JP3810694B2 - パターン検査装置及びパターン検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。更に、具体的な適用としては、試料基板に形成されたパターンの欠陥を検出するパターン検査装置及びパターン検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のパターン検査装置３００を示す概略図である。
図５に示すように、パターン検査装置３００は、ハロゲンランプ８から光を偏向板６に入射して偏向させ、ウェーハステージ２０上のウェーハ２４に照射する。ここで得られるウェーハ２４に形成されたパターンの像を対物レンズ１８により拡大し、これをＣＣＤカメラ２により撮影する。撮影されたパターンの画像は、画像処理プロセッサ４４に送信される。画像処理プロセッサ４４において、パターンの画像は、画素（ピクセル）単位に区画され、この画素（ピクセル）単位ごとに１の灰色度（グレイスケール）が与えられる。この灰色度（グレイスケール）のデータは、欠陥画像検出部３６に送信され、欠陥画像検出部３６において、同一のウェーハ２４上に形成された複数の同一パターンの同一位置における画素（ピクセル）同士の灰色度（グレイスケール）の濃淡差を比較することによりパターンの欠陥検出が行われる。
【０００３】
図６は、このようなパターン検査装置３００を用いたパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
図５及び図６を用いて、従来のパターン検査方法を説明する。
【０００４】
まず、検査の対象となるウェーハ２４に応じた検査プログラムを、プログラム記録部３２に記録された複数の検査プログラムの中から選択する（ステップＳ２）。ここで、検査プログラムは、ウェーハ２４の状態に応じて、事前に作成されたものであり、アライメントの条件や、検査感度等の検査の条件が設定されている。この検査プログラムにより検査は管理され、ウェーハ２４上に形成された各チップ上のパターンは、自動的に連続して検査されるようになっている。
【０００５】
次に、ウェーハカセット２８から、検査を行うウェーハ２４を、選択する（ステップＳ４）。選択したウェーハ２４を、プリアライメントした後、ウェーハ搬送系２６により、ウェーハステージ２０まで搬送して載置する（ステップＳ６）。
【０００６】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここで、アライメントにはウェーハ２４上に形成された任意のパターンが、アライメントパターンとして用いられる。このアライメントパターンは、予め、プログラム記録部３２に記録された検査プログラムに、アライメントパターンとして記憶されている。
アライメントパターンを用いたアライメントは、アライメントパターンの位置座標と、ウェーハステージ２４の位置座標との回転方向のズレを補正するものである。
【０００７】
アライメントが行われた後、欠陥検出手段３６により、ウェーハ２４上に形成されたパターンの欠陥の検出を行う（ステップＳ１６）。その結果、欠陥の検出された画素（ピクセル）の座標は、欠陥座標として、欠陥座標記録部３８に記録される（ステップＳ１８）。また、必要な場合には、欠陥の検出されたパターンの画像データが、欠陥画像として、欠陥画像記録部４０に記録される（ステップＳ２０）。
このようにして、ウェーハ２４上に形成されたチップは、連続して検査される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなパターン検査の場合、欠陥として検出されたパターン全てに必ずしも欠陥があるとは限らない。したがって、この検査により欠陥を検出し、欠陥座標、欠陥画像を記録して、検査が終了した後、この記録したデータに基づいて、欠陥として検出されたパターンを再度、観察（レビュー）して、最終的に人が不良判定を行うことが多い（ステップＳ３６）。
【０００９】
このように、観察（レビュー）を実施する場合、欠陥検査の終了後、検査の際に用いたものと同一のアライメントパターンでアライメントを行い、ウェーハステージ２０にウェーハ２４を載置する（ステップＳ２８）。しかし、検査後、ウェーハ２４の製造工程が進み、ウェーハ２４に形成されたアライメントパターンが、欠陥座標を検出した検査の時とは異なる形状になっている場合には、記憶されたアライメントパターンを用いてアライメントを行うことができず、観察（レビュー）を行うことができない。このような場合には、再び、その工程にあわせて、アライメントパターンを記録し直して、再度、そのパターンに合わせて検査プログラムを作成しなければならない（ステップＳ５０）。
【００１０】
また、アライメントパターンは、ウェーハ２４上の任意のパターンを用いて行うため、アライメントパターン自体に欠陥がある場合がある。この場合には、検査の際のアライメント（ステップＳ２８）を行うことができない。従って、このような場合にも、新たにアライメントパターンを再記録して、再度検査プログラムを作成しなければならない（ステップＳ５０）。
【００１１】
しかし、このように、検査、観察（レビュー）のため、ウェーハ２４上のパターンの形状に合わせて、再度プログラムを作成していたのでは、パターン検査に多くの時間を要することとなり、生産の遅れ、ひいては、生産コストの増加を招くこととなるため問題である。
【００１２】
また、検査の際に欠陥画像記録部４０に記録された欠陥画像をパソコンモニタ４６に読み出し、読み出された欠陥画像により、観察（レビュー）を行うこともできる。このようにすれば、観察（レビュー）のため、再度ウェーハ２４をウェーハステージ２０に載置することなく、アライメントの必要がないため、ウェーハ２４上のパターンの形状が変化しても、検査プログラムを再度作成する必要がない。
【００１３】
しかし、欠陥画像記録部４０の容量は限られている。一方、欠陥として検出されるパターンには、実際には欠陥のないパターンも含まれているため、欠陥画像のデータ総量は膨大になることが多い。このような場合、全ての欠陥画像を欠陥画像記録部４０に記録できない場合もある。また、記録する画像の総数を制限することはできるが、人が観察して必要な欠陥部分のみを指定して記録する等、欠陥に応じて選択的に欠陥画像を記録することはできない。従って、一度の検査で連続して検査を行い、全ての欠陥画像を記録した後、連続して一度に観察（レビュー）を行うことは困難である。従って、欠陥検査の際に記録される欠陥画像を用いて観察（レビュー）を行っても、パターン検査には時間を要する場合が多い。
【００１４】
この発明は、以上説明したような問題を解決し、迅速かつ効率的なパターン検査を行うことを目的として、改良されたパターン検査装置及びパターン検査方法を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明のパターン検査装置は、支持台に載置された試料基板に形成されたパターンの画像を取得することができる画像取得手段と、
前記試料基板の前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる基本パターンを予め記録する記録手段と、
前記試料基板の載置位置のずれを補正する位置補正手段と、
前記画像取得手段において取得された画像から、前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記欠陥検出手段において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断手段と、
前記欠陥の検出されたパターンのうち、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録部と、
を備えるものである。
【００１６】
また、この発明のパターン検査装置は、
前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、前記試料基板を前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる新たなパターンを仮記録する仮記録部を備え、
前記位置補正手段は、
前記仮記録部に新たなパターンが登録されている場合には新たなパターンを用いて、前記仮記録部に新たなパターンが登録されていない場合には前記基本パターンを用いて、載置位置のずれを補正することを特徴とするものである。
また、この発明のパターン検査装置は、前記新たなパターンと、前記基本パターンとの位置のズレを調整する調整手段を備えるものである。
【００１８】
次に、この発明のパターン検査方法は、試料基板上に形成されたパターンの欠陥を検査するパターン検査方法において、
予め設定された検査プログラムを選択するプログラム選択工程と、
前記検査プログラムに従って、検査される試料基板を選択し、所定の位置に載置する試料基板載置工程と、
前記試料基板に形成された基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する位置補正工程と、
前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断工程と、
前記欠陥サイズ判断工程において、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいと判断されたパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録工程と、
を備えるものである。
【００１９】
また、この発明のパターン検査方法は、
前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、新たなパターンを仮記録する仮記録工程と、
前記記録された欠陥画像を観察する場合において、前記新たなパターンが仮記録されている場合には、前記新たなパターンを用い、前記新たなパターンが仮記録されていない場合には、前記基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する仮位置補正工程と、
前記欠陥の検出されたパターンの観察を行う観察工程と、
を備えるものである。
また、この発明のパターン検査方法は、前記仮記録工程の後、前記新たなパターンと前記基本パターンとの位置のズレを調整する位置調整工程を有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における、パターン検査装置１００を示す概念図である。
図１において、パターン検査装置１００は、光学顕微鏡１１０、ウェーハ搬送系２６、ホストパソコン３０及び画像処理プロセッサ４４を備える。
【００２３】
光学顕微鏡１１０は、ＣＣＤカメラ２を備える。ＣＣＤカメラ２には、リレーレンズ４が備えられている。また、光学顕微鏡１１０は偏向板６を備える。偏向板６には、ハロゲンランプ８が接続され、ハロゲンランプ８には、照明電源１０が接続されている。
偏向板６下方には、レボルバ１２が接続されている。レボルバ１２には、オートフォーカス１４及びレボルバコントローラ１６が接続されている。また、レボルバ１２の下方には、対物レンズ１８が接続されている。
また、対物レンズ１８に対向してウェーハステージ２０が備えられ、ウェーハステージ２０には、ステージコントローラ２２が接続されている。また、ウェーハステージ２０には、ウェーハ２４が載置されている。
【００２４】
以上説明したように、ＣＣＤカメラ２、リレーレンズ４、偏向板６、ハロゲンランプ８、照明電源１０、レボルバ１２、オートフォーカス１４、レボルバコントローラ１６、対物レンズ１８、ウェーハステージ２０及びステージコントローラ２２を含んで、実施の形態１における光学顕微鏡１１０が構成されている。
【００２５】
また、ウェーハ搬送系２６は、ウェーハステージ２０と、ウェーハカセット２８との間に設置されている。ウェーハカセット２８には、検査待ちのウェーハ２４が保管されている。
【００２６】
また、パターン検査装置１００には、ホストパソコン３０が備えられている。ホストパソコン３０は、光学顕微鏡１１０の、照明電源１０、オートフォーカス１４、レボルバコントローラ１６及びステージコントローラ２２に接続されている。また、ホストパソコン３０は、同時に、パソコンモニタ４６に接続されている。
ホストパソコン３０には、プログラム記録部３２、仮アライメントパターン記録部３４、欠陥検出手段３６、欠陥座標記録部３８、欠陥画像記録部４０が設けられている。
【００２７】
また、パターン検査装置１００には、画像処理プロセッサ４４が備えられている。画像処理プロセッサ４４は、ホストパソコン３０、画像モニタ４８及び光学顕微鏡のＣＣＤカメラ２に接続されている。
【００２８】
次に、このように構成されたパターン検査装置１００の機能について説明する。
光学顕微鏡１１０において、ハロゲンランプ８から、偏向板６に光を入射して偏向し、ウェーハステージ２０上のウェーハ２４に照射する。ここで得られるパターン像を対物レンズ１８により拡大し、これをリレーレンズ４で伝送して、ＣＣＤカメラ２により撮影する。
【００２９】
このとき、光学顕微鏡１１０は、ホストパソコン３０に接続され、プログラム記録部３２に記録された検査用プログラムにより管理され、ウェーハ２４に形成された複数のパターンについて、自動的に連続して検査することができるようになっている。
【００３０】
具体的には、ホストパソコン３０は、検査プログラム記録部３２に記録された検査プログラムに応じて、照明電源１０を制御する。これによって、ハロゲンランプ８は、検査の際、自動的に、検査に必要な照度の光を照射することができる。
【００３１】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに応じて、レボルバコントローラ１６を制御する。これによって、レボルバコントローラ１６は、検査の際、自動的に、対物レンズ１８の感度を検査に必要な感度にすることができる。
【００３２】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに応じて、オートフォーカス１４を制御する。これによって、オートフォーカス１４は、対物レンズ１８の焦点を自動的に合わせることができる。
【００３３】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに従って、ステージコントローラ２２を制御する。ホストパソコン３０は、検査プログラムに記録されているアライメントパターン、あるいは、仮アライメントパターン記録部３４に記録されている仮アライメントパターンの位置座標と、ウェーハステージ２０の位置座標とを比較して、ウェーハステージ２０の回転方向のズレを検出する。また、ホストパソコン３０は、この検出したズレを補正するための回転角を算出し、回転角をステージコントローラ２２に送信する。ステージコントローラ２２は、これに従って、ウェーハステージ２０を回転することにより、自動的に、回転方向のウェーハステージ２０のズレを修正する。
【００３４】
ホストパソコン３０の検査プログラム記録部３２には、様々なパターンの検査プログラムが記録されている。また、検査プログラムには、基本のアラインメントパターンが記録されている。しかし、この基本のアライメントパターンでアライメントを行うことができない場合には、必要に応じて、新たにアライメントパターンを仮アライメントパターンとして仮アラインメントパターン記録部３４に記録し、この仮アラインメントパターンを選択して利用することができる。
【００３５】
ＣＣＤカメラ２によって撮影された画像は、画像処理プロセッサ４４に送信される。画像処理プロセッサに接続された画像モニタ４８では、この撮影された画像を観察することができる。
また、画像処理プロセッサ４４は、ＣＣＤカメラ２から送信された画像を、画素（ピクセル）単位に区画して、この画素（ピクセル）単位ごとに２５６色の灰色度（グレイスケール）のうちの１の灰色度（グレイスケール）を与える。ここで得られた画像の灰色度（グレイスケール）のデータは、ホストパソコン３０の欠陥検出手段３６に送信される。
【００３６】
欠陥検出手段３６では、検査されたウェーハ２４上に形成された複数の同一パターンの、同一位置における各画素（ピクセル）同士の灰色度（グレイスケール）を比較することにより、欠陥を検出することができる。ホストパソコン３０の欠陥座標記録部３８には、このようにして欠陥の検出された画素（ピクセル）の座標を記録しておくことができる。この欠陥座標は、ウェーハステージ２０に対する位置を座標として表したものである。また、欠陥画像記録部４０には、欠陥の検出されたパターンの画像を欠陥画像として記録することができる。
【００３７】
図２は、この発明の実施の形態１における欠陥パターンの検出方法について説明するためのフロー図である。
以下、図２を用いて、パターン検査装置１００を用いたパターン検出方法について説明する。
【００３８】
まず、ホストパソコン３０のプログラム記録部３２に記録された様々な検査プログラムの中から、必要な検査プログラムを選択する（ステップＳ２）。
次に、ウェーハ２４の選択を行う（ステップＳ４）。ここでは、選択した検査プログラムに従って、ホストパソコン３０から、ウェーハ搬送系２６に、搬送すべきウェーハ２４についての情報が送信される。ウェーハ搬送系２６は、これに従って、ウェーハカセット２８の中から、必要なウェーハ２４を選択する。
このように選択されたウェーハ２４は、ウェーハ搬送系２６により搬送され、プリアライメント後、ウェーハステージ２０に載置される（ステップＳ６）。
【００３９】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここでは、アライメントパターンを用いて、ホストパソコン３０において算出された補正のために必要な回転角が、ウェーハステージ２０に送信され、ウェーハステージ２０は、これに応じて、この回転角だけ回転する。
【００４０】
次に、アライメントが完了したかどうかの確認を行う（ステップＳ１０）。ここで、アライメントパターンとして用いた任意のパターンに欠陥などがあったために、アライメントを行うことができなかった場合には、ウェーハ２４に形成されたパターンから、新たに任意のパターンを選択し、これを仮アライメントパターンとして、仮アライメントパターン記録部３４に仮記録する（ステップＳ１２）。更に、仮アライメントパターンと、元のアライメントパターンとの位置にズレがある場合には、位置の調整を行う（ステップＳ１４）。ここでは、ホストパソコン３０において、仮アライメントパターンと元のアライメントパターンとの位置のズレを、チップ角を基準にして算出し、このズレの分だけ、ウェーハステージを回転させる。
【００４１】
次にこの状態で、再びアライメントを行う（ステップＳ８）。ここでは、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターン用いてアライメントを行う。
【００４２】
アライメントが完了したかどうか確認し（ステップＳ１０）、アライメントを行うことができた場合には、パターンの欠陥検出を行う（ステップＳ１６）。ここでは、検査プログラムに従って、ホストパソコン３０から、照明電源１０、レボルバコントローラ１６、オートフォーカス１４に信号が送られ、光学顕微鏡１１０は、検査に必要な条件に合致するようにセットされる。この状態で、ハロゲンランプ８から光の照射を開始し、ウェーハ２４に形成されたパターンの画像をＣＣＤカメラ２により撮影して取得する。ここで取得された画像は、画像処理プロセッサ４４に送られ、画素（ピクセル）単位ごと灰色度（グレイスケール）が与えられる。この画像の灰色度（グレイスケール）のデータは、ホストパソコン３０の欠陥検出手段３６に送信される。欠陥検出手段３６においては、この灰色度（グレイスケール）のデータを基に、欠陥パターンを検出する。
【００４３】
次に、欠陥の検出されたパターンの画素（ピクセル）の座標を欠陥座標として記録する（ステップＳ１８）。また、欠陥パターンの画像を欠陥画像として記録する（ステップＳ２０）。
【００４４】
次に、同一ウェーハ内の他のパターンについて検査を続けて行うか否かを判断する（ステップＳ２２）。ここで、他のパターンの検査を続行する場合には、該当するパターンについての欠陥検出を行う（ステップＳ１６）。
【００４５】
パターンの検査が終了した場合には、検出した欠陥パターンについて、再度、観察（レビュー）を行うかどうか判断する（ステップＳ２４）。ここで、すぐには観察（レビュー）を行わず、次の製造工程に進んだ後、後から観察（レビュー）を行う場合には、その工程を実行し（ステップＳ２６）、必要になったときに観察（レビュー）を行うことができる。
【００４６】
観察（レビュー）を行う場合には、再びウェーハ２４のアライメントを行う（ステップＳ２８）。ここでは、まず、検査プログラムに記録した元のアライメントパターンあるいは、仮アライメントパターン記録部３４に仮アライメントパターンの記録がある場合には仮アライメントパターンにより、アライメントを行う。
【００４７】
次に、アライメントが完了したかどうか確認する（ステップＳ３０）。ここで、ウェーハ２４の製造工程が、欠陥を検出した検査を行った時よりも進み、アライメントパターンの形状が変化したため、ウェーハ２４のアライメントを行うことができなかった場合、新たに仮アライメントパターンの記録を行う（ステップＳ３２）。ここでは、記録される仮アライメントパターンは、ウェーハ２４の製造工程進行後のパターンに対応させたものである。次に、仮アライメントパターンと、元のアライメントパターンとの位置にズレがある場合には、チップ角を利用して、位置の調整を行う（ステップＳ３４）。
【００４８】
次にこの状態で、再びアライメントを行う（ステップＳ２８）。ここでは、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターンを選択してアライメントを行う。
【００４９】
次に、欠陥座標記録部３８に記録された欠陥座標の記録に基づき、観察（レビュー）を行う（ステップＳ３６）。ここでは、欠陥座標記録部３８に記録された欠陥座標に基づき、欠陥座標部分のパターンに焦点を合わせて、再度欠陥座標部分のパターンの観察（レビュー）を行う。これによって、欠陥座標として記録された部分のパターンを観察して、実際に欠陥があるかどうかを判断する。
【００５０】
次に、他に記録された欠陥座標の部分のパターンについて、観察（レビュー）を行うかどうか判断し（ステップＳ３８）、観察（レビュー）を行う場合には、その座標に従って、欠陥パターン部分に焦点を合わせて、観察（レビュー）（ステップＳ３６）を行う。一方、終了する場合には、半導体装置の検査を終了する。
【００５１】
以上のようにすれば、ウェーハ２４に形成されたパターンの形状が変化するたびに新たなプログラムを組み直す必要はなく、新たにアライメントパターンを仮登録し、この仮記録されたアライメントパターン用いることで、アライメントパターンの形状の変化に対応することができる。従って、検査に要する時間を大幅に短縮することができ、半導体装置の生産性の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、この実施の形態においては、光学顕微鏡１１０を用いた検査について説明したがこれに限るものではなく、他の構造を有する光学顕微鏡や、電子顕微鏡等、他の顕微鏡を用いて、アライメントを行い検査するようなパターン検査装置であってもよい。
【００５３】
また、この実施の形態においては、ホストパソコン３０と、画像処理プロセッサ４４を、光学顕微鏡１１０に接続し自動的に検査を行うものについて説明した。しかし、パターン検査を管理して、画像処理を行い、パターンの欠陥を検出できる機能を備えるものであれば、ホストパソコン３０や、画像処理プロセッサ４４に限られるものではない。
【００５４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における、パターン検査装置２００を示す図である。
パターン検査装置２００は、実施の形態１において説明したパターン検査装置１００に、更に、欠陥サイズ判断手段４２を備えるものである。
【００５５】
欠陥サイズ判断手段４２は、ホストパソコン３０に備えられている。
欠陥サイズ判断手段４２は、欠陥検出手段３６において検出された欠陥パターンのサイズを、欠陥として検出された画素（ピクセル）の個数によって、判断することができる。その結果、欠陥パターンのサイズが所定のサイズより小さい場合には、欠陥画像記録部４０は、欠陥画像を記録する。一方、欠陥パターンのサイズが所定のサイズより大きい場合には、欠陥画像の記録を行わない。このように、パターン検査装置２００は、欠陥検出手段３６において欠陥と判断されたパターンのなかから、選択的に、小さなサイズの欠陥を有するパターンのみを欠陥画像として、欠陥画像記録部４０に記録することができる。
【００５６】
図４は、この発明の実施の形態２におけるパターンの検査方法について説明するためのフロー図である。
以下、図４に従って、パターン検査装置２００を用いた、パターンの検査方法について説明する。
【００５７】
まず、実施の形態１と同様に、検査プログラムを選択し（ステップＳ２）、これに従って、ウェーハを選択（ステップＳ４）する。ウェーハ搬送搬送系２６により、ウェーハ２４を搬送し、ウェーハステージ２０に載置する（ステップＳ６）。
【００５８】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここで、アライメントの実行が出来なかった場合には、仮アライメントパターンの記録（ステップＳ１２）、位置補正（ステップＳ１４）を行った後、仮アライメントパターンを用いて再びアライメントを行う（ステップＳ８）。
次に、パターンの検査を開始し、欠陥の検出を行う（ステップＳ１６）。また、ここで、欠陥座標の記録を行う（ステップＳ１８）。
【００５９】
ここで、実施の形態２においては、検出された欠陥パターンの欠陥の大きさが、所定のサイズ内であるかどうか判断する（ステップＳ４０）。欠陥パターンのサイズが所定のサイズより小さいと判断された場合には、欠陥画像記録部４０に、欠陥画像を記録する（ステップＳ２０）。また、所定のサイズより大きいと判断された場合には、欠陥画像の記録を行わずに次のステップに進む。これは、所定の範囲より小さい欠陥には、実際には、欠陥ではないパターンが含まれる可能性が大きいためである。
【００６０】
次に、検査を終了するか否かの判断を行い（ステップＳ２２）、検査を続行する場合には欠陥検出、記録を行い（ステップＳ１６〜Ｓ２０）、検査終了する場合には、観察（レビュー）を行うかどうかの判断をする（ステップＳ２２）。ここで、観察（レビュー）を行わない場合には、他の製造工程へ移り（ステップＳ２６）、必要な場合に観察（レビュー）を行うことができる。
【００６１】
観察（レビュー）を行う場合には、欠陥画像記録部４０に記録した欠陥画像を読込み、パソコンモニタ４６に表示する（ステップＳ４２）。ここで、表示された画像と、同一パターンの画像とを観察して比較することにより、欠陥として記録された画像に、実際に欠陥があるかどうかを判断する（ステップＳ３６）。
【００６２】
続けて観察（レビュー）を行うかどうかの判断をし（ステップＳ３８）、続けて観察（レビュー）を行う場合には、観察（レビュー）を行い（ステップＳ３６）、続けない場合には、パターンの検査を終了する。
【００６３】
以上のようにすれば、欠陥のサイズがある一定以下の場合にのみ選択して、欠陥画像を記録することができる。検査において欠陥として検出されるパターンには、実際には欠陥でないパターンが含まれることがあるが、あるサイズより大きいサイズの欠陥が検出された場合、この欠陥は、再度観察（レビュー）して確認しなくても、致命的な欠陥である可能性が十分に高い。この実施の形態２において説明した方法によれば、欠陥である可能性の高いパターンの画像の記録を避け、観察（レビュー）して、実際に欠陥があるかどうか判断する必要があるパターンの画像のみを欠陥画像として記録することができる。従って、容量の限られる欠陥画像記録部４０を有効に利用することができ、また、観察（レビュー）を行うパターンの量を効果的に減らすことができる。更に、この方法によれば、観察（レビュー）のために、再び、アライメントを行う必要がない。したがって、検査に係る時間をより短縮することができ、半導体製造における生産性の向上に努めることができる。
【００６４】
なお、実施の形態２においては、欠陥サイズ判断手段４２をホストパソコン３０が備える場合について説明した。しかし、これに限るものではなく欠陥画像のサイズを判断できる機能を有するものであればよい。
【００６５】
なお、この発明において、試料基板には、例えば、実施の形態１、２におけるウェーハ２４が該当し、支持台には、例えば、ウェーハステージ２０が該当し、画像取得手段には、例えば、光学顕微鏡１１０が該当する。また、この発明において、基本パターンには、例えば、実施の形態１、２において、最初に検査プログラムに登録されたアライメントパターンが該当する。また、新たなパターンには、例えば、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターンが該当する。
【００６６】
また、この発明において、位置補正手段には、例えば、実施の形態１、２における、ステージコントローラ２２及びホストパソコン３０が該当し、仮記録部には、例えば、仮アライメントパターン記録部３４が該当する。また、この発明において、欠陥検出手段には、例えば、画像処理プロセッサ４４及び欠陥検出手段３６が該当し、欠陥位置記録部には、例えば、欠陥座標記録部３８が該当する。
【００６７】
また、この発明において、調整手段には、例えば、実施の形態１、２におけるステージコントローラ２２及びホストパソコン３０が該当する。また、この発明において、欠陥サイズ判断手段には、例えば、実施の形態２における欠陥サイズ判断手段４２が該当し、欠陥画像記録部には、例えば、欠陥画像記録部４０が該当する。
【００６８】
更に、例えば、実施の形態１、２において、ステップＳ２を実行することにより、この発明のプログラム選択工程が実行され、例えば、ステップＳ４、Ｓ６を実行することにより、試料基板載置工程が実行される。また、例えば、実施の形態１、２において、ステップＳ８を実行することにより、この発明の位置補正工程が実行され、ステップＳ１６を実行することにより、欠陥検出工程が実行される。また、例えば実施の形態１、２において、ステップＳ１８を実行することにより、この発明の欠陥位置記録工程が実行される。
【００６９】
また、例えば実施の形態１において、ステップＳ３２を実行することにより、この発明の仮記録工程が実施され、ステップＳ２８を実行することにより、仮位置補正工程が実施される。また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ３６を実行することにより、この発明の観察工程が実行される。
また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ３４を実行することにより、この発明の位置調整工程が実行される。
【００７０】
更に、例えば、実施の形態２において、ステップＳ４０を実行することにより、この発明の、欠陥サイズ判断工程が実行され、ステップＳ２０を実行することにより、欠陥画像記録工程が実行される。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、検査プログラムに記憶された基本パターンを、新たなパターンに置き換えて、試料基板の載置位置のズレを補正することができる。従って、欠陥検出を行った後、再度、観察を行う場合に、欠陥検出の際に用いた基本パターンの形状に変化があっても、検査プログラムを書き換える必要はない。また、検査プログラムに記録された基本パターン自体に欠陥があったために載置位置のズレの補正ができなかった場合にも、新たなパターンを仮登録することのみで対応することができる。これによって、検査に必要な費用や時間を押さえて、あらゆる工程で検査、観察を行うことができ、半導体製造における生産性の向上を図ることができる。また、パターン欠陥に起因した配線の断線や短絡、絶縁膜破損等の不良を早期に発見でき、製造歩留りの上昇を図ることができる。
【００７２】
また、この発明によれば、検出された欠陥のサイズが所定の範囲内にある場合にのみ、パターンの画像を選択的に記録することができる。これによって、限られた欠陥画像記録部を有効に使用することができる。また、観察の必要な画像のみを選択的に記録するため、観察に要する労力を抑えることができる。従って、検査に必要な費用や時間を抑えて、あらゆる工程で、検査、観察を行うことができ、半導体製造における生産性の向上を図ることができる。また、パターン欠陥に起因した配線の断線や短絡、絶縁膜破損等の不良を早期に発見でき、製造歩留りの上昇を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１におけるパターン検査装置について示す概略図である。
【図２】 この発明の実施の形態１におけるパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【図３】 この発明の実施の形態２におけるパターン検査装置を示す概略図である。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【図５】 従来のパターン検査装置を示す概略図である。
【図６】 従来のパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００ パターン検査装置、 ２ ＣＣＤカメラ、 ４リレーレンズ、 ６ 偏向板、 ８ ハロゲンランプ、 １０ 照明電源、 １２ レボルバ、 １４ オートフォーカス、 １６ レボルバコントローラ、 １８ 対物レンズ、 ２０ ウェーハステージ、 ２２ ステージコントローラ、 ２４ ウェーハ、 ２６ ウェーハ搬送系、 ２８ ウェーハカセット、 ３０ ホストパソコン、 ３２ プログラム記録部、 ３４ 仮アライメントパターン記録部、 ３６ 欠陥検出手段、 ３８ 欠陥座標記録部、 ４０ 欠陥画像記録部、 ４２ 欠陥サイズ判断手段、 ４４ 画像処理プロセッサ、 ４６ 画像モニタ、 ４８ パソコンモニタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。更に、具体的な適用としては、試料基板に形成されたパターンの欠陥を検出するパターン検査装置及びパターン検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のパターン検査装置３００を示す概略図である。
図５に示すように、パターン検査装置３００は、ハロゲンランプ８から光を偏向板６に入射して偏向させ、ウェーハステージ２０上のウェーハ２４に照射する。ここで得られるウェーハ２４に形成されたパターンの像を対物レンズ１８により拡大し、これをＣＣＤカメラ２により撮影する。撮影されたパターンの画像は、画像処理プロセッサ４４に送信される。画像処理プロセッサ４４において、パターンの画像は、画素（ピクセル）単位に区画され、この画素（ピクセル）単位ごとに１の灰色度（グレイスケール）が与えられる。この灰色度（グレイスケール）のデータは、欠陥画像検出部３６に送信され、欠陥画像検出部３６において、同一のウェーハ２４上に形成された複数の同一パターンの同一位置における画素（ピクセル）同士の灰色度（グレイスケール）の濃淡差を比較することによりパターンの欠陥検出が行われる。
【０００３】
図６は、このようなパターン検査装置３００を用いたパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
図５及び図６を用いて、従来のパターン検査方法を説明する。
【０００４】
まず、検査の対象となるウェーハ２４に応じた検査プログラムを、プログラム記録部３２に記録された複数の検査プログラムの中から選択する（ステップＳ２）。ここで、検査プログラムは、ウェーハ２４の状態に応じて、事前に作成されたものであり、アライメントの条件や、検査感度等の検査の条件が設定されている。この検査プログラムにより検査は管理され、ウェーハ２４上に形成された各チップ上のパターンは、自動的に連続して検査されるようになっている。
【０００５】
次に、ウェーハカセット２８から、検査を行うウェーハ２４を、選択する（ステップＳ４）。選択したウェーハ２４を、プリアライメントした後、ウェーハ搬送系２６により、ウェーハステージ２０まで搬送して載置する（ステップＳ６）。
【０００６】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここで、アライメントにはウェーハ２４上に形成された任意のパターンが、アライメントパターンとして用いられる。このアライメントパターンは、予め、プログラム記録部３２に記録された検査プログラムに、アライメントパターンとして記憶されている。
アライメントパターンを用いたアライメントは、アライメントパターンの位置座標と、ウェーハステージ２４の位置座標との回転方向のズレを補正するものである。
【０００７】
アライメントが行われた後、欠陥検出手段３６により、ウェーハ２４上に形成されたパターンの欠陥の検出を行う（ステップＳ１６）。その結果、欠陥の検出された画素（ピクセル）の座標は、欠陥座標として、欠陥座標記録部３８に記録される（ステップＳ１８）。また、必要な場合には、欠陥の検出されたパターンの画像データが、欠陥画像として、欠陥画像記録部４０に記録される（ステップＳ２０）。
このようにして、ウェーハ２４上に形成されたチップは、連続して検査される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなパターン検査の場合、欠陥として検出されたパターン全てに必ずしも欠陥があるとは限らない。したがって、この検査により欠陥を検出し、欠陥座標、欠陥画像を記録して、検査が終了した後、この記録したデータに基づいて、欠陥として検出されたパターンを再度、観察（レビュー）して、最終的に人が不良判定を行うことが多い（ステップＳ３６）。
【０００９】
このように、観察（レビュー）を実施する場合、欠陥検査の終了後、検査の際に用いたものと同一のアライメントパターンでアライメントを行い、ウェーハステージ２０にウェーハ２４を載置する（ステップＳ２８）。しかし、検査後、ウェーハ２４の製造工程が進み、ウェーハ２４に形成されたアライメントパターンが、欠陥座標を検出した検査の時とは異なる形状になっている場合には、記憶されたアライメントパターンを用いてアライメントを行うことができず、観察（レビュー）を行うことができない。このような場合には、再び、その工程にあわせて、アライメントパターンを記録し直して、再度、そのパターンに合わせて検査プログラムを作成しなければならない（ステップＳ５０）。
【００１０】
また、アライメントパターンは、ウェーハ２４上の任意のパターンを用いて行うため、アライメントパターン自体に欠陥がある場合がある。この場合には、検査の際のアライメント（ステップＳ２８）を行うことができない。従って、このような場合にも、新たにアライメントパターンを再記録して、再度検査プログラムを作成しなければならない（ステップＳ５０）。
【００１１】
しかし、このように、検査、観察（レビュー）のため、ウェーハ２４上のパターンの形状に合わせて、再度プログラムを作成していたのでは、パターン検査に多くの時間を要することとなり、生産の遅れ、ひいては、生産コストの増加を招くこととなるため問題である。
【００１２】
また、検査の際に欠陥画像記録部４０に記録された欠陥画像をパソコンモニタ４６に読み出し、読み出された欠陥画像により、観察（レビュー）を行うこともできる。このようにすれば、観察（レビュー）のため、再度ウェーハ２４をウェーハステージ２０に載置することなく、アライメントの必要がないため、ウェーハ２４上のパターンの形状が変化しても、検査プログラムを再度作成する必要がない。
【００１３】
しかし、欠陥画像記録部４０の容量は限られている。一方、欠陥として検出されるパターンには、実際には欠陥のないパターンも含まれているため、欠陥画像のデータ総量は膨大になることが多い。このような場合、全ての欠陥画像を欠陥画像記録部４０に記録できない場合もある。また、記録する画像の総数を制限することはできるが、人が観察して必要な欠陥部分のみを指定して記録する等、欠陥に応じて選択的に欠陥画像を記録することはできない。従って、一度の検査で連続して検査を行い、全ての欠陥画像を記録した後、連続して一度に観察（レビュー）を行うことは困難である。従って、欠陥検査の際に記録される欠陥画像を用いて観察（レビュー）を行っても、パターン検査には時間を要する場合が多い。
【００１４】
この発明は、以上説明したような問題を解決し、迅速かつ効率的なパターン検査を行うことを目的として、改良されたパターン検査装置及びパターン検査方法を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明のパターン検査装置は、支持台に載置された試料基板に形成されたパターンの画像を取得することができる画像取得手段と、
前記試料基板の前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる基本パターンを予め記録する記録手段と、
前記試料基板の載置位置のずれを補正する位置補正手段と、
前記画像取得手段において取得された画像から、前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記欠陥検出手段において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断手段と、
前記欠陥の検出されたパターンのうち、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録部と、
を備えるものである。
【００１６】
また、この発明のパターン検査装置は、
前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、前記試料基板を前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる新たなパターンを仮記録する仮記録部を備え、
前記位置補正手段は、
前記仮記録部に新たなパターンが登録されている場合には新たなパターンを用いて、前記仮記録部に新たなパターンが登録されていない場合には前記基本パターンを用いて、載置位置のずれを補正することを特徴とするものである。
また、この発明のパターン検査装置は、前記新たなパターンと、前記基本パターンとの位置のズレを調整する調整手段を備えるものである。
【００１８】
次に、この発明のパターン検査方法は、試料基板上に形成されたパターンの欠陥を検査するパターン検査方法において、
予め設定された検査プログラムを選択するプログラム選択工程と、
前記検査プログラムに従って、検査される試料基板を選択し、所定の位置に載置する試料基板載置工程と、
前記試料基板に形成された基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する位置補正工程と、
前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断工程と、
前記欠陥サイズ判断工程において、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいと判断されたパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録工程と、
を備えるものである。
【００１９】
また、この発明のパターン検査方法は、
前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、新たなパターンを仮記録する仮記録工程と、
前記記録された欠陥画像を観察する場合において、前記新たなパターンが仮記録されている場合には、前記新たなパターンを用い、前記新たなパターンが仮記録されていない場合には、前記基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する仮位置補正工程と、
前記欠陥の検出されたパターンの観察を行う観察工程と、
を備えるものである。
また、この発明のパターン検査方法は、前記仮記録工程の後、前記新たなパターンと前記基本パターンとの位置のズレを調整する位置調整工程を有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における、パターン検査装置１００を示す概念図である。
図１において、パターン検査装置１００は、光学顕微鏡１１０、ウェーハ搬送系２６、ホストパソコン３０及び画像処理プロセッサ４４を備える。
【００２３】
光学顕微鏡１１０は、ＣＣＤカメラ２を備える。ＣＣＤカメラ２には、リレーレンズ４が備えられている。また、光学顕微鏡１１０は偏向板６を備える。偏向板６には、ハロゲンランプ８が接続され、ハロゲンランプ８には、照明電源１０が接続されている。
偏向板６下方には、レボルバ１２が接続されている。レボルバ１２には、オートフォーカス１４及びレボルバコントローラ１６が接続されている。また、レボルバ１２の下方には、対物レンズ１８が接続されている。
また、対物レンズ１８に対向してウェーハステージ２０が備えられ、ウェーハステージ２０には、ステージコントローラ２２が接続されている。また、ウェーハステージ２０には、ウェーハ２４が載置されている。
【００２４】
以上説明したように、ＣＣＤカメラ２、リレーレンズ４、偏向板６、ハロゲンランプ８、照明電源１０、レボルバ１２、オートフォーカス１４、レボルバコントローラ１６、対物レンズ１８、ウェーハステージ２０及びステージコントローラ２２を含んで、実施の形態１における光学顕微鏡１１０が構成されている。
【００２５】
また、ウェーハ搬送系２６は、ウェーハステージ２０と、ウェーハカセット２８との間に設置されている。ウェーハカセット２８には、検査待ちのウェーハ２４が保管されている。
【００２６】
また、パターン検査装置１００には、ホストパソコン３０が備えられている。ホストパソコン３０は、光学顕微鏡１１０の、照明電源１０、オートフォーカス１４、レボルバコントローラ１６及びステージコントローラ２２に接続されている。また、ホストパソコン３０は、同時に、パソコンモニタ４６に接続されている。
ホストパソコン３０には、プログラム記録部３２、仮アライメントパターン記録部３４、欠陥検出手段３６、欠陥座標記録部３８、欠陥画像記録部４０が設けられている。
【００２７】
また、パターン検査装置１００には、画像処理プロセッサ４４が備えられている。画像処理プロセッサ４４は、ホストパソコン３０、画像モニタ４８及び光学顕微鏡のＣＣＤカメラ２に接続されている。
【００２８】
次に、このように構成されたパターン検査装置１００の機能について説明する。
光学顕微鏡１１０において、ハロゲンランプ８から、偏向板６に光を入射して偏向し、ウェーハステージ２０上のウェーハ２４に照射する。ここで得られるパターン像を対物レンズ１８により拡大し、これをリレーレンズ４で伝送して、ＣＣＤカメラ２により撮影する。
【００２９】
このとき、光学顕微鏡１１０は、ホストパソコン３０に接続され、プログラム記録部３２に記録された検査用プログラムにより管理され、ウェーハ２４に形成された複数のパターンについて、自動的に連続して検査することができるようになっている。
【００３０】
具体的には、ホストパソコン３０は、検査プログラム記録部３２に記録された検査プログラムに応じて、照明電源１０を制御する。これによって、ハロゲンランプ８は、検査の際、自動的に、検査に必要な照度の光を照射することができる。
【００３１】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに応じて、レボルバコントローラ１６を制御する。これによって、レボルバコントローラ１６は、検査の際、自動的に、対物レンズ１８の感度を検査に必要な感度にすることができる。
【００３２】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに応じて、オートフォーカス１４を制御する。これによって、オートフォーカス１４は、対物レンズ１８の焦点を自動的に合わせることができる。
【００３３】
また、ホストパソコン３０は、検査プログラムに従って、ステージコントローラ２２を制御する。ホストパソコン３０は、検査プログラムに記録されているアライメントパターン、あるいは、仮アライメントパターン記録部３４に記録されている仮アライメントパターンの位置座標と、ウェーハステージ２０の位置座標とを比較して、ウェーハステージ２０の回転方向のズレを検出する。また、ホストパソコン３０は、この検出したズレを補正するための回転角を算出し、回転角をステージコントローラ２２に送信する。ステージコントローラ２２は、これに従って、ウェーハステージ２０を回転することにより、自動的に、回転方向のウェーハステージ２０のズレを修正する。
【００３４】
ホストパソコン３０の検査プログラム記録部３２には、様々なパターンの検査プログラムが記録されている。また、検査プログラムには、基本のアラインメントパターンが記録されている。しかし、この基本のアライメントパターンでアライメントを行うことができない場合には、必要に応じて、新たにアライメントパターンを仮アライメントパターンとして仮アラインメントパターン記録部３４に記録し、この仮アラインメントパターンを選択して利用することができる。
【００３５】
ＣＣＤカメラ２によって撮影された画像は、画像処理プロセッサ４４に送信される。画像処理プロセッサに接続された画像モニタ４８では、この撮影された画像を観察することができる。
また、画像処理プロセッサ４４は、ＣＣＤカメラ２から送信された画像を、画素（ピクセル）単位に区画して、この画素（ピクセル）単位ごとに２５６色の灰色度（グレイスケール）のうちの１の灰色度（グレイスケール）を与える。ここで得られた画像の灰色度（グレイスケール）のデータは、ホストパソコン３０の欠陥検出手段３６に送信される。
【００３６】
欠陥検出手段３６では、検査されたウェーハ２４上に形成された複数の同一パターンの、同一位置における各画素（ピクセル）同士の灰色度（グレイスケール）を比較することにより、欠陥を検出することができる。ホストパソコン３０の欠陥座標記録部３８には、このようにして欠陥の検出された画素（ピクセル）の座標を記録しておくことができる。この欠陥座標は、ウェーハステージ２０に対する位置を座標として表したものである。また、欠陥画像記録部４０には、欠陥の検出されたパターンの画像を欠陥画像として記録することができる。
【００３７】
図２は、この発明の実施の形態１における欠陥パターンの検出方法について説明するためのフロー図である。
以下、図２を用いて、パターン検査装置１００を用いたパターン検出方法について説明する。
【００３８】
まず、ホストパソコン３０のプログラム記録部３２に記録された様々な検査プログラムの中から、必要な検査プログラムを選択する（ステップＳ２）。
次に、ウェーハ２４の選択を行う（ステップＳ４）。ここでは、選択した検査プログラムに従って、ホストパソコン３０から、ウェーハ搬送系２６に、搬送すべきウェーハ２４についての情報が送信される。ウェーハ搬送系２６は、これに従って、ウェーハカセット２８の中から、必要なウェーハ２４を選択する。
このように選択されたウェーハ２４は、ウェーハ搬送系２６により搬送され、プリアライメント後、ウェーハステージ２０に載置される（ステップＳ６）。
【００３９】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここでは、アライメントパターンを用いて、ホストパソコン３０において算出された補正のために必要な回転角が、ウェーハステージ２０に送信され、ウェーハステージ２０は、これに応じて、この回転角だけ回転する。
【００４０】
次に、アライメントが完了したかどうかの確認を行う（ステップＳ１０）。ここで、アライメントパターンとして用いた任意のパターンに欠陥などがあったために、アライメントを行うことができなかった場合には、ウェーハ２４に形成されたパターンから、新たに任意のパターンを選択し、これを仮アライメントパターンとして、仮アライメントパターン記録部３４に仮記録する（ステップＳ１２）。更に、仮アライメントパターンと、元のアライメントパターンとの位置にズレがある場合には、位置の調整を行う（ステップＳ１４）。ここでは、ホストパソコン３０において、仮アライメントパターンと元のアライメントパターンとの位置のズレを、チップ角を基準にして算出し、このズレの分だけ、ウェーハステージを回転させる。
【００４１】
次にこの状態で、再びアライメントを行う（ステップＳ８）。ここでは、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターン用いてアライメントを行う。
【００４２】
アライメントが完了したかどうか確認し（ステップＳ１０）、アライメントを行うことができた場合には、パターンの欠陥検出を行う（ステップＳ１６）。ここでは、検査プログラムに従って、ホストパソコン３０から、照明電源１０、レボルバコントローラ１６、オートフォーカス１４に信号が送られ、光学顕微鏡１１０は、検査に必要な条件に合致するようにセットされる。この状態で、ハロゲンランプ８から光の照射を開始し、ウェーハ２４に形成されたパターンの画像をＣＣＤカメラ２により撮影して取得する。ここで取得された画像は、画像処理プロセッサ４４に送られ、画素（ピクセル）単位ごと灰色度（グレイスケール）が与えられる。この画像の灰色度（グレイスケール）のデータは、ホストパソコン３０の欠陥検出手段３６に送信される。欠陥検出手段３６においては、この灰色度（グレイスケール）のデータを基に、欠陥パターンを検出する。
【００４３】
次に、欠陥の検出されたパターンの画素（ピクセル）の座標を欠陥座標として記録する（ステップＳ１８）。また、欠陥パターンの画像を欠陥画像として記録する（ステップＳ２０）。
【００４４】
次に、同一ウェーハ内の他のパターンについて検査を続けて行うか否かを判断する（ステップＳ２２）。ここで、他のパターンの検査を続行する場合には、該当するパターンについての欠陥検出を行う（ステップＳ１６）。
【００４５】
パターンの検査が終了した場合には、検出した欠陥パターンについて、再度、観察（レビュー）を行うかどうか判断する（ステップＳ２４）。ここで、すぐには観察（レビュー）を行わず、次の製造工程に進んだ後、後から観察（レビュー）を行う場合には、その工程を実行し（ステップＳ２６）、必要になったときに観察（レビュー）を行うことができる。
【００４６】
観察（レビュー）を行う場合には、再びウェーハ２４のアライメントを行う（ステップＳ２８）。ここでは、まず、検査プログラムに記録した元のアライメントパターンあるいは、仮アライメントパターン記録部３４に仮アライメントパターンの記録がある場合には仮アライメントパターンにより、アライメントを行う。
【００４７】
次に、アライメントが完了したかどうか確認する（ステップＳ３０）。ここで、ウェーハ２４の製造工程が、欠陥を検出した検査を行った時よりも進み、アライメントパターンの形状が変化したため、ウェーハ２４のアライメントを行うことができなかった場合、新たに仮アライメントパターンの記録を行う（ステップＳ３２）。ここでは、記録される仮アライメントパターンは、ウェーハ２４の製造工程進行後のパターンに対応させたものである。次に、仮アライメントパターンと、元のアライメントパターンとの位置にズレがある場合には、チップ角を利用して、位置の調整を行う（ステップＳ３４）。
【００４８】
次にこの状態で、再びアライメントを行う（ステップＳ２８）。ここでは、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターンを選択してアライメントを行う。
【００４９】
次に、欠陥座標記録部３８に記録された欠陥座標の記録に基づき、観察（レビュー）を行う（ステップＳ３６）。ここでは、欠陥座標記録部３８に記録された欠陥座標に基づき、欠陥座標部分のパターンに焦点を合わせて、再度欠陥座標部分のパターンの観察（レビュー）を行う。これによって、欠陥座標として記録された部分のパターンを観察して、実際に欠陥があるかどうかを判断する。
【００５０】
次に、他に記録された欠陥座標の部分のパターンについて、観察（レビュー）を行うかどうか判断し（ステップＳ３８）、観察（レビュー）を行う場合には、その座標に従って、欠陥パターン部分に焦点を合わせて、観察（レビュー）（ステップＳ３６）を行う。一方、終了する場合には、半導体装置の検査を終了する。
【００５１】
以上のようにすれば、ウェーハ２４に形成されたパターンの形状が変化するたびに新たなプログラムを組み直す必要はなく、新たにアライメントパターンを仮登録し、この仮記録されたアライメントパターン用いることで、アライメントパターンの形状の変化に対応することができる。従って、検査に要する時間を大幅に短縮することができ、半導体装置の生産性の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、この実施の形態においては、光学顕微鏡１１０を用いた検査について説明したがこれに限るものではなく、他の構造を有する光学顕微鏡や、電子顕微鏡等、他の顕微鏡を用いて、アライメントを行い検査するようなパターン検査装置であってもよい。
【００５３】
また、この実施の形態においては、ホストパソコン３０と、画像処理プロセッサ４４を、光学顕微鏡１１０に接続し自動的に検査を行うものについて説明した。しかし、パターン検査を管理して、画像処理を行い、パターンの欠陥を検出できる機能を備えるものであれば、ホストパソコン３０や、画像処理プロセッサ４４に限られるものではない。
【００５４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における、パターン検査装置２００を示す図である。
パターン検査装置２００は、実施の形態１において説明したパターン検査装置１００に、更に、欠陥サイズ判断手段４２を備えるものである。
【００５５】
欠陥サイズ判断手段４２は、ホストパソコン３０に備えられている。
欠陥サイズ判断手段４２は、欠陥検出手段３６において検出された欠陥パターンのサイズを、欠陥として検出された画素（ピクセル）の個数によって、判断することができる。その結果、欠陥パターンのサイズが所定のサイズより小さい場合には、欠陥画像記録部４０は、欠陥画像を記録する。一方、欠陥パターンのサイズが所定のサイズより大きい場合には、欠陥画像の記録を行わない。このように、パターン検査装置２００は、欠陥検出手段３６において欠陥と判断されたパターンのなかから、選択的に、小さなサイズの欠陥を有するパターンのみを欠陥画像として、欠陥画像記録部４０に記録することができる。
【００５６】
図４は、この発明の実施の形態２におけるパターンの検査方法について説明するためのフロー図である。
以下、図４に従って、パターン検査装置２００を用いた、パターンの検査方法について説明する。
【００５７】
まず、実施の形態１と同様に、検査プログラムを選択し（ステップＳ２）、これに従って、ウェーハを選択（ステップＳ４）する。ウェーハ搬送搬送系２６により、ウェーハ２４を搬送し、ウェーハステージ２０に載置する（ステップＳ６）。
【００５８】
次に、アライメントを行う（ステップＳ８）。ここで、アライメントの実行が出来なかった場合には、仮アライメントパターンの記録（ステップＳ１２）、位置補正（ステップＳ１４）を行った後、仮アライメントパターンを用いて再びアライメントを行う（ステップＳ８）。
次に、パターンの検査を開始し、欠陥の検出を行う（ステップＳ１６）。また、ここで、欠陥座標の記録を行う（ステップＳ１８）。
【００５９】
ここで、実施の形態２においては、検出された欠陥パターンの欠陥の大きさが、所定のサイズ内であるかどうか判断する（ステップＳ４０）。欠陥パターンのサイズが所定のサイズより小さいと判断された場合には、欠陥画像記録部４０に、欠陥画像を記録する（ステップＳ２０）。また、所定のサイズより大きいと判断された場合には、欠陥画像の記録を行わずに次のステップに進む。これは、所定の範囲より小さい欠陥には、実際には、欠陥ではないパターンが含まれる可能性が大きいためである。
【００６０】
次に、検査を終了するか否かの判断を行い（ステップＳ２２）、検査を続行する場合には欠陥検出、記録を行い（ステップＳ１６〜Ｓ２０）、検査終了する場合には、観察（レビュー）を行うかどうかの判断をする（ステップＳ２２）。ここで、観察（レビュー）を行わない場合には、他の製造工程へ移り（ステップＳ２６）、必要な場合に観察（レビュー）を行うことができる。
【００６１】
観察（レビュー）を行う場合には、欠陥画像記録部４０に記録した欠陥画像を読込み、パソコンモニタ４６に表示する（ステップＳ４２）。ここで、表示された画像と、同一パターンの画像とを観察して比較することにより、欠陥として記録された画像に、実際に欠陥があるかどうかを判断する（ステップＳ３６）。
【００６２】
続けて観察（レビュー）を行うかどうかの判断をし（ステップＳ３８）、続けて観察（レビュー）を行う場合には、観察（レビュー）を行い（ステップＳ３６）、続けない場合には、パターンの検査を終了する。
【００６３】
以上のようにすれば、欠陥のサイズがある一定以下の場合にのみ選択して、欠陥画像を記録することができる。検査において欠陥として検出されるパターンには、実際には欠陥でないパターンが含まれることがあるが、あるサイズより大きいサイズの欠陥が検出された場合、この欠陥は、再度観察（レビュー）して確認しなくても、致命的な欠陥である可能性が十分に高い。この実施の形態２において説明した方法によれば、欠陥である可能性の高いパターンの画像の記録を避け、観察（レビュー）して、実際に欠陥があるかどうか判断する必要があるパターンの画像のみを欠陥画像として記録することができる。従って、容量の限られる欠陥画像記録部４０を有効に利用することができ、また、観察（レビュー）を行うパターンの量を効果的に減らすことができる。更に、この方法によれば、観察（レビュー）のために、再び、アライメントを行う必要がない。したがって、検査に係る時間をより短縮することができ、半導体製造における生産性の向上に努めることができる。
【００６４】
なお、実施の形態２においては、欠陥サイズ判断手段４２をホストパソコン３０が備える場合について説明した。しかし、これに限るものではなく欠陥画像のサイズを判断できる機能を有するものであればよい。
【００６５】
なお、この発明において、試料基板には、例えば、実施の形態１、２におけるウェーハ２４が該当し、支持台には、例えば、ウェーハステージ２０が該当し、画像取得手段には、例えば、光学顕微鏡１１０が該当する。また、この発明において、基本パターンには、例えば、実施の形態１、２において、最初に検査プログラムに登録されたアライメントパターンが該当する。また、新たなパターンには、例えば、仮アライメントパターン記録部３４に記録された仮アライメントパターンが該当する。
【００６６】
また、この発明において、位置補正手段には、例えば、実施の形態１、２における、ステージコントローラ２２及びホストパソコン３０が該当し、仮記録部には、例えば、仮アライメントパターン記録部３４が該当する。また、この発明において、欠陥検出手段には、例えば、画像処理プロセッサ４４及び欠陥検出手段３６が該当し、欠陥位置記録部には、例えば、欠陥座標記録部３８が該当する。
【００６７】
また、この発明において、調整手段には、例えば、実施の形態１、２におけるステージコントローラ２２及びホストパソコン３０が該当する。また、この発明において、欠陥サイズ判断手段には、例えば、実施の形態２における欠陥サイズ判断手段４２が該当し、欠陥画像記録部には、例えば、欠陥画像記録部４０が該当する。
【００６８】
更に、例えば、実施の形態１、２において、ステップＳ２を実行することにより、この発明のプログラム選択工程が実行され、例えば、ステップＳ４、Ｓ６を実行することにより、試料基板載置工程が実行される。また、例えば、実施の形態１、２において、ステップＳ８を実行することにより、この発明の位置補正工程が実行され、ステップＳ１６を実行することにより、欠陥検出工程が実行される。また、例えば実施の形態１、２において、ステップＳ１８を実行することにより、この発明の欠陥位置記録工程が実行される。
【００６９】
また、例えば実施の形態１において、ステップＳ３２を実行することにより、この発明の仮記録工程が実施され、ステップＳ２８を実行することにより、仮位置補正工程が実施される。また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ３６を実行することにより、この発明の観察工程が実行される。
また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ３４を実行することにより、この発明の位置調整工程が実行される。
【００７０】
更に、例えば、実施の形態２において、ステップＳ４０を実行することにより、この発明の、欠陥サイズ判断工程が実行され、ステップＳ２０を実行することにより、欠陥画像記録工程が実行される。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、検査プログラムに記憶された基本パターンを、新たなパターンに置き換えて、試料基板の載置位置のズレを補正することができる。従って、欠陥検出を行った後、再度、観察を行う場合に、欠陥検出の際に用いた基本パターンの形状に変化があっても、検査プログラムを書き換える必要はない。また、検査プログラムに記録された基本パターン自体に欠陥があったために載置位置のズレの補正ができなかった場合にも、新たなパターンを仮登録することのみで対応することができる。これによって、検査に必要な費用や時間を押さえて、あらゆる工程で検査、観察を行うことができ、半導体製造における生産性の向上を図ることができる。また、パターン欠陥に起因した配線の断線や短絡、絶縁膜破損等の不良を早期に発見でき、製造歩留りの上昇を図ることができる。
【００７２】
また、この発明によれば、検出された欠陥のサイズが所定の範囲内にある場合にのみ、パターンの画像を選択的に記録することができる。これによって、限られた欠陥画像記録部を有効に使用することができる。また、観察の必要な画像のみを選択的に記録するため、観察に要する労力を抑えることができる。従って、検査に必要な費用や時間を抑えて、あらゆる工程で、検査、観察を行うことができ、半導体製造における生産性の向上を図ることができる。また、パターン欠陥に起因した配線の断線や短絡、絶縁膜破損等の不良を早期に発見でき、製造歩留りの上昇を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１におけるパターン検査装置について示す概略図である。
【図２】 この発明の実施の形態１におけるパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【図３】 この発明の実施の形態２におけるパターン検査装置を示す概略図である。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【図５】 従来のパターン検査装置を示す概略図である。
【図６】 従来のパターン検査方法について説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００ パターン検査装置、 ２ ＣＣＤカメラ、 ４リレーレンズ、 ６ 偏向板、 ８ ハロゲンランプ、 １０ 照明電源、 １２ レボルバ、 １４ オートフォーカス、 １６ レボルバコントローラ、 １８ 対物レンズ、 ２０ ウェーハステージ、 ２２ ステージコントローラ、 ２４ ウェーハ、 ２６ ウェーハ搬送系、 ２８ ウェーハカセット、 ３０ ホストパソコン、 ３２ プログラム記録部、 ３４ 仮アライメントパターン記録部、 ３６ 欠陥検出手段、 ３８ 欠陥座標記録部、 ４０ 欠陥画像記録部、 ４２ 欠陥サイズ判断手段、 ４４ 画像処理プロセッサ、 ４６ 画像モニタ、 ４８ パソコンモニタ。
Claims (6)
- 支持台に載置された試料基板に形成されたパターンの画像を取得することができる画像取得手段と、
前記試料基板の前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる基本パターンを予め記録する記録手段と、
前記試料基板の載置位置のずれを補正する位置補正手段と、
前記画像取得手段において取得された画像から、前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記欠陥検出手段において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断手段と、
前記欠陥の検出されたパターンのうち、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録部と、
を備えることを特徴とするパターン検査装置。 - 前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、前記試料基板を前記支持台に載置する際の載置位置の補正に用いる新たなパターンを仮記録する仮記録部を備え、
前記位置補正手段は、
前記仮記録部に新たなパターンが登録されている場合には新たなパターンを用いて、前記仮記録部に新たなパターンが登録されていない場合には前記基本パターンを用いて、載置位置のずれを補正することを特徴とする請求項２に記載のパターン検査装置。 - 前記新たなパターンと、前記基本パターンとの位置のズレを調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のパターン検査装置。
- 試料基板上に形成されたパターンの欠陥を検査するパターン検査方法において、
予め設定された検査プログラムを選択するプログラム選択工程と、
前記検査プログラムに従って、検査される試料基板を選択し、所定の位置に載置する試料基板載置工程と、
前記試料基板に形成された基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する位置補正工程と、
前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程において検出された欠陥の大きさを判断する欠陥サイズ判断工程と、
前記欠陥サイズ判断工程において、前記欠陥が、致命的な欠陥の可能性が高いとされる欠陥サイズよりも小さいと判断されたパターンの画像のみを選択して記録する欠陥画像記録工程と、
を備えることを特徴とするパターン検査方法。 - 前記試料基板の製造処理が進行し、前記基本パターンで載置位置の補正ができない場合に、新たなパターンを仮記録する仮記録工程と、
前記記録された欠陥画像を観察する場合において、前記新たなパターンが仮記録されている場合には、前記新たなパターンを用い、前記新たなパターンが仮記録されていない場合には、前記基本パターンを用いて、前記試料基板の載置位置のズレを補正する仮位置補正工程と、
前記欠陥の検出されたパターンの観察を行う観察工程と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載のパターン検査方法。 - 前記仮記録工程の後、前記新たなパターンと前記基本パターンとの位置のズレを調整する位置調整工程を有することを特徴とする請求項５に記載のパターン検査方法。
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