JP5291419B2 - データ処理装置及びデータ処理方法並びにこれを用いた検査作業支援システム - Google Patents

Description

本発明は製造途中の製品や部品の外観確認作業にかかわり、特に半導体ウエハ、フォトマスク、磁気ディスク、液晶基板等の被検体の表面の異物、パターン欠陥を検出する検査装置と異物等の欠陥を観察するレビュー装置の条件決定作業や、これら装置の性能を確認するための解析効率を支援するデータ処理装置およびデータ処理方法、並びにこれを用いた検査作業支援システムに関する。

半導体製造工程において、ウエハ表面上の異物、パターン欠陥は製品不良の原因となる。その為、異物、パターン欠陥、外観不良を定量的に検査し製造装置及び製造環境に問題がないかを常時監視する必要がある。さらに外観不良の形状を観察することにより、その外観不良が製品に致命的な影響を与えるものかどうかを確認する必要がある。

従来、このような観察作業は人間の目視により行われている。そのため、観察する人間により観察対象の欠陥の位置や種類に偏りがあったり、観察すべき欠陥のレベルが一定しない問題があった。最近では、これら問題点を解決するために、画像処理技術を用いて欠陥の大きさ、形状、種類等の判断を装置が自動的に行う自動レビュー（ＡＤＲ：Automatic Defect Review）や自動欠陥分類（ＡＤＣ:Automatic Defect Classification）の技術が導入され始めている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

このようにレビュー装置はさまざまな工夫により自動化、効率化され、製造ラインへの導入台数が増え、その重要度はますます増大している。従って、前述のように歩留まりを向上させる上で外観不良及び付着異物（以下、欠陥と総称する）を検出する作業は大変重要である。

一方、半導体デバイスの微細化に伴い、より微細な欠陥を検出できる能力、性能が検査装置に求められ、高感度に欠陥を検出できる検査装置が登場してきている。しかしこの高感度化により、微小欠陥の検出が可能となったため検出される欠陥数は数千点から数万点以上の膨大なものとなり、特に検査装置の検査感度最適化のために、多くの検査条件の試みと共にその欠陥確認のためのレビュー作業に多くの時間を費やしていた。

そこで、検査された部品、例えばウエハ上に形成されたパターンを、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）式観察装置を用いて観察、すなわちレビューするに当たり、そのオペレータへの負荷を低減しながら効率的に作業を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。

検査条件最適化のために複数の検査条件を比較する際に、各々の検査条件のユニーク検出欠陥、すなわちその検査条件だけでしか検出されていない欠陥や、各検査条件間の共通欠陥を抽出し、そのおのおのについてレビュー作業を実施し、どの検査条件にどの種類の欠陥が含まれているか確認する必要がある。例えば、特許文献３に記載の技術を用いて、複数の検査条件の欠陥を付き合わせた結果からサンプリングをする場合、十分な数のユニーク欠陥または共通欠陥が含まれないので検査条件の最適化が困難になる場合がある。

特開２００７−４０９１０号公報 特開２００７−１８４５６５号公報 特開２００３−５９９８４号公報 特開２００６−１７３５８９号公報

前述のように、欠陥検査装置が複数の検査条件で検出した欠陥の座標データを突合せし、その結果をサンプリングし、レビュー装置での各条件にどの種類の欠陥が含まれるかの確認作業を通じた検査条件最適化作業において、例えば各検査条件で検出された欠陥数が大きく異なる場合に、突合せした結果からそのままサンプリングした場合には欠陥数が少ない検査条件のユニーク欠陥が十分含まれないことがあった。つまり、各検査条件で検出されたユニーク欠陥や、各検査条件間の共通欠陥を一定の割合で含めた効率的なサンプリング手段、手法が無く、効率的なレビュー作業を通じた検査装置の条件出しが実現出来ず、また、検出された欠陥情報を正しくタイムリーに製造ラインへフィードバックすることが困難になってきている。

本発明は、複数の検査条件で検査装置が検出した多くの欠陥の解析を容易に行うことができるツールを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を検査装置から取得し前記検査条件と関連付けて記憶する記憶装置と、前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件に共通な座標の有無を検知する座標突合せを行う演算装置と、前記少なくとも２つの検査条件で得られた前記欠陥を複数の欠陥座標マップで表示する表示装置とを備えたデータ処理装置を有することを特徴とする。

また、前記表示装置は、前記欠陥座標マップの選択により前記欠陥のサンプリング条件を設定する設定画面を有し、前記演算装置は前記設定画面で選択されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し前記表示装置に表示された複数の欠陥座標マップへ表示させることを特徴とする。

また、被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を検査装置から取得する工程と、前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件に共通な座標の有無を検知する座標突合せを行う工程と、前記少なくとも２つの検査条件で得られた前記欠陥を複数の欠陥座標マップで表示する工程とを備えたデータ処理方法を特徴とする。

また、前記欠陥座標マップの選択により前記欠陥のサンプリング条件を設定する設定画面を表示する工程と、設定されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し複数の欠陥座標マップで表示する工程とを備えたデータ処理方法を特徴とする。

さらに、被検体を検査して欠陥を検出する検査装置と、前記欠陥を再検出して欠陥の種類を分類するレビュー装置と、前記検査装置およびレビュー装置を接続する通信回線と、該通信回線と接続されるとともに、前記被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を前記検査装置から取得し前記検査条件と関連付けて記憶し、前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件に共通な座標の有無を検知する座標突合せを行い、前記少なくとも２つの検査条件で得られた前記欠陥を複数の欠陥座標マップで表示するデータ処理装置とを備えた検査作業支援システムを特徴とする。

さらに、前記データ処理装置は表示装置を有し、該表示装置は前記欠陥座標マップの選択により前記欠陥をサンプリングする条件を設定する設定画面を有し、前記データ処理装置は設定されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し前記表示装置に表示された複数の欠陥座標マップへ表示させる検査作業支援システムを特徴とする。

本発明の実施例によれば、複数の検査条件で検査装置が検出した多くの欠陥の解析を容易に行うことができるツールを得ることができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
〔基本構成〕
本発明の全体構成を図１、図２及び図３に示す。ここでは、半導体製造ラインに本発明を適用した例を示す。図１は半導体装置の製造プロセスにおける検査システムの構成を示すブロック図、図２は外部検査装置１、レビュー装置２、データ処理装置３のデータ処理の流れを示すブロック図である。図３は、データ処理装置の表示装置のスクリーンに表示される画面を示す説明図である。

図１、図２において、複数の半導体製造工程装置１１は、通常、清浄な環境が保たれたクリーンルーム１０内にある。クリーンルーム１０内には製品ウエハの外観不良の検出を行う外観検査装置１、ならびに外観検査装置からのデータに基づき外観不良の観察、すなわちレビューを行うレビュー装置２を設置する。外観装置１、レビュー装置２は、検査データ、画像データを受け渡すためのデータ処理装置３と通信回線４で結ばれている。製品となるウエハは、ロット単位で半導体製造工程装置１１を流れている。１２はプローブ検査装置である。

外観検査は、あらかじめ外観検査を行うことが決められている工程の処理が終了した後に、ウエハが作業者あるいは搬送機によって外観検査装置１まで運ばれて検査処理が行われる。データ処理装置３は、図示しないマイクロプロセッサなどの演算装置と、受信したデータを記憶するメモリなどの記憶装置と、演算装置で演算した結果を表示する表示装置とを備え、外観検査装置１やレビュー装置２とのデータの授受、受信したデータの記憶装置への保持、予め決められたプログラムを用いたデータの演算、演算結果の表示装置のスクリーンへの表示などを行う。

外観検査を行った際に抽出される欠陥情報２１はロット番号とウエハ番号と検査工程と検査日時を用いてデータ処理装置３で管理される。図３はデータ処理装置３の表示装置に表示させた欠陥情報２１の例を示す説明図である。この欠陥情報２１には、ロット番号やウエハＩＤやそのダイレイアウト、検査中に検出した欠陥ＩＤとその座標情報などで構成される。その他欠陥情報２１には、例えば、欠陥ＡＤＲ画像、欠陥特徴量情報等が含まれる。このデータは、その他の欠陥情報とともに決められたフォーマットのテキストデータによって送信される。検査条件の最適化においては複数の検査条件を試すことから、その複数検査分についての上記データがが検査装置から出力される。

外観検査を終了したウエハは、次に外観不良を観察するためにレビュー装置２に運ばれ、ロット内から予め決められているウエハを取り出してレビューを行う。レビューを行う際は、レビュー対象であるウエハの情報、すなわちロット番号とウエハ番号と検査工程をキー情報として、データ処理装置３から欠陥情報２１を取得する。この情報には欠陥ＩＤと座標データだけでなく、検査時に得られたＡＤＲ画像も含んでいる。

図２において、検査装置１が出力する欠陥情報２１は膨大なデータ量であるため、複数のフィルター機能によりデータ処理装置３によって抽出処理された欠陥情報２２ｂが光学式レビュー装置２４に送られ、また欠陥情報２３ｂがＳＥＭ式レビュー装置２５に各々通信回線４を通して送られる。欠陥情報２２ｂ、２３ｂのフォーマットは、一般には欠陥情報２１と同じである。

抽出された欠陥情報２２ｂまたは２３ｂに基づいて、光学式レビュー装置２４またはＳＥＭ式レビュー装置２５において欠陥検出部の画像が取得され、その画像を用いて各レビュー装置に搭載されているＡＤＣ機能で欠陥分類を行う。それらの情報は、ＡＤＲ／ＡＤＣ情報２２ａまたは２３ａとして通信回線４を通してデータ処理装置３にフィードバックされる。
〔検査データの表示・処理〕
次に、これら検査装置から出力された複数の検査データを、本発明のデータ処理装置上でどのように表示、処理させるかについて説明する。図４は、本実施例の全体の処理手順を示すフローチャートである。

検査装置で条件出しを行うために、まずオートフォーカスオフセット、光源波長、偏光板設定などの複数の検査条件で検査する（ステップ４０１）。事例として、３つの検査条件を選択した場合で説明する。

検査の結果抽出された欠陥の座標データが、データ処理装置３にテキストデータとして送信され、データ処理装置３は、検査条件同士の座標突合せを行って、ひとつの欠陥が複数の検査条件で検出されているかどうかを決定する（ステップ４０２）。

また、データ処理装置３は、３つの検査条件ごとの検査マップを表示する（ステップ４０３）。図５は、この検査マップの一例の表示画面を示す説明図であり、検査マップ表示画面２００上には、３つの検査条件ごとの欠陥座標マップ２０２、２０５、２０８が並べて表示されている。欠陥座標マップ２０２、２０５、２０８の検査条件名２０１、２０４、２０７が表示されるとともに、各欠陥座標マップ上には、その欠陥座標に基づいて、欠陥がそこで検出されたことを示すドット２２０によってその分布が表示される。また、各欠陥座標マップに含まれる検出個数は個数表示部２０３、２０６、２０９に表示され、どの検査条件が何個欠陥を検出したか、オペレータが容易に分かるようになっている。

図５に示す画面で、オペレータは、レビューファイルを出力したい欠陥が含まれるマップを選択し、レビューファイル出力ボタン２１１を押すと、レビュー装置に送信されるレビューファイルが出力される。クローズボタン２１２を押すと、図５に示す画面が閉じられる。

ベン図表示ボタン２１０を押すと、３つの検査条件ごとの欠陥座標データをつき合わせて解析し、それぞれのユニーク欠陥、または、２つあるいは３つの検査条件間の共通欠陥を解析し、ベン図表示を行う（ステップ４０４）。
〔ベン図表示〕
図６、図７、図１０は、ベン図表示画面３００の一例を示す画面を示す説明図である。図７は、図６のスクロールバー３１０をスライドさせた結果を図示したものである。

図６、図７に示す欠陥座標マップに示される欠陥が、どの検査条件で検出されたものなのか分かるように、マップ番号３０１、３０４、３０７、３１１、３１４、３１７、４１１が、ベン図マップ３０２、３０５、３０８、３１２、３１５、３１８、４１２の左上部に表示されている。例えば、マップ番号３０１の「１００」とは、左端が検査条件１、中央が検査条件２、右端が検査条件３を表し、左端が１、中央が０、右端が０なので、検査条件１でのみ検出された検査条件１のユニーク欠陥を示す。また、マップ番号３１１の「１１０」は、検査条件１と２に共通な欠陥で、かつ検査条件３では検出されたかったことを示す。また、図７のマップ番号４１１の「１１１」は、検査条件１、２、３のすべてで検出された３条件の共通欠陥であることを示す。この表示方法により、どのマップが、複数の検査条件間のベン図のどの領域に属しているものなのか、たちどころに理解することが出来る。以上の概念を図４のステップ４０４に示す。ひとつの輪が検査条件のひとつを示し、輪が重なった領域は、それぞれの検査条件の両方で欠陥が検出されることを表している。

また、ベン図マップ３０２、３０５、３０８、３１２、３１５、３１８、４１２の右上部には、欠陥の個数表示部３０３、３０５、３０９、３１３、３１６、３１９、４１３が設けられ、同じような欠陥分布状態のベン図マップのどちらが欠陥数が多いかを比較することができる。

本実施例におけるデータ処理装置では、図６に示すベン図表示画面３００上の任意の欠陥座標マップを選択し、レビューファイル出力ボタン３２１を押すことにより、そのマップに含まれる欠陥座標データをサンプリングして、レビューファイルとして出力することが出来る（ステップ４０５）。
〔サンプリング表示〕
図８、図９は、サンプリング条件を設定する設定画面であるベン図領域サンプリングウィンドウの一例を示す画面を示す説明図である。さらに、欠陥検出数が多い場合に、上述の特許文献３で提案されているようないわゆる欠陥座標の空間分布を解析し、必要最低限レビューすべき欠陥をサンプリングする手法であるＳＳＡ（Spatial Signature Algorithm）などを使用して、各ベン図の領域全体を網羅した欠陥をレビューするために、各ベン図の領域ごとに最低限必要な欠陥をサンプリングするサンプリングボタン３２０が用意されている。サンプリングボタン３２０を押すと、図８に示すベン図領域サンプリングウィンドウ５００が、データ処理装置の表示装置のスクリーン上に表示される。

ベン図領域サンプリングウィンドウ５００では、サンプリングを各ベン図領域ごとに個数で指定するかパーセンテージで指定するかを設定する領域５０１のボタン、サンプリングをランダムに実施するか前述のＳＳＡ手法で実施するかを設定する領域５０２のボタン、各ベン図領域ごとの欠陥数、及びサンプリング数指定をするための入力欄５０５、ＯＫボタン５０３、キャンセルボタン５０４、スクロール５０６で構成されている。

もし、サンプリング指定の領域５０１でパーセンテージを指定した場合、入力欄５０５は、図９に示すように変化し、パーセンテージ指定によりサンプリング数指定が何個になるのか容易に把握することが出来る。パーセンテージ設定によっては欠陥サンプリング数に端数が出るが、四捨五入、切捨て、切り上げなど、自在に指定することが出来るようになっている。

図８ではサンプリング数に、図９ではパーセンテージに任意の数字を入力した後、ＯＫボタン５０３を押すとサンプリングが実行され、その結果は図１０に示すウィンドウで表示される（ステップ４０６）。図１０に示すマップがサンプリング状態であることは、サンプリングボタン６０４が色反転することで表示されることから認識できるようになっている。サンプリングボタン６０４をもう一回押すことでサンプリング状態はリセットされる。

図１０において、各ベン図マップ上には例えばサンプリング欠陥は白抜きのドット６０１で、非サンプリング欠陥は黒抜きのドット６０２で表示され、サンプリング欠陥数と全体の欠陥数が各ベン図マップで何個ずつあるのかが、サンプリング欠陥数表示欄６０３に表示されている。

サンプリング状態で、レビューファイルとして出力したいマップをクリックし、レビューファイル出力ボタン６０５を押すことでテキストデータとして出力され、レビュー装置に出力される（ステップ４０７）。

なお、本実施例では、３つの検査データを付き合わせ、解析、サンプリングした例を示したが、２つまたは４つ以上の検査データも本発明では同様に処理することが出来、本発明の範囲を制限するものではない。

本発明によれば、検査装置で複数の検査条件を試み、そのいずれかが最も最適な検査条件かを判断する際に、その検査装置から出力された欠陥座標データをつき合わせて解析し、その突合せ結果をベン図マップ表示させた上で、そのベン図マップごとに任意のサンプリングを実施することにより、必要最低限のレビュー作業により各検査条件により検出された欠陥の欠陥種を包括的にレビュー、理解することにより、より正しい検査条件を短時間で実施するだけでなく、ひいては欠陥検査情報の製造ラインへのフィードバック時間を短縮し、製造ラインの歩留まりを短期間に向上させることが出来る。

本発明によれば、複数の検査条件の比較を通じた検査装置による検査条件最適化において、例えば各々の検査結果に含まれる欠陥検出数が異なっても、レビュー装置に送られるレビューデータには、各々の検査条件で検出した欠陥数がある一定の割合で含まれることにより、各検査条件で検出された欠陥の欠陥種を正しく評価し、検査条件最適化を短時間で実現し、ひいては欠陥検査情報の製造ラインへのフィードバック時間を短縮し、製造ラインの歩留まりを短期間に向上させることが出来る。

半導体装置の製造プロセスにおける検査システムの構成を示すブロック図である。 検査システムのデータ処理の流れを示すブロック図である。 データ処理装置の表示装置スクリーンに表示される画面を示す説明図である。 本実施例の全体の処理手順を示すフローチャートである。 検査マップの一例を示す表示画面を示す説明図である。 ベン図表示画面の一例を示す説明図である。 ベン図表示画面の一例を示す説明図である。 ベン図領域サンプリングウィンドウの一例を示す表示画面の説明図である。 ベン図領域サンプリングウィンドウの一例を示す表示画面の説明図である。 ベン図領域サンプリングウィンドウの一例を示す表示画面の説明図である。

符号の説明

１…外観検査装置、２…レビュー装置、３…データ処理装置、４…通信回線、、２００…検査マップ表示画面、、２０２…欠陥座標マップ、２０５…欠陥座標マップ、２０８…欠陥座標マップ、３００…ベン図表示画面、３０２…ベン図マップ、３０５…ベン図マップ、３０８…ベン図マップ、３１２…ベン図マップ、３１５…ベン図マップ、３１８…ベン図マップ、４１２…ベン図マップ、５００…ベン図領域サンプリングウィンドウ、６０４…サンプリングボタン

Claims (9)

1. 被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を検査装置から取得し前記検査条件と関連付けて記憶する記憶装置と、
   前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件において共通に得られた欠陥の有無を検知する座標突合せを行う演算装置と、
   前記少なくとも２つの検査条件の論理演算によって得られる条件ごとの複数の欠陥座標マップに、当該論理演算によって得られる条件において検出された前記欠陥を表示する表示装置とを備え、
   前記表示装置は、前記論理演算によって得られる条件ごとに前記欠陥のサンプリング条件を設定する設定画面を表示し、
   前記演算装置は前記設定画面で設定されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し前記表示装置に表示された複数の欠陥座標マップへ表示させることを特徴とするデータ処理装置。
2. 請求項１に記載されたデータ処理装置において、
   前記サンプリング条件は前記欠陥の個数または割合であることを特徴とするデータ処理装置。
3. 請求項１に記載されたデータ処理装置において、
   前記複数の欠陥座標マップには、前記サンプリング条件に従って選択された欠陥と選択されなかった欠陥が表示されることを特徴とするデータ処理装置。
4. 被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を検査装置から取得する工程と、
   前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件において共通に得られた欠陥の有無を検知する座標突合せを行う工程と、
   前記少なくとも２つの検査条件の論理演算によって得られる条件ごとの複数の欠陥座標マップに、当該論理演算によって得られる条件において検出された前記欠陥を表示する工程とを備え、
   前記論理演算によって得られる条件ごとに前記欠陥のサンプリング条件を設定する設定画面を表示する工程と、
   前記設定されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し前記複数の欠陥座標マップに表示する工程とを備えたことを特徴とするデータ処理方法。
5. 請求項４に記載されたデータ処理方法において、
   前記サンプリング条件は前記欠陥の個数または割合であることを特徴とするデータ処理方法。
6. 請求項４に記載されたデータ処理方法において、
   前記複数の欠陥座標マップには、前記サンプリング条件に従って選択された欠陥と選択されなかった欠陥が表示されることを特徴とするデータ処理方法。
7. 被検体を検査して欠陥を検出する検査装置と、前記欠陥を再検出して欠陥の種類を分類するレビュー装置と、前記検査装置およびレビュー装置を接続する通信回線と、該通信回線と接続されるとともに、前記被検体を複数の検査条件により検査して得られた複数の欠陥の座標を前記検査装置から取得し前記検査条件と関連付けて記憶し、前記複数の検査条件のうちの少なくとも２つの検査条件において共通に得られた欠陥の有無を検知する座標突合せを行い、前記少なくとも２つの検査条件の論理演算によって得られる条件ごとの複数の欠陥座標マップに、当該論理演算によって得られる条件において検出された前記欠陥を表示するデータ処理装置とを備え、
   前記データ処理装置は表示装置を有し、該表示装置は前記論理演算によって得られる条件ごとに前記欠陥のサンプリング条件を設定する設定画面を有し、
   前記データ処理装置は前記設定されたサンプリング条件に従って前記欠陥を選択し前記表示装置に表示された複数の欠陥座標マップへ表示させることを特徴とする検査作業支援システム。
8. 請求項７に記載された検査作業支援システムにおいて、
   前記サンプリング条件は前記欠陥の個数または割合であることを特徴とする検査作業支援システム。
9. 請求項７に記載された検査作業支援システムにおいて、
   前記複数の欠陥座標マップには、前記サンプリング条件に従って選択された欠陥と選択されなかった欠陥が表示されることを特徴とする検査作業支援システム。

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