KR102062433B1 - 결함 정량화 방법, 결함 정량화 장치 및 결함 평가값 표시 장치 - Google Patents

결함 정량화 방법, 결함 정량화 장치 및 결함 평가값 표시 장치 Download PDF

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Abstract

결함의 정도를 정량화하여, 수율 관리에 유용한 정보를 제공한다. 결함 화상을 분류하여, 결함 화상 분류 결과에 기초하여, 결함 화상과, 결함 화상에 대응하는 참조 화상 각각에 계측 영역과 계측 개소를 설정하고, 결함 화상과 참조 화상의 계측 개소로부터 얻은 각각의 계측값을 사용해서 결함의 평가값을 산출하여 결함을 정량화한다.

Description

결함 정량화 방법, 결함 정량화 장치 및 결함 평가값 표시 장치{DEFECT QUANTIFICATION METHOD, DEFECT QUANTIFICATION DEVICE, AND DEFECT EVALUATION VALUE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 결함 검사 장치에서 촬상한 반도체 웨이퍼 상의 결함의 정량화 방법 및 그 장치 및 정량화에 의해 얻어진 평가값을 표시하는 장치에 관한 것이다.
반도체 제품의 제조 공정에서는, 높은 제품 수율을 확보하기 위해서, 수율 저하의 조기 검지나, 수율 변동의 해석 기술을 사용한 수율 관리가 중요해진다. 수율 관리에 의해, 제조 공정에서 발생하는 각종 결함을 조기에 발견하여, 대책을 행한다. 이것은 통상의 경우, 이하의 3스텝에 의해 행해진다. (1) 반도체 웨이퍼를, 웨이퍼 외관 검사 장치 혹은 웨이퍼 이물 검사 장치 등에 의해 검사하고, 발생한 결함이나 부착된 이물의 위치를 검출한다. (2) 검출된 결함의 결함 관찰을 행하고, 결함의 외관에 기초하여 분류한다. 또한, 이 결함 관찰 작업은, 통상 결함 부위를 고배율로 관찰하기 위한 SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 등을 갖는 결함 관찰 장치가 사용된다. (3) 분류 결과에 기초하여, 원인마다 그 대책 수단을 강구한다.
검사 장치에 의해 검출되는 결함수가 매우 많은 경우에는, (2)의 결함 관찰 작업은 엄청난 노동력을 필요로 하는 점에서, 결함 부위의 화상을 자동 촬상, 수집하는 ADR(Automatic Defect Review) 기능 및 수집된 화상을 자동으로 분류하는 ADC(Automatic Defect Classification) 기능을 갖는 결함 관찰 장치가 개발되고 있다.
계측 영역이나 계측 방향을 변화시켜서 계측하는 방법으로서, 특허문헌 1이 있다.
SEM 화상과 설계 정보로부터 계측값을 취득하는 방법으로서, 특허문헌 2가 있다.
결함의 분류 방법의 일례로서, 특허문헌 3이 있다
일본특허공개 제2000-311925호 공보 일본특허 제5202110호 일본특허공개 제2001-331784호 공보
계측 영역이나 계측 방향을 변화시켜서 계측하는 방법으로서, 반도체 웨이퍼의 레지스트 도포 불량의 평가 방법이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 대상으로 하는 결함 영역이 웨이퍼 중심으로부터 방사선 형상으로 되는 것을 이용해서, 방사선 형상으로 계측 영역을 설정하여, 계측값을 취득하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 레지스트 도포 불량에 특화한 계측 영역 및 방향을 지정하고 있어, 다양한 결함 종류에 대응한 계측을 행할 수 없다.
다른 방법으로서는, SEM 화상과 설계 정보로부터 패턴 이상부를 검출하고, 검출한 패턴 이상부에 있어서의 결함 분류를 행하고, 또한 패턴 이상부에 있어서 계측 개소를 설정하여, 계측값을 취득하는 방법이 특허문헌 2에 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서는, 결함 분류의 결과에 기초하여 계측을 행하고 있지 않아, 결함 종류에 기초해서 적절한 계측 개소를 설정할 수는 없다.
이에 발명자들은, 결함에 대응하여, 그 대책 수단을 강구할 때, 분류 결과뿐만 아니라, 결함의 정도를 정량화한 평가값을 산출함으로써, 보다 세밀한 대책을 행하는 것이 가능해진다고 하는, 새로운 측정 결과의 활용 방법을 발견했다.
예를 들어, 쇼트 결함에 있어서, 어느 정도 완전 쇼트에 가까운지 등에 관한 평가값을 유저에게 제시함으로써, 그 상황이 제품에 있어서 어느 정도 영향이 있는지 판단할 수 있게 된다. 이에 의해, 종래의 쇼트 여부만의 분류로는 판단할 수 없었던, 배선간 거리의 접근 정도와 같은 것을 평가할 수 있어, 제품의 수명에 대한 영향이 있는지 여부 등, 다양한 목적으로 이용 가능한 데이터의 취득이 가능해진다. 마찬가지로, 종래의 단선 여부만의 분류로는 판단할 수 없었던, 배선의 가늘어진 상태와 같은 것을 평가할 수 있어, 제품의 수명에 대한 영향이 있는지 여부 등, 다양한 목적으로 이용 가능한 데이터의 취득이 가능해진다.
또한, 치명적인 결함의 발생 상황의 모니터, 모니터 결과에 기초한 양품 칩의 취득수 예측(수율 예측) 등도 가능해진다.
본 발명이 해결하는 하나의 과제는, 결함 종류에 기초하여 계측 개소의 설정을 가능하게 하는 기술을 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 해결하는 다른 과제는, 다양한 결함에 대응해서 결함의 정도를 정량화할 수 있는 결함 정량화 방법, 결함 정량화 장치 및 결함 평가값 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일례는, 이하와 같이 된다.
결함 화상을 분류하고, 결함 화상 분류 결과에 기초하여, 결함 화상과, 결함 화상에 대응하는 참조 화상 각각에 계측 영역과 계측 개소를 설정하고, 결함 화상과 참조 화상의 계측 개소로부터 얻은 각각의 계측값을 사용해서 결함의 평가값을 산출하여 결함을 정량화한다.
본 발명의 가일층의 구성, 효과는 이하 명세서 전체의 개시에 의해 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면 다양한 결함 종류에 대하여, 결함의 종류에 따른 결함 계측이 가능해지고, 이 계측값을 바탕으로 한 결함 평가값에 의해, 수율 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 정량화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 관찰 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 관찰의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 화상 및 참조 화상의 결함 종류마다의 계측 개소의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 정량화 처리의 수순을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 패턴 결함 분류 처리의 수순의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 패턴 결함 분류 처리의 중간 결과의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 계측 개소 설정 처리의 수순을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 계측 레시피에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상에 계측 영역 및 계측 개소를 설정하는 처리의 중간 화상의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 종류마다의 계측 레시피를 설정하기 위한 화면 입출력 표시의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 정량화 결과를 표시하기 위한 화면 입출력 표시의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 정량화 장치의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 정량화 처리의 수순을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 결함 정량화 장치의 구성도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 촬상 레시피 작성 순서를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼 상의 여러 종류의 결함의 정량화를 가능하게 하는 결함 정량화 방법 및 그 장치 및 이 결함 정량화 방법 및 장치에 의해 얻어진 결함의 평가값을 표시하는 결함 평가값 표시 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 부재에는 원칙적으로 동일한 부호를 붙이고, 그 반복된 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 SEM을 구비한 결함 관찰 장치에서 촬상한 결함 화상을 사용해서 결함을 정량화하는 방법에 대해서 설명하지만, 본발명에 따른 결함 정량화 방법 및 그 장치의 입력은 SEM 화상 이외여도 되고, 광학적 수단이나 이온 현미경 등을 사용해서 촬상한 결함 화상을 사용해도 된다.
반도체 웨이퍼의 결함 관찰에서는, 쇼트나 오픈 등, 다양한 종류의 결함이 대상이 된다. 이로 인해, 결함의 정량화에 있어서도 결함의 종류에 따라 계측해야 할 부위가 달라서, 결함마다 계측 영역, 계측 대상, 계측 방향, 계측 방법을 전환해서, 계측 개소를 설정할 필요가 있다. 예를 들어, 인접 배선에 쇼트되려고 하는 하프 쇼트 결함에 있어서는 쇼트의 정도를 평가하기 위해, 결함에 의해 좁아진 배선간의 거리와, 결함이 없는 경우의 정상적인 배선간 거리를 평가할 필요가 있고, 배선이 단선되려고 하는 하프 오픈 결함에서는, 오픈의 정도를 평가하기 위해, 결함에 의해 좁아진 배선폭과, 결함이 없는 경우의 정상적인 배선폭을 평가할 필요가 있다. 이들 계측 영역, 계측 대상, 계측 방향, 계측 방법 등에 관한 정보, 혹은 이 정보를 갖는 파일을, 본 발명에서는 이후 계측 레시피라 칭한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 구성도이다.
결함 정량화 장치(101)는 통신 수단(103)을 통해서 반도체 웨이퍼 상의 결함을 관찰하는 결함 관찰 장치(102)와 접속되어 있다. 결함 관찰 장치(102)는 결함 부위의 화상을 취득하는 장치이다. 결함 관찰 장치(102)의 상세는, 도 2를 사용해서 후술한다. 결함 관찰 장치(102)에서 얻어진 결함의 화상은, 통신 수단(103)을 통해서, 결함 정량화 장치(101)로 송신되고, 결함 정량화 장치(101)는 수신한 결함 화상을 결함의 종류에 따라 분류 및 결함에 관한 정량값을 산출하여, 얻어진 분류 결과나, 결함 정량값에 기초하여 산출된 평가값, 평가값 산출에 이용한 관련 정보나, 결함 화상 등을 입출력부(104)에 표시하는 기능을 갖는다. 입출력부(104)는 조작자에 대한 데이터의 제시 및 조작자로부터의 입력을 접수하기 위한 키보드, 마우스, 디스플레이 장치 등으로 구성된다.
이 결함 정량화 장치(101)의 상세를 설명한다. 결함 정량화 장치(101)는 장치의 동작을 제어하는 전체 제어부(105), 결함 관찰 장치(102)로부터 입력된 화상이나, 화상을 계측하기 위해서 필요한 계측 레시피를 기억하는 기억부(106), 결함 정량화에 필요해지는 계측 레시피 조작, 화상 계측 처리, 평가값 산출 등을 행하는 처리부(107), 입출력부(104)나, 통신 수단(103)을 통한 데이터 전송을 위한 입출력 I/F부(108), 프로그램이나, 화상 정보 등을 기억하는 메모리(109), 기억부(106)나 처리부(107), 메모리(109), 전체 제어부(105), 입출력 I/F(108) 사이의 데이터 통신을 행하는 버스(111)로 이루어진다.
기억부(106)는 결함 관찰 장치(102)에서 촬상된 결함 화상이나 참조 화상을 기억하는 화상 기억부(110), 결함 관찰 장치(102)에서 촬상한 화상에 대하여 설정하는 계측 영역 정보나, 대상의 계측 방법에 관한 정보가 포함되는 계측 레시피를 기억하기 위한 계측 레시피 기억부(112)로 구성된다. 처리부(107)는 결함 관찰 장치(102)에서 촬상한 결함 화상을 결함의 종류마다 분류하는 결함 화상 분류부(113), 분류 결과에 기초하여 계측 레시피 기억부(112)에 기억된 계측 레시피를 선택하는 계측 레시피 선택부(114), 선택된 계측 레시피에 기초하여 결함 화상이나 참조 화상에 계측 영역을 설정하고, 화상 상의 계측 대상을 계측 처리하는 화상 계측 처리부(115), 계측값으로부터 결함의 평가값을 산출하는 결함 정량화부(116), 결함 관찰 장치에서 촬상된 화상으로부터 배선 패턴을 인식하는 배선 패턴 인식부(117), 결함 화상으로부터 결함 영역을 검출하는 결함 검출부(118)가 포함된다. 또한, 처리부에 있어서의 처리의 상세는 후술한다.
도 2는 결함 관찰 장치(102)의 구성도이다. 결함 관찰 장치(102)는 SEM 칼럼(201), SEM 제어부(208), 입출력 I/F(209), 기억부(211), 부수 정보 작성부(214)가 통신 수단(215)을 통해서 접속되는 구성으로 되어 있다. 입출력 I/F(209)에는, 입출력부(210)가 접속되어, 조작자에 대한 데이터의 입출력이 행해진다.
SEM 칼럼(201)은 전자원(202), 시료 웨이퍼(207)와 싣는 스테이지(206), 전자원(202)으로부터 시료 웨이퍼(207)에 대하여 1차 전자 빔을 조사한 결과 발생하는 2차 전자나 후방 산란 전자를 검출하는 복수의 검출기(203, 204, 205)를 구비한다. 또한, 그 외에, 1차 전자 빔을 시료 웨이퍼(207)의 관찰 영역에 주사하기 위한 편향기(도시하지 않음)나, 검출 전자의 강도를 디지털 변환해서 디지털 화상을 생성하는 화상 생성부(도시하지 않음) 등도 포함된다. 또한, 검출기(203)에 의해 2차 전자를 검출한 화상을 SE상, 검출기(204 및 205)에 의해 후방 산란 전자를 검출한 화상을 L상, R상이라 칭한다.
기억부(211)는 촬상 대상인 결함의 웨이퍼 상의 좌표나 SEM 촬상 조건(가속 전압이나 프로브 전류, 프레임 가산수, 시야 사이즈 등)을 기억하는 촬상 레시피 기억부(212)와 취득 화상 데이터를 보존하는 화상 메모리(213)를 포함한다.
부수 정보 작성부(214)는, 각 화상 데이터에 대하여 부수되는 정보, 예를 들어 촬상 시의 가속 전압, 프로브 전류, 프레임 가산수 등의 촬상 조건, 촬상 장치를 특정하는 ID 정보, 화상 생성을 위해서 사용한 검출기(203 내지 205)의 종류나 성질, 웨이퍼의 ID 및 공정, 화상을 촬상한 날짜나 시간 등의 정보를 작성하는 기능을 갖는다. 웨이퍼의 ID나 공정의 정보는 입출력부(210) 등으로부터 유저에 의해 입력되어도 되고, 웨이퍼의 표면 등으로부터 읽어들이거나, 웨이퍼가 저장되어 있는 상자(도시하지 않음) 등으로부터 판독되어도 된다. 작성된 부수 정보는, 입출력 I/F(209)를 통해서 화상 데이터가 전송될 때, 그 화상 데이터와 함께 전송된다.
SEM 제어부(208)는 화상 취득 등의, 이 결함 관찰 장치(102)에서 행하는 모든 처리를 제어하는 부위이다. SEM 제어부(208)로부터의 지시에 의해, 시료 웨이퍼(207) 상의 소정의 관찰 부위를 촬상 시야에 넣기 위한 스테이지(206)의 이동, 시료 웨이퍼(207)에의 1차 전자 빔의 조사, 시료로부터 발생한 전자의 검출기(203 내지 205)에서의 검출, 검출한 전자의 화상화 및 화상 메모리(213)에의 보존, 부수 정보 작성부(214)에서의 촬상 화상에 대한 부수 정보의 작성 등이 행해진다. 조작자로부터의 각종 지시나 촬상 조건의 지정 등은, 키보드, 마우스나 디스플레이 등으로 구성되는 입출력부(210)를 통해서 행해진다.
이하, 도 3을 사용하여, 본 발명에 있어서의 결함 관찰의 방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명에 있어서의 결함 정량화를 포함시킨 결함 관찰의 흐름을 나타내고 있다.
먼저, 웨이퍼 외관 검사 장치 혹은 웨이퍼 이물 검사 장치 등의 검사 장치에 의해 얻어진 결함 위치 정보(결함 좌표)를 취득한다(S301). 결함 좌표는 촬상 레시피 기억부(212)에 기억되어 있는 촬상 레시피에 보존하는 등으로 하면 된다.
다음에, 결함 관찰 장치(102)를 사용해서 각 결함 좌표에 대응하는 결함 화상 및 참조 화상을 촬상하고(S303), 결함 정량화 장치(101)에서 결함 화상과 참조 화상으로부터 결함 정량화를 행하여, 평가값을 산출한다(S304). S303 내지 S304의 처리는 결함 좌표의 수(즉 결함의 수)만큼 반복한다. 결함 정량화 처리 S304에 대한 상세는 후술한다.
결함 화상은 검사 장치에서 검출한 결함 부위를 포함한 SEM 화상이며, 참조 화상은 결함 화상의 배선 패턴과 마찬가지 패턴이 촬상된 결함 부위를 포함하지 않는 양품 화상을 가리킨다. 반도체는 다이마다 동일한 배선 패턴을 생성하는 특징이 있기 때문에, 참조 화상은 결함이 있는 다이의 인접 다이의, 결함 좌표에 대응한 위치에서 촬상하면 된다. 또한, 결함 화상의 결함 부분을 마스크하고, 마스크한 영역을 주변 영역의 화상을 합성함으로써 참조 화상을 생성해도 된다. 결함 좌표에 대응하는 배선 패턴의 설계 정보가 있는 경우, 설계 정보로부터 시뮬레이션 등에 의해 참조 화상을 생성해도 된다.
이하, 도 4, 5를 사용해서 결함의 정량화 처리 S304에 대해서 설명한다. 본 실시예에서 개시하는 결함의 정량화에서는, 결함 화상으로부터 얻어지는 결함 부위의 계측값과 함께, 참조 화상에서 얻어지는 계측값을 비교 기준으로 해서 사용한다. 예를 들어, 인접하는 배선 패턴이 쇼트되어 있지 않아도, 쇼트되려고 하는 경우, 인접하는 배선 패턴간의 최소 거리와, 참조 화상의 배선간 거리를 계측하고, 그 계측값을 비교함으로써, 정상적인 경우에 비해 배선 사이가 어느 정도 좁아졌는지를 정량화함으로써 결함을 평가할 수 있다. 결함의 정량화에서는, 결함 종류에 따라 정량화의 방법이 다르고, 결함 화상 및 참조 화상에 있어서의 계측 영역 설정 방법이나, 계측 개소의 정의, 정량값의 산출 방법이 다르다.
도 4에 결함 종류별로 결함 화상 및 참조 화상의 계측 영역 및 계측 개소를 통합해서 나타냈다. (a)는 인접하는 배선 패턴이 완전히 쇼트되어 있는 풀 쇼트, (b)는 인접하는 배선 패턴에 쇼트되려고 하는 하프 쇼트, (c)는 배선 패턴이 완전히 끊어져 버린 풀 오픈, (d)는 배선 패턴이 끊어지려고 폭이 좁아져 있는 하프 오픈, (e)는 배선폭의 요동이 발생하고 있는 러프니스, (f)는 홀 직경이 축소된 홀 결함의 예를 나타내고 있다. 홀 결함은 홀 직경이 확대된 경우도 있지만 여기에서는 도시하지 않는다.
411 내지 416은 각 결함 종류에 대응한 결함 화상, 421 내지 426은 411 내지 416에 대응하는 참조 화상의 예이다. 411 내지 415, 421 내지 425는 하지(402) 위에 배선 패턴(401)이 형성되어 있는 예이다. 부호는 붙여져 있지 않지만, 결함 화상(412 내지 415), 참조 화상(421 내지 425)에 대해서도 마찬가지로, 배선 패턴(401)을 밝게, 하지(402)를 어둡게 나타내고 있다. 결함 화상(416)은 상층(405)에 홀(406)이 비어 있는 예이며, 부호는 붙여져 있지 않지만, 대응하는 참조 화상(426)도 상층(405)을 밝게, 홀(406)을 어둡게 나타내고 있다. 도 4의 결함 종류 (a) 내지 (d)는 패턴 결함이라고 불린다.
화상(411)에, 계측 대상을 포함하는 계측 영역(403)과, 계측 개소(404)의 예를 나타낸다. 404는 계측 개소가 화살표의 양 끝 사이의 거리로 정의되어 있는 것을 나타내고 있다. 412 내지 416, 421 내지 426의 계측 개소의 표기에 대해서도 마찬가지이다.
이하, 각 결함 종류에 대해서 계측 영역이나, 계측 개소, 결함 평가값의 계산예를 설명한다. 또한 여기에 나타내는 계산예에서는, 결함 평가값이 클수록 그 결함이 주목해야 할 결함, 예를 들어 제품에 대한 치명도가 높거나, 혹은 수율에의 영향이 큰 결함인 계산예를 나타내고 있다.
(a) 풀 쇼트:
쇼트 결함이 인접하는 배선 사이가 넓은 범위에서 발생하고 있을수록, 주목해야 할 결함이다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(411)에 도시하는 쇼트 부분의 최단 거리(결함 화상의 계측값)와, 참조 화상(421)으로부터 배선간 거리(참조 화상의 계측값)를 각각 계측하여, 이하의 결함 평가값 산출식에 의해 배선간 거리로 정규화한 평가값을 산출한다.
평가값=결함 화상의 계측값/참조 화상의 계측값 (수학식 1)
(b) 하프 쇼트:
풀 쇼트에 이르지 않아도 배선 사이가 좁을수록 주목해야 할 결함이다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(412)에 도시하는 쇼트되려고 하는 부분의 배선간 최단 거리(결함 화상의 계측값)와, 참조 화상(422)으로부터 배선간 거리(참조 화상의 계측값)를 각각 계측하여, 이하의 결함 평가값 산출식에 의해 배선간 거리로 정규화한 평가값을 산출한다.
평가값=1.0-결함 화상의 계측값/참조 화상의 계측값 (수학식 2)
(c) 풀 오픈:
배선에 큰 단선을 발생시키고 있는 오픈 결함일수록 주목해야 할 결함이다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(413)에 도시하는 오픈 부분의 최단 거리(결함 화상의 계측값)와, 참조 화상(423)으로부터 배선폭(참조 화상의 계측값)을 각각 계측하여, 식(수학식 1)의 결함 평가값 산출식으로 평가값을 산출한다.
(d) 하프 오픈:
오픈에 이르지 않아도 배선폭이 좁아지는 결함일수록 주목해야 할 결함이다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(414)에 도시하는 오픈되려고 하는 부분의 배선 최소폭(결함 화상의 계측값)과, 참조 화상(424)으로부터 배선폭(참조 화상의 계측값)을 각각 계측하여, 식(수학식 2)의 결함 평가값 산출식으로 평가값을 산출한다.
(e) 러프니스:
러프니스에 의한 배선폭의 요동이 클수록 주목도는 높다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(415)에 도시하는 러프니스의 요동 최대폭(결함 화상의 계측값)과, 참조 화상(425)으로부터 배선폭(참조 화상의 계측값)을 각각 계측하여, 식(수학식 1)의 결함 평가값 산출식으로 평가값을 산출한다.
(f) 홀 결함:
홀 결함에서는, 결함 화상의 홀 직경이 참조 화상의 홀 직경에 대하여 차가 있을수록 주목해야 할 결함이다. 이것을 표현하기 위해서, 결함 화상(416)으로부터 얻어지는 홀 직경(결함 화상의 계측값) 및 참조 화상(426)으로부터 얻어지는 홀 직경(참조 화상의 계측값)을 계측하여, 이하의 결함 평가값 산출식으로 평가값을 산출한다.
평가값=|결함 화상의 계측값-참조 화상의 계측값|/참조 화상의 계측값 (수학식 3)
상기에서는, (a) 내지 (f)의 결함 종류에 대한 예를 설명했지만 본 발명은 다른 결함 종류에 대해서도 적용 가능하다. 예를 들어, 이물에 대해서는 이물에 의한 배선의 쇼트 방식에 의해 (a) 풀 쇼트, (b) 하프 쇼트와 마찬가지로 분류할 수 있으며, 각각 마찬가지 계측 방법 및 평가값의 계산식을 사용함으로써 평가값을 산출하는 것이 가능하다.
도 4의 계측 영역이나 계측 개소의 예는 일례이며, 유저가 결함 종류마다 계측 레시피를 설정하고, 등록해 둠으로써, 결함 종류별 계측 레시피에 기초하여 유저가 의도하는 계측 개소를 설정하는 것이 가능하다.
계측 레시피의 설정 방법은 도 10을 사용해서 후술한다. 또한, 계측 레시피에 의한 계측 개소 설정의 상세는 도 8을 사용해서 후술한다.
또한, 도 4에서는, 결함 화상과 참조 화상 각각에 대해서 한군데씩 계측하는 예를 나타냈지만, 계측 영역이나 계측 개소는 각각 한군데로 한정되는 것은 아니며, 복수 개소 설정해서, 복수의 계측값으로부터 사칙연산이나 하중 가산으로 평가값을 산출해도 된다. 산출하는 평가값은 복수여도 되고, 또한 계측값을 그대로 평가값으로서 출력해도 된다. 또한, 계측값을 그대로 평가값으로 하는 경우에 있어서도 설명상으로는 평가값을 계산하는 것으로 표기한다.
도 5는 결함 정량화 처리 S304의 상세 흐름이다. 결함 정량화에서는, 먼저 결함 분류부(113)에서 결함을 풀 쇼트, 하프 쇼트 등의 결함 종류별로 화상을 분류한다(S501). 다음에, 계측 레시피 선택부(114)에서 분류 결과에 대응한 계측 레시피를 계측 레시피 기억부(112)로부터 판독하고, 화상 계측 처리부(115)에서 계측 레시피에 기술되어 있는 계측 영역 정보에 기초하여, 결함 화상 및 참조 화상에 각각 계측 영역을 설정한다(S502). 계속해서, 결함 화상 및 참조 화상의 계측 영역에 있어서, 계측 레시피에 지정되어 있는 계측 개소를 계측한다(S503). S501 내지 S503의 구체적인 처리 방법에 대해서는 후술한다. 마지막으로, 계측값으로부터 평가값을 산출한다(S504). 평가값의 계산식은 계측 레시피에 지정된 식을 사용해서 행한다. S503 및 S504는 결함 정량화부(116)에서 실행된다.
또한, S304의 정량화 처리에 있어서, 참조 화상으로서 인접 다이 등으로부터 촬상한 SEM 화상을 사용하는 경우, 실제 프로세스에 의해 제조된 양품 패턴의 계측값과 비교할 수 있기 때문에, 설계 정보로부터 얻은 배선폭이나 배선 간격의 값을 사용하는 경우에 비해, 실제에 입각한 평가값을 산출할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 참조 화상을 결함 화상으로부터 합성하는 경우나, 설계 정보로부터 참조 화상을 생성하는 경우, 참조 화상을 개별로 촬상할 필요가 없기 때문에, 결함당 촬상 스루풋이 향상된다고 하는 효과가 있다.
도 6 및 도 7을 사용해서 결함 화상 분류 처리(S501)에 대해서 설명한다. 도 6은 패턴 결함에 있어서의 결함 화상 분류 처리의 흐름도, 도 7은 도 6의 흐름도에 있어서의 화상의 처리 과정을 모식적으로 도시한 것이다.
먼저, 결함 검출 처리에 의해 결함 화상에 있어서의 결함 영역을 추출한다(S601). 결함 검출 처리의 구체적 처리예로서는, 결함 화상과 참조 화상의 각 화소에서 농담값의 차분으로부터 차 화상을 생성하고, 차 화상에서 농담값의 절댓값, 혹은 정부의 어느 한 쪽에 큰 개소를 결함 영역으로서 추출하면 된다. 농담 화상으로부터의 영역 추출에는, 농담값의 2치화 방법으로서 오츠의 2치화 등을 사용하면 된다. 결함 화상과 참조 화상의 배선 패턴의 위치가 어긋나 있는 경우는, 정규화 상호 상관법 등을 사용해서 결함 화상과 참조 화상의 배선 패턴의 위치 정렬을 한 후에, 차 화상을 생성하면 된다. 도 7의 결함 화상(701)은 풀 쇼트 결함의 예이며, 702는 대응하는 참조 화상을 나타내고 있다. 도 7의 예에서, 결함 검출 처리를 실행하면 결함 검출 화상(703)이 얻어지고, 결함 영역(711)이 추출된다.
다음에, 참조 화상에 대하여 배선 패턴 인식 처리를 행하여, 배선 패턴 영역을 추출한다(S602). 배선 패턴 인식 처리는 일반적인 화상의 영역 분할 방법 등에 의해 행해지면 된다. 예를 들어, 배선 패턴 영역의 농담값이 높고, 하지의 농담값이 낮은 경우, 오츠의 2치화 등의 2치화 방법을 사용해서 배선 패턴 영역을 추출한다. 또한, 소벨 필터 등의 에지 검출 필터 처리를 행하여, 처리 화상을 2치화함으로써 배선 에지를 검출하고, 에지를 이용해서 영역 분할을 행하여 배선 패턴 영역을 추출해도 된다. 도 7의 배선 패턴 인식 화상(704)은, 참조 화상(702)에 있어서의 배선 패턴 인식 결과를 나타내고 있고, 배선 패턴 영역(712)이 추출되어 있다.
마지막으로 S601과 S602에서 얻어진 결함 영역과 배선 패턴 영역의 위치 관계로부터 패턴 결함을 분류한다(S603). 이 분류는, 결함 영역과 배선 패턴 영역을 중첩함으로써, 결함 영역이 배선 패턴 영역 위에 있는 경우는 오픈 결함, 결함 영역이 배선 패턴 영역 밖에 있는 경우는 쇼트 결함이라 할 수 있다. 이 경우, 영역의 위치 관계란, 결함 영역이 배선 패턴 영역 위에 있는지 밖에 있는지를 말한다. 결함 영역이 배선 영역 위인지 밖인지를 판정하기 위해서는, 결함 영역의 각 화소에서, 배선 패턴 영역과 겹쳐 있는 화소수와 겹쳐 있지 않은 화소수의 총합을 산출하고, 비교해서 배선 패턴 영역과 겹쳐 있는 화소수 쪽이 많은 경우에는 배선 패턴 영역의 내측, 겹쳐 있지 않은 화소수 쪽이 많은 경우에는 배선 패턴 영역의 외측이라 판정하면 된다.
오픈 결함의 경우, 결함 영역이 배선 패턴 영역을 완전히 피복하고 있는 경우는 풀 오픈, 그렇지 않은 경우는 하프 오픈으로 분류할 수 있다. 이 경우, 영역의 위치 관계란, 결함 영역이 배선 패턴 영역을 완전히 피복하고 있는지 여부를 말한다. 결함 영역이 배선 패턴 영역을 완전히 피복하고 있는지 여부를 판정하기 위해서는, 예를 들어 결함 영역에 외접하는 사각형(외접 사각형)을 산출하고, 외접 사각형 내에 배선 패턴 영역에 있어서의 양 끝의 에지를 포함하고 있으면 배선 패턴 영역을 완전히 포함하고 있다고 판정할 수 있다. 에지는 배선 패턴 인식 결과에 대하여 소벨 필터 등의 에지 검출 필터를 적용하여, 2치화하는 등으로 해서 검출하면 된다.
쇼트 결함의 경우는 독립되어 있는 배선 영역을, 결함 영역이 접속하는 경우는 풀 쇼트, 그렇지 않은 경우는 하프 쇼트로 분류할 수 있다. 이 경우, 영역의 위치 관계란, 독립되어 있는 배선 영역을 결함 영역이 접속하는지 여부를 말한다. 결함 영역이 배선 영역을 접속하는지 여부를 판정하기 위해서는, 예를 들어 결함 영역의 외접 사각형을 산출하고, 외접 사각형 내에 인접하는 배선 패턴 영역에 있어서의 양쪽의 에지가 포함되는지를 판정하면 된다. 양쪽의 에지가 포함되어 있는 경우는 배선 사이를 완전히 걸쳐 있다고 판정할 수 있다. 도 7의 705는 결함 영역(711)과 배선 패턴 영역(712)을 겹쳐서 표시한 도면이며, 결함 영역이 배선 패턴 영역 밖 또한 결함 영역이 배선 사이를 완전히 걸쳐 있는 점에서 풀 쇼트 결함으로 분류할 수 있다. 이들 분류의 룰은, 유저에 의해 사전에 등록해 두면 된다.
여기에서는 결함 영역과 배선 패턴 영역의 위치 관계로부터 패턴 결함을 분류하는 방법에 대해서 설명했지만, 특허문헌 3에 기재된 결함 화상이나 참조 화상으로부터 결함의 원형도나 휘도 분산 등의 특징량을 산출하고, 특징량으로부터 기계 학습에 기초하여 분류하는 방법에 의해 분류를 행해도 된다. 특징량을 사용한 기계 학습에 기초한 분류에서는, 패턴 결함 이외에 대해서도 분류를 행할 수 있다.
이상 설명한 결함 화상 분류 처리의 장치 상에서의 동작을 도 1에 기초하여 설명한다. 결함 관찰 장치(102)에서 촬상된 결함 화상과 참조 화상은, 통신 수단(103)을 통해서 결함 정량화 장치(101)로 송신되고, 송신된 화상은 입출력 I/F(108)를 통해서 결함 정량화 장치(101)로 읽어들여진다. 읽어들여진 화상은, 전체 제어부(105)에 의해 결함 검출부(118)로 전송되고, 결함 검출부(118)에서 결함 검출 처리가 실행된다. 또한, 읽어들여진 참조 화상은, 전체 제어부(105)에 의해 배선 패턴 인식부(117)로 전송되고, 배선 패턴 인식부(117)에서 배선 패턴 인식 처리가 실행된다. 결함 검출부(118)에서 얻어진 결함 검출 화상과, 배선 패턴 인식부(117)에서 얻어진 배선 패턴 인식 화상은, 전체 제어부(105)에 의해 결함 분류부(113)로 보내져서, 결함 화상 분류 처리가 실행된다. 분류 결과는 메모리(109)에 기억된다.
다음에, 도 8을 사용해서 분류 결과에 기초하여 계측 영역을 설정하는 처리 S502에 대해서 설명한다. 도 8은 S502의 처리 흐름을 나타내고 있다. 먼저, 분류 결과에 기초하여 분류 종류마다 사전 준비된 계측 레시피를 선택한다(S801). 여기서, 계측 레시피란, 결함 화상이나 참조 화상에 있어서의 계측 영역이나, 계측 대상의 계측 개소를 지정하기 위한 정보이며, 예를 들어 결함 영역이나 참조 화상 상의 배선 패턴에 대한 상대적인 계측 영역의 위치나, 계측 대상에 대한 계측 방향(배선 패턴에 대하여 수직 방향인지 수평 방향인지 등), 계측 대상(배선폭 혹은 배선간 거리), 계측 방법(계측 영역 내의 계측 대상에 있어서의 최단 거리, 평균 거리 등) 등의 계측 개소의 정의에 관한 정보가 포함된다. 계측 방향은 결함 화상 및 참조 화상에 있어서의 가로 방향이나 세로 방향, 세로·가로 방향의 조합을 사용해서 경사 방향에서 지정해도 된다. 계측 레시피는 유저에 의해 사전에 설정되어, 계측 레시피 기억부(112)에 기억된다. 계측 레시피의 설정 방법에 대해서는 도 10을 사용해서 후술한다. 다음에, S801에서 선택된 계측 레시피에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상에 계측 영역을 설정한다(S802).
이상 설명한 계측 영역 설정 처리의 장치 상에서의 동작을 도 1에 기초하여 설명한다. 계측 레시피 선택부(114)에 의해, 메모리(109)에 기억되어 있는 분류 결과에 대응하는 계측 레시피가, 계측 레시피 기억부(112)로부터 판독되어, 화상 계측 처리부(115)로 보내진다. 화상 계측 처리부(115)는 선택된 계측 레시피에 기초하여 계측 영역의 위치 정보를, 결함 화상, 참조 화상 상의 좌표로 변환한다.
도 9를 사용하여, S802와, S802에 이어 행해지는 S503의 처리의 상세를 설명한다. 도 9는 하프 쇼트 결함에 있어서의 S802 및 S503의 중간 처리 상태를 화상에 의해 예시한 것이다. 또한, S802 및 S503은 결함 화상과 참조 화상 각각에 대하여 실행된다.
계측 영역은, 계측 레시피의 계측 방향, 계측 대상, 계측 부위에 관한 정보와, 화상 처리에 의해 얻어진 결함 영역, 배선 패턴 영역으로부터 결정된다. 도 9의 하프 쇼트 결함의 화상(901)과, 대응하는 참조 화상(902)을 예로 들어 설명한다. 결함 화상(901)과 참조 화상(902)으로부터 전술한 방법에 의해 결함 검출 결과(903)와, 배선 패턴 인식 결과(904)를 얻는다. 도 4에 도시한 바와 같이, 하프 쇼트의 경우, 결함 화상에 있어서의 계측 개소는 쇼트되려고 하는 부분의 배선간 거리이며, 참조 화상에 있어서의 계측 개소는 배선간 거리이다. 쇼트는 인접하는 배선에 대하여 일어나기 때문에, 결함 화상에 있어서의 계측 방향은 배선에 대하여 수직 방향(도 9에서는 x 방향), 계측 대상은 배선간 거리, 계측 부위는 배선간 거리가 가장 짧아지는 개소로서 설정하면 된다.
또한, 배선 방향은 참조 화상에 있어서의 배선 패턴 영역(904)의 에지 검출 결과에 대하여, 허프 변환 등의 방법에 의해 배선 에지의 방향을 구함으로써 결정할 수 있다. 화상(905)은 결함 영역과 패턴 영역을 중첩시킨 화상이며, 914는 결함의 계측 영역(914)이다. 계측 영역(914)은 계측 개소가 포함되도록 설정한다. 905의 경우, 결함의 에지와 인접하는 배선 패턴의 에지가 계측 개소가 된다. 계측 영역(914)은 결함 영역(911)의 외접 사각형(913)을 계측 방향(x 방향)으로 신장시켜, 계측 개소가 되는 결함 영역 맞은 편 측의 배선 패턴 영역 에지부를 포함하도록 변형한 영역을 설정하면 된다. 또한, 도 9에서는 설명을 위해, 외접 사각형(913)은 결함 영역(911)의 외접 사각형보다 조금 큰 영역으로 표시하고 있다.
S503의 계측 스텝을 나타내는 화상(906)은, 계측 영역(914)으로부터 계측 개소(916)를 설정한 결과를 나타내고, 계측 개소는 도 4와 마찬가지로, 화살표로 나타내고 있다. 계측 개소에 기초하여 계측값을 얻기 위해서는, 예를 들어 계측 영역(914) 내의 각 y 좌표에 있어서, 계측 방향(x 방향)을 스캔하고, 결함 영역(911)과 배선 패턴 영역(912)이 가장 근접해 있는 개소를 추출하여, 좌표의 조합을 계측 개소로 하면 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 도 9의 참조 화상(902)에 있어서의 계측 방향은 배선 수직 방향(x 방향), 계측 대상은 배선간 거리, 계측 부위는 배선간의 평균 거리로 해서 설정하면 된다. 계측 부위를 계측 영역 내에서의 평균으로 함으로써, 라인 패턴 등 단순한 형상의 패턴에 있어서 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있다. 계측 영역(915)은 참조 화상에 대한 계측 영역이다. 결함 화상의 결함 영역의 외접 사각형(913)을 계측 방향으로 신장시켜, 계측 대상으로 되는 배선 사이를 포함하도록 참조 화상 상에 계측 영역을 설정한다. 구체적으로는 결함 화상의 결함 영역의 중심 좌표를 사용하여, 참조 화상을 계측 방향(x 방향)으로 스캔하여, 배선 패턴 영역(912)의 에지가 눈에 뜨일 때까지 계측 영역을 신장시키면 된다. 참조 화상에 있어서의 S503의 계측 스텝을 나타내는 화상(907)은, 계측 영역(915)으로부터 계측 개소(917)를 설정한 결과를 화살표로 나타내고 있다. 계측 개소에 기초하여 계측값을 얻기 위해서는, 예를 들어 계측 영역(915) 내의 각 y 좌표에 있어서, 계측 방향(x 방향)을 스캔하여, 915 내의 좌우 배선 패턴 영역(912)의 거리를 계측하면 된다. 화상(917)에서는, 두 점간의 거리로서 계측값을 나타내고 있지만, 계측 영역(915) 내에서 계측할 수 있는 배선간의 거리의 평균을 사용해도 상관없다. 또한, 참조 화상에 있어서의 계측 영역은 결함 화상과 동일한 영역을 사용해도 된다.
계측 처리 S503의 다른 방법으로서, 설정한 계측 영역을 특허문헌 2에 기재된 방법을 사용해도 된다.
SEM 화상에 있어서 설정해야 할 배선 패턴 에지부 및 결함 부위의 끝 등에서 농담값이 높아지는 것을 이용하여, 화상 상에서의 계측 방향에 있어서의 농담값의 1차원 파형(농담 프로파일)을 취득하여, 농담 프로파일로부터 고정밀도의 계측값을 산출한다. 계측 영역 내에서, 설정된 계측 방향에 있어서의 농담 프로파일을 취득하고, 그 농담 프로파일의 농담 구배가 있는 부분(즉, 배선 패턴 에지부 혹은 결함 부위의 끝)에 있어서의 농담값의 최댓값, 최솟값으로부터 역치를 산출하고, 농담값이 역치가 되는 좌표를 탐색하여, 계측 위치로서 결정한다. 농담 프로파일 상에서 결정된 복수의 계측 위치로부터 계측 개소를 설정한다. 이 경우, 계측 개소는 화상 상의 좌표가 아니라, 농담 프로파일 상의 위치가 된다.
또한, SEM 화상의 농담 프로파일에서는, 농담 구배가 있는 부분의 농담값 최대가 되는 위치의 양측에, 농담값이 역치와 같아지는 위치가 존재하는 경우가 있다. 이 경우, 계측 레시피에 포함되는 계측 대상으로부터 어느 쪽의 위치를 계측 위치로 할지 결정하면 된다. 예를 들어, 계측 대상이 배선폭이면 계측 영역의 중심 좌표로부터 먼 쪽의 계측 위치를 결정하고, 계측 대상이 배선간 거리이면 계측 영역의 중심 좌표로부터 가까운 쪽의 계측 위치를 결정하면 된다. 또한, 노이즈의 영향을 저감하기 위해서, 농담 프로파일은 계측 방향에 대하여 수직 방향으로 투영하여 가산 평균한 것을 사용해도 된다.
도 10을 사용해서 계측 레시피의 설정 방법에 대해서 설명한다.
계측 레시피는 전술한 바와 같이, 결함 종류마다 사전에 설정하여, 계측 레시피 기억부(112)에 기억된다. 도 10은 계측 레시피 설정을 위한 화면이다. 1001에는 결함 분류 처리 S501에서 분류 가능한 결함 종류가 표시된다. 1002에는 결함 화상용의 계측 개소 설정에 필요한 정보(계측 방향, 계측 대상, 계측 방법 등)의 값이 결함 종류마다 표시된다. 방향이란 계측 방향을 말하며, 배선에 대하여 평행 혹은 수직인 방향, 혹은 화상의 수평, 수직 방향 등이다. 대상이란 계측 대상을 말하며, 배선 영역폭, 배선 영역간 거리, 화상 수평 방향의 결함 치수, 화상 수직 방향의 결함 치수, 결함 영역과 배선 영역의 거리 등이다. 방법이란 계측 방법을 말하며, 계측 대상의 평균값, 최솟값, 최댓값, 중간값 등이다. 각 항목은 콤보 박스 등에 의해 임의의 값으로 변경된다. 1003에는 참조 화상용의 계측 개소 설정에 필요한 정보의 값이 결함 종류마다 표시된다. 계측 레시피에는 계측 방향, 계측 대상, 계측 방법 이외의 항목이라도, 계측 처리에 필요한 정보면 포함할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 전술한 결함 평가값 산출식도 결함 종류별로 설정할 수 있도록 해 둔다. 1004는 결함 종류의 항목을 추가하는 버튼, 1005는 결함 종류를 삭제하는 버튼이다. 1001은 결함 화상 분류 처리 S501에서 분류에 사용된 결함 종류의 정보를 판독해서 표시해도 된다.
도 11을 사용해서 정량화 결과의 표시에 대해서 설명한다. 도 11은 결함 정량화 처리 S304에 있어서의 처리 결과를 표시하는 화면이다. 화면 상에는, 결함 ID(1101), 결함 화상(1102), 참조 화상(1103), 결함 화상 분류 처리 S501에 의한 분류 결과(1104), S503에서 계측한 결함 화상에 있어서의 계측값(1105)과 참조 화상에 있어서의 계측값(1106), S504에서 결함 화상 및 참조 화상으로부터 산출한 평가값(1107)이 표시된다. 또한, 결함 화상(1102) 및 참조 화상(1103) 상에는 계측 영역(1108) 및 계측 개소(1109)가 표시된다. 또한, 하나의 계측 영역에 대하여 계측 개소가 복수인 경우, 대표적인 계측 개소만을 표시해도 된다. 또한, 계측 영역(1108) 및 계측 개소(1109)는 결함 화상, 참조 화상에서 하나뿐일 필요는 없고, 복수인 경우는 복수 표시를 해도 된다. 또한, 결함 화상 계측값(1105), 참조 화상 계측값(1106), 평가값(1107)이 복수인 경우에는 전부 혹은 일부를 화면 상에 표시해도 된다. 또한, 복수의 계측값이 존재하는 경우에는 계측값에 ID를 할당해 두고, 화상 상의 계측 영역이나 계측 개소 부근에 대응하는 ID를 함께 표시함으로써, 계측 개소나 계측 영역과 대응지을 수 있다. 1110은 결함 화상(1102) 및 참조 화상(1103)에서 표시하는 화상의 종류를 선택하는 콤보 박스이다.
이상 나타낸 제1 실시예에 의해, 결함의 종류에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상 상에 적절한 계측 개소를 설정할 수 있어, 얻어진 계측값을 사용해서 평가값을 계산함으로써, 수율 관리에 유용한 정보를 유저에게 제시하는 것이 가능해진다.
실시예 2
실시예 2에서는, 기억된 복수의 계측 레시피에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상의 계측값을 산출하고, 결함의 분류 결과에 기초하여 평가값 산출에 사용하는 계측값을 선택하고, 평가값을 산출하는 결함 정량화 방법에 대해서 설명한다.
본 실시예가 실시예 1과 다른 것은, 장치 구성(도 1)과 정량화 흐름(도 5)만이며, 그 외는 실시예 1과 마찬가지 방법 및 장치, 화면 입출력 표시를 구비한다. 이후에 있어서는 실시예 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 장치 구성을 도 12에 나타낸다. 도 1에서 설명한 실시예 1의 장치 구성에 더하여, 처리부(107) 내에 정량화에 사용하는 계측값을 선택하는 계측값 선택부(1201)를 구비한다.
다음에 도 13을 사용해서 정량화의 수순을 설명한다. 도 13은 본 실시예에 있어서의 정량화 흐름의 일례이다. 본 실시예에서는 먼저 결함 화상 분류 처리를 실행하고(S501), 결함 화상 및 참조 화상에 각각 복수의 계측 영역을 설정한다(S1301). S1301은 화상 계측 처리부(115)에서 실행되며, 계측 레시피 기억부(112)에 기억된 계측 레시피의 전부 혹은 일부에 기초하여 설정한다. 계측 개소의 설정은 실시예 1과 마찬가지 방법을 사용해서 행하면 된다.
다음에, 실시예 1과 마찬가지 방법으로, 결함 화상 및 참조 화상에 설정된 계측 개소를 계측한다(S503).
S501의 분류 결과에 기초하여, S503에서 얻어진 계측값 중에서 평가값 산출에 사용하는 계측값을 선택한다(S1302). S1302는, 계측값 선택부(1201)에서 실행된다. 계측값의 선택에서는, 예를 들어 분류된 결함 종류에 관련지어진 계측 레시피를 계측 레시피 기억부(112)로부터 판독하고, 계측 레시피의 설정과 합치하는 계측 개소의 계측값을 선택하면 된다. 또한, 계측 개소를 설정·계측할 때, 사용한 계측 레시피에 대응하는 결함 종류 정보도 계측값과 함께 기억해 두고, 결함 종류의 정보로부터 계측값을 선택해도 된다.
마지막으로 실시예 1과 마찬가지 방법으로, 선택한 계측값으로부터 평가값 산출을 행한다. 또한, 결함 분류 처리 S501은 계측값 선택 처리 S1302 전이면 어느 타이밍에서 행해도 무방하다.
이상의 실시예 2에 의해, 실시예 1과 마찬가지 효과가 얻어지고, 결함의 종류에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상 상에 적절한 계측 개소를 설정할 수 있어, 얻어진 계측값을 사용해서 평가값을 계산함으로써, 수율 관리에 유용한 정보를 유저에게 제시하는 것이 가능해진다.
실시예 3
실시예 3에서는, 실시예 1 혹은 2에 의해 정량화된 결함의 평가값을 기준으로 해서, 동일한 공정의 웨이퍼에 대하여 결함 관찰해야 할 개소를 특정하여, 결함 관찰을 실행하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시예는 실시예 1을 베이스로 해서 설명하지만, 평가값은 실시예 2에 의해 얻어진 것이어도 본 실시예는 실행 가능하다.
본 실시예가 실시예 1과 다른 것은, 장치 구성(도 1)과, 결함 관찰의 흐름(도 3)만이며, 그 외는 마찬가지 방법 및 장치, 화면 입출력 표시를 구비한다.
본 실시예에 따른 장치 구성을 도 14에 도시한다. 도 1에서 설명한 실시예 1의 장치 구성에 더하여, 처리부(107)에, 결함 평가값을 산출한 웨이퍼와 동일 공정의 웨이퍼를 촬상하기 위한 촬상 레시피 작성부(1401)와, 작성한 촬상 레시피를 기억하는 촬상 레시피 기억부(1402)를 구비한다. 여기서 촬상 레시피란, 결함 관찰을 행하기 위한 웨이퍼 상의 관찰 위치의 좌표나, 그 장소에서의 관찰 배율, 전자 광학계의 촬상 조건 등을 갖는 정보를 가리킨다.
다음에, 도 15를 사용해서 촬상 레시피 작성의 순서를 설명한다. 도 15는 본 실시예에 있어서의 촬상 레시피 작성 흐름의 일례이다. S301 내지 S304까지는 실시예 1과 마찬가지 처리를 행한다. 다음에 S304에서 얻어진 평가값과 역치를 비교한다(S1501). 역치는 사전에 유저에 의해 설정되는 것으로 한다. 평가값이 복수인 경우에는, 평가값 각각에 대응하는 역치를 준비한다.
평가값이 역치 이상인 경우, 촬상 레시피에 정량화한 결함의 웨이퍼 상의 좌표를 촬상 대상으로 해서 추가한다(S1502). 또한, 촬상 레시피에 결함 좌표를 추가하는 조건은 평가값이 역치 이상의 조건에 한정하지 않고, 임의의 조건이어도 무방하며, 이 조건은 도 15의 흐름 실행 전에 설정하는 것으로 한다.
이상의 실시예 3에 의해, 결함의 평가값에 기초하여 결함 좌표를 촬상 레시피에 추가해 감으로써, 결함 평가값에 기초하여 중요한 결함이라고 판단된 결함 발생 위치의 정점 관찰이 가능해져서, 수율 관리에 유효한 결함 관찰 위치를 효율적으로 얻을 수 있다. 이와 같이 해서 작성된 정점 관찰용의 촬상 레시피로 웨이퍼 결함 관찰을 행함으로써, 중요 결함의 발생 경향을 모니터하는 것이 가능해진다.
이상, 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.
101 : 결함 정량화 장치
102 : 결함 관찰 장치
103 : 통신 수단
104 : 입출력부
105 : 전체 제어부
106 : 기억부
107 : 처리부
108 : 입출력 I/F
109 : 메모리
110 : 화상 기억부
111 : 버스
112 : 계측 레시피 기억부
113 : 결함 화상 분류부
114 : 계측 레시피 선택부
115 : 화상 계측 처리부
116 : 결함 정량화부
117 : 배선 패턴 인식부
118 : 결함 검출부

Claims (19)

  1. 반도체 웨이퍼 상의 결함의 평가값을 산출하는 결함 정량화 방법으로서,
    결함 화상을 분류하는 스텝과,
    상기 결함 화상 분류 결과에 기초하여 상기 결함 화상과, 상기 결함 화상에 대응하는 참조 화상 각각에 계측 영역과 계측 개소를 설정하는 스텝과,
    상기 결함 화상과 상기 참조 화상의 상기 계측 개소로부터 얻은, 각각의 계측값과 결함 평가값 산출식을 사용해서 결함의 평가값을 산출하는 스텝을 갖고,
    상기 결함 화상 및 참조 화상에 계측 영역 및 계측 개소를 설정하는 스텝은,
    상기 결함 화상 분류 결과에 기초하여 계측 레시피를 선택하는 스텝과,
    상기 계측 레시피에 기초하여 계측 영역 및 계측 개소를 설정하는 스텝을 갖고,
    상기 계측 레시피와 상기 결함 평가값 산출식은, 상기 결함 화상 분류 결과에 의해 얻어지는 결함 종류별로 등록되어 있는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    계측 레시피는, 결함 화상 및 참조 화상 각각에 대하여, 계측 방향, 계측 대상, 계측 방법이 포함되는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결함의 평가값에 기초하여, 촬상 레시피에 상기 평가값을 얻은 결함의 촬상 위치 좌표를 추가하는 스텝을 갖는 결함 정량화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결함 화상을 분류하는 스텝은, 결함 화상과 참조 화상의 비교에 의해 검출한 결함 영역과, 참조 화상으로부터 추출한 배선 패턴 영역을 사용해서 행하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결함의 평가값을 산출하는 대상이 패턴 결함인 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 결함의 평가값을 산출하는 스텝에 있어서의 평가값은, 결함 화상의 계측값과, 참조 화상의 계측값의 비율을 사용한 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    평가값을 산출하는 스텝은, 평가값을 산출하기 위한 계측값이 상기 화상 분류 결과에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 방법.
  10. 반도체 웨이퍼 상의 결함의 평가값을 산출하는 결함 정량화 장치로서,
    결함 화상을 분류하는 결함 화상 분류부와,
    상기 결함 화상 분류부에 있어서의 분류 결과에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상에 대하여 계측 영역 및 계측 개소를 설정하고, 설정한 계측 영역 및 계측 개소에 의해 계측 처리를 행하는 화상 계측 처리부와,
    상기 결함 화상과 상기 참조 화상의 상기 계측 개소로부터 얻은 계측값과 결함 평가값 산출식을 사용해서 결함의 평가값을 산출하는 결함 정량화부와,
    계측 레시피를 기억하는 계측 레시피 기억부와,
    상기 결함 화상 분류부의 분류 결과에 기초하여 상기 계측 레시피를 선택하는 계측 레시피 선택부를 구비하고,
    상기 화상 계측 처리부는 상기 계측 레시피 선택부에서 선택된 계측 레시피에 기초하여 결함 화상 및 참조 화상에 대한 계측 영역 및 계측 개소에 기초하여 계측 처리가 행해지고,
    상기 계측 레시피 기억부에 기억되어 있는 계측 레시피와 상기 결함 평가값 산출식은, 결함 종류별로 존재하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 계측 레시피에는, 결함 화상 및 참조 화상 각각에 대한 계측 방향, 계측 대상, 계측 방법의 정보가 기억되어 있는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    촬상 레시피를 기억하는 촬상 레시피 기억부와,
    상기 평가값에 기초하여 상기 촬상 레시피에 결함 화상을 촬상한 좌표를 추가하는 촬상 레시피 작성부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    결함 화상과 참조 화상의 비교에 의해 결함 영역을 검출하는 결함 검출부와,
    참조 화상으로부터 배선 패턴 영역을 추출하는 배선 패턴 인식부를 더 구비하고,
    상기 결함 화상 분류부는 상기 결함 영역과, 상기 배선 패턴 영역을 사용해서 분류를 행하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 평가값을 산출하는 대상은 패턴 결함인 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 결함 정량화부는, 결함 화상의 계측값과, 참조 화상의 계측값의 비율을 사용해서 평가값을 산출하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 결함 화상 분류 결과에 기초하여, 상기 계측값을, 상기 결함 화상과 상기 참조 화상에 대하여 선택하는 계측값 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 정량화 장치.
  19. 반도체 웨이퍼 상의 결함의 평가값의 표시 장치로서,
    결함 화상과 참조 화상 중 적어도 1개를 표시하고,
    결함 종류별로 등록되어 있는 계측 레시피에 기초하여 결함의 종류에 따른 계측 영역 혹은 계측 개소를 결함 화상 혹은 참조 화상 중 적어도 1개에 표시하고,
    이와 함께 결함 종류별로 등록되어 있는 결함 평가값 산출식에 기초하여 결함 평가값을 표시하는 것을 특징으로 하는 결함 평가값 표시 장치.
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