JPH04279041A - パターン欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＬＳＩウエハや
ＴＦＴなどのパターンの欠陥を比較検出する際の比較対
象の選択方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の方法は、特開昭５７−１９６３７
７号公報に記載のように、パターンを検出する手段と同
一であるはずのパターン同士を比較する手段によってパ
ターンの欠陥を検出するようになっていた。

【０００３】即ち、検出対象は、図２に示すように、メ
モリ用ＬＳＩなどの半導体ウエハのパターンや、ＴＦＴ
（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）のパタ
ーンや、プリント配線板のパターンや、セラミック基板
のパターンや、それらを製造する工程で用いるマスクや
レチクルなどのパターンである。ここでは一例として半
導体ウエハのパターンについて説明するが、他のパター
ンに対しても同じ事が成り立つ。半導体ウエハのパター
ンは最終的に切り離されて個別製品となるチップが数十
個一枚のウエハに載っていて、それらは互いに同じパタ
ーンを持っているチップ内はメモリセル部分などのよう
に一定の周期で繰り返し性を持った部分と周辺回路など
のように周期性の乏しい部分がある。（ここでセルとは
、一つの機能チップの中で繰返しパターンを持つ部分の
こと）このようなパターンの欠陥を検出する原理を図２
を用いて説明する。即ち、各チップが全く同一のパター
ンを持っており、または各セルが一定の周期で繰り返し
性を持っている事に着目し、パターンを検出して記憶し
ておき、それと同一であるはずの別のチップのパターン
を次に検出して比較する。いずれのパターンにも欠陥が
存在しない場合にはパターンの差はほとんど生じないが
、いずれかのパターンに欠陥が存在する場合には欠陥部
分でパターンに差を生じるため、パターンの比較により
差を生じる場所を検出することによりパターン欠陥を検
出することができる。

【０００４】このとき、比較して差があればいずれかの
パターンに欠陥があると言えるが、いずれのパターンに
欠陥があるかを判別することはできない。

【０００５】なお、以降の説明では検出したパターンと
別のチップのパターンを検出して比較する場合の比較方
法を二チップ比較方式と呼び、検出したパターンと別の
セルのパターンを検出して比較する場合の比較方法を二
セル比較方式と呼ぶ。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、二セル比較は
二チップ比較と比べて正常部誤差が小さいため欠陥部と
正常部の弁別は容易である。このことを図３を用いて説
明する。図は検出したパターンの任意の線上の検出信号
波形を示したものである。即ち、二セル比較は同一チッ
プ内で、しかも、近接した位置のものと比較するため正
常部の各種誤差要因は小さいため、二セル比較では二チ
ップ比較と比べて正常部検出信号誤差は小さい。これに
対して欠陥部の検出信号差は二セル比較と二チップ比較
で同一であると考えられる。これらにより、検出信号差
を二値化して正常部と欠陥部を弁別する比較方式をとっ
た場合の閾値余裕ΔＶは二チップ比較より二セル比較の
方が大きく、弁別は容易となる。

【０００７】さて、以降の説明のために、ウエハのパタ
ーンを比較方式の観点で二つに分類する。即ち、第一の
分類はメモリセルが決められたピッチで周期的に配列し
ており、二セル比較可能部と名づける。また、第二の分
類は周辺回路で周期性に乏しく二チップ比較しかできな
い部分で二セル比較可能部と名づける。

【０００８】上記従来技術には次の比較方式のいずれか
を用いている。すなわち、第一の方式は二チップ比較の
みでウエハ全面の欠陥検出を行なう。第二の方式は二セ
ル比較可能部の座標を指定して、二セル比較可能部では
二セル比較不可能部では二チップ比較を行なう。

【０００９】そして、第一の方法は二セル比較可能部に
おいて二チップ比較を行なっているため閾値余裕が少な
く、第二の方式はウエハ毎に異なる二セル比較可能部の
座標を予め指定しておく必要があり、多大な工数が必要
である点に関する考慮がかけていた。

【００１０】本発明の目的は二セル比較と二チップ比較
を座標の指定無しで自動的に切り替える方式を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため
に、本発明は、あらかじめ特定のチップを二セル比較で
検査して、パターンの違いに起因するパターン差があれ
ば二セル比較不可能部，パターン差が無ければ二セル比
較可能部と考える。次に、実際の検査時に二セル比較不
可能部では二チップ比較，二セル比較可能部では二セル
比較を、それぞれ、行う。

【００１２】即ち、パターン欠陥検査方法は、図４に示
すように、ウエハのパターンを二セル比較で検査する前
検査機能１、および二セル比較での検査結果を元に二セ
ル比較可能部と二セル比較不可能部を判断し、記憶して
おく判断機能２、及び判断機能２よりの指示で二セルと
二チップを切り替えて検査する欠陥検査機能３よりなる
。

【００１３】

【作用】まず、前検査機能１で特定のチップを二セル比
較で前検査してパターンの差を抽出し、判断機能２で欠
陥判定の結果より、例えば、一定のサイズより大きい差
異が一つでもあればパターン差があると判断し、一つも
無ければパターン差がないと判断し、パターン差がある
場合は二セル比較不可能部、パターン差がない場合は二
セル比較不可能部と判断する。

【００１４】次に、欠陥検査機能３で実際の検査を行う
。検査を行うチップと前検査機能で検査した特定のチッ
プの対応する座標は同一のパターンを持ち、二セル比較
が可能であるか不可能であるかは同一である。このこと
より、実際の検査では特定のチップの対応する座標が二
セル比較可能部であれば二セル比較を行い、二セル比較
不可能部であれば二チップ比較を行う。これにより二セ
ル比較と二チップ比較を座標の指定無しで自動的に切り
替えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１により説
明する。本実施例ではＬＳＩウエハのパターンを例に説
明するが、ＴＦＴなどのパターンにも適用することがで
きる。図１はＬＳＩウエハのパターン検査装置（以下の
説明では単に検査装置と呼ぶ）の構成図である。検査装
置はウエハ４を走査するＸＹステージ５とウエハを照明
する光源６と照明光学系７と照明されたウエハの光学像
を検出する対物レンズ８と一次元イメージセンサ９より
なる検出部、及び、一次元イメージセンサ９の信号をデ
ジタル化して記憶するためのＡ／Ｄ変換機１０と画像メ
モリ部１１よりなる画像入力部１２、及び画像入力部に
入力された検出画像１３と二チップ比較すべき座標の二
チップ比較用画像１４を画像メモリ部１１より取り出す
二チップ画像取り出し部１５，二セル比較用画像を画像
メモリ部１１より取り出す二チップ画像取り出し部１５
，二セル比較用画像を画像メモリ部１１より取り出す二
セル比較用画像取出部１７，二チップ比較用画像１４と
二セル比較用画像１６を切り替えて比較画像１８を出力
する画像選択部１９，検出画像１３と比較画像１８のパ
ターン差を抽出して欠陥判定する欠陥判定部２０よりな
る画像処理部２１、及びＸＹステージ５の制御、画像処
理部２１より出力されるパターン差や欠陥情報の記憶や
表示と全体シーケンスの管理を行う全体制御部２２より
なる。

【００１６】装置の各部は以下のように動作してパター
ン欠陥を検出する。即ち、全体制御部２２よりの指令で
各部のイニシャライズ後、以下の動作を繰り返して検査
する。ＸＹステージ５を特定のチップに移動し、画像選
択部１９を二セル比較用画像を取り出すように設定し、
欠陥判定部２０には前検査用のパラメータを設定してお
く。ＸＹステージの走査に同期して、光源６で照明され
たウエハ４のパターンを対物レンズ８を介して一次元イ
メージセンサ９で光電変換することにより二次元のパタ
ーンを検出し、Ａ／Ｄ変換機１１でデジタル化した二次
元の検出画像１３とし、得られた検出画像は画像メモリ
部１１に記憶する。

【００１７】二チップ画像取り出し部１５は図５に示し
たウエハの斜視図のように二チップ比較すべき座標と検
出画像の差がチップのピッチと等しいことに着目して画
像メモリ部１１の特定のアドレスを参照することにより
二チップ比較用画像を取り出す。また、二セル画像取り
出し部１７は、図５に示したように、二セル比較すべき
座標と検出画像の差がセルのピッチと等しい事に着目し
て画像メモリ部１１の特定のアドレスを参照することに
より二セル比較用画像を取り出す。

【００１８】画像選択部１９は比較画像１８に二セル比
較用画像１４を取り出し、検出画像１３と比較画像１８
より欠陥判定部２０でブロック単位で、順次、パターン
差を抽出する。全体制御部２２はブロックの中に一定の
大きさ以上のパターン差があればそのブロックは二セル
比較不可能部と判断し、そうでなければ二セル比較可能
部と判断し、この情報を記憶しておく。

【００１９】このことを図６の実際の実験結果で説明す
る。図６は検出画像１３と比較画像１８（二セル比較用
画像１４）とそれらの比較結果（黒で差の無い場所、白
で差のある場所）を示したもので、（ａ）にメモリセル
繰り返し部（二セル比較可能部）と（ｂ）に周辺回路（
二セル比較不可能部）の場合を示している。（ａ）のメ
モリセル繰り返し部では検出画像と比較画像は同じで比
較結果は全面で差が無い。これに対し、（ｂ）の周辺回
路では検出画像と比較画像は異なっており、比較結果に
は大きな差がある。この差の有無を用いて二セル比較可
能部であるか二セル比較不可能部であるかを判断する。

【００２０】次に、全体制御部２２よりの指令で実際の
検査をするチップにＸＹステージ５を移動してＸＹステ
ージを走査して検査を行う。検査しているブロックと記
憶しておいた対応するブロックの二セル比較可能部であ
るか二セル比較不可能部であるかの情報を、順次、読み
だす。二セル比較可能部の場合は、画像選択部１９を二
セル比較用画像を取り出すように設定し、欠陥判定部２
０に二セル比較に最適なパラメータを設定する。また、
二セル比較不可能部の場合は、画像選択部１９を二チッ
プ比較用画像を取り出すように設定し、欠陥判定部２０
に二チップ比較に最適なパラメータを設定して検査する
。これにより二セル比較可能部では二セル比較用画像と
検出画像に対して二セル比較に最適なパラメータで検査
でき、二セル比較不可能部では二チップ比較用画像と検
出画像に対して二チップ比較に最適なパラメータで検査
できる。

【００２１】本発明によれば二セル比較可能部と二セル
比較不可能部でそれぞれ二セル比較と二チップ比較とを
最適なパラメータで行うことができる。

【００２２】本発明の第一の変形は一次元イメージセン
サ９とＸＹステージ５の走査により二次元パターンを検
出する代りにＴＶカメラとＸＹステージ５のステップ＆
リピートで二次元パターンを検出する。本変形によれば
、ステージの走査がないため必要な場所だけ検査できる
特徴がある。

【００２３】本発明の第二の変形は、特定の一チップの
みで前検査を行うのではなく、複数のチップを前検査し
、ブロック中に一定の大きさのパターンの差異があるチ
ップが一定個数以上ある場合を二セル比較不可能部とす
る。本変形によれば、複数チップのデータを用いている
のでより正確に二セル比較可能部と二セル比較不可能部
の判定ができる。

【００２４】本発明の第三の変形は前検査するときは判
定のパラメータを通常の検査の場合より緩く設定してお
き、大きなパターン差しか検出しないようにする。本変
形によれば、パターン欠陥が前検査の二セル比較可能部
にあったときより大きいパターン欠陥であっても二セル
比較可能部であると判断できる可能性が高い特徴がある
。

【００２５】次に、本発明の第二の実施例を図７により
説明する。図７はＬＳＩウエハのパターン検査装置の構
成図である。検査装置はウエハ４を走査するＸＹステー
ジ５とウエハを照明する光源６と照明光学系７と照明さ
れたウエハの光学像を検出する対物レンズ８と一次元イ
メージセンサ９よりなる検出部、及び、一次元イメージ
センサ９の信号をデジタル化して二チップ比較用と二セ
ル比較用の画像を記憶するためのＡ／Ｄ変換器１０と二
チップ比較用画像メモリ部２３と二セル比較用画像メモ
リ部２４よりなる画像入力部１２、及び二チップ比較用
画像メモリ部２３よりの二チップ比較用画像１４と二セ
ル比較用画像メモリ部２４よりの二セル比較用画像１６
を選択して比較画像１８を出力する画像選択部１９と検
出画像１３と比較画像１８のパターン差を抽出して欠陥
判定する欠陥判定部２０よりなる画像処理部２１、及び
ＸＹステージ５の制御，画像処理部２１より出力される
パターン差や欠陥情報の記憶や表示と全体シーケンスの
管理を行う全体制御部２２よりなる。

【００２６】装置の各部は以下のように動作してパター
ン欠陥を検出する。即ち、全体制御部２２よりの指令で
各部のイニシャライズ後、図８に示す順番で以下の動作
を繰り返して検査する。図８はウエハの平面図で検査す
る順番を説明する。ウエハの端より順番に往復走査しな
がら、しかも、なるべく同一のパターンを連続して検査
する。

【００２７】ＸＹステージ５を最初のチップに移動し、
画像選択部１９を二セル比較用画像を取り出すように設
定し、欠陥判定部２０には前検査用のパラメータを設定
しておく。ＸＹステージの走査に同期して、光源６で照
明されたウエハ４のパターンを対物レンズ８を介して一
次元イメージセンサ９で光電変換することにより二次元
のパターンを検出し、Ａ／Ｄ変換機１１でデジタル化し
た二次元の検出画像１３とし、得られた検出画像は二チ
ップ比較用画像メモリ部２３と二セル比較用画像メモリ
部２４に記憶する。画像選択部１９は比較画像１８に二
セル比較用画像１４を取り出し、検出画像１３と比較画
像１８より欠陥判定部２０でブロック単位で順次パター
ン差を抽出する。全体制御部２２はブロックの中に一定
の大きさ以上のパターン差があればそのブロックは二セ
ル比較不可能部と判断し、そうでなければ二セル比較可
能部と判断し、この情報を記憶しておく。

【００２８】続いて次のチップにＸＹステージ５を移動
して検査を行う。検査しているブロックと記憶しておい
た対応するブロックの二セル比較可能部であるか二セル
比較不可能部であるかの情報を順次読みだす。二セル比
較可能部の場合は画像選択部１９を二セル比較用画像を
取り出すように設定し、欠陥判定部２０に二セル比較に
最適なパラメータを設定する。また、二セル比較不可能
部の場合は画像選択部１９を二チップ比較用画像を取り
出すように設定し、欠陥判定部２０に二チップ比較に最
適なパラメータを設定して検査する。これにより二セル
比較可能部では二セル比較用画像と検出画像に対して二
セル比較に最適なパラメータで検査でき、二セル比較不
可能部では二チップ比較用画像と検出画像に対して二チ
ップ比較に最適なパラメータで検査できる。

【００２９】本発明によれば効率よく検査できる特徴が
ある。即ち、二チップ比較をする場合は二チップ比較用
画像メモリ２３に一つ前のチップのパターンが入ってい
る必要がある。しかし、いちばん最初のチップでは一つ
前がないため検査できない。この検査ができないチップ
を利用して二セル比較可能部であるか二セル比較不可能
部であるかを判定しているため、必要最低限のＸＹテー
ブルの走査で検査を完了することができる。

【００３０】本実施例の変形として全体制御部でパター
ン差を元に二セル比較可能部であるか二セル比較不可能
部であるかを判断する場合に次の基準を用いる。

【００３１】１）パターン差の面積が高い閾値より大き
ければ無条件に二セル比較不可能部 ２）パターン差の面積が低い閾値より小さければ無条件
に二セル比較可能部 ３）１）でも２）でもない場合は前後もブロックが両方
とも二セル比較可能部の場合は二セル比較可能部、そう
でない場合は二セル比較不可能部 本変形例によれば、前後の状況を考慮しているので判定
の信頼性が高い特徴がある。

【００３２】本実施例の変形として画像選択部１９を無
くし、二セル比較専用と二チップ比較専用の欠陥判定部
２０をそれぞれ一式持ち、それら二式の欠陥判定部より
の結果を全体制御部２２で受け取り等価な処理を実現す
る。本変形によれば、既存の装置を改造する時には変更
点が最小となる特徴がある。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、二セル比較可能部の座
標を予め指定しておくことなく欠陥検出ができる。この
ため、ウエハ毎に設定する二セル比較可能部の座標指定
の工数が低減する。また、二セル比較可能部では二セル
比較，二セル比較不可能部では二チップ比較を行なうこ
とができる。このため、ウエハ毎に設定する二セル比較
可能部の座標指定の工数が低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】一般的なパターン比較方式による欠陥検出方法
の原理説明図。

【図３】二セル比較と二チップ比較の時の検出波形とそ
の差波形を示した説明図。

【図４】本発明の解決手段の説明図。

【図５】検出対象のＬＳＩウエハのパターン説明図。

【図６】二セル比較と二チップ比較の判断の実験結果の
説明図。

【図７】本発明の第二の実施例のブロック図。

【図８】図７の検査順を示したウエハの平面図。

【符号の説明】

１…前検査機能、２…判断機能、３…欠陥検査機能、４
…ウエハ、５…ＸＹステージ、６…光源、７…照明光学
系、８…対物レンズ、９…一次元イメージセンサ、１０
…Ａ／Ｄ変換器、１１…画像メモリ部、１２…画像入力
部、１３…検出画像、１４…二チップ比較用画像、１５
…二チップ画像取り出し部、１６…二セル比較用画像、
１７…二セル画像取出部、１８…比較画像、１９…画像
選択部、 ２０…欠陥判定部、２１…画像処理部、２２…全体制御
部、２３…二チップ比較用画像メモリ、２４…二セル比
較用画像メモリ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ一個または複数個の特定のチッ
   プを二セル比較でパターン差を抽出して、パターンの違
   いに起因する前記パターン差があれば二セル比較不可能
   部、前記パターン差が無ければ二セル比較可能部とし、
   実際の検査時に前記二セル比較不可能部では二チップ比
   較、前記二セル比較可能部では二セル比較を行うことを
   特徴とするパターン欠陥検出方法。
2. 【請求項２】請求項１において、一定の大きさ以上の前
   記パターンの差異が一定数量以上ある場合、または前記
   パターンの差異のある場所の面積の合計が一定の数値以
   上となる場合をパターン差がある場合とするパターン欠
   陥検出方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記パターン差より前
   記二セル比較可能部であるか前記二セル比較不可能部で
   あるかを決めるときはその着目場所以外の場所が前記二
   セル比較可能部であるか前記二セル比較不可能部である
   かを考慮するパターン欠陥検出方法。
4. 【請求項４】請求項１において、複数個の前記チップの
   前記パターン差を抽出してそれらすべてのデータを用い
   て判断した結果をパターン差がある場合とするパターン
   欠陥検出方法。
5. 【請求項５】請求項１において、複数個の前記チップの
   前記パターン差を抽出して一定の大きさ以上の前記パタ
   ーンの差異が一定以上のチップ数である場合をパターン
   差がある場合とするパターン欠陥検出方法。
6. 【請求項６】請求項１において、あらかじめ特定の前記
   チップを前記二セル比較で前検査するときは判定のパラ
   メータを通常の検査の場合より緩く設定しておき、大き
   な前記パターン差しか検出しないパターン欠陥検出方法
   。
7. 【請求項７】請求項１において、実際の検査時の前記二
   セル比較と前記二チップ比較を異なった基準で検査する
   パターン欠陥検出方法。
8. 【請求項８】請求項１において、同一の前記パターンを
   複数個連続して検査するようにし、同一の前記パターン
   の最初の一個又は複数個で前記パターンの差異の有無を
   判断するパターン欠陥検出方法。