JP2007184364A - Inspection device and method of pattern defect - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハ、フォトマスク、磁気ディスク、液晶基板等の表面のパターン欠陥を検査する装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for inspecting pattern defects on the surface of semiconductor wafers, photomasks, magnetic disks, liquid crystal substrates and the like.
半導体デバイスの微細化により、ウエーハにパターンを転写する際のレチクルの製造精度やステッパ・スキャナ等露光装置の露光条件のマージンが減少し、よりシビアな条件設定が要求されている。一般に、レチクルの評価と露光条件の変動量に対するマージンの確認は、ウエーハ上にフォーカスと露光量を変化させてパターンを形成し、そのパターンの形状変化のモニタリングにより行われる。このような目的で作成されたサンプルは通常FEM(Focus Exposure Matrix)サンプルと呼ばれている。 As semiconductor devices are miniaturized, reticle manufacturing accuracy when transferring a pattern to a wafer and exposure condition margin of an exposure apparatus such as a stepper / scanner are reduced, and more severe condition setting is required. In general, the evaluation of the reticle and the confirmation of the margin for the amount of change in exposure conditions are performed by forming a pattern on the wafer by changing the focus and the amount of exposure, and monitoring the change in the shape of the pattern. A sample created for such a purpose is usually called a FEM (Focus Exposure Matrix) sample.
形状変化のモニタリングは、測長SEM(Scanning Electron Microscope)等で行われ、パターン上の特定点の形状と線幅の情報から、パターンが正常に形成され、かつ、所望の線幅のパターンが形成されている露光条件の範囲が確認される。レチクルの評価では、所望の線幅でパターンが形成されていない場合、又は所望の線幅で作成する際の露光条件のマージンが小さい場合には、レチクルを作り直すこととなる。実際に製品を製造する現場では、日に一度、前述の測定を実施し、露光条件の確認が行われている。 The shape change is monitored by a length measuring SEM (Scanning Electron Microscope) or the like, and the pattern is normally formed from the information on the shape and line width of a specific point on the pattern, and a pattern having a desired line width is formed. The range of the exposed exposure conditions is confirmed. In the reticle evaluation, if a pattern is not formed with a desired line width, or if the exposure condition margin when creating with a desired line width is small, the reticle is remade. At the site where the product is actually manufactured, the above-described measurement is performed once a day to check the exposure conditions.
近年、更なる微細化・高集積化が進んだことにより、一つの製品内でもパターン位置関係によって露光されやすい個所とされにくい個所とが発生するため、設計したパターンをそのまま転写しただけでは所望のパターンが作成できないという問題が発生している。このため、予め近接効果等の影響を考慮して、露光されやすい個所の線幅を予め太くする等のパターン補正(光近接効果補正:Optical Proximity Correction)が行われたレチクルを使用することにより、最終的に設計通りのパターンを作成する手法が取られている。 In recent years, with further miniaturization and higher integration, there are places that are easily exposed and difficult to be exposed due to the positional relationship of patterns within a single product. There is a problem that the pattern cannot be created. Therefore, in consideration of the influence of advance proximity, pattern correction such as to pre-thickening the line width of the exposed susceptible locations (OPC: O ptical P roximity C orrection) uses a reticle made Thus, a method of finally creating a pattern as designed is taken.
しかしながら、OPC処理後はパターン形状が更に複雑となるため、露光マージンは更に減少し、条件の変動により欠陥が発生しやすくなり、またその発生箇所の予測自体も困難となっている。このため、従来の測長SEMを用いた定点の線幅測長だけでは欠陥の発生が確認できず、レチクル評価及び露光マージンの判定が困難となっている。そこで、特許文献1に記載されているように、検査装置を用いて、FEMサンプル全面の欠陥検査を行い、露光条件の変化により発生する欠陥をモニタリングし、欠陥の発生しない露光条件を確認する手法が考案された。
However, since the pattern shape becomes more complicated after the OPC process, the exposure margin is further reduced, defects are likely to occur due to fluctuations in conditions, and the occurrence itself is difficult to predict. For this reason, the occurrence of a defect cannot be confirmed only by measuring the line width of a fixed point using a conventional length measuring SEM, making it difficult to evaluate the reticle and determine the exposure margin. Therefore, as described in
しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の検査装置では、ウエーハ上に多数形成された同じ種類のパターンを持つ隣同士のダイ、又は同じ繰り返しパターンを有するメモリーデバイスのメモリーマット内で、パターン画像を取得し、それら同じパターンを比較処理しながら、異なったパターンと判断したものを欠陥として検出する。この手法では、FEMサンプルのように連続的に露光条件を変化させ作成されたパターンについては、隣接するパターンでは露光条件の変化が少ないため、露光条件の変動による欠陥の増加挙動が確認できない。すなわち、露光条件が最適値から大きく外れ、パターンが形成されないダイを検査した際に、このダイに隣接したダイも同様にパターンが形成されていなければ、パターン画像比較処理では違いがないため欠陥として検出できず、期待する露光条件が最適値から外れるほど欠陥量が増大していくといった検査結果にはならない。
However, in the conventional inspection apparatus as described in
そこで、CADデータ等を利用し、CADデータのイメージを基準画像とし、実際のパターン画像と比較処理しながら異なった個所を欠陥として検出する方法も考えられるが、CADデータのイメージには、パターンの形状の情報しか含まれず、検査装置から得られるパターン画像のように明るさの階調情報が得られない。すなわち、パターンのある部分とパターンのない部分との二値化像での比較となり、パターンがある部分の画像についても、二値化処理等によりパターンのエッジ部を強調する処理を行った後の画像を比較することが必要となる。しかしながら、1画素以下のサイズの欠陥は、画像取得条件にもよるが、階調の変化でその大きさが表され、欠陥サイズが小さいと信号量も小さく暗い欠陥となるため、二値化像での比較ではパターン画像中に存在する1画素以下のサイズの欠陥検出は困難である。 Therefore, a method of using CAD data or the like and using the CAD data image as a reference image and detecting a different part as a defect while performing comparison processing with the actual pattern image is conceivable. Only shape information is included, and brightness gradation information cannot be obtained like a pattern image obtained from an inspection apparatus. In other words, it becomes a comparison in the binarized image between the part with the pattern and the part without the pattern, and the image of the part with the pattern is also subjected to the processing for enhancing the edge of the pattern by binarization processing etc. It is necessary to compare the images. However, a defect with a size of 1 pixel or less depends on the image acquisition conditions, but its size is represented by a change in gradation. If the defect size is small, the signal amount is small and the defect becomes dark. In comparison, it is difficult to detect a defect having a size of one pixel or less existing in a pattern image.
また、検出される欠陥は、露光条件の変化に起因する欠陥のみならず、例えば、異物等に起因する欠陥も含まれるため、露光条件の変化に起因する欠陥とそれ以外の欠陥を分離する作業が必要であるが、検出される欠陥数に比例してその作業量は増大していく。さらに、検出される欠陥は、検査装置が持つ検出能力や欠陥検査時の検査条件により変化するため、検査対象としている露光条件の変化に起因する欠陥が見落とされてしまう可能性もある。 In addition, the detected defects include not only defects caused by changes in exposure conditions but also defects caused by, for example, foreign matter, etc., so the work of separating defects caused by changes in exposure conditions from other defects However, the amount of work increases in proportion to the number of detected defects. Furthermore, since the detected defect changes depending on the detection capability of the inspection apparatus and the inspection conditions at the time of defect inspection, there is a possibility that the defect due to the change of the exposure condition to be inspected may be overlooked.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、FEMサンプル等の露光条件を変化させて作成された試料に対しても、高精度でパターン欠陥を検査することができる装置及び方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an apparatus and method capable of inspecting a pattern defect with high accuracy even for a sample prepared by changing exposure conditions such as an FEM sample. Is to provide.
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、FEMサンプル等露光条件を変化させて作成された試料を検査する欠陥検査装置において、特定のダイを選択し、前述ダイから露光条件の変動により発生する欠陥以外の欠陥情報を除去した画像データを検査装置内に保存し、前述画像データと検査対象ダイとの比較により欠陥を検出する機能を設けることに想到した。 As a result of diligent research in view of the above problems, the inventor selected a specific die in a defect inspection apparatus for inspecting a specimen prepared by changing exposure conditions such as an FEM sample, The inventors have conceived of providing a function of storing image data from which defect information other than defects caused by fluctuations is removed in an inspection apparatus, and detecting defects by comparing the image data with the inspection target die.
以上、説明したように、本発明のパターン欠陥の検査装置及び検査方法によれば、露光条件を変化させて作成された試料に対して、露光条件の変動により発生する欠陥を高感度で検出することができ、検査結果に対する検証を的確かつ簡便に行うことができ、レチクルの評価および露光装置の最適露光条件の確認を行うことが可能となる。また、適切な基準画像を用いた検査手段と、検査結果の簡便な評価機能を備えることにより、従来半導体製品の欠陥検査にのみ使用されてきた欠陥検査装置をレチクルの評価及び露光条件の確認といった用途にも適用することができる。さらには、従来の欠陥検査装置に対して大幅な変更、改良を加える必要なく、レチクル評価や露光装置の最適露光条件の確認といった用途に利用することが可能となっている。 As described above, according to the pattern defect inspection apparatus and inspection method of the present invention, defects generated due to variations in exposure conditions can be detected with high sensitivity for samples prepared by changing the exposure conditions. Therefore, the inspection result can be verified accurately and simply, and the reticle can be evaluated and the optimum exposure condition of the exposure apparatus can be confirmed. Also, by providing inspection means using an appropriate reference image and a simple evaluation function for inspection results, a defect inspection apparatus that has been used only for defect inspection of semiconductor products in the past can be used for reticle evaluation and exposure condition confirmation. It can also be applied to applications. Further, it can be used for applications such as reticle evaluation and confirmation of the optimum exposure conditions of the exposure apparatus without the need for significant changes and improvements to the conventional defect inspection apparatus.
以下、添付図面を参照しながら、本発明のパターン欠陥の検査装置及び検査方法を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図1〜図8は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。 The best mode for carrying out a pattern defect inspection apparatus and inspection method of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 8 are diagrams illustrating embodiments of the present invention. In these drawings, the same reference numerals denote the same components, and the basic configuration and operation are the same. To do.
図1は、本発明のパターン欠陥の検査装置が適用された半導体製造ラインを示す図である。図1に示すように、半導体製造ラインは、通常、正常な環境が保たれたクリーンルーム010内にある。クリーンルーム010内には、レジストが塗布されたウエーハにパターンを撮像する露光装置001、露光されたパターンが設計値どおりに形成されているかの確認を行う測長SEM002、製品ウエーハの外観からパターン欠陥の検出を行う欠陥検査装置003、欠陥検査装置003で検出された欠陥を手動もしくは自動で観察するレビュー装置004が設置されている。露光装置001、測長SEM002、外観装置003、レビュー装置004は、通信回線005を介して接続されたデータ処理装置006との間で各種データを送受信することができるようになっている。データ処理装置006が有するOPC処理後のCADデータに基づいて、露光装置001によってフォーカス及び露光量をパラメータとした露光条件を調整してウエーハ上に所定のパターンを形成することにより、FEMウエーハ099が作成される。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor production line to which a pattern defect inspection apparatus according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the semiconductor production line is usually in a
図2は、図1に示す測長SEM002によるFEMウエーハ099の測定例を示す図である。露光装置001において、FEMウエーハ099上には、横軸に露光量を3mJ単位で変化させ、縦軸にフォーカス値を0.05μm単位で変化させたパターンが作成される。図2に示すように、FEMウエーハ099上には、露光条件によって、正常にパターンが作成されたダイ201と正常にパターンが作成されていないダイ202とができている。作成されたFEMウエーハ099は、測長SEM002に運ばれ、ウエーハ上パターンの予め決められた個所の測長が実施され、測長結果032が出力される。測長結果032は、ロット番号、ウエーハ番号、検査日時等のデータとともにデータ処理装置006において管理される。
FIG. 2 is a diagram showing a measurement example of the
この測長結果032に基づいて、各露光量での線幅とフォーカス値との関係を示すピポタルカーブ210が得られる。ピポタルカーブ210から、例えば、線幅130nmのパターンを作成したい場合には、露光量12mJでフォーカス値が−0.05μmから0.05μmの範囲であれば、このレチクルを使用してそのようなパターンを作成することができると判断できる。また、線幅90nmのパターンを作成したい場合には、露光量18mJでフォーカス値が0μmという条件で、このレチクルを使用してそのようなパターンを作成することは可能であるが、フォーカスの変動により大きく線幅が変化することになるためフォーカス変動の許容量は狭く、安定した製品の製造は難しいといった判断をすることができる。
Based on the
測長SEM002における測長の後、FEMウエーハ099は、欠陥検査装置003に運ばれて、欠陥検査が行われる。
After the length measurement in the length measurement SEM002, the
図3は、図1に示す欠陥検査装置003の構成例を示す図である。図3において、欠陥検査装置003は、照明光源901、ステージ902、ビームエキスパンダ903、可干渉性低減光学系904、ビームスプリッタ905、偏光素子群906、対物レンズ907、イメージセンサ908を有している。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
照明光源901は、例えば、波長266nmや波長355nmのUVレーザ光源から構成される光源である。ステージ902は、X,Y,Z方向及びθ(回転)方向に可動のステージから構成され、被検査パターンとしてFEMウエーハ099を載置するものである。ビームエキスパンダ903は、照明光源901からのUVレーザ照明光等を所定の大きさに拡大するものである。可干渉性低減光学系904は、照明光源901からのUVレーザ照明光等の可干渉性を低減するものである。ビームスプリッタ905は、偏光ビームスプリッタ等で構成され、UV照明光源901からのUVレーザ照明光等を反射させて偏光素子群906及び対物レンズ907に向ける。偏光素子群906は、FEMウエーハ099のパターンの形状や密度差によって、FEMウエーハ099からの反射光がイメージセンサ908に到達するときに明るさむらを生じないように、UVレーザ照明光等及びその反射光の偏光方向や偏光比率を制御する。対物レンズ907は、照明光源901からのUVレーザ照明光等をFEMウエーハ099上に集光するものであり、UV光、DUV光の色収差の影響を小さくすべく、反射対物レンズを用いるのが好ましい。イメージセンサ908は、試料上換算で、0.05μm〜0.3μm程度の画素寸法を有し、検査対象であるFEMウエーハ099からの反射光の明るさ(濃淡)に応じた濃淡画像信号を出力するものである。
The
以上の構成により、照明光源901より出射されたUVレーザ照明光等L1は、ビームエキスパンダ903で拡大され、可干渉性低減光学系904、レンズ922、ビームスプリッタ905及び偏向素子群906を介して対物レンズ907に入射し、FEMウエーハ099上を照射する。FEMウエーハ099からの反射光は、FEMウエーハ099の垂直上方より対物レンズ907、偏光素子群906、ビームスプリッタ905及び結像レンズ923を介してイメージセンサ908に入射する。すなわち、ステージ902を走査して検査対象であるFEMウエーハ099を等速度で移動させつつ、イメージセンサ908において、FEMウエーハ099上に形成された被検査パターンの明るさ情報(濃淡画像信号)を高精度で検出することができる。イメージセンサ908において取得される濃淡画像については、画像信号処理回路932において、パターン比較検査処理が行われる。パターン比較検査処理は、予め操作・制御部931に保持されているダイの配列情報、ダイサイズ等のウエーハ情報に基づいて行われる。
With the above configuration, the UV laser illumination light L1 emitted from the
一方で、ビームスプリッタ905とイメージセンサ908との間の光路中に設けたミラー928、レンズ923、及び観察カメラ930によって、対物レンズ907の瞳面の空間像を検出できるように構成している。この観察カメラ930により、FEMウエーハ099上に検出された欠陥の観察を行ったり、ステージ902上のFEMウエーハ099の位置合わせ確認を行ったりすることができる。
On the other hand, a spatial image of the pupil plane of the
図4は、図1及び図3に示す欠陥検査装置003における欠陥検査処理の流れを示すフローチャートである。図4において、まず、FEMウエーハ099上の基準ダイの選択を行う(ステップS01)。このとき、図2に示すようなウエーハマップをモニタ画面(図示せず)に表示し、ユーザが操作・制御部931によって画面上の任意のダイを基準ダイ501として指定できるようになっているものとする。ウエーハマップやダイサイズ等の情報は、観察カメラ930により予め取得されているものとする。ここで、後の確認作業の煩わしさを避けるため、過去の測定において最適と判断された露光マージンの範囲を確認するなどして、なるべく正常に作成されたダイを基準ダイとするのが好ましい。さらには、測長SEM002によってFEMウエーハ099を測長した際に得られたピポタルカーブ等の履歴を参照して、基準ダイを決定してもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of defect inspection processing in the
続いて、基準ダイ中に存在する異物などの欠陥の検出とその除去を行う。ここでの欠陥の検出は従来技術に準じるものとし、検査を実施する際の閾値、画像重ね合わせ等の検査条件も従来同様とする。以下、図5に示す具体例を参照しながら、基準ダイ中の欠陥の検出及び除去の手順について説明する。まず、基準ダイの画像とその左右のダイの画像とを取得し(ステップS02)、基準ダイの画像とその左右それぞれのダイの画像とから階調差の絶対値を計算することにより差画像を生成する(ステップS03)。図5に示す例では、基準ダイ501の画像401とその左隣のダイの画像402とから差画像404が生成され、基準ダイ501の画像401とその右隣のダイの画像403とから差画像405が生成される。ここで、図示するように、基準ダイの画像401、左隣のダイの画像402、右隣のダイの画像403には、それぞれ、欠陥411、欠陥412、欠陥413が存在しているものとする。これにより、生成された差画像404には、基準ダイ上の欠陥411に対応する領域414と左隣のダイ上の欠陥412に対応する領域415とが含まれることとなる。同じく、生成された差画像405には、基準ダイ上の欠陥411に対応する領域414と右隣のダイ上の欠陥413に対応する領域416とが含まれることとなる。
Subsequently, a defect such as a foreign substance existing in the reference die is detected and removed. The defect detection here is based on the prior art, and the inspection conditions such as the threshold and the image overlay when performing the inspection are the same as in the conventional case. Hereinafter, a procedure for detecting and removing defects in the reference die will be described with reference to a specific example shown in FIG. First, an image of a reference die and its left and right dies are acquired (step S02), and a difference image is obtained by calculating an absolute value of a gradation difference from the image of the reference die and its left and right dies. Generate (step S03). In the example shown in FIG. 5, a
続いて、各差画像において階調値が所定の閾値以上である個所を基準ダイ中の欠陥候補として決定する(ステップS04)。例えば、図5において、差画像405の各画素の階調値は417に示す通りであり、階調値が40である2×2画素の領域414と、階調値が50である1×1画素の領域416とが含まれている。この場合、欠陥検出の閾値値として10より大きい値を設定すれば、領域414及び領域415が欠陥候補となる。その後、差画像404及び差画像405においてダイ内座標が共通する欠陥候補を基準ダイ上の欠陥として検出する(ステップS05)。図5に示す例では、406に示すように領域414が基準ダイ上の欠陥として検出される。上記の閾値によって、検出される基準ダイ上の欠陥の個数が変化することになるが、検出される欠陥数及びそれら欠陥のダイ内の位置が閾値の変化に伴って変化していく様子をモニタ画面にて確認できるようになっているのが望ましい。また、この段階で、FEMウエーハ099をレビュー装置004に搬送するとともに、検出された欠陥の座標情報をレビュー装置004に出力して、欠陥の確認を行うことで、以後の欠陥領域の補正を精度良く行うことができる。この際、レビュー装置004で欠陥をカテゴリ分類し、特定のカテゴリに分類された欠陥に対してのみ前述補正を行うのが好ましい。
Subsequently, in each difference image, a portion having a gradation value equal to or greater than a predetermined threshold is determined as a defect candidate in the reference die (step S04). For example, in FIG. 5, the gradation value of each pixel of the
続いて、406において基準ダイ上の欠陥として検出された領域414の階調の平均値を算出し、領域414内の各画素の階調値を平均化する(ステップS06)。各画素の階調値は408に示す通りとなる。ここで、基準ダイ上の欠陥として検出された領域414の階調の平均値が基準ダイの画像401よりも明るい場合、すなわち基準ダイの画像401から画像402又は画像403を差し引いた画像の階調が負の値になる場合には、基準ダイの画像401の各画素を階調で表した407における領域414に対して、上記の領域414の階調の平均値を加算する。一方、領域414の階調の平均値が基準ダイの画像401よりも暗い場合、すなわち基準ダイの画像401から画像402又は画像403を差し引いた画像の階調が正の値になる場合には、基準ダイの画像401の各画素を階調で表した407における領域414から、上記の領域414の階調の平均値を減算する(ステップS07)。これらの処理によって、露光条件の変化により発生した欠陥以外の欠陥個所を除いた画像の各画素の階調値409が得られる。こうして得られる基準ダイ501の画像401から欠陥領域を補正した画像410を欠陥検査装置003内に保存する(ステップS08)。あるいは、画像410をデータ処理装置006に出力してもよい。
Subsequently, the average value of the gradation of the
次に、基準ダイ501の画像401から欠陥領域を補正した画像410を用いて他のダイとの比較検査を行う。まず、検査範囲にあるダイの画像を取得し(ステップS09)、各ダイの画像と画像410との差画像を作成し(ステップS10)、この差画像において階調が閾値以上である個所を欠陥として決定することにより、欠陥座標データ033を生成する(ステップS11)。ここで、検査範囲は基本的にウエーハ全面であるが、従来の検査装置と同様に検査範囲を指定できるものとする。さらに、通信回線005を介して測長SEM002又はデータ処理装置006から測長SEM002で予め検査した情報を取得し、パターンが形成されていないダイ又はパターンが無いダイを除くことで、検査時間を短縮できる。また、閾値の設定方法や他の検査パラメータ等は従来の検査装置が持つ機能を踏襲することで高い精度の検査を行うことができる。また、露光条件が最適値と大きく異なると検出される欠陥数は膨大になるが、予めダイあたりの最大検出欠陥数を設定し、設定値以上の欠陥が検出された際は、該当ダイの検査をスキップすることで、膨大な欠陥検出による検査速度の低下を防ぐことができる。このとき検査がスキップされたダイは、結果を表示画面において他のダイと色分け等で区別して表示されるのが望ましい。欠陥座標データは、通信回線005を介して測長SEM002やレビュー装置004に出力される。
Next, a comparison inspection with other dies is performed using an
上記で得られたこの欠陥座標データ033に基づいて、図6に示すように、ウエーハ上の欠陥位置を示すウエーハマップを表示する(ステップS12)。検出した欠陥には自動でIDナンバーを付与し、IDナンバー、検出ダイ座標、ダイ内座標、欠陥サイズ等を一覧表示するのが好ましい。ユーザは、制御・操作部930によって、欠陥マップ500上の特定の欠陥を指定し、その欠陥が観察カメラ930の視野の中心に来るようにステージ902を移動させるなどして、欠陥の確認を行うことができる。欠陥の指定は、表示された欠陥マップ500上で欠陥を指定するだけでなく、一覧表示された欠陥ID部のポイントや、座標情報の直接入力などによっても行うことができる。
Based on the defect coordinate
次に、検出された欠陥が露光条件の変化により発生した欠陥かの確認を、検査装置003またはレビュー装置004で行う。ここで欠陥の確認とは、(1)露光条件の変化により発生した欠陥と、レチクルの不良起因の欠陥や付着異物等突発的に発生した欠陥との区別、(2)検出された欠陥座標に実際に欠陥が有るかの確認、(3)欠陥が検出されていないダイに実際に欠陥が無いかの確認を主目的とする。
Next, it is confirmed by the
まず、露光条件の変化により発生した欠陥と、レチクルの不良起因の欠陥や付着異物等突発的に発生した欠陥との区別を行う(ステップS13)。図6に示す欠陥マップにおいて、露光条件の変化により発生した欠陥と、レチクルの不良起因の欠陥や付着異物等突発的に発生した欠陥との区別に関しては、露光条件の変化により発生する欠陥は、露光条件の変化により形状が変化しやすい特定のパターンで発生することに着目する。また、半導体製品は同一パターンの繰り返しや反転構造をもつものが多いため、各ダイで同一の座標に発生する欠陥が露光条件の変化により発生する欠陥であると予測できる。そこで、検出された欠陥の座標に対し、座標のマージンと検出個数を設定し、ダイ内の同一座標で検出される欠陥群504を露光条件の変化により発生した欠陥と判断できる。これらの条件により抽出される欠陥には、レチクル自体の不良により発生する欠陥(リピート欠陥)も含まれるが、リピート欠陥はダイ内の同一座標に発生した欠陥のサイズ及び信号量がほぼ同一であるのに対して、露光条件の変化により発生する欠陥は露光条件の変化に伴いサイズ及び信号量が変化することから、ダイ内の座標情報に対する座標のマージンと検出個数の情報に加えて、サイズ及び信号量等の情報を用いることで、両者を区別することができる。
First, a distinction is made between a defect that has occurred due to a change in exposure conditions and a defect that has occurred suddenly, such as a defect caused by a defective reticle or an attached foreign substance (step S13). In the defect map shown in FIG. 6, regarding the distinction between the defect caused by the change of the exposure condition and the defect caused by the reticle defect or the suddenly generated defect such as attached foreign matter, the defect caused by the change of the exposure condition is: Note that it occurs in a specific pattern whose shape is likely to change due to changes in exposure conditions. In addition, since many semiconductor products have the same pattern repetition or inversion structure, it is possible to predict that a defect occurring at the same coordinate in each die is a defect caused by a change in exposure conditions. Therefore, a margin of coordinates and the number of detections are set for the coordinates of the detected defect, and the
図7は、ダイ内のセルエリアと欠陥の例を示す図である。ダイ600上の欠陥609に対する、ダイ612上の同一座標611は、ダイ600の原点601からの欠陥609と同一の座標位置611に欠陥が検出され、かつ信号量等が異なる場合露光条件の変化により発生した同一の欠陥群504と判断できる。また、半導体製品には、ダイ600内にDRAM(Dynamic Random Access Memory)等同サイズのメモリセルエリア606、607等、複数のセルエリアが存在するものがある。露光条件の変化により発生した欠陥609がセルエリア606内に存在した場合、他のセルエリア607のセルエリア原点から同一座標610は同様のパターンのため、同じ露光条件で欠陥が発生することが考えられる。そこで、ダイ600のダイ原点601からの露光条件の変化により発生した欠陥609をセルエリア原点602からの座標に置き換え、セルエリア原点603から同一セル内座標位置にある欠陥610を同じ欠陥群とすることでレビュー作業の軽減が図れる。基準欠陥に対しセルエリア各原点からの同一座標位置は、ダイ原点601を原点とする座標軸上で欠陥609の座標を(Xd1, Yd1)、欠陥609が存在するセルエリア原点602の座標を(Xb1, Yb1)、同一ダイ内に存在する他のセルエリア原点603の座標を(Xb2, Yb2)とすれば、欠陥610の座標 (Xd2, Yd2)は[式6−1]で表される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of cell areas and defects in a die. The same coordinate 611 on the
(Xd2, Yd2) = (Xd1-Xb1+Xb2 , Yd1-Yb1+Yb2 ) −[式6-1] (Xd2, Yd2) = (Xd1-Xb1 + Xb2, Yd1-Yb1 + Yb2) − [Formula 6-1]
図8は、セルエリア内対称位置に存在する欠陥座標の例を示す図である。半導体製品は繰り返し、反転、対称位置に同一形状のパターンが形成されることが多い為、これら条件を一つ又は複数満たすものを同一の欠陥とすることで、露光条件の変化により発生しやすい欠陥のパターン上での位置が把握できる。ダイ原点601を原点とする座標軸上で欠陥609の座標を(Xd1, Yd1)、欠陥609が存在するセルエリア原点602の座標を(Xb1, Yb1)、セルエリア右上終点700の座標を(Xe1, Ye1)、セルエリア606の中心を原点701とすると、原点の座標 (Xc1, Yc1)及び原点701を通るX座標軸702の対称位置座標704の座標 (a,b)、Y座標軸703の対称位置座標705の座標 (c,d)はそれぞれ[式7−1]、[式7−2]、[式7−3]で表される。
FIG. 8 is a diagram showing an example of defect coordinates existing at symmetrical positions in the cell area. Because semiconductor products often have patterns of the same shape at repeated, inverted, and symmetrical positions, defects that easily occur due to changes in exposure conditions by making one that satisfies one or more of these conditions the same defect The position on the pattern can be grasped. On the coordinate axis with the
(Xc1, Yc1) = { (Xe1-Xb1)/2 , (Ye1-Yb1)/2 } −[式7-1]
(a, b) ={ Xd1 , 2(Yc1)-Yd1 } −[式7-2]
(c, d) ={ 2(Xc1)-Xd1 , Yd1 } −[式7-3]
(Xc1, Yc1) = {(Xe1-Xb1) / 2, (Ye1-Yb1) / 2} − [Formula 7-1]
(A, b) = {Xd1, 2 (Yc1) -Yd1} − [Formula 7-2]
(C, d) = {2 (Xc1) -Xd1, Yd1}-[Formula 7-3]
次に、視覚的に欠陥の確認を行う(ステップS14)。ステップ13で露光条件起因の出現特徴を持つ欠陥群の抽出をしたが、欠陥が発生しはじめる照明条件では発生する欠陥が微細で検査条件により検出できない可能性がある。そこで、欠陥が検出されていないダイに実際に欠陥が無いかの確認に関して、指定した欠陥群504に対して他のダイの同一座標位置505を抽出し欠陥マップ500上で欠陥群504と同一座標上にない欠陥506と区別して表示する。また、従来の検査装置と同様に各欠陥に対し欠陥番号と欠陥座標等情報を表示するのに加えて、各欠陥群に対し欠陥群番号と欠陥座標等情報を表示するものとする。また、実際に欠陥の観察を行う場合、欠陥位置へステージを移動させる必要があるが従来の検査装置と同様に、欠陥MAP500上の欠陥をクリックする、数値入力で欠陥番号を指定する等で欠陥位置へ移動することができるものとする。
Next, the defect is visually confirmed (step S14). In step 13, the defect group having the appearance feature attributed to the exposure condition is extracted. However, there is a possibility that the generated defect is minute and cannot be detected depending on the inspection condition under the illumination condition where the defect starts to occur. Therefore, regarding the confirmation of whether or not a die in which no defect has been detected actually has a defect, the same coordinate
上記の手段で欠陥及び欠陥候補の座標を追加していくとすると、レビューにかかる時間労力も膨大なものとなる。そこで同一座標位置505を欠陥座標データ033に追加する機能を持たせ、欠陥群504及び同一座標位置505のイメージを検査装置003上で取得し、欠陥イメージの一覧表510を作成することで、従来各座標に移動して実施していたレビューが、一つの座標を指定するだけで同一ダイ内座標の欠陥を一度に確認でき、欠陥が発生していない領域511の確認が容易に行うことができる。欠陥群504が数種存在する場合は、各々の欠陥群ごとに欠陥イメージの一覧表510を保存し、欠陥が発生していない領域511をオーバーレイ表示できるものとする。更に欠陥座標データ033に座標位置505を追加した検査結果034を出力することとし、検査装置003よりも高解像度のレビュー装置004で自動レビュー/自動分類することで、簡便かつ微細な欠陥に関しても高い精度で確認することができる。またレビュー結果035は欠陥検査装置003で確認でき、さらにデータ処理装置006に送ることで、クリーンルーム010外でも確認ができるようにする。また、基準ダイ501中に露光条件の変化により発生した欠陥が含まれていた場合でも、上記同様にして、容易に確認することができる。この場合、正常個所が欠陥となるため、欠陥座標データ033から欠陥座標を削除することができるようにする。
If the coordinates of the defect and the defect candidate are added by the above means, the time labor required for the review becomes enormous. Therefore, the function of adding the same coordinate
次に、検査結果のフィードバックを行う。まず、露光条件の変化により欠陥が発生したダイの範囲を検査装置003内に欠陥情報033とともに登録する(ステップS15)。また、欠陥情報033は、ロット番号、ウエーハ番号、検査日時等のデータとともにデータ処理装置006で管理される。測長SEMからの測長情報032と欠陥情報033との比較を行い、所望の線幅でパターンが作成されており、かつ露光条件の変化により欠陥が発生していない最適な露光条件の範囲034を決定する(ステップS16)。従来の欠陥検査装置では、観察倍率が測長SEMに比べて低いため、露光条件の変動により変化するパターンの幅を高い信頼性で測長することはできないが、将来的には、高い倍率での観察を行うかあるいは他の測長手段を用いれば、本発明の欠陥検査装置だけで露光条件の評価が可能である。
Next, the inspection result is fed back. First, a die range where a defect has occurred due to a change in exposure conditions is registered in the
こうして得られた最適な露光条件の範囲034の情報を基に、レチクルの評価がなされ、あるいは実際に露光装置001で半導体製品の製造が行われる(ステップS17)。測長情報033、欠陥情報032、最適な露光条件の範囲034、レビュー情報035は、ロット番号、ウエーハ番号、検査日時等のデータとともにデータ処理装置006で管理されるものとする。実際の製品を露光する際は、露光対象である製品の情報、すなわちロット番号、ウエーハ番号、検査日時等をキー情報として、データ処理装置006から最適な露光条件のマージ情報034が露光装置001に出力されるものとする。
Based on the information of the optimum
以上、本発明のパターン欠陥の検査装置及び検査方法について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。 As mentioned above, although the specific embodiment was shown and demonstrated about the inspection apparatus and inspection method of the pattern defect of this invention, this invention is not limited to these. A person skilled in the art can make various changes and improvements to the configurations and functions of the invention according to the above-described embodiments or other embodiments without departing from the gist of the present invention.
001 露光装置
002 測長SEM
003 欠陥検査装置
004 レビュー装置
005 通信回線
006 データ処理装置
010 クリーンルーム
032 測長情報
033 欠陥情報
034 露光条件の範囲
035 レビュー情報
099 FEMウエーハ
201 正常にパターンが作成されたダイ
202 正常にパターンが作成されていないダイ
210 ピポタルカーブ
501 基準ダイ
901 照明光源
902 ステージ
903 ビームエキスパンダ
904 可干渉性低減光学系
905 ビームスプリッタ
906 偏向素子群
907 対物レンズ
908 イメージセンサ
922 レンズ
923 結像レンズ
930 観察カメラ
931 制御・操作部
932 画像信号処理回路
001
003
Claims (6)
所定の基準画像と、同一のレチクルを用いて露光条件を連続的に変化させることにより前記半導体基板上に形成された複数のパターンとを比較して不一致箇所を欠陥として検出する手段と、
前記パターンを形成する条件の変化に伴う欠陥の増加量に基づいて、前記露光条件を調整するための情報を演算する手段とを備えた欠陥検査装置。 A defect inspection apparatus for inspecting a plurality of patterns formed on a semiconductor substrate,
Means for comparing a predetermined reference image and a plurality of patterns formed on the semiconductor substrate by continuously changing exposure conditions using the same reticle, and detecting a mismatched portion as a defect;
A defect inspection apparatus comprising: means for calculating information for adjusting the exposure condition based on an increase amount of the defect accompanying a change in the condition for forming the pattern.
所定の基準画像と、同一のレチクルを用いて露光条件を連続的に変化させることにより前記半導体基板上に形成された複数のパターンとを比較して不一致箇所を欠陥として検出し、
前記パターンを形成する条件の変化に伴う欠陥の増加量に基づいて、前記露光条件を調整するための情報を演算することを特徴とする欠陥検査方法。 A defect inspection method for inspecting a plurality of patterns formed on a semiconductor substrate,
By comparing a predetermined reference image and a plurality of patterns formed on the semiconductor substrate by continuously changing the exposure conditions using the same reticle, and detecting a mismatch point as a defect,
A defect inspection method, wherein information for adjusting the exposure condition is calculated based on an increase amount of the defect accompanying a change in the condition for forming the pattern.
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---|---|---|---|
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