JP4248319B2 - 検査条件評価プログラム及び検査装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は大規模集積回路などの微細な回路パターンを有する基板の検査方法に係わり,特に製造過程における基板の異物及びパターン異常を検査する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
大規模集積回路(LSI)の検査を一例として説明する。
【0003】
LSIは、ホトマスクに形成されたパターンを成膜,リソグラフィ,及びエッチング処理により,半導体ウエハ上に転写する工程を繰り返すことにより製造する。LSIは一枚のウエハ(基板)上に数十から数百個形成され,個々のウエハに形成されるLSIをダイと呼ぶ。ダイを分離し,樹脂で封止しLSIのチップが形成される。ダイを分離するまでを前工程,それ以降を後工程と呼ぶ。前工程の途中で生じる回路パターンの異常や製造過程で生じる異物などの欠陥は、LSIの歩留まりに大きく影響を及ぼす。よって,LSI前工程の製造工場では欠陥を早期に発見し対策するため,製造工程の途中に検査工程を設けている。
【0004】
半導体ウエハのパターン上に存在する異物及びパターン異常を検査する装置として,半導体ウエハにレーザー光を照射し,その散乱光の強度の違いにより,異物を発見する異物検査装置がある。また半導体ウエハに可視光,紫外線や電子線を照射し画像を撮影し,隣接したダイの回路パターンの画像と比較し,異物やパターン異常を発見する外観検査装置がある。
【0005】
一つのLSI内に様々な役割の回路を組み込んだシステムLSIを検査する場合、それぞれの回路領域で最適な検査条件は異なるため,基板全体を同一の検査条件で検査する従来の検査装置の場合、適切に検査が行われていないことがあった。
【0006】
かかる問題を解決する従来技術として、LSI回路のレイアウトを記述した設計データより,自動で部分領域を抽出し,部分領域毎に適切な検査条件を適用するものがある(特許文献1)。
【0007】
また、他の従来技術として,ダイ内を複数の領域に分け,それぞれの領域ごとに最適な感度を設定できるように,複数のセンサを搭載したものもある。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−323458号
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術では、半導体ウエハ表面の膜厚が微妙に変更した場合には,すぐに対応することができず、さらに、検査条件の良否は最終製品を詳細に検査しなければ評価することができなかったので、短時間で検査条件の正確な評価をすることができなかった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダイを複数の領域に分割し、その分割した領域のうち欠陥が検出されなかった領域のダイの全領域に占める割合を基に評価することにより、短時間で検査条件の評価を行えるようにするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図3は、適切な検査条件で検出した欠陥のチップ内の座標分布と適切な検査条件で検出した欠陥のチップ内の座標分布を示す図である。この図3を用いて検査条件の違いによる検出欠陥のダイ内分布の違いを説明する。
【0012】
図中では,黒丸が欠陥である。図3(a)が不適切な検査条件で検査を行った場合の欠陥の分布である。一部の領域で欠陥が集中して検出されており,その他の領域では欠陥が検出されていない。それに対して,適切な検査条件の検査結果である図3(b)では,検出された欠陥がほぼランダムな位置に分布している。
【0013】
図3の欠陥分布の違いを定量化し,図3(a)のような分布を,図3(b)のような分布から識別する方法をLSIの製造工程で用いられる欠陥検査装置の検査条件の良否を判定するプログラムを搭載した検査装置を例にとり説明する。
【0014】
図2は、本発明を適用した欠陥検査装置の基本構成図である。なお、本実施例では、欠陥検査装置に適用した場合について説明するが、異物検査装置の検査条件の評価にも適用することができる。
【0015】
欠陥検査装置50は,基板が有する欠陥のダイ内での座標を検出する欠陥検査ユニット51と,欠陥検査ユニットの制御及び検査結果の2次記憶装置55への格納を行う制御部52と,欠陥検査装置の検査条件の良否を評価したり、その他のプログラムの演算を行う演算部53と,演算部での演算に用いるプログラムやデータを一時的に格納する主記憶装置54と,2次記憶装置55と,ネットワークインターフェース56と,キーボード57と,マウス58と,モニタ59より構成される。
【0016】
2次記憶装置55には,欠陥検査ユニットから受信した検査結果やネットワークを介して受信した検査結果が記録された検査結果ファイル60と、検査条件を検査結果から評価する検査条件評価プログラム61と,検査結果毎の検査条件が記録された検査条件ファイル62と、検査条件の評価に用いるしきい値が記録されたしきい値ファイル63が格納されている。
【0017】
図3(a)及び(b)の欠陥分布に対応した検査結果ファイル60を,図4の検査結果ファイル60aおよび図5の検査結果ファイル60bに示す。検査結果ファイル60には,欠陥ごとに欠陥番号とダイ内での欠陥座標が記されている。
【0018】
次に,検査条件評価プログラム61を説明する。
【0019】
図1にこの検査条件評価プログラム61のフローチャートを示す。なお、このプログラムはユーザの入力に応じて主記憶装置に読み込まれ、演算部によって実行される。
【0020】
まずステップ1で,しきい値ファイル63に記されたしきい値を主記憶装置54に読み込む。しきい値はキーボード57よりあらかじめ入力し,2次記憶装置55の閾値ファイル63に保存しておく。本実施例ではしきい値S1=0.45が記憶されている。
【0021】
ステップ2で,検査結果ファイル60aから特定のダイの検査結果を主記憶装置に読み込む。
【0022】
ステップ3でステップ2で読み込んだ特定のダイの検査結果からそのダイの総欠陥数を求める。
【0023】
続いてステップ4で,ステップ3で求めたその総欠陥数を式1の変数Nに代入することにより、整数Rを算出する。本実施例ではN=82であるので、式1を満たすR=9である。
【0024】
【数1】
Figure 0004248319
【0025】
続いてステップ5でダイをX方向,Y方向にR等分する。分割したのちの各領域での欠陥数を図6(A)に示す。
【0026】
ステップ6で欠陥数が0の領域数を求めて変数Lに代入する。本実施例では,L=42である。
【0027】
ステップ7で(L/R)を求める。ステップ8で変数Sに(L/R)を入力する(割り当てる)。この場合には,S=0.51である。ステップ9で変数Sとしきい値の大小を比較する。S=0.51>0.45=しきい値S1なので,ステップ10でもモニタ59にアラームを表示する。
【0028】
同様に,正常に検査された図3(b)の検査結果に対応した,欠陥座標データ60bに対して,図1のプログラムを適用すると,S=0.35となる。この場合には,S<しきい値S1なので,モニタ59にアラームは表示しない。以上の処理によって,適切な検査条件での検査結果であるか否かを判定できる。
【0029】
上述した実施形態では,不適切な検査条件を発見するプログラム63のフローチャートとして,図1を用いたが,これに限定するものではない。また,本例ではアラームをモニタ59に表示したが,電子メールで検査装置の管理者に通知してもよい。
【0030】
図7は,プログラム63の別のフローチャートの例である。
【0031】
まず,ステップ21で欠陥数を計算し変数Nに入力する。本実施例ではN=82である。続いてステップ23で総欠陥数をNに代入する。ステップ24で,Nが数1を満たす整数Rを算出する。本実施例ではR=9である。続いてステップ24でダイをX方向,Y方向にR等分する。ステップ25で欠陥数が0の領域数を求めて変数Lに代入する。本実施例では,L=42である。続いて式2にN,L,Rを代入してステップ27でニュートン法を用いて変数Xについて解く。
【0032】
【数2】
Figure 0004248319
【0033】
この場合には,Xは0.4となる。同様な処理を図3(b)の適切な条件による検査結果に対応したデータである図7に対して行うと,Xは−0.07である。
【0034】
図1のフローチャートのステップ4,5におけるダイの分割方法と,図7のフローチャートのステップ24,25におけるダイの分割方法としては,ダイの横縦の大きさをX,Yとするときに,式3を満たす正数mを求め,X×mを超える最小の整数で横方向に,Y*mを超える最小の整数で縦方向に,ダイを分割することも可能である。
【0035】
【数3】
Figure 0004248319
【0036】
上述したプログラムの動作箇所は検査装置内に限らない。例えば,検査装置とネットワークで接続されたコンピュータ上で動作してもよい。
【0037】
上述したプログラムによって、検査結果を分析することで,ダイ内で欠陥が検出されない領域を定量的な指標を用いて検査条件を評価することが可能となる。
【0038】
ユーザは評価結果を参照し,不適切な検査条件を発見することが可能となるため,速やかに条件を修正することが可能となる。そのため,半導体製品の歩留りを低下させる致命な欠陥を速やかに発見できるため,歩留り向上に寄与する。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば,検査装置の不適切な検査条件を短時間に容易に発見することができ,検査条件を常に適切な状態に維持することができる。また,その結果,集積回路等の製造において,歩留りを低下させるような致命的な異物やパターン異常を確実に検査装置で検出することができ,検査装置を歩留り向上に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】検査条件プログラムのフローチャート示す図である。
【図2】本発明を適用した検査装置の基本構成図である。
【図3】欠陥のチップ内の座標分布の一例である。
【図4】ダイ座標系での欠陥の座標データの一例である。
【図5】ダイ座標系での欠陥の座標データの一例である。
【図6】ダイ内を領域分割した欠陥数の分布図の一例である。
【図7】検査条件評価プログラムのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
1…しきい値を入力するステップ,2…検査結果ファイルを入力するステップ,3…総欠陥数を算出するステップ,4…変数Rを算出するステップ,5…チップを分割するステップ,6…欠陥数0の領域数を算出するステップ,7…変数Sを算出するステップ,8…変数Sを出力するステップ,9…変数Sとしきい値の大小を比較するステップ,10…モニタにアラームを出力するステップ,
21…しきい値を入力するステップ,22…検査結果ファイルを入力するステップ,23…総欠陥数を算出するステップ,24…変数Rを算出するステップ,25…チップを分割するステップ,26…欠陥数0の領域数を算出するステップ,27…ニュートン法で変数Xを算出するステップ,28…1−Xを出力するステップ,29…1−Xとしきい値の大小を比較するステップ,30…モニタにアラームを表示するステップ,
31…不適切な検査条件でのチップ内の欠陥分布図,32…適切な検査条件でのチップ内の欠陥分布図,35…不適切な検査条件でのチップ内の欠陥数分布図,36…適切な検査条件でのチップ内の欠陥数分布図,
50…欠陥検査装置,51…欠陥検査ユニット,52…制御部,53…演算部,54…主記憶装置,55…2次記憶装置,56…ネットワークインターフェース,57…キーボード,58…マウス,59…モニタ,60…検査結果ファイル,61…プログラム,62…検査条件ファイル,63…しきい値ファイル

Claims (5)

  1. 基板が有する異物又は欠陥のダイ内の座標を検出する検査装置の検査条件の良否を評価するプログラムであって、
    該プログラムは、主記憶装置に読み込まれ、演算装置で実行されることにより、
    検査装置で検出した異物又は欠陥のそれらが含まれるダイ内での座標を主記憶装置に読み出すステップと、
    ダイ内の検出した異物の数又は検出した欠陥の数を基にダイを複数の領域に分割するステップと、
    該分割した領域のうち欠陥が検出されなかった領域の数を未検出領域数として求めるステップと、
    該未検出領域数を分割した該領域の数で除算した値を未検出領域率として求めるステップと、
    該未検出領域率を基に検査条件の良否を評価し、出力するステップとが行われることを特徴とする検査結果評価プログラム。
  2. 基板が有する異物又は欠陥のダイ内の座標を検出する検査装置の検査条件の良否を評価するプログラムであって、
    該プログラムは、主記憶装置に読み込まれ、演算装置で実行されることにより、
    検査装置で検出した異物又は欠陥のそれらが含まれるダイ内での座標を主記憶装置に読み出すステップと、
    該ダイ内の検出した異物の数又は検出した欠陥の数Nを基に該ダイを整数Rの2乗の領域である複数の領域に分割するステップと、
    該分割した領域のうち欠陥が検出されなかった領域の数を未検出領域数Lとして求めるステップと、
    前記N、R、Lを式2に代入して見落とし領域率Xを算出するステップと、
    該見落とし領域率を基に検査条件の良否を評価し、出力するステップとが行われることを特徴とする検査結果評価プログラム。
    Figure 0004248319
  3. 前記ダイを複数の領域に分割するステップは、
    該ダイ内の検出した異物の数又は検出した欠陥の数の平方根を超えない最大の整数で、ダイの縦横をそれぞれ分割するステップであることを特徴とする請求項1又は2記載の検査結果評価プログラム。
  4. 前記ダイを複数の領域に分割するステップは、
    その平方と前記ダイの縦の大きさと横の大きさとの積が、前記ダイ内の検出した異物の数又は検出した欠陥の数Nと等しくなる正数mを求め,
    該正数mと前記ダイの縦の大きさをかけた値を超える最小の整数でダイを縦方向に分割し,
    該正数mと前記ダイの横の大きさをかけた値を超える最小の整数でダイを横方向に分割するステップであることを特徴とする請求項1記載の検査結果評価プログラム。
  5. 基板が有する異物又は欠陥のそれらが含まれるダイ内での座標を検出する検査ユニットと、
    請求項1から4のいずれかに記載の検査結果評価プログラムが格納されている2次記憶装置と、
    前記検査結果評価プログラムが前記2次記憶装置から送られる主記憶装置と、
    前記主記憶装置に読み込まれた前記検査結果評価プログラムを実行することで、前記異物又は欠陥の座標を基に検査条件の良否を評価する演算部と、
    前記検査ユニットを制御する制御部とを備えたことを特徴とする検査装置。
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