(57)【要約】【課題】欠陥を検出及び分類する精度が向上した欠陥検査方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、検査対象を検査し、前記検査対象の検査における信号の特徴量で前記検査対象を分類し、前記検査対象の検査における信号の特徴量に基づいて前記検査対象の面内マップを作成し、前記検査対象の面内マップの特徴量を算出し、前記検査対象の面内マップの特徴量と参照対象の面内マップの特徴量との一致率によって前記検査対象の欠陥を分類し、前記検査対象及び前記参照対象は、半導体ウェーハ内の領域であり、前記面内マップの特徴量は、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、前記半導体ウェーハの領域を分割した場合の特定の領域の発生率を含む欠陥検査方法が提供される。【選択図】図２
2015184023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を検査する工程と、
前記検査対象の検査における信号の特徴量で前記検査対象を分類する工程と、
前記検査対象の検査における信号の特徴量に基づいて前記検査対象の面内マップを作成する工程と、
前記検査対象の面内マップの特徴量を算出する工程と、
前記検査対象の面内マップの特徴量と参照対象の面内マップの特徴量との一致率によって前記検査対象の欠陥を分類する工程と、
を備え、
前記検査対象及び前記参照対象は、半導体ウェーハ内の領域であり、前記面内マップの特徴量は、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、前記半導体ウェーハの領域を分割した場合の特定の領域の発生率を含む欠陥検査方法。
【請求項２】
前記参照対象を検査する工程と、
前記参照対象の検査における信号の特徴量で前記参照対象を分類する工程と、
前記参照対象の検査における信号の特徴量に基づいて前記参照対象の面内マップを作成する工程と、
前記参照対象の面内マップの特徴量を算出する工程と、
をさらに備えた請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記検査対象の面内マップの特徴量と、前記参照対象の面内マップの特徴量と、を記憶する工程をさらに備えた請求項１または２に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記検査対象は、パターンがある領域であり、
前記参照対象は、パターンがない領域である請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項５】
前記検査対象は、パターンがある領域であり、
前記参照対象は、パターンの端の領域である請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
前記検査対象は、加工プロセス後の領域であり、
前記参照対象は、加工プロセス前の領域である請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記信号の特徴量は、背景に対する強度、背景の光に対する明暗、又は面積である請求項１〜６のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項８】
前記検査対象の欠陥は、面内マップの特徴量の閾値に基づいて分類される請求項１〜７のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの欠陥を検査する方法において、光学像を特徴量（強度、面積等）で分類し走査型電子顕微鏡で検出するべき欠陥を特定する方法が用いられている。
【０００３】
欠陥には、３次元メモリに形成された深い溝の加工不良等のパターン欠陥が含まれる。このような欠陥検査方法において、欠陥を検出及び分類する精度の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０８９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、欠陥を検出及び分類する精度が向上した欠陥検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、検査対象を検査し、前記検査対象の検査における信号の特徴量で前記検査対象を分類し、前記検査対象の検査における信号の特徴量に基づいて前記検査対象の面内マップを作成し、前記検査対象の面内マップの特徴量を算出し、前記検査対象の面内マップの特徴量と参照対象の面内マップの特徴量との一致率によって前記検査対象の欠陥を分類し、前記検査対象及び前記参照対象は、半導体ウェーハ内の領域であり、前記面内マップの特徴量は、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、前記半導体ウェーハの中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、前記半導体ウェーハの領域を分割した場合の特定の領域の発生率を含む欠陥検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る欠陥検査装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る欠陥検査方法を示すフローチャートである。
【図３】ウェーハを示す図である。
【図４】ウェーハを示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る欠陥検査方法を示すフローチャートである。
【図６】ウェーハを示す図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、欠陥検査装置の検査結果を示す図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、面内マップを示す図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、面内マップを示す図である。
【図１０】面内マップの特徴量を示す図である。
【図１１】面内マップの特徴量の一致率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る欠陥検査装置１００を例示する模式図である。
図１に表したように、欠陥検査装置１００は、検査部１０と、制御部２０と、記憶部３０と、表示部４０と、操作部５０と、が設けられている。
【００１０】
欠陥検査装置１００は、例えば、ステージ等に配置されたウェーハ６０の表面をピクセル画像として取得する。例えば、検査部１０は、ウェーハ６０の表面をピクセル画像として取得する。欠陥検査装置１００は、例えば、光学式検査装置である。例えば、欠陥検査装置１００に、電子ビームを用いた欠陥検査装置１００を用いても良い。
【００１１】
検査部１０は、例えば、検査信号の特徴量を用いて検査対象を分類する。例えば、検査部１０は、検査信号の特徴量に基づいて検査対象の面内マップを作成する。検査部１０は、例えば、作成された面内マップから面内の特徴量を算出する。検査部１０は、例えば、参照対象について上述した処理を実行する。
【００１２】
検査部１０に、検査対象の面内マップを作成する作成部が設けられても良い。検査部１０に、面内の特徴量を算出する演算部が設けられても良い。
【００１３】
制御部２０は、例えば、欠陥検査装置１００内の各処理を制御する。例えば、制御部２０は、検査部１０の処理を制御する。
【００１４】
記憶部３０は、例えば、検査部１０が検査した結果を格納する。記憶部３０は、例えば、検査部１０が検査した結果を記憶する。
【００１５】
記憶部３０は、例えば、検査信号の特徴量を用いて検査対象を分類した結果を格納する。例えば、記憶部３０は、検査信号の特徴量に基づいて作成された検査対象の面内マップを格納する。記憶部３０は、例えば、面内マップから算出された面内の特徴量を格納する。記憶部３０は、例えば、参照対象についてのデータを格納する。
【００１６】
表示部４０は、例えば、検査部１０が検査した結果を表示する。表示部４０は、例えば、検査信号の特徴量を用いて検査対象を分類した結果を表示する。例えば、表示部４０は、検査信号の特徴量に基づいて作成された検査対象の面内マップを表示する。表示部４０は、例えば、面内マップから算出された面内の特徴量を表示する。表示部４０は、例えば、参照対象についてのデータを表示する。
【００１７】
操作部５０は、例えば、キーボード又はマウス等である。操作部５０を用いて制御部２０に対する指示が実行される。
【００１８】
ウェーハ６０は、例えば、基板の表面に、検査対象（例えば、パターンがある領域）と、参照対象（例えば、パターンがない領域）と、を含む。例えば、検査対象及び参照対象は、１チップ内に設けられている。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係る欠陥検査方法を例示するフローチャートである。
図３は、ウェーハを例示する図である。
図４は、ウェーハを例示する図である。
【００２０】
図２に表されている欠陥検査方法は、例えば、欠陥検査装置１００を用いて実行される。図３において、ウェーハ６０の領域が表されている。図４において、ウェーハ６０の領域が表されている。
【００２１】
欠陥検査装置１００によって検査対象を検査する（ステップＳ１１０）。欠陥検査装置１００のステージ等にウェーハ６０を配置して検査対象が検査される。検査対象を検査する条件は、例えば、欠陥検査装置１００が設定できる条件である。
【００２２】
検査信号の特徴量を用いて検査対象を分類する（ステップＳ１２０）。検査信号の特徴量は、例えば、背景に対する強度、背景の光に対する明暗、又は面積（大きさ）等である。検査対象は、一つ又は複数の特徴量を用いて分類される。例えば、検査対象は、光学像の特徴量で分類される。
【００２３】
検査信号の特徴量に基づいて検査対象の面内マップを作成する（ステップＳ１３０）。
【００２４】
作成された面内マップから面内の特徴量、例えば、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、ウェーハ６０の領域をいくつかに分割した場合の特定の領域の発生率等を算出する（ステップＳ１４０）。
【００２５】
図３に表されているように、ウェーハ６０の領域は、ウェーハ６０を分割する第１境界６３及び第２境界６４によって外周部６１と内周部６２とに分けられている。第２境界６４は、ウェーハ６０の最外周に対応する。ウェーハ６０の中心６５から第１境界６３までの欠陥数の全欠陥数に対する割合と、第１境界６３から第２境界６４までの欠陥数の全欠陥数に対する割合とを特徴量とする。
【００２６】
図４に表されているように、ウェーハ６０の領域において、外周部６１及び内周部６２は、扇型に８等分にそれぞれ分割されている。領域６１ａ〜６１ｈ及び領域６２ａ〜６２ｈの各々の全欠陥数に対する割合を特徴量とする。
【００２７】
検査対象とは別に、欠陥検査装置１００によって参照対象を検査する（ステップＳ１５０）。欠陥検査装置１００のステージ等にウェーハ６０を配置して参照対象が検査される。参照対象を検査する条件は、例えば、欠陥検査装置１００が設定できる条件である。参照対象の検査条件は、検査対象の検査条件と一致していなくても良い。
【００２８】
検査信号の特徴量を用いて参照対象を分類する（ステップＳ１６０）。検査信号の特徴量は、例えば、背景に対する強度、背景の光に対する明暗、又は面積（大きさ）等である。参照対象は、一つ又は複数の特徴量を用いて分類される。例えば、参照対象は、光学像の特徴量で分類される。
【００２９】
検査信号の特徴量に基づいて参照対象の面内マップを作成する（ステップＳ１７０）。
【００３０】
作成された面内マップから面内の特徴量、例えば、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、ウェーハ６０の領域をいくつかに分割した場合の特定の領域の発生率等を算出する（ステップＳ１８０）。参照対象における面内の特徴量は、予め設定されていても良い。
【００３１】
検査対象の面内マップの特徴量と、参照対象の面内マップの特徴量とをデータベースに保存する（ステップＳ１９０）。例えば、これらの特徴量は、欠陥検査装置１００の記憶部３０に格納される。
【００３２】
検査対象の特徴量と参照対象の特徴量との一致率によって検査対象の欠陥を分類する（ステップＳ２００）。一致率Ｃ１（％）は、以下の（１）式で計算される。
【００３３】
Ｃ１＝１００・｜Ｐ２−Ｐ１｜／｜Ｐ１｜・・・（１）
【００３４】
検査対象の面内マップの特徴量をＰ１とする。参照対象の面内マップの特徴量をＰ２とする。検査対象の欠陥を分類する場合、欠陥は、一致率Ｃ１の値によって何段階に区切って分類されても良い。一致率Ｃ１の値に基づいて検査対象の欠陥を分類する場合、閾値を用いて欠陥を分類しても良い。例えば、一致率Ｃ１の値が特定の閾値以上であれば、検査対象と参照対象とに共通している特徴量であると判定されても良い。
【００３５】
検査対象及び参照対象は、例えば、パターンがある領域及びパターンがない領域である。例えば、検査対象及び参照対象は、パターンがある領域及びパターンの端の領域である。検査対象及び参照対象は、例えば、加工プロセス後の領域及び加工プロセス前の領域である。
【００３６】
本実施形態に係る欠陥検査方法を用いると、検査対象及び参照対象について、面内の特徴量から検査対象の欠陥を分類できる。面内の特徴量から検査対象と参照対象とに共通している特徴量を除くことによって、検査対象に発生する欠陥が分類される。検査対象に発生する欠陥が一致率Ｃ１に基づいて分類される。
【００３７】
本実施形態に係る欠陥検査方法を用いると、検査対象に発生する可能性が高い欠陥を分類できる。
【００３８】
本実施形態によれば、欠陥を検出及び分類する精度が向上した欠陥検査方法が提供される。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る欠陥検査方法を例示するフローチャートである。
図６は、ウェーハを例示する図である。
【００４０】
図６に表されるように、ウェーハ６０に、積層体６６と、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）部６７と、が設けられている。検査対象は、ウェーハ６０内のセル部６０ｃである。参照対象は、ウェーハ６０内のペリ部６０ｐである。セル部６０ｃ及びペリ部６０ｐは、パターンがある領域及びパターンがない領域にそれぞれ対応する。例えば、ボトムショート欠陥６０ｄがセル部６０ｃの溝６０ｔに発生している。
【００４１】
欠陥検査装置１００によってセル部６０ｃを検査する（ステップＳ２１０）。欠陥検査装置１００のステージ等にウェーハ６０を配置してセル部６０ｃが検査される。
【００４２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、欠陥検査装置の検査結果を例示する図である。
セル部６０ｃの検査結果は、例えば、図７（ａ）のように表される。図７（ａ）は、深溝パターンがある場合の検査結果である。
【００４３】
検査信号の特徴量を用いてセル部６０ｃを分類する（ステップＳ２２０）。検査信号の特徴量は、例えば、背景に対する強度、背景の光に対する明暗、又は面積（大きさ）等である。そして、検査信号の特徴量に基づいてセル部６０ｃの面内マップを作成する（ステップＳ２３０）。
【００４４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、面内マップを例示する図である。
セル部６０ｃの面内マップは、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）のように表される。図８（ａ）は、背景に対する強度が強い信号で分類された面内マップである。図８（ｂ）は、背景に対する強度が弱い信号で分類された面内マップである。
【００４５】
作成された面内ＭＡＰから面内の特徴量、例えば、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、ウェーハ６０の領域をいくつかに分割した場合の特定の領域の発生率等を算出する（ステップＳ２４０）。
【００４６】
セル部６０ｃとは独立して、欠陥検査装置１００によってペリ部６０ｐを検査する（ステップＳ２５０）。欠陥検査装置１００のステージ等にウェーハ６０を配置してペリ部６０ｐが検査される。
【００４７】
ペリ部６０ｐの検査結果は、例えば、図７（ｂ）のように表される。図７（ｂ）は、深溝パターンがない場合の検査結果である。
【００４８】
検査信号の特徴量を用いてペリ部６０ｐを分類する（ステップＳ２６０）。検査信号の特徴量は、例えば、背景に対する強度、背景の光に対する明暗、又は面積（大きさ）等である。そして、検査信号の特徴量に基づいてペリ部６０ｐの面内マップを作成する（ステップＳ２７０）。
【００４９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、面内マップを例示する図である。
ペリ部６０ｐの面内マップは、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）のように表される。図９（ａ）は、背景に対する強度が強い信号で分類された面内マップである。図９（ｂ）は、背景に対する強度が弱い信号で分類された面内マップである。
【００５０】
作成された面内ＭＡＰから面内の特徴量、例えば、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した外周部内の発生率、ウェーハ６０の中心からの動径平均より算出した内周部内の発生率、又は、ウェーハ６０の領域をいくつかに分割した場合の特定の領域の発生率等を算出する（ステップＳ２８０）。
【００５１】
セル部６０ｃの面内マップの特徴量と、ペリ部６０ｐの面内マップの特徴量とをデータベースに保存する（ステップＳ２９０）。
【００５２】
セル部６０ｃの特徴量とペリ部６０ｐの特徴量との一致率によってセル部６０ｃの欠陥を分類する（ステップＳ３００）。一致率Ｃ２は、以下の（２）式で計算される。
【００５３】
Ｃ２＝１００・｜Ｐ４−Ｐ３｜／｜Ｐ３｜・・・（２）
【００５４】
セル部６０ｃの面内マップの特徴量をＰ３とする。ペリ部６０ｐの面内マップの特徴量をＰ４とする。
【００５５】
図１０は、面内マップの特徴量を例示した図である。
図１１は、面内マップの特徴量の一致率を例示した図である。
【００５６】
例えば、セル部６０ｃ及びペリ部６０ｐについて、面内マップの特徴量の一致率Ｃ２は、以下のように計算される。
【００５７】
ウェーハ６０の中心から最外周（例えば、第２境界６４）の距離を１００％とした場合、０％以上５０％未満の欠陥数の割合（％）と、５０％以上１００％以下の欠陥数の割合（％）とが、セル部６０ｃ及びペリ部６０ｐの各々について算出されている。検査信号の特徴量は、背景に対する強度が強い信号及び弱い信号である。セル部６０ｃ及びペリ部６０ｐは、この特徴量によって分類されている。図１０において、セル部６０ｃ及びペリ部６０ｐについての面内マップの特徴量が表されている。
【００５８】
セル部６０ｃの背景に対する強度が強い信号において、中心から最外周の距離５０％以上１００％以下の欠陥数の割合Ｐ５を基準とする。ペリ部６０ｐの背景に対する強度が強い信号において、中心から最外周の距離５０％以上１００％以下の欠陥数の割合をＰ６とし、ペリ部６０ｐの背景に対する強度が弱い信号において、中心から最外周の距離５０％以上１００％以下の欠陥数の割合をＰ７とする。このような場合、一致率Ｃ３及びＣ４は、以下の（３）式及び（４）式で計算される。
【００５９】
Ｃ３＝１００・｜Ｐ６−Ｐ５｜／｜Ｐ５｜・・・（３）
【００６０】
Ｃ４＝１００・｜Ｐ７−Ｐ５｜／｜Ｐ５｜・・・（４）
【００６１】
図１０に表された数値に基づいて計算すると、図１１に表されるように、一致率Ｃ３及びＣ４は、それぞれ６３％及び５７％である。例えば、一致率の閾値を８０％に設定すると、一致率Ｃ３及びＣ４は閾値以下となるため、セル部６０ｃの背景に対する強度が強い信号は、パターン固有の欠陥として分類される。
【００６２】
本実施形態に係る欠陥検査方法を用いると、パターンがある領域及びパターンがない領域について、面内の特徴量からパターンがある領域の欠陥を分類できる。面内の特徴量からパターンがある領域とパターンがない領域とに共通している特徴量を除くことによって、パターンがある領域に発生する欠陥が分類される。パターンがある領域に発生する欠陥が一致率Ｃに基づいて分類される。例えば、半導体ウェーハ内にパターンがあるセル部と、半導体ウェーハ内にパターンがないペリ部とについて、面内の特徴量を比較し、セル部に発生する欠陥を分類できる。
【００６３】
また、ボトムショート及びパターンエッジのラフネス（凹凸）等は、セル部に発生する可能性が高い。膜のラフネス及びＣＭＯＳ部のノイズ等は、セル部及びペリ部に発生する可能性が高い。ボトムショートは、深溝の加工不良、又は、深穴の加工不良によって発生する。ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像取得方式の検査装置において、深溝の加工不良による欠陥、又は、深穴の加工不良による欠陥を観測するのが困難である。このような下層欠陥は、ＳＥＭ画像取得方式の検査装置によって欠陥として分類し難い。
【００６４】
本実施形態に係る欠陥検査方法を用いると、セル部に発生する可能性が高い欠陥を分類できる。このような欠陥検査方法は、ＢＩＣＳ（Bit Cost Scalable）メモリ等の３次元メモリに用いることができる。
【００６５】
本実施形態によれば、欠陥を検出及び分類する精度が向上した欠陥検査方法が提供される。
【００６６】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、欠陥検査方法、及び、欠陥検査装置に含まれる検査部、制御部、記憶部、表示部及び操作部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
その他、本発明の実施の形態として上述した欠陥検査方法及び欠陥検査装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての欠陥検査方法及び欠陥検査装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００６８】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…検査部、  ２０…制御部、  ３０…記憶部、  ４０…表示部、  ５０…操作部、  ６０…ウェーハ、  ６０ｃ…セル部、６０ｄ…欠陥、  ６０ｐ…ペリ部、６０ｔ…溝、  ６１…外周部、  ６１ａ〜６１ｈ、６２ａ〜６２ｈ…領域  ６２…内周部、  ６３…第１境界、  ６４…第２境界、  ６５…中心、  ６６…積層体、  ６７…ＣＭＯＳ部、  １００…欠陥検査装置
【図１】
2015184023.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015184023.tif 000005
【図４】
2015184023.tif 000006
【図５】
2015184023.tif 000007
【図６】
2015184023.tif 000008
【図１０】
2015184023.tif 000009
【図１１】
2015184023.tif 000010
【図７】
2015184023.tif 000011
【図８】
2015184023.tif 000012
【図９】
2015184023.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月10日(2014.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
本実施形態に係る欠陥検査方法を用いると、セル部に発生する可能性が高い欠陥を分類できる。このような欠陥検査方法は、３次元メモリに用いることができる。