JPH0915161A - 欠陥検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を
高精度で検出する。 【構成】 シミュレーション処理部５によって該マスク
データを実際に半導体ウエハ６上に形成されるパターン
の形状と同様にシミュレーション処理を行い、シミュレ
ーションデータを生成する。そのシミュレーションデー
タと被検査パターンデータとを比較し、不一致部を検出
して確実に欠陥だけを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査方法および装
置に関し、特に、半導体ウエハ上に形成されたパターン
の欠陥検査に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体ウエハ上に形成されたパターンにおける外観検査
は、大きく分けて後述する２種類の方法によって行われ
ている。

【０００３】まず、第１の方法としては、半導体ウエハ
に対して垂直方向から光を照射し、半導体ウエハ上に形
成された被検査パターンの画像をセンサによって取り込
み、この取り込んだ画像データと設計パターンデータで
あるマスクデータパターンとの比較を行うことによって
不一致部分の抽出を行い、欠陥として検出するものであ
る。

【０００４】次に、第２の方法としては、同じく半導体
ウエハに対して垂直方向から光を照射し、半導体ウエハ
上に形成された被検査パターンの画像をセンサによって
取り込み、この取り込んだ画像データと予め記憶してい
る隣接した半導体チップとの画像を比較するものであ
る。

【０００５】なお、半導体ウエハ上に形成されたパター
ンの外観検査について詳しく述べてある例としては、電
気通信学会論文誌、ＶＯＬ．Ｊ６９−Ｄ Ｎｏ．１１、
Ｐ１６８７〜Ｐ１６９６、１９８６年１１月発行におけ
る酒匂裕、依田晴夫、江尻正員による「実時間半導体ウ
エハ外観検査アルゴリズム」と題する文献、およびウル
トラクリーンテクノロジー１９９２．ＶＯＬ．４ Ｎ
ｏ．４、Ｐ２７、１９９２年８月２５日発行における水
野文夫、井古田まさみによる「半導体製造プロセスにお
ける異物解析システム」と題する文献がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な半導体ウエハ上に形成されたパターン外観検査では、
次のような問題点があることが本発明者により見い出さ
れた。

【０００７】すなわち、第１の方法においては、パター
ンの形成過程におけるエッチングや膜形成などの影響に
より、半導体ウエハ上に形成される実際のパターンとマ
スクデータパターンとでは形状が微妙に異なってしま
い、欠陥パターンでない箇所も検出してしまう恐れが生
じる。

【０００８】また、逆に欠陥パターンでない箇所を検出
しないように検査装置の感度を下げると、検査精度が低
下してしまい、欠陥個所を検出しなくなる恐れも生じて
しまう。

【０００９】さらに、第２の方法のような隣接する半導
体チップとのパターンにおける画像比較では、たとえ
ば、マスク欠陥に起因するパターン欠陥が生じた場合
に、全パターンに共通する欠陥は不一致部分とならない
ために検出できないという問題が生じる。

【００１０】本発明の目的は、半導体ウエハ上に形成さ
れたパターンの欠陥を高精度で検出することのできる欠
陥検査方法および装置を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明の欠陥検査方法は、設計
パターンデータを製造プロセスデータに基づいて実際に
形成されるプロセス形状と同じになるようにシミュレー
ト処理を行ってシミュレートデータを生成し、該シミュ
レートデータと被検査パターンデータとを比較し、シミ
ュレートデータと被検査パターンデータとの不一致部分
を検出するものである。

【００１４】また、本発明の欠陥検査方法は、比較され
るシミュレートデータおよび被検査パターンデータを、
２次元により表示される２次元データにして比較し、不
一致部分を検出するものである。

【００１５】さらに、本発明の欠陥検査方法は、シミュ
レート処理される前記設計パターンデータに、基板にパ
ターン原画を描くマスクデータを用いるものである。

【００１６】また、本発明の欠陥検査方法は、半導体ウ
エハ上に形成された欠陥がないパターンを標準パターン
データとして被検査パターンデータと比較し、標準パタ
ーンデータと被検査パターンデータとの不一致部分を検
出するものである。

【００１７】さらに、本発明の欠陥検査装置は、設計パ
ターンデータを製造プロセスデータに基づいてシミュレ
ート処理して、実際に形成されるプロセス形状と同様の
シミュレートデータを生成するシミュレート処理手段を
設け、そのシミュレート処理手段により生成されたシミ
ュレートデータと被検査パターンデータとを比較し、不
一致部分を検出するものである。

【００１８】

【作用】上記した本発明の欠陥検査方法によれば、設計
パターンデータを製造プロセスデータに基づいて実際に
形成されるプロセス形状と同じになるようにシミュレー
ト処理を行って生成したシミュレートデータと被検査パ
ターンデータとを比較し、シミュレートデータと被検査
パターンデータとの不一致部分を検出することにより、
確実に欠陥部分だけを検出でき、欠陥検査精度を大幅に
向上させることができる。

【００１９】また、上記した本発明の欠陥検査方法によ
れば、比較されるシミュレートデータおよび被検査パタ
ーンデータを２次元により表示される２次元データにし
て比較することによって、効率よく不一致部分だけを検
出することができる。

【００２０】さらに、上記した本発明の欠陥検査方法に
よれば、シミュレート処理される前記設計パターンデー
タに、基板にパターン原画を描くマスクデータを用いる
ことによりマスク欠陥などに起因するパターンに共通す
る欠陥も確実に検出することができる。

【００２１】また、上記した本発明の欠陥検査方法によ
れば、半導体ウエハ上に形成された欠陥がないパターン
を標準パターンデータとして被検査パターンデータと比
較し、標準パターンデータと被検査パターンデータとの
不一致部分を検出することにより、シミュレート処理時
間が不要となり、欠陥検査のスループットを向上するこ
とができる。

【００２２】さらに、上記した本発明の欠陥検査装置に
よれば、シミュレート処理手段が、設計パターンデータ
を製造プロセスデータに基づいてシミュレート処理して
実際に形成されるプロセス形状と同様のシミュレートデ
ータを生成し、シミュレートデータと被検査パターンデ
ータとを比較して不一致部分を検出することにより、被
検査パターンデータとの不一致部分である欠陥部分だけ
を確実に検出でき、欠陥検査精度を大幅に向上させるこ
とができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施例による欠陥検査
装置の構成説明図、図２は、本発明の一実施例による欠
陥検査装置のブロック図、図３は、本発明の一実施例に
よるプロセス形状シュミレータのシミュレートフローチ
ャート、図４は、本発明の一実施例による欠陥検査装置
における欠陥検出方法の説明図、図５は、本発明の一実
施例によるコンタクトホール形状における比較説明図で
ある。

【００２５】本実施例において、パターンの欠陥を検出
する欠陥検査装置１は、欠陥検査装置１における検査工
程の制御を行う制御部２および当該制御部２の制御信号
に基づいて欠陥検査を行う本体３が設けられている。

【００２６】また、欠陥検査装置１は被検査パターンと
の比較を行う標準パターンデータが入力およびセーブさ
れる入力部４が設けられている。

【００２７】さらに、欠陥検査装置１には、設計パター
ンデータであるマスクデータのシミュレーション処理を
行い、設計パターンデータを実際に後述する半導体ウエ
ハ上に形成されるパターンと同様の形状にするシミュレ
ーションデータを形成するシミュレーション処理部（シ
ミュレーション処理手段）５が設けられ、このシミュレ
ーション処理部５から出力されるシミュレーションデー
タが標準パターンとして入力部４を介して制御部２に入
力されることになる。

【００２８】また、シミュレーション処理部５は、図２
に示すように、被検査パターンにおけるマスクデータお
よびその製造プロセスデータが入力される入力部５ａ、
入力部５ａから入力されたマスクデータをシミュレーシ
ョン処理するデータ処理部５ｂおよびデータ処理部５ｂ
によって処理されたデータを入力部４へ出力する出力部
５ｃによって構成されている。

【００２９】そして、制御部２は、欠陥検査装置１の制
御を司る制御コンピュータ２ａおよび本体３により検出
された被検査パターンを画像処理し、被検査パターンデ
ータに変換してシミュレーションデータにおけるパター
ンとの比較を行ない、データに不一致部があると欠陥と
してデータ出力を行う画像処理部２ｂが設けられてい
る。

【００３０】また、画像処理部２ｂから出力された不一
致部のデータは、制御コンピュータ２ａを介してモニタ
２ｃに表示される。

【００３１】さらに、制御部２には、制御コンピュータ
２ａの制御信号に基づいて本体３に設けられているステ
ージ３ａを所定の位置に、たとえば、モータなどを用い
て駆動させる駆動部２ｄが設けられている。

【００３２】次に、本体３には、下方に被検査パターン
が形成された半導体ウエハ６を搭載する前述したステー
ジ３ａが設けられ、このステージ３ａはＸ方向、Ｙ方
向、Ｚ方向およびθ方向に自在に移動する構造となって
いる。

【００３３】また、ステージ３ａの上方には、半導体ウ
エハ６上に形成されたパターンを取り込むための対物レ
ンズ３ｂが設けられ、その上方にはミラー３ｃが設けら
れており、ミラー３ｃの側方に設けられた照明ランプ３
ｄから照射された光を該ミラー３ｃによって反射させ、
半導体ウエハ６上に照射させる。

【００３４】さらに、ミラー３ｃの上方には、対物レン
ズ３ｂによって取り込まれた所定のパターンを検出する
検出器３ｅが設けられている。

【００３５】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３６】まず、マスクデータを入力部５ａから入力
し、データ処理部によって該マスクデータを実際に半導
体ウエハ６上に形成されるパターンの形状と同様となる
ようにシミュレーション処理を行い、シミュレーション
データを生成する。

【００３７】そして、シミュレーション処理が行われた
シミュレーションデータは２次元データにされて標準パ
ターンデータとなり出力部５ｃを介して入力部４に出力
される。

【００３８】ここで、データ処理部５ｂにおけるデータ
シミュレーションのプロセスを図３を用いて説明する。

【００３９】まず、マスクパターンデータおよび当該マ
スクパターンにおける製造プロセスデータであるプロセ
スフローデータを入力部５ａを介してデータ処理部５ｂ
に入力する（ステップＳ１０１）。

【００４０】そして、データ処理部５ｂは、それぞれの
マスクパターンデータに対し、入力されたプロセスフロ
ーデータに基づいて形状シミュレータ処理を行い（ステ
ップＳ１０２）、その結果の２次元データを標準パター
ンとして入力部４に出力する（ステップＳ１０３）。

【００４１】次に、この２次元データにおける標準パタ
ーンと本体３における対物レンズ３ｂおよび検出器３ｅ
を介して検出された被検査パターンの２次元データとが
比較され、不一致部が欠陥として検出されて制御コンピ
ュータ２ａを介して出力部５ｃに表示される。

【００４２】ここで、標準パターンと被検査パターンと
の比較について説明する。

【００４３】たとえば、比較するパターンが図４に示す
ように、半導体ウエハ６上にコンタクトホール７および
配線パターン８が形成された部分であると、コンタクト
ホール７の大きさや形状、配線パターン８における配線
パターン幅、形状および配線パターン８以外の異物など
の比較を行う。

【００４４】この場合、被検査パターンには、コンタク
トホール７の大きさの違い、配線パターン８の欠陥およ
び半導体ウエハ６上に異物があるので、ハッチングに示
す部分が欠陥や異物としてモニタ２ｃに表示される。な
お、図４に示すハッチングは、標準パターンと被検査パ
ターンとの不一致部を示すものであり、断面を示すもの
ではない。

【００４５】また、本実施例において、本発明者が検討
した設計データを標準パターンデータとして実際に形成
されるパターンと比較した場合と、本発明によるマスク
データとシミュレーション処理したシミュレーションデ
ータを標準パターンデータとして実際に形成されるパタ
ーンと比較した場合の比較例を図５に示す。

【００４６】まず、図５において、本発明者の検討によ
るマスクデータにおけるコンタクトホール９の形状は長
方形である。しかし、実際に形成されたコンタクトホー
ル１０の形状は、露光時の光の回析などのために四隅が
丸まっている。

【００４７】よって、この場合、コンタクトホール１０
の点線部分の形状が異なってしまい、欠陥でない不一致
部分が欠陥として検出されてしまうことになる。また、
この点線部分を欠陥として検出しないように感度を落と
すと大まかな部分だけの検出となり、検査精度が落ちて
しまう。

【００４８】次に、本発明の場合では、マスクデータを
シミュレーション処理するので、シミュレーションデー
タがコンタクトホール１１の四隅が丸まった形状を標準
パターンデータとしている。

【００４９】また、マスクデータに基づいて実際に形成
されたコンタクトホール１２の形状も同様に四隅が丸ま
っているので、本発明の標準パターンデータを用いるこ
とによって不一致部分はすべて欠陥として検出すること
ができる。

【００５０】それにより、本実施例によれば、シミュレ
ーション処理部５によってシミュレーションされた標準
パターンと被検査パターンとの比較を行い、不一致部を
検出するので、確実に欠陥だけを検出することができる
ようになり、欠陥検査精度を向上させることができる。

【００５１】また、マスクデータに基づいてシミュレー
ション処理を行うので、マスク欠陥に起因する共通のパ
ターン欠陥も検出できるようになる。

【００５２】欠陥検査装置１が複数ある場合には、所定
の１台の欠陥検査装置にだけシミュレーション処理部５
（図２）を設け、図６に示すように、その他の欠陥検出
装置１ａには入力部４だけを設ける。

【００５３】そして、欠陥検査装置１によりシミュレー
ション処理されたシミュレーションデータまたは欠陥検
査装置１により検査され、欠陥が検出されなかったパタ
ーンデータを標準データとしてその他の欠陥検査装置１
ａにおける入力部４から入力し、欠陥検査を行う。

【００５４】また、この場合も、標準パターンと被検査
パターンとの比較は（図４）、前述したようにコンタク
トホール７の大きさや形状、配線パターン８における配
線パターン幅、形状および配線パターン８以外の異物な
どの比較を行う。

【００５５】それにより、欠陥検査装置１ａには、シミ
ュレーション処理時間が不要となり、欠陥検査のスルー
プットを向上することができる。

【００５６】また、欠陥検査装置１ａにシミュレーショ
ン処理部５が不要となるので、欠陥検査装置の製造コス
トを少なくすることもできる。

【００５７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５８】たとえば、前記実施例では、半導体ウエハ
６上に形成されたパターンにおける欠陥検査に欠陥検査
装置１，１ａを用いたが、レクチル検査や液晶基板検査
に用いることによっても良好に欠陥検査を行うことがで
きる。

【００５９】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６０】（１）本発明によれば、実際に形成される
プロセス形状と同じになるシミュレートデータを被検査
パターンデータと比較することにより、確実に欠陥部分
だけを検出でき、欠陥検査精度を大幅に向上させること
ができる。

【００６１】（２）また、本発明では、基板にパターン
原画を描くマスクデータをシミュレート処理したシミュ
レートデータおよび被検査パターンデータを２次元デー
タにして比較することにより、効率よく不一致部分だけ
を検出でき、マスク欠陥などに起因するパターンに共通
する欠陥も確実に検出することができる。

【００６２】（３）さらに、本発明においては、半導体
ウエハ上に形成された欠陥がない標準パターンデータと
被検査パターンデータとを比較することによってシミュ
レート処理時間を不要にでき、短時間で欠陥検査を行う
ことができる。

【００６３】（４）また、本発明によれば、上記（１）
〜（３）により、欠陥検査におけるスループットを向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による欠陥検査装置の構成説
明図である。

【図２】本発明の一実施例による欠陥検査装置のブロッ
ク図である。

【図３】本発明の一実施例によるプロセス形状シュミレ
ータのシミュレートフローチャートである。

【図４】本発明の一実施例による欠陥検査装置における
欠陥検出方法の説明図である。

【図５】本発明の一実施例によるコンタクトホール形状
における比較説明図である。

【図６】本発明の他の実施例による欠陥検査装置の構成
説明図である。

【符号の説明】

１ 欠陥検査装置 １ａ 欠陥検出装置 ２ 制御部 ２ａ 制御コンピュータ ２ｂ 画像処理部 ２ｃ モニタ ２ｄ 駆動部 ３ 本体 ３ａ ステージ ３ｂ 対物レンズ ３ｃ ミラー ３ｄ 照明ランプ ３ｅ 検出器 ４ 入力部 ５ シミュレーション処理部（シミュレーション処理手
段） ５ａ 入力部 ５ｂ データ処理部 ５ｃ 出力部 ６ 半導体ウエハ ７ コンタクトホール ８ 配線パターン ９〜１２ コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 泰紀 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 荒川 亘 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設計パターンデータを製造プロセスデー
   タに基づいて実際に形成されるプロセス形状にシミュレ
   ート処理を行ってシミュレートデータを生成し、前記シ
   ミュレートデータと被検査パターンデータとを比較し、
   前記シミュレートデータと前記被検査パターンデータと
   の不一致部分を検出することを特徴とする欠陥検査方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の欠陥検査方法において、
   比較される前記シミュレートデータおよび前記被検査パ
   ターンデータを、２次元により表示される２次元データ
   にして比較し、不一致部分を検出することを特徴とする
   欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の欠陥検査方法に
   おいて、シミュレート処理される前記設計パターンデー
   タが、基板にパターン原画を描くマスクデータであるこ
   とを特徴とする欠陥検査方法。
4. 【請求項４】 半導体ウエハ上に形成された欠陥がない
   パターンを標準パターンデータとして被検査パターンデ
   ータと比較し、前記標準パターンデータと前記被検査パ
   ターンデータとの不一致部分を検出することを特徴とす
   る欠陥検査方法。
5. 【請求項５】 設計パターンデータを製造プロセスデー
   タに基づいてシミュレート処理を行い、実際に形成され
   るプロセス形状と同様のシミュレートデータを生成する
   シミュレート処理手段を設けたことを特徴とする欠陥検
   査装置。