TWI404155B - Defect inspection method and defect inspection device - Google Patents

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Description

缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置
本發明是關於缺陷檢查方法及裝置，更詳細上則是關於採用光學式的檢查及電子線的檢查之缺陷檢查方法及裝置。
為了要查出圖案形狀的缺陷，採用各種的檢查方法，作為形成了各種形狀的圖案之半導體裝置(半導體晶片)進行檢查的方法。例如，習知採用的方法係利用光學顯微鏡等的光學式檢查裝置(檢查方法)來檢查圖案形狀的缺陷。不過隨著圖案形狀的微細化，只以光學方法來檢查缺陷會有困難。於是，提案：利用電子線來檢查圖案形狀的缺陷，藉由此方式來將更微細圖案形狀的缺陷檢查出來的方法(例如，參考日本專利文獻1)。
專利文獻1：日本專利特開2005－61837號公報
利用電子線來檢查缺陷，會有要耗費長時間來進行檢查的問題。因而，考慮到檢查的效率，則實質上可進行檢查的面積會受到限制。
上述的日本專利文獻1(日本專利特開2005－61837號公報)中所提案的是將光學式檢查與利用電子線的檢查組合在一起的方法。但是，該方法只不過是對形成在基板上的全體圖案，進行光學式檢查來將缺陷檢查出來，再利用電子線來進行該缺陷的再確認。因此，缺陷的檢查效率不良，且要耗費長時間來進行檢查的問題卻沒有解決。
於是，本發明整體上的目的係提供解決上述問題的新方法有助益之缺陷檢查方法及裝置。
本發明的更具體目的係良好效率地將被形成在基板上之圖案形狀的圖案檢查出來之缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置。
為了要達成上述的目的，依據本發明的其中一個目的係提供一種缺陷檢查方法，該缺陷檢查方法是將被形成在基板上的形狀之缺陷檢查出來之缺陷檢查方法，其特徵為，具有以下的步驟：針對分別被形成在基板上經分割過的複數個區域之特定的圖案，以光學方法依序進行1次檢查，再從該複數個區域當中，選出要進行2次檢查的該區域之第1步驟、及針對該第1步驟所選出的區域，用電子線來進行2次檢查，將缺陷檢查出來之第2步驟。
如同本發明的缺陷檢查方法，其中，區域最好是與將半導體晶圓形成在基板上時的1個晶粒相對應的區域。或者1個區域也可以是與將半導體晶圓形成在基板上時的1個半導體晶片相對應的區域。
如同本發明的缺陷檢查方法，其中，特定的圖案最好是分別被形成在前述複數個區域之測試圖案。或者特定的圖案也可以是分別被形成在前述複數個區域之記憶格。
如同本發明的缺陷檢查方法，其中，第1步驟中，對特定的圖案照射光線，將特定的圖案之反射光線的光之光譜進行分析，以分析特定的圖案。
依據本發明的另外目的係提供缺陷檢查裝置，該缺陷檢查裝置是一種將被形成在基板上的形狀之缺陷檢查出來之缺陷檢查裝置，其特徵為，具有以下的裝置：針對分別被形成在基板上經分割過的複數個區域之特定的圖案，以光學方法依序進行1次檢查，再從該複數個區域當中，選出要進行2次檢查的該區域之光學式檢查裝置、及針對光學式檢查裝置所選出的區域，用電子線來進行2次檢查，將缺陷檢查出來之電子線式檢查裝置。
如同本發明的缺陷檢查裝置，其中，光學式檢查裝置係對特定的圖案照射光線，將特定的圖案之反射光線的光之光譜進行分析，以分析特定的圖案。
依據本發明，良好效率地將被形成在基板上之形狀的缺陷檢查出來之缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置
首先，參考第1圖來針對本發明的一個實施形態之電子線式檢查進行說明。第1圖為表示本發明的一個實施形態的缺陷檢查方法之概要流程圖。第1圖中所示的缺陷檢查方法，係將被形成在基板上之形狀(例如，圖案配線、穿孔等)的缺陷檢查出來的方法。
第1圖所示的缺陷檢查方法係在步驟S1，進行光學式的1次檢查。接著在步驟S2，對應於步驟S1中光學式檢查的結果，採用電子線來進行2次檢查。上述的1次檢查則是藉由光學式檢查來將形成缺陷的機率很高之基板上的區域檢查出來，並迅速地選出有可能檢測出微細的缺陷後，利用電子線來進行2次檢查的區域。
上述的缺陷檢查方法係對將基板予以分割所形成的複數個區域，以光學式方式，將形成在各個區域之特定的圖案依序檢查出來，以迅速地選出產生缺陷的可能性很高的區域。
即是上述的1次檢查，與原則上被形成在基板上之全部圖案(形狀)的檢查方法(例如，日本專利特開2005－61837號公報中所揭示的方法)不同，經由對每個被分割過的區域，將分別被形成在該區域之特定的圖案依序檢查出來，判斷該各每個區域是否會有很高形成缺陷的可能性。該結果，選出形成缺陷的可能性很高的區域，對被選出的區域，採用可將微細的缺陷檢測出來的電子線來進行2次檢查。
另外，進行上述的1次檢查，最好是採用：對特定的圖案照射特定的光線(例如，雷射光等)，將特定的圖案反射該光線的光之光譜進行分析，以分析特定的圖案的方法。有關該分析方法的例子於後述。
如此，經由分析反射光來辨認圖案的方法，具有的優點是1次檢查的效率比利用光學顯微鏡來辨認圖案的方法(例如，日本專利特開2005-61837號公報所揭示的方法)還要更良好。
即是分析反射光光譜的方法，並不是如同光學顯微鏡等的圖案辨認等進行掃描來將缺陷檢測出來，而是以點狀的方式來對特定的圖案照射光線，分析反射光來將缺陷檢測出來。因而，分析反射光光譜的方法用於1次檢查會有良好的效率。另外，至少以點來對經分割過的區域的形成特定圖案的部分照射這種光線(分析反射光)即可，故能夠以非常高的速度來進行1次檢查。
另外，基板經分割所形成的複數個區域，例如以以下的方式來決定即可。通常，製造半導體裝置(半導體晶片)的情況，基板則是分割成被稱為晶粒(Die)之呈矩陣狀排列之複數個區域。通常，形成半導體晶片時，曝光器進行曝光的1單位稱為晶粒(Die)。也有1晶粒(Die)稱為1照射(shot)。
於是，本實施例的缺陷檢查方法，1次檢查所使用之複數個被分割的區域係設定為上述1晶粒所對應的區域。如此，1個區域作為1個晶粒所對應的區域，可以有效率地進行缺陷檢查。
製造半導體晶片時，會導致良品率降低有各種的原因。被認為圖案處理時，曝光顯像步驟的偏差，對於良品 率降低會造成很大的影響。此情況，每一曝光顯像時的1照射也就是每一晶粒進行1次檢查，判斷每一晶粒有無缺陷的可能性，就能夠有效率地將曝光顯像的偏差所造成的不良檢測出來。
第2圖為將基板W分割成複數個區域(例如，晶粒)A1的一個例子之模式圖。第2圖中，區域A1係呈矩陣狀排列在基板W上。以點來對區域A1的特定圖案，進行1次檢查。
第3圖為以模式來表示區域A1之擴大圖。第3圖係表示1個晶粒(區域A1)形成1個半導體晶片c1的情況，半導體晶片c1為邏輯系的半導體晶片。
在半導體晶片c1設有：形成邏輯電路的區域a1、形成周邊電路的區域a2、形成記憶電路的區域a3等。另外，在半導體晶片c1的周緣部，形成已形成了測試圖案的區域T。測試圖案係相當於上述1次檢查之特定的圖案。例如，對於測試圖案進行光學式的檢查，藉此來判定是否要對區域A1進行電子線的2次檢查。
另外，當作進行1次檢查的對象的圖案(進行1次檢查之1次檢查區)、以電子線進行2次檢查的圖案(進行2次檢查之2次檢查區)，也可以設定成不相同。
例如，也可以以在1次檢查，使用適於光學式檢查之光學檢查用的測試圖案，在2次檢查，使用適於電子線的檢查之電子線檢查用的測試圖案的方式，預先在基板上各別形成測試圖案。
另外，在2次檢查，也可以使用形成在測試圖案以外的例如區域a1~區域a3中任一區域，且與半導體晶片的裝置有關之圖案，來進行檢查。
也可以1次檢查中，為了要選出要進行2次檢查的區域，以效率為優先考量，使用測試圖案來迅速地進行檢查，2次檢查中，使用與製品(半導體晶片)的特性相關的裝置之圖案(區域a1~區域a3)，以檢查的精度為優先考量，進行缺陷檢測。
另外，上述的1次檢查中，依照用於1次檢查之特定的圖案之設計上之形狀、與實際經由1次檢查所算出之形狀的不同，選出要進行2次檢查的區域即可。
即是，在進行1次檢查的區域，1次檢查所算出之特定的圖案之形狀與設計上之特定的圖案之形狀的差很大的情況，則推測該區域會形成形狀的缺陷的可能性很高。於是，對該區域進行2次檢查，將更細微的缺陷檢測出來即可。另外，在進行1次檢查的區域，1次檢查所算出之特定的圖案之形狀與設計上之特定的圖案之形狀的差很小的情況，則推測該區域會形成形狀的缺陷的可能性很低，故可以省略對該區域的2次檢查。
例如，該圖案為線狀的圖案(圖案配線)的情況，在部分區域設計上的線寬與1次檢查所算出的線寬之差達到特定的值以上時，對該區域進行2次檢查即可。
另外，該圖案為孔的情況，設計上的孔徑與1次檢查所算出的孔徑之差達到特定的值以上時，對該區域進行2次檢查即可。
另外，也可以上述的1次檢查中，依照複數個區域之各個特定的圖案之形狀的偏差，選出要進行2次檢查的區域。
另外，並不侷限於第3圖所示的情況，也可以在基板W上經分割過的區域A1，形成各種的圖案或各種的裝置。第4圖為表示區域A1的另外構成例子之圖。第4圖所示的例子中，在區域A1，形成複數個記憶體系的半導體晶片c2。另外，在半導體晶片c2，形成記憶格b1、及周邊電路b2。如此，也有對1晶粒(1個區域)，形成複數個半導體晶片的情況。
另外，第4圖所示的例子，也可以使用上述的記憶格b1來作為用於1次檢查之特定的圖案。
另外，第4圖所示的例子的1次檢查，係例如對每1晶粒1個部位，對複數個半導體晶片c2當中的任何一個記憶格b1進行即可。另外，也可以對1個晶粒當中的各個半導體晶片c2進行1次檢查。此情況，對各個半導體晶片c2的記憶格b1進行1次檢查即可。
其次，參考第5~7圖來針對實施上述的缺陷檢查方法之缺陷檢查裝置的構成的一個例子進行說明。
第5圖為以模式來表示實施第1圖已說明過的缺陷檢查方法之缺陷檢查裝置的構成之圖。第5圖所示的缺陷檢查裝置300具有：光學式檢查裝置100、及電子線式檢查裝置200。
首先，針對光學式檢查裝置100進行說明。光學式檢查裝置100具有：光學式檢查部100A、控制部100B以及電腦100C。光學式檢查部100A係對基板上之特定的圖案照射例如雷射等的光線，將特定的圖案之反射該光線的光進行分析來辯認特定圖案的形狀。光學式檢查部100A係透過控制部100B藉由電腦100C來進行動作。此外，電腦100C則是與後述的電子線式檢查裝置200共有。藉由光學式檢查裝置100來進行第1圖中已說明過的1次檢查，選出要進行2次檢查之基板上的區域。
一方面，電子線式檢查裝置200具有：對基板(圖案)進行電子線的照射之電子線式檢查部200A、控制部200B、訊號處理部200C、顯示部200D、畫像記憶部200E、圖案比對單元(pattern matching unit)200F、記憶部200G、以及與光學式檢查裝置100共有之電腦100C。
電子線式檢查部200A係在減壓空間對基板(圖案)照射電子線(1次電子)，檢測藉由照射1次電子所生成的2次電子。被檢測出來之2次電子的資料，經過訊號處理部200C來進行處理而變成畫像資料。畫像資料顯示在顯示部200D。另外，畫像資料依序記憶在畫像記憶部200E。與畫像資料作比較用的圖案之圖案比對，藉由圖案比對單元200F來進行，檢測缺陷。另外，缺陷檢測的資料，因應於必要，記憶在記憶部200G。
如同上述，電子線式檢查裝置200，能夠使用電子線來將光學式的檢查在檢測上會有困難之微細圖案的缺陷檢 測出來。
其次，根據圖面來針對光學式檢查裝置100及電子線式檢查裝置200的各個原理進行說明。
首先，參考第6圖來針對上述的光學式檢查部100A，辨認特定圖案的形狀之原理進行說明。光學式檢查部100A係如第6圖所示，對基板W之特定的圖案(例如，測試圖案等)的1次檢查區域A2，藉由照射手段101來照射雷射等的光線103。
此處，光線103藉由特定的圖案來反射。反射光104藉由偵知手段102來偵知，例如藉由分光橢圓偏光解析器或分光反射計等的分光部(未圖示)來進行分光，進行光譜分析。此處，反射光的光譜之圖案與預先記憶在電腦100C的複數個光譜之圖案(也有將這些圖案稱為資料庫的情況)進行比較，選出最近似的光譜，就可以算出上述特定的圖案的佈局(線寬、孔徑、高度等)。
這種光學式的圖案辨認方法(裝置)，例如在日本專利特開2005-61837號公報、日本專利特開2002-243925號公報、日本專利特開2005-517903號公報等已有揭示。依據上述的方法，可以比例如使用光學顯微鏡的圖案辨認等的情況還要更效率良好地進行1次檢查。
另外，依據上述的方法，不只圖案的線寬或孔徑，就連例如所形成的圖案之角度或在圖案的邊緣的表面粗度等，均不必經過畫像處理等複雜的處理，就可以迅速地算出。
即是上述的方法，由於能夠迅速地掌握光線103照射的1次檢查區域A2之圖案形狀整體上的傾向，故能夠迅速地進行是否要對形成該圖案的區域進行2次檢查的選擇。
其次，參考第7圖來針對電子線式檢查裝置200之電子線式檢查部200A的概要進行說明。第7圖為以模式來表示電子線式檢查部200A的概要之圖。
如第7圖所示，本實施例的電子線式檢查部200A具有藉由排氣手段220來使內部真空排氣而變成減壓空間之真空容器201。在真空容器201的內部，設置將當作檢查對象的基板W予以保持之基板保持台205。另外，以與基板保持台205相對向的方式，設置對基板W。照射1次電子之電子放出部202。
另外，在電子放出部202與基板保持台205之間，設置用來將被放出的1次電子(電子線)聚集成束之集束透鏡203、及用來掃描1次電子之掃描線圈204、以及針孔221。進而，在基板保持台205與掃描線圈204之間，設置將藉由照射1次電子所生成的2次電子檢測出來之電子檢測部206。在電子放出部202，連接用來將電壓施加給電子放出部202之電源207。
電子線式檢查部200A係經由從電源207來對電子放出部202施加特定的電壓，對基板W照射1次電子。藉由被照射到基板W上的圖案之1次電子所生成之2次電子，藉由電子檢測部206來檢測出來，藉由第5圖所示的 訊號處理部200C來進行處理而變成畫像資料。
也有電子線式檢查部200A稱為SEM(掃描型電子顯微鏡)式檢查裝置的情形。
如同上述，使用電子線來進行缺陷檢查，能夠將比光學式還要更微細的缺陷檢測出來。但是，一方面為了要以高倍率來進行檢查，當要檢查大面積的話，會有耗費時間的問題。
於是，缺陷檢查裝置300係藉由光學式檢查裝置100來進行1次掃描，迅速地選出要實施使用電子線的2次檢查之基板上的區域。因而，可以更有效率地進行微細缺陷的檢查。
另外，缺陷檢查裝置300係如先前所說明過，依序以點來檢查基板所被分割的區域之一部分特定的圖案，故可以迅速地選出會產生必須要2次檢查的缺陷可性很高的區域。
另外，上述的缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置，不僅製造半導體晶片(半導體裝置)，就連製造例如液晶顯示裝置和電漿顯示器等的顯示裝置或其他的電子零件都能夠適用。
以上，已利用理想的實施例說明了本發明，不過本發明並不侷限於具體說明過的實施例，只要不脫離本發明的範圍，能夠加以各種的變形和改良。
本提案係根據2006年8月11日所提出優先權主張之提案2006-220162號，該全部內容則沿用於本文中。
[產業上的可利用性]
本發明係可應用於利用光學式的檢查及電子線的檢查之缺陷檢查方法及裝置。
100．．．光學式檢查裝置
100A．．．光學式檢查部
100B．．．控制部
100C．．．電腦
101．．．照射手段
102．．．檢測手段
103．．．光線
104．．．反射光
200．．．電子線式檢查裝置
200A．．．電子線式檢查部
200B．．．控制部
200C．．．訊號處理部
200D．．．顯示部
200E．．．畫像記憶部
200F．．．圖案比對單元
200G．．．記憶部
201．．．真空容器
202．．．電子放出部
203．．．集束透鏡
204．．．掃描線圈
205．．．基板保持台
206．．．電子檢測部
207．．．電源
第1圖為表示本發明的一個實施形態的缺陷檢查方法之流程圖。
第2圖為表示基板上經分割過的複數個區域之圖。
第3圖為第2圖中所示的區域之擴大圖(其1)。
第4圖為第2圖中所示的區域之擴大圖(其2)。
第5圖為表示本發明的一個實施形態的缺陷檢查裝置之模式圖。
第6圖為表示光學式檢查方法之概略圖。
第7圖為表示電子線式檢查方法之概略圖。

Claims (8)

  1. 一種缺陷檢查方法，是將被形成在基板上的形狀之缺陷檢查出來之缺陷檢查方法，其特徵為：具有以下的步驟：針對分別被形成在基板上經分割過的複數個區域之特定的圖案，藉由以點的方式依序照射光線的光學方法進行1次檢查，再因應在前述1次檢查所算出的特定的圖案形狀與設計上的前述特定的圖案的形狀之差異，從該複數個區域當中，選出產生缺陷的可能性高的區域之第1步驟；及針對該第1步驟所選出的前述區域，進行使用電子線之2次檢查，將缺陷檢查出來之第2步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，其中，前述區域分別是與將半導體晶圓形成在前述基板上時的1個晶粒相對應的區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之缺陷檢查方法，其中，前述區域分別是與將半導體晶圓形成在前述基板上時的1個半導體晶片相對應的區域。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之缺陷檢查方法，其中，前述特定的圖案為分別被形成在前述複數個區域之測試圖案。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之缺陷檢查方法，其中，前述特定的圖案為分別被形成在前述複數個區域之記憶格。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之缺陷檢查方法，其中，前述第1步驟中，對前述特定的圖案照射光線，將前述特定的圖案之反射前述光線的光之光譜進行分析，以分析前述特定的圖案。
  7. 一種缺陷檢查裝置，是將被形成在基板上的形狀之缺陷檢查出來之缺陷檢查裝置，其特徵為：具有以下的裝置：針對分別分別被形成在基板上經分割過的複數個區域的一部分之特定的圖案，藉由以點狀的方式依序照射光線的光學方法進行1次檢查，再因應在前述1次檢查所算出的特定的圖案形狀與設計上的前述特定的圖案的形狀之差異，從該複數個區域當中，選出產生缺陷的可能性高的區域之光學式檢查裝置；及針對前述光學式檢查裝置所選出的前述區域，進行使用電子線之2次檢查，將缺陷檢查出來之電子線式檢查裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之缺陷檢查裝置，其中，前述光學式檢查裝置係對前述特定的圖案照射光線，將前述特定的圖案之反射前述光線的光之光譜進行分析，以分析前述特定的圖案。
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