実施形態による、検査とレビューとの間の欠陥場所の位置のシフトを示す略図である。図３では、点線３０２は、ウェハ上に印刷されたダイ格子を表す。充填された（陰影付き）Ｌ状マーク３０４は、ウェハまたはレチクル上で周期的に繰返すパターンまたはアライメントマークである。薄い十字シンボル３０６は、検査システムによって報告された欠陥場所を表す。

しかし、ランタイムレビュー中に、実際の欠陥場所は、位置決めシステムの熱作用および他の不完全さのためにシフトする。熱作用は、ステージと基板との間の熱伝達による可能性があるため、時間依存性があるとすることができる。

Ｌ状マークのシフトした位置の例は、未充填の（白の）Ｌ状マーク３０８によって示され、欠陥の対応するシフトした位置は、暗い十字シンボル３１０によって示される。第１の矢印３１２は、Ｌ状マークについての第１の位置変化ベクトルを示し、第２の矢印３１４は、欠陥についての第２の位置変化ベクトルを示す。

基板上の異なる位置における変化ベクトルは、一般に互いに異なるとすることができることに留意されたい。これは、基板を事実上膨張させる（または収縮させる）熱作用による。こうした膨張（または収縮）は、基板の場所に依存する位置変化をもたらす。しかし、本発明の実施形態によれば、欠陥を、アライメントマークに対するその近接性によってグループ化することによって、ランタイムにおけるグループ内の欠陥の変化ベクトルは、ランタイムにおける局所（すなわち、最も近い）アライメントマークの変化ベクトルによって効果的に近似されることができる。

図４は、本発明の実施形態による、欠陥レビュー中の欠陥場所のランタイム補正のためのプロセス４００のフローチャートである。このプロセス４００は、検査システムが基板において欠陥を検出した後に実施されることができる。検査システムは、一般に、基板の基準部位の所定のアライメントマークに対する、検出された欠陥の場所を報告する。

ブロック４０２によれば、初期プロシージャが実施されることができる。この初期プロシージャは、欠陥を分類し、次に、グループ化することを含むことができる。たとえば、レビューシステムによる欠陥の効率的なレビューを行うために、欠陥は、基板上でのその場所によって分類され、グループ化されることができる。たとえば、欠陥の分類およびグループ化は、効率的なプロシージャで撮像されることができる、グループのシーケンスおよび各グループ内の欠陥のシーケンスを提供することができる。たとえば、シーケンスは、レビューシステムの視野を種々の欠陥場所に移動するのに必要とされる時間を最小にするように決定されることができる。さらに、最適基準部位が、各グループについて選択されることができる。たとえば、選択される基準部位は、そのグループ内の欠陥の場所（または平均場所）に対して最近接的（closest proximity-wise）であるアライメントマークに対応することができる。

ブロック４０４によれば、第１の（たとえば、１のグループ番号を有する）グループが選択されることができる。この実施態様では、この第１のグループ内の欠陥が、最初に撮像される（ブロック４０６〜４１６を参照）。その後、最後のグループが選択されるまで、次のグループを選択し、そのグループ内の欠陥を撮像するために、グループ番号がインクリメントされる（ブロック４１８）。この実施態様では、最後のグループは、グループ番号Ｎ_ｇを有することができる。

選択された各グループについて、ブロック４０６〜４１６に示すステップが実施されることができる。ブロック４０６によれば、レビューシステムの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置は、選択されたグループについて基準部位（または、所定シーケンスの複数の基準部位）にその視野内で（電子を）照射し収束させる（「に行く（go to）」）ことができる。たとえば、図３の例証では、撮像装置は、選択されたグループ内の欠陥に対して最近接的（the closest in proximity to）であるとすることができるアライメントマーク３０４に関して照射し収束させることができる（複数の基準部位が、選択されるグループについて使用される場合、複数のこうしたアライメントマークが、順次照射され収束されることができる）。一実施態様では、アライメントマークのランタイム位置を大雑把に位置特定するために、比較的大きな初期視野が利用されることができる。その後、マークを位置特定するときのより高い精度のために、小さな視野が利用されることができる。

ブロック４０８によれば、レビューシステムの撮像装置は、そのグループについて基準部位（複数可）のランタイムＳＥＭ画像を取得し記憶する（捕捉する「grab」）。レビュー中のこのランタイム画像は、その後、基準部位におけるアライメントマーク（複数可）のシフトまたはオフセットの尺度を計算するために解析される。換言すれば、ランタイム画像内のアライメントマーク（複数可）の場所が決定され、ランタイム場所（複数可）と検査データから場所（複数可）との間の２次元オフセットベクトルＯが決定されることができる。たとえば、アライメントパターンの位置オフセットは、ランタイム中にレビューシステムによって採取されるパターンの画像データを、検査システムからの画像データと比較することによって取得されることができる。オフセットベクトルＯは、レビュー下の欠陥のグループについての局所オフセット誤差と呼ばれることができる。複数の基準部位が使用される場合、オフセットベクトルＯは、基準部位におけるアライメントマークのシフトまたはオフセットのミーンまたはメジアンベクトルとすることができる。

この実施態様では、選択されたグループ内の欠陥の数は、Ｎ_ｄで示される。ブロック４１０によれば、選択された（たとえば、１の欠陥番号を有する）グループが、選択され、その場所が、記憶された検査データから取出されることができる。Ｐが、検査データからの選択された欠陥のベクトルまたは２次元場所を表すとする。

ブロック４１２によれば、レビュー下の選択された欠陥について、公称または近似の２次元（またはベクトル）位置Ｐ’が計算される。示すように、２次元位置はＰ’＝Ｐ＋Ｏである。換言すれば、公称位置ベクトルＰ’は、検査データからの選択された欠陥の２次元場所Ｐに局所オフセットＯを加算することによって計算される。

ブロック４１４によれば、レビューシステムのＳＥＭ装置は、公称位置ベクトルＰ’の基板上の部位にその視野内で（電子を）照射し収束させ（「に行き（go to）」）、その部位からＳＥＭ画像を採取し記憶する（捕捉する「grab」）ことができる。たとえば、図３の例証では、撮像装置は、暗い十字マーク３１０で示す場所に行き、その部位からＳＥＭ画像を取得し記憶することができる。

ブロック４１６によれば、プロセス４００は、その後、グループ内の次の欠陥を選択するために欠陥番号をインクリメントし、選択された欠陥についてブロック４１２および４１４を実施するためにループバックすることができる。これは、選択されたグループ内の全ての欠陥についてＳＥＭ画像が取得されるまで継続することができる。

ブロック４１８によれば、プロセス４００は、その後、次のグループを選択するためにグループ番号をインクリメントし、ブロック４０６にループバックすることができる。これは、全てのグループが処理されるまで継続することができる。

上述した線図は、必ずしも一定比例尺に従っておらず、また、例証的であり、特定の実施態様に限定されないことを意図される。上述した発明は、自動検査およびレビューシステムにおいて使用され、また、生産環境におけるウェハ、光学マスク、Ｘ線マスク、電子ビーム近接マスク、およびステンシルマスク、ならびに同様な基板の検査およびレビューに適用されることができる。

先の説明では、多数の特定の詳細が、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために与えられる。しかし、本発明の示す実施形態の先の説明は、網羅的であること、または、開示される厳密な形態に本発明を制限することを意図されない。本発明が、特定の詳細の１つまたは複数なしで、または、他の方法、コンポーネントなどによって実施されうることを当業者は認識するであろう。他の例では、本発明の態様を曖昧にすることを回避するために、よく知られている構造または動作は示されない。本発明の特定の実施形態および本発明についての例が、例証のために本明細書で述べられるが、当業者が認識するように、種々の等価な変更が、本発明の範囲内で可能である。

これらの変更は、上述した説明に照らして本発明に対して行われうる。添付特許請求の範囲で使用される用語は、明細書および特許請求の範囲で開示する特定の実施形態に本発明を限定するものと解釈されるべきでない。むしろ、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によって決定され、特許請求の範囲は、既に確立されている請求項解釈の原則に従って解釈される。

Claims (12)

1. 欠陥レビュー中の基板上の欠陥場所のランタイム補正のための方法であって、
   前記基板をレビュー装置のステージ内に装填するステップと、
   検査システムによって検出される前記基板上の前記欠陥場所についての座標を受信するステップと、
   前記欠陥場所をグループ化するステップと、
   欠陥場所の各グループに近接して少なくとも１つの局所基準部位を決定するステップと、
   各グループ内で前記欠陥場所について位置オフセットを決定するために、１または複数の前記局所基準部位を使用するステップと、
   を含む方法。
2. 前記局所基準部位のランタイム画像データを取得するステップと、
   前記ランタイム画像データを、前記検査システムによって取得される１または複数の前記基準部位のデータと比較することによって、前記位置オフセットを計算するステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 走査型電子顕微鏡装置に基づく検査およびレビューシステムによって実施される請求項１に記載の方法。
4. 前記基板は、パターン化半導体ウェハを備える請求項１に記載の方法。
5. 前記検査システムからの前記欠陥場所の座標に前記グループ内の前記欠陥場所についての前記位置オフセットを足した位置である補正位置に位置する視野を撮像することによって、欠陥場所についてランタイム画像データを取得するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記ランタイム画像データは、直径が１ミクロンより小さい視野から取得される請求項５に記載の方法。
7. サブミクロン精度で位置決め誤差を補正する請求項１に記載の方法。
8. 基板上の欠陥場所をレビューするための装置において、前記欠陥場所のランタイム補正を行う装置であって、
   電子ビームを発生するように構成された発生源と、
   視野にわたって前記電子ビームをスキャンするように構成された偏向器と、
   レビューされる基板の表面上に前記電子ビームを収束させるように構成された電子レンズと、
   前記基板からの電子を検出するように構成された検出器と、
   前記基板上の欠陥場所のリストを取出し、各欠陥場所に近接して１または複数の局所基準部位を決定し、前記欠陥場所について位置オフセットを決定するために１または複数の前記局所基準部位を使用するように構成された電子制御および画像解析回路と、
   を備える装置。
9. 前記電子制御および画像解析回路は、１または複数の前記局所基準部位のランタイム画像データを取得し、前記ランタイム画像データを、検査システムによって取得される１または複数の前記局所基準部位のデータと比較することによって前記位置オフセットを計算するようにさらに構成される請求項８に記載の装置。
10. 前記基板は、パターン化半導体ウェハを備える請求項８に記載の装置。
11. 前記電子制御および画像解析回路は、前記検査システムからの前記欠陥場所の座標に前記位置オフセットを足した位置である補正位置に位置する視野を撮像することによって、欠陥場所についてランタイム画像データを取得するようにさらに構成される請求項８に記載の装置。
12. 前記ランタイム画像データは、直径が１ミクロンより小さい視野から取得される請求項８に記載の装置。