KR20210092814A - 결함 검사 장치, 결함 검사 프로그램 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 설계 데이터가 얻어지지 않는 경우 또는 충분히 이용하는 것이 곤란한 경우여도, 결함 위치 정밀도를 높임과 함께, 관찰 장치와의 사이에서 좌표 원점 오프셋을 용이하게 맞출 수 있는, 결함 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 결함 검사 장치는, 검사에 필요한 웨이퍼의 스와스 화상을 취득하고, 당해 스와스 화상을 이용해서 결함 검출과 위치 어긋남량의 산출을 행한다. 위치 어긋남량의 산출에 있어서는, 화상 처리부에서 임의의 하나의 스와스 화상으로부터 템플레이트 패턴을 취득하고, 당해 템플레이트 패턴과 웨이퍼 전체의 복수의 스와스 화상과 비교함에 의해, 웨이퍼 상의 템플레이트 패턴에 대응하는 위치에 있어서의 위치 어긋남량을 산출한다. 템플레이트 패턴이 존재하지 않는 위치에 대해서는, 산출한 위치 어긋남량을 이용해서 보간 연산을 실행함에 의해, 보간 위치 어긋남량을 산출한다. 상기 위치 어긋남량과 보간 위치 어긋남량에 의거하여, 또는 이들 위치 어긋남량을 웨이퍼 전체에 맵핑한 위치 어긋남 맵을 이용하여, 결함 위치를 보정한다.

Description

결함 검사 장치, 결함 검사 프로그램
본 발명은, 웨이퍼가 갖는 결함을 검사하는 결함 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는, 실리콘 웨이퍼에 각종 처리를 실시함에 의해 제작된다. 반도체 제조 공정의 과정에 있어서, 실리콘 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 과정에서 정상부와는 다른 패턴 불량이나 결함이 의도치 않게 형성되어, 반도체 소자의 동작 불량으로 이어지는 경우가 있다. 따라서, 제조 도중의 웨이퍼 상의 패턴에, 정상부와는 다른 패턴 불량이나 결함이 있으면 인라인에서 그것을 검출하고, 그 결과를 반도체 제조 공정에 피드백하는 것이, 수율 향상에 있어서 중요하다. 패턴 검사 장치(결함 검사 장치)는, 반도체 웨이퍼 상의 결함을 위치 정보로서 검출하는 장치이다. 검출된 결함의 좌표 정보는, 리뷰 SEM(주사 전자현미경) 등의 관찰 장치에 의해 결함의 확대 화상을 취득하기 위하여 이용된다. 리뷰 SEM의 취득 화상은 결함 종별의 특정에 사용되지만, 이 결과는 제조 공정의 상태 관리 등에 사용된다. 예를 들면 결함 종별마다의 결함수의 빈도 분포의 모니터링 등의 방법에 의한다.
일반적인 결함 검사 장치는, 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼에 대하여, 스테이지를 이동시키면서 광을 조사하고, 광조사에 의해서 발생하는 산란광 혹은 반사광을 검출해서 화상을 취득하여, 얻어진 화상을 이용한 비교 연산 처리를 행해서 결함을 검출한다. 비교 연산의 방법으로서는, 다이 비교, 셀 비교, 설계 데이터 비교 등, 각종 알고리즘이 개발되어 있다. 여기에서, 다이란, 집적 회로가 인화된 실리콘 웨이퍼 칩이고, 셀이란, 다이의 내부에 있어서의 최소 반복 패턴이 형성된 영역이다.
전술한 바와 같이, 결함 검사 장치는 결함의 위치 정보를 취득하는 장치이며, 결함 검사의 정밀도 향상의 점에서, 또한 리뷰 SEM과의 좌표 정보의 공유의 점에서, 결함 위치의 검출 정밀도의 개선이 매우 중요하다. 그러나, 결함 검사 장치에서 검출되는 결함 좌표의 정밀도는, 웨이퍼 얼라이먼트의 오차나 스테이지 이동 속도의 변동, AD 변환기의 출력 변동 등, 각종 요인의 영향을 받아 저하한다. 이 때문에, 종래부터 결함 좌표의 검출 정밀도를 높이기 위한 각종 기술적인 연구가 행해지고 있다.
하기 특허문헌 1에는, 웨이퍼 상에 기준 칩을 설정하고, 기준 칩 내의 특정 패턴을 기준 패턴으로 해서, 검사 대상으로 되는 칩 내에 존재하는 상기한 기준 패턴 상당의 패턴의 화상과 기준 패턴의 화상을 비교하여, 이들 화상 간의 어긋남량을 각 칩 화상의 어긋남량으로 간주해서, 검출 결함의 위치 좌표를 보정하는 기술이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에는, 검사 대상 화상으로부터 잘라낸 패치 화상을 설계 데이터에 대해서 정렬시킴에 의해, 다시 인화하고, 그 정렬의 결과를 이용해서, 패치 화상의 어긋남량을 평가하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특개2011-222636호 공보 일본국 특표2017-529684호 공보(미국 특허 10,127,653)
특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 기준 패턴의 좌표는 검사 장치가 산출하고 있고, 전술한 요인의 영향이 그대로 내포된 좌표 정보를 기준 패턴의 좌표로서 사용하고 있다. 따라서, 기준 패턴의 좌표와 검사 대상 칩 내의 기준 패턴 상당 패턴의 좌표를 비교해도, 오차가 내포된 좌표끼리를 비교하고 있는 것으로 되어, 올바른 위치 어긋남 정보를 얻을 수는 없다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 기술은, 반도체 칩의 물리 레이아웃 패턴으로부터 잘라낸 화상과 패치 화상을 비교해서 위치 어긋남량을 구하고 있고, 칩(혹은 다이)의 설계 데이터를 모두 이용할 수 있는 것을 전제로 한다. 그러나, 설계 데이터는 반도체 소자 제조업자의 비밀 정보여서, 검사 장치의 제조 메이커는 애초에 이용이 금지되어 있거나, 혹은 용이하게는 이용할 수 없는 경우가 많다. 따라서, 검사 장치의 제조 메이커는, 현실적으로는 상기한 화상 비교를 위한 소프트웨어를 설계 혹은 제조할 수 없는 경우가 많다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 설계 데이터의 이용이 곤란한 경우, 혹은 이용할 수 없는 경우여도, 결함 위치 정밀도의 개선이 가능한 결함 검사 방법 혹은 결함 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같이, 검사 장치의 제조 메이커는 반도체 칩의 설계 데이터를 이용할 수는 없지만, 검사 장치의 유저인 반도체 제조업자는 설계 정보를 자유롭게 이용할 수 있는 입장에 있다. 또한, 반도체 제조업자는 칩의 물리 레이아웃 상의 특정 패턴에 대해서는, 칩 내에서의 위치 정보를 칩 설계의 좌표계와 연관된 절대 좌표로서 보유하고 있다.
본 발명은 상기한 상황을 감안해서 착상된 것이며, 위치 어긋남 보정을 위한 템플레이트 패턴의 지정에 맞춰서, 패턴과 연관된 좌표 정보를 등록하는 기능을 검사 장치에 갖게 함에 의해 종래 기술의 과제를 해결한다.
본 발명에 따른 결함 검사 장치에 의하면, 템플레이트 패턴과 검사 화상 사이의 위치 어긋남량을 절대 좌표를 기초로 하여 구하기 때문에, 결함 좌표의 위치 어긋남을 종래보다도 고정밀도로 보정할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 결함 검사 장치(100)의 구성도.
도 2는 실시형태 1에 따른 결함 검사의 플로차트를 나타내는 도면.
도 3은 실시형태 1에 따른 결함 검사 장치의 레시피 설정 화면을 나타내는 도면.
도 4는 템플레이트 패턴의 설정 화면을 나타내는 도면.
도 5는 웨이퍼 상에 형성된 다이와 스테이지 주사 방향의 관계를 나타내는 모식도.
도 6은 실시형태 1에 따른 위치 어긋남량 맵의 예.
도 7은 웨이퍼 맵과, 템플레이트 패턴의 위치 및 템플레이트 패턴의 도형의 관계를 나타내는 모식도.
도 8은 실시형태 2에 따른 위치 어긋남량 맵의 예.
도 9는 결함 검사 장치(100)와 관찰 장치(900) 사이의 접속 관계를 나타내는 모식도.
<실시형태 1>
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 결함 검사 장치(100)의 구성도이다. 결함 검사 장치(100)는, 웨이퍼(104)에 형성된 패턴에 존재하는 결함(혹은 결함일 가능성이 있는 개소)을 검출하고, 결함의 후보 위치를 특정하여, 검사 결과로서 출력하는 장치이다. 도 1에 나타내는 결함 검사 장치(100)는, 웨이퍼(104)의 화상을 취득하는 화상 취득 서브시스템(101), 취득된 화상 데이터를 처리해서 결함 후보 개소의 위치 정보를 추출하는 컴퓨터 서브시스템(102), 취득된 화상 데이터나 화상 처리에 필요한 소프트웨어 등이 저장되는 스토리지 장치(103) 등에 의해서 구성된다.
화상 취득 서브시스템(101)은, 웨이퍼(104)에 대해서 광을 조사하는 광원(106), 웨이퍼(104)에 대해서 광을 조사함에 의해 발생하는 산란광 또는 반사광을 검출하는 검출 광학계(107), 검출 광학계(107)가 검출한 신호광을 전기 신호로 변환하는 센서(108), 센서(108)가 출력한 아날로그의 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기(109), 웨이퍼(104)를 재치(載置)하고 광원(106)의 광조사 위치에 웨이퍼(104)의 임의 개소를 이동시키는 스테이지(105), 화상 취득 서브시스템(101)의 각 구성 요소의 동작 내지 결함 검사 장치(100)의 전체 동작을 제어하는 제어부(110) 등에 의해서 구성된다.
또, 암시야 광학 검사에 있어서는, 광원은 레이저이며 신호광으로서 산란광을 검출한다. 명시야 검사 장치에 있어서는, 광원은 브로드밴드 광원 등이며 신호광으로서 반사광을 검출한다. 또한, 전자선 검사 장치에 있어서는, 광원 대신에 전자원을 이용하여, 전자선을 웨이퍼에 조사해서 발생하는 이차 전자 또는 반사 전자를 검출한다. 이와 같이, 화상 취득 서브시스템으로서는, 암시야식 촬상 장치, 명시야식 촬상 장치 또는 전자선식 촬상 장치의 어느 것이어도 된다. 본 실시예에 있어서는, 암시야식 촬상 장치를 이용한 검사 장치를 예로 해서 설명을 행한다.
컴퓨터 서브시스템(102)은, 제어 PC(111)와 화상 처리부(112)에 의해서 구성된다.
제어 PC(111)는, 후술하는 위치 어긋남 보정의 정보 처리와 결함 검사를 위한 각종 조건을 설정하는 유저 인터페이스로서 기능한다.
화상 처리부(112)는, AD 변환기(109)의 출력 신호를 이용해서, 웨이퍼(104)의 스와스(swath) 화상을 생성한다. 또한, 후술하는 위치 어긋남 보정의 정보 처리를 실행한다. 여기에서 스와스 화상이란, 웨이퍼(104)를 재치한 스테이지(105)를 일축 방향으로 연속 이동시키면서 광원(106)으로 웨이퍼(104)를 조사함에 의해 취득되는 화상이며, 스테이지(105)의 이동 방향으로 가늘고 긴 직사각형 형상의 화상 데이터이다. 대상의 화상 데이터를 처리하기 위하여, 화상 처리부(112)는 복수의 컴퓨터를 병렬 가동할 수 있는 병렬 계산기가 채용되는 경우가 많다.
스토리지 장치(103)는, 제어 PC(111)와 화상 처리부(112)가 이용하는 각종 데이터를 기억하는 장치이며, 자기디스크 등, 대용량의 기억 수단에 의해서 구성된다. 스토리지 장치(103)에는, 각종 처리에 사용시키는 프로그램(113), 화상 취득 방법이나 화상 방법 등의 조건을 설정하기 위한 소프트웨어인 레시피(114)가 저장되어 있다.
다음으로, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5를 이용해서, 본 실시예의 결함 검사 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 도 2의 스텝201에 있어서 레시피 설정 화면을 표시한다. 도 3에는 레시피 설정 화면의 구성예(300)를 나타낸다. 이 화면은 제어 PC(111)의 디스플레이 상에 표시되고, 유저 인터페이스로서 기능한다. 영역(301)에는 템플레이트 패턴 등록 화면의 기동 버튼(303)이나 오프셋 설정 화면의 기동 버튼(304) 등이 정리되어 배치되어 있다. 웨이퍼 맵 표시 화면(302)에는 웨이퍼(104)의 전체 상(像)인 웨이퍼 맵(305)이 표시되어 있다. 웨이퍼 맵(305)에는, 다이(306)와, 후술하는 템플레이트 패턴의 설정 영역(307)을 모식적으로 나타냈다. 도 3에 나타낸 웨이퍼 맵(305)에는 합계 37개의 다이가 형성되어 있다.
도 2의 스텝202에서, 기준 다이와 템플레이트 패턴 및 좌표를 선택한다. 도 3의 레시피 설정 화면(300)에 나타난 템플레이트 패턴 설정 화면의 기동 버튼(303)을 누르면, 도 4에 나타내는 템플레이트 패턴 등록 화면(400)이 별도 화면으로서 팝업 표시된다.
템플레이트 패턴 등록 화면(400)에서 표시된 기준 다이 설정 화면(402)에서 템플레이트를 선택하기 위한 기준 다이를 설정한다. 설정 시에는 X좌표 입력 박스(403)와 Y좌표 입력 박스(404)에 웨이퍼 맵(305)에서 표시되어 있는 다이의 위치 정보를 입력한다. 도 4에서는, 웨이퍼 맵(305)의 중심 다이의 행렬 번호(X축 방향으로 좌측으로부터 4개째, Y축 방향으로 하측으로부터 4개째의 의미)에 대응하는 (4, 4)의 수치가 입력되어 있다.
본 실시예에서는, 웨이퍼 맵의 중심 다이를 기준 다이로서 선택했지만, 원리적으로는, 웨이퍼 내의 어느 다이를 기준 다이로 해도 된다. 단, 스테이지(105)를 제어하기 위한 기계적인 좌표계는 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 경우가 많고, 또한 스테이지 이동을 위한 기계 요소도 웨이퍼 중심 부근에서 가장 제어 정밀도가 높아지는 경우가 많다. 따라서, 템플레이트 패턴은, 웨이퍼 중심의 다이를 사용해서 설정하는 편이 위치 어긋남 보정의 정밀도는 높아진다.
다음으로, 도 2의 스텝203에서, 템플레이트 패턴과 좌표 정보를 레시피에 등록한다. 입력 후, 모니터 버튼(405)을 누르면, 도 3의 다이 표시 화면(308)에 기준 다이의 확대상이 표시되고, 장치 오퍼레이터는 당해 다이의 확대상을 참조하면서, 적당한 템플레이트 패턴 예를 들면 309를 지정하고, 템플레이트 패턴(309)의 좌표 정보를 오프셋 설정 영역(401)에 나타난 X, Y의 각 입력 박스에 입력한다.
원리적으로는, 템플레이트 패턴을 하나 설정하면 위치 어긋남 보정은 가능하지만, 복수 설정하는 편이 위치 어긋남 보정의 정밀도는 향상된다. 그래서, 도 4에 나타내는 템플레이트 패턴의 설정 화면에서는 「ADD」 버튼을 누름에 의해, 공백의 X, Y의 입력 박스(407)가 추가 표시되도록 되어 있다. 입력 박스는 삭제할 수도 있으며, 그 경우는, 입력 박스 좌측에 나타난 체크 박스에 체크 마크를 입력하고 「Delete」 버튼을 누르면, 입력 박스는 삭제되고, 등록한 템플레이트 패턴의 좌표 정보를 삭제할 수 있다.
또한, 기준 다이를 하나만이 아니라 복수 설정할 수도 있다. 템플레이트 패턴을 복수의 다이로부터 취득하는 경우에는, 복수의 템플레이트 패턴을 평균화해서 하나의 템플레이트 패턴을 생성하면 된다.
입력 후, OK 버튼을 누름으로써 템플레이트 패턴과 좌표의 설정 입력은 완료된다. 이에 의해, 레시피(114)에 설정을 저장한다.
도 2의 스텝203의 종료 후, 도 3의 「Start Scan」 버튼을 누르면, 스테이지 주사와 촬상이 개시된다. 도 5에는, 스테이지 주사와 웨이퍼 맵의 관계를 모식적으로 나타낸다. 도 5는, 웨이퍼 상에 7행×7열로 배열된 37개의 다이 중 5행째까지 스와스 화상(501)이 취득된 상태를 나타낸다. 스테이지 주사는 순방향 주사(Forward)와 역방향 주사(Reverse)의 2종류가 있고, 도 5의 경우, 지면(紙面) 좌측으로부터 우측에의 주사 방향이 순방향, 우측으로부터 좌측에의 주사 방향이 역방향이다. 스테이지 주사는 지면 좌측 아래의 코너로부터 개시되고, 같은 행의 다이를 우단(右端)까지 이동해서 스와스 화상을 촬상한 후(예를 들면, 도 2의 스텝205), 촬상을 위한 광조사 위치가 웨이퍼(104)의 최상 행의 다이에 도달하여 있지 않으면(도 2의 판정 스텝206), Y방향의 지면 상측 방향으로 스테이지를 이동시키고(도 2의 스텝207), 이번에는 역방향으로 스테이지 주사를 행하여 스와스 화상을 취득한다. 또, 1다이분의 화상을 취득하기 위해서는 복수 개의 스와스 화상을 취득할 필요가 있기 때문에, 도 2의 스텝207에 있어서의 Y방향에의 스테이지의 이송량은, 실제로는 스와스 화상의 단변 방향 길이분이다.
도 5의 지면 하측에는, 기준 다이와 검사 다이에서 템플레이트 패턴에 오프셋(위치 어긋남)이 발생하고 있는 모습을 모식적으로 나타냈다. 본 실시예에서는, 기준 다이로서 웨이퍼 중심 다이를 선택해서 템플레이트 패턴을 설정했기 때문에, 웨이퍼 중심 다이에 있어서는 템플레이트 패턴에는 위치 어긋남이 발생하고 있지 않다. 한편, 예를 들면 검사 다이의 일례로서 나타내는 다이(505)에 있어서는, 실선으로 나타내는 템플레이트 패턴은 점선으로 나타내는 기준 다이에서의 템플레이트 패턴의 위치와는 어긋나서 촬상된다. 본 실시예의 검사 장치에 있어서는, 화상 처리부(112)가 검사 다이의 템플레이트 패턴의 좌표 정보와 기준 다이의 템플레이트 패턴의 좌표 정보를 비교해서 위치 어긋남량을 산출하고, 웨이퍼 상의 전체 다이에 대하여 위치 어긋남량을 구한다. 구한 위치 어긋남량은, 최종적으로는 결함 후보 위치의 좌표 보정에 사용된다.
도 2의 플로차트의 설명으로 되돌아간다. 스텝205에서 각 라인의 스와스 화상이 취득되면, 다음 라인의 스와스 화상의 촬상 플로(스텝206, 207)와 화상 처리 플로가 병행해서 진행된다.
취득된 스와스 화상은, 화상 처리부(112)에 전송되고, 다이 화상의 잘라내기 처리가 실행된다(스텝208). 그 후, 각 검사 다이마다의 위치 어긋남량 검출 플로(스텝211 이후의 처리)와 결함 검출 플로(스텝209 이후의 처리)가 분기하고, 각 처리가 병행해서 진행된다.
스텝209에서는, 화상 처리부(112)에 의해서, 잘라낸 검사 다이의 화상과 인접 다이의 화상을 이용한 비교 연산 처리가 실행되고, 차(差)화상 비교에 의해 결함 후보 위치가 검출된다. 검출된 결함 후보의 위치 정보는 스토리지 장치(103)에 전송되어 저장된다. 이 단계에서 구해진 결함 후보 위치의 좌표 정보는, 스와스 화상 상에 있어서의 인접 다이 화상과의 픽셀수로부터 구해진 상대적인 좌표로서, 스테이지 이동 속도의 변동 등, 각종 변동 요인에 의한 오차를 포함한 좌표이다.
병행해서, 스텝211에 있어서는, 화상 처리부(112)에 의해 템플레이트 매칭이 실행되고, 각 검사 다이에 포함되는 템플레이트 패턴 상당의 패턴과, 이 패턴의 좌표 정보가 구해진다. 구해진 좌표 정보는 스토리지 장치(103)에 전송되어 저장된다. 템플레이트 매칭을 실행하기 위한 소프트웨어는 화상 처리부(112) 내의 기억 수단(하드디스크 등)에 저장되어 있고, 실행 시에는 화상 처리부(112) 내의 프로세서에 의해 호출된 후, 마찬가지로 화상 처리부(112) 내의 메모리에 저장되어 실행된다.
스텝206에서 Y방향의 스테이지 주사가 종료되면, 모든 다이의 스와스 화상이 취득된 것으로 되고, 화상 처리부(112)에 의한 위치 어긋남량의 산출 처리가 실행된다.
화상 처리부(112)는, 검사 다이의 화상에 포함되는 템플레이트 패턴의 상당 패턴을 템플레이트 매칭에 의해 특정하고, 각 검사 다이의 화상마다 설정된 다이 내 좌표의 원점으로부터의 거리를 픽셀 단위로 계측해서 좌표 정보로서 메모리에 저장한다. 또한, 화상 처리부(112)는, 기준 다이의 템플레이트 패턴의 좌표 정보와 검사 다이의 상당 패턴의 좌표 정보를 비교하여, 위치 어긋남량으로서 산출한다. 산출된 위치 어긋남량은, 다이의 행렬 번호와 관련 지어서 메모리에 저장된다. 이에 의해, 전체 다이에 대하여 위치 어긋남량이 구해지게 된다.
또, 위치 어긋남량은 픽셀 단위로 구하는 것 외에, 거리 단위로 구해도 되고, 혹은 위치 어긋남량에 관련 지은 어떠한 정보량으로서 구해도 된다.
도 4의 레시피 설정 화면에서 템플레이트 패턴의 좌표 정보를 복수 설정했을 경우, 위치 어긋남량은 설정한 템플레이트 패턴의 수에 따라서 복수 산출된다. 위치 어긋남량이 복수 구해진 경우에는, 평균값을 위치 어긋남량으로서 채용한다. 전술한 바와 같이, 평균값을 이용하는 편이 위치 어긋남 보정의 정밀도는 향상된다.
스텝214에서는, 화상 처리부(112)에 의해, 스텝213에서 구해진 어긋남량을 이용해서 보간 연산이 실행된다. 후술하는 도 6의 602에 나타내는 바와 같이, 템플레이트 패턴의 설정 위치는 다이 내의 점뿐이므로, 다이 내의 템플레이트 패턴의 설정 위치 이외의 위치에서의 어긋남량은 보간 연산에 의해 추정할 필요가 있다. 보간 연산은 웨이퍼 상의 전체 다이의 위치 어긋남량을 사용하여, 각 다이의 위치 어긋남량이 원활하게 접속되는 보간 연산을 행한다. 전형적으로는 스플라인 보간 등이 적용된다. 보간 연산용의 소프트웨어는, 템플레이트 매칭과 마찬가지로, 화상 처리부(112) 내의 기억 수단에 저장되어 있고, 프로세서에 의해 실행된다.
스텝215에서는, 스텝214에서 얻어진 전체 다이에 대한 위치 어긋남량을 이용해서, 스토리지 장치(103)에 저장된 결함 좌표의 보정 처리가 실행된다. 결함 좌표의 보정 처리는 화상 처리부(112)에서 실행되지만, 제어 PC(111)에 결함 좌표의 보정 기능을 갖게 해도 된다.
도 6은, 각 다이에 대하여 구한 위치 어긋남량을 가시화한 위치 어긋남량 맵의 예를 나타낸다. 위치 어긋남량은, 웨이퍼(104) 상의 특정의 영역마다 동일한 값이 분포하는 경향이 있다. 이는 처리 화상의 위치 어긋남이 주로 스테이지(105)의 동작 정밀도에 의해서 발생하는 것에 기인한다고 생각할 수 있다. 스테이지(105)의 동작 정밀도는, 스테이지(105)가 갖고 있는 가이드의 형상 오차에 의거하고 있고, 그 형상 오차는 일반적으로 긴 주기, 예를 들면 100㎜ 주기이다.
도 6에 예시하는 위치 어긋남 맵에 의하면, 위치 어긋남량은 1점이어도, 다이 피치 8∼35㎜ 정도로 스테이지의 형상 오차의 주기보다 짧으므로, 보간에 의한 오차는 무시할 수 있는 정도로 생각할 수 있다. 따라서 제어 PC(111)는, 위치 어긋남 맵을 작성할 때에, 템플레이트 패턴을 이용해서 산출한 위치 어긋남에 대해서 보간 연산을 실시함에 의해, 템플레이트 패턴이 존재하지 않는 개소에 있어서의 위치 어긋남량을 구하는 것으로 했다. 이에 의해, 템플레이트 패턴의 개수가 1개였다고 해도, 다이(11) 상의 각 좌표점에 있어서 정밀도 좋게 위치 어긋남량을 구할 수 있다.
이상의 조작에 의해, 레시피(114)에 템플레이트 패턴과 좌표를 저장하고, 저장한 레시피를 이용한 검사에 의해 효과를 확인할 수 있다. 효과를 확인한 후, 2매째 이후의 웨이퍼나, 다른 로트의 웨이퍼의 검사에 있어서는, 도 2의 201∼203의 스텝은 불요하고, 이미 보존하고 있는 레시피(114)에 포함되는 템플레이트 패턴과 좌표를 판독하여, 204 이후의 스텝을 실행할 수 있다. 템플레이트 패턴과 좌표가 공통임으로써, 예를 들면, 웨이퍼 얼라이먼트의 정밀도 부족 등에 의해 2㎛ 좌표에 오프셋이 발생했다고 해도, 결함의 검출 좌표, 및 템플레이트의 어긋남량 모두 2㎛의 오프셋을 발생하고, 결함의 검출 좌표를 보정함으로써 보정 후의 검출 좌표에는, 오프셋은 중첩하지 않는다. 이와 같이, 장치 안정성 부족 등에 기인하는 화상의 어긋남량을 보정할 수 있다.
<실시형태 1 : 정리>
본 실시형태 1에 따른 결함 검사 장치(100)는, 스와스 화상과 템플레이트 패턴을 비교함에 의해 스와스 화상 상의 좌표점마다 위치 어긋남량을 산출하고, 템플레이트 패턴과 비교하고 있지 않은 개소에 대해서는 보간 연산에 의해 위치 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 다이(11) 상의 임의 개소에 있어서의 위치 어긋남량을 정밀도 좋게 구할 수 있다. 따라서, 처리 화상을 이용해서 특정한 결함 위치를 정밀도 좋게 보정할 수 있다. 또한, 레시피(114)에 포함되는 템플레이트 패턴과 좌표를 보존하고, 보존한 템플레이트 패턴과 좌표를 이용함으로써, 장치 안정성 부족 등에 기인하는 화상의 어긋남량을 보정할 수 있다.
<실시형태 2>
실시형태 1에 있어서, 스테이지(105)가 갖고 있는 형상 오차에 기인해서 스와스 화상의 위치 어긋남이 발생하는 것을 설명했다. 스테이지(105)는 기계적 부재이므로, 형상 오차는 어느 정도의 주기성을 갖고 있음과 함께, 스테이지(105)의 구동 방향마다 다른 분포를 갖고 있는 경우가 있다. 그래서 본 발명의 실시형태 2에서는, 스테이지(105)의 구동 방향마다 위치 어긋남 맵을 작성하는 예를 설명한다. 결함 검사 장치(100)의 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.
도 7에는, 순방향의 스테이지 주사로 얻어지는 스와스 화상과 역방향의 순방향의 스테이지 주사로 얻어지는 스와스 화상에서 서로 다른 모습을 모식적으로 나타냈다. 도 7의 참조 번호 702는, 웨이퍼 맵(700)의 2개의 다이를 동일 다이 좌표가 동일한 점으로 되도록 중첩한 도면이고, 2개의 템플레이트의 경우의 도면이다. 2개의 다이에서 동일한 템플레이트에 대한 스테이지 주사 방향의 순방향/역방향이 서로 다른 경우를 설명한 것이다. 사각으로 나타낸 도트가 순방향의 스와스 화상에서 얻어진 템플레이트 패턴, 동그라미로 나타낸 도트가 역방향의 스와스 화상에서 얻어진 템플레이트 패턴을 나타내고, 같은 템플레이트 패턴이어도 스와스 화상 상에서의 검출 위치가 서로 다른 것을 나타낸다. 지면 우측에 나타낸 도형(703)은, 실제의 템플레이트 패턴의 형상을 나타내는 확대도이다.
도 8에는, 스테이지(105)의 주사 방향마다 구한 위치 어긋남량 맵의 예를 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 스테이지(105)를 어느 방향(전진 방향)으로 구동했을 때 구한 위치 어긋남 맵과, 그 반대 방향(후퇴 방향)으로 구동했을 때 구한 위치 어긋남 맵은, 서로 다른 위치 어긋남량 분포를 갖고 있다. 따라서, 스테이지(105)의 구동 방향마다 위치 어긋남 맵을 구함에 의해, 결함 위치 어긋남을 보다 정밀도 좋게 보정할 수 있다고 생각할 수 있다. 실시예 1과 마찬가지로, 위치 어긋남 맵은 반드시 필요하지는 않으며, 스테이지 구동 방향을 가미해서, 연산부에서 스와스 화상과 템플레이트 패턴을 비교해서 산출한 위치 어긋남량 및 템플레이트 패턴이 없는 영역에 대해서 템플레이트 패턴에 의거하는 위치 어긋남량으로부터 보간 연산한 보간 위치 어긋남량을 수치로 기억부가 유지하고, 임의 개소에 있어서의 결함의 위치 어긋남을 보정할 수도 있다.
화상 처리부(112)는, 복수의 템플레이트 패턴을 이용해서, 스와스 화상의 위치 어긋남량을 구할 수도 있다. 예를 들면, 스와스 화상 상의 각각 서로 다른 위치에서 템플레이트 패턴을 선택해서 얻어진 제1 템플레이트 세트를 이용해서 제1 위치 어긋남 맵을 작성하고, 제1 템플레이트 세트와는 다른 위치에서 템플레이트 패턴을 선택해서 얻어진 제2 템플레이트 세트를 이용해서 제2 위치 어긋남 맵을 작성한다. 화상 처리부(112)는 또한, 제1 위치 어긋남 맵과 제2 위치 어긋남 맵을 평균화함에 의해, 평균 위치 어긋남 맵을 작성한다. 복수의 템플레이트 세트로부터 도출한 평균 위치 어긋남 맵을 이용함에 의해, 위치 어긋남 보정의 정밀도를 더 향상시킬 수 있다. 템플레이트 세트의 개수는 3 이상이어도 된다. 각 템플레이트 세트에 포함되는 템플레이트 패턴이 일부 중복하고 있어도 된다.
본 실시예의 검사 장치는, 순방향의 스테이지 주사로 얻어진 스와스 화상과 역방향의 스테이지 주사로 얻어진 스와스 화상의 양쪽을 사용해서 위치 어긋남 보정량을 구하기 때문에, 실시예 1의 검사 장치에 비해서 보다 고정밀도의 위치 어긋남 보정을 실현할 수 있다.
<실시형태 3>
본 실시형태 3에서는, 복수의 결함 검사 장치(100) 사이에서 템플레이트 패턴을 공유함에 의해, 결함 검사 장치(100)와 관찰 장치 사이에서 좌표 원점 오프셋을 맞추는 구성예를 설명한다.
결함 검사 장치(100)가 특정한 결함 위치에 있어서, 그 결함의 구체적인 형상 등을 관찰하기 위하여, 주사 전자현미경 등의 관찰 장치가 이용된다. 리뷰 SEM 등의 관찰 장치는, 광시야의 저배(低倍) 화상을 취득해서 그 저배 화상 상에서 결함 위치를 특정하고, 특정한 개소에 있어서 고배율의 고정세(精細)인 화상을 취득한다. 결함 위치 정밀도가 낮은 경우는, 저배 시의 시야를 크게 취할 필요가 있다. 이 경우, 결함 위치의 특정은, 대상으로 되는 결함이 미세하게 될수록 곤란해져, 성공 확률은 저하한다. 결함 위치 특정에 실패한 경우는, 검사 장치가 검출한 결함은 결함으로는 인식되지 않고, 오검출로 간주된다. 또한, 검사 장치와 관찰 장치 사이에서 좌표의 원점 위치에 오프셋이 포함되어 있으면, 저배 화상 내에 결함이 포함되지 않게 된다. 따라서 검사 장치와 관찰 장치 사이에서 원점 위치가 동일한 것은 극히 중요하다.
도 9는, 결함 검사 장치(100)와 관찰 장치(900) 사이의 접속 관계를 나타내는 모식도이다. 관찰 장치(900)로서 예를 들면 리뷰 SEM 등이 있다. 여기에서는 복수의 결함 검사 장치(100)와 하나의 관찰 장치(900)가 접속되어 있는 예를 나타낸다. 결함 검사 장치(100)와 관찰 장치(900) 사이, 및 각 결함 검사 장치(100) 사이는, 입출력부(901a∼901c)를 통해서 접속할 수 있다. 입출력부(901a∼901c)는, 예를 들면 컴퓨터 서브시스템(102)에 마련된 디지털 신호의 입출력 인터페이스이며, 유선 LAN이나 파이버 채널 등의 전송 수단을 통해서 다른 결함 검사 장치 혹은 관찰 장치(900)와 상호 접속된다. 기재의 편의상, 각 결함 검사 장치(100)를 알파벳의 첨자에 의해 구별한다. 각 결함 검사 장치(100)는, 실시형태 1∼3에서 설명한 구성을 구비하지만, 예를 들면 스테이지(105), 광원(106), 검출 광학계(107), 센서(108) 등의 구성 부재가 개체차를 갖고 있는 것으로 한다.
결함 검사 장치(100a)는 웨이퍼(104) 상의 결함 위치를 특정하고, 그 결함 위치 좌표 데이터를 관찰 장치(900)에 보낸다. 유저는, 결함 검사 장치로부터의 결함 좌표 데이터를 취득한 관찰 장치(900)로, 결함을 관찰한다. 이에 의해 결함의 구체적 형상 등을 관찰한다. 결함 검사 장치(100a)와 관찰 장치(900) 사이에서 좌표 원점에 차이(오프셋)가 존재하고 있으면 그 오프셋양을 관찰 장치(900)로 특정한다. 관찰 장치(900)는, 좌표 원점 오프셋을 보정한 후에, 관찰 결과를 출력한다.
반도체의 제조 라인에 있어서는, 복수의 결함 검사 장치가 존재하고, 당해 결함 검사 장치끼리의 좌표를 맞추는 것이 필요한 경우가 있다. 예를 들면, 결함 검사 장치(100b와 100c)에 대해서도 마찬가지로, 결함 검사 장치로부터의 결함 좌표와, 관찰 장치(900)의 관찰 결과를 비교함에 의해, 원점 좌표 오프셋을 특정할 수 있다. 특정한 원점 좌표 오프셋은 통신 수단 또는 미리 결함 검사 장치의 검사 레시피에 넣어놓고, 공유하여, 결함 검사 장치의 기억부에서 유지한다. 단 결함 검사 장치(100)의 대수가 많으면, 개별적으로 좌표 원점 오프셋을 특정하기 위하여 다대한 시간을 요한다. 그래서 이하의 수순에 따라, 미리 결함 검사 장치(예를 들면 100a∼100c)의 좌표 원점을 장치 사이에서 맞춘 후에, 관찰 장치(900)로 결함을 관찰할 수 있으면, 보다 효율적으로 결함의 구체적 형상 등의 리뷰를 할 수 있어, 반도체 라인의 제조 공정에 신속하게 피드백할 수 있다.
결함 검사 장치(100a)와 관찰 장치(900) 사이에서 좌표 원점 오프셋을 구할 때까지의 수순은 상기와 같다. 결함 검사 장치(100a)는, 위치 어긋남량을 구하기 위하여 이용한 각 템플레이트 패턴과 그 좌표, 및 결함 검사 장치(100a)와 관찰 장치(900) 사이의 좌표 원점 오프셋값을, 결함 검사 장치(100b)에 대해서 송신한다. 결함 검사 장치(100b)는 그 템플레이트 패턴을 이용해서 마찬가지로 위치 어긋남 맵을 작성한다. 결함 검사 장치(100b)는, 위치 어긋남량 또는 위치 어긋남 맵을 이용해서 결함 위치를 보정하고, 또한 결함 검사 장치(100a)로부터 수신한 좌표 원점 오프셋을 이용해서 좌표 원점을 보정한다. 관찰 장치(900)는, 결함 위치와 좌표 원점을 보정한 검사 결과를 이용해서 웨이퍼(104)를 관찰한다. 이에 의해 관찰 장치(900)는 좌표 원점 오프셋을 새로이 보정할 필요가 없으므로, 관찰 장치(900)를 이용할 때의 공수(工數)를 삭감할 수 있다. 결함 검사 장치(100c) 이후에 대해서도 마찬가지로, 결함 검사 장치(100a)와의 사이에서 템플레이트 패턴과 좌표 원점 오프셋을 공유할 수 있다. 또한, 각 템플레이트 패턴과 그 좌표, 및 결함 검사 장치(100a)와 관찰 장치(900) 사이의 좌표 원점 오프셋값의 공유 수단으로서, 결함 검사 장치(100a)에서 작성한 검사 레시피에 이들 정보를 포함하는 방법이어도 된다.
본 실시형태 3에 있어서, 관찰 장치(900)가 좌표 원점 오프셋을 보정하는 기능을 구비하고 있을 경우, 반드시 결함 검사 장치(100)측에서 오프셋을 공유할 필요는 없다. 이 경우, 결함 검사 장치(100)는 위치 어긋남량 또는 위치 어긋남 맵을 이용해서 결함 위치를 보정하고, 좌표 원점 오프셋을 보정하지 않고, 검사 결과를 관찰 장치(900)에 대해서 송신하면 충분하다.
본 실시형태 3에 있어서, 결함 검사 장치(100a)가 구한 위치 어긋남량 또는 위치 어긋남 맵을 다른 결함 검사 장치(100)(도 9에 있어서의 100b와 100c)와의 사이에서 공유할 수도 있다. 이 경우, 다른 결함 검사 장치(100)는 미리 그 위치 어긋남 맵을 이용해서 위치를 보정한 후에, 각 처리를 실시할 수 있다. 예를 들면 처리 화상을 취득하는 위치를 미리 위치 어긋남 맵에 따라서 어긋나게 할 수 있다. 이 경우, 각 결함 검사 장치(100)의 스테이지(105)의 재현성 오차나 드리프트 등에 기인해서, 결함 검사 장치(100) 사이에서 약간의 위치 어긋남이 남는다. 각 결함 검사 장치(100)는, 이 약간의 위치 어긋남에 대해서는, 각각 새로이 위치 어긋남량을 구하거나 또는 위치 어긋남 맵을 작성함에 의해 보정할 수 있다.
본 실시형태 3에 따른 결함 검사 장치에 의하면, 템플레이트 패턴과의 사이의 위치 어긋남량을 구함에 의해, 결함의 위치 어긋남을 정밀도 좋게 보정할 수 있다. 또한, 복수의 결함 검사 장치가 있는 반도체 제조 라인에서, 1대의 결함 검사 장치에서 취득한 템플레이트 패턴과 그 좌표 정보, 원점 좌표 오프셋을 2대째, 3대째와 같은 다른 결함 검사 장치와의 사이에서 공유함으로써 각 결함 검사 장치의 좌표의 기차를 저감할 수 있다. 이와 같이 복수의 결함 검사 장치 사이에서 마찬가지의 기준으로, 위치 어긋남량을 구함에 의해, 각 결함 검사 장치와 관찰 장치 사이의 원점 위치 오프셋을 공통화할 수 있다. 그 결과, 관찰 장치에 있어서, 각 결함 검사 장치 개별적으로 좌표 맞춤을 할 필요가 없어, 수고가 삭감된다.
<본 발명의 변형예에 대하여 >
본 발명은, 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 부가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
100 : 결함 검사 장치
103 : 스토리지 장치
104 : 웨이퍼
105 : 스테이지
106 : 광원
107 : 검출 광학계
108 : 센서
110 : 제어부
111 : 제어 PC
112 : 화상 처리부
900 : 관찰 장치

Claims (15)

  1. 복수의 다이가 형성된 웨이퍼 상에 존재하는 결함의 후보 위치의 정보를 취득하는 결함 검사 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼가 유지된 스테이지를 이동시킴에 의해, 스와스(swath) 화상을 취득하는 스텝과,
    당해 스와스 화상으로부터 상기 복수의 다이 화상을 추출하는 스텝과,
    상기 다이 중의 소정 패턴과, 소정의 기준 좌표계에 있어서의 당해 소정 패턴의 좌표를 포함하는 템플레이트를 설정하기 위한 설정 화면을, 유저 인터페이스 상에 표시하는 스텝과,
    상기 복수의 다이 화상에 대하여 비교 검사를 실행함에 의해 상기 결함의 후보 위치의 정보를 구하는 스텝과,
    설정된 상기 템플레이트의 좌표와, 상기 복수의 다이에 포함되는 상기 소정 패턴 상당의 패턴의 좌표를 비교함에 의해, 상기 복수의 다이 각각에 대하여 상기 기준 좌표계에 대한 위치 어긋남량에 관한 정보를 구하는 스텝과,
    당해 위치 어긋남량에 관한 정보를 이용해서, 상기 결함의 후보 위치의 정보를 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 템플레이트를 설정하기 위한 참고 화상으로서, 당해 템플레이트를 상기 복수의 다이 화상 중 상기 웨이퍼의 중심 부근의 다이 화상이 상기 설정 화면 상에 표시되는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 템플레이트가, 복수의 소정 패턴과, 당해 복수의 소정 패턴의 좌표를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치 어긋남에 관한 정보를 구하는 스텝에 있어서, 상기 복수의 소정 패턴을 이용해서 상기 웨이퍼 상의 다이마다 복수의 상기 위치 어긋남량에 관한 정보의 평균값이 구해지고,
    상기 결함 후보의 위치 정보를 보정하는 스텝에 있어서, 당해 평균화한 위치 어긋남량에 관한 정보를 이용해서 상기 결함 후보의 위치 정보가 보정되는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다이 각각에 대하여 구한 상기 위치 어긋남량을 이용해서 보간 처리를 행하여, 상기 스와스 화상의 임의의 위치에 있어서의 상기 기준 좌표계에 대한 위치 어긋남량을 구하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보간 처리로서 스플라인 보간을 이용하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스와스 화상을 취득하는 스텝에 있어서, 상기 스테이지를 순방향으로 이동시켜서 제1 스와스 화상을, 상기 스테이지를 역방향으로 이동시켜서 제2 스와스 화상을 각각 취득하고,
    상기 결함 후보의 위치 정보를 보정하는 스텝에 있어서,
    상기 제1 스와스 화상으로부터 추출되는 다이 화상을 이용해서 구해지는 제1 위치 어긋남에 관한 정보에 의해 상기 제1 결함 후보 위치 정보를 보정하고, 상기 제2 스와스 화상으로부터 추출되는 다이 화상을 이용해서 구해지는 제2 위치 어긋남에 관한 정보에 의해 상기 제2 결함 후보 위치 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준 좌표계가, 상기 다이의 설계 데이터에 있어서의 좌표계인 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기준 좌표계가, 상기 웨이퍼의 중심을 기준으로 하는 좌표계인 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
  10. 복수의 다이가 형성된 웨이퍼 상에 존재하는 결함의 후보 위치의 정보를 취득하는 결함 검사 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 스와스 화상을 취득하고, 화상 신호로서 출력하는 화상 취득 서브시스템과,
    상기 다이 중의 소정 패턴과, 소정의 기준 좌표계에 있어서의 당해 소정 패턴의 좌표를 포함하는 템플레이트를 설정하기 위한 설정 화면을 표시하는 유저 인터페이스와,
    상기 스와스 화상으로부터 추출된 복수의 다이 화상에 대하여 비교 검사를 실행함에 의해 상기 결함의 후보 위치의 정보를 구하고,
    상기 템플레이트의 좌표와, 상기 복수의 다이에 포함되는 상기 소정 패턴 상당의 패턴의 좌표를 비교함에 의해, 상기 복수의 다이 각각에 대하여 상기 기준 좌표계에 대한 위치 어긋남에 관한 정보를 구하고,
    당해 위치 어긋남에 관한 정보를 이용해서, 상기 결함 후보의 위치 정보를 보정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은, 상기 유저 인터페이스에의 지시에 따라서, 상기 위치 어긋남량에 관한 정보를 상기 웨이퍼의 전체에 맵핑한 위치 어긋남 맵을 상기 유저 인터페이스 상에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은, 상기 소정 패턴을 설정하기 위한 다이로서, 상기 웨이퍼의 중심 부근의 다이 화상을 상기 입력 화면에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은, 상기 복수의 다이에 포함되는 상기 소정 패턴 상당의 패턴에 대하여, 당해 패턴의 화상과, 당해 패턴의 좌표의 상기 기준 좌표계에 대한 위치 어긋남량을 상기 유저 인터페이스 상에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 화상 취득 서브시스템이, 상기 웨이퍼에 광을 조사해서 산란광을 검출하는 암시야 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은, 상기 소정 패턴과 당해 소정 패턴의 좌표, 또는 다른 결함 검사 장치 또는 관찰 장치와의 좌표 원점 오프셋값을 포함하는 템플레이트가 등록된 레시피를 상기 다른 결함 검사 장치 또는 관찰 장치에 송신하기 위한 입출력부를 구비하도록 구성된 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
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