(57)【要約】【課題】目的とする欠陥を高感度に抽出できる半導体欠陥検査システムおよび欠陥検査方法を提供する【解決手段】欠陥検査装置１において取得された画像と、設計データあるいはレチクル検査から取得されるレイアウトデータとを重ね合わせた画像を画像処理手段２１が生成する。ユーザは、当該重ね合わせ画像に基づいて、欠陥検査領域および検出感度を検査条件設定装置にて指定する。欠陥検査装置１は当該検査条件に基づいて欠陥検査を行う。従来のように数種類のパターンを含む欠陥検査領域を指定するのではなく、パターンそのもの毎に合わせて検出感度を変化させることができるため、擬似欠陥の検出量を低減できるとともに目的とする欠陥に対する検出感度を高くできる。【選択図】図１
2008014717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の画像に基づいて基板上の欠陥を検出する欠陥検査システムにおいて、
基板表面の画像を取得する手段と、
取得した画像に対応するレイアウトデータを取得する手段と、
前記取得画像と当該取得画像に対応するレイアウトデータとを重ね合わせた画像を生成する手段と、
前記重ね合わせ画像に基づいて、欠陥検査領域を設定する手段と、
前記設定された欠陥検査領域に基づいて取得された検査画像と、当該検査画像に対応する基準画像とを比較する手段と、
前記検査画像と前記基準画像との差異に基づいて欠陥を検出する手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査システム。
【請求項２】
前記重ね合わせ画像が、取得画像の座標系とレイアウトデータの座標系とを、同一の座標系に変換することにより生成される請求項１記載の欠陥検査システム。
【請求項３】
前記欠陥検査領域を設定する手段が、拡大表示された重ね合わせ画像に基づいて欠陥検査領域を設定する請求項１記載の欠陥検査システム。
【請求項４】
前記設定した欠陥検査領域毎に個別に検出感度を設定する手段をさらに備え、当該検出感度に基づいて、前記検査画像と前記基準画像との差異が検出される請求項１記載の欠陥検査システム。
【請求項５】
前記比較が前記検査画像と前記基準画像との差分演算により行われ、前記検出感度が当該差分値に基づいて前記差異の有無を判定する基準値である請求項４記載の欠陥検査システム。
【請求項６】
基板表面を撮影した画像に基づいて基板上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、
基板表面の画像を取得するステップと、
取得した画像に対応するレイアウトデータを取得するステップと、
前記取得画像と取得画像に対応するレイアウトデータとを重ね合わせた画像を生成するステップと、
前記重ね合わせ画像に基づいて、欠陥検査領域を設定するステップと、
前記設定された欠陥検査領域に基づいて検査画像を取得するステップと、
前記検査画像に対応する基準画像を取得するステップと、
前記検査画像と前記基準画像とを比較するステップと、
前記検査画像と前記基準画像との差異に基づいて欠陥を検出するステップと、
を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項７】
前記設定した欠陥検査領域毎に検出感度を設定するステップをさらに有し、当該検出感度に基づいて前記検査画像と前記基準画像との差異が検出される請求項６記載の欠陥検査方法。
【請求項８】
前記検出された欠陥に基づいて、検出感度を再設定するステップをさらに有する請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
前記比較が前記検査画像と前記基準画像との差分演算により行われ、前記検出感度が当該差分値に基づいて前記差異の有無を判定する基準値である請求項７記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置等のパターン欠陥評価を行う欠陥検査システムおよび欠陥評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置（以下、単に半導体装置という。）の素子パターン寸法の微細化に伴って、製造歩留まりに影響を与えうるパターン上の異物等の欠陥サイズも小さくなっている。それに伴い、半導体装置の製造工程において欠陥検査に使用される欠陥検査装置の最小検出欠陥サイズも、０．１マイクロメートル以下へと改善され続けている。また、可視光による光学像では検出することが困難な、より微細な欠陥の検出を可能とするために、紫外光や電子線を光源とした欠陥検査装置も開発され、市販されつつある。
【０００３】
このような欠陥検査装置は、検査対象の半導体装置の画像（検査画像）とリファレンスである基準画像とを比較し、これらの画像の差異を検出することで欠陥の検出を行う。基準画像には、例えば、同一基板上に形成されている他チップの対応箇所の画像が使用されている。検査画像および基準画像には、例えば、画素（ピクセル）からなる画像データが使用される。
【０００４】
欠陥検査装置は、検査画像と基準画像とのそれぞれから、例えば、対応する位置（ピクセル）の濃淡階調を取得し、当該濃淡階調の差分等を演算する。検査画像と基準画像とにおいて同様の表示がなされている箇所は、両者の濃淡階調の差が小さいため前記差分は小さい。また、両者において異なる表示がなされている箇所は、両者の濃淡階調の差が大きいため前記差分が大きくなる。したがって、適当な判定基準値を欠陥検査装置に設定し、当該判定基準値を超える上記濃淡階調の差分を検出することにより欠陥を検出することができる。
【０００５】
一方、欠陥検査は、フォトリソグラフィ工程で用いられるレチクルに対しても行われている。レチクルの欠陥検査では、極めて微小な欠陥を検出する必要がある。レチクルの欠陥検査方法として、例えば、取得された検査画像と、欠陥がないと仮定した画像（マスターデータ）とを比較する手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特表２００２−５４４５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、欠陥検査装置の高感度化に伴って、半導体装置の電気特性や製造歩留まりに影響を与える真の欠陥のみを検出することが困難になっている。これは、欠陥検査装置の高感度化に伴って、検出される擬似欠陥の数が飛躍的に増加することに起因する。ここで、擬似欠陥とは、例えば、素子パターンの存在しない場所等の製造歩留まりに影響を与えない場所に存在する異物や、膜厚のバラツキ等により発生する色むら等である。欠陥検査装置において検出された欠陥は、プロセス異常の有無を判定するために、欠陥検出箇所をレビューすることにより欠陥種の分類が行われる。このため、検出される擬似欠陥の増大に伴って、レビューによる欠陥種の特定に多大な時間と労力が必要となっている。
【０００７】
これに対し、欠陥検査装置が取得した欠陥検出箇所の検査画像から欠陥形状を抽出し、自動的に欠陥種の分類を行う機能を有する欠陥検査装置も開発されている。しかしながら、この種の欠陥検査装置は、欠陥検査条件設定時に決められた一定の条件下で自動的に取得した検査画像により欠陥形状の分類を行う。このため、撮影倍率、フォーカス設定、光量設定等の欠陥検査条件の詳細な設定が必要な微小欠陥を分類するには取得画像の質が不十分である。この結果、誤分類を生じる等、分類精度が低くなっている。また、膨大な量の検出欠陥の中から微小欠陥を抽出して分類するには、主に光学像での欠陥分類とＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）像を用いた欠陥分類の２つの過程が必要となり、データ取得のために多大な時間と労力が必要となっている。
【０００８】
また、近年の欠陥検査装置は、欠陥検査精度の向上を目的として、チップ上の領域を例えばメモリセル部やロジック部等の回路パターンブロックに分割し、ブロック毎に判定基準値を設定できる機能を有している。しかしながら、回路パターンブロックに応じて適当な判定基準値を設定したとしても、半導体装置の電気特性や製造歩留りに影響を与えない擬似欠陥が検出されるという問題は解消されない。加えて、上記回路パターンブロックへの分割は、１００倍程度の倍率で取得された光学像やレーザ散乱像等の検査画像に基づいて行われている。このような検査画像では、各回路パターンブロックの境界は不明瞭であり、回路パターンブロックを厳密に区分することが困難である。このように境界が不明瞭な画像に基づいて領域分割を行った結果、分割された回路パターンブロックには、本来は別の回路パターンブロックに属するべき領域が混入する状況が生じる。この場合、特定の回路パターンブロックに対して適切と考えられる判定基準値を設定したとしても、その判定基準値は、当該回路パターンブロックに混入している他の回路パターンブロックに属するべき領域に対しては適切ではない。すなわち、他の回路パターンブロックに属するべき領域において、多数の擬似欠陥が検出されてしまうのである。そして、このような擬似欠陥の検出を抑制するために、各回路パターンブロックに対して、最高の検出感度を実現できるように判定基準値を設定することが困難になっている。
【０００９】
さらに、上述のレチクル検査に使用される手法を半導体装置の欠陥検出に適用することも考えられるが、擬似欠陥が検出されることに変わりはなく、半導体装置の欠陥検査に適用することは困難である。
【００１０】
また、判定基準値を大きくして検出感度を低下させることにより、擬似欠陥の検出を抑制することは可能である。しかしながら、真の微小欠陥の検出が阻害されるため検出感度を低下させることはできない。このため、目的とする欠陥のみを短時間で検出することができる技術が求められている。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、目的とする欠陥のみを高感度に抽出できる半導体欠陥検査システムおよび欠陥検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。まず、本発明は、基板表面の画像に基づいて基板上の欠陥を検出する欠陥検査システムを前提としている。そして、本発明に係る欠陥処理システムは、基板表面の画像を取得する画像取得部を備える。また、取得画像に対応するレイアウトデータを取得するレイアウトデータ取得手段を備える。画像処理部は、取得画像と当該取得画像に対応するレイアウトデータを重ね合わせた画像を生成する。検査領域設定装置は、上記重ね合わせ画像に基づいて、欠陥検査領域を設定する。画像取得部は、設定された欠陥検査領域に基づいて、検査画像と当該検査画像に対応する基準画像を取得する。検査画像と基準画像とが画像比較部において比較され、欠陥検出部が、検査画像と基準画像との差異に基づいて欠陥を検出する。検査領域設定装置は、拡大表示された重ね合わせ画像に基づいて、欠陥検査領域の設定を行う構成を採用することもできる。
【００１３】
本構成によれば、取得画像とレイアウトデータとを重ね合わせた画像に基づいて、欠陥検査領域を厳密に設定することができる。このため、目的とする欠陥が発生しうる領域のみに高精度な欠陥検査を行うことができる。また、各欠陥検査領域に対して個別に検出感度を設定できる構成とすれば、目的の欠陥検出に最適な検出感度を設定することができる。
【００１４】
一方、他の観点では、本発明は欠陥検査方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る欠陥検査方法は、まず、基板表面の画像を取得する。次いで、取得画像に対応するレイアウトデータを取得する。そして、取得画像と対応するレイアウトデータとを重ね合わせた画像を生成し、当該重ね合わせ画像に基づいて欠陥検査領域の設定を行う。続いて、設定された欠陥検査領域に基づいて、検査画像が取得され、当該検査画像に対応する基準画像が取得される。検査画像と基準画像との比較が行われ、検査画像と基準画像との差異に基づいて欠陥の検出が行われる。
【００１５】
本構成によれば、レイアウトデータに基づいて、欠陥検査領域を厳密に設定することができる。このため、目的とする欠陥が発生しうる領域のみに高精度な欠陥検査を行うことができる。また、各欠陥検査領域に対して個別に検出感度を設定できる構成とすれば、目的の欠陥検出に最適な検出感度を設定することができ、擬似欠陥の検出量を低下させることができる。この場合、検出感度は目的とする欠陥が検出可能となる条件下で設定されるため、目的の欠陥の検出感度は低下しない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、取得画像とレイアウトデータとを厳密に重ね合わせた画像に基づいて検査領域の設定を行う。このため、検査画像のみに基づいて検査領域設定を行う従来の手法のように、設定された検査領域内に不要な領域が混入することがなく、検査領域を厳密の設定することができる。また、装置状態の差異等により、半導体基板上に形成されたパターンの形状が基板ごとに微妙に異なることがあるが、本発明では、取得画像とレイアウトデータとを厳密に重ね合わせた画像に基づいて検査領域の設定を行うため、このようなパターン形状の微妙な差異を考慮した検査領域の設定が可能となる。
【００１７】
また、設計データ、レチクル検査データに基づいて厳密に設定された欠陥検査領域に対して欠陥検査を行うため、目的とする欠陥が発生しうる領域のみに高精度な欠陥検査を行うことが可能となる。また、目的とする欠陥が発生しうる領域を厳密に設定可能であるため、当該欠陥の検出に最適な検査条件を設定することができる。その結果、色むら等の擬似欠陥の検出量を低減でき、レビュー効率を高めることが可能となる。したがって、膨大な検出欠陥の中から時間と手間をかけ選別していた目的とする欠陥を、選択的にかつ高効率に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態における欠陥検査システムを示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態の欠陥検査システムは、欠陥検査装置１、画像処理装置２、レイアウトデータ取得手段３、および検査条件設定装置４を備える。
【００１９】
欠陥検査装置１は、従来同様、画像取得部１１、画像比較部１２、欠陥検出部１３、および出力部１４を備える。画像取得部１１は、基板表面をピクセル画像として取得可能な構成であれば任意の構成とすることができる。ここでは、従来から使用されている、光学式、レーザ散乱式、ＳＥＭ式等の像取得方式を採用することができる。例えば、光学式の場合、光学顕微鏡により観察された基板表面の光学像は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の撮像手段によりピクセル画像に変換される。なお、検査対象基板は水平方向に移動可能な試料台上に載置されており、上記光学顕微鏡等の画像取得部１１の視野内に、基板上の任意の位置を配置可能な構成になっている。
【００２０】
画像比較部１２は、検査画像と基準画像との比較を行う。ここでは、同一基板上の異なる位置に形成された同一パターンの画像を基準画像として使用している。例えば、同一基板上で、互いに隣接するチップや互いに隣接するショット（露光単位）、あるいは、同一チップ上で互いに隣接する回路セル等が検査画像と基準画像として使用される。本実施形態では、当該比較は、両画像において対応する箇所のピクセルの濃淡階調の差分を演算することにより行われる。
【００２１】
欠陥検出部１３は、画像比較部１２の比較結果に基づいて欠陥を検出する。ここでは、欠陥検出部１３は、上記差分の大きさが予め設定されている判定基準値よりも大きい場合に、当該位置に欠陥があると判定する。これにより、基板上の異物やパターン欠陥を検出することができる。
【００２２】
また、欠陥検出部１３は、欠陥を検出すると、欠陥検出箇所の基板上の座標を記録する。欠陥検査の結果は、出力部１４から、例えば電子データからなる検査データとして出力される。当該検査データは図示しないレビュー装置等に送られ、検査データに記録された箇所の欠陥種の分類が行われる。
【００２３】
一方、画像処理装置２は、画像合成部２１とレイアウトデータ記憶部２２とを備える。レイアウトデータ記憶部２２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置により構成されており、レイアウトデータ取得手段３により取得されたレイアウトデータを記憶する。ここで、レイアウトデータは、半導体装置を構成する各素子パターンの平面形状データをいう。各素子パターンの平面形状データは、例えば、素子パターンの座標情報と素子パターンが属するレイヤの情報とにより記述される。ここで、レイヤとは半導体装置を構成する導体膜や絶縁膜の階層である。
【００２４】
レイアウトデータ取得手段３は、上述のレイアウトデータを取得可能な任意の構成を採用することができる。ここでは、レイアウトデータ取得手段３として、レイアウトデータ入力装置３１とレチクル検査装置３２とを例示している。
【００２５】
レイアウトデータ入力装置３１には、半導体装置の素子パターン形成に使用されるレチクル（マスク）の設計データが入力される。設計データは所定のデータフォーマット形式で記述された図形データである。レイアウトデータ入力装置３１は、その設計データから素子パターンの座標情報およびレイヤ情報を読み出し、当該座標情報をレイアウトデータ記憶部２２に格納する。
【００２６】
また、レチクル検査装置３２は、レチクル上のパターンとレチクル設計データとを照合し、レチクルの欠陥の有無を検査する装置である。このため、本実施形態では、当該検査の過程で取得されるレチクル上のパターンの座標情報を、レイヤ情報（レチクル種）とともにレイアウトデータ記憶部２２に格納することができる。なお、ここでは、レイアウトデータは、半導体装置の品種や、ロジック部やメモリセル部等の回路ブロック等の任意の構成単位で識別可能な識別子と関連付けたデータベースとしてレイアウトデータ記憶部２２に格納されている。
【００２７】
したがって、本実施形態では、レイアウトデータ入力装置３１からレチクル設計データに基づく素子パターンの座標情報およびレイヤ情報を取得でき、レチクル検査装置３２から実際に半導体装置の製造に使用されるレチクルに基づく素子パターンの座標情報およびレイヤ情報を取得できる。なお、ここでは、レイアウトデータ入力装置３１とレチクル検査装置３２とを備えた構成としているが、その一方のみを備える構成であってもよい。
【００２８】
さらに、本実施形態の欠陥検査システム１０は、欠陥検査領域設定部４１と検出感度設定部４２を有する検査条件設定装置４を備えている。後述のように、本実施形態では、検査条件設定装置４において欠陥検査領域の設定を行う。本実施形態では、検査条件設定装置４を欠陥検査装置１や画像処理装置２と分離して設置することにより、欠陥検査装置１や画像処理装置２と離れた場所からでも、ユーザが欠陥検査領域の設定を行うことができる。
【００２９】
なお、上記構成において画像比較部１２、欠陥検出部１３、画像合成部２１、検査条件設定部４１、および検出感度設定部４２は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することができる。本実施形態では、画像処理装置２をサーバ装置により構成し、検査条件設定装置４を、サーバ装置にネットワーク等を介して接続されたクライアント装置により構成している。また、欠陥検査装置１およびレイアウトデータ取得手段３も、ネットワークを介してサーバ装置に接続されている。
【００３０】
さて、上記構成を有する欠陥検査システム１０では、以下のようにして欠陥検査が実施される。図２は、本実施形態における欠陥検査方法の処理を示すフロー図である。図２に示すように、まず、欠陥検査装置１の試料台上に載置された検査対象の半導体基板の表面画像が取得される（図２  Ｓ１）。当該画像は、例えば、チップ単位もしくはメモリセル等の規則正しく配列された回路セル単位の光学像やレーザ散乱像である。ここでは、例えば図３に示すチップ単位の光学像５０が取得される。
【００３１】
また、光学像５０の取得に際し、欠陥検査装置１は試料台上に載置された基板のアライメントを行う。当該アライメントは公知の手法により行うことができる。ここでは、半導体基板上に形成されているアライメントマーク５１（図３参照）などを使用する。半導体基板が試料台上に載置されると、欠陥検査装置１は、基板上のアライメントマーク５１を画像認識により検出する。検出されたアライメントマーク５１の位置は、試料台の移動制御に使用される絶対座標として記憶される。このようなアライメントマーク位置の特定が、予め指定されている基板上の複数のアライメントマーク５１に対して行われる。そして、取得されたアライメントマーク５１の絶対座標に基づいて、半導体基板上の座標軸と、試料台の絶対座標軸の方向を一致させるためのθアライメントが行われる。θアライメントは、例えば、試料台表面に直交する軸に対して試料台を回転させること等により行われる。
【００３２】
以上のようにして、画像取得部１１が取得した光学像５０は、画像処理装置２の画像合成部２１に入力される。画像合成部２１に光学像５０が入力されると、画像処理装置２の画像合成部２１がレイアウトデータ記憶部２２から光学像５０に対応するレイアウトデータを読み出す（図２  Ｓ２）。レイアウトデータの読出しは、検査対象の半導体装置の品種および検査対象レイヤの情報に基づいて行われる。例えば、当該欠陥検査が品種Ａの半導体装置のゲート形成工程直後の欠陥検査である場合、レイアウトデータ記憶部２２から品種Ａのゲートレイヤのレイアウトデータが読み出される。なお、半導体装置の品種情報、およびレイヤ情報は、例えば、検査開始時に画像処理装置２あるいは欠陥検査装置１を通じて画像合成部２１に、ユーザが予め設定する構成にすればよい。ここでは、図３に示すように、レイアウトデータ６０が画像合成部２１に読み出される。
【００３３】
続いて、画像合成部２１は、読み出したレイアウトデータ６０のサイズを光学像５０のサイズに一致させる。当該処理は、例えば、画像合成部２１が光学像５０上のアライメントマーク５１と、アライメントマーク５１以外の特定パターンとを抽出することにより行われる。すなわち、光学像５０上で、アライメントマーク５１と特定パターンとの距離が求められ、読み出したレイアウトデータ６０の拡大倍率が当該距離に一致するサイズに変更される。その後、画像合成部２１は、光学像５０のアライメントマーク５１と、サイズを一致させたレイアウトデータ６０のアライメントマーク６１とを、一致させた状態で両者を重ね合わせた重ね合わせ画像７０を生成する（図２  Ｓ３）。なお、当該重ね合わせ画像７０の生成は、本法に限定されるものではなく、光学像５０とレイアウトデータ６０とを重ね合わせることが可能な任意の手法を用いることができる。
【００３４】
以上のようにして、生成された重ね合わせ画像７０は、ネットワーク等を介して検査条件設定装置４の欠陥検査領域設定部４１に入力される。欠陥検査領域設定部４１は、重ね合わせ画像７０上で領域を設定することにより、欠陥検査を行う領域を設定する（図２  Ｓ４）。例えば、検査条件設定装置４は、重ね合わせ画像７０を表示する表示部４３と、当該表示部４３上で領域設定を行うためのマウスやタブレット等のポインティング手段を含む入力部４４とを備える。例えば、ユーザがポインティング手段により重ね合わせ画像７０上の２点を指定すると、当該２点を対角点とする長方形の領域が表示部４３上に設定される。このようにして設定された領域の位置を、欠陥検査領域設定部４１は、レイアウトデータ６０の座標系における座標として認識する。
【００３５】
また、本実施形態では、欠陥検査領域設定部４１は、重ね合わせ画像７０を上記表示部４３上で任意倍率に拡大（ディジタルズーム）する機能を有している。すなわち、ユーザは、例えば、ミクロンオーダの素子パターンが識別可能となる拡大率で表示部４３に重ね合わせ画像７０の所定領域を拡大表示させ、欠陥検査領域８１を設定することができる。図４は、図３に示す重ね合わせ画像７０の図中右下の領域７２を表示部４３に拡大して表示した状態を示す模式図である。図４（ａ）に示すように、重ね合わせ画像７０は拡大された状態であっても、光学像７５とレイアウトデータに基づくパターン７６とが精度よく重なっている。また、この拡大により、光学像５０では解像度が数十から数百ミクロン程度と倍率が低く線に見えなかった半導体装置上のパターン境界がレイアウトデータと重なり合うことによって、はっきり認識できる状態になる。当該拡大領域７２において、欠陥検査領域８１を設定する場合、ユーザはポインティング手段により、拡大領域７２において欠陥検査を行いたい領域を選択する。ここでは、図４において点線で示す長方形の領域が欠陥検査領域８１として設定されている。なお、欠陥検査領域８１の設定は、欠陥検査を行わない非欠陥検査領域８２を拡大領域７２において設定することにより成されてもよい。
【００３６】
このように、光学像５０とレイアウトパターン７６とを重ね合わせた画像に基づいて、検査領域を設定することにより、取得画像のみに基づいて検査領域設定を行う従来法に比べて、検査領域に不要な領域が混入することを抑制することができる。
【００３７】
また、半導体装置の製造工程において半導体基板上に形成されるパターンは、製造に使用した設備の個体差や、同一設備であっても設備状態の差異に起因して、微小ながらそのサイズが異なっている。例えば、リソグラフィ工程で使用される露光装置では、半導体基板上に投影したレチクルの像の拡大縮小率が微妙に異なる状態が発生する。この場合、半導体基板上には、当該拡大縮小率に対応したパターンが形成される。例えば、レイアウトデータ単体で検査領域設定を行った場合、そのサイズの差異が考慮されることなく設定された検査領域に対して欠陥検査が行われる。そのため、検査領域に不要な領域が混入したり、検査領域とすべき領域が検査領域から除かれたりする可能性がある。このような状態は、特に、ゲートレイヤ等の微小なパターンに対する欠陥検査では、擬似欠陥の検出につながる恐れがある。しかしながら、本実施形態では、半導体基板上に形成されたパターンに応じてレイアウトパターン７６を重ね合わせた画像に基づいて検査領域の設定を行っている。このため、上述のパターンサイズの差異を考慮した状態で厳密に検査領域の設定を行うことができる。この結果、擬似欠陥が検出される可能性を著しく低減することができる。
【００３８】
以上のようにして、欠陥検査領域８１の設定が完了すると、各欠陥検査領域８１に対して、必要に応じて検出感度が設定される（図２  Ｓ５Ｙｅｓ→Ｓ６）。ここでは、検出感度として上述の判定基準値が各欠陥検査領域８１に対して設定される。本実施形態では、例えば、上述のようにして欠陥検査領域８１の設定が完了した際に、表示部４３に表示されている感度設定ボタンをポインティング手段で選択することにより、検出感度設定部４２が起動する。このとき、位置情報等の欠陥検査領域８１を識別するための情報が検査領域設定部４１から検出感度設定部４２へ入力される。検出感度設定部４２は、表示部４３に検出感度入力ウィンドウを表示すると共に、入力対象となる欠陥検査領域８１を上記識別情報に基づいて例えば反転表示する。ユーザは、検査条件設定装置４が備えるキーボード等の入力部４４を通じて検出感度（ここでは、判定基準値）を入力する。当該検出感度の設定は、重ね合わせ画像７０上に設定された全ての欠陥検査領域８１に対して実施される（図２  Ｓ７Ｎｏ）。全欠陥検査領域８１に対する検出感度の設定が完了すると、検出感度設定部４２は、各欠陥検査領域８１の識別情報と対応づけて、欠陥検査領域設定部４１に設定された検出感度を出力する。欠陥検査領域設定部４１は、各欠陥検査領域８１の座標情報と検出感度とをネットワークを介して欠陥検査装置１に出力する。ここでは、欠陥検査領域設定部４１は、各欠陥検査領域８１の座標情報と検出感度とをテキストデータで欠陥検査装置１に出力する。なお、各欠陥検査領域８１に対して検出感度の設定を行わない場合、予め設定されているデフォルト値が検出感度に設定される（図２  Ｓ５Ｎｏ）。
【００３９】
欠陥検査装置１は、検査条件設定装置４から受信した欠陥検査領域８１の座標情報および検出感度に基づいて検査対象基板の欠陥検査を開始する（図２  Ｓ８）。この場合、画像取得部１１は、各欠陥検査領域８１の座標情報に基づいて検査画像および基準画像を取得する。上述のように、上記座標情報はレイアウトデータの座標系における座標情報である。このため、画像取得部１１は、レイアウトデータの座標系で記述された座標情報を、半導体基板上の座標系に変換する。上述のように、欠陥検査装置１は、検査対象基板が載置された際のアライメントにおいて検査対象基板上のアライメントマークの絶対座標を取得している。したがって、レイアウトデータの座標系で記述された座標情報を、アライメントマークの絶対座標に基づいて半導体基板上の座標系に容易に変換することができる。
【００４０】
以上のようにして、欠陥検査領域８１の検査画像および基準画像が取得されると、画像比較部１２がそれら検査画像と基準画像との差分を演算する。当該演算により、検査画像と基準画像とで異なる表示がなされている箇所（ピクセル）では、大きな差分が取得される。演算された差分は、欠陥検出部１３に入力される。欠陥検出部１３は、上記テキストデータから各欠陥検査領域８１の座標情報および検出感度を取得する。そして、取得した情報に基づいて欠陥検出を行う。この場合、上記差分が検出感度として設定された判定基準値より大きいとき、欠陥検出部は当該ピクセルに欠陥があると判定する。なお、本実施形態では、各欠陥検査領域８１の座標情報および検出感度がテキストデータで授受されているため、検出感度を変更したい場合には、当該テキストデータを修正することにより、容易に変更を行うことができる。
【００４１】
以上のようにして、欠陥有と判定されたピクセルの半導体基板上の座標情報は、出力部１４より電子データ等として出力される。このようにして、検出された欠陥に対してレビューを行い、目的とする欠陥（ここでは、ゲートのパターン欠陥）が発生している箇所を特定する。目的とする欠陥が特定できた場合、当該目的とする欠陥近傍の領域を上述の方法によって検査対象領域に設定する。そして、検出感度を疑似欠陥を排除する適切な感度に設定することにより、色むら等の擬似欠陥を排除する。以降、当該検査条件により、目的とする欠陥に特化した欠陥検査を行うことにより、目的とする欠陥のみを効率的に検出することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、設計データあるいはレチクル検査データに基づいて厳密に設定された欠陥検査領域に対して欠陥検査を行うことができる。このため、従来の欠陥検査では不可能であった微細領域に対する検査条件の設定が可能となる。従来のように、数種類のパターンを欠陥検査領域として指定するのではなく、注目するパターンのみを欠陥検査領域として指定することにより、目的とする欠陥が発生しうる領域のみに高精度な欠陥検査を行うことが可能となる。また、目的とする欠陥が発生しうる領域を厳密に設定可能であるため、当該欠陥の検出に最適な検査条件を設定することができ、目的とする欠陥に対する検出感度を向上させることができる。その結果、色むら等の擬似欠陥の検出量を低減でき、レビュー効率を高めることが可能となる。したがって、膨大な検出欠陥の中から時間と手間をかけ選別していた目的とする欠陥を、選択的にかつ高効率に検出することができる。
【００４３】
例えば、ドライエッチング装置により形成される溝等のパターンでは、プロセス異常により、溝の底部に微小異物が残留することがある。従来、このような溝パターン形成後の欠陥検査では、周辺パターンと同じ検査条件で検査がなされていた。この場合、溝パターンのパターン形成異常を検出することは可能であったが、溝の底部にはフォーカスが合っていない等の理由により、微小異物は、検出不能、あるいは検出されたとしても擬似欠陥と区別することが困難であった。しかしながら、本実施形態では、溝の内部（底部）のみを選択的に検査領域として指定することにより、溝底部の微小異物を検出することができ、プロセス異常への対策を行うことが可能となる。さらに、微小領域を検査領域として設定可能であるため、半導体装置の品種や加工プロセス条件に特有の欠陥、例えば設計マージン不足によるパターン形成不良までも電気特性結果等と合わせることにより高効率に抽出することができる。この結果、欠陥低減に対応する機会をもれなく得ることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記では、光学像に基づいて欠陥検査領域を設定したが、レーザ散乱像やＳＥＭ像を使用した場合であっても同様の効果を得ることが可能である。また、上記では、単一レイヤのレイアウトデータを用いて重ね合わせ画像を生成したが、複数レイヤのレイアウトデータを同時に使用して重ね合わせ画像を生成してもよい。
【００４５】
さらに、上記では、欠陥検査装置、画像処理装置、レイアウトデータ取得手段、および検査条件設定装置からなる欠陥検査システムを例示したが、全ての機能を欠陥検査装置が備える構成であってもよく、各機能の配置が上記構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、半導体装置の製造過程で発生しうる異物およびパターン欠陥を高効率に検出することができ、欠陥検査システムおよび欠陥検査方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態における欠陥検査装置を示す機能ブロック図
【図２】本発明の一実施形態における欠陥検査方法の処理を示すフロー図
【図３】重ね合わせ画像の生成を示す模式図
【図４】欠陥検査領域設定例を示す模式図
【符号の説明】
【００４８】
１  欠陥検査装置
２  画像処理装置（サーバ装置）
３  レイアウトデータ取得手段
４  検査条件設定装置（クライアント装置）
１０  欠陥検査システム
１１  画像取得部
１２  画像比較部
１３  欠陥検出部
２１  画像合成部
２２  レイアウトデータ記憶部
３１  レイアウトデータ入力装置
３２  レチクル検査装置
４１  欠陥検査領域設定部
４２  検出感度設定部
５０  光学像
６０  レイアウトデータに基づくパターン
７０  重ね合わせ像
７２  拡大領域
７５  光学像（拡大図）
７６  イアウトデータに基づくパターン（拡大図）
８１  欠陥検査領域
８２  非欠陥検査領域
【図１】
2008014717.tif 000003
【図２】
2008014717.tif 000004
【図３】
2008014717.tif 000005
【図４】
2008014717.tif 000006