JP2011119471A - 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
半導体プロセスの立ち上げ時期のように、検査すべき項目が多種多様であり、かつそれらが時間と共に頻繁に変化する場合であっても、簡易な操作で対応可能なウェハ検査技術を提供する。
【解決手段】
検査画像を収集した後に、検査画像の中からテンプレートを作成する。このテンプレート上に複数の領域を定義し、各領域に検査手法と出力指標を対応付けて登録する。検査時は、取得した検査画像に対応するテンプレート画像を参照し、そこに登録されている検査情報に基づいて検査実行し出力定量値を算出する。
【選択図】図1
Description
以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
次に、検査画像とテンプレート画像との位置合わせを行い、検査画像における検査領域を特定し(S108)、特定された検査領域において、テンプレートの登録された検査手法を実行する(S109)。そしてS106からS109までを検査が終了するまで繰り返し、検査が終了したときには検査結果を記憶して(S111)処理を終了する。
次に、各ステップの詳細について説明する。
半導体パターンは、チップと呼ばれる単位で回路設計がされ、ウェハ上にはこのチップが多数整列されて形成される。このステップS101の第一の目的は、ウェハ上の多数のチップの中から検査すべきチップを選択することである。例えば、欠陥発生状況のウェハ面内傾向を把握することが目的ならば、ウェハ内から一定間隔で検査チップ選択すればよいし、また、FEM(Focus Exposure Matrix)ウェハなどのように、チップ毎にプロセス条件を変化させたウェハであれば、検査の目的に応じて任意に検査用チップを選択し指定する。さらに、ステップS101の第二の目的は検査部位の指定である。この検査部位とは、チップレイアウト内において検査を行う箇所(即ちチップ内の位置情報)を意味する。
図6は、画像比較手法の内容を示している。本手法は、検査画像と参照画像(良品画像)との間で差計算を行い、その結果から欠陥情報を取得する検査手法である。図6では、検査画像602と参照画像(良品画像)601との差画像演算に対し所定のしきい値で2値化603を行い、欠陥画像と良品画像との間で階調値差が大きい部分を白色・そうでない部分を黒色として表現した結果画像604を示している。この結果画像上では、回路パターン上にある黒欠陥が、結果画像上で3つの白部として検出されている。この画像から、例えば白部の数やその面積などを計算することで欠陥情報605を得る。
別例として、パターン形状解析を、セグメンテーション手法ではなく画像比較の手法を利用して行う例を示したのが図11である。検査画像1101を良品画像1102と比較し、その差画像演算及び2値化処理1110を行うと、検査画像内のパターンにおいて、形状不良が発生している箇所が抽出できる(結果画像1103上の白部11031〜11033)。結果画像1103における、白領域11031〜11033の数や各白部の面積・幅などの形状特徴についての指標値を計算1120することで、パターン形状の解析を行うことができる。
図1の処理フローの説明に戻る。次の処理ステップは、テンプレート上に定義した各領域(図18(b)(c)(d))について、適用する検査手法を選択する(S105)ことである。各検査領域については、それぞれ検査項目が定められている(本例では図18(b)の領域1811〜1814はパターン計測、(c)の領域1821〜1824は欠陥判定、(d)の領域1831〜1834はパターンずれ計測)が、何れの検査項目に対して何れの検査手法を適用するかについては、実際に撮像されるSEM像及び処理結果をみて判定する。
まず、図15を用いて、セグメンテーション手法を選択した場合について説明する。図15のセグメンテーション手法に関する詳細設定画面1500は、収集された画像群を一覧表示する画像一覧表示部1501、比較処理の結果を表示する処理結果表示部1502、及び、定量指標値を定義する指標定義部1503を主要な構成要素としている。画像一覧表示部1501に表示された複数の画像の中から選択された画像について、パラメタを調整しながらセグメンテーション処理を実行し、その結果を処理結果表示部1502に表示して確認することが可能である。処理結果表示部1502には、検査画像15021と、検査画像15021からセグメンテーション処理により抽出した第一レイヤの画像15022及び第二レイヤの画像15023、及びセグメンテーション処理のパラメタ15024が表示される。指標定義部1503には定量化指標として特徴量15031のリストを表示し、その中で選択した特徴量について名称15032を設定することができる。ここでは、図18(c)に対応する特徴量として、上下層のセグメンテーションパターンの下端同士の距離をパターンずれ量として特徴量15031を定義し、S1という名称を名称欄15032に付与した例を示している。
パターンマッチング手法の設定画面1600の基準パターン登録部1601には、図13の画面上で設定したテンプレート1305が表示され、テンプレート1305上で部分領域16011を選択して、これを基準パターン16021,16022とし登録する。登録された基準パターン16021,16022は、基準パターン表示部1602にて確認できる。出力される特徴量を、指標定義部1603において設定する。本例では、エッジパターン間距離をP1という名称で登録した例を示している。
本発明ではテンプレートに設定された情報を変更することで、検査条件を簡易に変更可能である。そのため、収集した検査画像に対し、ある条件にて検査を行って結果を確認した結果、所望の欠陥が検出されていなかったことが明らかとなった場合や、また、新たに検査項目を追加して検査を行う必要が発生した場合であっても、容易に検査項目の追加・変更が可能である。
Claims (14)
- 走査型電子顕微鏡(SEM)手段と、
該SEM手段で試料上の予め設定された複数の領域を順次撮像して得た複数のSEM画像を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶したSEM画像を用いてテンプレート画像を作成するテンプレート画像作成手段と、
該テンプレート画像作成手段で作成したテンプレート画像上で検査領域と該検査領域に対応する検査手法並びに検査項目を設定して記憶する検査条件設定手段と、
前記記憶手段に記憶した複数のSEM画像のうちの1枚のSEM画像を選択して前記テンプレート画像作成手段で作成したテンプレート画像と位置を合わせる画像位置合わせ手段と、
該画像位置合わせ手段で前記テンプレート画像と位置を合わせたSEM画像上に前記検査条件設定手段に記憶された検査領域の情報を用いて検査領域を設定する検査領域設定手段と、
該検査領域設定手段で設定した検査領域のSEM画像を前記検査条件設定手段に記憶された検査手法で画像処理して前記記憶された検査項目に基づいて検査する画像処理手段と
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。 - 走査型電子顕微鏡(SEM)手段と、
該SEM手段で第一の試料を撮像して取得した該第一の試料のSEM画像からテンプレート画像を作成するテンプレート画像作成手段と、
該テンプレート画像作成手段で作成したテンプレート画像上で検査領域と該検査領域の検査手法及び検査項目を設定して記憶する検査条件設定手段と、
前記SEM手段で第二の試料を撮像して取得した該第二の試料のSEM画像と前記テンプレート画像作成手段で作成したテンプレート画像との位置を合わせる画像位置合わせ手段と、
該画像位置合わせ手段で前記テンプレート画像と位置を合わせたSEM画像上に前記検査条件設定手段に記憶された検査領域の情報を用いて検査領域を設定する検査領域設定手段と、
該検査領域設定手段で設定した検査領域のSEM画像に対して前記検査条件設定手段に記憶された検査手法で画像処理して前記記憶された検査項目に基づいて検査する画像処理手段と
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記検査条件設定手段は、前記検査項目として前記画像処理手段で処理する前記検査領域のSEM画像の画像特徴量に関する項目を設定することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査装置。
- 前記テンプレート画像作成手段は、前記テンプレート画像を前記SEM手段で取得した複数のSEM画像を用いて作成することを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥検査装置。
- 前記検査条件設定手段で設定する検査領域に対応する検査手法が、画像検査手法、パターンマッチング法、セグメンテーション法の何れかを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥検査装置。
- 走査型電子顕微鏡(SEM)手段と、
該走査型電子顕微鏡(SEM)で試料を撮像して取得した前記試料のSEM画像を記憶するSEM画像記憶手段と、
テンプレート画像を該テンプレート画像の検査領域の情報、該検査領域の検査手法及び検査項目と関連付けて記憶するテンプレート画像記憶手段と、
該SEM画像記憶手段に記憶されたSEM画像と前記テンプレート画像記憶手段に記憶されているテンプレート画像との位置を合わせる画像位置合わせ手段と、
前記テンプレート画像記憶手段に前記テンプレート画像に関連付けて記憶されている検査領域情報を用いて前記画像位置合わせ手段で前記テンプレート画像と位置を合わせたSEM画像上に検査領域を設定する検査領域設定手段と、
該検査領域設定手段で設定した検査領域のSEM画像に対して前記テンプレート画像記憶手段に記憶された検査手法で画像処理して前記記憶された検査項目を検査する画像処理手段と
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。 - 試料上の予め設定された複数の領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で順次撮像して複数のSEM画像を取得して記憶し、
該記憶したSEM画像を用いてテンプレート画像を作成し、
該作成したテンプレート画像上で検査領域と該検査領域に対応する検査手法並びに検査項目を設定して記憶し、
前記記憶した複数のSEM画像のうちの1枚のSEM画像を選択して前記作成したテンプレート画像と位置を合わせ、
前記テンプレート画像上で設定した検査領域を前記テンプレート画像と位置を合わせたSEM画像上に設定し、
該SEM画像上に設定した検査領域に対して前記記憶した検査手法で画像処理して前記検査項目に基づいて検査する
ことを特徴とする欠陥検査方法。 - 前記テンプレート画像を前記記憶した複数のSEM画像を用いて作成することを特徴とする請求項7記載の欠陥検査方法。
- 第一の試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像して前記第一の試料のSEM画像を取得し、
該取得したSEM画像からテンプレート画像を作成し、
該作成したテンプレート画像上で検査領域と該検査領域の検査手法及び検査項目を設定して記憶し、
第二の試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像して前記第二の試料のSEM画像を取得し、
該取得した第二のSEM画像と前記作成したテンプレート画像との位置を合わせ、
該位置を合わせた第二のSEM画像上で前記テンプレート画像に基づいて検査領域を設定し、
該設定した検査領域のSEM画像を前記記憶しておいた検査手法で画像処理して前記検査項目に基づいて検査する
ことを特徴とする欠陥検査方法。 - 前記テンプレート画像を前記取得した第一の試料の複数のSEM画像を用いて作成することを特徴とする請求項9記載の欠陥検査方法。
- 前記検査領域の検査手法及び検査項目を設定して記憶するステップにおいて、前記設定する検査手法が、画像比較法、パターンマッチング法、セグメンテーション法のいずれかを含むことを特徴とする請求項7又は9に記載の欠陥検査方法。
- 試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像して取得した前記試料のSEM画像を記憶手段に記憶されているテンプレート画像と位置を合わせ、
該テンプレート画像に関連付けて記憶されている検査領域情報を用いて前記位置を合わせたSEM画像上に検査領域を設定し、
複数の検査手法の中から前記テンプレート画像の検査領域情報に対応付けて選択された 検査手法と前記検査領域情報に対応付けて設定された検査項目に基づいて前記SEM画像を処理して前記設定した検査領域を検査する
ことを特徴とする欠陥検査方法。 - 前記テンプレート画像が前記試料をSEMで撮像して得た前記試料のSEM画像を用いて作成した画像であることを特徴とする請求項13記載の欠陥検査方法。
- 前記テンプレート画像が予め別の試料をSEMで撮像して得た前記別の試料のSEM画像を用いて作成した画像であることを特徴とする請求項13記載の欠陥検査方法。
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