KR20150068884A - 반도체 검사 방법, 반도체 검사 장치 및 반도체 제조 방법 - Google Patents

Abstract

검출 신호가 발생하는 노이즈를 저감하는 것이 가능한 반도체 검사 장치를 제공한다. 본 발명의 반도체 검사 장치는 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 영역(A) 및 영역(B)을 각각 복수회 촬상하며(스텝S1 내지 S2), 영역(A)을 촬상한 복수의 제1 영상과 영역(B)을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 결함의 유무를 판정한다(스텝S3).

Description

반도체 검사 방법, 반도체 검사 장치 및 반도체 제조 방법{SEMICONDUCTOR INSPECTING METHOD, SEMICONDUCTOR INSPECTING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer)의 외관 검사 등을 이용한 반도체 검사 방법, 반도체 검사 장치 및 반도체 제조 방법에 관한 것이다.

반도체는 1장의 웨이퍼(Wafer) 상에 동일한 패턴(Pattern)을 갖는 칩(Chip(다이; Die))과 셀(Cell)을 다수 전사(轉寫)하여 형성한다. 외관 검사 장치에 있어서, 각 칩과 셀의 동일한 패턴 부분의 영상을 비교하는 것으로 결함의 유무를 판별할 수 있다(예를 들면, 특허문헌1).

선행기술문헌

[특허문헌]

특허문헌 1: 일본특허공보 제3258385호

반도체 디바이스(Device)의 미세화에 따라, 검출해야 할 결함의 크기(Size)도 미세화되고 있다. 이로 인해, 반도체 디바이스의 외관 검사에 있어서, 결함 신호는 미약해지고 있다. 여기서 결함 신호란, 동일한 패턴을 갖는 2 영역의 각 영상신호의 차이(즉, 화소값(픽셀값) 또는 휘도값의 차이)에 근거하는 신호(예를 들면, 각 화소값의 차이가 소정의 역치(임계값)보다 큰 신호)이며 실제 구조물의 결손(欠損)과 이물에 대응하여 발생한 신호를 의미한다.

광학 영상을 이용한 외관 검사 장치에 있어서, 결함 신호와 다양한 원인에 의해 영상 중에 발생하는 노이즈(Noise)를 구별하는 것이 어려워지고 있으며, 상기 결함 신호만을 추출하여 검출하는 것이 매우 중요하다.

외관 검사 장치에 있어서는, 결함 신호와 노이즈 신호를 구별하기 위한 역치(한계값)를 설정하고, 역치 이하의 신호는 검출하지 않도록 하고 있다. 그러나 최근의 초미세 결함으로부터의 결함 신호는 노이즈와 동일한 정도가 되어 검출이 매우 곤란하다. 종래, 결함 신호를 노이즈에 대하여 크게 하기 위해서 광원 광량을 증가시키고, 노광 시간을 길게 하는 등의 대책이 이루어지고 있으나, 검출기의 쇼트(Shot) 노이즈나 여러 가지 요인에 인한 노이즈를 저감하는 대책은 이루어지고 있지 않다.

본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로 상기의 노이즈를 감소시킬 있는 반도체 검사 방법, 반도체 검사 장치 및 반도체 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 반도체 검사 방법은, 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며, 상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 반도체 검사 방법은, 상기 서로 대응하는 화소값의 차를 구할 때에 상기 복수회의 촬상 사이에서 각 화소에 위치 맞춤을 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 반도체 검사 방법은, 상기 촬상 횟수를 상기 서로 대응하는 화소값의 차의 통계량에 따라 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 반도체 검사 방법은, 상기 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정할 때에 상기 제1 영역을 촬상한 하나의 상기 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 하나의 상기 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 상기 촬상 1회 분의 결함의 유무 결과를 얻어서 상기 복수회에 있어서의 결함 검출율에 응답해서 상기 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 반도체 검사 방법은, 상기 촬상 복수회분의 상기 촬상 1회분의 판정 결과에 응답하여 상기 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정할 때에 상기 서로 대응하는 화소값의 차이값과 해당 화소의 주변 화소의 상기 서로 대응하는 화소값 차에 응답하며 위치 맞춤의 기준이 되는 화소를 설정하여, 상기 복수의 촬상 사이에서 각 화소에 위치 맞춤을 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 반도체 검사 방법은, 상기 서로 대응하는 화소값의 차가 상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상의 각 화소값을 상기 복수의 제1 영상 사이에 서로 대응하는 화소마다 평균한 값과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상의 각 화소값을 상기 복수의 제2 영상 사이에 서로 대응하는 화소마다 평균한 값과의 차이인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 반도체 검사 장치는, 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며 상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 반도체 제조 방법은, 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며 상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정하는 검사 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정한다. 이 구성에 의하면 1회의 촬상으로 취득한 2 영역의 영상 사이에서만 서로 대응하는 화소값의 차를 구하는 경우와 비교하여 간단하게 노이즈를 저감하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 검사 장치의 기본 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)에 있어서의 영상 스캔의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)에 있어서의 영상 스캔의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)에 있어서의 영상 스캔의 더욱 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 특성도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 동작예를 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 검사 장치(1)의 기본적인 구성예를 나타낸 블록도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)의 기본적인 동작예를 설명하기 위한 순서도이다.

도 1에 나타낸 반도체 검사 장치(1)는 촬상부(2), 스테이지(Stage)(3) 및 제어부(4)를 구비하고 있다. 촬상부(2)는, 예를 들면, CCD(전하 결합 소자) 1차원 라인 센서 등의 촬상 소자, 촬상 소자의 입광부에 설치된 광학계, 조명용 광원, 촬상 소자의 구동과 출력 신호의 변환부 등을 가지며, 스테이지(3) 상에 탑재된 도시하지 않은 웨이퍼로부터 반사된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 스테이지(3)는 도시하지 않은 웨이퍼를 탈착 가능하도록 고정하며, 제어부(4)로부터 입력된 제어 신호에 응답하여 상기 웨이퍼를 전후 좌우 상하 또는 소정의 회전 방향으로 이동시킨다.

제어부(4)는 도시하지 않은 웨이퍼를 탑재한 스테이지(3)를 소정 방향으로 이동시키면서 촬상부(2)를 이용하여 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 영역A(제1 영역) 및 영역B(제2 영역)를 포함하는 소정의 복수영역을, 각각 복수회 촬상한다. 제어부(4)는 또한, 영역(A)을 촬상한 복수의 영상(이하, 영역(A)의 영상을 제1 영상이라 하기로 한다)과 영역(B)을 촬상한 복수의 영상(이하, 영역(B)의 영상을 제2 영상이라 하기로 한다)과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역(A) 또는 영역(B)에 있어서의 결함 유무를 판정한다.

이 때, 제어부(4)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 스테이지(3)를 소정의 방향으로 이동시키면서 촬상부(2)가 소정의 프레임 주기로 반복하여 촬상한 영상 신호를, 소정의 샘플링 주기로 반복하여 취득하는 것으로, 영상 스캔(다시 말해, 취득 위치를 주사하면서 영상 취득)을 실행한다(스텝S1). 스테이지(3)의 이동 방향과 웨이퍼 상의 각 영역의 촬상 순서는 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이 화살표로 각각 나타낸 첫 번째 스캔(1번 상의 화살표)에 대하여 두 번째의 스캔은 수직 방향으로 스캔 위치를 바꾸어 역방향으로 스캔한다. 이를 반복함으로써 웨이퍼(5) 전면을 주사한다. 그리고, 가장 아래의 스캔을 종료하면 다시 가장 위에서 스캔하거나 아래에서 두 번째인 화살표와 같이 스캔하는 것으로 두 번째의 영상 스캔을 한다. 이 스캔 동작을 동일영역에 대해서 지정횟수만큼의 영상이 취득될 때까지 반복한다(스텝S2에서 스텝S1의 반복). 여기서, 스텝S2의 소정 횟수는 2 이상이다.

또한, 도 3 내지 도 5는 영상 스캔 방법의 예를 설명하기 위한 설명도이며, 웨이퍼(5)를 모식적으로 나타내는 것과 함께 웨이퍼(5) 상의 스캔 위치 및 방향을 화살표를 붙인 세선(細線)으로 모식적으로 나타내고 있다. 도 3 내지 도 5에 나타낸 화살표는 웨이퍼(5)를 기준으로 하여 상대적인 스캔 위치와 방향의 변화를 나타낸 것이며, 본 실시 형태에서는 촬상부(2)는 고정되어 있고 웨이퍼(5)가 이동한다. 단, 촬상부(2)를 이동시키거나, 촬상부(2)의 이동과 웨이퍼(5)의 이동(즉, 스테이지(3)의 이동)을 조합하여도 좋다. 또한, 도 3에서 도 5에 나타낸 예로는 웨이퍼(5) 상에는 동일한 패턴을 갖는 복수의 칩(6)이 형성되어 있다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이 첫 번째 스캔에 대하여 두 번째 이후 스캔도 스캔 위치를 변경하지 않고, 동일 부분을 왕복 스캔하여도 좋다. 이 경우, 지정 횟수(이 예에서는 4회)의 스캔이 완료될 때까지 동일 부분의 왕복 스캔을 반복한다. 그 후, 수직 방향의 위치를 변경하여 다시 복수회 왕복 스캔을 실행한다. 또는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 3에 나타낸 우측 방향으로의 스캔과 다음으로 수직 방향으로 이동한 위치에서의 좌측 방향으로의 스캔을 1조로 하여, 1회 분의 수직 방향의 위치 변경을 동반하며 2회 1조의 스캔을 지정횟수(이 예에서는 3회) 반복실행하며, 이후 수직 방향의 2회분의 위치 변경을 시행하여 동일하게 2회1조의 스캔을 반복하여 실행해도 좋다.

다음으로 제어부(4)는 웨이퍼(5) 상의 동일한 패턴의 영역(A)과 영역(B)에 대해서, 영역(A)에서 취득한 복수의 영상과 영역(B)에서 취득한 복수의 영상 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차를 구하는 것으로 결함을 검출한다(스텝S3). 여기서 영역(A)과 영역(B)에서는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이 동일한 패턴을 갖는 두 개의 칩(6) 마다 전 영역 또는 칩(6) 내에서 대응하는 일부 영역이어도 좋으며, 예를 들면 칩(6) 내에 동일한 패턴의 복수의 셀이 형성되어 있는 경우에는 셀 마다 전 영역 또는 셀 내에서 대응하는 일부 영역이어도 좋다.

다음으로, 도 2에 나타낸 스텝S3에 있어서, 영역 A 및 B에서 취득한 각 복수의 영상을 이용한 결함 검출 처리에 대해서 2개의 예를 들어 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태로서 설명한다.

［제1 실시 형태］

검사 영상 상의 촬상 소자의 쇼트 노이즈, 광원의 흔들림 등에 의한 노이즈 신호의 발생 위치는 랜덤(Random)이다. 이에 대하여, 결함 신호는 항상 일정한 장소에서 발생한다. 따라서, 동일 부분 영상을 여러 장 취득하여 평균화한 영상을 생성하면 결함 신호는 평균화에 의해 저감하지 않고 남지만, 노이즈 신호는 평균화에 의해 저감된다. 여기서, 제1 실시 형태에서는, 제어부(4)가 스텝S3으로, 평균화된 영상을 이용하여 검사를 실행한다. 이에 의해, 제1 실시 형태에서는 결함을 보다 고감도로 검출하는 것이 가능해 진다. 다시 말해, 제1 실시 형태에서는 스텝S3에 있어서 제어부(4)가 영역(A)을 촬상한 복수의 제1 영상의 각 화소값을 복수의 제1 영상 사이에 서로 대응하는 각 화소마다 평균한 값과 영역(B)을 촬상한 복수의 제2 영상의 각 화소값을 복수의 제2 영상 사이에 서로 대응하는 각 화소마다 평균한 값과의 차를 구하여 영역(A) 또는 (B)에 있어서의 결함 유무를 판정한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서, 제어부(4)는, 예를 들면 영역(A) 및 영역(B)의 각 영역에서 동일 부분의 스캔 영상(100)을 복수회(도 6에서는 6회) 취득한다(도 2의 스텝 S1 내지 S2). 도 6은 도 3 내지 도 5에 나타낸 칩(6) 내의 동일 부분(다시 말해 칩(6) 내의 동일 좌표 일부 또는 칩(6) 전체)의 영상을, 스캔 영상(100)으로서 모식적으로 나타낸 도이다. 이 경우, 스캔 영상(100)에 있어서 정상적인 신호를 회색으로, 노이즈 신호(101)를 백점(白点) 또는 크기가 작은 흑점(黑点)으로 또한, 결함 신호(111)를 크기가 큰 흑점(黑点)으로 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 촬상 첫 번째에서 여섯 번째까지의 6장의 스캔 영상(100)의 화소값을, 대응하는 각 화소(다시 말해 동일 좌표의 각 화소)에 평균한 화소값을 갖는 평균 영상(110)에서는 결함 신호(111)의 검은색이 그대로 남고, 노이즈 신호(101)가 회색으로 변색되어 있다.

예를 들면 비교대상이 되는 2개의 영역(A)과 영역(B)에 있어서, 영역(A)가이 결함을 포함하며, 영역(B)이 결함을 포함하지 않는다고 하면, 도 6의 예에서는 영역(A)의 복수의 영상의 평균 영상(110)이 한 점의 흑점을 포함하는 영상이 되며, 영역(B)의 복수의 영상의 평균 영상(110)이 모두 화소가 회색 영상이 된다. 이 경우, 영역(A)의 평균 영상과 영역(B)의 평균 영상 사이의, 대응하는 각 화소의 화소값의 차이는, 영역(A)에서 결함이 있는 좌표의 화소에 대응하는 차이의 값만이 큰 값이 된다. 결함 유무를, 화소값의 차이와 소정의 역치와의 비교 결과에 근거하여 실행하는 경우, 다시 말해 각 화소 간의 차이 값을 소정의 역치와 비교하는 것으로 결함의 유무를 판정하는 경우, 영역(A)에서 결함이 있는 좌표의 화소에 대응하는 화소값 사이의 차이값만이 결함으로서 판정되어, 노이즈 신호는 결함으로서 판정되지 않게된다(또는 판정되기 어려워진다).

또한, 복수회의 스캔에 의해 평균화된 영상 중 노이즈 신호는, 도 7에 나타낸 스캔 횟수의 의존성을 갖는다. 도 7은, 횡축에 스캔 횟수(즉, 평균하는 영상의 장수)를 취하며 종축에 노이즈 신호의 평균화 후의 레벨을 취하며, 랜덤으로 노이즈를 발생시킨 경우의 노이즈 신호의 평균화 후의 레벨의 변화를 나타낸 도면이다. 노이즈 신호는 스캔 횟수를 늘릴 때마다 감쇠한다. 그러나 노이즈 신호 감쇠율은 스캔 횟수의 증가에 따라 작아진다. 스캔 횟수 지정에 있어서 필요한 감도와 검사 속도에 따라 결함 신호가 노이즈 신호를 상회하는 스캔 횟수로 설정한다. 예를 들면 비교대상의 서로 대응하는 2 화소값의 차이값의 실측값과 계산값의 평균, 표준 편차, 분산 등의 총계량(다시 말해 통계적인 방법으로 산출된 값)에 따라 설정하는 것이 가능하다. 또한, 스캔 횟수 설정은 후술하는 제2 실시 형태에 있어서도 동일하게 하는 것이 가능하다.

또한, 스텝S3 처리에 있어서, 제어부(4)는 서로 대응하는 화소값의 차를 구할 때에 복수회의 촬상 사이에서 각 화소에 얼라이먼트(다시 말해 위치 맞춤) 처리를 하는 것이 가능하다. 평균화한 영상을 생성할 때에 있어서, 스테이지(3)의 정밀도에 의해 반드시 영상 취득 위치에는 차이가 발생한다. 이 때문에 취득한 복수의 영상에 얼라이먼트(Alignment) 처리를 실행한 후, 평균화 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 얼라이먼트 처리에 있어서, 얼라이먼트 처리를 실행한 영상끼리를 시프트(Shift)시키면서 비교하고, 정규화 상관계수가 가장 커지는 위치 끼리를 웨이퍼(5) 상의 동일 위치를 촬상한 상(像)으로 한다. 복수 회 취득한 모든 영상에 대하여, 얼라이먼트 처리를 적용하며, 동일 위치 끼리를 평균화함으로서 평균화한 영상을 생성한다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 얼라이먼트 시에는 각 영상의 편차량에 응답하여 비검사 영역이 발생하기 때문에 다음 영역(Area)을 스캔할 때에는 일정 영역을 중복하여 스캔한다. 또한, 도 8은 얼라이먼트 처리의 일례를 설명하기 위한 설명도이다. 도 8에서는, 첫 번째의 촬상 영상(201)과, 두 번째 촬상 영상(202)과, 세 번째 촬상 영상(203)에 수직 방향의 차이가 발생한다. 또한, 편차에 맞춰 영상 끼리를 시프트한 상태를 영상(201a 내지 203a)으로서 나타내며 비검사 영역을 간격이 넓은 사선의 망점 영역으로 나타내고 있다.

제1 실시 형태에 의하면 결함을 포함하는 동일 부분의 영상을 복수회 취득하며 평균화한 영상을 사용하여 검사를 실행하기 때문에 항상 같은 위치에 발생하는 결함 신호를 저감하지 않고 랜덤으로 발생하는 노이즈 신호만을 평균화하여 저감하는 것이 가능하다. 이에 의해, 보다 고정밀도의 검사가 가능해진다.

［제2 실시 형태］

상술한 바와 같이, 검사 영상 상의 촬상 소자 쇼트 노이즈, 광원의 흔들림 등에 의한 노이즈 신호의 발생 위치는 랜덤이다. 이에 대하여, 결함 신호는 항상 일정한 장소에서 발생한다. 따라서, 웨이퍼의 동일 부분의 영상을 여러 장 취득하여 취득한 복수의 영상 각각을 이용하여 복수의 검사를 시행한 경우, 결함 신호는 항상 동일한 장소에서 검출되는데 노이즈 신호는 무작위 장소에서 검출된다. 여기서 제2 실시 형태에서는 제어부(4)가 스텝(S3)에서 복수의 검사 결과를 비교하여 스캔 횟수 중의 검출율에 근거하여 결함 신호와 노이즈 신호를 식별하는 것으로 결함을 보다 고감도로 검출하는 것이 가능하다. 다시 말해, 제2 실시 형태로는 제어부(4)가, 스텝(S3)에서 영역(A)을 촬상한 하나의 제1 영상과 영역(B)을 촬상한 하나의 제2 영상과의 사이에서 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 촬상 1회 분의 결함의 유무의 판단 결과를 얻으며, 촬상 복수회로 결함이 된 촬상수를 구하며, 더욱, 이 구한 촬상수를 촬상 복수회의 횟수로 나눈 결과(복수회에 있어서 결함 검출율)에 응답하며 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정한다. 또한, 제어부(4)에서는 검출율에 역치를 설정하고 100％ 검출되는 신호뿐만 아니라, 어느 일정 이상의 검출율로 검출된 신호를 결함 신호로서, 평균 검사 결과로서 출력하는 것이 가능하게 하여도 좋다. 또한 복수의 검사 결과는 각 스캔에 복수회 스캔하는 경우와 웨이퍼 전면 검사를 복수 회 실시하는 경우가 사료된다.

도 9를 참조하여, 제2 실시 형태의 제어부(4)에 의한 스텝(S3)의 처리예에 대해서 설명한다. 도 9는 4회의 촬상 영상에 근거하는 3칩 비교 방식에 의한 결함 검출을 시행한 결과를 검사결과(300)로서 모식적으로 나타내고 있다. 각 검사 결과(300)는 웨이퍼(50)의 복수의 칩(60) 중 소정의 2칩(60) 사이(예를 들면 인접하는 2칩(60) 사이)에 대응하는 화소값을 비교하여 화소값 간의 차이 값이 소정의 역치를 넘은 경우를 검은색 또는 흰색의 동그라미 표시로 나타내고 있다. 그리고, 4회의 검사 결과(300)의 전부에서 소정의 역치 이상으로 판단된 신호를 검정 동그라미 표시(고 검출율 신호)로, 4회 중 소정의 역치 이상이 아닌 경우가 있던(도 9에서는 역치 이상과 각 1회 판단되었다) 신호를 흰색 동그라미 표시(저 검출율 신호)로 나타내고 있다. 이 경우, 4회 중 4번 모두 검출된 신호를 고 검출율 신호로 하고 있다. 4회 검사 결과(300)에서 고 검출율 신호만을 추출한 검사 결과를 평균 검사 결과(310)로서 나타내었다. 도 9에 나타낸 평균 검사 결과(310)는 웨이퍼(50)에 대응하는 웨이퍼(51)와 칩(60)에 대응하는 칩(61)을 포함하고 있다.

또한, 매우 노이즈가 높은 검사 영역의 검사를 실행한 경우와 검사 장치의 이상이 발생한 경우 등, 결함 신호가 아닌 노이즈 신호임에도 불구하고 복수의 검사 중 매회 거의 동일한 좌표로, 큰 신호값으로 검출되는 경우가 있다. 이러한 노이즈 신호를 제거하기 위해서, 검출 횟수뿐만 아니라 결함의 파라미터(Parameter)를 이용하여 노이즈 신호를 제거하는 방법이 생각된다. 예를 들면 각 회의 결함 검사로 검출된 신호의 형상과 명암 등의 특징량, 주변 영상의 명암과 분산 등의 특징량을 추출하여 각 신호의 파라미터값으로서 정보를 보유한다. 이 파라미터에 역치를 설정함으로서 노이즈 신호를 제거하는 것이 가능해진다. 일례로서, 복수회 검사를 통해서 매회 검출되는데 신호의 명함, 형상이 매회 다른 경우에는 결함이 아닌 노이즈 신호로 간주한다. 또한 다른 예로서, 검출된 신호의 주변 분산이 매우 큰 경우, 이 좌표 주변에서 노이즈 신호가 검출되기 쉽기 때문에, 노이즈 신호인 가능성이 높다.

또한, 복수의 검사 결과를 비교할 시에 있어서, 스테이지(3)의 정밀도에 의해 반드시 결함이 검출된 좌표에는 차이가 발생하기 때문에 취득한 복수의 검사 결과에 대하여, 얼라이먼트 처리를 시행 얼라이먼트 처리를 실행한 후, 검사 결과 비교를 실행한다. 제2 실시 형태에 있어서 제어부(4)는 예를 들면 도 10에 나타낸 바와 같이 기준이 되는 검사 결과(300-1)에 있어서 검출된 신호 중에서 얼라이먼트 용 신호를 복수개 선출한다. 복수의 검사 결과(60a-1 내지 60a-3) 및 검사 결과(60b-1 내지 60b-3) 각각에 대해서 얼라이먼트용 결함 좌표에 대하여, 미리 정해진 검색 범위 내에 있는 동등한 신호값을 갖는 신호의 좌표의 차분을 계산한다. 복수개의 얼라이먼트용 신호좌표의 차분에서 검사 결과 전체의 ｘ방향, ｙ방향, 회전 방향의 차이를 산출한다. 이 편차를 고려하고, 복수의 검사 결과 전체를 비교하여 동일 좌표에 있는 신호를 동일 결함으로서 평균 검사 결과를 도출한다.

또한, 도 10에서는 도 9에 나타낸 첫 번째 검사 결과(300)를 검사 결과(300-1, 1)로써 나타내며 기준이 되는 얼라이먼트 신호(1)를 선출한 칩을 칩(60a-1), 얼라이먼트 신호(2)를 선출한 칩을 칩(60b-1)으로서 나타내고 있다. 또한, 두 번째, 세 번째 촬상 영상에 근거하여 대응하는 칩의 검사 결과를 칩(60a-2, 60a-3) 및 칩(60b-2, 60b-3)으로서 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 각 검사 결과에 있어서 신호 위치를 검은색 동그라미로 나타내며, 검사 결과(300-1, 1)의 검사 결과에 있어서의 기준이 되는 신호 위치를 다른 검사 결과에 있어서의 파선(破線)의 동그라미 표시로 나타내고 있다. 또한, 편차를 화살표로 나타내고 있다.

얼라이먼트용 신호로는 크기(Size)가 작으며 신호값이 큰 것이 적합하다. 제어부(4)는 예를 들면 검출한 신호를 크기와 신호값에 가중치를 부여하며, 크기가 작고 신호값이 큰 신호를 얼라이먼트용 신호로서 선출한다. 또한, 얼라이먼트 용 신호는, 검사 영역 중의 좌표에 치우침이 없도록 선출하는 것이 바람직하다. 여기서, 검출한 신호 크기는 해당 화소의 주변 화소의 서로 대응하는 화소값의 차이값을 참조하는 것으로 산출하는 것이 가능하다. 따라서, 제2 실시 형태의 제어부(4)는 촬상 복수회분의 촬상 1회분 의 판정결과에 응답하여 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정할 때에 서로 대응하는 화소값의 차이값(다시 말해 신호값)과 해당 화소의 주변 화소의 서로 대응하는 화소값의 차이(다시 말해 크기를 구할 때 이용되는 값)에 응답하여 위치 맞춤의 기준이 되는 화소를 설정하며, 복수의 촬상 사이에서 각 화소에 위치 맞춤을 실시하는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태는 상기한 것에 한정되지 않으며 예를 들면 상기 실시 형태는 검사 방법 또는 검사 장치로서 인식하는 것뿐만 아니라, 반도체 제조 공정의 일부로 하는 것으로 반도체 제조 방법을 구성하는 것으로서 인식할 수 있다. 또는, 본 발명의 실시 형태는 웨이퍼의 외관 검사에 한정되지 않고 예를 들면 마스크와 십자선 검사에 응용하는 것이 가능하다.

1: 반도체 검사 장치
2: 촬상부
3: 스테이지
4: 제어부
5: 웨이퍼
6: 칩

Claims (8)

1. 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며,
   상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 결함의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서로 대응하는 화소값의 차를 구할 때에, 상기 복수회의 촬상 사이에서 각 화소에 위치 맞춤을 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 촬상 횟수를 상기 서로 대응하는 화소값의 차의 통계량에 따라 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정할 때에,
   상기 제1 영역을 촬상한 하나의 상기 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 하나의 상기 제2 영상과의 사이에서, 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로, 해당 영역에서의 상기 촬상 1회분의 결함 유무의 판정결과를 얻으며,
   상기 복수회에 있어서의 결함 검출율에 응답해서 상기 해당 영역에 있어서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 촬상 복수회분의 상기 촬상 1회분의 판정 결과에 응답하여 상기 해당 영역에서의 결함의 유무를 판정할 때에,
   상기 서로 대응하는 화소값의 차이값과 해당 화소의 주변 화소의 상기 서로 대응하는 화소값의 차에 응답해서 위치 맞춤의 기준이 되는 화소를 설정하여,
   상기 복수의 촬상 사이에서 각 화소에 위치 맞춤을 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 서로 대응하는 화소값의 차가,
   상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상의 각 화소값을 상기 복수의 제1 영상 사이에 서로 대응하는 화소마다 평균한 값; 및
   상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상의 각 화소값을 상기 복수의 제2 영상 사이에 서로 대응하는 화소마다 평균한 값과의 차이인 것을 특징으로 하는 반도체 검사 방법.
7. 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며,
   상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 결함의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.
8. 웨이퍼를 탑재한 스테이지를 소정 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼 상에서 동일한 패턴을 갖는 제1 및 제2 영역들을 각각 복수회 촬상하며,
   상기 제1 영역을 촬상한 복수의 제1 영상과 상기 제2 영역을 촬상한 복수의 제2 영상과의 사이에 서로 대응하는 화소값의 차이를 구하는 것으로 해당 영역에서의 결함의 유무를 판정하는 검사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.

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