JP4489777B2 - マルチチャネルデータのグラフィック表現を用いて基板の表面において生じる欠陥を分類するための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は包括的には、集積回路の製造時に用いられるシリコンウェーハのような基板の表面上又は表面下において生じる欠陥の検出及び分類に適用することができる、データ点の母集団を解析及び分類するための方法及びシステムに関する。

シリコンウェーハ、コンピュータディスク、ガラス板等の物品の表面を検査するために、極めて小さな欠陥を検出するための光学検査技術が盛んに用いられている。多くの応用形態において、表面上にある粒子、表面内にあるピット（くぼみ）、表面下にある空隙、微視的な掻き傷、表面からの成長物、及び他のタイプの欠陥を検出できるようにすることが望ましい。

欠陥から光を散乱させることに基づく光学検査方法が開発されており、表面上にある欠陥及び異物を検出し、マップを作成する手段として、ここ数年の間に用いられるようになってきた。そのような方法の大部分は、粒子及び他の欠陥のタイプを区別するのではなく、単に欠陥の存在及びそのサイズを検出できるだけである。

しかしながら、いくつかの応用形態では、種々のタイプの起こり得る欠陥を互いに区別できることが重要な場合もある。たとえば、半導体業界では、研磨した後に表面上に粒子が残されていることがわかったシリコンウェーハは、局部的な光の散乱が生じないようにするために、さらに洗浄工程にかけられる場合がある。しかしながら、その欠陥が表面内にあるピット又は表面下にある空隙である場合には、このようにさらに洗浄することは有効ではないであろう。ウェーハ検査システムが、粒子タイプの欠陥と非粒子タイプの欠陥とを区別できない場合には、取り除くことができない欠陥を有する不完全なウェーハを修復しようとする時間及び資源が無駄に費やされることは避けられないであろう。さらに、製造業者がピット又は空隙のような欠陥を分類できない場合には、ウェーハを形成するシリコンの大量生産中に通常引き起こされる、ピット及び空隙の発生を低減するのに適したステップを実施することがさらに難しくなる。また、厄介ではあるが、ウェーハの使用性能にとって致命的ではない欠陥と、それが存在することによってウェーハが使用できなくなるか、又はウェーハの使用性能に深刻な影響を及ぼすために致命的である欠陥とを区別できることも望ましい。

同様に、パターニング済みのウェーハの研磨後の表面内にある表面欠陥を検出するために、パターニング済みのウェーハは通常、化学機械研磨（ＣＭＰ）動作後に検査される。ＣＭＰ動作を実施する過程において、ウェーハの酸化薄膜層内に微視的な掻き傷（たとえば、概ね幅０．２５μｍ×深さ０．２５μｍ×長さ５μｍ）が形成されることがある。これは、たとえば、異物によって研磨パッドが汚れることによって引き起こされる可能性がある。ウェーハの表面上にあるそのような掻き傷と粒子とを区別できるようにすることが重要である。欠陥が掻き傷と特定される場合には、掻き傷が生じるのを防ぐか、又は掻き傷を減らすために、ＣＭＰ工程を調整することができる。

したがって、ウェーハの表面上、表面内又は表面下に生じる種々のタイプの欠陥を正確且つ確実に分類できるなら、大きな利点がもたらされることは明らかである。欠陥を特定し、分類するための１つの手法は、ウェーハ表面にコリメートされた光のビームを当てて、その表面に存在する任意の欠陥によって光が表面の上方の空間内に散乱されるようにすることを伴う。異なる材料及び／又は形状の欠陥は常に異なる態様で光を散乱するため、
その空間内に散乱された光の分布を検出し、それを利用して、検出された分布に基づいて欠陥を分類することができることに留意されたい。その検出は一般的に、基板の上方又は下方の空間内の種々の場所に２つ以上の個別の集光器を配置することを含み、各集光器は、集められた光の強度に比例する信号を生成するように動作することができる検出器に関連付けられる。光学検査装置の「チャネル」と呼ばれることがある、種々の検出器からの信号は、所与の欠陥にどの分類が当てはまりそうであるかを判定するために、コンピュータ解析にかけられる。

これまでの分類方式では、同じタイプの欠陥によって共有される傾向がある散乱パターンの１つ又は複数の特徴を判定するために、種々の技法が用いられてきた。たとえば、米国特許第６，５０９，９６５号に記載されるように、入射する光ビームがＰ偏光した光を含み、散乱した光の強度が散乱角に関数としてプロットされるとき、結果として生成される強度分布は一般的に、粒子の場合に１つの特徴的な形状を有し、ピットの場合に異なる特徴的な形状を有することに言及されている。この知識を用いて、ピットと粒子とを区別できるように、空間の特定の領域内に集光器を配置することができる。そのような従来の方式の欠点は、チャネルデータを第三者のソフトウエアにエクスポートし、その後、手作業による解析（たとえば原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡又は光学顕微鏡を用いる）に基づいて分類アルゴリズムを生成する必要があること、又は散乱の態様に関する理論的及び／又は実験的モデルを用いて、種々の欠陥タイプのためのチャネル関係を予測する必要があることを含む。これらの手法は完全に満足のいくものではなかった。手作業による解析は明らかに大きな労力を要し、非効率的であり、それらのモデルはあくまで欠陥を調べる仮説にすぎない。

それゆえ、本発明に先立って、欠陥を分類するためのさらに効率的で、さらに信頼性のある方法及びシステムが必要とされていた。

一態様では、本発明は、それぞれが少なくとも３つの独立したパラメータに関連付けられる複数のデータ点から成る母集団を解析し、且つ分類するための方法及びシステムを提供することにより上記の要求を解決するとともに、他の利点をもたらし、複数のデータ点から成る母集団は、各点に関連付けられる３つのパラメータを、選択された座標系内にプロットすることにより、３次元でグラフィカルに表現される。したがって、その座標系内の各データ点の座標はその点のための３つのパラメータの大きさの関数であり、各パラメータの大きさはデータ点毎に正の値、負の値又は０をとることができる。３次元表現においてデータ点の少なくとも１つの識別可能なグループが特定され、その３次元表現において１つ又は複数の境界面が定義され、識別可能なグループをそれぞれ、複数のデータ点から成る母集団の残りの部分から分離する。簡単に説明するための一例として、かなりの数のデータ点が概ね円柱形の体積内にクラスタ化される場合には、円柱形境界面を特定して、データ点のクラスタをカプセル化することができる。プロットされた３つのパラメータは、３次元空間の或る特定の領域内に共にクラスタ化する傾向があるデータ点がいくつかの関連する特徴を共有する傾向があるように選択される。このようにして、１つ又は複数の境界面は、１つ又は複数の関連する特徴が存在する傾向がある、３次元空間の１つ又は複数の領域を画定する。

本発明の別の態様では、種々のｎ次元表現において軸のうちの１つ又は複数のために１つ又は複数の異なるパラメータを用いて、データの同じ母集団のために２つ以上の異なるｎ次元表現（ただしｎは２又は３にすることができる）をプロットすることができる。データ点の或る特定のグループを特定するためのアルゴリズムを、２つ以上の異なるｎ次元
表現からのグループ分け規則のブール演算による組み合わせとして定義することができる。

本発明は、走査されたウェーハ又は他の基板から欠陥データを分類することに適用することができ、欠陥データのグラフィック表現を用いて、欠陥を分類するアルゴリズムが定義される。本発明の一実施形態による方法は、
（ａ）それぞれが基板を走査することから得られる走査データを表す少なくとも３つの独立したパラメータを含む複数のデータ点から成る母集団を生成するステップであって、各データ点は基板の表面上の或る特定の場所に対応する、生成するステップと、
（ｂ）複数のデータ点から成る母集団を３次元表現で表現するステップであって、その表現の座標系内の各点の座標は独立したパラメータのうちの３つの大きさの関数である、表現するステップと、
（ｃ）３次元表現においてデータ点の１つ又は複数の識別可能なグループを特定するステップと、
（ｄ）３次元表現おいて、複数のデータ点から成る母集団の残りの部分から１つ又は複数の識別可能なグループを分離する１つ又は複数の境界面を定義するステップであって、１つ又は複数の境界面は異なる欠陥タイプを画定する、定義するステップとを含む。

それらのデータ点は３次元でグラフィック表示されることが好ましい。たとえば、基板の１回の走査を利用し、３つの光検出器を備える簡単な検査装置を仮定すると、各欠陥は３つのパラメータ、すなわち３つの検出器からの信号の大きさを生成するであろう。３次元グラフィック表示は３次元座標系内に各データ点をプロットすることにより作成することができ、１つの軸が第１の検出器信号の大きさを表すか、又は第１の検出器信号の大きさから導出され、別の軸が第２の検出器信号の大きさを表すか、又は第２の検出器信号の大きさから導出され、第３の軸が第３の検出器信号の大きさを表すか、又は第３の検出器信号の大きさから導出される。直交座標系、極座標系等の種々のタイプの座標系を用いることができる。座標軸は、直線、対数等の種々のタイプの目盛を有することができる。さらに、プロットする前に検出器信号のうちの１つ又は複数において数学的な演算を実行することができ、複数の信号を合成して、座標軸のうちの１つ又は複数のための複合的なパラメータを導出することができる。

本発明の好ましい実施形態では、一旦、データの３次元グラフィック表示を入手できたなら、操作者が表示されたデータ点を視認し、共にクラスタ化する傾向がある点の１つ又は複数のグループを視覚的に特定し、その後、１つ又は複数の境界面を作成して、複数のデータ点から成る全体的な母集団から各グループを画定する。

他の実施形態では、たとえば、データ点の統計的な解析に基づいて、１つ又は複数の境界面の少なくとも予備的な定義を自動化することができる。その後、視覚的な技法を用いて、境界面の場所、向き及び／又は形状を変更して、或る特定のグループにおいて、自動的に生成された境界面が包含／除外したデータ点を除外／包含することにより、自動的に定義された境界面（複数可）の精緻化を実行することができる。

本発明の１つの実施の形態によれば、それぞれが少なくとも３つの独立したパラメータを関連付けられる複数のデータ点から成る母集団を解析し、且つ分類するためのシステムは、
ディスプレイ装置に接続され、ディスプレイ装置上に３次元表現の複数のデータ点から成る母集団をグラフィック表示するように動作することができるコンピュータであって、上記表現の座標系内の各点の座標は３つの独立したパラメータの大きさの関数であり、３次元表現内に複数のデータ点の少なくとも１つの識別可能なグループが存在する、コンピュータと、
３次元表現において、複数のデータ点から成る母集団の残りの部分から、識別可能な各グループを分離する１つ又は複数の境界面を定義するためのコンピュータ手段とを備える。

一実施形態では、コンピュータ手段は、カーソルを含むグラフィカルユーザインターフェースと、ディスプレイ装置上でカーソルを操作するように動作することができる入力装置とを備え、グラフィカルユーザインターフェースは、カーソルを操作することによって、境界面のうちの１つ又は複数の境界面の場所、向き及び形状のうちの１つ又は複数を定義できるように動作することができる。たとえば、コンピュータは、１つ又は複数の所定の形状（たとえば、円柱形、平面、球体、錐体、立方体等）でプログラミングすることができ、グラフィカルユーザインターフェースは、カーソルを操作することによって、境界面として所定の形状のうちの１つを選択できるように動作することができる。たとえば、コンピュータは、所定の形状毎にディスプレイ装置上にアイコンを表示するように動作することができ、グラフィカルユーザインターフェースは、上記所定の形状に対応するアイコン上にカーソルを置いて、ディスプレイ装置上の３次元表現上にアイコンをドラッグ・アンド・ドロップすることにより、所定の形状のうちの１つを選択できるように動作することができる。その後、カーソルをさらに操作することによって、又は他の手段によって、必要に応じて、形状の変更（たとえば、拡大、縮小、１つ又は複数の軸を中心にした回転、１つ又は複数の軸に沿った平行移動、変形等）を実行することができる。

コンピュータは、グラフィカルユーザインターフェースとともに、操作者が少なくとも１つの定義された境界面を考慮に入れる欠陥分類アルゴリズムを作成できるようにプログラミングされることが好ましい。簡単な例として、データ点が定義された境界面の上方（又は下方）に入る場合には、欠陥がタイプ「Ａ」に属するものと分類することができ、そのデータ点がそのような平面の上方（又は下方）に入らない場合には、タイプ「Ａ」以外として分類することができる。アルゴリズムは、２つ以上の境界面を考慮に入れることができる。たとえば、データ点が２つの定義された境界面の間に、又は定義された境界円柱形内に入る場合には、欠陥がタイプ「Ｂ」に属するものと分類することができ、そうでない場合には、タイプ「Ｂ」に属さないものと分類することができる。種々の他のタイプのアルゴリズムを作成することもできる。さらに、既に言及されたように、データ点の或る特定のグループを特定するためのアルゴリズムは、２つ以上の異なるｎ次元表現からのグループ分け規則のブール演算による組み合わせとして定義することができる。ただし、ｎは表現毎に２又は３にすることができる。

また方法及びシステムを用いて、ウェーハ「マップ」、すなわちシンボルを有する走査されたウェーハのグラフィック表現を作成し表示することもでき、シンボルは、そのマップ上で、それらのシンボルが表す欠陥の場所に対応する場所内に表示される。それらのシンボルは、欠陥の属性を表す特徴を有することもできる。たとえば、１つのシンボル色又は形状が１つの欠陥タイプを表すことができ、別のシンボル色又は形状が別の欠陥タイプを表す、等とすることができる。それらのマップは横並びで表示することができる。別法では、それらのマップを重ね合わせて、全てのウェーハのための全ての欠陥を表示する単一の複合マップを作成することができるか、又はマップを離隔して「積み重ねた」状態で表示することができる。

特に好ましい実施形態では、コンピュータ及びディスプレイ装置は、データ点の３次元表現、データ点を示す３次元表現の種々の２次元投影図（全部で３つ）、及び全てのデータ点を示す複合マップを同時に表示するように動作することができる。たとえば、これらの表示はディスプレイ上に横並びで配置することができる。別法では、それらの表示は個別のウインドウ内に配置することができる。グラフィカルユーザインターフェースは、操作者が種々の表示のうちの任意の表示の中でデータ点を選択できるように動作ことができ
（たとえば、そのデータ点上にカーソルを置いて、マウスボタンをクリックすることによる）、他の表示において同じ点がハイライトされることが好ましい。そのコンピュータは、操作者が選択されたデータ点のための欠陥タイプを入力できるようにプログラミングされ、それにより、各データ点グループにどの欠陥タイプが当てはまるかをシステムに「教えられる」ようにすることが好ましい。

こうして、本発明を概括的に説明してきたが、ここで添付の図面が参照される。ただし、図面は必ずしも縮尺どおりに描かれていない。

ここで、本発明が添付の図面を参照しながらさらに十分に説明されることになるが、図面には、本発明のいくつかの実施形態が示されており、全ての実施形態が示されるとは限らない。実際には、本発明は数多くの異なる形態において具現することができ、本明細書において述べられる実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、本開示が、適用される法的要件を満たすように、これらの実施形態が提供される。全体を通して、類似の番号は類似の構成要素を指している。

本明細書に記載される本発明の例示的な実施形態は、包括的には、参照により本明細書に援用される米国特許第６，５０９，９６５号に開示されるタイプの光学検査装置又はスキャナに基づく。そのスキャナは、斜めの入射角でウェーハ表面上にレーザ光ビームを当てるように動作する。そのスキャナは、散乱した光の強度を収集し、測定するための３つの検出器を備える。その検出器は、ウェーハの上方の空間の前方領域内に配置される「前方」検出器と、ウェーハの中央から垂直な表面付近に概ね配置される「中央」検出器と、その空間の後方領域内に配置される「後方」検出器とを含む。「前方」及び「後方」は、入射光ビームが発生する場所に対して定義されることは理解されよう。それゆえ、前方検出器は、ウェーハ表面から鏡面反射したビームが進む方向に概ね散乱する光、すなわち前方散乱光を検出するように配置される。後方検出器は、鏡面反射したビームとは反対の方向に概ね散乱する光、すなわち後方散乱光を検出するように配置される。また、そのスキャナは、鏡面反射した光を収集するための光チャネル検出器も備えることができる。しかしながら、本発明は、このスキャナ構成、又は任意の他の特定のスキャナ構成には限定されないことは理解されたい。所与の欠陥が最終的に少なくとも３つの個別の信号を与える限り、他の検出器構成を用いることができる。３つ（又はそれ以上の）信号は種々の態様、たとえば３つ（又はそれ以上の）検出器を用いる１回の走査、３つ未満の検出器で２回以上走査すること（その場合、複数の走査は、たとえば、光ビームの入射角、光の波長、及び／又はビームの偏光に関して互いに異なる）等において与えることができる。

走査過程は一般的に、ウェーハ表面にわたって入射ビームを走査し、それぞれがウェーハ表面上の個別の点を表し、且つそれぞれが種々の検出器信号の大きさによって特徴付けられる一群のデータ点を生成するように検出器信号を周期的にサンプリングすることを含む。先に言及されたように、その走査過程は、点毎に少なくとも３つの異なる信号の大きさを与えなければならない。表面上の所与の点の場合に、欠陥が存在しない場合には、その信号の大きさは０になるか、又は一般的に欠陥のない領域であっても予想される「雑音」のレベル内に入るであろう。しかしながら、欠陥がある場合には、信号の大きさのうちの１つ又は複数が０ではなく、標準的な雑音レベルよりもかなり高いであろう。本発明によれば、そのような０でない信号レベルを有する全てのデータ点が、分類するために、少なくとも欠陥を有する可能性があるものと特定される。本発明によれば、データ（標準的な雑音レベルより高いか低いかにかかわらず、全ての信号の大きさを含む）が、検査装置から、データに基づく分類アルゴリズムを定義するためのコンピュータシステムにインポートされる。図６に示されるように、そのコンピュータシステムは、少なくとも１つのＣＰＵ又はプロセッサ１００と、データ記憶装置又はメモリ装置１１０と、ディスプレイ装
置又はモニタ１２０と、１つ又は複数の入力装置１３０（たとえば、キーボード、マウス等）とを備える。そのコンピュータは、後にさらに詳細に説明されるように、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１４０を備える。例示のために、ＧＵＩは、プロセッサ１００とは別に示されるが、ＧＵＩはプロセッサのハードウエア及び／又はソフトウエア内に実装できることは理解されよう。

図１に示されるように、本発明による方法の１つのステップは、３次元表現１０内の欠陥データ点をディスプレイ装置にグラフィック表示することを含む。図１の例示的な画面写真は、先に述べられたように前方集光器、中央集光器及び後方集光器を有する光検出器構成を前提とする。直交デカルト座標系が定義され、１つの軸１２が前方検出器信号の大きさを表し、別の軸１４が中央検出器信号の大きさを表し、第３の軸１６が後方検出器信号の大きさを表す。各データ点がこの３次元座標系内にプロットされる。別法では、所与の軸が２つ以上の検出器信号の大きさの数学的な組み合わせを表すことができるか、又は信号の大きさを、データがプロットされる前に他の方法で数学的に演算することができる。その目的は良好なデータ分離を達成することであり、その目的を達成するのを助ける任意のパラメータ及び目盛（たとえば、線形、対数等）を用いることができる。

光検出器は散乱した光（暗チャネル）又は反射／偏光した光（明チャネル）のいずれかを検出することができ、３次元プロットにおいて暗チャネルデータ及び／又は明チャネルデータを用いることができる。検出器信号の大きさに加えて、限定はしないが、テストの日付、テストの時刻、走査されたウェーハ（複数可）のロット番号、ウェーハタイプ、厚み又は平坦度のような表面材料特性、又は温度若しくは速度のような工程特性を含む、付加的な、又は異なるパラメータをプロットすることもできる。

次に、３次元表現１０上で、データ点のクラスタ又はグループが特定される。たとえば、図１では、かなりの数のデータ点が、相対的に大きな中央検出器信号の大きさによって特徴付けられる空間のかなり明確な領域（約０．１０〜約０．３０の値を有する）にクラスタ化され、その領域の少なくともかなりの部分が、図１において概ね左右に延在する、概ね円柱形の形状を有する。また、データ点の１つのクラスタが、第１のクラスタの左端から概ね上方に延在する。これらのクラスタ内のデータ点の典型的なサンプリングに適用される個別の検証技法を通して、これらの２つのクラスタ内の概ね全てのデータ点が共通の欠陥分類（それは総称的にタイプＡと呼ばれるであろう）に属し、それゆえ、これらの点は分類する上で単一のグループと見なされるべきであると判定することができる。

次のステップは、境界面を作成し、その空間の他の領域からこのグループを分離し、その境界面によって画定される領域内に入る任意のデータ点がタイプＡ分類に属するものとして分類できるようにすることである。本発明に従って、種々のタイプの境界面を定義することができる。図２は、定義することができる１つのタイプの境界面を示す。ディスプレイ装置上に、３次元表現１０が表示される。３つの座標軸のそれぞれの方向に沿った２次元投影図１８、２０及び２２も表示されることが好ましい。操作者は３次元空間において円柱形の境界面２４を定義し、タイプＡ分類に属するデータ点のグループをカプセル化する。境界面は実際には、接合した２つの異なる円柱形表面から形成される。コンピュータのグラフィカルユーザインターフェース１４０は、そのような境界面の定義を容易にする機能を含むことが好ましい。たとえば、図２を参照すると、ＧＵＩは、線２６ａ、平面２６ｂ、円柱形２６ｃ、球形２６ｄ等の、コンピュータ内にプログラミングされる種々の所定の形状を表すアイコンを表示することができる。ＧＵＩによって、操作者は、これらの形状のうちの１つを選択し、３次元表現１０上にそれを配置し、向きを定めることができることが好ましい。たとえば、ＧＵＩによって、カーソル１５０（図２）をディスプレイ画面上に表示することができ、そのカーソルは、入力装置（たとえばマウス）を用いて操作者が操作することができる。ＧＵＩによって、操作者は、カーソルをアイコン２６ａ
〜２６ｃのうちの選択されたアイコン上に置いて、それを選択できるようになる（たとえば、マウスボタンをクリックすることによる）。好ましい実施形態では、ＧＵＩによって、操作者は、カーソルを用いて、アイコンによって表される境界形状を、３次元表現１０上に「ドラッグ・アンド・ドロップ」できるようになる。１つ又は複数の境界面は、ディスプレイ装置上にある表示１０、１８、２０、２２の全ての中に同時に表示され、操作者が、表面（複数可）を調整してデータ点を適合させるのを助けることが好ましい。

ＧＵＩは、３Ｄプロット１０内に挿入された１つ又は複数の境界面上で実行することができる特定の操作、又は実行することができる他の操作に対応する他のアイコン２８も作成することが好ましい。たとえば、アイコン２８ａが選択されるとき、操作者は３Ｄプロットで作業してプロット図を操作できるようになる（たとえば、回転、ズームイン又はズームアウト等）。アイコン２８ｂによって、操作者は、プロットではなく、境界面で作業できるようになる。アイコン２８ｃは「アンドゥ」を実行して、１つ前の動作を無効にする。アイコン２８ｄは、境界面の端部を「つかんで」、反対側の端部を固定したまま、その端部を移動できるようにする。アイコン２８ｅが選択される結果として、選択された境界面より下（又はその内側）のデータ点が分類に含まれるようになる。アイコン２８ｆが選択される結果として、選択された境界面より上（又はその外側）のデータ点が分類に含まれるようになる。アイコン２８ｇは、選択された境界面を消去する。

ＧＵＩは、さらに別のアイコン及び操作を含むこともできる。たとえば、アイコン２９ａによって、３Ｄプロットは、そのプロットを種々の見方で見るために回転できるようになる。アイコン２９ｂは、作成された境界面（複数可）及び先に記載されたような、それらに適用される包含／除外規則に基づいて、分類アルゴリズムの構成を達成する。たとえば、２つの境界面が互いに対して平行に作成されており、それらの平面間のデータ点がその分類に含まれることになる簡単な例では、アイコン２８ｅが平面のうちの一方に適用され、アイコン２８ｆが他の平面に適用される。その際、アイコン２９ｂを選択すると、２つの平面の場合の２つの規則を「ＡＮＤ演算」することによりアルゴリズムが作成される。すなわち、欠陥が平面のうちの一方の下にあり、且つ他方の上にある場合に、その欠陥は分類に含まれる。アルゴリズムは「ＯＲ」ブール演算子を含むこともできるか、又は「ＡＮＤ」及び「ＯＲ」演算子の両方を含むこともできる。アイコン２９ｃは、データ点の２つ以上の個別の母集団が同じプロット上にプロットされるようにし、たとえば、後にさらに説明されるような「洗浄前」及び「洗浄後」走査データの両方を見る場合に有用である、「重ね書き」機能を選択する。アイコン２９ｄが選択されるとき、その表示が所定のデフォルト表示にリセットされる。最後に、アイコン２９ｅは、シンボル色、境界面の輪郭表示、境界面の半透明表示等の、３Ｄプロット及び境界面の種々の態様の見え方を決定するために選択することができる描画オプションのメニューを呼び出す。

コンピュータは、境界面（複数可）の数学的な定義を更新して、操作者によって境界面（複数可）に対して成される変更を反映するようにプログラミングされる。したがって、最終的には、操作者は、特定されたグループ又は分類内の全ての、又は実質的に全てのデータ点を画定する１つ又は複数の境界面に達する。１つ又は複数の境界面は、コンピュータによって、任意の適当なタイプの数学的な定義の形で記憶される。

図３は、別の取り得る境界面定義を示しており、データ点グループを画定するために複数の平坦な境界面３０が定義される。再び、それらの平面は、ドラッグ・アンド・ドロップされ、その後、必要に応じて、データを適合させるように変更できることが好ましい。図３は、コンピュータが、別の表示モードにおいて、ウェーハ複合マップ３２を表示するように動作できることが好ましいことも示す。複合マップは、複数の走査されたウェーハを重ね書きしたグラフィック表現であり、各ウェーハ上の各欠陥がウェーハに対して正確な場所にあるシンボルによって表されている。そのシンボルは、種々の欠陥分類、又は欠
陥若しくは欠陥を検出した走査の他の特徴に対応する種々の色及び／若しくは種々の形状から成ることができる。有利なことに、コンピュータ及びＧＵＩは、操作者が複合マップのような１つの表示上にある任意のデータ点（複数可）を選択できるように（たとえば、マウスカーソルでポインティングし、クリックすることによる）動作することもでき、そのデータ点（複数可）は、その表示内、並びに３Ｄプロット１０及び２Ｄ投影図１８、２０、２２のような他の表示においてハイライトされる。

図３に示されるように、コンピュータは、３Ｄプロット１０上で定義されている境界面に対応する、「ビン」定義とも呼ばれる、分類アルゴリズムを、ディスプレイウインドウ３４内に表示するように動作できることも好ましい。先に言及されたように、本発明によれば、データの特定の分類のためのアルゴリズムは、単一のプロットを用いることには限定されず、２つ以上のプロットに基づくこともできる。２つ以上のプロットはｎ次元にすることができる。ただし、ｎは２又は３である。２つ以上のプロットは、全て同じｎ値を有するべきであるとは限らない。こうして、たとえば、１つ又は複数の２Ｄプロットとともに、１つ又は複数の３Ｄプロットを用いることができる。別法では、全てのプロットが同じｎ値（２又は３）を有することができる。たとえば、図３に示される例では、ディスプレイウインドウ３４内に、分類アルゴリズムが、軸毎に異なるパラメータを有する３つの異なる３Ｄプロットからの分類規則のブール演算による組み合わせ（この特定の例では、「ＡＮＤ」演算子を用いる）として作成されている。プロット毎に、１つ又は複数の境界面が、先に記載されたように、特定のデータグループを画定するように定義される。こうしてプロット毎に境界面（複数可）によって形成される「規則」は、その後、適当なブール演算子で組み合わせられて、適当な分類アルゴリズムが達成される。

その分類において用いられるプロットのうちの１つ又は複数が２Ｄプロットである場合には、当然、データ点グループを画定するために、表面ではなく、境界曲線（複数可）又は線（複数可）が用いられる。

図４に示される別の表示モードでは、コンピュータは「積み重ねウェーハ」表示３６を表示できるようにすることが好ましく、その表示では、全ての走査されたウェーハマップが、積み重ねられて、且つわずかに離隔して表示されており、欠陥がシンボルによって指示されている。別の表示モードにおいてウェーハマップを表示する別の方法が図５に示されており、個々のウェーハマップ３８が全て横並びで示される。この表示モードは、全ての欠陥又は選択された欠陥の文字による概説又は統計値を掲載するウインドウ４０を含むこともできる。

コンピュータ及びＧＵＩは、好ましくは、ユーザが表示１０、１８、２０、２２、３２、３６、３８のうちの任意の表示において特定の欠陥データ点を選択し（たとえば、その点をポインティングし、クリックすることによる）、その後、その欠陥データ点のための欠陥タイプを入力できるようにプログラミングされる。このようにして、そのシステムは、その点にどの欠陥タイプが当てはまるかを「教えられ」、入力された欠陥タイプは、選択されたデータ点に関連する他の情報とともにメモリに記憶される。こうして、そのシステムは、３次元空間のいくつかの異なる領域のそれぞれの中にある点のための欠陥タイプを教えられることができる。したがって、後続の走査されるウェーハからのデータ点が分類アルゴリズム又はビン定義によって画定されるような種々の領域内に入るとき、各点に当てはまる可能性が最も高い欠陥タイプを判定することができる。

一旦、１組のウェーハ走査データの場合に、１つ又は複数のプロット内の境界面に基づく適当な分類アルゴリズムが定義されたなら、そのアルゴリズムは、そのシステムのコンピュータから、検査装置に関連付けられるコンピュータに「エクスポート」することができる。検査装置において走査される複数の組のウェーハにおいて検出された欠陥は、その
装置のコンピュータによって解析され、データ点が境界面に対してどの場所に入るかが判定され、すなわち分類アルゴリズムに基づいて、各データ点がどの「ビン」又は分類に入るかが判定される。検査装置のコンピュータは、図５のウインドウ４０に示されるような、欠陥に関する統計値を保持することができる。その統計値は、たとえば、全部でどれだけの数の欠陥が存在するか、定義されたアルゴリズムを用いて欠陥のうちの何パーセントの分類に成功したか等を記録しておくことができる。コンピュータは、それらの欠陥を「洗浄前」欠陥及び「洗浄後」欠陥に、すなわちウェーハが洗浄工程にかけられる前に欠陥が存在していたか、洗浄工程後に存在したかに分類することもできる（すなわち、ウェーハは洗浄前及び洗浄後の両方において走査されることになる）。さらに、コンピュータは、洗浄前に欠陥がどこに位置しているか、及び洗浄後に欠陥がどこに位置しているかを記録しておくことができ、コンピュータは、どの洗浄後欠陥が洗浄前欠陥と同じ場所に対応するかを判定することができる。洗浄前欠陥と同じ場所を有する洗浄後欠陥は、実際には洗浄工程によって影響を受けなかった全く同じ欠陥であると見なして、これらの欠陥は「一致した」欠陥と呼ばれる。対照的に、「一致しない欠陥」は、同じ場所を有する洗浄前欠陥が存在していない洗浄後欠陥、又は同じ場所を有する洗浄後欠陥が存在していない洗浄前欠陥である。

本発明はマルチスキャンシステムにも適用することができ、そのシステムでは、１つのウェーハが第１のスキャナ構成（たとえば、第１の入射角のＰ偏光された光）を用いて走査され、さらに、同じウェーハが少なくとも第２のスキャナ構成（たとえば、第１の入射角のＳ偏光された光、第１の入射角の４５°偏光された光、第２の入射角のＰ偏光された光等）を用いて（第１の走査に対して順番に、又は同時に）走査される。第１の（主）走査が１組の欠陥データを生成し、第２の（副）走査が別の１組の欠陥データを生成する。洗浄前欠陥と洗浄後欠陥との間で照合を行うことができるのと全く同じように、主欠陥データ点と副欠陥データ点との間で類似の照合を行うことができる。

これまでの説明は、データ点グループの特定が操作者によって視覚的に実行されるものと仮定してきた。しかしながら、本発明はそのような視覚的な技法には限定されない。たとえば、データの統計解析を用いて、少なくともデータ点グループの予備的な特定及び境界面の定義を、コンピュータによって実行することができる。その後、その自動的に生成された境界面を、既に説明されてきたものと同じようにして、操作者によって変更することができる。

別法では、データに密度認識過程を適用して、高いデータ点密度又はクラスタの領域を特定することができ、コンピュータが、特定されたクラスタに基づいて、予備的な境界面を生成することができる。

先に言及されたように、コンピュータは「積み重ね」ウェーハ表示３６（図４）を表示するように動作することもでき、その場合、全ての走査されたウェーハマップが積み重ねられて、且つわずかに離隔して表示されており、欠陥がシンボルによって表されている。積み重ね表示は、複数のウェーハの中の或る特定の欠陥タイプのパターン又は傾向を明らかにする際に好都合である。一例として、複数のシリコンウェーハが全てシリコンの同じインゴット又はブールから切り出され、ウェーハがブール内のどの場所から切り出されたかがウェーハ毎にわかるように、後続の走査及び処理中に種々のウェーハが追跡される事例について考える。追跡されるウェーハの表示は、ウェーハがブールから切り出されたのと同じ順番になるように表示されることができる。その後、元のブール内の欠陥に起因する１つ又は複数の欠陥タイプが、他の欠陥タイプから区別可能であるシンボル（たとえば、色、形状及び／又はサイズによる）によって、種々のウェーハマップ上に表現されることができる。これは、その欠陥タイプがブールの中で如何に広がったかに関する視覚的な描写を提供することができる。

別法では、ウェーハ欠陥を表すシンボルを着色し、形状変更し、且つ／又はサイズ変更して、温度変化、又はシリコンブールが形成又は「引き上げられた」速度等の特定の工程特性をハイライトすることができる。後者に関して、引き上げ速度に基づいて、各ウェーハに対応するブール形成中の相対的な時間を追跡することができ、この相対的な時間は、そのウェーハのための各データ点に関連付けることができる。このようにして、たとえば、ウェーハの形成の相対的な時間に基づいてウェーハマップのうちの選択されたマップを表示することができ、且つ／又は形成の相対的な時間に基づいて表示されたマップを並べることができる。

本発明に関するこれまでの説明及び関連する図面において提供される教示の利益を享受する当業者であれば、本明細書に述べられる本発明の数多くの変更及び他の実施形態が思い浮かぶであろう。それゆえ、本発明は開示される特定の実施形態に限定されるべきではないこと、及び変更及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることは理解されたい。本明細書では特定の用語が用いられるが、それらの用語は一般的、且つ説明的な意味においてのみ用いられており、限定する目的では用いられていない。

本発明の一実施形態による、欠陥データ点から成る母集団の３次元表現が表示されているディスプレイ装置からの画面写真である。 データ点のグループが、他のデータ点からそのグループを分離するための境界面内にカプセル化されており、データ及び境界面の２次元投影図も表示されている、図１と同じ３次元表現が表示されているディスプレイ装置からの画面写真である。 代替の平面の境界面が種々の表示において定義されており、全ての欠陥データ点が配置される複合的なウェーハマップも表示する、３次元表現及び２次元投影図が表示されているディスプレイ装置からの画面写真である。 ３次元投影図及び２次元投影図、複合マップ、並びに全てのウェーハを積み重ねて示す積み重ねウェーハ図が表示されているディスプレイ装置からの画面写真である。 全ての欠陥データ点の文字による分類概説とともに、横並びに配置された複数の個別のウェーハマップを表示しているディスプレイ装置からの画面写真である。 本発明の方法を実行するためのコンピュータシステムの概略図である。

Claims (23)

1. 基板の表面において生じる欠陥を分類するための方法であって、
   （ａ）それぞれが基板を走査することから得られる走査データを表す少なくとも３つの独立したパラメータを含む複数のデータ点から成る母集団を生成するとともに、プログラミングされたコンピュータに接続される記憶装置に前記複数のデータ点から成る前記母集団を記憶するステップであって、前記データ点はそれぞれ前記基板の前記表面上の或る特定の場所に対応する、生成するとともに記憶するステップと、
   （ｂ）前記コンピュータが、３次元表現で前記複数のデータ点から成る前記母集団をグラフィカルに表現するようにさせるステップであって、前記表現の座標系内の各点の座標は前記独立したパラメータのうちの３つの大きさの関数である、グラフィカルに表現するようにさせるステップと、
   （ｃ）前記３次元表現において前記データ点の１つ又は複数の識別可能なグループを特定するステップと、
   （ｄ）前記コンピュータに接続されるグラフィカルユーザインターフェースを操作するステップであって、それによって、前記３次元表現において、前記複数のデータ点から成る前記母集団の残りの部分から前記１つ又は複数の識別可能なグループを分離する１つ又は複数の境界面を定義する、操作するステップとを備え、
   前記１つ又は複数の境界面は異なる欠陥タイプを定義し、前記グラフィカルユーザインターフェースは、カーソルと、ディスプレイ装置上で該カーソルを操作するように動作することができる入力装置とを含み、前記コンピュータは複数の所定の形状でプログラミングされ、前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記カーソルを操作することによって前記所定の形状のうちの１つを境界面として選択できるように動作することができ、前記カーソルは前記境界面のうちの１つ又は複数のために前記所定の形状のうちの１つを選択するように操作される、方法。
2. 前記コンピュータは前記所定の形状毎に前記ディスプレイ装置上に１つのアイコンを表示し、前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記所定の形状のうちの１つに対応する前記アイコン上に前記カーソルを置いて、前記ディスプレイ装置上の前記３次元表現上に前記アイコンをドラッグ・アンド・ドロップすることにより、前記所定の形状のうちの１つを選択できるように動作することができ、前記所定の形状のうちの１つを選択する
   ことは、該所定の形状に対応する前記アイコン上に前記カーソルを置いて、前記ディスプレイ装置上の前記３次元表現上に前記アイコンをドラッグ・アンド・ドロップすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）は複数の基板のそれぞれについて実行され、所定の座標系に対する各基板上の各欠陥の位置座標が前記記憶装置に記憶され、前記コンピュータが各基板のマップのグラフィック表現を前記ディスプレイ装置上に表示するようにさせるステップをさらに含み、各マップ上のシンボルが前記欠陥の場所を表す、請求項１に記載の方法。
4. 前記コンピュータは、前記基板の前記マップを前記ディスプレイ装置上に横並びで表示させる、請求項３に記載の方法。
5. 前記コンピュータは、前記基板の前記マップを、全ての前記基板のための全ての欠陥を示す単一の複合マップを表示するために前記ディスプレイ装置上に重ね書きで表示させる、請求項３に記載の方法。
6. 前記コンピュータは、前記基板の前記マップを積み重ねて表示させ、前記マップは積み重ねられて、且つ離隔して配列される、請求項３に記載の方法。
7. 前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記積み重ねられた表示が前記ディスプレイ装置上で回転できるように動作することができ、前記方法は、前記グラフィカルユーザインターフェースを操作するステップであって、それによって、前記ディスプレイ装置上で前記積み重ねられた表示を回転させて、前記欠陥を視覚的に特定するのを容易にする、操作するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）は、前記基板上での洗浄工程前に前記基板上で実行され、所定の座標系に対する前記基板上の各欠陥の位置座標が決定され、前記走査データ及び前記位置座標が複数のデータ点から成る洗浄前母集団として前記記憶装置に記憶され、その後、前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）は、前記洗浄工程後に前記基板上で繰り返され、複数のデータ点から成る洗浄後母集団が生成され、前記記憶装置に記憶され、
   （ｅ）前記コンピュータが前記基板のための前記洗浄前母集団と前記洗浄後母集団とを比較するようにさせるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記ステップ（ｅ）は、前記コンピュータが前記洗浄前母集団によって表される前記欠陥の場所と前記洗浄後母集団によって表される前記欠陥の場所とを比較するようにさせることであって、その場所が前記洗浄前母集団及び前記洗浄後母集団において同じである各欠陥を、一致した欠陥として特定し、前記洗浄前母集団及び前記洗浄後母集団のうちの一方のその場所が該洗浄前母集団及び該洗浄後母集団のうちの他方において生じない各欠陥を、一致しない欠陥として特定する、比較するようにさせることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記コンピュータが、２次元投影図内に、前記データ点とともに少なくとも１つの境界面を前記ディスプレイ装置上にグラフィック表示するようにさせるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記コンピュータが、２次元投影図内に、前記データ点とともに複数の境界面を前記ディスプレイ装置上にグラフィック表示するようにさせるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記境界面及び前記データ点は複数の２次元投影図内に表示される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記データ点はそれぞれ、４つ以上の独立したパラメータを含み、
    前記データ点に含まれる前記４つ以上のパラメータのうちの３つのパラメータをプロットして得られる第１の３次元表現に対して前記ステップ（ｂ）（ｃ）（ｄ）を実行し、
    前記データ点に含まれる前記４つ以上のパラメータのうちの３つのパラメータであって、少なくともそのうちの１つは前記第１の３次元表現にプロットされるパラメータとは異なる３つのパラメータをプロットして得られる第２の３次元表現に対して、前記ステップ（ｂ）（ｃ）（ｄ）を実行し、
    前記コンピュータが、前記第１の３次元表現及び前記第２の３次元表現からの前記境界面の定義のブール演算による組み合わせに基づいて、前記複数のデータ点から成る前記母集団の残りの部分から前記識別可能なグループを分離するためのアルゴリズムを作成するようにさせるステップと、
    を備える請求項１に記載の方法。
14. それぞれが少なくとも３つの独立したパラメータを関連付けられる複数のデータ点から成る母集団を解析し、且つ分類するためのシステムであって、
    ディスプレイ装置に接続され、該ディスプレイ装置上に３次元表現で前記複数のデータ点から成る前記母集団をグラフィック表示するように動作することができるコンピュータであって、前記表現の座標系内の各点の座標は前記独立したパラメータのうちの３つの大きさの関数であり、前記３次元表現内に前記データ点の少なくとも１つの識別可能なグループが存在する、コンピュータと、
    前記３次元表現において、前記複数のデータ点から成る前記母集団の残りの部分から、識別可能な各グループを分離する１つ又は複数の境界面を定義するためのコンピュータ手段とを備え、該コンピュータ手段は、カーソルを含むグラフィカルユーザインターフェースと、前記ディスプレイ装置上で前記カーソルを操作するように動作することができる入力装置とを備え、前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記カーソルを操作することによって、前記境界面のうちの１つ又は複数の境界面の場所、向き及び形状のうちの１つ又は複数を定義できるように動作することができ、
    前記コンピュータは、複数の所定の形状でプログラミングされ、前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記カーソルを操作することによって、境界面として前記所定の形状のうちの１つを選択できるように動作することができる、システム。
15. 前記コンピュータは、複数の所定の形状毎に前記ディスプレイ装置上にアイコンを表示するように動作することができ、前記グラフィカルユーザインターフェースは、前記所定の形状に対応する前記アイコン上に前記カーソルを置いて、前記ディスプレイ装置上の前記３次元表現上に前記アイコンをドラッグ・アンド・ドロップすることにより、前記所定の形状のうちの１つを選択できるように動作することができる、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記コンピュータ内にプログラミングされる前記複数の所定の形状は平面を含む、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記コンピュータ内にプログラミングされる前記複数の所定の形状は３次元表面を含む、請求項１４に記載のシステム。
18. 前記システムは、複数の基板のそれぞれの上で生じる欠陥についてデータを解析するようになっており、前記各基板は前記基板上の欠陥の特徴及び場所を表す複数のデータ点か
    ら成る関連する母集団を有し、前記コンピュータは、前記各基板のマップのグラフィック表現を前記ディスプレイ装置上に表示するようにプログラミングされ、前記各マップ上のシンボルが前記欠陥の場所を表す、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記コンピュータは、前記ディスプレイ装置上に横並びで前記マップを表示するようにプログラミングされる、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記コンピュータは、全ての前記基板のための全ての欠陥を示す単一の複合マップを表示するために重ね書きされる前記マップを表示するようにプログラムされる、請求項１８に記載のシステム。
21. 前記コンピュータは、前記ディスプレイ装置が２次元投影図内に前記データ点とともに少なくとも１つの境界面をグラフィック表示するようにさせるようにプログラミングされる、請求項１８に記載のシステム。
22. 前記コンピュータは、前記ディスプレイ装置が２次元投影図内に前記データ点とともに複数の前記境界面をグラフィック表示するようにさせるようにプログラミングされる、請求項１８に記載のシステム。
23. 前記コンピュータは、前記ディスプレイ装置が複数の異なる２次元投影図内に前記境界面及び前記データ点を表示するようにさせるようにプログラミングされる、請求項２２に記載のシステム。

Images