JPH11135583A - チップのパターン検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の性質を持つ領域が存在するチップのパタ
ーン方法において、明るさが領域により異なる場合や、
繰り返し性が複数ある場合においても、チップ全面で良
好な検出感度を得られるようにする。 【解決手段】チップ内を複数の領域に論理的に分割し
て、その分割された複数の領域に応じて、信号の階調変
換、比較の際のデータ遅延量、欠陥判定パラメータを変
化させてパターン比較をおこない欠陥を見出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップのパターン
検査装置および方法に係り、半導体ウェハ上にチップを
形成する際のパターン検査工程に用いるものであり、メ
モリ、ロジックチップを問わず広く適用可能であり、チ
ップの領域の特性に応じて適切な検査をおこなえるよう
にするチップのパターン検査装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】メモリ、マイクロプロセッサなどを量産
する際には、シリコンの半導体ウェハ上にチップを多数
作り、そのチップ上に微細なパターンを形成する技術が
一般的である。このためのパターン検査の方法として
は、隣接する２チップを比較する方法が従来より、フォ
トマスクあるいは、ウェハの外観検査装置として広く用
いられてきた。これを「２チップ比較検査」と言う。

【０００３】ところで、チップ上には、マイクロプロセ
ッサのロジック部のように繰り返しのパターンがあまり
見られない所と、ＤＲＡＭ上のメモリセルのように繰り
返しパターンで構成されている所が有る。ＤＲＡＭのよ
うに、繰り返しパターンで形成されていることが多いチ
ップの検査方法として「繰り返しパターン比較検査」が
提案されている。

【０００４】２チップ比較検査は、隣接するチップ同士
では同一のパターンを持っている特徴に着目し、数ｍｍ
〜数十ｍｍ単位で隣接する２チップの同じパターンを比
較して、欠陥検出をおこなう比較検査方法である。

【０００５】一方、繰り返しパターン比較検査は、チッ
プ内のメモリセル領域においては数μｍ〜数十μｍ単位
で同一のパターンセルが繰り返されている特徴に着目
し、隣接セルのパターンを比較して欠陥検出をおこなう
比較検査方法である。

【０００６】一般的に、チップ比較検査は、数ｍｍ〜数
十ｍｍ単位で隣接する２チップのパターンを比較するた
め、多層パターンを有する半導体ウェハの場合、チップ
によるパターン寸法、パターンの重ね合わせ精度等の差
異により微細な欠陥を検出するのは難しいため、数μｍ
〜数十μｍ単位のパターンセルの比較をおこなう繰り返
しパターン比較検査より感度が劣るという問題点があっ
た。

【０００７】一方、繰り返しパターン比較検査は、数μ
ｍ〜数十μｍしか離れていないすぐ近傍のパターンを比
較するため、比較するパターン同士の差異が小さく、微
細な欠陥まで検出可能であるという特徴がある。しかし
ながら、その比較の性質上、繰り返しパターン部しか検
査できないという問題点があった。

【０００８】この問題点を解決するため、特開平３−２
３２２５０号公報記載のように、チップ内のパターン配
置情報をもとに検査領域を繰り返しパターン部とそれ以
外に分けて、検査領域データをもとにチップ比較、繰り
返しパターン比較の各々が重複しないように検査する方
法がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平３−２３２
２５０号公報記載の検査方法は、検査領域の性質に応じ
て、検査方法を変えるため、繰り返しパターン部と、そ
うでない部分、すなわち、非繰り返しパターン部が混在
するチップでは有効な検査方法である。しかしながら、
検査領域の種類としては、繰り返しパターン部とそれ以
外の２種類しか設定が不可能なため、例えば、図２１に
示すように、同一チップ内に繰り返しパターンのピッチ
が異なる領域が２カ所以上存在する場合には、どちらか
一方の領域はチップ比較となり、繰り返し性があるにも
かかわらず繰り返しパターン比較より感度が低くなる問
題がある。

【００１０】ここで、図２３は、ある領域Ａのピッチが
αであり、他の領域Ｂのピッチがそれとは異なったβで
あることを示す模式図である。

【００１１】また、図２４で示されようにマイクロプロ
セッサのようなロジックチップは、非繰り返しパターン
からなる領域Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの論理回路部分等と、繰り
返しパターンからなる領域Ａ、Ｂの内臓メモリ等により
構成されているのが一般的である。この場合には、非繰
り返しパターン部分は、チップ比較検査で検査される
が、図２３の各図に示されているようにように、チップ
比較検査がおこなわれる領域の中でも、場所によって明
るさが大きく異なり、Ａ／Ｄ変換出力信号レベルが大き
く異なる。

【００１２】ここで、図２４は、マイクロプロセッサが
複数の領域を持つことを示した模式図である。また、図
２５は、その図２４に示される各断面での明るさを表し
たグラフである。

【００１３】一般にデジタル技術を基盤としたパターン
検査では、断面を測定して得られるＡ／Ｄ変換出力信号
を、比較検査用の信号に変換する階調変換をおこなう。
従来の技術では、例えば、Ａ／Ｄ変換出力信号に対し
て、図２６に示すように、一律に線形変換する。そのた
め、領域Ａ、Ｂ、Ｃを例にとると、階調変換後の出力幅
に差が生じ、検出感度に差が生じる。ここで、図２６
は、従来技術に係るＡ／Ｄ出力値と階調変換出力との関
係を示すグラフである。

【００１４】すなわち、Ａ／Ｄ変換出力信号が小さい暗
い領域Ｃでの階調変換した後のパターン階調は、Ａ／Ｄ
変換出力信号が大きい明るい領域Ａでの階調変換した後
のパターン階調に比べてれ低くなる。このため、パター
ンと欠陥との階調差が小さくなり、結果的に感度が低く
なる。

【００１５】このため、階調変換した出力値を比較する
差画像信号では、図２７のように検出領域により検出し
たい欠陥の信号レベルが異なることになる。そのため、
従来技術の検査方法では、同じしきい値では欠陥を見逃
したり、逆に虚報を大量に発生させたりもする。ここ
で、図２７は、領域Ａと領域Ｂとの差画像信号と、理想
的なしきい値を比較して示したグラフである。例えば、
領域Ｂに領域Ａでのしきい値を適用しても、欠陥は発見
されず、逆に、領域Ａに領域Ｂのしきい値を適用すれ
ば、欠陥でもないのに欠陥が多く発見されることにな
る。このように、検出感度が、まちまちのチップでは、
取り扱いが困難であり、統一的に同じ検出感度で検査す
るのは難しいと言う問題点があった。

【００１６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、チップのパターン検査装置
および方法において、そのチップ内で複数の性質を持つ
領域が存在して、明るさが領域により異なる場合や、繰
り返し性が複数ある場合においても、チップ全面で良好
な検出感度を得ることができ、その複数の領域にわたっ
て検査を統一的おこなうことのできるパターン検査方法
およびその装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のチップのパターン検査装置に係る発明の構
成は、基板上に同一のチップとなるように複数個配置し
て形成されたチップを検査するためのチップのパターン
欠陥検査装置において、被検査パターンの検出画像信号
を検出する手段と、ある検査パターンの検出画像信号
を、そのチップ内、または、これを基板上の隣接あるい
は離れた被検査パターンの検出画像信号と比較する手段
とを有し、そのチップを複数の領域に論理的に分割し
て、その分割された複数の領域に応じて、検出画像信号
に対して変換をおこない、それら変換の結果を用いて前
記パターンを検査するようにしたものである。

【００１８】より詳しくは、上記チップのパターン検査
装置において、前記分割された複数の領域に応じて、検
出画像信号に対しておこなう変換が、検出画像信号の階
調変換であるようにしたものである。

【００１９】また詳しくは、上記チップのパターン検査
装置において、前記分割された複数の領域に応じて、検
出画像信号に対しておこなう変換が、データを比較する
際のデータ読み出しの遅延量であるようにしたものであ
る。

【００２０】別に詳しくは、上記チップのパターン検査
装置において、前記分割された複数の領域に応じて、欠
陥判定パラメータを異ならせて前記パターンを検査する
ようにしたものである。

【００２１】また、領域の分割について詳しくは、上記
チップのパターン検査装置において、前記領域を論理的
に分割するのを、予め収集した画像データに基づいて判
別するようにしたものである。

【００２２】別に詳しくは、上記チップのパターン検査
装置において、前記領域を論理的に分割するのを、設計
データに基づいて判別するようにしたものである。

【００２３】また別に詳しくは、上記チップのパターン
検査装置において、前記領域を論理的に分割するのを、
実測値データに基づいて判別するようにしたものであ
る。

【００２４】上記目的を達成するために、本発明のチッ
プのパターン検査方法に係る発明の構成は、基板上に同
一のチップとなるように複数個配置して形成されたチッ
プを検査するためのチップのパターン欠陥検査方法にお
いて、被検査パターンの検出画像信号を検出して、ある
検査パターンの検出画像信号を、そのチップ内、また
は、これを基板上の隣接あるいは離れた被検査パターン
の検出画像信号と比較し、そのチップを複数の領域に論
理的に分割して、その分割された複数の領域に応じて、
検出画像信号に対して変換をおこない、それら変換の結
果を用いて前記パターンを検査するようにしたものであ
る。

【００２５】より詳しくは、上記チップのパターン検査
方法において、前記分割された複数の領域に応じて、検
出画像信号に対しておこなう変換が、検出画像信号の階
調変換であるようにしたものである。

【００２６】また詳しくは、上記チップのパターン検査
方法において、前記分割された複数の領域に応じて、検
出画像信号に対しておこなう変換が、データを比較する
際のデータ読み出しの遅延量であるようにしたものであ
る。

【００２７】別に詳しくは、上記チップのパターン検査
方法において、前記分割された複数の領域に応じて、欠
陥判定パラメータを異ならせて前記パターンを検査する
ようにしたものである。

【００２８】また、領域の分割について詳しくは、上記
チップのパターン検査方法において、前記領域を論理的
に分割するのを、予め収集した画像データに基づいて判
別するようにしたものである。

【００２９】別に詳しくは、上記チップのパターン検査
方法において、前記領域を論理的に分割するのを、設計
データに基づいて判別するようにしたものである。

【００３０】また別に詳しくは、上記チップのパターン
検査方法において、前記領域を論理的に分割するのを、
実測値データに基づいて判別するようにしたものであ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を、図
１ないし図２２を用いて説明する。

【００３２】〔本発明に係るチップのパターン検査装置
概要〕先ず、図１ないし図４を用いて本発明に係るチッ
プのパターン検査装置の概要について説明する。図１
は、本発明に係るチップのパターン検査装置を示す構成
図である。図２は、本発明に係る他のチップのパターン
検査装置を示す構成図である。図３は、本発明に係るま
た他のチップのパターン検査装置を示す構成図である。
図４は、本発明に係るさらに他のチップのパターン検査
装置を示す構成図である。

【００３３】検査装置は、ＸＹＺθテーブル１上に、ウ
ェハ２を搭載する台を有している。XYZθテーブル１
は、ステージ上に固定されたウェハ２をステージによっ
て順次X、Y方向に移動し、ウェハ２上のパターン情報を
収集する。

【００３４】そして、被検査対象であるウェハは、照明
光源４から照らされ、対物レンズ３、ハーフミラー５、
ズームレンズ６、センサ７という順に光が伝えられる。
先ず、ウェハ２には照明光源４からの光がハーフミラー
５、対物レンズ３を通して照明され、ウェハ２からの反
射光が対物レンズ、ズームレンズ６により所定の大きさ
に拡大され、センサ７（例えば一次元ラインセンサ）に
集光される。センサ７からのアナログ信号は、Ａ／Ｄ変
換部８によりディジタル信号に変換される。

【００３５】領域判定部９は、Ａ／Ｄ変換部８により、
Ａ／Ｄ変換された信号を用いて、今調べているパターン
がどこの領域にあたるかを判定する。これ以降は、その
領域に応じた階調変換パラメータ、遅延量、欠陥判定パ
ラメータの各々が決定されることになる。

【００３６】領域別階調変換パラメータ部１４は、判定
された領域に従って階調変換パラメータを設定する。そ
して、階調変換部１０は、領域別階調変換パラメータ部
１４により設定された変換パラメータを基にして階調変
換をおこなう。階調変換されたデータは、いったん遅延
メモリー１７ａ〜ｃに蓄えられ、遅延量選択部１５は、
領域判定部９で設定された領域の性質に従って定められ
る遅延量分遅延させて、遅延メモリ１７ａ〜ｃからデー
タを読み出す。

【００３７】次に、位置合わせ部１１が、階調変換され
たデータと、遅延量選択部１５からの出力データとの位
置合わせをおこなう。そして、差画像抽出部１２は、こ
の位置合わせされた画像データより差画像を作成する。

【００３８】領域別パラメータ部１６は、領域判定部９
により判定された領域の欠陥判定パラメータを設定する
機能を有する。

【００３９】最終的に、欠陥判定部１３は、領域別パラ
メータ１６により設定された欠陥判定パラメータの値を
基にして、差画像抽出部１２により得られた画像から欠
陥を判定する。

【００４０】他の構成としては、図２に示されるように
Ａ／Ｄ変換部８から出力されるデジタルデータをいった
ん画像メモリに蓄え、領域判定部９に入力するようにし
ても良い。

【００４１】また、領域判定のデータをファイルにして
おき、図３に示すようにハードディスクのような補助記
憶装置から読み出して、領域判定部９に入力しても良
い。このときには、予め画像データを収集しているた
め、ステージ座標とセンサ位置とにより領域は求められ
る。また、このデータは、チップの設計データでも良
い。

【００４２】さらに、図４に示されるように画面を見な
がらキーボードやマウスなど領域判定のパラメータをお
こなえるなど設定のためのユーザインターフェースを持
たすようにしても良い。これは、リアルタイムで実測値
を入力して領域判定をおこなうときに便利な形態であ
る。

【００４３】〔階調変換について〕本発明の特徴の一つ
は、パターンの欠陥判定あたり、領域の性質に応じて領
域毎に階調変換を変えることである。

【００４４】そこで、以下、図５ないし図１５を用いて
本発明のパターン検査方法における階調変換の処理につ
いて説明する。ここで階調変換とは、画像処理などの技
術分野で使われる用語であり、一定の規則の下であるレ
ベルのデジタル信号の値を他のレベルの値に変換するこ
とである。

【００４５】図５は、半導体チップの領域の別を模式的
に示した図である。図６は、領域毎にＡ／Ｄ変換出力の
分布を示したグラフである。図７は、各領域のＡ／Ｄ出
力値の階調変換後出力を、各領域で異ならせた場合の階
調変換のグラフである。図８は、図７で階調変換した場
合の各領域でのＡ／Ｄ出力値と、階調変換後の出力を対
比して示した図である。図９は、各領域のＡ／Ｄ出力値
の平均値での階調変換出力が一定の値になるようにした
階調変換のグラフである（その一）。図１０は、各領域
のＡ／Ｄ出力値の最大値での階調変換出力が一定の値に
なるようにした階調変換のグラフである（その一）。図
１１は、各領域のＡ／Ｄ出力値の平均値での階調変換出
力が一定の値になるようにした階調変換のグラフである
（その二）。図１２は、各領域のＡ／Ｄ出力値の最大値
での階調変換出力が一定の値になるようにした階調変換
のグラフである（その二）。図１３は、各領域の階調変
換出力を非線型に変換した階調変換のグラフである。図
１４は、分布のピークが複数ある場合のＡ／Ｄ変換出力
の分布を示したグラフである。図１５は、図１４に示さ
れるＡ／Ｄ出力の分布に対応して階調変換したときのグ
ラフである。

【００４６】上で説明したように、領域別階調変換パラ
メータ部１４は、領域に応じてＡ／Ｄ変換された信号に
対して階調変換をおこなう。

【００４７】例えば、図５に示す形態のようなチップ２
２があり、性質の異なった領域Ａ２３、領域Ｂ２４、領
域Ｃ２５があるとする。そして、この領域のＡ／Ｄ変換
出力値が、それぞれ、図６に示すように分布を持つとす
る。このとき、各領域において異なる階調変換をおこな
うのが本発明の特徴の一つである。

【００４８】（I）階調変換が線形変換のときの例 先ず、階調変換として、線形変換をする場合について説
明しよう。

【００４９】例えば、領域毎に階調変換のゲインを変
え、図７に示すようにＡ／Ｄ出力値と階調変換後出力と
のグラフが、領域に応じてそれぞれ傾きの異なる直線に
なるように階調変換する。これによって、各領域が図８
（ａ）に示されるようにＡ／Ｄ出力値が異なっていてば
らつきがあるのが、図８（ｃ）に示されるように、ほぼ
同じ階調となり、暗い領域でも高い感度の検査が可能と
なる。

【００５０】なお、変換式より求めた階調変換後の出力
が出力最大値１０１を越える場合には、一定の出力最大
値１０１とする。

【００５１】この例では、領域Ｃの直線の傾きが急であ
り、領域Ａの傾きが緩やかであるので、領域Ｃの方が同
じ出力値のときには、大きな階調に変換されることにな
る。

【００５２】図９で示される例では、この傾きの調整
を、各領域における階調の平均値での階調変換後出力が
一定の値になるようにしたものである。すなわち、図９
に示すようにＡ２３のＡ／Ｄ出力平均値４３と領域Ｂ２
４のＡ／Ｄ出力平均値４４と領域Ｃ２５のＡ／Ｄ出力平
均値４５での階調変換後の出力が、定直線４６を通るよ
うにする。したがって、Ａ／Ｄ出力値と階調変換後出力
とのグラフの傾きは、原点を通り、かつ各領域の平均値
での値が定直線４６の値となる点を通る直線となる。ま
た、変換式より求めた階調変換後の出力が出力最大値１
０１を越える場合には、一定の出力最大値１０１とす
る。

【００５３】また、同じ線形変換をするにしても別の観
点から階調変換をする方法も考えられる。

【００５４】上の例では、各領域のＡ／Ｄ出力値の平均
値での階調変換後出力を一定の値にするものであった
が、この例は、各領域のＡ／Ｄ出力値の最大値での階調
変換後出力を一定の値にするものである。この場合に
は、図１０に示すようにＡ２３のＡ／Ｄ出力最大値４７
と領域Ｂ２４のＡ／Ｄ出力平均値４８と領域Ｃ２５のＡ
／Ｄ出力平均値４９での階調変換後の出力が、定直線５
０を通るようになる。この場合にも、上の例と同様に変
換式より求めた階調変換後の出力が出力最大値１０１を
越える場合には、一定の出力最大値１０１とする。

【００５５】次に、各領域のＡ／Ｄ出力値の最小値が異
なった場合の階調変換の例について説明しよう。先の例
では、Ａ／Ｄ出力値の最小値は、一様に零であったが、
本例では、各領域毎にＡ／Ｄ出力値の最小値が異なって
いるものとする。

【００５６】そのときに、グラフは、図１１に示される
ように始点がずれることになる。この図１１で示される
例は、図９で示した例と同様に、各領域でのＡ／Ｄ出力
値の平均値での階調変換後出力値が一定の値になるよう
にしたものである。この例では、領域Ｃ２５の最小値が
零で、領域Ｂ２４の最小値が幅５２で示される値、領域
Ａ５１の最小値が幅５１で示される値となる。

【００５７】同様に、各領域のＡ／Ｄ出力値の最小値の
ずれがあるときに、図１２に示されるように各領域のＡ
／Ｄ出力値の最大値が一定の値になるようにすることも
考えられる。これは、図１０の例と同じ発想によるもの
である。

【００５８】これまで説明してきたように、各領域のＡ
／Ｄ出力値の平均値を一定にするか最大値を一定にする
かは、領域の差画像がクリアになり、不良が発見しやす
くなる方をケースバイケースに応じて選択すれば良い。

【００５９】（II）階調変換が非線形変換のときの例 （I）の例では、階調変換は、線形変換を基調とするも
のであった。これに対し本例は、領域の性質に応じて、
Ａ／Ｄ出力値からの階調変換を非線型でおこなうもので
ある。このときには、例えば、領域Ａ２３、領域Ｂ２
４、領域Ｃ２５のＡ／Ｄ出力値と階調変換後出力値との
グラフは、図１３に示されるようになる。特に、Ａ／Ｄ
出力値の小さい所、すなわち、暗い所を階調変換後出力
値の倍率を大きくしておけば、差画像をとるときに不良
が発見しやすくなる。これは、グラフで言えば、原点付
近の傾きを急にしておくことを意味する。

【００６０】また、Ａ／Ｄ出力値の分布が図１４に示さ
れるようにａとｂのように複数ピークを示すことが有
る。このときには、図１５に示されるようにａとｂでの
傾きを急にするようにすれば、Ａ／Ｄ出力値の取りやす
い所での倍率がおおきくなるため、差画像がクリアにな
り不良が発見しやすくなることが期待される。

【００６１】また、図１３のように非線型にしておく
と、最大値に漸近的に近づいて行くように階調変換で
き、図７、図９ないし図１２で示したように滑らかでな
い点αが存在しないようにできる。非線型の場合には、
この点α付近で差画像を取ったときにノイズ等が発生し
てＡ／Ｄ出力値の変動の影響を受けやすいが、そのよう
な影響を受けない、不良解析に適した安定した差画像を
得ることができる。

【００６２】〔画像の遅延について〕次に、本発明の今
一つの特徴は、ウェハ上の各領域の性質に応じて画像デ
ータを読み出す際のデータ遅延量を変化させることにあ
る。

【００６３】先に、図１で説明したように、階調変換さ
れたデータは、遅延メモリ１７ａ〜１７ｃに入れられ、
遅延量選択部１５によって、各領域の性質に応じた遅延
量分の時間、遅延されて読み出されて、位置あわせされ
た後に、差画像が抽出されることになる。

【００６４】この遅延量は具体的には、領域に応じて定
まるピッチである。例えば、複数の異なるセルピッチが
存在する場合は、繰り返しパターン比較検査のための各
セルピッチに対応した遅延量と、２チップ比較検査のた
めの１チップの遅延量を持たせれば良い。また、このピ
ッチは、検査のフェーズと目的に従い、設計データを入
力しても良いし、実測値を入力しても良い。

【００６５】〔欠陥判定パラメータについて〕次に、本
発明のさらに他の特徴のは、ウェハ上の各領域の性質に
応じて欠陥判定パラメータを変化させることにある。

【００６６】上で説明したように、位置あわせされ、差
画像が抽出されて、欠陥判定されるわけであるが、領域
別パラメータ設定部９により、領域毎の欠陥判定パラメ
ータが設定されて欠陥判定部１３により、欠陥判定がな
されることになる。。

【００６７】この領域毎の欠陥判定パラメータは具体的
には、これ以上、差画像の出力が大きいときには、不良
と判定するためのしきい値である。不良でなくても差画
像が大きくなりがちな所には、このしきい値を大きく取
り、そうでない所には、しきい値を小さくしてチェック
を強化すれば良い。

【００６８】〔領域の判定について〕本発明の特徴は、
上で述べたように領域の性質に応じて階調変換、比較の
ためのデータ遅延量、欠陥判定パラメータを変えること
にある。

【００６９】したがって、チップを複数の領域に論理的
に分けて識別することが重要である。

【００７０】以下では、図１６ないし図２０を用いてチ
ップをその領域に分けて判別する手法について説明しよ
う。図１６は、ウェハ上のセルピッチとそのＡ／Ｄ出力
値を対比的に示した図である。図１７は、領域Ａ、領域
Ｂ、領域Ｃのセルピッチと、そのＡ／Ｄ出力値、階調変
換後の出力の値を対比的に示した図である。図１８は、
各領域の領域判定用の４隅の画像位置が求められている
ことを示す模式図である。図１９は、Ｘ、Ｙ方向の二方
向の繰り返しピッチを持つウェハの様子を具体的に示し
た図である。図２０は、Ｘ、Ｙ方向の二方向に対応した
フーリエ変換の結果を図示したグラフである。

【００７１】先ず、繰り返しパターンからなる領域とそ
れ以外の領域に分ける手法について説明する。

【００７２】繰り返しパターンからなる領域とそれ以外
の領域に分ける方法として、繰り返しパターンが解像し
ない倍率で画像を収集して判定する方法がある。これ
は、繰り返しパターンが解像しない倍率で画像を収集す
ると、繰り返しパターン部では、繰り返しパターンが解
像する倍率で画像を収集したときに比べコントラストが
ほとんどなくなり、ほぼ均一な明るさを持つ。

【００７３】例えば、繰り返しパターンが図１６（ａ）
に示される一定のセルピッチで並んでいるとする。この
Ａ／Ｄ出力値は、倍率を上げると波形λを取り、倍率を
下げると波形ξを取ることになる。このように、繰り返
しパターン部では、倍率を下げると波形の振幅は、小さ
くなりコントラストが一定になり、ほぼ均一な明るさを
持つことがわかる。

【００７４】さて、この特徴を利用して、まずチップ全
面において繰り返しパターンが解像しない倍率で画像を
収集する。そしてこれら得られた画像をずらして、ずら
す前の画像との差画像を取る。すると、繰り返しパター
ン部では、図１７（ａ）に示すように出力が小さくな
る。これの移動平均をとると図１７（ｂ）に示す出力が
得られる。最終的に、これを図１７（ｃ）に示すように
２値化してくり返しバターンの領域を求めることができ
る。

【００７５】次に、さらに、詳細に領域を設定する方法
とセルピッチを求める方法について説明する。上記の方
法で図２０に示されるように繰り返しパターン部の４隅
の座標はほぼ求められているため、次にパターンが解像
する倍率でこの４隅の画像を収集する。

【００７６】すると、セルピッチは、図１９に示すよう
にＸ方向の繰り返しピッチとＹ方向の繰り返しピッチと
が存在するものとする。

【００７７】このときには、図２０のｅ−ｅ´断面とｄ
−ｄ´断面の信号をフーリエ変換すれば、それぞれ、図
１９（ａ）、（ｂ）に示すように各ピッチに対応した周
波数での値が最大となる。それゆえ、この周波数よりＸ
方向、Ｙ方向のピッチを求めることができる。このよう
にして求めたセルピッチ分だけ画像をずらして、ずらす
前の画像と差画像を取り、例えば２値化すれば、繰り返
しパターン部の４隅が正確に求められる。

【００７８】次に、繰り返しパターンが存在しない領域
を判別する方法について説明する。

【００７９】繰り返し性が存在しない領域を分ける場合
についても、基本的には繰り返し性が存在する場合と同
様の手順で領域の区画が求められる。まず、ほとんどの
パターンが解像しない倍率で画像を収集し、この画像を
ずらして、差画像を作成する。そして、移動平均を取り
それを２値化すれば、領域を論理的に分割することがで
きる。

【００８０】〔センサの機能を利用した実施形態〕次
に、図２１ないし図２２を用いてセンサの機能を利用し
た他の実施形態を説明する。図２１は、センサのアドレ
スに同期させて遅延量を決定する本発明に係るパターン
検査装置を示す構成図である。

【００８１】図２２は、センサが複数のチャンネルを持
つ場合に、それぞれのチャンネルで遅延量を変化させ得
る本発明に係るパターン検査装置を示す構成図である。

【００８２】図２１に示されるように、遅延メモリ１７
で遅延させる時間を、アドレスカウンタ１０３を設け、
センサ７のアドレスに同期させてダイナミックに変化さ
せることにより、先の実施形態と同様の機能を実現する
ことができる。

【００８３】また、図２２に示されるようにセンサが複
数のチャンネルを有する場合に、遅延メモリの遅延量を
センサのチャンネル毎に設定する。この図では、チャン
ネルは３つしか記述されていないが、Ｎチャンネル存在
する場合でも同様の構成は可能である。

【００８４】本実施形態では、センサに対応して遅延機
能を持たせるだけなので現状の検査装置に多少の改良で
達成できる。

【００８５】また、本実施形態では、チャンネル毎に遅
延量を設定するため１つのチャンネル内に２種類の遅延
量が存在する場合はどちらか一方がセル比較できないと
いう不都合が発生する。しかしながら、チャンネルあた
りのウェハ上での長さは約３０μｍとごく短い長さなの
で、全体の検査領域から見ればごく短い範囲に過ぎない
ため、実際に使用する上ではさほど問題は生じないと思
われる。

【００８６】〔工程上の工夫、その他〕本発明は、パタ
ーン検査において、領域を論理的に分割してその領域毎
に処理を変える方法であった。そのため、領域を論理的
に分割するので、領域毎に欠陥サイズ、個数等を算出す
ことは容易である。そして、そのデータを用いて各領域
における欠陥履歴、欠陥数の変化を調べ、歩留まり等に
影響を及ぼすと判断されたときは警告を発し、異常を対
策するために用いることができる。

【００８７】半導体ウェハの検査工程には、様々な工程
があるが、各領域においてそれらの工程間で、検査の感
度を同じに設定できれば、生産能率の向上に結び付ける
ことができる。

【００８８】なお、これまでの実施形態の説明は、全て
光学的検出手段を用いた装置について説明したが、本発
明は、電子光学的検出手段、散乱光検出手段等いかなる
検出手段を用いる方式でも実施することができる。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、チップのパターン検査
装置および方法において、そのチップ内で複数の性質を
持つ領域が存在して、明るさが領域により異なる場合
や、繰り返し性が複数ある場合においても、チップ全面
で良好な検出感度を得ることができ、その複数の領域に
わたって検査を統一的おこなうことのできるパターン検
査方法およびその装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチップのパターン検査装置を示す
構成図である。

【図２】本発明に係る他のチップのパターン検査装置を
示す構成図である。

【図３】本発明に係るまた他のチップのパターン検査装
置を示す構成図である。

【図４】本発明に係るさらに他のチップのパターン検査
装置を示す構成図である。

【図５】半導体チップの領域の別を模式的に示した図で
ある。

【図６】領域毎にＡ／Ｄ変換出力の分布を示したグラフ
である。

【図７】各領域のＡ／Ｄ出力値の階調変換後出力を、各
領域で異ならせた場合の階調変換のグラフである。

【図８】図７で階調変換した場合の各領域でのＡ／Ｄ出
力値と、階調変換後の出力を対比して示した図である。

【図９】各領域のＡ／Ｄ出力値の平均値での階調変換出
力が一定の値になるようにした階調変換のグラフである
（その一）。

【図１０】各領域のＡ／Ｄ出力値の最大値での階調変換
出力が一定の値になるようにした階調変換のグラフであ
る（その一）。

【図１１】各領域のＡ／Ｄ出力値の平均値での階調変換
出力が一定の値になるようにした階調変換のグラフであ
る（その二）。

【図１２】各領域のＡ／Ｄ出力値の最大値での階調変換
出力が一定の値になるようにした階調変換のグラフであ
る（その二）。

【図１３】各領域の階調変換出力を非線型に変換した階
調変換のグラフである。

【図１４】分布のピークが複数ある場合のＡ／Ｄ変換出
力の分布を示したグラフである。

【図１５】図１４に示されるA/D出力の分布に対応して
階調変換したときのグラフである。

【図１６】ウェハ上のセルピッチとそのＡ／Ｄ出力値を
対比的に示した図である。

【図１７】領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのセルピッチと、そ
のＡ／Ｄ出力値、階調変換後の出力の値を対比的に示し
た図である。

【図１８】各領域の領域判定用の４隅の画像位置が求め
られていることを示す模式図である。

【図１９】Ｘ、Ｙ方向の二方向の繰り返しピッチを持つ
ウェハの様子を具体的に示した図である。

【図２０】Ｘ、Ｙ方向の二方向に対応したフーリエ変換
の結果を図示したグラフである。

【図２１】センサのアドレスに同期させて遅延量を決定
する本発明に係るパターン検査装置を示す構成図であ
る。

【図２２】センサが複数のチャンネルを持つ場合に、そ
れぞれのチャンネルで遅延量を変化させ得る本発明に係
るパターン検査装置を示す構成図である。

【図２３】ある領域Ａのピッチがαであり、他の領域Ｂ
のピッチがそれとは異なったβであることを示す模式図
である。

【図２４】マイクロプロセッサが複数の領域を持つこと
を示した模式図である。

【図２５】図２４に示される各断面での明るさを表した
グラフである。

【図２６】従来技術に係るＡ／Ｄ出力値と階調変換出力
との関係を示すグラフである。

【図２７】領域Ａと領域Ｂとの差画像信号と、理想的な
しきい値を比較して示したグラフである。

【符号の説明】

１…ＸＹＺθテーブル、２…ウェハ、３…対物レンズ、
４…照明光源、５…ハーフミラー、６…ズームレンズ、
７…センサ、８…Ａ／Ｄ変換器、９…領域判定部、１０
…階調変換部、１１…位置合わせ部、１２…差画像抽出
部、１３…欠陥判定部、１４…領域別階調変換パラメー
タ設定部、１５…遅延量選択部、１６…領域別パラメー
タ設定部、１７…遅延メモリ、１８…画像メモリ部、１
９…ステージ座標部、２０…設計データ部、２１ユーザ
インタフェイス部、２２…チップ、２３…領域Ａ、２４
…領域Ｂ、２５…領域Ｃ、２６…領域Ａの繰り返しピッ
チ、２７…領域Ｂの繰り返しピッチ、２８…領域ＡのＡ
／Ｄ出力分布、２９…領域ＢのＡ／Ｄ出力分布、３０…
領域ＣのＡ／Ｄ出力分布、３１…Ａ／Ｄ出力と階調変換
後出力の関係直線、３２…領域Ｃの階調変換後出力幅、
３３…領域Ｂの階調変換後出力幅、３４…領域Ａの階調
変換後出力幅、３５…領域ＡでのＡ／Ｄ出力と階調変換
後出力の関係直線、３６…領域ＢでのＡ／Ｄ出力と階調
変換後出力の関係直線、３７…領域ＣでのＡ／Ｄ出力と
階調変換後出力の関係直線、３８…領域Aでの検出画像
の差信号、３９…領域Aでのしきい値、４０…欠陥、４
１…領域Ｂでの検出画像の差信号、４２…領域Ｂでの理
想的しきい値、４３…領域AのＡ／Ｄ出力平均値、４４
…領域ＢのＡ／Ｄ出力平均値、４５…領域ＣのＡ／Ｄ出
力平均値、４６…階調変換出力値、４７…領域AのＡ／
Ｄ出力最大値、４８…領域ＢのＡ／Ｄ出力最大値、４９
…領域ＣのＡ／Ｄ出力最大値、５０…領域ＣでのＡ／Ｄ
出力最小値と領域Ｂでの出力最小値の差、５１…領域Ｃ
でのＡ／Ｄ出力最小値と領域Aでの出力最小値の差。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧平 坦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 実 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 芝田 行広 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に同一のチップとなるように複数
   個配置して形成されたチップを検査するためのチップの
   パターン欠陥検査装置において、 被検査パターンの検出画像信号を検出する手段と、 ある検査パターンの検出画像信号を、そのチップ内、ま
   たは、これを基板上の隣接あるいは離れた被検査パター
   ンの検出画像信号と比較する手段とを有し、 そのチップを複数の領域に論理的に分割して、 その分割された複数の領域に応じて、検出画像信号に対
   して変換をおこない、それら変換の結果を用いて前記パ
   ターンを検査することを特徴とするチップのパターン検
   査装置。
2. 【請求項２】 前記分割された複数の領域に応じて、検
   出画像信号に対しておこなう変換が、検出画像信号の階
   調変換であることを特徴とする請求項１記載のチップの
   パターン検査装置。
3. 【請求項３】 前記分割された複数の領域に応じて、検
   出画像信号に対しておこなう変換が、データを比較する
   際のデータ読み出しの遅延量であることを特徴とする請
   求項１記載のチップのパターン検査装置。
4. 【請求項４】 前記分割された複数の領域に応じて、欠
   陥判定パラメータを異ならせて前記パターンを検査する
   ことを特徴とする請求項１記載のチップのパターン検査
   装置。
5. 【請求項５】 前記領域を論理的に分割するのを、予め
   収集した画像データに基づいて判別することを特徴とす
   る請求項１ないし請求項４記載のいずれかのチップのパ
   ターン検査装置。
6. 【請求項６】 前記領域を論理的に分割するのを、設計
   データに基づいて判別することを特徴とする請求項１な
   いし請求項４記載のいずれかのチップのパターン検査装
   置。
7. 【請求項７】 前記領域を論理的に分割するのを、実測
   値データに基づいて判別することを特徴とする請求項１
   ないし請求項４記載のいずれかのチップのパターン検査
   装置。
8. 【請求項８】 基板上に同一のチップとなるように複数
   個配置して形成されたチップを検査するためのチップの
   パターン欠陥検査方法において、 被検査パターンの検出画像信号を検出して、 ある検査パターンの検出画像信号を、そのチップ内、ま
   たは、これを基板上の隣接あるいは離れた被検査パター
   ンの検出画像信号と比較し、 そのチップを複数の領域に論理的に分割して、 その分割された複数の領域に応じて、検出画像信号に対
   して変換をおこない、それら変換の結果を用いて前記パ
   ターンを検査することを特徴とするチップのパターン検
   査方法。
9. 【請求項９】 前記分割された複数の領域に応じて、検
   出画像信号に対しておこなう変換が、検出画像信号の階
   調変換であることを特徴とする請求項８記載のチップの
   パターン検査方法。
10. 【請求項１０】 前記分割された複数の領域に応じて、
    検出画像信号に対しておこなう変換が、データを比較す
    る際のデータ読み出しの遅延量であることを特徴とする
    請求項８記載のチップのパターン検査方法。
11. 【請求項１１】 前記分割された複数の領域に応じて、
    欠陥判定パラメータを異ならせて前記パターンを検査す
    ることを特徴とする請求項８記載のチップのパターン検
    査方法。
12. 【請求項１２】 前記領域を論理的に分割するのを、予
    め収集した画像データに基づいて判別することを特徴と
    する請求項８ないし請求項１１記載のいずれかのチップ
    のパターン検査方法。
13. 【請求項１３】 前記領域を論理的に分割するのを、設
    計データに基づいて判別することを特徴とする請求項８
    ないし請求項１１記載のいずれかのチップのパターン検
    査方法。
14. 【請求項１４】 前記領域を論理的に分割するのを、実
    測値データに基づいて判別することを特徴とする請求項
    ８ないし請求項１１記載のいずれかのチップのパターン
    検査方法。