(57)【要約】    【課題】  電子線式パターン検査装置において短時間で最適な検査条件を導くことができる手段を提供する。    【解決手段】  電子線式パターン検査装置の検査条件は、予め設定された数種のデフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件を利用して作成する。検査対象の試料に対する検査条件が、デフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件から得られない場合には新たに作成する。【選択図】  図４
2006324597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料へ電子ビームを照射し発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、上記二次荷電粒子の検出信号より上記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、上記電子光学系装置と上記画像処理部を制御するために上記試料に対する検査条件を設定する制御部と、を有し、上記検査条件は、予め設定されたデフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件の少なくとも１つを含むことを特徴とする電子式パターン検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子式パターン検査装置において、上記検査条件は、予め設定されたデフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件に、更に、新たに作成した検査条件を組み合わせることによって設定されたものであることを特徴とする電子式パターン検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子式パターン検査装置において、上記検査条件は、電子線ビームの照射条件、試料のレイアウト情報、試料の回転量補正条件、検出画像明るさ補正条件、欠陥検出条件、及び、検出欠陥の欠陥種類の自動判別条件の少なくとも１つを含むことを特徴とする電子式パターン検査装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子式パターン検査装置において、上記検査条件は、試料単位に必要な情報である品種情報と検査サイクル単位に必要な工程情報を含み、上記品種情報と上記工程情報は、それぞれ独立に上記デフォルトの検査条件又は上記過去に作成した検査条件から抽出されたものであることを特徴とする電子式パターン検査装置。
【請求項５】
繰り返しパターンを有する試料の欠陥を検査する電子式パターン検査装置における試料の検査条件の設定方法において、
試料の品種情報と同一の品種情報が過去に使用した検査条件の中に有るか否かを判定する品種情報判定ステップと、
上記試料の品種情報と同一の品種情報が過去に使用した検査条件の中に無い場合には、上記試料の品種情報のパラメータを新たに作成する品種情報作成ステップと、
上記試料の工程情報と同一の工程情報がデフォルトの検査条件又は他の品種情報の検査条件の中に有るか否かを判定する工程情報判定ステップと、
上記試料の工程情報と同一の工程情報が上記デフォルトの検査条件及び上記他の品種情報の検査条件のいずれにも無い場合には、上記試料の工程情報のパラメータを新たに作成する工程情報作成ステップと、
上記試料の工程情報と同一の工程情報が上記デフォルトの検査条件及び上記他の品種情報の検査条件のいずれかに有る場合には、上記品種情報作成ステップにて作成した上記試料の品種情報のパラメータと上記デフォルトの検査条件又は上記他の品種情報の検査条件の工程情報のパラメータを組み合わせて検査条件を作成する検査条件作成ステップと、
を含む試料の検査条件の設定方法。
【請求項６】
請求項５記載の試料の検査条件の設定方法において、
上記試料の品種情報と同一の品種情報が過去に使用した検査条件の中に有る場合には、上記試料の工程情報と同一の工程情報が過去に使用した検査条件の中に有るか否かを判定することと、
上記試料の工程情報と同一の工程情報が過去に使用した検査条件の中に無い場合には、上記工程情報判定ステップ、工程情報作成ステップ、及び、検査条件作成ステップを実行し、上記試料の工程情報と同一の工程情報が過去に使用した検査条件の中に有る場合には、上記過去に使用した検査条件の中の上記試料の品種情報と同一の品種情報及び同一の工程情報を組み合わせて検査条件を作成することを特徴とする試料の検査条件の設定方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の試料の検査条件の設定方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータに読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の繰り返しパターンを有する試料を検査するための検査技術に関し、特に電子線を用いた電子線式パターン検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、半導体ウエハ上にホトマスクによって回路パターンを形成し、それをリソグラフィー処理およびエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより製造される。リソグラフィー処理やエッチング処理、その他の処理の良否、製造過程での異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼす。したがって、処理の異常や不良の発生を早期にあるいは事前に検知するために、製造工程毎に半導体ウエハ上に形成されるパターンを検査しなければならない。
【０００３】
半導体装置の製造過程では、レーザ光等をパターンに照射して得られる画像を用いて異常を判断する光学式外観検査装置や、電子線等の荷電粒子線でパターンを走査して発生する二次電子や反射電子から信号強度や画像を用いて異常を判断するための各種検査装置が、実際に用いられている。
【０００４】
光学式検査装置の例としては、半導体ウエハに白色光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が知られており、その概要は雑誌「月間セミコンダクタワールド」１９９５年８月号、９６から９９頁に述べられている。
【０００５】
このような光学式検査装置は、光が透過するシリコン酸化膜や感光性フォトレジスト材料を表面に有するパターンの残渣や欠陥は検出できなかった。また、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導通穴の非開口不良は検出できなかった。さらに、配線パターンの段差底部に発生した欠陥は検出できなかった。
【０００６】
このように、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複雑化、材料の多様化に伴い、光学式検査装置による欠陥検出が困難になってきた。そこで、光学式検査よりも分解能が高い荷電粒子線、特に、電子線を用いて回路パターンを検査する電子式検査方法が提案されている。
【０００７】
電子式検査方法では、走査電子線によって取得された画像を用いて回路パターンを比較検査する。しかしながら、半導体ウエハの製造工程では、ウエハ内に同一サイズ、同一形状のダイを数百個作成する。従って、この方法では、実用的な検査を行うためには、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy、以下ＳＥＭと略す）による通常の観察と比べて非常に高速に画像を取得する必要がある。そして、高速で取得した画像の分解能と画像のＳＮ比を確保する必要がある。
【０００８】
このような電子線を用いたパターンの比較検査装置の例として、文献J. Vac. Sci. Tech. B、 Vol.9、 No.6、 pp.3005-3009(1991)、文献J. Vac. Sci. Tech. B、Vol.10、 No.6、pp.2804-2808(1992)、および日本特許公開平５−２５８７０３号公報とＵＳＰ５、５０２、３０６に通常のＳＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板（Ｘ線マスク等）に照射し、発生する二次電子、反射電子、透過電子のいずれかまたは複数を検出し、その信号から形成された画像を比較検査することにより欠陥を自動検出する方法が記載されている。
【０００９】
また、大電流でなおかつ低加速の電子線では空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難である。これを解決する方法として、特開平５−２５８７０３号公報に、試料直前で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する方法が記載されている。
【００１０】
高速に電子線画像を取得する方法としては、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウエハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭５９−160948号公報および特開平５−２５８７０３号公報に記載されている。
【００１１】
以上のようなＳＥＭを利用した検査装置においては、以下に示す条件の設定が重要であり、最適な検査条件を導くのにかなりの時間を要し、従来技術ではこの点に対する配慮がされていなかった。
【００１２】
（１）電子線ビームの照射条件の設定、（２）レイアウト情報の設定、（３）試料の回転量補正条件の設定、（４）検出画像明るさ補正条件の設定、（５）欠陥検出条件の設定、（６）検出欠陥に対する欠陥種類の自動判別条件の設定、である。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５９−160948号公報
【特許文献２】特開平５−２５８７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、電子線を使用した検査装置では、最適な検査条件を設定するのにかなりの時間がかかる。
【００１５】
本発明の目的は、短時間で最適な検査条件を設定することができる電子線を用いた検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
電子線式パターン検査装置の検査条件は、予め設定された数種のデフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件を利用して作成する。検査対象の試料に対する検査条件が、デフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件から得られない場合には新たに作成する。
【００１７】
検査条件は、複数のカテゴリーに分類し、カテゴリー毎に独立に、デフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件から検索する。したがって、カテゴリー毎に、デフォルトの検査条件、及び、過去に作成した検査条件から検査条件を抽出し、それを組み合わせて検査条件を作成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電子線を用いた検査装置において、短時間で最適な検査条件を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を参照して、本発明によるＳＥＭ式外観検査装置の構成を説明する。ＳＥＭ式外観検査装置１は、検査室２を有し、検査室２は、電子光学系装置３と光学顕微鏡部４と試料室８を有する。
【００２０】
電子光学系装置３は、電子銃１０、電子線の引出電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング偏向器１３、絞り１４、走査偏向器１５、対物レンズ１６、反射板１７、ＥｘＢ偏向器１８、及び、二次電子検出器２０を有する。
【００２１】
光学顕微鏡部４は、白色光源３２、光学レンズ３３、及び、ＣＣＤカメラ３４を有し、電子光学系装置３の近傍に配置されている。電子光学系装置３と光学顕微鏡部４は、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に配置されており、両者の間の距離は既知である。
【００２２】
試料室８は、試料台２６、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、及び、回転ステージ２９、を有する。試料９は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能であり、且つ、Ｚ軸周りに回転可能である。試料９は半導体ウエハである。Ｘステージ２７またはＹステージ２８は、試料９を電子光学系装置３と光学顕微鏡部４の間にて往復移動させることができる。電子顕微鏡像を観察する場合には、試料９を電子光学系装置３の光軸に配置し、光学顕微鏡像を観察する場合には、試料９を光学顕微鏡部４の光軸に配置する。
【００２３】
ＳＥＭ式外観検査装置１は、更に、画像処理部５、制御部６、二次電子検出部７、位置モニタ測長器３０、試料高さ測定器３１、補正制御回路３５、走査信号発生器３６、及び、対物レンズ電源３７を有する。
【００２４】
二次電子検出部７は、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換手段２３、を有し、光伝送手段２４を介して画像処理部５に接続されている。
【００２５】
位置モニタ測長器３０は、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、及び、回転ステージ２９の位置を実時間でモニタし、その位置情報を、補正制御回路３５を介して制御部６に送信する。試料高さ測定器３１は、試料９の高さを実時間で測定し、測定した情報を補正制御回路３５介して制御部６に送信する。
【００２６】
制御部６は、補正制御回路３５を介して入力してデータに基づいて、補正信号を生成し、補正制御回路３５に出力する。補正制御回路３５は、対物レンズ電源３７に対物レンズ１６の補正信号を送信し、走査信号発生器３６にブランキング偏向器１３の補正信号を送信する。それによって電子線１９が試料９上の所定の位置に照射される。制御部６は、試料９が交換されても、試料毎に電子線を照射した領域を記憶する。
【００２７】
制御部６には、あらかじめ電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出器２０の信号取り込みタイミング、試料台３の移動速度等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設定できるよう入力されている。
【００２８】
電子銃１０からの電子線１９は引出電極１１によって引き出され、コンデンサレンズ１２、絞り１４、対物レンズ１６を通って試料９へ照射される。電子線１９は細く絞られたビームであり、走査偏向器１５によって試料９を走査される。
【００２９】
ブランキング偏向器１３は、電子線１９を絞り１４の開口部の外側に偏向させる。それによって、電子線１９が試料９へ照射することを回避させることができる。
【００３０】
試料９に電子線１９が照射されると試料９から二次電子５０が発生する。二次電子はＥｘＢ偏向器１８によって軌道を曲げられて反射板１７を照射し、第二の二次電子５１が発生する。二次電子５２は、二次電子検出器２０によって検出される。
【００３１】
二次電子検出器２０の出力信号は、二次電子検出部７のプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなり、光変換手段２３から光ファイバ等の光伝送手段２４によって、画像処理部５の電気変換手段２５へ送られる。
【００３２】
画像処理部５は、明るさ補正部３８、第１制御部３９、第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２、セル画像記憶部４３、第２制御部４４、ダイ比較位置ズレ検出部４５、ダイ比較欠陥検出部４６、セル比較欠陥検出部４７、欠陥種類自動判別部４８、及び、モニタ４９を含む。画像処理部５の各部の動作命令および動作条件は、制御部６から入出力される。
【００３３】
画像処理部５では、光伝送手段２４を介して入力した画像信号を、電気変換手段２５によって再び電気信号に変換し、明るさ補正部３８で、あらかじめ設定された明るさ補正条件により補正し、第１制御部３９に送信する。
【００３４】
第１制御部３９は、明るさ補正部３８からの連続画像データより、３個の互いに隣接するダイ領域を撮像したダイ画像を切り出す。ダイ画像は、数ミリ単位に同一パターンが存在する半導体ウエハのダイ部を比較するための画像である。第１ダイ画像は第１ダイ画像記憶部４０が記憶し、第２ダイ画像は第２ダイ画像記憶部４１が記憶し、第３ダイ画像は第３ダイ画像記憶部４２が記憶する。
【００３５】
第１制御部３９は、明るさ補正部３８からの連続画像データより、セル画像を生成し、それをセル画像記憶部４３に送信する。セル画像は、ダイ内に同一パターンが数ミクロン単位に隣接するセル部を比較するための画像である。
【００３６】
第２制御部４４は、第１ダイ画像記憶部部４０、第２ダイ画像記憶部４１、及び、第３ダイ画像記憶部４２から、それぞれダイ画像を切り出し、それをダイ比較位置ズレ検出部４５に送信する。第２制御部４４は、セル画像記憶部４３からセル比較用画像を切り出し、それをセル比較欠陥検出部４７に送信する。
【００３７】
ダイ比較位置ズレ検出部４５は、第１ダイ画像記憶部４０と第２ダイ画像記憶部４１からのダイ画像を比較し、第２ダイ画像記憶部４１と第３ダイ画像記憶部４２からのダイ画像を比較する。即ち、第１ダイ画像と第２ダイ画像を比較し、第２ダイ画像と第３ダイ画像を比較する。こうして、３つのダイ画像の隣接する２つのダイ画像を順次比較する。
【００３８】
ダイ比較位置ズレ検出部４５は、２画像間の位置ずれ量を演算し、それを２画像と共にダイ比較欠陥検出部４６に送信する。
【００３９】
ダイ比較欠陥検出部４６は、位置ずれ量に基づいて、欠陥有無を判定する。ダイ比較欠陥検出部４６は、欠陥有りと判断した画像を欠陥種類自動判別部４８に送信する。
【００４０】
セル比較欠陥検出部４７は、第２制御部４４から送られてきたセル画像とそれより１セル分遅れたセル画像を比較演算し欠陥有無を判定する。即ち、隣接する２つのセル画像を順次比較する。セル比較欠陥検出部４７は、欠陥有りと判断した画像を欠陥種類自動判別部４８に送信する。
【００４１】
ダイ比較欠陥判定部４６、及び、セル比較欠陥検出部４７は、２つの画像の差分である差画像信号の絶対値を所定の閾値と比較し、欠陥サイズを所定の欠陥サイズと比較する。所定の閾値を明るさ閾値と呼び、所定の欠陥サイズを欠陥サイズ閾値と呼ぶ。差画像信号の絶対値が明るさ閾値より大きく、且つ、欠陥サイズが欠陥サイズ閾値よりも大きい場合には欠陥と判定する。
【００４２】
しかしながら、パターン作成時の像歪などで発生するずれ分が欠陥として判定される可能性がある。そこで、本例では、このような欠陥に対する許容値が設定されている。この許容値を、位置ずれ閾値と呼ぶ。
【００４３】
自動判別部４８は、ダイ比較欠陥判定部４６、及び、セル比較欠陥検出部４７で欠陥と判断された画像を用い、欠陥部の明るさ及び、明るさの微分値、サイズ、面積、縦横比などの特徴量を算出し、欠陥種類の自動判別条件に基づいて、欠陥種類を分類し、モニタ４９に出力する。
【００４４】
次に、製造過程でパターン加工が施された半導体ウエハを図１のＳＥＭ式外観検査装置１により検査する手順を説明する。
【００４５】
試料９が図示しない試料交換室へロードされる。試料９は図示しない試料ホルダに搭載されて保持固定された後に試料交換室が真空排気される。試料９は、試料交換室がある程度の真空度に達したら検査室２に移載される。検査室２では、試料台２６に、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、回転ステージ２９を介して試料ホルダごと載せられ、保持固定される。予め登録された電子線ビームの照射条件が設定され、フォーカスなどのキャリブレーションが実施される。
【００４６】
先ず、光学顕微鏡部４による準備作業が行われる。試料９は、レイアウト情報、回転量検出条件に基づいて、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８のＸおよびＹ方向の移動により光学顕微鏡部４の下の所定の第一の座標に配置され、モニタ４９により試料９の上に形成された回路パターンの光学顕微鏡画像が観察される。そして、位置回転補正のために予め記憶された同等の回路パタ−ン画像と比較され、第一の座標の位置補正値が算出される。次に、第一の座標から一定距離だけ離れ、第一の座標と同等の回路パタ−ンが存在する第二の座標に移動し、同様に、光学顕微鏡画像が観察され、位置回転補正のために記憶された回路パターン画像と比較され、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する回転ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量分だけ回転ステージ２９が回転して回転ずれ量を補正する。
【００４７】
なお、本実施例では回転ステージ２９の回転により回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ２９を設けず、算出された回転ずれ量に基づいて、電子線の走査偏向位置を補正してもよい。
【００４８】
次に、今後の位置補正のために、第一の座標、光学顕微鏡画像観察による第一の回路パターンの位置ずれ量、第二の座標、光学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ずれ量が記憶され、制御部６に送られる。
【００４９】
次に、光学顕微鏡によって試料９の上に形成された回路パターンが観察され、回路パターンがあるチップの位置やチップ間の距離、あるいはメモリセルのような繰り返しパターンの繰り返しピッチ等が予め測定され、制御部６に測定値が入力される。また、検査されるチップ、および、そのチップ内の被検査領域が指定され、制御部６に入力される。光学顕微鏡の画像は、比較的低い倍率によって観察が可能であり、また、試料９の表面が、例えば、シリコン酸化膜等により覆われている場合には、下地まで透過して観察可能であるので、チップの配列やチップ内の回路パターンのレイアウトを簡便に観察することができ、被検査領域が容易に設定できる。
【００５０】
以上のようにして光学顕微鏡部４による所定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了すると、Ｘステージ２７およびＹステージ２８の移動により、試料９が電子光学系装置３の下に移動される。試料９が電子光学系装置３の下に配置されると、光学顕微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設定と同様の作業を電子光学系装置３により実施する。このときの電子線画像の取得は、以下の方法でなされる。
【００５１】
光学顕微鏡画像による位置合せで記憶され補正された座標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察されたものと同じ回路パターンに、電子線１９が走査偏向器１５によりＸ、Ｙ方向に二次元的に走査される。この電子線の二次元走査により、被観察部位から二次電子５０が発生し、反射板１７で発生した第二の二次電子５１を二次電子検出器２０で検出して電子線画像が取得される。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置確認や位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転補正も予め実施されているため、大きな調整は不要である。電子線画像では光学画像に比べ分解能が高く、高倍率で高精度に位置合せや位置補正、回転補正を実施することができる。
【００５２】
従来のＳＥＭでは、二次電子検出器２０として、シンチレータ（アルミニウム蒸着された蛍光体）とライトガイドと光電子増倍管による構成が用いられている。このタイプの検出装置は、蛍光体による発光を検出するため、周波数応答性が悪く、高速に電子線画像形成するには不適切である。この問題を解決するために、高周波の二次電子信号を検出する検出装置として、半導体検出器を用いた検出手段が特開平２−１５５４５号公報や特開平５−２５８７０３号公報に記載されており、本発明の実施例でも、高速度検出のために半導体検出器を用いている。
【００５３】
また、二次電子検出器２０を用いて二次電子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジタル化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送において発生するノイズの影響を小さくし、ＳＮ比の高い画像信号データを得ることができる。検出した信号から電子線画像を形成する過程においては、画像処理部５が制御部６から指定された電子線照射位置の所望の画素に、対応した時間毎の検出信号を、明るさ補正部３８により信号レベルに応じた明るさ階調値に補正し第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２、セル画像記憶部４３に逐次記憶させる。
【００５４】
電子線照射位置と、検出時間で対応つけられた二次電子の量を数値化することにより、試料９の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成される。第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２に記憶された画像を、第２制御部４４で制御し参照画像と検査対象画像をダイ比較位置ズレ検出部５３に送り、位置ずれ量を算出後、画像と位置ずれ量をダイ比較欠陥判定部４５に送り、欠陥判定を行い欠陥を検出した場合のみ欠陥種類自動判別部４８に画像が送られ、欠陥の種類を自動判別する。同様にセル比較においても、試料９の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成され、セル画像記憶部４３に記憶された画像を、第２制御部４４で制御し検査対象画像と、１セル分ずらした画像をセル比較欠陥判定部４７に送り、欠陥判定を行い欠陥を検出した場合のみ欠陥種類自動判別部４８に画像が送られ、欠陥の種類を自動判別する。この後、モニタ４９にその位置や欠陥数等を表示する。以降、この動作が繰り返されることにより、すべての検査領域について画像処理が実行される。
【００５５】
前述の検査方法により、高精度で良質な電子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検査時間で検出することができる。また、電子線を用いて画像を取得することにより、光学式パターン検査方法では光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パターンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査を実施することができる。
【００５６】
なお、電子線１９を試料９に照射すると、その箇所が帯電する。検査の際にその帯電の影響を避けるために、上記位置回転補正あるいは検査領域設定等の検査前準備作業で電子線１９を照射する回路パターンは、予め被検査領域外に存在する回路パターンを選択するか、あるいは被検査チップ以外のチップにおける同等の回路パターンを制御部６で自動的に選択できるようにしておくとよい。これにより、上記電子線１９の照射による影響が検査画像に及ぶことは無くなる。尚、大電流電子線による走査は一回のみでも数回の繰り返しでもよい。
【００５７】
図２は、半導体ウエハの製造工程を示す。半導体ウエハの製造工程は、ステップＳ１の膜づけ、ステップＳ２のパターンニング、及び、ステップＳ３のパターン加工を含み、これらを繰り返し、最後に、ステップＳ４にて検査が必要か否かの判定を行う。検査を行う場合には、ステップＳ５に進み、欠陥の有無を判定する。判定の結果、欠陥があると判定された場合には、ステップＳ１の膜づけ、ステップＳ２のパターンニング、又は、ステップＳ３のパターン加工のいずれかのプロセスに戻される。検査を行う必要がない場合、又は、検査の結果、欠陥がないと判定された場合には、終了する。
【００５８】
ＳＥＭ式外観検査装置１では、検査条件とそれに含まれるパラメータの設定が必要となる。検査条件には、例えば、（１）電子線ビームの照射条件の設定、（２）試料のレイアウト情報の設定、（３）試料の回転量補正条件の設定、（４）検出画像明るさ補正条件の設定、（５）欠陥検出条件の設定、（６）検出欠陥に対する欠陥種類の自動判別条件の設定、がある。これらの検査条件の詳細な例は以下に図３を参照して説明する。
【００５９】
図３は、本発明によるＳＥＭ式外観検査装置１の検査条件とそれに含まれるパラメータの例を示す。検査条件は、ウエハ単位に必要な情報３０１と検査サイクル単位に必要な情報３０２に分類できる。ウエハ単位に必要な情報３０１はウエハレイアウト情報又は品種情報であり、例えば、ウエハサイズ、ウエハ形状、ダイサイズ、ダイマトリックス等を含む。検査サイクル単位に必要な情報３０２は工程情報であり、例えば、膜の材質などで決定する電子ビーム照射条件、これによる画像コントラストの最適化を行うためのキャリブレーション情報、ダイ内のパターンを用いた自動アライメントを行う時に必要なアライメント情報、パターン配列による検査方法、検査方向、セル、ダイ領域の有無及びセルマトリックス、セルピッチ、欠陥判定を行う閾値、検出欠陥の分類を行う為のパラメータ等を含む。
【００６０】
上述のようにＳＥＭ式外観検査装置１の検査条件に含まれるパラメータは多岐に亘り且つその数も多い。これらのパラメータは、検査の目的、回路パターンの形状や材料毎にその最適値を求める必要がある。ここでは、これらのパラメータの設定値の組み合わせをレシピーと称する。
【００６１】
本発明によると、検査条件に含まれる情報又はパラメータを複数のカテゴリーに分類し、カテゴリー毎に取り扱う。ここでは、ウエハ単位に必要な情報３０１と検査サイクル単位に必要な情報３０２の２つのカテゴリーに分類したが、分類方法は他の方法でもよい。本発明では、電子線ビームを用いた検査装置において、検査条件をカテゴリー毎に組み合わせて最適なレシピーを作成する。
【００６２】
図４は、従来の検査条件の設定方法を示す。ステップＳ１０１にて、品種情報Ａ、工程情報Ｂのウエハが電子式パターン検査装置に導入される。ステップＳ１０２にて、過去に作成したレシピーの中に、品種情報Ａを含むレシピーがあるか否かを判定する。品種情報Ａを含むレシピーが無い場合は、ステップＳ１０３にて、品種情報Ａのレシピー、即ち、パラメータの設定値の組み合わせ新たに作成する。ステップＳ１０４にて、工程情報Ｂのレシピー、即ち、パラメータの設定値の組み合わせ新たに作成する。こうして、新たに作成した品種情報Ａと新たに作成した工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００６３】
ステップＳ１０２にて、過去に作成したレシピーの中に、品種情報Ａを含むレシピーが有る場合は、ステップＳ１０５にて、過去に作成したレシピーの中に、工程情報Ｂを含むレシピーがあるか否かを判定する。工程情報Ｂを含むレシピーが無い場合には、ステップＳ１０６にて、工程情報Ｂのレシピー、即ち、パラメータの設定値の組み合わせ新たに作成する。この場合には、既存の品種情報Ａと新たに作成した工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００６４】
工程情報Ｂを含むレシピーが有る場合には、既存の品種情報Ａと既存の工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００６５】
従来の方法では、過去に作成したレシピーの中に、品種情報Ａを含むレシピーが有る場合でも、工程情報Ｂを含むレシピーが無い場合には、工程情報Ｂのみ最初から作成する必要がある。特に、数千個もあるセル領域の登録には数十分必要で、膜の材質などで決定する電子ビーム照射条件の選択に関しては、膜の材質などを知っていないと選択できないといった問題があり、ある程度の知識を持った人でないとレシピーを作成するのが困難であった。
【００６６】
図５を参照して本発明の検査条件の設定方法を説明する。尚、以下の処理は、図１に示した本発明のＳＥＭ式外観検査装置の制御部６が行う。ステップＳ２０１にて、品種情報Ａ、工程情報Ｂのウエハが電子式パターン検査装置に導入される。ステップＳ２０２にて、過去に作成したレシピーの中に、品種情報Ａを含むレシピーがあるか否かを判定する。品種情報Ａを含むレシピーが無い場合は、ステップＳ２０３にて、品種情報Ａのレシピー、即ち、パラメータの設定値の組み合わせ新たに作成する。ここまでのステップは、図４の従来の方法と同じである。
【００６７】
次に、ステップＳ２０４にて、工程情報Ｂがデフォルト品種情報の中にあるか否かを判定する。また、工程情報Ｂがデフォルト品種情報の中に無い場合でも、他品種情報の中に有るか否かを判定する。工程情報Ｂがデフォルト品種情報の中にも他品種情報の中にも無い場合には、ステップＳ２０５にて、工程情報Ｂのレシピー、即ち、パラメータの設定値の組み合わせ新たに作成する。この場合には、新たに作成した品種情報Ａと新たに作成した工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００６８】
ステップＳ２０４にて、工程情報Ｂがデフォルト品種情報の中にある場合には、新たに作成した品種情報Ａとデフォルト品種情報中の工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。工程情報Ｂが他品種情報の中にある場合には、新たに作成した品種情報Ａと他品種情報中の工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００６９】
ステップＳ２０２にて、過去に作成したレシピーの中に、品種情報Ａを含むレシピーがある場合は、ステップＳ２０６にて、過去に作成したレシピーの中に、工程情報Ｂを含むレシピーがあるか否かを判定する。工程情報Ｂを含むレシピーが無い場合には、ステップＳ２０４に進む。
【００７０】
ステップＳ２０６にて、工程情報Ｂを含むレシピーが有る場合には、既存の品種情報Ａのレシピーと既存の工程情報Ｂを組み合わせたレシピーが作成される。
【００７１】
ＳＥＭ式外観検査装置１の制御部６には、使用頻度が高い又は使用可能性が高いと考えられるレシピーがデフォルト値として保存されている。また、過去の全てのレジピが保存されている。本発明によると、レシピーのデフォルト値又は過去に使用したレシピーを利用するから、新たにレシピーを作成する場合に比べて、レシピーの作成時間が短縮する利点がある。
【００７２】
本例によると、図３に示したように、検査条件を品種情報と工程情報に分類し、それぞれのパラメータの組み合わせ、即ち、レシピーを独立に取り扱う。従って、デフォルトのレシピー及び過去のレシピーの中から、所定の品種情報と工程情報をそれぞれ独立に検索することができる。デフォルトのレシピー及び過去のレシピーの中から、任意の品種情報と工程情報を組み合わせて新たなレシピーを作成することができる。従って、新たにレシピーを作成する場合に比べて、レシピーの作成時間が短縮する利点がある。
【００７３】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明によるＳＥＭ式外観検査装置の構成の概略を示す図である。
【図２】半導体ウエハの製造工程を示す図である。
【図３】本発明によるＳＥＭ式外観検査装置の検査条件のパラメータを示す図である。
【図４】従来の検査条件の作成方法を示す図である。
【図５】本発明による検査条件の作成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…ＳＥＭ式外観検査装置、２…検査室、３…電子光学系装置、４…光学顕微鏡部、５…画像処理部、６…制御部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…試料、１０…電子銃、１１…引出電極、１２…コンデンサレンズ、１３…ブランキング偏向器、１４…絞り、１５…走査偏向器、１６…対物レンズ、１７…反射板、１８…ＥｘＢ偏向器、２０…二次電子検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換器、２３…光変換手段、２４…光伝送手段、２５…電気変換手段、２６…試料台、２７…Ｘステージ、２８…Ｙステージ、２９…回転ステージ、３０…位置モニタ測長器、３１…試料高さ測定器、３２…白色光源、３３…光学レンズ、３４…ＣＣＤカメラ、３５…補正制御回路、３６…走査信号発生器、３７…対物レンズ電源、３８…明るさ補正部、３９…第１制御部、４０…第１ダイ画像記憶部、４１…第２ダイ画像記憶部、４２…第３ダイ画像記憶部、４３…セル画像記憶部、４４…第２制御部、４５…ダイ比較位置ズレ検出部、４６…ダイ比較欠陥検出部、４７…セル比較欠陥検出部、４８…欠陥種類自動判別部、４９…モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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