JP3615988B2 - Focus correction method for scanning microscope and scanning microscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に半導体チップに対応する同一の形状を有する複数の領域(ダイ)が形成された半導体ウエハなどの試料の表面画像を、顕微鏡などで構成される光学部と試料を相対的に移動させる走査を行って生成する走査式顕微鏡及びその焦点補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造では、図1に示すように、半導体ウエハ100上に半導体チップに対応する複数の領域(ダイ)101に同一の回路パターンを形成し、テスタで電気的な試験を行った後、ダイサで各ダイを切離してリードフレームなどに取り付ける組立を行う。通常、半導体ウエハ100上には数百個のダイ101が形成される。半導体製造工程では、半導体ウエハの表面に各種の回路パターンを何層にも形成してダイが作られる。半導体製造は、数百の工程からなり、製造開始から完成するまで長時間を要する。そのため、初期の工程でプロセスの不良が発生しても、不良が発見されるのはテスタによる電気的な試験を行った時であり、その間に不良の工程を行った半導体ウエハで多数の不良品が発生して無駄になるだけでなく、予定した生産個数が得られないという問題を生じる。そこで、半導体製造の主要な工程が終了した時点で半導体ウエハの表面を観察し、形成したパターンの欠陥などを調べてその情報をフィードバックすることにより品質管理することが行われており、このために光学顕微鏡が広く使用されている。半導体ウエハの表面画像を発生し、不良部分の発見を行う装置をインスペクションマシンと呼んでおり、ここでもこの語を使用する。
【0003】
インスペクションマシンでは、TVカメラやラインセンサで光学像を画像信号に変換し、画像信号を処理して欠陥などの有無を判定する。近年、半導体装置は益々高集積化されており、それに応じて回路パターンも微細化しており、インスペクションマシンは高解像度の画像を生成することが要求される。そのため、高集積度のラインセンサで走査することにより高分解能の画像信号を得ている。走査は通常ステージに載置した試料を一定速度で移動することにより行う。1つのダイ101の画像を1回の走査で生成したのでは十分な解像度の画像が得られない場合には、図1に示すように、2回の走査102と103を行う。不良部分の発見は、隣接するダイの対応する部分の画像データを比較することにより行うのが一般的である。図1では、走査102を行って各ダイの下側半分について検査した後、走査103を行って各ダイの上側半分について検査する。
【0004】
図2は、インスペクションマシンの基本構成を示す図である。図2に示すように、試料である半導体ウエハ100は、上下方向に移動するZステージ12に保持される。Zステージ12は、水平の2軸方向に移動するXYステージ11に保持されており、XYステージ11とZステージ12はステージ移動制御装置16により移動量が精密に制御される。検査装置13は、半導体ウエハ100の拡大した表面画像を形成する光学顕微鏡と、画像を電気信号に変換するイメージセンサ、画像信号を処理して欠陥の有無、その位置及び欠陥の分類などの処理を行う画像処理装置などを有する。この部分の構成の詳しい説明は省略する。
【0005】
光学顕微鏡で良好な画像を形成するには、半導体ウエハ100の表面に焦点が合っていることが必要である。焦点からのずれ量は光学顕微鏡と組み合わされるフォーカスセンサ14により検出され、フォーカス信号制御回路15はフォーカスセンサ14の出力を処理して焦点からのずれ量を示すフォーカス信号(Z信号)を生成し、ステージ駆動制御装置16に出力する。ステージ駆動制御装置16は、Z信号に基づいてZステージ12の移動を制御する。なお、ステージ駆動制御装置16は、走査中はXYステージ11を所定の速度で移動するように制御する。以上の構成により、光学顕微鏡の焦点が半導体ウエハの表面に自動的に合うように制御される自動焦点装置(オートフォーカス機構:AF機構)が構成される。AF機構により、走査を行う場合にも常に半導体ウエハの表面に焦点が合った状態になり、良好な画像信号が生成される。
【0006】
光学顕微鏡の焦点状態を検出する方法は、一般的には、半導体ウエハの表面に接触せずに焦点状態が検出できる光学的方法が使用され、その方法として、ナイフエッジ法、非点収差法、コンフォーカル法など各種提案されており、本発明ではいずれの方式でも適用可能であり、焦点検出の方法は限定されない。また、焦点位置の調整及び走査を、試料を固定して検査装置13の光学顕微鏡を移動させて行うことも可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウエハの表面には各種のパターンが何層にも形成され、図3に示すように、表面には微細ではあるが凹凸が形成される。光学的方法では、焦点検出のための補助ビームを半導体ウエハ上にスポットになるように照射し、表面で反射された補助ビームから焦点状態を検出する。図3のように表面に凹凸があると、その影響でZ信号が変動し、絶対的な焦点状態を検出するのが難しくなる。
【0008】
そこで、図4の(A)に示すように、半導体ウエハ100上の複数のあらかじめ信頼できる特定の測定位置104において高さ情報を得て、図4の(B)に示すように、補間法などにより半導体ウエハ100全面の高さ分布を算出し、この高さ分布に応じて焦点位置を調整するようにしていた。特定の測定位置104は、例えば、平坦な表面であることが分かっているダイ間の部分やダイ内の特定の部分(電極パッドなど)である。
【0009】
しかし、高精度の高さ分布を算出するには、半導体ウエハ100全面に渡って、多数の測定点で高さを測定する必要がある。そのためには、半導体ウエハ100全面を走査する必要があり、スループットが低下するという問題を生じる。
また、特定の測定位置104は、平坦な表面であることが分かっている部分であるが、ダイ内にそのような部分がない時には、測定できるのはダイ間の部分に限定され、測定位置を任意に選定できず、補間法を使用した場合には補間精度が低下するという問題を生じる。
【0010】
本発明は、このような問題を解決することを目的とし、試料面の全面を走査して測定せずに、測定点を制限されることなく、高いスループットで、高精度に焦点合わせできる走査式顕微鏡の焦点補正方法及び走査式顕微鏡の実現を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の走査式顕微鏡の焦点補正方法は、試料上に形成される複数の領域(ダイ)は同一の形状を有することに着目して、複数の領域の1つを基準領域とし、そこを走査した時のフォーカス信号をテンプレートデータとして記憶し、通常の画像を発生する走査を行う時には、対応する走査位置でテンプレートデータと同じフォーカス信号が得られるように制御する。
【0012】
すなわち、本発明の走査式顕微鏡の焦点補正方法は、同一形状を有する複数の領域が形成された試料の表面を走査して試料の表面画像を生成すると共に焦点状態を示すフォーカス信号を出力する走査式顕微鏡の焦点補正方法であって、複数の領域の1つを、走査式顕微鏡の焦点状態を所望の状態にして走査し、走査に伴って変化するフォーカス信号をテンプレートデータとして記憶し、試料の表面を走査する時に、各領域毎に走査に対応するテンプレートデータを読み出し、フォーカス信号と前記テンプレートデータとの差を求め、差を無くすように走査式顕微鏡の焦点状態を補正することを特徴とする。
【0013】
また、本発明の走査式顕微鏡は、同一形状を有する複数の領域が形成された試料の表面を走査して試料の表面画像を生成する走査式顕微鏡であって、走査を行うと共に、走査位置を示す走査位置信号を出力する走査機構と、当該走査式顕微鏡の焦点状態を変化させる焦点調整機構と、当該走査式顕微鏡の焦点状態を示すフォーカス信号を出力する焦点状態検出器と、複数の領域の1つを走査式顕微鏡の焦点状態を所望の状態にして走査した時に、走査に伴って変化するフォーカス信号をテンプレートデータとして記憶するテンプレート記憶部と、試料の表面を走査する時に、各領域毎の走査位置に対応してテンプレートデータを読み出し、読み出したテンプレートデータとフォーカス信号とを比較し、2つの信号の差が無くなるように焦点調整機構を変化させる焦点制御信号を発生する比較器とを備えることを特徴とする。
【0014】
試料(半導体ウエハ)上に形成される複数の領域(ダイ)は同一の形状を有する。従って、試料の高さが同じであれば、各領域を走査した時のフォーカス信号は同じになるはずであり、試料の高さが異なれば各領域を走査した時のフォーカス信号は試料の高さの違いだけ異なるはずである。そこで、各領域を走査した時のフォーカス信号が基準領域を走査した時のフォーカス信号と同じになるように制御すれば、基準領域を走査した時と同じ焦点状態で走査が行われることになる。
【0015】
本発明によれば、図4に示したように、試料を全面走査して高さを測定せずに、1つの領域を走査してテンプレートデータを記憶するだけでよく、スループットが向上する。また、図4に示した方法では、高さを測定するのは、平坦な表面であることが分かっているダイ間の部分やダイ内の電極パッドなどに限定されるが、本発明によればこのような制限がなく、たとえ試料の高さが領域内で変化していても高精度の焦点合わせが可能になる。
【0016】
基準領域は、任意に選択すればよく、例えば、画像生成のための走査を行う時の最初の領域を選択する。この場合、基準領域内で試料の高さ変化がある場合には、その変化を含めてテンプレートデータとして記憶されることになるが、通常各領域は試料の全面に比べて小さく、その内部での試料の高さ変化の量は小さく、問題にならない。また、領域間の画像データを比較して検査を行う場合には、同一の焦点状態で生成された画像を比較することが好ましく、基準領域内で試料の高さ変化があっても大きな問題は生じない。
【0017】
もし、高さ変化がないか非常に小さい領域を基準領域とする場合には、例えば、試料を走査して高さ変化の小さな領域を探し、その領域を基準領域とする。通常、非常に多数枚の試料(半導体ウエハ)に同一形状の領域を形成するので、ある試料の基準領域をテンプレートデータとして記憶すれば、他の試料でも使用できる。従って、1枚について走査を行って高さ変化の小さな領域を探し、テンプレートデータを記憶しても、全体としてはスループットの低下は無視できるほど小さい。
【0018】
【発明の実施の形態】
図5は、本発明の実施例の走査式顕微鏡を使用したインスペクションマシンの全体構成を示す図である。図示のように、本実施例のインスペクションマシンは、図2の従来の構成に類似の構成を有し、テンプレート記憶回路17とテンプレート比較回路18が設けられている点が異なる。XYステージ11、Zステージ12、ステージ駆動制御装置16、検査装置13、フォーカスセンサ14及びフォーカス信号制御回路15は従来のものと同様である。なお、従来のものと同様に、これらの各要素には各種の変形例があり、本実施例でもそれらの変形例が使用できるのはいうまでもない。以下、従来例と異なる点についてのみ説明する。
【0019】
フォーカス信号制御回路15は、フォーカスセンサ14が検出した検査装置13の焦点状態を示すフォーカス信号(Z信号)を処理し、デジタル化したフォーカス信号(Z信号)を出力する。テンプレート記憶回路17は、指定された基準領域を走査した時のデジタル・フォーカス信号(デジタル・Z信号)を、ステージ駆動制御装置16の出力する領域内の位置を示す信号に対応して記憶する。ステージ駆動制御装置16は、走査時にはXYステージ11を一定速度で移動し、各領域の開始点からの移動量を示す信号を出力する。
【0020】
本実施例では、図6に示すように、半導体ウエハ100上に同一の形状を有する多数のダイ101が形成されており、各ダイの画像を4回の走査に分けて生成し、隣接するダイの画像を比較する。走査及び検査を効率的に行うために、各ダイの1番目の領域を続けて走査して画像を生成し、隣接するダイの画像を比較する。この場合、隣接するダイの列では走査の方向が逆になる。1番目の領域の検査が終了すると、2番目の領域の走査を行い、これを4番目の領域の走査が終了するまで続ける。本実施例では、左下のダイ111から横方向に走査を行った後、次の列のダイを逆方向に走査する。
【0021】
本実施例では、左下のダイ111を基準領域とし、画像の生成を開始する前に図示のように4つの領域を走査し、ステージ駆動制御装置16の出力する位置信号に対応して記憶する。
図7は、テンプレートデータ記憶処理を示すフローチャートである。ステップ201では、基準領域を選定する。図6に示すように、本実施例では左下のダイ111が基準領域として選定される。ステップ202では、オペレータが基準領域に対して最適な焦点位置になるようにZステージ12の位置を調整する。ステップ203では、ステップ202で調整したZステージ12の位置を維持しながら基準領域(ダイ111)を走査して、フォーカス信号制御回路15の出力するデジタル・フォーカス信号を、ステージ駆動制御装置16に出力する位置信号に対応して、テンプレートデータとしてテンプレート記憶回路17に記憶する。
【0022】
図8は、画像を生成して検査を行う時のフォーカス制御に関する動作を示すフローチャートである。ステップ211では、走査を開始する。走査を開始すると、ステップ212で、テンプレート記憶回路17からステージ駆動制御装置16の出力する位置信号に対応したテンプレートデータを読み出す。この時、例えば、走査が逆方向に行われる時には、テンプレート記憶回路17からの読み出しも逆方向に行う。
【0023】
ステップ213では、テンプレート比較回路18が、フォーカス信号制御回路15の出力するデジタル・Z信号とテンプレート記憶回路17から読み出した信号とを比較する。更に、ステップ213では、テンプレート比較回路18が、2つの信号の差を演算し、差があればZステージ12を差が無くなるように移動させる信号をステージ駆動制御回路16に出力し、ステップ215でステージ駆動制御回路16はこの信号に応じてZステージ12を移動させる信号を出力する。また、差がなければ、その状態のZステージ12の位置を維持する。以上の動作を走査が終了するまで続ける。以上の動作を行いながら、検査装置13は各領域の表面画像を生成しながら、隣接するダイの画像間の比較検査を行う。
【0024】
なお、以上のステップ213から215の動作をすべてデジタル処理で行うことも可能であるが、例えば、フォーカス信号制御回路15はアナログ・フォーカス信号を出力し、テンプレート記憶回路17内にアナログ・フォーカス信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、メモリから読み出したテンプレートデータをアナログ信号に変換するD/A変換器とを設け、テンプレート比較回路18をアナログ減算回路として、アナログ演算により生成した差信号をステージ駆動制御回路16に出力することも可能である。
【0025】
図9と図10は、実施例におけるテンプレートデータ、フォーカス信号(Z信号)、Zステージ制御信号の例を説明する図である。図9の(A)に示すように、基準領域(ダイ111)の4つの領域121〜124を走査した時のZ信号が、それぞれ図9の(B)に示すような信号であるとする。図9の(B)に示す4つの信号がテンプレートデータとして記憶される。
【0026】
図10は、図9の(B)に示すテンプレートデータを記憶した後、各領域の表面画像を生成して比較検査を行う場合の、信号を説明する図である。ここでは、各領域の1番目の領域を走査する場合を示す。図10の(A)に示すように、各領域(ダイ)101の1番目の領域が順次走査される。なお、図示の3つのダイ101は同じ列に属するとは限らず、異なる列に属する場合もあるとする。
【0027】
3つのダイを走査した時のフォーカス信号(Z信号)が、図10の(B)に示すような信号であったとする。各Z信号に対応して記憶されている(C)のようなテンプレート信号が読み出され、比較される。その結果、Zステージ制御信号として、(D)のような信号が発生され、Zステージ12の位置を制御して、テンプレートデータと同じ信号が得られるように制御される。
【0028】
図10では、試料の高さが各ダイ内で一定である場合の信号の例を示したが、かならずしもそうとは限らない。図11は、試料の高さが各ダイ内で変化する場合のフォーカス信号(Z信号)、Zステージ制御信号の例を説明する図である。試料の高さが図11の(A)に示すように変化しているとする。この場合、Z信号は(B)に示すように変化する。テンプレート信号は(C)に示すような信号であるので、差を演算すると(D)に示すように変化し、これがZステージ制御信号になる。
【0029】
基準領域は、任意に選択すればよく、実施例では画像生成のための走査を行う時の最初の領域である左下のダイ111を選択した。このダイ111内で試料の高さ変化がある場合には、その変化を含めてテンプレートデータとして記憶されることになるが、通常各領域は試料の全面に比べて小さく、その内部での試料の高さ変化の量は小さく、問題にならない。また、領域間の画像データを比較して検査を行う場合には、同一の焦点状態で生成された画像を比較することが好ましく、基準領域内で試料の高さ変化があっても大きな問題は生じない。
【0030】
なお、基準領域の高さ分布があらかじめ分っている場合には、基準領域を走査してテンプレートデータを記憶する時に、あらかじめ分っている高さ分布に従って最適な焦点状態になるように制御しながら走査してテンプレートデータを記憶することも可能である。これであれば、たとえ基準領域内に高さ分布があっても焦点状態の合ったテンプレートデータが記憶できる。このような方法でテンプレートデータを記憶するには、図5の構成で基準領域内の走査軌跡に沿った高さ分布データを記憶する記憶回路を設け、テンプレートデータを記憶するために基準領域を走査する時にステージ駆動制御装置16が走査位置に応じてこのデータを読み出してZステージ12の高さを制御する。
【0031】
通常、非常に多数枚の試料(半導体ウエハ)に同一形状の領域を形成するので、ある試料の基準領域をテンプレートデータとして記憶すれば、他の試料でも使用できる。この場合、いくつかの試料を走査して高さ変化の小さな領域を探し、その領域を基準領域としてテンプレートデータを記憶し、複数の試料で共通に使用する。これであれば、テンプレートデータを記憶するために走査を行って高さ変化の小さな領域を探しても、全体としてはスループットの低下は無視できるほど小さい。
【0032】
更に、ダイ間の比較を行なうための走査も各種の変形例がある。例えば、図1の例では走査102により半導体ウエハ100のすべてのダイ101の下側の領域を比較した後、走査103によりすべてのダイの上側の領域を比較した。しかし、図12に示すように、各列のすべてのダイについて同じ領域を比較するように走査121,122,123及び124を行った後、次の列について同様の走査を行って比較することも可能であり、このような場合でも本発明を同様に適用できる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、試料面の全面を走査して測定することなく、しかも測定点を制限されることなく、高いスループットで、高精度に焦点合わせできる走査式顕微鏡の焦点補正方法及び走査式顕微鏡が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数の領域(ダイ)を形成した半導体ウエハを示す図である。
【図2】半導体ウエハ上に形成したダイの光学像を検査するインスペクションマシンの従来例の構成を示す図である。
【図3】多層にパターンを形成した半導体ウエハの断面図を示す図である。
【図4】半導体ウエハの複数の点の高さを測定して全面の高さ分布を求める例を説明する図である。
【図5】本発明の実施例の半導体ウエハのインスペクションマシンの構成を示す図である。
【図6】実施例における半導体ウエハ上の基準領域とテンプレートデータを得るための走査を説明する図である。
【図7】実施例においてテンプレートデータを記憶する処理を示すフローチャートである。
【図8】実施例においてダイ画像の生成と比較検査を行う場合のフォーカス制御処理を示すフローチャートである。
【図9】実施例におけるテンプレートデータの例を示す図である。
【図10】実施例においてダイ画像の生成と比較検査を行う場合のダイ内に高さ変化がない時のフォーカス制御処理時の信号を示す図である。
【図11】実施例においてダイ画像の生成と比較検査を行う場合のダイ内に高さ変化がある時のフォーカス制御処理時の信号を示す図である。
【図12】ダイパターン比較のための他の走査例を示す図である。
【符号の説明】
11…XYステージ
12…Zステージ
13…検査装置
14…フォーカスセンサ
15…フォーカス信号制御回路
16…ステージ駆動制御装置
17…テンプレート記憶回路
18…テンプレート比較回路
100…試料(半導体ウエハ)
101…領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface image of a sample such as a semiconductor wafer having a plurality of regions (dies) having the same shape corresponding to a semiconductor chip on the surface, and an optical part constituted by a microscope and the sample relative to each other. The present invention relates to a scanning microscope generated by performing scanning to be moved and a focus correction method thereof.
[0002]
[Prior art]
In semiconductor manufacturing, as shown in FIG. 1, the same circuit pattern is formed on a plurality of regions (dies) 101 corresponding to semiconductor chips on a
[0003]
In the inspection machine, an optical image is converted into an image signal by a TV camera or a line sensor, and the presence or absence of a defect is determined by processing the image signal. In recent years, semiconductor devices have been increasingly integrated, and circuit patterns have been miniaturized accordingly, and inspection machines are required to generate high-resolution images. Therefore, a high resolution image signal is obtained by scanning with a highly integrated line sensor. Scanning is usually performed by moving a sample placed on a stage at a constant speed. When an image of one
[0004]
FIG. 2 is a diagram illustrating a basic configuration of the inspection machine. As shown in FIG. 2, a
[0005]
In order to form a good image with an optical microscope, the surface of the
[0006]
As a method for detecting the focus state of an optical microscope, an optical method that can detect the focus state without contacting the surface of the semiconductor wafer is generally used. As the method, a knife edge method, an astigmatism method, Various methods such as a confocal method have been proposed, and any method can be applied in the present invention, and the focus detection method is not limited. Further, the focus position can be adjusted and scanned by fixing the sample and moving the optical microscope of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Various patterns are formed in a number of layers on the surface of the semiconductor wafer. As shown in FIG. In the optical method, an auxiliary beam for focus detection is irradiated as a spot on a semiconductor wafer, and the focus state is detected from the auxiliary beam reflected by the surface. If the surface is uneven as shown in FIG. 3, the Z signal fluctuates due to the influence, making it difficult to detect an absolute focus state.
[0008]
Therefore, as shown in FIG. 4A, height information is obtained at a plurality of specific
[0009]
However, in order to calculate a highly accurate height distribution, it is necessary to measure the height at a large number of measurement points over the entire surface of the
Also, the
[0010]
The present invention aims to solve such a problem, and is capable of focusing with high throughput and high accuracy without limiting the measurement points without scanning and measuring the entire sample surface. It aims at realization of the focus correction method of a microscope, and a scanning microscope.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The focus correction method for a scanning microscope according to the present invention focuses on the fact that a plurality of regions (dies) formed on a sample have the same shape, and scans one of the plurality of regions as a reference region. The focus signal at this time is stored as template data, and control is performed so that the same focus signal as the template data is obtained at the corresponding scanning position when scanning is performed to generate a normal image.
[0012]
That is, the focus correction method for a scanning microscope according to the present invention scans the surface of a sample on which a plurality of regions having the same shape are formed, generates a surface image of the sample, and outputs a focus signal indicating a focus state. A focus correction method for a microscope, wherein one of a plurality of regions is scanned with the focus state of the scanning microscope set to a desired state, and a focus signal that changes with the scan is stored as template data. When scanning the surface, template data corresponding to scanning is read for each region, a difference between the focus signal and the template data is obtained, and the focus state of the scanning microscope is corrected so as to eliminate the difference. .
[0013]
The scanning microscope of the present invention is a scanning microscope that generates a surface image of a sample by scanning the surface of the sample on which a plurality of regions having the same shape are formed. A scanning mechanism that outputs a scanning position signal, a focus adjustment mechanism that changes a focus state of the scanning microscope, a focus state detector that outputs a focus signal indicating the focus state of the scanning microscope, and a plurality of regions When one is scanned with the focus state of the scanning microscope in a desired state, a template storage unit that stores a focus signal that changes with the scanning as template data, and when scanning the surface of the sample, The template data is read corresponding to the scanning position, the read template data is compared with the focus signal, and the focus adjustment is made so that there is no difference between the two signals. Characterized in that it comprises a comparator for generating a focus control signal for changing the mechanism.
[0014]
A plurality of regions (dies) formed on the sample (semiconductor wafer) have the same shape. Therefore, if the sample height is the same, the focus signal when scanning each region should be the same. If the sample height is different, the focus signal when scanning each region is the sample height. Only the difference should be different. Therefore, if the focus signal when scanning each region is controlled to be the same as the focus signal when scanning the reference region, scanning is performed in the same focus state as when scanning the reference region.
[0015]
According to the present invention, as shown in FIG. 4, instead of scanning the entire surface and measuring the height, it is only necessary to scan one area and store the template data, and the throughput is improved. In the method shown in FIG. 4, the height is measured only on a portion between dies that is known to be a flat surface, an electrode pad in the die, and the like. There is no such limitation, and high-precision focusing is possible even if the height of the sample changes within the region.
[0016]
The reference area may be arbitrarily selected. For example, the first area when scanning for image generation is selected. In this case, if there is a change in the height of the sample in the reference area, it will be stored as template data including that change, but each area is usually smaller than the entire surface of the sample, The amount of sample height change is small and does not matter. In addition, when performing inspection by comparing image data between regions, it is preferable to compare images generated in the same focus state, and even if there is a change in the height of the sample in the reference region, a big problem is Does not occur.
[0017]
If the reference region is a region where there is no height change or is very small, for example, the sample is scanned to find a region with a small height change, and that region is set as the reference region. Usually, since a region having the same shape is formed on a very large number of samples (semiconductor wafers), if a reference region of a sample is stored as template data, other samples can be used. Therefore, even if scanning is performed on one sheet to search for an area having a small height change and the template data is stored, the decrease in throughput is negligibly small as a whole.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of an inspection machine using the scanning microscope according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the inspection machine of this embodiment has a configuration similar to the conventional configuration of FIG. 2 except that a
[0019]
The focus
[0020]
In this embodiment, as shown in FIG. 6, a large number of dies 101 having the same shape are formed on a
[0021]
In this embodiment, the lower left die 111 is set as a reference area, and four areas are scanned as shown in the figure before starting image generation, and stored in correspondence with the position signal output from the stage
FIG. 7 is a flowchart showing template data storage processing. In
[0022]
FIG. 8 is a flowchart showing an operation related to focus control when an image is generated and inspected. In
[0023]
In
[0024]
It is possible to perform all of the operations in
[0025]
9 and 10 are diagrams illustrating examples of template data, a focus signal (Z signal), and a Z stage control signal in the embodiment. As shown in FIG. 9A, it is assumed that the Z signals when the four
[0026]
FIG. 10 is a diagram for explaining signals when the template data shown in FIG. 9B is stored and then a surface image of each region is generated and a comparative inspection is performed. Here, the case where the 1st area | region of each area | region is scanned is shown. As shown in FIG. 10A, the first region of each region (die) 101 is sequentially scanned. The three dies 101 shown in the figure do not necessarily belong to the same column, and may belong to different columns.
[0027]
Assume that the focus signal (Z signal) when scanning three dies is a signal as shown in FIG. A template signal such as (C) stored corresponding to each Z signal is read and compared. As a result, a signal such as (D) is generated as the Z stage control signal, and the position of the
[0028]
FIG. 10 shows an example of a signal when the height of the sample is constant in each die, but this is not always the case. FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the focus signal (Z signal) and the Z stage control signal when the height of the sample changes in each die. Assume that the height of the sample changes as shown in FIG. In this case, the Z signal changes as shown in (B). Since the template signal is a signal as shown in (C), when the difference is calculated, it changes as shown in (D), and this becomes a Z stage control signal.
[0029]
The reference area may be arbitrarily selected. In the embodiment, the lower left die 111, which is the first area when scanning for image generation, is selected. If there is a change in the height of the sample in the
[0030]
When the height distribution of the reference area is known in advance, when the template area is stored by scanning the reference area, control is performed so that an optimum focus state is obtained according to the height distribution known in advance. It is also possible to scan and store template data. If this is the case, even if there is a height distribution in the reference area, template data in focus can be stored. In order to store the template data by such a method, a storage circuit for storing the height distribution data along the scanning trajectory in the reference area is provided in the configuration of FIG. 5, and the reference area is scanned to store the template data. At this time, the stage
[0031]
Usually, since a region having the same shape is formed on a very large number of samples (semiconductor wafers), if a reference region of a sample is stored as template data, other samples can be used. In this case, several samples are scanned to search for a region having a small height change, and the template data is stored using the region as a reference region, and is used in common for a plurality of samples. In this case, even if scanning is performed to store the template data and an area having a small height change is searched for, a decrease in throughput is negligibly small as a whole.
[0032]
In addition, there are various variations in scanning for comparison between dies. For example, in the example of FIG. 1, the lower region of all the dies 101 of the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the focus of a scanning microscope that can focus with high throughput and high accuracy without scanning and measuring the entire surface of the sample surface and without limiting the measurement points. A correction method and a scanning microscope are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a semiconductor wafer in which a plurality of regions (dies) are formed.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional example of an inspection machine for inspecting an optical image of a die formed on a semiconductor wafer.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer having a pattern formed in multiple layers.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the height distribution of the entire surface is obtained by measuring the height of a plurality of points on a semiconductor wafer.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a semiconductor wafer inspection machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining scanning for obtaining a reference area and template data on a semiconductor wafer in an embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing processing for storing template data in the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a focus control process when performing die image generation and comparative inspection in the embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of template data in the embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a signal at the time of focus control processing when there is no height change in the die when performing die image generation and comparative inspection in the embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating a signal at the time of focus control processing when there is a height change in the die when performing die image generation and comparative inspection in the embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating another scanning example for die pattern comparison.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
101 ... area
Claims (2)
前記複数の領域の1つを、前記走査式顕微鏡の焦点状態を所望の状態にして走査し、走査に伴って変化する前記フォーカス信号をテンプレートデータとして記憶し、
前記試料の表面を走査する時に、各領域毎に走査に対応する前記テンプレートデータを読み出し、前記フォーカス信号と前記テンプレートデータとの差を求め、
前記差を無くすように、前記走査式顕微鏡の焦点状態を補正することを特徴とする走査式顕微鏡の焦点補正方法。A scanning microscope focus correction method for scanning a surface of a sample on which a plurality of regions having the same shape are formed to generate a surface image of the sample and outputting a focus signal indicating a focus state,
Scanning one of the plurality of regions with a desired focus state of the scanning microscope, and storing the focus signal that changes with the scan as template data,
When scanning the surface of the sample, the template data corresponding to scanning is read for each region, and the difference between the focus signal and the template data is obtained.
A focus correction method for a scanning microscope, wherein the focus state of the scanning microscope is corrected so as to eliminate the difference.
走査を行うと共に、走査位置を示す走査位置信号を出力する走査機構と、
当該走査式顕微鏡の焦点状態を変化させる焦点調整機構と、
当該走査式顕微鏡の焦点状態を示すフォーカス信号を出力する焦点状態検出器と、
前記複数の領域の1つを、前記走査式顕微鏡の焦点状態を所望の状態にして走査した時に、走査に伴って変化する前記フォーカス信号をテンプレートデータとして記憶するテンプレート記憶部と、
前記試料の表面を走査する時に、各領域毎の走査位置に対応して前記テンプレートデータを読み出し、読み出した前記テンプレートデータと前記フォーカス信号とを比較し、2つの信号の差が無くなるように前記焦点調整機構を変化させる焦点制御信号を発生する比較器とを備えることを特徴とする走査式顕微鏡。A scanning microscope that generates a surface image of the sample by scanning the surface of the sample on which a plurality of regions having the same shape are formed,
A scanning mechanism that performs scanning and outputs a scanning position signal indicating a scanning position;
A focus adjustment mechanism for changing the focus state of the scanning microscope;
A focus state detector that outputs a focus signal indicating the focus state of the scanning microscope;
A template storage unit that stores, as template data, the focus signal that changes with scanning when one of the plurality of regions is scanned with the scanning microscope in a desired focus state;
When scanning the surface of the sample, the template data is read in correspondence with the scanning position of each region, the read template data is compared with the focus signal, and the focus is adjusted so that there is no difference between the two signals. A scanning microscope comprising: a comparator that generates a focus control signal for changing an adjustment mechanism.
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