JP2009514191A

JP2009514191A - 撮像されたウェハの画像の評価方法

Info

Publication number: JP2009514191A
Application number: JP2006519903A
Authority: JP
Inventors: ミヒェルソン、デトレフ
Original assignee: ヴィステックセミコンダクタシステムスゲーエムベーハー
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2009-04-02
Also published as: DE502004003224D1; DE10331686A1; KR20060037342A; WO2005006080A1; US20060240580A1; EP1644778A1; EP1644778B1

Abstract

【課題】ウェハの表面の不均一性を考慮した明確ないし確定的なエラーないし欠陥の検出を可能にする方法の提供。
【解決手段】撮像されたウェハの画像を評価する方法であって、以下のステップ：少なくとも１つの基準ウェハの画像を撮像すること、前記基準ウェハの測定値の半径方向分布を半径方向均一性関数として求めかつユーザインタフェースに表示すること、及び前記基準ウェハの前記半径方向均一性関数を考慮して、半径に依存する感度プロフィールを変更すると共に、該感度プロフィールの少なくとも１つのパラメータが変化されることにより、１つの学習された感度プロフィールが、該半径方向均一性関数との比較から視覚的に規定されることを含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像されたウェハの画像の評価方法に関する。

半導体製造では、ウェハは、製造プロセス中に多数のプロセスステップでシーケンシャルに処理される。集積度の増大と共に、ウェハ上に形成される構造の品質に対する要求も高まっている。形成された構造の品質を検査し、場合により欠陥を見つけ出すことを可能にするために、ウェハを取り扱う構成部材及びプロセスステップの品質、精度及び再現性に対する要求も大きい。このことは、多数のプロセスステップと、フォトレジスト等により被覆されるべき多数の層によってウェハを製造する場合、欠陥を確実にかつ早期に識別（検出）することが特に重要であることを意味する。ここで、エラー（欠陥）を光学的に識別する場合、半導体ウェハをレジスト被覆する際の厚さ変動によるシステマチックな（系統的な）エラー（欠陥）を考慮することが重要であるが、これは、それによって、半導体ウェハのエラーを含まない個所をマーキングするのを回避するためである。

半導体ウェハの顕微鏡画像は、層ないしレイヤーの均一性が半径方向に変化することを示す。とりわけレジスト被覆した場合、ウェハの中心から離れた領域に均一性の変化が生じる。撮像されたウェハの画像を評価するために、ウェハの半径全体にわたって従来どおりに画一的な感度を使用すると、縁部では常に偏差（ずれ：Abweichung）が検出されるが、内側（ウェハの中心に近い側）では欠陥は検出されないという事態が生じる。均一領域においても欠陥を確実に検出できるようにするために高い感度を選択すると、不均一な縁部領域をエラーないし欠陥として評価することは必ずしもできないので、縁部領域では誤検出が過度に生じる。この過度の誤検出を阻止するために、縁部領域を完全に除外することもできる。しかしながら、その場合は、そこでは真のエラーないし欠陥は発見されない。これに対し、より小さい感度を選択すると、最早誤検出は生じないものの、逆に、均一領域においてエラーないし欠陥を発見することができなくなる。

それゆえ、本発明の課題は、ウェハの表面の不均一性を考慮した明確な（確定的な：eindeutig）エラーないし欠陥の検出を可能にする方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。即ち、本発明によれば、撮像されたウェハの画像を評価する方法であって、以下のステップ：
・少なくとも１つの基準ウェハの画像を撮像すること、
・前記基準ウェハの測定値の半径方向分布を半径方向均一性関数として求めかつユーザインタフェースに表示すること、及び
・前記基準ウェハの前記半径方向均一性関数を考慮して、半径に依存する感度プロフィールを変更すると共に、該感度プロフィールの少なくとも１つのパラメータが変化されることにより、１つの学習された感度プロフィールが、該半径方向均一性関数との比較から視覚的に規定されることを含むことを特徴とする。

はじめに、少なくとも１つの基準ウェハの画像が撮像されるととりわけ有利である。この撮像画像に基づいて、基準ウェハの測定値の半径方向分布が半径方向均一性関数（Homogenitaetsfunktion）として検出されユーザインタフェースに表示される。半径に依存する感度プロフィールは、基準ウェハの半径方向均一性関数を考慮して変更される。その際、感度プロフィールの少なくとも１つのパラメータが変化され、それによって、１つの学習された感度プロフィールが、半径方向均一性関数との比較から視覚的に規定される。少なくとも１つの別のウェハ上のエラーないし欠陥が、基準ウェハの学習された半径方向感度プロフィールと、該少なくとも１つの別のウェハの均一性関数の測定された半径方向分布との比較に基づいて求められる。ウェハ上のエラーないし欠陥は、均一性関数の測定された半径方向分布が学習された感度プロフィールを下回ることによって求められる。発見されたエラーないし欠陥は、少なくとも１つの別のウェハの画像表示上でマーキングされる。

学習された感度プロフィールは、ウェハの中心までの距離に依存する。この依存性は、ウェハ自体の製造プロセスから生じる依存性に起因する。ウェハの上には、後続するリソグラフィプロセスのために、複数の層がスピン法によって被覆される。このことだけからして、エラーないし欠陥の検出の際に考慮されるべき１又は複数の層の厚さに変動が生じる。

ユーザインタフェースには、学習された感度プロフィールを求めるためにユーザによって選択可能な複数の異なるプロフィールフォームが表示される。

学習された感度プロフィールを求めるためにユーザによって選択可能な３つの異なるプロフィールフォームが表示されると特に有利であることを本発明者は見出した。ここで、第１のプロフィールフォームは、ウェハ上の半径方向位置に依存しない。第２のプロフィールフォームは、第１の部分と第２の部分から構成され、それらのうち少なくとも１つは、その勾配が可変である。第３のプロフィールフォームは、第１の部分、第２の部分及び第３の部分を有し、各部分は互いに独立にそのレベルが変化可能にされている。

ウェハの半径方向均一性関数における感度プロフィールを調整するために、少なくとも１つのパラメータが変更可能に構成されている。この場合、少なくとも１つのパラメータは、感度プロフィールの勾配が互いに異なる２つの部分間の移行部の半径方向位置を代表する。１つの別のパラメータは、感度プロフィールの（１つの）レベルを規定し、感度プロフィールの少なくとも３つのレベルが調整可能にされている。ここに、感度プロフィールの（１つの）レベルが、半径方向均一性関数の（１つの）レベルに関連付けられる。レベルの調整ないし勾配の異なる部分の調整は、それぞれスライダによって変化することができる。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１は、ウェハのエラーないし欠陥を検出するためのシステム１を示す。このシステム１は、例えば、半導体基板ないしウェハ用の少なくとも１つのカセットエレメント３を含む。測定ユニット５では、個々のウェハの画像ないし画像データが撮像ないし記録される。半導体基板ないしウェハ用のカセットエレメント３と測定ユニット５との間には搬送機構９が配設されている。システム１はケーシング１１により包囲されているが、ケーシング１１は基底面１２を規定する。システム１には、更に、測定された個々のウェハの画像ないし画像データを取得及び処理するコンピュータ１５が組み込まれている。システム１は、ディスプレイ１３とキーボード１４とを有する。ユーザは、キーボード１４を用いて、システムを制御するためのデータを入力し、更には個々のウェハの画像データを評価するためのパラメータを入力することができる。ディスプレイ１３には、システム１の（１人の）ユーザのために複数のユーザインタフェースが表示される。

図２（ａ）は、（１つの）ウェハ１６からの画像（複数）及び／又は画像データ（複数）の取得の仕方の一例を概略的に示す。ウェハ１６は、ケーシング１１内において第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに走行可能なテーブル２０の上に載置されている。第１の方向ｘと第２の方向ｙは、互いに垂直に配向されている。ウェハ１６の表面１７の上方には、画像記録装置２２が設けられているが、この画像記録装置２２の画像野はウェハ１６の全表面１７よりも小さい。ウェハ１６の全表面１７をこの画像記録装置２２によって撮像するために、ウェハ１６はメアンダ状に走査（ジグザグ走査ないしスキャン）される。順次撮像された個々の画像野が１つにまとめられてウェハ１６の表面１７の全体画像が構成される。このことは、同じくケーシング１１内に配設されたコンピュータ１５により行われる。テーブル２０と画像記録装置２２との間での相対運動を引き起こすために、この実施例では、座標方向ｘ及びｙにおいて走行可能なｘ−ｙスキャンテーブルが使用される。カメラ２２は、この実施例では、テーブル２０に対して固定して配設されている。反対に、テーブル２０が固定的に配設されかつ画像記録（撮像）のための画像記録装置２２がウェハ１６の上方で運動するように構成することも勿論可能である。カメラ２２の１つの方向への運動と、テーブル２０の当該方向に垂直な方向への運動とを組み合わせることも可能である。

ウェハ１６は、画像記録装置２２の画像野に対応するウェハ１６上の領域を少なくとも照明する照明装置２３によって照明される。更にフラッシュランプによってもパルス化可能な集中照明によって、オンザフライ（on-the-fly）での即ち走行しているテーブル２０又は画像記録装置２２が画像記録（撮像）のために停止されることのない、画像記録（撮像）が可能になる。このため、ウェハスループットを大きくすることが可能になる。画像記録（撮像）の都度、テーブル２０と画像記録装置２２との間の相対運動を停止すること、及びウェハ１６の全表面１７を（一括）照明することも勿論可能である。テーブル２０、画像記録（撮像）装置２２及び照明装置２３は、コンピュータ１５により制御される。画像記録（撮像）は、コンピュータ１５を介してメモリ１５ａに記憶され、場合によりメモリ１５ａから再び読み出される。

図２（ｂ）は、テーブル２０に載置されたウェハ１６の一例の平面図である。ウェハ１６は中心２５を有する。ウェハ１６上には、更なる作業工程で構造化（構造を形成）される層（複数）が被覆されている。構造化されたウェハは多数の構造化エレメントを有する。

図３は、ウェハ１６の表面１７におけるカラー変動のための感度プロフィール３１を設定するためのパラメータを入力するためのユーザインタフェース３０の一例を示す。ユーザインタフェース３０には、カラー変動がウェハ１６の半径の関数３２としてプロットされている。偏差（Abweichungen）が評価され、関数３２の変動がウェハ１６の中心から見てのウェハ１６の表面１７の（位置に対応する）カラーの変化に対する尺度をなす。関数３２ないし曲線は、中心２５から１つの距離にあるすべての測定値ないし１つの半径上のすべての測定値の最小値から得られる。感度プロフィール３１を関数３２に適合させるために、ユーザは、複数の異なるプロフィールフォーム３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを使用することができ、それらを用いて１つの学習された感度プロフィール３１を求めかつ設定することができる。このようにして求められた感度プロフィール３１は、１つのロット（被検ウェハ群）中の別のウェハ（複数）のエラーないし欠陥を求めかつ識別するために使用される。学習された感度プロフィール３１の生成の際ないし使用の際に、この学習された感度プロフィール３１は１つのロット中の異なる複数のウェハの測定値（複数）と比較される。１つの測定値が学習された感度プロフィール３１を下回ったとき、１つのエラーないし欠陥が特徴付けられる。図３に示されたユーザインタフェース３０はディスプレイ１３に表示され、ユーザはキーボード１４を介して所要の入力を行うことができる。ユーザは、第１のプロフィールフォーム３１ａ、第２のプロフィールフォーム３１ｂ又は第３のプロフィールフォーム３１ｃを選択した後、その選択したプロフィールフォームを、関数３２と視覚的に比較しながら変化することができる。基準ウェハの半径方向関数３２を考慮した半径に依存する感度プロフィール３１の変化は、選択されたプロフィールフォームの少なくとも１つのパラメータが変化され、それによって、１つの学習された感度プロフィールが視覚的に規定されるようにして行われる。従って、ユーザは、実際の関数に対しその都度行われる感度プロフィール３１の当て嵌めが十分であるか否かをディスプレイ上で視覚的に評価することができる。ユーザインタフェース３０上には、ユーザのために、位置決めエレメント３３が表示される。位置決めエレメント３３の表示は、感度プロフィール３１及び関数３２のグラフィック表示の下方に配される。位置決めエレメント３３の位置は、例えばマウス（不図示）を介して変更することができる。第２のプロフィールフォーム３１ｂ及び第３のプロフィールフォーム３１ｃは、当該プロフィールフォームの他の部分とは異なる勾配を有する部分を少なくとも１つ有することができる。図３に示した実施例では、例えば、プロフィールフォーム３１ｂは、互いに異なる勾配を有する２つの部分を有する。図３（の実施例）では、１つの部分から別の部分への移行部は、位置決めエレメント３３の１つによって設定される。ディスプレイ１３には、ユーザのために、感度プロフィール３１を平滑化するための調整エレメント３５が表示されている。更に、感度プロフィール３１の感度に対する複数の更なる調整エレメント３６がユーザのために表示されている。多数の調整エレメント３３、３５及び３６によって、ユーザは、感度プロフィール３１を関数３２に適合化し、実行された変更をディスプレイ１３上で観察し、その意義に関して評価することができる。ユーザインタフェース３０では、ユーザは、更に、別の基準ウェハ（複数）の感度プロフィール（複数）を既に存在する学習された感度プロフィール（複数）に追加することを可能にする選択フィールド３７を使用することができる。更に、ユーザは、１つの新たなウェハを基準ウェハとして使用し、この新たなウェハに対して１つの新たに学習された感度プロフィールを作成する手段を有する。入力フィールド３８では、ユーザは、１つのウェハにおけるカラー変化に関する全般的調整（状態）についての情報を得る。この調整（状態）には、カラーシフトと、ヒストグラムからの偏差とが含まれる。選択フィールド３９では、ユーザは、どのデータ選択が行われたか又は調整されたかを知ることができる。図３に示した実施例では、カラーシフトが選択されている。ユーザは、ＯＫボタン３４によって、自分の入力ないし調整を確定する。

図４は、１つの学習された感度プロフィールを設定するためのパラメータを入力するためのユーザインタフェースの一例を示す。この実施例では、関数４０として、ヒストグラムからのデータの半径方向偏差が表示されている。図４のユーザインタフェースの表示は、図３の表示に相当する。従って、同じコンポーネントには同じ参照符号が付されている。感度プロフィール４１を半径方向関数４０に適合化するために、勾配及び／又はレベルが互いに異なる３つの部分を有するプロフィールフォーム３１ｃが選択されている。ユーザは、実際の関数に対してその都度行われる感度プロフィール４１の適合化が十分であるか否かをディスプレイで視覚的に評価することができる。ユーザインタフェース３０に表示される位置決めエレメント３３は、個々の部分間の移行部（複数）の位置がマーキングされるように、ユーザによってシフトされる。位置決めエレメント３３は、感度プロフィール４１及び関数４０のグラフィック表示の下方に表示される。更に、ユーザは、感度プロフィール４１の感度のための複数の更なる調整エレメント３６を使用することができる。多数の調整エレメント３３、３５及び３６によって、ユーザは、感度プロフィール４１を関数４０に適合化し、実行された変更をディスプレイ１３上で観察し、その意義について評価することができる。

ウェハ上の欠陥（複数）を検出するシステムの一例の模式図。（ａ）は、１つのウェハの画像（複数）又は画像データ（複数）を撮像ないし記録する構成の一例。（ｂ）は、１つのウェハの模式的平面図。１つのウェハの表面におけるカラー変動のための感度プロフィールを設定するための、パラメータ入力のためのユーザインタフェースの一例。ヒストグラムからのデータの半径方向偏差のための感度プロフィールを設定するための、パラメータ入力のためのユーザインタフェースの一例。

Claims

撮像されたウェハの画像を評価する方法であって、以下のステップ：
・少なくとも１つの基準ウェハの画像を撮像すること、
・前記基準ウェハの測定値の半径方向分布を半径方向均一性関数として求めかつユーザインタフェースに表示すること、及び
・前記基準ウェハの前記半径方向均一性関数を考慮して、半径に依存する感度プロフィールを変更すると共に、該感度プロフィールの少なくとも１つのパラメータが変化されることにより、１つの学習された感度プロフィールが、該半径方向均一性関数との比較から視覚的に規定されること
を含むことを特徴とする方法。
前記少なくとも１つの基準ウェハの前記学習された半径方向感度プロフィールと、少なくとも１つの別のウェハの均一性関数の測定された半径方向分布とを比較することにより、該少なくとも１つの別のウェハの欠陥（複数）を求めること、
その際前記均一性関数の前記測定された半径方向分布と、前記学習された感度プロフィールとの比較から１つの欠陥を求めること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
前記（１つの）欠陥は、前記均一性関数の前記測定された半径方向分布が前記学習された感度プロフィールを下回ることによって求められ、かつ前記少なくとも１つの別のウェハの画像表示上に欠陥としてマークされること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
前記学習された感度プロフィールは、ウェハの中心までの距離に依存すること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
前記学習された感度プロフィールを求めるために、複数の異なるプロフィールフォームが、ユーザによって選択可能であること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
前記学習された感度プロフィールを求めるために、３つの異なるプロフィールフォームが、ユーザによって選択可能であること
を特徴とする請求項５に記載の方法。
第１のプロフィールフォームは、ウェハ上の半径方向位置に依存しないこと
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
第２のプロフィールフォームは第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分と該第２の部分の少なくとも１つは、その勾配が可変であること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
第１の部分、第２の部分及び第３の部分を有する第３のプロフィールフォームを有し、該第１の部分、該第２の部分及び該第３の部分の少なくとも１つは、その勾配が可変であること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
ウェハの半径方向均一性関数における感度プロフィールを調整するために、少なくとも１つのパラメータが変更可能であること
を特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
少なくとも１つのパラメータが、前記感度プロフィールの勾配の異なる２つの部分間の移行部の半径方向位置を規定すること
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
１つのパラメータが前記感度プロフィールの１つのレベルを規定すると共に、前記感度プロフィールの少なくとも３つのレベルが調整可能であること
を特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記レベルの調整は、それぞれ１つのスライダによって変更可能であること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。
複数の学習された感度プロフィールが組み合わされること
を特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法。
１つの学習された感度プロフィールは、１つの新たに学習された感度プロフィールにより常時置換可能であること
を特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法。