KR20120131203A

KR20120131203A - 검사 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20120131203A
Application number: KR1020127025987A
Authority: KR
Inventors: 미노루 하라다; 료 나까가끼; 다께히로 히라이; 나오끼 호소야
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-12-04
Also published as: KR101386358B1; US20130108147A1; US9311697B2; JP5444092B2; JP2011222622A; WO2011125925A1

Abstract

반도체 제조 프로세스에 있어서, 패턴 미세화에 수반하여, 미세한 결함을 검출하기 위해서 결함 검사 장치의 감도를 높이면, 본래는 결함이 아닌 제조 공차 등을 검출해 버려, 결함의 발생 경향을 포착하는 것이 곤란해 지는 것을 해결하기 위해서, 피검사 대상을 검사하는 방법에 있어서, 피검사 대상의 지정 개소에 대해서 화상 촬상 수단을 이용해서 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 결함을 검출하고, 촬상한 화상으로부터 회로 패턴을 인식하고, 검출한 결함으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하고, 인식한 회로 패턴으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하고, 검출한 결함이라고 인식한 회로 패턴 중에서 특정한 결함 또는 회로 패턴을 필터링하여 추출하고, 필터링하여 추출된 특정한 결함 또는 회로 패턴의 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 결정하고, 결정한 특징량의 분포 상황을 화면 상에 맵 형식으로 표시하도록 했다.

Description

검사 방법 및 그 장치{INSPECTION METHOD AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은, 화상 취득 수단을 이용해서 시료 상의 결함 및 회로 패턴을 검사하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 제조에서는, 그 제조 프로세스를 신속하게 가동하고, 고수율의 양산 체제로 빠른 시기에 이행시키는 것이, 수익 확보를 위해서 중요하다.

이 목적을 위하여, 제조 라인에는, 각종의 검사?계측 장치가 도입되어 있다. 프로세스 가동 단계에서는, 원하는 회로 패턴을 형성할 수 있는 프로세스 조건을 빠른 시기에 결정하는 것을 목적으로, 예를 들면, 프로세스 조건을 의도적으로 변경시켜서 복수의 웨이퍼 혹은 칩을 작성하고, 그것에 대해서 검사를 행하고, 그리고, 그 검사 결과에 기초해서 프로세스 조건을 결정한다, 고 하는 방식이 행해진다. 한편, 양산 단계의 웨이퍼 검사는, 프로세스 모니터링의 목적으로 행해진다. 즉, 웨이퍼 제조의 도중 단계에 있어서, 웨이퍼를 꺼내어 검사하여, 웨이퍼 표면에 결함이 발생하지 않았는지, 혹은, 웨이퍼 표면에 형성된 회로 패턴에 이상이 없는지 등을 조사한다. 검사의 결과, 결함이나 회로 패턴의 이상이 검출되었을 경우에는, 그 원인이 조사되고, 필요한 대책이 행해진다.

이러한, 프로세스 가동 혹은 양산 단계에서 이용되는 대표적인 검사 장치로서는, 광학식의 웨이퍼 검사 장치가 있다. 예를 들면, 일본 특허 출원 공개 제 2000-97869호 공보(특허 문헌 1)에는, 명시야 조명에 의해, 웨이퍼 표면의 광학 화상을 촬상하고, 양품 부위의 화상(예를 들면 인접 칩의 화상)과의 비교에 의해 결함을 검사하는 기술이 개시되어 있다. 단, 이러한 광학 검사 장치는, 그 조명 파장의 영향을 받고, 취득 화상의 분해능 한계는 수백 나노미터 정도로 된다. 따라서, 웨이퍼 상에 있어서의 수십 나노미터 오더의 결함에 관해서는, 그 유무는 검출할 수 있을뿐이며, 상세한 결함 해석을 행하는 경우에는, 별도로, 보다 촬상 분해능이 높은, 결함 관찰 장치 등이 필요하게 된다.

광학식 이외의 웨이퍼 검사 장치로서, 주사 전자 현미경(SEM:Scanning Electorn Microscope)식의 검사 장치도 알려져 있다. 이 장치는, 전자 빔을 웨이퍼 상의 검사 부위에 조사하고, 거기에서 발생하는 2차 전자 등을 검출하여 얻어진 화상을, 양품 부위의 화상과 비교함으로써 검사를 행한다. SEM식 검사 장치는, 광학식 검사 장치와 상이하고, 화상 분해능을 나노미터 오더까지 높이는 것이 가능하고, 또한, 웨이퍼 표면의 전위로서 현재화되는 컨택트홀의 도통 불량 등과 같은, 광학상에서는 현재화할 수 없는 결함 모드의 검사를 행하는 것도 가능하다. 일본 특허 출원 공개 제2003-106829호 공보(특허 문헌 2)에는, 이러한 SEM식 웨이퍼 검사 장치에 의한 웨이퍼 검사 방법에 대해서 설명되어 있다.

결함 검사 장치는 광범위를 고속으로 처리하는 일이 중요하기 때문에, 가능한 한 취득하는 화상의 화소 사이즈를 크게(즉 저 해상도화)함으로써 화상 데이터량의 삭감을 행하고 있고, 대부분의 경우, 검출한 저해상도의 화상으로부터는 결함의 존재는 확인할 수 있어도, 그 결함의 종류를 상세하게 판별할 수는 없다. 따라서, 관찰 장치가 이용된다. 관찰 장치란, 검사 장치의 출력을 이용하고, 웨이퍼의 결함 좌표를 고해상도로 촬상하여, 화상을 출력하는 장치이다. 반도체 제조 프로세스는 미세화가 진행되고, 그에 수반하여 결함 사이즈도 수십 nm의 오더에 도달하고 있는 경우도 있어, 결함을 상세에 관찰하기 위해서는 수 nm 오더의 분해능이 필요하다.

그 때문에, 최근에는 주사형 전자현미경을 이용한 관찰 장치(이하, 리뷰 SEM이라고 기재)가 널리 사용되고 있다. 반도체의 양산 라인에서는 관찰 작업의 자동화가 요망되고 있고, 리뷰 SEM은 시료 내의 결함 좌표에 있어서의 화상을 자동 수집하는 결함 관찰 처리(ADR:Automatic Defect Review)기능을 탑재하고 있다. 검사 장치가 출력한 결함 좌표에는 오차가 포함되어 있기 때문에, ADR에서는 검사 장치가 출력한 결함 좌표를 중심으로 광시야로 촬상한 SEM 화상으로부터, 결함을 재 검출하고, 재 검출한 결함 위치를 고배율로 촬상한다.

SEM 화상으로부터의 결함 검출 방법으로서, 결함 부위와 동일한 회로 패턴이 형성되어 있는 영역을 촬상한 화상을 양품 화상이라고 하고, 결함 부위를 촬상한 화상과 양품 화상을 비교함으로써 결함을 검출하는 방법이 일본 특허 출원 공개 제2001-189358호 공보(특허 문헌 3)에 기재되어 있다. 또한, 결함 부위를 촬상한 화상 1매로부터 결함을 검출하는 방법이 일본 특허 출원 공개 제2007-40910호 공보(특허 문헌 4)에 기재되어 있다.

또한, 패턴 계측 장치도 웨이퍼 검사에 이용되고 있다. 이 예로서, SEM식의 패턴 계측 장치인 CD-SEM(Critical-Dimension SEM:길이 측정 SEM)이 알려져 있다. CD-SEM은 웨이퍼 상의 회로 패턴의 선폭을 서브 나노미터의 측정 정밀도로 계측하는 장치이며, 특히 반도체의 노광 프로세스의 관리에 이용된다. 미리, 레시피라고 하는 조건 설정 파일에, 측정해야 할 장소와 측정해야 할 회로 패턴의 템플릿 형상(라인 패턴, 구멍 패턴 등)과 계측 항목(선폭, 배선 피치, 구멍 패턴의 직경 등) 등을 등록해 둔다. 측정 시에는, 각 측정 개소에 대하여 전자 빔을 조사하고, 거기에서 발생하는 2차 전자 등을 검출해서 측정 대상의 회로 패턴의 화상을 취득한다. 그리고, 이 패턴 화상에 대하여, 측정해야 할 패턴을 패턴 매칭으로 탐색하고, 탐색된 패턴에 대하여, 설정된 계측 항목을 산출하기 위한 처리 알고리즘을 적용함으로써, 패턴 계측을 행한다. 일본 특허 출원 공개 제2003-59441호 공보(특허 문헌 5)에는, 이 CD-SEM에 있어서의 패턴 계측 방법에 대해서 설명되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2000-97869호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-106829호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001-189358호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-40910호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-59441호 공보

반도체 제품의 수율 향상을 위해서는 치명적인 결함의 발생 원인을 특정하고, 대책을 취하는 것이 중요하다. 치명적인 결함의 발생 원인을 특정하기 위한 한 수단으로서, 치명적인 결함의 웨이퍼면 내에서의 발생 경향을 파악하는 것이 중요하다. 그러나, 패턴 미세화에 수반하여, 치명적인 결함 사이즈도 미소화되고 있어, 미세한 결함을 검출하기 위해서 결함 검사 장치의 감도를 높이면, 본래는 결함이 아닌 제조 공차 등을 검출해버려, 결함의 발생 경향을 포착하는 것이 곤란해 진다.

또한, 반도체 제조 프로세스의 미세화에 수반하여, 제조 프로세스의 복잡화가 진행되고, 발생하는 결함도 다종 다양하게 되어 오고 있다. 또한, 양산 라인의 가동 시에는, 이물 결함 등의 랜덤하게 발생하는 결함 이외에, 회로 패턴의 형상이나 노광?에칭?연마 등의 프로세스 조건에 기인하여 발생하는 시스티매틱 결함이 다발하는 경향이 있다. 랜덤 결함과 시스티매틱 결함은 발생 원인이 다르기 때문에, 양자를 변별하고, 각 결함의 웨이퍼면 내에서의 발생 경향을 파악하는 것이 중요하게 된다. 또한, 시스티매틱 결함에 있어서도 결함 종류는 복수 존재하고(예를 들면, 쇼트 결함과 오픈 결함 등), 결함 종마다 발생 원인이 상이한 경우는, 결함 종마다 웨이퍼면 내에서의 발생 경향을 파악하는 것이 중요하게 된다. 광학식 검사 장치에서는 분해능이 수백 nm로 낮기 때문에, 결함 위치를 특정하는 것은 가능해도 결함의 종류를 고정밀도로 변별하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 검사 장치와는 다른 관찰 장치에 있어서 고정밀도의 화상을 취득하고, 결함 종류별로 분류할 필요가 발생하고 있다.

또한, 노광 조건의 마진을 구하기 위해서, 노광 시에 있어서의 초점 위치와 노광량을 웨이퍼면 내에 있어서 변화시키고, 결함의 발생 경향이나, 회로 패턴의 형상 변화 경향을 정량화하는 것이 행해지고 있다. 이들의 작업은 검사 장치에 의해 결함을 검출하고, CD-SEM에 의해 선폭을 길이 측정함으로써 행해진다.

즉, 치명적인 결함과 피치명적인 결함이 혼재하고 있는 경우나, 발생 이유가 다른 결함이 복수 있는 경우에 있어서, 원하는 결함만에 관해서 웨이퍼면 내 혹은 칩면 내에서의 발생 빈도나 경향을 확인하는 것, 및, 회로 패턴에 대해서, 웨이퍼면 내 혹은 칩면 내에서의 형상 변화 경향을 가시화하는 것이 필요하다.

본 발명에서는, 웨이퍼면 내에 있어서의 원하는 결함의 발생 경향이나, 회로 패턴의 다양한 형상 변화 경향 등을 가시화하는 방법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 피검사 대상을 검사하는 방법에 있어서, 피검사 대상의 지정 개소에 대해서 화상 촬상 수단을 이용해서 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 결함을 검출하고, 촬상한 화상으로부터 회로 패턴을 인식하고, 검출한 결함으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하고, 인식한 회로 패턴으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하고, 검출한 결함과 인식한 회로 패턴 중에서 특정한 결함 또는 회로 패턴을 필터링하여 추출하고, 필터링하여 추출된 특정한 결함 또는 회로 패턴의 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 결정하고, 결정한 특징량의 분포 상황을 화면 상에 맵 형식으로 표시하도록 했다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 피검사 대상을 검사하는 장치를, 피검사 대상의 지정 개소의 화상을 촬상하는 화상 촬상 수단과, 촬상한 화상으로부터 결함을 검출하는 수단과, 촬상한 화상으로부터 회로 패턴을 인식하는 수단과, 검출한 결함으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 수단과, 인식한 회로 패턴으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 수단과, 결함을 검출하는 수단에 의해 검출한 결함과 회로 패턴을 인식하는 수단에 의해 인식한 회로 패턴 중에서 특정한 결함 또는 회로 패턴을 필터링하여 추출하는 추출 수단과, 추출 수단에 의해 필터링하여 추출된 특정한 결함 또는 회로 패턴의 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 결정하는 특징량 결정 수단과, 특징량 결정 수단에 의해 결정한 특징량의 분포 상황을 화면 상에 맵 형식으로 표시하는 표시 수단을 구비하여 구성했다.

본 발명에 따르면, 치명적인 결함과 피치명적인 결함이 혼재하고 있는 경우나, 발생 이유가 다른 결함이 복수 있는 경우에도, 원하는 결함만에 관해서 웨이퍼면 내 혹은 칩면 내에서의 발생 빈도나 경향을 확인하는 것이 가능하게 된다. 또한, 회로 패턴에 대해서, 웨이퍼면 내 혹은 칩면 내에서의 형상 변화 경향을 가시화하는 것이 가능하게 된다.

도 1a는 실시예 1에 관한 검사 처리의 개략의 흐름을 설명하는 플로우 도면이다.
도 1b는 실시예 1에 관한 검사 처리의 상세한 흐름을 설명하는 플로우 도면이다.
도 2는 실시예 1에 관한 검사 장치의 개략의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 촬상 개소 지정 방법의 일 예를 나타내는 좌표계이다.
도 4는 실시예 1에 관한 촬상 개소 지정 방법의 일 예를 나타내는 웨이퍼의 평면도이다.
도 5는 실시예 1에 관한 검사 조건 설정 화면의 정면도이다.
도 6은 실시예 1에 관한 양품 화상 작성 처리의 플로우 도면이다.
도 7은 실시예 1에 관한 검사 영역의 설정예를 나타내는 칩의 확대도이다.
도 8은 실시예 1에 관한 검사 영역의 설정 화면의 정면도이다.
도 9는 실시예 1에 관한 결함 검출 처리의 파라미터 설정 화면의 정면도이다.
도 10은 실시예 1에 관한 회로 패턴 인식 처리의 파라미터 설정 화면의 정면도이다.
도 11은 실시예 1에 관한 결함 부위의 특징량 산출 처리의 플로우 도면이다.
도 12는 실시예 1에 관한 회로 패턴의 특징량 산출 처리의 플로우 도면이다.
도 13은 실시예 1에 관한 맵핑 조건 지정 화면의 정면도이다.
도 14는 실시예 1에 관한 검사 결과의 표시 방법의 일 예를 나타내는 화면의 일부의 정면도이다.
도 15는 실시예 1에 관한 검사 결과의 표시 방법의 일 예를 나타내는 화면의 일부의 정면도이다.
도 16은 실시예 1에 관한 검사 결과의 표시 방법의 일 예를 나타내는 화면의 일부의 정면도이다.
도 17은 실시예 1에 관한 검사 결과의 표시 방법의 일 예를 나타내는 화면의 정면도이다.
도 18은 실시예 1에 관한 특징량 집계 처리의 플로우 도면이다.
도 19는 실시예 2에 관한 검사 결과의 표시 방법의 일 예를 나타내는 화면의 일부의 정면도이다.
도 20은 실시예 2에 관한 특징량 집계 처리의 플로우 도면이다.
도 21a는 실시예 3에 관한 검사 처리의 개략의 흐름을 설명하는 플로우 도면이다.
도 21b는 실시예 3에 관한 검사 처리의 상세한 흐름을 설명하는 플로우 도면이다.
도 22은 실시예 3에 관한 검사 장치의 개략의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 23은 실시예 3에 관한 검사 조건 자동 설정 처리의 플로우 도면이다.
도 24는 실시예 3에 관한 검사 조건 자동 설정 처리의 판정 방법에서, 칩 내의 촬상 개소와 특징량 집계 조건과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25은 실시예 3에 관한 검사 조건 지정에 관한 화면의 정면도이다.
도 26은 실시예 3에 관한 검사 조건 지정에 관한 화면의 정면도이다.

이하에, 본 발명에 관한 일 실시예로서 주사 전자 현미경을 이용한 결함 및 회로 패턴의 검사 방법에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 검사 장치의 구성도를 나타내고 있다. 장치는, SEM(201), 검사 유닛(202)이, 통신 수단(203)을 개재해서 접속되는 구성으로 되어 있다. SEM(201)은, 전자 광학계 컬럼(204), SEM 제어부(205), 기억부(206), 입출력 인터페이스(207), 입출력 단말기(208)를 구비하여 구성된다.

또한 전자 광학계 컬럼(204)은, 시료 웨이퍼(209)를 탑재하여 XY 평면 내에서 이동 가능한 가동 스테이지(210), 시료 웨이퍼(209)에 전자 빔을 조사하기 위해서 전자원(211), 시료 웨이퍼로부터 발생한 2차 전자나 반사 전자 등을 검출하는 검출기(212) 외, 전자 빔을 시료 웨이퍼 상에서 주사하기 위한 편향기(도시 생략)이나, 검출기(212)로부터의 신호를 디지털 변환하여 디지털 화상을 생성하는 화상 생성부(213) 등을 구비하여 구성된다.

기억부(206)는, SEM의 촬상 조건인, 가속 전압이나 프로브 전류, 촬상 시야 사이즈 등을 기억하는 촬상 조건 기억부(214)와, 취득된 화상 데이터를 보존하는 화상 기억부(215), 화상을 촬상한 위치 정보를 기억하는 촬상 위치 정보 기억부(216)를 구비하고 있다.

SEM 제어부(205)는, SEM(201)에 있어서의 화상 취득 등의 처리를 제어하는 부위이다. SEM 제어부(205)로부터의 지시에 의해, 시료 웨이퍼(209) 상의 소정의 검사 부위를 촬상 시야에 넣기 위한 가동 스테이지(210)의 이동, 시료 웨이퍼(209)에의 전자 빔의 조사, 검출기(212)에 의해 검출한 데이터의 화상화 및 화상 기억부(215)에의 보존 등이 행해진다. 조작자로부터 각종의 지시나 촬상 조건의 지정 등은, 키보드, 마우스나 디스플레이 등으로 구성되는 입출력 단말기(208)를 통하여 행해진다.

검사 유닛(202)은, SEM(201)에 의해 시료 웨이퍼(09)를 촬상해서 얻어진 촬상 화상에 대하여 검사 처리를 행하는 부위이다. 검사 유닛(202)은, 검사 유닛(202) 전체를 제어하는 검사 유닛 제어부(217), 화상에 대하여 각종의 연산을 행하여 특징량의 산출을 행하는 화상 처리부(218), 산출된 특징량으로부터 특정한 패턴을 추출하는 필터링 처리부(219), 산출된 특징량을 집계하는 특징량 집계 처리부(220), 집계된 특징량에 기초하여 웨이퍼 맵을 작성?표시하는 검사 결과 표시부(221), 검사 처리에 필요한 다양한 정보를 기억하는 검사 정보 기억부(222), SEM 본체측과의 데이터 수수의 인터페이스 기능을 갖는 입출력 인터페이스(223), 검사 유닛(202)에서 행해지는 각종 처리의 조건 입력이나 검사 결과 등의 표시를 행하기 위한 입출력 단말기(224)를 구비하여 구성된다.

검사 정보 기억부(222)에는, 검사 처리에 있어서 필요해지는 양품 화상과 그것에 대응한 검사 영역의 정보를 기억하는 검사 영역 정보 기억부(225), 화상에 대한 연산을 행할 때의 각종 파라미터를 기억하는 화상 처리 파라미터 기억부(226), 검출한 패턴으로부터 특정한 패턴을 추출하기 위한 필터링 조건과 웨이퍼 맵을 작성하기 위해서 필요한 특징량의 집계 조건을 기억하는 맵핑 조건 기억부(227), 및 산출한 특징량을 기억하는 특징량 기억부(228)로 구성된다. 다음으로, 이 도 2에 나타내는 검사 장치를 이용한 검사 방법에 대해서 다음에 설명한다.

우선, 도 1a를 이용하여, 본 발명에 따른 검사 방법의 개요를 설명한다. 최초로, SEM(201)에 의해 시료 웨이퍼(209)의 SEM 화상을 취득한다(S11). 다음으로,이 취득한 SEM 화상을 검사 유닛(202)에 의해 처리하고, 결함을 검출하고(S12), SEM 화상 중의 배선 패턴을 검출한다(S13). 이 결함 검출 처리와 배선 패턴 검출 처리는 순차적으로 처리해도 되고, 또한, 병렬로 처리해도 된다. 도면에서는, 병렬로 처리하는 경우에 대해서 나타내고 있다. 다음으로, 검출한 결함 화상 및 배선 패턴 화상에 대하여 필터링 처리를 행하여 결함 및 패턴을 분류하고(S14), 원하는 결함 또는 배선 패턴의 화상으로부터 특징량을 산출하고(S15), 산출한 결과에 기초하여 맵핑 표시하여(S16) 처리를 종료한다.

다음으로, 도 1a에서 설명한 처리의 플로우의 상세를, 도 1b을 이용하여 설명한다. 우선, 도 1a에서 설명한 처리의 SEM 화상 취득(S11)에 대응하는 처리의 상세를 설명한다. 검사 대상이 되는 시료 웨이퍼(209)를 스테이지(210) 상에 세트한다(S101). 다음으로, 검사 대상 웨이퍼(209)의 촬상 개소를 지정한다(S102). 촬상 개소는 통상적으로, 위험점라고 불리는 개소가 된다. 위험점이란 회로 패턴의 형성 시에 있어서의 노광 조건이나, 기타 프로세스 조건의 변동에 영향을 받기 쉽고, 칩 불량을 야기하는 결함이 발생하기 쉬운 개소이다. 위험점은 프로세스 시뮬레이터 등에 의해 예측하는 것이 가능하다. 촬상 개소는 프로세스 시뮬레이터가 위험이라고 예측한 점을 지정해도 되고, 유저의 경험으로부터 위험이라고 생각되는 개소를 지정해도 된다. 또한, 위험점 이외라도 촬상 개소를 임의로 지정 해도 된다.

또한, 반도체 웨이퍼는 칩 단위로 동일한 회로 패턴이 복수 레이아웃되어 있고, 웨이퍼면 내에서의 결함의 발생 상황이나 회로 패턴의 변동 상황을 평가하는 것이 목적이라면, 반드시 모든 칩을 검사할 필요는 없다. 그 때문에, 도 3에 나타낸 바와 같이 촬상하는 좌표를 칩 좌표로 부여해 두고, 도 4에 도시한 바와 같이 촬상하는 칩을 선택하도록 해도 된다.

다음으로, SEM(201)에서 지정된 개소의 SEM 화상을 취득한다(S103). SEM 제어부(205)는 촬상 조건 기억부(214)로부터 촬상 조건(예를 들면, 가속 전압, 프로브 전류, 가산 프레임 수 등)을 읽어들이고, 지정 개소를 촬상 가능한 위치까지 스테이지(210)를 제어하고, 전자총(211)으로부터 조사한 전자 빔을 촬상 시야 내에 있어서 주사하고, 시료(209)로부터 발생한 2차 전자나 반사 전자를 검출기(212)에 의해 검출하고, 화상 생성부(213)에 있어서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 화상 기억부(215)에 화상을 보존한다.

또한, 스테이지(210)에는 수 마이크론 미터 정도의 이동 오차가 생기기 때문에, 지정 개소와 실제로 촬상된 개소가 다르다고 하는 문제가 존재한다. 이 문제를 개선하기 위해서, 특허 문헌 5에 기재된 바와 같이, 지정 개소 주변에 존재하는 미리 설정된 유니크한 회로 패턴을 촬상하고, 패턴 매칭에 의해 위치 정렬을 행한 후, 비임 시프트에 의해 지정 개소를 촬상해도 된다.

화상의 취득이 완료된 후는, 검사 유닛(202)에 있어서 검사를 행한다. 검사 유닛 제어부(217)는 입출력 인터페이스(223)를 통하여, SEM(201)에 의해 촬상한 화상을 취득하고, 입출력 단말기(224)에 취득한 화상을 표시한다. 도 5는 검사 조건을 지정하기 위한 GUI500(이하, 검사 조건 설정 GUI500라고 기재)이며, 취득한 화상의 일람을 표시하는 취득 화상 표시 영역(501)을 구비한다.

다음으로, 검사 조건 설정 GUI500의 취득 화상 표시 영역(501)에 표시된 복수 매의 촬상 화상 중에서, 양품 화상을 지정한다(S104). 양품 화상은 촬상한 피검사 화상으로부터 비교 검사에 의해 결함을 검출하기 위해서 이용되기 때문에, 의도한 대로 패턴이 형성되고 있고, 결함이 포함되지 않는 화상일 필요가 있다. 일반적으로 제조 프로세스가 확립된 후의 양산 라인에 있어서의 검사에서는, 촬상한 화상 중에 양품 화상이 포함되어 있다고 생각된다. 예를 들면, 웨이퍼면 내의 중심부에 있어서는 정상적으로 회로 패턴이 형성되지만, 웨이퍼의 휘어짐 등의 영향으로 노광 공정에 있어서 포커스가 벗어났기 때문에 웨이퍼 외주부에 있어서는 패턴이 가늘어지는 경우, 웨이퍼 중심부를 촬상한 화상을 양품 화상으로서 지정하면 된다. 이 경우, 검사 조건 설정 GUI의 화상 일람으로부터 양품 화상을 선택하고, 등록 버튼(502)을 누름으로써 지정이 완료된다.

이상은, 양품 화상의 촬상에 이상적인 개소(결함이 포함되지 않고 정상적으로 패턴이 형성되어 있는 개소)가 웨이퍼면 내에 있어서 존재하는 경우이다. 그러나, 양산 라인의 가동 시나 프로세스 조건의 조건 제시 시 등에서는, 이상적인 촬상 개소가 존재하지 않는 경우가 있다.

이와 같은 경우, 촬상한 복수 매의 화상으로부터 합성함으로써 양품 화상을 작성하고, 검사를 행하는 것이 가능하다. 검사 조건 설정 GUI의 화상 일람으로부터 합성에 이용하는 화상을 복수 선택하고, 합성 버튼(503)을 누름으로써 합성 처리가 실행된다. 합성 시에는 회로 패턴의 레이아웃이 동일한 화상을 이용한다. 반도체 웨이퍼에 있어서는 칩 내에 있어서의 좌표가 동일하면 회로 패턴의 레이아웃도 동일하기 때문에, 칩 내에 있어서의 좌표마다에 합성 처리를 행하면 된다.

합성 처리의 플로우를 도 6에 나타낸다. 우선, 복수 매의 화상의 위치 정렬을 행한다(S601). SEM(201)에서는 지정 개소에 스테이지를 이동시키고, 스테이지 이동 오차를 측량하고, 측량한 결과에 기초하여 전자 빔의 주사 범위를 결정하고, 화상을 취득하기 위해서, 고정밀도로 위치 결정을 행하는 것이 가능하다. 그러나, 스테이지 이동 오차의 측량 오차 등에 의해, 화상 간에서 촬상 위치가 미묘하게 다른 것이 일반적이다. 따라서, 화상 중의 회로 패턴 등이 중첩되도록 화상 처리에 의해 위치 정렬을 행한다.

다음으로, 복수 매의 화상으로부터 평균 농담값을 갖는 평균 화상을 작성한다(S602). 각 화소의 평균값을 산출함으로써, 결함 부위에 있어서의 농담값이 정상 부위에 있어서의 화소로 평균화되어, 결함이 현재화되어 있지 않은 화상을 작성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 양품 화상은 보존 버튼(504)을 누름으로써 이름을 붙여서 화상 기억부(215)에 기억하는 것이 가능하고, 판독 버튼(505)을 누룸으로써, 이름을 지정해서 화상 기억부(215)로부터 읽어들이는 것이 가능하다. 이에 의해, 다른 웨이퍼에서 촬상한 화상을 양품 화상으로서 지정하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 검사 영역 정보의 설정을 행한다(S105). 검사 영역 정보란, 유저가 양품 화상의 시야 내에 있어서 정의한 영역의 정보이며, 필터링 시의 조건으로서 이용한다. 도 7은 검사 영역 정보의 설정예를 나타내고 있다. 도 7의 예에서는 양품 화상(701)에는 세로 방향과 가로 방향로 한 구조가 다른 회로 패턴이 포함되어 있다. 여기서, 예를 들면 세로 방향과 가로 방향의 회로 패턴에 있어서 결함의 발생 이유가 상이한 것이 판명되어 있을 경우, 결함 수를 플롯한 웨이퍼 맵을 회로 패턴의 방향 별로 작성하는 것이 중요하게 된다.

따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 세로 방향의 회로 패턴 영역에 영역 A(702)를, 가로 방향의 회로 패턴 영역에 영역 B(703)를 설정했을 경우, 후술하는 필터링 처리를 이용하면, 영역 A(702) 및 영역 B(703)의 결함만을 각각 추출 가능하게 된다. 검사 영역 정보를 설정하기 위한 GUI를 도 8에 나타낸다. 본 GUI는 검사 조건 설정 GUI(도 5)의 영역 설정 버튼(503)을 누름으로써 호출된다.

본 GUI에서는, S104에 있어서 설정된 양품 화상을 표시하는 인터페이스(801)와, 영역 정보의 추가나 삭제를 행하는 인터페이스(802), 영역을 정의하기 위한 각종 툴 버튼(803)으로 구성된다. 유저는 정의하는 영역의 형상에 맞추어 툴 버튼으로부터 적절한 형상 설정 툴을 선택하고, 마우스 등을 이용해서 양품 화상 상에서 좌표를 지정함으로써 영역을 정의한다. 또한, 영역의 정의의 방법은 회로 패턴의 방향에 주목한 것 이외라도 되고, 예를 들면 메모리 셀부와 로직부를 나누어서 지정하거나, 테스트용의 패턴 영역이나 더미 패턴 영역을 지정하거나 해도 된다.

다음으로, 「결함 검출」과 「회로 패턴 인식」의 화상 처리 파라미터를 설정하여 조정을 행한다(S106). 도 9 및 도 10은 화상 처리 파라미터의 조정을 행하기 위한 GUI이며, 검사 조건 설정 GUI(도 5)에 있어서, 파라미터 설정 버튼(506)을 누룸으로써 표시된다. 화상 처리 파라미터 조정 GUI에서는 「결함 검출」과 「회로 패턴 인식」에 관한 파라미터 조정 화면을 탭 표시 등으로 절환해서 표시하는 것이 가능하고, 도 9는 「결함 검출」에 관한 파라미터 조정 화면의 탭이 선택되어 있는 상태이다. 결함 검출 파라미터 조정 화면에서는 양품 화상과 피검사 화상, 결함 검출 결과의 화상을 표시하는 인터페이스(901?903)와, 결함 검출 알고리즘의 변경이나, 파라미터의 값을 조정하기 위한 인터페이스(904)를 구비한다.

도 9에서는 결함 검출 결과로서, 결함으로서 추출된 영역을 하얗게 표시하고 있다. 또한, 피검사 화상 상에 있어서 결함으로서 검출한 영역의 표시색을 변경하는 등에 의해 강조 표시하도록 해도 된다. 또한, 결함 검출 알고리즘 혹은 파라미터의 값이 조정되었을 경우, 결함 검출 처리를 실행하고, 그 결과를 GUI 상의 표시에 반영시켜도 된다. 이에 의해 파라미터의 조정 결과를 리얼 타임으로 확인하는 것이 가능해져, 파라미터 조정이 용이해진다.

도 10은 화상 처리 파라미터 조정 화면 중 「회로 패턴 인식」에 관한 파라미터 조정 화면의 탭이 선택되고 있는 상태이다. 「결함 검출」의 파라미터 조정 화면과 마찬가지로, 양품 화상과 피검사 화상, 회로 패턴 인식 결과의 화상을 표시하는 인터페이스(1001?1003)와, 회로 패턴 인식 알고리즘의 변경이나, 파라미터의 값을 조절하기 위한 인터페이스(1004)를 구비한다.

도 10에서는 회로 패턴의 인식 결과로서 인식한 회로 패턴 영역을 하얗게, 바탕 영역을 검게 표시하고 있다. 또한, 회로 패턴 인식 알고리즘 혹은 파라미터의 값이 조정되었을 경우, 회로 패턴 인식 처리를 실행하고, 그 결과를 GUI의 표시에 반영시켜도 된다. 이상과 같이 해서 설정된 「결함 검출」 및 「회로 패턴 인식」 처리에 관한 파라미터 값이나, 선택된 알고리즘의 정보는, 화상 처리 파라미터 기억부(226)에 기억한다.

다음으로, 도 1a에서 설명한 처리의 결함 검출(S12) 및 배선 인식(S13)에 대응하는 처리의 상세를 설명한다.

도 5에 나타낸 검사 조건 설정 GUI500 상의 처리 실행 버튼(507)이 눌러지면, 피검사 화상에 대하여 화상 처리부(218)에 있어서, 결함 검출 처리(S107), 회로 패턴 인식 처리(S108), 결함 특징량 산출 처리(S109), 회로 패턴 특징량 산출 처리(S110)가 실행된다. 이때, 결함 검출 처리(S107)와 회로 패턴 인식 처리(S108)는 독립적이기 때문에, 병렬적으로 실행해도 된다. 병렬적으로 실행함으로써 처리 시간의 단축이 가능하게 된다.

결함 검출 처리(S107)는 SEM(201)에 의해 취득한 시료 웨이퍼(209)의 피검사 화상으로부터 결함 부위를 검출하는 처리이다. 결함을 검출하는 방법으로서, 양품 화상과 피검사 화상을 비교함으로써 결함 부위를 검출하는 방법을 이용하면 된다. 비교 방법의 일례로서, 양품 화상과 피검사 화상을 위치 정렬한 후에 차를 산출하고, 차의 값이 일정값 이상이 되는 영역을 결함으로서 검출하는 방법이 특허 문헌 3에 기재되어 있다. 또한, 양품 화상을 이용하지 않고, 피검사 화상 1 매로부터 결함을 검출해도 된다. 이 방법의 일례로서, 피검사 화상에 포함되는 회로 패턴의 반복 주기성을 이용해서 양품 화상을 추정하고, 결함을 검출하는 방법이 특허 문헌 4에 기재되어 있다.

회로 패턴 인식 처리(S108)는 양품 화상 및 피검사 화상으로부터 회로 패턴을 검출하는 처리이다. 여기에서의 회로 패턴이란, 반도체 웨이퍼 상에 구성되는 구조물을 가리키고, 예를 들면 배선이나 홀, 반도체 소자 등이다. 회로 패턴을 인식하는 방법으로서, 화상 중에 있어서 농담값이 급격하게 변화하는 개소를 회로 패턴의 윤곽으로서 추출해 놓고, 농담값이나 농담값의 변화 방향에 기초하여 회로 패턴의 내부 영역을 특정하여 인식하는 방법이나, 화상 중에 있어서의 농담값의 값에 기초하여 회로 패턴의 영역을 인식하는 방법을 이용하면 된다. 또한, 피검사 대상으로 되는 반도체 제품의 회로 패턴의 레이아웃 정보를 기재한 설계 정보를 이용하여 화상 중에 있어서의 회로 패턴을 인식해도 된다.

다음으로, 검출한 결함이나 인식한 회로 패턴의 각각에 관한 것으로, 밝기나 형상, 위치 등에 관한 특징량을 산출한다(S109, S110).

도 11에 결함 특징량 산출(S109)의 방법을 나타낸다. 결함 특징량 산출 처리는 양품 화상(1101), 피검사 화상(1102), 결함 검출 결과, S104에서 설정한 검사 영역 정보(1104)를 입력으로 하고, 검출한 결함 각각에 대해서 특징량을 산출한다(1105). 도 11의 예에서는 4개의 결함이 검출되고 있고, 각 결함에 대해서 특징량이 산출된다(1106).

도 12에 회로 패턴 특징량 산출(S110) 방법을 나타낸다. 결함 특징량 산출 처리와 마찬가지로, 양품 화상(1201), 피검사 화상(1202), 회로 패턴 인식 결과(1203), 검사 영역 정보(1204)를 입력으로 하고, 인식된 회로 패턴 각각에 대해서 특징량을 산출한다(1205). 예를 들면, 회로 패턴이 n개 추출되었을 경우, n개의 회로 패턴에 대해서 특징량을 산출한다(1206). 또한, 결함 특징량 산출 처리와 회로 패턴 특징량 산출 처리에 있어서 산출하는 특징량의 종류는, 동일한 것이 아니어도 된다.

다음으로 도 13에 나타내는 웨이퍼 맵 GUI1300에 있어서, 필터링 조건의 설정 및 특징량 집계 조건의 설정을 행하고(S111?S116), 웨이퍼 맵의 작성을 행한다. 본 GUI1300은, 필터링 조건의 설정을 행하는 인터페이스(1301)와, 필터링 결과를 확인하는 인터페이스(1302)와, 특징량 집계 조건의 설정을 행하는 인터페이스(1303)와, 작성된 웨이퍼 맵을 표시하는 인터페이스(1304)와, 집계된 특징량의 히스토그램을 표시하는 인터페이스(1305)를 구비한다. 또한, 설정한 필터링 조건과 특징량 집계 조건을 맞춰서 맵핑 조건으로 하고, 보존 버튼(1306)을 누룸으로써 맵핑 조건에 이름을 붙여서 기억부에 보존하고, 판독 버튼(1307)을 누룸으로써 보존한 맵핑 조건을 이름을 지정해서 읽어들이는 것이 가능하다.

다음으로, 도 1a에서 설명한 처리의 필터링(S14)에 대응하는 처리의 상세를 설명한다.

우선, 필터링 조건의 설정을 행한다(S111). 필터링은 화상 내에 포함되는 복수 종류의 결함이나 회로 패턴으로부터, 특정한 결함이나 회로 패턴만을 추출하기 위해서 행한다. 예를 들면, 화상 중에 쇼트 결함과 오픈 결함이 혼재되어 있고, 각 결함의 발생 이유가 상이한 경우, 따로따로 개수를 집계하는 것이 중요해진다. 따라서, 필터링에 의해 예를 들면 오픈 결함만을 추출하고, 웨이퍼면 내에서의 결함의 발생 경향을 확인하는 것을 가능하게 한다. 필터링 조건 설정 인터페이스(1301)에 있어서 필터링 조건의 지정으로서 우선 대상을 「결함」이라고 할지 「회로 패턴」이라고 할지를 선택한다.

다음으로, 산출한 특징량에 대한 조건을 지정한다. 이 방법으로서, 예를 들면, 특징량에 대한 조건식을 1개 이상 설정하고, 그들 조건의 조합 방법을 설정하면 된다. 예를 들면, 쇼트 결함만을 추출하고 싶은 경우, 「인접하는 회로 패턴의 수≥2」 또는 「결함부의 밝기= 회로 패턴의 밝기」라고 하는 조건을 설정하면 된다.

이렇게 복수의 조건식을 조합하여 필터링 조건을 설정하기 위해서, 필터링 조건의 설정을 행하는 인터페이스(1301)에는, S104에서 설정한 검사 영역을 지정하는 인터페이스(13011)와, 특징량에 대한 조건식을 정의하는 인터페이스(13012)와, 정의한 조건식의 조합 쪽을 논리식으로 정의하는 인터페이스(13013)를 구비한다.

또한, 각 특징량에 대한 조건을 조합하는 방법 이외에도, 각 특징량의 선형합에 의해 나타내는 특징량에 대하여 임계값을 설정하는 방법에 의해 필터링을 행해도 되고, 각 특징량을 기저라고 하는 특징량 공간에 있어서 비선형의 식별면을 설정하여 필터링을 행해도 된다. 또한, 필터링 조건이 설정 혹은 변경되었을 경우, 검사 유닛 제어부(217)는, 필터링 처리부(219)를 이용하여, 추출된 각 결함 혹은 각 회로 패턴이 조건에 일치하는지 일치하지 않는지를 판정한다(S112).

검사 유닛 제어부(217)는, 그 결과를 GUI1300 상의 필터링 결과 확인 인터페이스(1302)에 반영시킨다. 필터링 결과의 표시 방법으로서는, 필터링에 의해 추출된 결함 혹은 회로 패턴에 테두리를 쳐서 강조 표시를 하거나, 추출된 결함 혹은 회로 패턴과 추출되지 않았던 결함 혹은 회로 패턴의 표시색을 바꾸어서 표시하면 된다. 이에 의해, 결과를 보면서 필터링 조건의 설정이 가능해지고, 조건 설정이 용이해진다.

다음으로, 도 1a에서 설명한 처리의 특징량 산출 집계(S15)에 대응하는 처리의 상세를 설명한다.

우선, 특징량의 집계 조건에 대해서 설정을 행한다(S113). 특징량의 집계란, 필터링에 의해 추출된 결함 혹은 회로 패턴의 특징량으로부터, 웨이퍼 맵(1304)에 표시되는 특징량을 산출하는 처리이다. 먼저 설명한 결함 특징량 산출 스텝 S109나 회로 패턴 특징량 산출 스텝 S110에서는, 추출된 결함이나 회로 패턴의 1개씩에 대하여 특징량을 산출하고 있지만, 웨이퍼 맵(1304)에 표시할 때에 1칩 분의 특징량을 산출할 필요가 생기는 경우가 있어, 1칩 내에 있어서의 복수의 결함 혹은 회로 패턴으로부터 맵핑하는 특징량을 산출하는 것이 필요해진다.

특징량의 집계 조건은, 특징량 집계 조건의 설정을 행하는 인터페이스(1303)에서 설정한다. 우선, 집계 특징량(13031)으로서, 산출한 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 설정한다. 다음으로, 집계 방법(13032)로서 「평균/합계/표준 편차/최대값/최소값」등 중에서 1개를 선택한다. 예를 들면, 면 내에 있어서의 회로 패턴의 평균적인 선폭을 산출하고 싶은 경우에는, 집계 특징량(13031)으로서 「선폭」을 선택하고, 집계 방법(13032)으로서 「평균」을 선택하면 된다. 또한, 집계 방법(1303)2로서 「표준 편차」를 선택하면 면 내의 회로 패턴에 있어서의 선폭의 변동을 웨이퍼 맵(1304)에 표시하는 것이 가능하게 된다. 특징량 집계 조건(13031)이 설정 혹은 변경되었을 경우, 검사 유닛 제어부(217)는 특징량 집계 처리부(220)를 이용하고, 설정된 특징량 집계 조건에 기초하여, 산출한 특징량으로부터 도 18에 나타낸 바와 같이 칩마다 특징량을 산출한다(S114). 산출된 특징량은 특징량 기억부(228)에 보존되고(S115), 웨이퍼 맵(1304)의 표시에 이용된다(S116).

특징량 집계 처리(S114)가 종료되면, 도 13에 있어서의 웨이퍼 맵(1304)과 특징량 히스토그램(1305)의 표시를 갱신한다. 웨이퍼 맵(1304)은 특징량의 크기를 표현하는 것이며, 예를 들면, 도 14와 같이 표시색(1401)을 변경함으로써 크기를 나타내도 되고, 도 15와 같이 도형의 크기(1501)를 변경함으로써 크기를 나타내도 되고, 도 16과 같이 3차원 그래프(1601)를 이용하여 크기를 표시해도 된다.

특징량 집계 처리(S114)가 종료하여 웨이퍼 맵(1304)과 특징량 히스토그램(1305)의 표시의 갱신이 완료되면, 피검사 대상인 웨이퍼를 언로드하여(S117) 일련의 조작을 종료한다.

또한, 본 발명에 따른 검사 장치는, 입출력 단말기(224)에 복수의 맵핑 조건으로 작성한 웨이퍼 맵을 배열해서 표시하는 조건별 표시 GUI1700을 구비한다(도 17). 조건별 표시 GUI1700의 조건 추가 버튼(1701)을 누르고 보존한 맵핑 조건의 이름이 선택되면, 대응하는 맵핑 조건을 읽어들이고, 웨이퍼 맵을 작성하여, 웨이퍼 맵의 일람을 표시하는 인터페이스(1702)에 표시한다. 또한, 본 GUI1700에서는, 필터링 조건에 일치한 결함 혹은 회로 패턴의 수를 다른 맵핑 조건 간에서 비교해서 표시하는 인터페이스(1703)를 구비한다. 이에 의해, 예를 들면, 쇼트 결함 수와 이물 결함 수의 비교를 행하는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 실시예에서는 촬상한 화상으로부터 결함 혹은 회로 패턴을 추출하고, 그들의 특징량을 산출하고, 유저가 지정한 결함 혹은 회로 패턴만을 필터링 처리에 의해 추출하여, 유저가 지정한 특징량에 대해서 웨이퍼 맵에 표시하는 방법에 대해서 설명했다.

실시예 1에서는, 검사 결과로서 특징량을 웨이퍼 맵에 표시하는 검사 방법에 대해서 설명했지만, 실시예 2에서는, 도 19와 같이 특징량을 칩 내의 촬상 개소마다에 맵핑함으로써, 결함 발생 수나 회로 패턴의 형상 변화 경향 등에 관해서, 칩 내에서의 변동 경향을 가시화하는 검사 방법에 대해서 설명한다.

본 실시예에 따른 검사 플로우는 실시예 1에서 설명한 도 1a 및 도 1b의 플로우와 동일하고, 장치 구성도 도 2와 동일하지만, S114에 있어서의 특징량의 집계 방법과 S116에 있어서의 표시 방법이 상이하다. 이하에서는 실시예 1과의 다른 부분에 대해서만 설명한다.

S114에 있어서 특징량을 집계할 때에, 실시예 1에서는 도 18에 나타낸 바와 같이 칩마다 특징량을 집계했다. 실시예 2에서는, 도 20에 나타낸 바와 같이 칩 내의 촬상 개소마다 집계를 행한다. 특징량 집계 방법의 지정 방법 등은 실시예 1과 동일하다.

또한, 도 19에서는 표시색을 바꿈으로써 특징량의 크기를 표현하고 있지만, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 예를 들면, 도 15와 같이 도형의 크기를 변경함으로써 크기를 나타내도 되고, 도 16과 같이 3차원 그래프를 이용해서 크기를 나타내도 된다.

실시예 1과 실시예 2에서는, 웨이퍼면 내나 칩면 내에 있어서의 결함의 발생 경향이나 회로 패턴의 형상 변화 경향 등을, 산출한 특징량을 유저가 지정한 맵핑 조건에 기초해서 표시하는 것으로 가시화하는 검사 방법에 대해서 설명했다. 여기서, 산출하는 특징량이 수십 내지 수백이 될 경우, 치명적인 결함이나 회로 패턴의 경향을 파악 가능한 맵을 작성하기 위한 조건 설정이 곤란해진다. 따라서, 본 실시예에서는 자동적으로 맵핑 조건의 후보를 산출하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 21a를 이용하여, 실시예 3에 있어서의 검사 방법의 개요를 설명한다. 최초로, SEM(201)에 의해 시료 웨이퍼(209)의 SEM 화상을 취득한다(S21). 다음으로, 이 취득한 SEM 화상을 검사 유닛(202)에 의해 처리하여, 결함을 검출하여(S22), SEM 화상 중의 배선 패턴을 검출한다(S23). 이 결함 검출 처리와 배선 패턴 검출 처리는 순차적으로 처리해도 되고, 또, 병렬로 처리해도 된다. 도면에서는 병렬로 처리하는 경우에 대해서 나타내고 있다. 여기까지의 플로우는, 도 1a에서 설명한 실시예 1의 경우와 동일하다. 다음으로, 검출한 결함 화상 및 배선 패턴 화상을 맵핑하는 조건을 설정하고(S24), 원하는 결함 또는 배선 패턴의 화상으로부터 특징량을 산출하여 보존하고(S25), 산출한 특징량을 설정한 맵핑 조건에 기초해서 맵핑 표시하여(S26) 처리를 종료한다.

다음으로, 도 21a에서 설명한 처리의 플로우의 상세를, 도 21b를 이용하여 설명한다.

도 21b에 나타낸 처리 플로우의 S2101?S2110은, 상기한 바와 같이 실시예 1 및 실시예 2에 있어서의 검사 방법의 도 1b에 나타낸 처리 플로우에 있어서의 S101?S110과 동일하다.

다음으로, 검출한 결함 화상 및 배선 패턴 화상을 맵핑하는 조건을 설정하는 처리(S24)에 대해서 설명한다. 실시예 3에 관한 검사 방법에서는, S2109에 의해 결함의 특징량을 산출하고, S2110에서 회로 패턴의 특징량을 산출 처리한 후, 맵핑 조건 후보를 자동 산출 한다(S2111). 다음으로, 유저는 자동 산출된 맵핑 조건 후보 중에서 원하는 웨이퍼면 내 변동 경향을 나타낸 맵이 존재하는지 아닌지를 판단하고(S2112), 맵이 존재하면 그 조건을 선택하고(S2113), 존재하지 않으면 맵핑 조건을 지정해 고친다(S2114). 또한, S2114에 있어서의 맵핑 조건의 지정은, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서의 맵핑 조건의 지정(S111?S114)과 동일한 처리를 행한다.

다음으로, 산출한 특징량을 보존하고(S2115), 맵을 표시하고(S2116), 마지막으로 검사 대상인 웨이퍼를 언로드한다(S2117). S2115?S2117의 스텝은 실시예 1 및 실시예 2에 있어서의 S115?S117와 동일하다.

실시예 3에 관한 장치 구성을 도 22에 나타낸다. 도 22에 나타낸 장치 구성은, 실시예 1 및 실시예 2에 관한 장치 구성 외에 맵핑 조건 후보 산출부(2201)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 22에 나타낸 장치 구성에서, 도 2에 나타낸 구성과 같은 부분에는 동일한 번호를 붙이고 있다.

맵핑 조건 후보 산출부(2201)에서 처리하는 S2111에 있어서의 맵핑 조건 후보의 자동 산출 방법의 플로우에 대해서 도 23을 이용하여 설명한다. 우선, 추출하고 싶은 결함 혹은 회로 패턴을 도 25에 나타내는 GUI2500 상에서 지정한다(S2301). 도 25에서는 피검사 화상 상에 있어서 마우스 등의 입력 수단을 이용하여, 추출하는 결함 종을 1개 이상 정의 가능한 인터페이스(2503)를 제공한다.

도 25에 있어서 도면 참조 부호 2501은 피검사 화상과 결함 검출 결과, 선택된 결함을 강조하여 표시하는 인터페이스이며, 피검사 화상 상에 있어서 추출한 결함 영역 및 선택된 결함의 표시색을 변경하거나, 틀로서 표시한다. 유저는 패턴 선택 툴(2502)을 선택한 다음, 화상(2501) 상에서 추출하고 싶은 결함을 클릭한다. 또한, 추출하는 결함 종은 복수 정의 가능하며, 인터페이스(2503)에 있어서 추가와 삭제가 가능하다. 도 25에서는 결함에 관한 선택 방법에 대해서 나타냈지만 회로 패턴에 대해서도 동일한 방법에 의해 지정 가능하다.

다음으로, 지정된 결함 혹은 회로 패턴만을 추출하는 필터링 조건의 후보를 산출한다(S2302). 이 방법으로서는 예를 들면, 각 특징량에 대하여 추출 대상 패턴과 비 추출 대상 패턴을 분리하는 임계값을 독립적으로 산출하는 방법이나, 특징량 공간에 있어서 추출 대상 패턴과 비 추출 대상 패턴을 분리하는 식별면을 일반적인 교사가 있는 학습 방법을 이용해서 산출하는 방법이 생각된다.

다음으로, 각 필터링 조건에 관해서, 특징량 집계 조건의 후보를 산출한다(S2303). 이 방법으로서는 예를 들면, 도 24에 나타낸 바와 같이, 칩 내에 있어서의 촬상 개소 마다 모든 특징량 집계 조건에 대해서 웨이퍼 맵을 작성하고, 촬상 개소에 의존하지 않고 동일한 변화 경향이 보여지는 특징량 집계 조건을 구하면 된다.

도 24의 예에서는, 특징량 집계 조건 1은 촬상 개소에 의존하지 않고 동일한 변화 경향이 보여지지만, 특징량 집계 조건 2에 관해서는 촬상 개소의 차이에 의해 웨이퍼 맵의 경향이 변화되고 있다. 웨이퍼면 내의 변화 경향을 나타내고 있는 특징량 집계 조건이면, 촬상 개소의 차이에 의해 웨이퍼 맵의 경향이 변화하지 않을 것이며, 촬상 개소의 차이에 의해 웨이퍼 맵의 경향이 변화하는 특징량 집계 조건은, 후보로부터 제외한다. 또한, 웨이퍼 맵의 유사성은 상관 계수를 산출함으로써 정량화가 가능하다.

S2112에 있어서 작성한 맵핑 조건 후보를 확인하는 GUI2600을 도 26에 나타낸다. 유저는 우선, 도 25의 GUI2500 상의 인터페이스(2503)로 지정한 1개 이상의 결함 혹은 회로 패턴을 인터페이스(2601)로부터 선택한다. 다음으로, 인터페이스(2602)를 이용해서 자동 설정된 필터링 조건 후보로부터 1개를 선택하고, 인터페이스(2603, 2604)를 이용해서 필터링 조건과 필터링 결과를 확인한다. 인터페이스(2605)는 자동 설정된 특징량 집계 조건 후보를 이용해서 작성한 웨이퍼 맵을 표시하는 인터페이스이며, 유저는 인터페이스(2605)로부터 원하는 웨이퍼 맵이 얻어지는 특징량 집계 조건을 선택한다.

본 발명은, 반도체 웨이퍼의 제조 라인에 있어서, 화상 취득 수단을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로 패턴을 검사하는 공정에 있어서 이용된다.

201 : SEM
202 : 검사 유닛
205 : SEM 제어부
206 : 기억부
207 : 입출력 인터페이스
208 : 입출력 단말기
217 : 검사 유닛 제어부
218 : 화상 처리부
219 : 필터링 처리부
220 : 특징량 집계부
221 : 검사 결과 표시부
222 : 검사 정보 기억부
223 : 입출력 인터페이스
224 : 입출력 단말기

Claims

피검사 대상을 검사하는 방법으로서,
피검사 대상의 지정 개소에 대해서 화상 촬상 수단을 이용해서 촬상하는 스텝과,
촬상한 화상으로부터 결함을 검출하는 스텝과,
촬상한 화상으로부터 회로 패턴을 인식하는 스텝과,
검출한 결함으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 스텝과,
인식한 회로 패턴으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 스텝과,
상기 검출한 결함과 상기 인식한 회로 패턴 중에서 특정한 결함 또는 회로 패턴을 필터링하여 추출하는 스텝과,
그 필터링하여 추출된 특정한 결함 또는 회로 패턴의 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 결정하는 스텝과,
그 결정한 특징량의 분포 상황을 화면 상에 맵 형식으로 표시하는 스텝
을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 필터링하여 추출하는 스텝에 있어서, 필터링하는 조건은, 화면 상에서 설정된 조건인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 맵핑하는 특징량을 결정하는 스텝에 있어서, 상기 특징량은, 화면 상에서 설정된 것인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 화면 상에 맵 형식으로 표시하는 스텝에 있어서, 피검사 대상 상에 복수 형성된 칩마다, 또는 칩 내의 소 영역마다 상기 맵핑하는 특징량을 결정하는 스텝에 있어서 결정된 특징량을 집계한 결과를 맵 형식으로 표시하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 화면 상에 표시하는 맵 형식이, 웨이퍼 맵인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 화면 상에 표시하는 맵 형식이, 칩 내의 맵인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 필터링하여 추출하는 스텝에 있어서, 필터링하는 조건은, 화면 상에서 지정된 결함 혹은 회로 패턴을 추출하도록 설정된 조건인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
피검사 대상을 검사하는 장치로서,
피검사 대상의 지정 개소의 화상을 촬상하는 화상 촬상 수단과,
촬상한 화상으로부터 결함을 검출하는 수단과,
촬상한 화상으로부터 회로 패턴을 인식하는 수단과,
검출한 결함으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 수단과,
인식한 회로 패턴으로부터 화상 농담 및 형상에 관한 특징량을 산출하는 수단과,
상기 결함을 검출하는 수단에 의해 검출한 결함과 상기 회로 패턴을 인식하는 수단에 의해 인식한 회로 패턴 중에서 특정한 결함 또는 회로 패턴을 필터링하여 추출하는 추출 수단과,
그 추출 수단에 의해 필터링하여 추출된 특정한 결함 또는 회로 패턴의 특징량 중에서 맵핑하는 특징량을 결정하는 특징량 결정 수단과,
그 특징량 결정 수단에 의해 결정한 특징량의 분포 상황을 화면 상에 맵 형식으로 표시하는 표시 수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 추출 수단에 있어서 필터링하는 조건은, 화면 상에서 설정된 조건인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 특징량 결정 수단에 의해 결정하는 맵핑하는 특징량은, 화면 상에서 설정된 것인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 표시 수단은, 피검사 대상 상에 복수 형성된 칩마다, 또는 칩 내의 소 영역마다 상기 맵핑하는 특징량을 결정하는 스텝에 있어서 결정된 특징량을 집계한 결과를 맵 형식으로 표시하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 표시 수단이 화면 상에 표시하는 맵 형식은, 웨이퍼 맵인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 표시 수단이 화면 상에 표시하는 맵 형식은, 칩 내의 맵인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 추출 수단에 의해 필터링하는 조건은, 화면 상에서 지정된 결함 혹은 회로 패턴을 추출하도록 설정된 조건인 것을 특징으로 하는 검사 장치.