JP5547942B2 - Defect observation method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は，画像取得手段を用いて試料上の欠陥等を観察する方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for observing defects on a sample using an image acquisition means.
半導体の歩留まり向上のため，製造工程における欠陥の発生原因を早急に究明することが重要となっている。現在，半導体の製造現場では欠陥検査装置（以降、検査装置を記す）と欠陥観察装置（以降、観察装置を記す）を用いて欠陥の解析を行っている。
欠陥検査装置とは光学的な手段もしくは電子線を用いてウェーハを観測し，検出された欠陥座標を出力する装置である。欠陥検査装置は広範囲を高速に処理する事が重要であるため，可能な限り取得する画像の画素サイズを大きく(つまり低解像度化)することによる画像データ量の削減を行っており，多くの場合，検出した低解像度の画像からは欠陥の存在は確認できても，その欠陥の種類を詳細に判別することはできない。そこで，観察装置が用いられる。
In order to improve the yield of semiconductors, it is important to quickly investigate the cause of defects in the manufacturing process. Currently, semiconductor manufacturing sites are analyzing defects using a defect inspection apparatus (hereinafter referred to as an inspection apparatus) and a defect observation apparatus (hereinafter referred to as an observation apparatus).
A defect inspection apparatus is an apparatus that observes a wafer using optical means or an electron beam and outputs detected defect coordinates. Since it is important for defect inspection equipment to process a wide area at high speed, the amount of image data is reduced by increasing the pixel size of the acquired image as much as possible (that is, lowering the resolution). Although the presence of a defect can be confirmed from the detected low-resolution image, the type of the defect cannot be determined in detail. Therefore, an observation device is used.
観察装置とは，検査装置の出力を用い，ウェーハの欠陥座標を高解像度に撮像し，画像を出力する装置である。半導体製造プロセスは微細化が進み，それに伴い最小欠陥サイズも数十nmのオーダに達していることもあり，欠陥を詳細に観察するためには数nmオーダの分解能が必要である。そのため，近年では走査型電子顕微鏡を用いた観察装置(レビューＳＥＭ)が広く使われている。 An observation device is a device that uses the output of an inspection device to capture defect coordinates of a wafer with high resolution and output an image. The semiconductor manufacturing process has been miniaturized, and the minimum defect size has reached the order of several tens of nanometers. A resolution of the order of several nanometers is necessary to observe defects in detail. Therefore, in recent years, an observation apparatus (review SEM) using a scanning electron microscope has been widely used.
半導体の量産ラインでは欠陥を観察する作業の自動化が望まれており，レビューＳＥＭは試料内の欠陥座標における画像を自動収集する欠陥観察処理(ＡＤＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｆｅｃｔ Ｒｅｖｉｅｗ)機能を搭載している。レビューＳＥＭの欠陥自動観察に関しては，特許第３８９３８２５号公報（特許文献１）に方法が記載されている。 In the semiconductor mass production line, it is desired to automate the operation of observing defects, and the review SEM is equipped with a defect observation processing (ADR: Automatic Defect Review) function for automatically collecting images at defect coordinates in a sample. Regarding the automatic defect observation of the review SEM, a method is described in Japanese Patent No. 3893825 (Patent Document 1).
欠陥観察処理機能は，欠陥検査装置でウェハを検査して検出した欠陥の座標(以下，検査座標と記載)を用いて欠陥部位を高い倍率で撮像した画像を自動で収集する機能である。しかし，検査装置と観察装置は別装置であることが多く，両装置の座標系が共有されていないため，観察装置のステージを検査座標に移動させ画像を取得しようとしても観察装置の視野内(約10ｕm)に欠陥が含まれない場合が多い。この問題を解決するため方法として，ウェーハ上に形成された座標が既知の「位置合わせ用パターン」を検出し，座標系の合わせ込みをする方法(ウェーハアライメント)が知られている。しかし，検査装置と観察装置の間ではパターンの検出方法や検出精度が異なること，および位置合わせ用パターンをユーザが登録する際に位置ずれが発生する場合があることなどから，数十ミクロン程度の精度での合わせ込みを行えない場合が存在する。 The defect observation processing function is a function for automatically collecting images obtained by imaging a defective part at a high magnification using the coordinates of defects detected by inspecting the wafer with a defect inspection apparatus (hereinafter referred to as inspection coordinates). However, the inspection device and the observation device are often separate devices, and the coordinate system of both devices is not shared, so even if you try to acquire the image by moving the stage of the observation device to the inspection coordinates, In many cases, the defect is not included in about 10 um). As a method for solving this problem, there is known a method (wafer alignment) of detecting a “positioning pattern” whose coordinates formed on a wafer are known and aligning the coordinate system. However, because the pattern detection method and detection accuracy differ between the inspection device and the observation device, and there may be misalignment when the registration pattern is registered by the user. There is a case where adjustment with accuracy cannot be performed.
そこで，観察対象の欠陥点のうちの数点(例えば５点)について観察装置で欠陥を再検出し，検査装置と観察装置で検出した欠陥座標を対応させて記憶し，両者の座標が一致するような座標変換式を算出し，検査座標を補正する方法が知られている(特許第３６７１８２２号公報(特許文献２))。以下，この方法を用いて検査座標を補正する処理を「ファインアライメント処理」と記載する。 Therefore, some of the defect points to be observed (for example, 5 points) are redetected by the observation device, the defect coordinates detected by the inspection device and the observation device are stored in correspondence, and the coordinates of the two coincide. A method for calculating such a coordinate conversion formula and correcting the inspection coordinates is known (Japanese Patent No. 3671822 (Patent Document 2)). Hereinafter, processing for correcting inspection coordinates using this method is referred to as “fine alignment processing”.
検査装置と観察装置で検出される欠陥座標の「ずれ」には，座標系のオフセットや回転，ピッチ変化などに起因したシステマティックなものと，検査装置の検出精度などに起因したランダムなものが存在し，両者が組み合わさって発生するのが一般的である。このうち，前述のファインアライメント処理で補正可能な「ずれ」はシステマティック起因のものであり，ランダムなものは補正しきれない。ランダムな「ずれ」は検査装置の検出精度に依存するが，概ね±4[ｕm]程度である。そこで欠陥観察処理では，まず視野10[ｕm]程度で画像を撮像し，撮像した画像から欠陥を検出し，検出した欠陥を高倍率(例えば視野2.5ｕm)で撮像するといった手順を踏む。 There are two types of “deviations” between defect coordinates detected by inspection equipment and observation equipment: systematic due to coordinate system offset, rotation, and pitch change, and random due to detection accuracy of inspection equipment. However, it is common for both to occur. Among these, the “displacement” that can be corrected by the fine alignment process described above is caused by systematic, and the random one cannot be corrected. Random “deviation” depends on the detection accuracy of the inspection device, but is about ± 4 [um]. Therefore, in the defect observation process, first, an image is picked up with a visual field of about 10 [um], a defect is detected from the picked-up image, and the detected defect is picked up at a high magnification (for example, a visual field of 2.5 um).
そのほか，ファインアライメント処理に関する従来技術として，特開２００６−２６１１６２号公報（特許文献３）において，観察装置の欠陥検出結果をもとにファインアライメントに用いる欠陥を選択する方法が記載されている。 In addition, as a conventional technique related to fine alignment processing, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-261162 (Patent Document 3) describes a method of selecting a defect used for fine alignment based on a defect detection result of an observation apparatus.
前述したように「ファインアライメント処理」は，観察対象の欠陥点のうちの数点(例えば５点)について観察装置で欠陥を再検出し，検査座標と観察装置で検出した欠陥座標(以下，観察座標と記載)を対応させて記憶し，両者の座標が一致するような座標変換式を算出し，検査座標を補正する処理である。ここで，検査装置と観察装置で画像撮像方法などが異なる場合，検査装置で検出された欠陥が観察装置では検出することが困難となる場合が存在する。例えば，欠陥が透明酸化膜の膜下に存在する場合，光学式の検査装置では容易に検出できても，ＳＥＭを用いた観察装置では透明酸化膜の表面しか観察することができないため，欠陥を検出することは困難となる。 As described above, “fine alignment processing” is performed by re-detecting a defect with an observation device for several points (for example, five points) of the defect points to be observed, and detecting the inspection coordinates and the defect coordinates detected with the observation device (hereinafter referred to as observation coordinates) (Coordinates and description) are stored in association with each other, a coordinate conversion formula is calculated so that the coordinates of the two coincide, and the inspection coordinates are corrected. Here, when the image capturing method is different between the inspection apparatus and the observation apparatus, it may be difficult for the observation apparatus to detect a defect detected by the inspection apparatus. For example, if a defect exists under the transparent oxide film, the defect can be detected because only the surface of the transparent oxide film can be observed with an observation apparatus using an SEM, even if it can be easily detected by an optical inspection apparatus. It becomes difficult to detect.
このように，観察装置で検出が困難な欠陥からは観察座標を算出することが困難であるため，座標変換式を算出する際の評価対象からは除外することが望ましい。除外する方法として，検査装置が出力した情報をもとに事前に絞り込み選択を行う方法が特許文献２に，観察装置の欠陥検出結果をもとに適正を判定する方法が特許文献３に記載されている。
しかし，検査装置と観察装置の画像撮像方法が異なる場合，検査装置が出力した情報をもとに観察装置での検出可否を判定するのは困難である。また，観察装置の欠陥検出結果をもとにずれの算出適正を判定する場合，適当と判定される欠陥が数点(例えば５点)見つかるまで欠陥点を巡回するため，不適と判定される欠陥が多発する工程のウェーハにおいては効率が低下する。
As described above, since it is difficult to calculate the observation coordinates from a defect that is difficult to detect with the observation apparatus, it is desirable to exclude them from the evaluation target when calculating the coordinate conversion formula. As a method of exclusion, Patent Document 2 describes a method of performing narrowing selection in advance based on information output from an inspection apparatus, and Patent Document 3 describes a method of determining appropriateness based on a defect detection result of an observation apparatus. ing.
However, when the image capturing methods of the inspection apparatus and the observation apparatus are different, it is difficult to determine whether or not the observation apparatus can detect based on information output from the inspection apparatus. In addition, when determining the appropriateness of the deviation calculation based on the defect detection result of the observation device, the defect points are circulated until several defects (for example, five points) determined to be appropriate are found. The efficiency is lowered in a wafer in a process in which the occurrence of this is frequent.
特許文献３に開示されている欠陥観察の概略のフローを図７に示す。従来の技術においては、ウェーハを観察装置にロードし（Ｓ７０１），検査装置で当該ウェハを検査した結果の情報を読み込み(Ｓ７０２)、検査装置で検出された欠陥の中からファインアライメント候補欠陥を抽出し（Ｓ７０３）、抽出したファインアライメント候補欠陥をＳＥＭで撮像し(Ｓ７０４)、得られたＳＥＭ画像がアライメントに適しているかを判定する（Ｓ７０５）。 An outline flow of defect observation disclosed in Patent Document 3 is shown in FIG. In the prior art, a wafer is loaded into an observation device (S701), information on the result of inspection of the wafer by an inspection device is read (S702), and fine alignment candidate defects are extracted from the defects detected by the inspection device. Then, the extracted fine alignment candidate defect is imaged with an SEM (S704), and it is determined whether the obtained SEM image is suitable for alignment (S705).
アライメントに適していないと判定した場合には、次のアライメント候補欠陥の位置に移動してＳ７０４のステップとＳ７０５のステップを行う。Ｓ７０５のステップでアライメントに適していると判定された場合にはその欠陥のＳＥＭ上での位置座標を読み込む（Ｓ７０６）。 If it is determined that it is not suitable for alignment, the process moves to the position of the next alignment candidate defect, and steps S704 and S705 are performed. If it is determined in step S705 that the defect is suitable for alignment, the position coordinates of the defect on the SEM are read (S706).
Ｓ７０４のステップからＳ７０６のステップまでを繰り返し(Ｓ７０７)、所定の個数の欠陥についてその位置座標を読み込み終わるとそれら読み込んだ欠陥のＳＥＭ上での位置座標（ＳＥＭ座標系）とＳ７０２のステップで読み込んだ検査装置で抽出した欠陥の位置座標(欠陥座標系）とをつき合わせて欠陥座標系のデータをＳＥＭ座標系のデータに変換するための座標補正係数を算出する（Ｓ７０８）。 The steps from S704 to S706 are repeated (S707). When the position coordinates of a predetermined number of defects are read, the position coordinates (SEM coordinate system) of the read defects on the SEM and the steps S702 are read. Coordinate correction coefficients for converting the defect coordinate system data into the SEM coordinate system data by combining the defect position coordinates (defect coordinate system) extracted by the inspection apparatus are calculated (S708).
次にＳ７０２のステップで読み込んだ検査装置で抽出した欠陥の情報を用いてレビューする欠陥をサンプリングし（Ｓ７０９）、Ｓ７０８のステップで算出した座標補正係数を用いてサンプリングした欠陥のＳＥＭ上での位置座標を求め（Ｓ７１０）、この求めたＳＥＭ上での位置座標に基づいてサンプリングした各欠陥をＳＥＭでレビューして画像を取得し（Ｓ７１１）、取得した画像の特徴量から欠陥を分類し（Ｓ７１２）、全てのサンプリング点についてレビューが完了したらウェハをアンロードして（Ｓ７１３）処理を終了する。 Next, the defect to be reviewed is sampled using the defect information extracted by the inspection apparatus read in step S702 (S709), and the position on the SEM of the defect sampled using the coordinate correction coefficient calculated in step S708 is displayed. The coordinates are obtained (S710), each defect sampled based on the obtained position coordinates on the SEM is reviewed by the SEM to obtain an image (S711), and the defects are classified from the acquired image feature amounts (S712). ) When all the sampling points have been reviewed, the wafer is unloaded (S713), and the process is terminated.
本発明では，観察座標を算出するのに不適当な，観察装置で検出するのが困難な欠陥(例えば，膜下欠陥など)が多発する品種・工程のウェーハにおいて，高精度かつ高スループットに検査座標を補正する方法を提供する。 In the present invention, high-accuracy and high-throughput inspection is performed on wafers of product types / processes in which defects (for example, subfilm defects) that are inappropriate for calculating observation coordinates and difficult to detect with an observation apparatus frequently occur. A method for correcting coordinates is provided.
観察座標を算出するのに不適当な欠陥(観察装置で検出するのが困難な膜下欠陥など)が多発する品種・工程のウェーハにおいても，全欠陥を巡回すれば観察座標の算出に適した異物欠陥などが存在する場合が多い。また，量産ラインにおいては，ウェーハの種類(例えば，品種名と工程名の組み合わせ)が同一であれば，座標系のシステマティックなずれの傾向が同様であることが多い。 Even for wafers of product types and processes where defects that are inappropriate for calculating observation coordinates (such as subfilm defects that are difficult to detect with an observation device) occur frequently, it is suitable for calculation of observation coordinates if all defects are circulated. There are many cases of foreign matter defects. In mass production lines, if the types of wafers (for example, combinations of product names and process names) are the same, the tendency of systematic shifts in the coordinate system is often the same.
以上の事から，ＡＤＲ後に座標変換式を算出し，算出した座標変換式をウェーハの種類と関連付けて保存しておけば，次に同一の種類のウェーハが入力された場合は，データベースに記憶した座標変換式を用いて，検査座標の補正を行うことが可能となる。 From the above, if the coordinate conversion formula is calculated after ADR and the calculated coordinate conversion formula is stored in association with the wafer type, the next time the same type of wafer is input, it is stored in the database. Inspection coordinates can be corrected using a coordinate conversion formula.
そこで，本発明では以下のステップにより検査座標を変換するようにした。
（１）座標変換式データベースに記憶されている座標変換式を用いて観察対象ウェーハの検査座標を変換する。観察するウェーハの種類に応じた座標変換式が記憶されていない場合は，前述のファインアライメント処理により座標変換式を算出する。
（２）ＡＤＲ時に得られた検査座標と観察座標の対応関係をもとに座標変換式を算出する。
（３）算出した座標変換式の信頼性を判定する。
（４）信頼性がある場合は，記憶してある座標変換式と算出した座標変換式を用いて座標変換式データベースを更新する。
Therefore, in the present invention, inspection coordinates are converted by the following steps.
(1) The inspection coordinates of the observation target wafer are converted using the coordinate conversion formula stored in the coordinate conversion formula database. If a coordinate conversion formula corresponding to the type of wafer to be observed is not stored, the coordinate conversion formula is calculated by the fine alignment process described above.
(2) A coordinate conversion formula is calculated based on the correspondence between the inspection coordinates and the observation coordinates obtained during ADR.
(3) The reliability of the calculated coordinate transformation formula is determined.
(4) If there is reliability, the coordinate transformation formula database is updated using the stored coordinate transformation formula and the calculated coordinate transformation formula.
なお，座標変換式データベースに記憶されている座標変換式は，ウェーハの種類と関連付けて記憶する。また，ウェーハの種類が同一であれば，欠陥座標のシステマティックなずれ方の傾向は同じであるとする。本発明は，（４）の処理により，同一の種類のウェーハで発生している平均的な「座標系のずれ」を算出し，補正精度の安定化を実現することを特徴とする。 The coordinate conversion formula stored in the coordinate conversion formula database is stored in association with the type of wafer. Also, if the types of wafers are the same, the tendency of systematic deviation of defect coordinates is assumed to be the same. The present invention is characterized in that the average “deviation of the coordinate system” occurring in the same type of wafer is calculated by the process (4), and the correction accuracy is stabilized.
すなわち、本発明では、上記目的を達成するために、検査装置で検出した欠陥を観察す
る観察装置において，座標変換情報を記憶する記憶手段と、検査装置で検出した複数の欠
陥の座標情報を記憶手段に記憶しておいた座標変換情報を用いてそれぞれの欠陥に対応す
る観察装置上の座標情報に変換する座標情報変換手段と、座標情報変換手段で変換した観
察装置上の座標情報に基づいてそれぞれの欠陥を撮像する撮像手段と、撮像手段で取得し
た画像から抽出した欠陥の座標情報と座標情報変換手段で変換したそれぞれの欠陥の座標情報とから新たな座標変換情報を算出する座標変換情報算出手段と、この座標変換情報算出手段で算出した新たな座標変換情報の信頼性を判定する信頼性判定手段と、この信頼性判定手段で信頼性が有ると判定された算出した新たな座標変換情報で記憶手段に記憶した座標変換情報を更新する座標変換情報更新手段とを備えて構成した。
That is, in the present invention, in order to achieve the above object, in an observation apparatus for observing defects detected by the inspection apparatus, storage means for storing coordinate conversion information and coordinate information of a plurality of defects detected by the inspection apparatus are stored. Based on the coordinate information conversion means for converting into coordinate information on the observation apparatus corresponding to each defect using the coordinate conversion information stored in the means, and the coordinate information on the observation apparatus converted by the coordinate information conversion means Coordinate transformation information for calculating new coordinate transformation information from imaging means for imaging each defect, coordinate information of the defect extracted from the image acquired by the imaging means, and coordinate information of each defect converted by the coordinate information conversion means A calculation means, a reliability determination means for determining the reliability of the new coordinate conversion information calculated by the coordinate conversion information calculation means, and a determination by the reliability determination means that there is reliability. Constructed by a coordinate conversion information updating means for updating the stored coordinate conversion information in the storage means in a new coordinate transformation information calculated that.
また、上記目的を達成するために本発明では、検査装置で検出した欠陥を観察する観察
装置において，検査装置で検出した欠陥を観察装置で観察するために検査装置で検出した
欠陥の位置情報を観察装置上の位置情報に変換する位置変換情報を記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶しておいた位置変換情報を用いて検査装置で検出した欠陥の位置情報を補
正する位置情報変換手段と、位置情報変換手段で補正した位置情報に基づいて検査装置で
検出した欠陥を撮像して欠陥の画像を取得する撮像手段と、撮像手段で取得した画像から
欠陥の位置情報を抽出する位置情報抽出手段と、位置情報変換手段で補正した欠陥の位置情報と位置情報抽出手段で抽出した欠陥の位置情報とを用いて新たな位置変換情報を算出する座標変換情報算出手段と、この座標変換情報算出手段で算出した新たな座標変換情報の信頼性を判定する信頼性判定手段と、この信頼性判定手段で信頼性が有ると判定された算出した新たな座標変換情報で記憶手段に記憶した座標変換情報を更新する座標変換情報更新手段とを備えて構成した。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an observation apparatus for observing defects detected by an inspection apparatus, position information of the defects detected by the inspection apparatus is used to observe defects detected by the inspection apparatus. Storage means for storing position conversion information to be converted into position information on the observation device;
Position information conversion means for correcting position information of defects detected by the inspection apparatus using position conversion information stored in the storage means, and defects detected by the inspection apparatus based on position information corrected by the position information conversion means Imaging means for acquiring a defect image by picking up images, position information extraction means for extracting defect position information from the image acquired by the imaging means, position information and position information extraction means for the defect corrected by the position information conversion means The coordinate conversion information calculation means for calculating new position conversion information using the position information of the defect extracted in step 3, and the reliability determination means for determining the reliability of the new coordinate conversion information calculated by the coordinate conversion information calculation means If, constructed by a coordinate conversion information updating means for updating the coordinate transformation information stored in the storage means in a new coordinate transformation information calculated reliability is determined to be in the reliability judging means
更に、上記目的を達成するために、本発明では、検査装置で検出した欠陥を観察装置で
観察する方法において，検査装置で検出した複数の欠陥について記憶手段に記憶しておい
た座標変換情報を用いてそれぞれの欠陥の位置情報を補正し、補正した位置情報に基づい
て検査装置で検出したそれぞれの欠陥を観察装置で順次撮像してそれぞれの欠陥の画像を
取得し、取得した画像からそれぞれの欠陥の観察装置上での位置情報を得、該それぞれの欠陥の補正した位置情報と前記得た位置情報とを用いて新たな座標変換情報を算出し、この算出した新たな座標位置変換情報の信頼性を判定し、算出した新たな座標位置変換情報が信頼性が有ると判定された場合には算出した新たな座標変換情報で記憶手段に記憶した座標変換情報を更新するようにした。
Furthermore, in order to achieve the above object, in the present invention, in the method of observing a defect detected by an inspection apparatus with an observation apparatus, coordinate conversion information stored in a storage means for a plurality of defects detected by the inspection apparatus is stored. The position information of each defect is corrected using each defect detected by the inspection apparatus based on the corrected position information, and an image of each defect is sequentially acquired by the observation apparatus, and each defect is acquired from the acquired image. Obtain position information on the defect observation apparatus, calculate new coordinate conversion information using the corrected position information of each defect and the obtained position information, and calculate the new coordinate position conversion information as the reliability determination, the calculated new coordinate position conversion information is updated coordinate transformation information stored in the storage means with the calculated new coordinate transformation information when it is determined that the reliability is present It was.
本発明によれば，観察座標を算出するのに不適当な欠陥(観察装置で検出するのが困難な膜下欠陥など)が多発する品種・工程のウェーハにおいて，数点の欠陥(例えば５点)から算出した座標変換式を用いて検査座標の補正を行うのではなく，データベースに記憶した座標変換式を用いることで安定に検査座標を補正することが可能となる。 According to the present invention, several defects (for example, 5 points) are produced on a wafer of a variety / process in which defects inappropriate for calculating observation coordinates (such as subfilm defects that are difficult to detect with an observation apparatus) frequently occur. It is possible to stably correct the inspection coordinates by using the coordinate conversion expressions stored in the database, instead of correcting the inspection coordinates using the coordinate conversion expressions calculated from (1).
また，複数枚の同じ種類のウェハを観察する場合に、２枚目のウェハからはＡＤＲを実行する前に観察座標を算出する処理(ファインアライメント処理)を必要としないため，高スループット化が実現可能である。 In addition, when observing multiple wafers of the same type, high throughput is realized because the processing (fine alignment processing) for calculating observation coordinates from the second wafer is not required before ADR is executed. Is possible.
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に，本発明に関わる一実施例として走査電子顕微鏡を用いた半導体レビューＳＥＭについて説明する。 Hereinafter, a semiconductor review SEM using a scanning electron microscope will be described as an embodiment related to the present invention.
本発明に関わるレビューＳＥＭの装置構成を図２に示す。本発明に係るレビューＳＥＭ装置は，ＳＥＭ画像取得部２２７と処理部２２８で構成され，その間をバス２２９で繋がれている。ＳＥＭ画像取得部２２７において２０１は１次電子２０８を発生させる電子源，２０２は１次電子を加速する為の加速電極，２０３は１次電子を収束する為の集束レンズ，２０３１は集束レンズで一旦広げられた１次電子のうち周辺部をカットして中央部の電子密度の高い部分を通過させる開口部２０３２を有するアパーチャ、２０４はアパーチャ２０３１の開口部２０３２を通過した１次電子を２次元走査偏向する偏向器，２０５は１次電子を試料２０６上に収束させるための対物レンズである。２０７は試料を搭載するＸＹ平面内で移動可能なステージである。２１０は試料より発生した２次電子２０９を検出する検出器，２１１は試料面で反射した反射した１次電子を検出する検出器，２１２は検出された信号をデジタル化する（Ａ/Ｄ変換）ためのデジタル化手段である。これらの各部位は，バス２２９を通じて全体制御部２１３に接続されている。
The apparatus configuration of the review SEM according to the present invention is shown in FIG. The review SEM apparatus according to the present invention is composed of an SEM
一方，信号処理部２２８は，演算部２１９，記憶部２１４，装置に対し指示を与える為のキーボードやマウスなどのデバイス，及び装置からのデータを出力するモニタやプリンタなどからなる入出力部２２６を備えて構成されており，それらの間はバス２２９により互いに接続されている。演算部２１９は，画像処理部２２０，観察座標の算出を行う観察座標算出部２２１，座標変換式の算出を行う座標変換式算出部２２２，座標変換式の信頼性を判定する座標変換式信頼性判定部２２３，検査座標の変換を行う検査座標変換部２２４，座標変換式のデータベースを更新するデータベース更新部２２５を含む。また，記憶部２１４は，撮像した画像データを格納する画像記憶部２１５，検査座標と観察座標を記憶する欠陥座標記憶部２１６，座標変換式を記憶する座標変換式記憶部２１７，自動観察を行うためのレシピを記憶するレシピ記憶部２１８を含む。
On the other hand, the
次に，本発明に関わるレビューＳＥＭの処理フローを図６に示す。まず，予め検査装置で検査されて欠陥を検出された半導体ウェーハ２０６をステージ２０７に搭載する（Ｓ６０１）。次に，このステージ２０７に搭載した半導体ウェーハ２０６を予め検査装置により検査した結果得られて図示していない記憶手段に記憶しておいた欠陥座標を読み込む（Ｓ６０２）。次に，オペレータが入出力部２２６を通して指定したレシピを，記憶部２１８から読み出す（Ｓ６０３）。そして，レシピに記載された条件を用いてＳ６０３にて読み込んだ欠陥座標から，観察対象となる欠陥をサンプリングする（Ｓ６０４）。次に，観察対象となる欠陥について以下において説明するＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を行うことで欠陥の詳細を観察するための画像（以下，観察画像）の収集を行い（Ｓ６０５），観察画像をユーザが定義した欠陥の種類毎に自動分類する（Ｓ６０６）。最後に半導体ウェーハをアンロードする（Ｓ６０７）。
Next, the processing flow of the review SEM related to the present invention is shown in FIG. First, the
ここで，自動観察対象となる欠陥の座標は，他の検査装置により検出された欠陥の座標であり，他の検査装置とは，
(i) 光学的な手段を用いて信号を取得し，欠陥を検出する装置
(ii) 試料に荷電粒子ビームを照射する手段を用いて信号を取得し，
欠陥を検出する装置
などを用いれば良い。
Here, the coordinates of the defect to be automatically observed are the coordinates of the defect detected by another inspection device.
(i) A device for detecting defects using optical means and detecting defects
(ii) using a means to irradiate the sample with a charged particle beam,
An apparatus for detecting defects may be used.
図７で説明した従来の処理フローと比べると、本実施例では従来のＳ７０３からＳ７０８にかけてのステップが無い。即ち、同じ種類の複数枚のウェハを順次観察する場合、最初のウェハを除いて、従来技術においてレビューに先立って毎回行っていたファインアライメント処理を不要とする点に特徴がある。 Compared with the conventional processing flow described with reference to FIG. 7, the present embodiment has no conventional steps from S703 to S708. In other words, when sequentially observing a plurality of wafers of the same type, there is a feature in that the fine alignment process that is performed every time prior to the review in the prior art is unnecessary except for the first wafer.
以下に、このファインアライメント処理を如何にして不要としたかを説明する。
本発明にかかわるレビューＳＥＭにおいて，観察画像を自動収集するための流れを図１に示す。他の欠陥検査装置で検査して検出した欠陥座標のうち，サンプリングされた観察対象の欠陥座標全てについて，Ｓ１０１〜Ｓ１０９の処理を実行することで観察画像を自動収集する。
The following describes how this fine alignment process is unnecessary.
FIG. 1 shows a flow for automatically collecting observation images in a review SEM according to the present invention. Of the defect coordinates detected and detected by other defect inspection apparatuses, the observation images are automatically collected by executing the processing of S101 to S109 for all the sampled defect coordinates of the observation target.
まず，観察対象ウェーハの情報を入出力部２２６から入力すると、全体制御部２１３は座標変換記憶部２１７を走査して入力された観察対象ウェハの種類に対応する座標変換式が，座標変換記憶部２１７に記憶されているかを判定する(Ｓ１０１)。対応する座標変換式が存在しない場合（最初にレビューするウェハの場合），前述の従来の技術として説明したのと同じファインアライメント処理により座標変換式を算出する。
First, when information on the observation target wafer is input from the input /
次に，観察対象の欠陥点についてＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返すことにより，観察座標の算出と，観察画像の収集を行う。まず，座標変換式により検査座標の変換を行い(Ｓ１０３)，変換後の検査座標にステージを移動させ，画像を撮像する(Ｓ１０４)。そして撮像した画像から欠陥を検出することで観察座標を算出し(Ｓ１０５)，観察画像を撮像する(Ｓ１０６)。 Next, calculation of observation coordinates and collection of observation images are performed by repeating S103 to S106 for defect points to be observed. First, inspection coordinates are converted by a coordinate conversion formula (S103), the stage is moved to the inspection coordinates after conversion, and an image is taken (S104). Then, an observation coordinate is calculated by detecting a defect from the captured image (S105), and an observation image is captured (S106).
観察対象の欠陥点についての観察座標を算出した後，算出した観察座標と検査座標をもとに座標変換式を算出する(Ｓ１０７)。そして，算出した座標変換式の信頼性を判定し(Ｓ１０８)，信頼性がある場合は，座標変換式のデータベースを更新する(Ｓ１０９)。なお，信頼性の判定は省略可能である。 After calculating the observation coordinates for the defect point to be observed, a coordinate conversion formula is calculated based on the calculated observation coordinates and inspection coordinates (S107). Then, the reliability of the calculated coordinate conversion formula is determined (S108), and if there is reliability, the coordinate conversion formula database is updated (S109). The determination of reliability can be omitted.
座標変換式について説明する。座標変換式は，入力された座標を変換し，座標を出力するものである。本実施例ではアフィン変換により座標を変換するものとし，欠陥座標を（x，y），変換後の座標を（X，Y）とすると座標変換式は数１となる。この場合，a1 〜 a6が座標変換式の係数となる。また，アフィン変換の代わりにルックアップテーブルを用いても良い。この場合，座標変換式の係数はルックアップテーブル内のテーブル値となる。座標変換式の係数は，i を１から「観察対象の欠陥点数」としたとき，欠陥座標（xi，yi）に対応する観察座標（Xi’，Yi’）を用い，（xi，yi）の変換後の座標（Xi，Yi）と観察座標（Xi’，Yi’）の差の総和が最小となるa1 〜 a6の値を求めれば良い。 The coordinate conversion formula will be described. The coordinate conversion formula converts input coordinates and outputs the coordinates. In this embodiment, the coordinates are converted by affine transformation, and the coordinate transformation formula is expressed as follows, where the defect coordinates are (x, y) and the coordinates after the transformation are (X, Y). In this case, a 1 to a 6 are coefficients of the coordinate conversion formula. A lookup table may be used instead of affine transformation. In this case, the coefficient of the coordinate conversion formula becomes a table value in the lookup table. The coefficient of the coordinate transformation formula uses the observation coordinates (X i ′, Y i ′) corresponding to the defect coordinates (x i , y i ) when i is 1 to “the number of defect points to be observed”, and (x i, the coordinate (X i after the conversion of y i), Y i) and the observation coordinates (X i ', Y i' sum of the difference) may be determined a value of a 1 ~ a 6 to a minimum.
データベース更新処理について説明する。本処理では，算出した座標変換式と，記憶してある座標変換式の係数の加重平均を算出し，新たな座標変換式を算出する。そして新たに算出した座標変換式を座標変換式記憶部に記憶する。これにより，同一の種類のウェーハで発生している平均的な「座標系のずれ」を補正する座標変換式を得ることが可能となる。なお，加重平均を算出する際の重みは，予め定められたものを用いれば良い。また，新たな座標変換式を記憶する際に，観察対象ウェーハから算出した座標変換式を合わせて記憶しても良い。また，座標変換式を記憶する際に，以前の座標変換式を上書きするのではなく，履歴情報を残すように追記するようにしても良い。 The database update process will be described. In this process, the calculated coordinate conversion formula and a weighted average of the coefficients of the stored coordinate conversion formula are calculated, and a new coordinate conversion formula is calculated. The newly calculated coordinate conversion formula is stored in the coordinate conversion formula storage unit. This makes it possible to obtain a coordinate conversion equation that corrects an average “coordinate system shift” occurring in the same type of wafer. A predetermined weight may be used for calculating the weighted average. Further, when storing a new coordinate conversion formula, the coordinate conversion formula calculated from the observation target wafer may be stored together. Further, when storing the coordinate conversion formula, it may be added so as to leave history information instead of overwriting the previous coordinate conversion formula.
座標変換式の信頼性判定について説明する。同じ種類のウェーハであっても，他のウェーハと座標系のずれが異なるウェーハが突発的に発生する場合が考えられる。このようなウェーハから算出した座標変換式をもとに記憶する座標変換式を更新すると，その後の同一種類のウェーハを観察する際に，誤った座標変換が行われる可能性がある。そこで，座標変換式信頼性判定処理では，観察対象ウェーハから算出した座標変換式と，記憶してある座標変換式の係数を比較し，予め定められたしきい値よりも，変動が大きければ，信頼性がないと判定する。 The reliability determination of the coordinate conversion formula will be described. Even if it is the same type of wafer, there may be a case where a wafer with a different coordinate system from another wafer suddenly occurs. If the coordinate conversion formula stored based on the coordinate conversion formula calculated from such a wafer is updated, erroneous coordinate conversion may be performed when the same type of wafer is observed thereafter. Therefore, in the coordinate conversion reliability determination process, the coordinate conversion expression calculated from the wafer to be observed is compared with the stored coefficient of the coefficient conversion expression, and if the fluctuation is larger than a predetermined threshold value, It is determined that there is no reliability.
各演算部の構成について図３を用いて説明する。観察座標算出部は画像処理部によって欠陥部位が顕在化された画像をもとに観察座標の算出を行い，検査座標と対応させて，欠陥座標記憶部に記録する。なお，全体制御部は算出された観察座標をもとに観察画像を取得する。座標変換式算出部では，欠陥座標記憶部に記憶された１つ以上の検査座標と観察座標の組み合わせをもとに，座標変換式を算出する。座標変換式信頼性判定部では，座標変換式算出部で算出された座標変換式と，座標変換式記憶部に記憶されている座標変換式をもとに，座標変換式算出部で算出された座標変換式の信頼性を判定する。データベース更新部では，座標変換式信頼性判定部の判定結果をもとに，算出された座標変換式と記憶された座標変換式をもとに新たな座標変換式を算出し，座標変換式記憶部に記録する。検査座標変換部は，座標変換式記憶部に記憶された座標変換式を用いて，欠陥座標記憶部に記憶された検査座標を変換し出力する。 The configuration of each calculation unit will be described with reference to FIG. The observation coordinate calculation unit calculates the observation coordinates based on the image in which the defective part is made visible by the image processing unit, and records the observation coordinates in the defect coordinate storage unit in correspondence with the inspection coordinates. The overall control unit acquires an observation image based on the calculated observation coordinates. The coordinate conversion formula calculation unit calculates a coordinate conversion formula based on a combination of one or more inspection coordinates and observation coordinates stored in the defect coordinate storage unit. The coordinate conversion formula reliability determination unit calculates the coordinate conversion formula calculation unit based on the coordinate conversion formula calculated by the coordinate conversion formula calculation unit and the coordinate conversion formula stored in the coordinate conversion formula storage unit. The reliability of the coordinate conversion formula is determined. The database update unit calculates a new coordinate conversion equation based on the calculated coordinate conversion equation and the stored coordinate conversion equation based on the determination result of the coordinate conversion equation reliability determination unit, and stores the coordinate conversion equation storage. To record. The inspection coordinate conversion unit converts and outputs the inspection coordinates stored in the defect coordinate storage unit using the coordinate conversion formula stored in the coordinate conversion formula storage unit.
本発明に関する表示部に関して説明する。本発明に関わる観察装置は，座標変換式のログを時系列に表示する表示部を備える。図４にその一例を示す。図４は、座標変換式ログを表示する画面４０１で、ウェハ種類選択エリア４０２において、検査装置選択欄４０３で使用する検査装置を指定し、品種欄４０４で検査対象ウェーハ上に形成される半導体デバイスの品種を選択し，工程欄４０５で観察対象とするウェハがどの工程を経たウェハかを指定する。また、座標変換式ログ表示エリア４１０には、観察したウェーハから算出した座標変換式および座標変換式記憶部に記憶された座標変換式の係数の経時変化４０７を表示することが可能である。座標変換式の係数は，システマティックな座標系のずれの傾向を表している。これにより，座標系のずれの傾向を捉えることが可能となり，例えば座標系のずれが大きく変化した場合などに，ユーザは検査装置や観察装置のメンテナンスや条件設定を行うことが可能となる。
The display unit related to the present invention will be described. An observation apparatus according to the present invention includes a display unit that displays a coordinate conversion type log in time series. An example is shown in FIG. FIG. 4 shows a
また，観察したウェーハにおける検査座標と観察座標の対応関係を表示する機能を備える。その画面例を図５に示す。図５の検査座標と観察座標の対応関係を示す画面５０１は、図４に示した座標変換式のログを表示する画面４０１から呼び出すことも可能である。この画面５０１では，選択したウェーハの観察条件を表示する機能５０２，検査座標と観察座標の対応関係をウェーハ上にマッピングして表示する機能５０３，検査座標を変換する前後において観察装置で撮像した画像における欠陥位置を表示する機能５０４を含む。なお，これらの画面はウェーハの観察中に表示することも可能である。
It also has a function of displaying the correspondence between the inspection coordinates and the observation coordinates on the observed wafer. An example of the screen is shown in FIG. The
なお，以上は走査型電子顕微鏡を用いた実施例を示したが，画像取得手段として走査型電子顕微鏡以外の手段を用いても良い。また，上記実施例では試料として半導体ウェーハを取り上げて説明したが，本発明は半導体ウェーハの観察に限定したものでなく，液晶パネルやプラズマディスプレイパネル，磁気ヘッド，磁気ディスクなどの試料上の欠陥を観察する場合にも用いることが可能である。 In addition, although the Example using a scanning electron microscope was shown above, you may use means other than a scanning electron microscope as an image acquisition means. In the above embodiment, a semiconductor wafer is taken as the sample. However, the present invention is not limited to the observation of the semiconductor wafer, and defects on the sample such as a liquid crystal panel, a plasma display panel, a magnetic head, and a magnetic disk are removed. It can also be used for observation.
２１３・・・全体制御部 ２１５・・・画像を記憶する記憶部 ２１６・・・欠陥の座標を記憶する記憶部 ２１７・・・座標変換式を記憶する記憶部 ２２０・・・画像処理を行う演算部 ２２１・・・観察座標を算出する演算部 ２２２・・・座標変換式を算出する演算部 ２２３・・・座標変換式の信頼性を判定する演算部 ２２４・・・検査座標を変換する演算部 ２２５・・・座標変換式のデータベースを更新する演算部。
213: Overall control unit 215: Storage unit for storing images 216: Storage unit for storing defect coordinates 217: Storage unit for storing coordinate conversion equations 220: Calculation for
Claims (10)
座標変換情報を記憶する記憶手段と、
検査装置で検出した複数の欠陥の座標情報を前記記憶手段に記憶しておいた座標変換情
報を用いてそれぞれの欠陥に対応する観察装置上の座標情報に変換する座標情報変換手段
と、
該座標情報変換手段で変換した観察装置上の座標情報に基づいて前記それぞれの欠陥を
撮像する撮像手段と、
該撮像手段で取得した画像から抽出した欠陥の座標情報と前記座標情報変換手段で変換したそれぞれの欠陥の座標情報とから新たな座標変換情報を算出する座標変換情報算出手段と
、
該座標変換情報算出手段で算出した前記新たな座標変換情報の信頼性を判定する信頼性
判定手段と、
該信頼性判定手段で信頼性が有ると判定された前記算出した新たな座標変換情報で前記
記憶手段に記憶した座標変換情報を更新する座標変換情報更新手段と
を備えたことを特徴とする欠陥観察装置。 An observation device for observing defects detected by an inspection device,
Storage means for storing coordinate conversion information;
Coordinate information conversion means for converting coordinate information of a plurality of defects detected by the inspection apparatus into coordinate information on an observation apparatus corresponding to each defect using the coordinate conversion information stored in the storage means;
Imaging means for imaging each of the defects based on the coordinate information on the observation device converted by the coordinate information conversion means;
Coordinate conversion information calculating means for calculating new coordinate conversion information from the coordinate information of the defect extracted from the image acquired by the imaging means and the coordinate information of each defect converted by the coordinate information conversion means;
Reliability determination means for determining the reliability of the new coordinate conversion information calculated by the coordinate conversion information calculation means;
A defect comprising: coordinate conversion information updating means for updating the coordinate conversion information stored in the storage means with the calculated new coordinate conversion information determined to be reliable by the reliability determination means; Observation device.
換情報に関する情報を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする欠陥観察装置。 2. The defect observation apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying information related to the coordinate conversion information corrected by the coordinate information correction means.
複数の欠陥の座標情報と前記座標情報変換手段で変換した観察装置上の座標情報との対応
関係を表示するマップ、又は、前記検査装置で検出した複数の欠陥の座標情報と前記撮像
手段で撮像して得た画像、又は、前記座標情報変換手段で変換した観察装置上の座標情報
と前記撮像手段で撮像して得た画像のうち少なくとも何れか１つを表示することを特徴と
する欠陥観察装置。 3. The defect observation apparatus according to claim 2, wherein the display means includes a correspondence relationship between coordinate information of a plurality of defects detected by the inspection apparatus and coordinate information on the observation apparatus converted by the coordinate information conversion means. A map for displaying the image, or coordinate information of a plurality of defects detected by the inspection apparatus and an image obtained by imaging with the imaging means, or coordinate information on the observation apparatus converted by the coordinate information conversion means and the imaging A defect observing apparatus that displays at least one of images obtained by imaging by means.
検査装置で検出した欠陥を観察装置で観察するために前記検査装置で検出した欠陥の位
置情報を前記観察装置上の位置情報に変換する位置変換情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶しておいた位置変換情報を用いて検査装置で検出した欠陥の位置情報
を補正する位置情報変換手段と、
該位置情報変換手段で補正した位置情報に基づいて前記検査装置で検出した欠陥を撮像
して該欠陥の画像を取得する撮像手段と、
該撮像手段で取得した画像から前記欠陥の位置情報を抽出する位置情報抽出手段と、
前記位置情報変換手段で補正した欠陥の位置情報と前記位置情報抽出手段で抽出した前
記欠陥の位置情報とを用いて新たな位置変換情報を算出する座標変換情報算出手段と
該座標変換情報算出手段で算出した前記新たな座標変換情報の信頼性を判定する信頼性
判定手段と、
該信頼性判定手段で信頼性が有ると判定された前記算出した新たな座標変換情報で前記
記憶手段に記憶した座標変換情報を更新する座標変換情報更新手段と
を備えたことを特徴とする欠陥観察装置。 An observation device for observing defects detected by an inspection device,
Storage means for storing position conversion information for converting position information of the defect detected by the inspection apparatus into position information on the observation apparatus in order to observe the defect detected by the inspection apparatus by an observation apparatus;
Position information conversion means for correcting position information of defects detected by the inspection apparatus using the position conversion information stored in the storage means;
Imaging means for capturing an image of the defect detected by the inspection apparatus based on the positional information corrected by the positional information conversion means, and acquiring an image of the defect;
Position information extraction means for extracting position information of the defect from the image acquired by the imaging means;
Coordinate conversion information calculation means for calculating new position conversion information using the position information of the defect corrected by the position information conversion means and the position information of the defect extracted by the position information extraction means; and the coordinate conversion information calculation means Reliability determination means for determining the reliability of the new coordinate conversion information calculated in
A defect comprising: coordinate conversion information updating means for updating the coordinate conversion information stored in the storage means with the calculated new coordinate conversion information determined to be reliable by the reliability determination means; Observation device.
検査装置で検出した複数の欠陥について記憶手段に記憶しておいた座標変換情報を用い
てそれぞれの欠陥の位置情報を補正し、
該補正した位置情報に基づいて前記検査装置で検出したそれぞれの欠陥を観察装置で順
次撮像して該それぞれの欠陥の画像を取得し、
該取得した画像から前記それぞれの欠陥の前記観察装置上での位置情報を得、
該それぞれの欠陥の補正した位置情報と前記得た位置情報とを用いて新たな座標変換情報
を算出し、
該算出した新たな座標位置変換情報の信頼性を判定し、
該算出した新たな座標位置変換情報が信頼性が有ると判定された場合には前記算出した新
たな座標変換情報で前記記憶手段に記憶した座標変換情報を更新する
ことを特徴とする欠陥観察方法。 A method for observing defects detected by an inspection device with an observation device,
Using the coordinate conversion information stored in the storage means for a plurality of defects detected by the inspection apparatus, the position information of each defect is corrected,
Each defect detected by the inspection device based on the corrected position information is sequentially imaged by an observation device to obtain an image of each defect,
Obtaining position information on the observation device of each defect from the acquired image,
Using the corrected position information of the respective defects and the obtained position information, new coordinate conversion information is calculated,
Determining the reliability of the calculated new coordinate position conversion information;
A defect observing method characterized in that, when it is determined that the calculated new coordinate position conversion information is reliable, the coordinate conversion information stored in the storage unit is updated with the calculated new coordinate conversion information. .
置で検出した新たな欠陥の位置情報を修正し、該位置情報を修正した欠陥を前記観察装置
で観察することを特徴とする欠陥観察方法。 The defect observation method according to claim 7, wherein position information of a new defect detected by the inspection apparatus is corrected using the corrected coordinate conversion information, and the defect whose position information is corrected is observed by the observation apparatus. A defect observation method characterized by:
報と前記記憶しておいた座標変換情報を用いて補正した位置情報との対応関係を示すマッ
プ、又は、前記検査装置で検出した複数の欠陥の座標情報と前記撮像して得た画像、又は
、前記座標変換情報を用いて補正した欠陥の位置情報と前記撮像して得た画像とのうち少
なくとも何れか１つを画面上に表示することを特徴とする欠陥観察方法。 The defect observation method according to claim 7, wherein a map showing a correspondence relationship between coordinate information of a plurality of defects detected by the inspection apparatus and position information corrected using the stored coordinate conversion information, Or at least one of the coordinate information of the plurality of defects detected by the inspection apparatus and the image obtained by the imaging, or the position information of the defect corrected using the coordinate conversion information and the image obtained by the imaging. Any one of them is displayed on a screen.
微鏡を用いた観察装置であることを特徴とする欠陥観察方法。 The defect observation method according to claim 7, wherein the observation device that images the defect is an observation device using a scanning electron microscope.
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