(57)【要約】【課題】検査装置で検出された多数の欠陥候補より詳細検査又は観察を行うポイントを効率よく絞り込むと共に詳細検査又は観察を行ったポイントの座標を高精度に求めてパターンの微細化に対応させて半導体ウェーハの製造状態の管理を行うことができるようにした。【解決手段】検査装置で出力した多数の欠陥候補の座標についてアライメント誤差補正を施し、該施された多数の欠陥候補の座標とホットスポット等の着目ポイントとの間の距離に基づいて詳細検査・観察ポイントを選択し、詳細検査装置でその位置の画像およびその近傍の画像を撮像し、撮像した画像より検査装置で検出した欠陥の詳細な座標位置を求め、取得した画像と詳細な欠陥座標位置をもとに選択した欠陥がプロセス管理に重要な欠陥であるか否かを判定する。【選択図】  図１
2008041940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行う欠陥のレビュー方法であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータをＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、
該入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報についての前記ＣＡＤデータ上における位置情報を算出する欠陥候補位置算出過程と、
該欠陥候補位置算出過程において算出したＣＡＤデータ上における複数の欠陥候補の位置情報を基に前記詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択過程とを有することを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項２】
前記入力過程において、さらに、前記ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力し、
前記欠陥選択過程において、さらに、前記位置算出過程において算出したＣＡＤデータ上における複数の欠陥候補の位置情報と前記入力過程で入力された前記ＣＡＤデータに対して設定される着目ポイント群との間の距離に応じて前記詳細検査又は観察を行う欠陥を選択することを特徴とする請求項１記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項３】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行う欠陥のレビュー方法であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータ及び該ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、
該入力過程で入力されたＣＡＤデータとしての半導体ウェーハ上に形成された少なくとも１箇所以上のアライメントパターンを選択し、該選択したアライメントパターンを前記顕微鏡を用いて撮像してアライメントパターン画像を取得し、該取得したアライメントパターン画像と前記半導体ウェーハ上におけるアライメントパターンのＣＡＤデータとに基づいて前記選択したアライメントパターンの前記半導体ウェーハ上の位置を算出してアライメント座標系を算出する第１の過程と、
前記入力過程で入力された欠陥候補群の内少なくとも１つの欠陥候補を選択し、該選択した欠陥候補について前記第１の過程で算出されたアライメント座標系で前記顕微鏡を用いてアライメント用欠陥画像を取得し、該取得されたアライメント用欠陥画像より欠陥位置を算出する第２の過程と、
該第２の過程で選択した欠陥候補についての前記入力過程で入力された半導体ウェーハ上の位置情報と前記第２の過程で算出された欠陥位置との間のアライメント誤差補正式の関係を算出する第３の過程と、
該第３の過程で算出されたアライメント誤差補正式の関係に基づいて前記入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報を補正する補正過程と、
該補正過程で補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択過程とを有することを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項４】
前記入力過程において、さらに、前記ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力し、
前記欠陥選択過程において、さらに、前記補正過程で補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報と前記入力過程で入力されたＣＡＤデータに対して設定される着目ポイント群との間の距離に応じて前記詳細検査及び観察を行う欠陥を選択することを特徴とする請求項３記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項５】
前記欠陥選択過程において、さらに、半導体ウェーハ上に設定される領域指定によって、前記詳細検査又は観察を行う欠陥を絞り込むことを特徴とする請求項２又は４記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項６】
前記欠陥選択過程において、さらに、半導体ウェーハ上に配列されるチップ単位でチップ内に設定される領域指定によって、前記詳細検査又は観察を行う欠陥を絞り込むことを特徴とする請求項２又は４記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項７】
前記欠陥選択過程において、さらに、欠陥分類結果、欠陥部明度、欠陥部サイズ、欠陥部差画像明度の少なくとも１つより構成される欠陥分類情報を用いて前記詳細検査又は観察を行う欠陥を絞り込むことを特徴とする請求項２又は４記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項８】
さらに、前記欠陥選択過程で選択された欠陥の位置に前記顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像して欠陥画像を取得し、該取得された欠陥画像を基に欠陥位置を算出する欠陥位置算出過程と、
該欠陥位置算出過程で算出された欠陥位置の近傍におけるＣＡＤデータ上位置を特定できるユニークパターンに対して走行ユニットの制御により顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像してユニーク画像を取得し、該取得されたユニーク画像と前記ＣＡＤ情報から合成して得られる設計ユニーク画像とを比較することによって前記ＣＡＤデータ上における前記欠陥位置の詳細位置を算出する欠陥詳細位置算出過程とを有することを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項９】
さらに、前記欠陥選択過程で選択された欠陥の位置に前記顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像して第１の欠陥画像を取得し、該取得された第１の欠陥画像を基に第１の欠陥位置を算出する欠陥位置算出過程と、
該欠陥位置算出過程で算出した第１の欠陥位置を基に前記顕微鏡の視野および倍率を設定して撮像して第２の欠陥画像を取得する第２の欠陥画像取得過程と、
前記欠陥位置算出過程で取得された第１の欠陥画像と第２の欠陥画像取得過程で取得された第２の欠陥画像とを基に欠陥の画像特徴量を抽出する特徴量抽出過程と、
前記欠陥位置算出過程で算出した第１の欠陥位置の近傍に前記顕微鏡の視野を移動させて前記第１の欠陥位置の近傍のユニークパターンを前記顕微鏡により撮像してユニーク画像として取得し、該取得ユニーク画像と前記ＣＡＤデータとを比較してＣＡＤデータ上における前記第１の欠陥位置の詳細位置を算出する欠陥詳細位置算出過程と、
前記特徴量抽出過程で抽出された欠陥の画像特徴量と前記欠陥詳細位置算出過程で算出されたＣＡＤデータ上における第１の欠陥位置とに基づいて前記選択過程で選択された欠陥を分類する分類過程とを有することを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法。
【請求項１０】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥検査方法であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに前記半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、
該入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンを解析する解析過程と、
前記入力過程で入力された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補と前記解析過程で得られる半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンとに基づいて半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントを決定する決定過程と、
該決定過程で決定された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントに対して前記顕微鏡の視野を設定し、該設定された顕微鏡の視野において顕微鏡画像を取得する取得過程と、
該取得過程で取得された顕微鏡画像について解析をすることによって検査を行う検査過程とを有することを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記検査過程において、前記顕微鏡画像について指定された位置のパターンの寸法を計測し、他の同一パターンにおける寸法値と比較する解析をすることを特徴とする請求項１０記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記検査過程において、前記顕微鏡画像について指定された位置のパターンの明度を計測し、他の同一パターンにおける明度値と比較する解析をすることを特徴とする請求項１０記載のＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥検査方法。
【請求項１３】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備え、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行うＳＥＭ式レビュー装置であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータをＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力手段と、
該入力手段で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報についての前記ＣＡＤデータ上における位置情報を算出する欠陥候補位置算出部と、
該欠陥候補位置算出部において算出したＣＡＤデータ上における複数の欠陥候補の位置情報を基に前記詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択部とを備えたことを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置。
【請求項１４】
前記入力手段において、さらに、前記ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力するよう構成し、
前記欠陥選択部において、さらに、前記欠陥候補位置算出部において算出したＣＡＤデータ上における複数の欠陥候補の位置情報と前記入力手段で入力された前記ＣＡＤデータに対して設定される着目ポイント群との間の距離に応じて前記詳細検査又は観察を行う欠陥を選択するように構成したことを特徴とする請求項１３記載のＳＥＭ式レビュー装置。
【請求項１５】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備え、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行うＳＥＭ式レビュー装置であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータ及び該ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力手段と、
該入力手段で入力されたＣＡＤデータとしての半導体ウェーハ上に形成された少なくとも１箇所以上のアライメントパターンを選択し、該選択したアライメントパターンを前記顕微鏡を用いて撮像してアライメントパターン画像を取得し、該取得したアライメントパターン画像と前記半導体ウェーハ上におけるアライメントパターンのＣＡＤデータとに基づいて前記選択したアライメントパターンの前記半導体ウェーハ上の位置を算出してアライメント座標系を算出するアライメント座標系算出部と、
前記入力手段で入力された欠陥候補群の内少なくとも１つの欠陥候補を選択し、該選択した欠陥候補について前記アライメント座標系算出部で算出されたアライメント座標系で前記顕微鏡を用いてアライメント用欠陥画像を取得し、該取得されたアライメント用欠陥画像より欠陥位置を算出する欠陥位置算出部と、
該欠陥位置算出部で選択した欠陥候補についての前記入力手段で入力された半導体ウェーハ上の位置情報と前記欠陥位置算出部で算出された欠陥位置との間のアライメント誤差補正式の関係を算出するアライメント誤差補正式算出部と、
該アライメント誤差補正式算出部で算出されたアライメント誤差補正式の関係に基づいて前記入力手段で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報を補正する欠陥座標補正部と、
該欠陥座標補正部で補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択部とを備えたことを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置。
【請求項１６】
前記入力手段において、さらに、前記ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力するように構成し、
前記欠陥選択部において、さらに、前記補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報と前記入力手段によって入力された前記ＣＡＤデータに対して設定される着目ポイント群との間の距離に応じて前記詳細検査及び観察を行う欠陥を選択するように構成したことを特徴とする請求項１５記載のＳＥＭ式レビュー装置。
【請求項１７】
さらに、前記欠陥選択部で選択された欠陥の位置に前記顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像して欠陥画像を取得し、該取得された欠陥画像を基に欠陥位置を算出する選択欠陥位置算出部と、
該選択欠陥位置算出部で算出された欠陥位置の近傍におけるＣＡＤデータ上位置を特定できるユニークパターンに対して走行ユニットの制御により顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像してユニーク画像を取得し、該取得されたユニーク画像と前記ＣＡＤ情報から合成して得られる設計ユニーク画像とを比較することによって前記ＣＡＤデータ上における前記欠陥位置の詳細位置を算出する欠陥詳細位置算出部とを備えたことを特徴とする請求項１３又は１４又は１５又は１６記載のＳＥＭ式レビュー装置。
【請求項１８】
半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置であって、
検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに前記半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力手段と、
該入力手段で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンを解析する解析部と、
前記入力手段で入力された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補と前記解析部で得られる半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンとに基づいて半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントを決定する決定部と、
該決定部で決定された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントに対して前記顕微鏡の視野を設定し、該設定された顕微鏡の視野において顕微鏡画像を取得する顕微鏡画像取得部と、
該顕微鏡画像取得部で取得された顕微鏡画像について解析をすることによって検査を行う検査画像処理部とを備えたことを特徴とするＳＥＭ式レビュー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業製品、特に半導体前工程における製造途中の半導体に対し、収束電子ビームを照射しその照射位置から放出される電子を検出して観察対象の画像を撮像する走査電子顕微鏡（以下ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）に関し、特に高倍率の画像を撮像することが必要なＳＥＭ式半導体ウェーハ検査装置や半導体ウェーハで検出された欠陥をより詳細に観察し、さらにこれらの検査装置で出力された欠陥をもとにさらに詳細な検査を行うＳＥＭ式レビュー装置並びにＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法及び欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の微細化に伴い、半導体の前工程製造プロセスの制御はますます困難になってきており、半導体の露光工程においては光近接効果によって生じるの設計パターン寸法とレジストに転写されたパターンとの差が無視できなくなってきている。このため、光近接効果をシミュレーションし、マスクパターンを補正する近接効果補正（ＯＰＣ： Optical Proximity Correction）が行われている。また、ＯＰＣを適用したマスクを用いた露光工程においては、プロセスの変動により比較的不良が発生しやすい箇所、ホットスポットが発生してしまう。そこで、このホットスポットにおいても、多少のプロセス変動に影響を受けずにも正常な製造が行われるよう、マスクのレイアウト設計を変更することが行われるようになっている。このように、露光プロセスにおける不良の発生を抑制するよう、設計を行う手法はＤＦＭ（Design For Manufacturing）として知られるようになってきており、これを効率的に行うため、製造の状態を設計にスムーズにフィードバックを行うようなシステムが切望されている。
【０００３】
このための手法の一つとして、例えば特開２００２−３３３６５号公報（特許文献１）には、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データの解析により、複数の管理ポイントを決定し、決定された複数の管理ポイントに従う一群の観察座標データを得、該一群の観察座標データを参照して位置合せナビゲーションを行い、ウェハパターンの前記決定された複数の管理ポイントを順次観察するようにしたウェハパターン観察方法が記載されている。
【０００４】
また、特開平１０−１３５２８８号公報（特許文献２）には、検査部品に存在する欠陥の位置情報及びサイズ情報を有する予備検査情報と、前記検査部品に対する詳細検査用のレビュー装置を用いた詳細検査であるレビューにより得られたレビュー情報とを記憶する検査部品情報データベースと、検査部品保持部材にセットされる検査部品の種類判別情報入力手段及び前記種類判別情報入力手段により入力された種類判別情報に対応する検査部品の予備検査情報を前記検査部品情報データベースから読み込む予備検査情報読み込み手段を有し、読み込まれた予備検査情報に含まれる欠陥の中から選択されたレビューに関するレビューにより得られたレビュー情報を前記検査部品情報データベースに記憶させるレビュー情報登録手段とを備えた部品検査システムが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３３６５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５２８８号公報
【特許文献３】特開２００３−５９９８４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、上記従来技術では、半導体ウェーハの製造状態を正確にモニタリングすることは困難になってきている。特許文献１に記載された第１の従来技術であるＣＡＤデータの解析により製造状態を管理するポイントを自動的に決定する方法では、半導体のパターンの高密度化と、半導体ウェーハの２００ｍｍから３００ｍｍへの大型化により、評価すべき管理ポイント数が多くなりすぎ、全数を管理することができなくなってきている。このため、評価ウェーハや評価チップのサンプリングを行い、評価点数を削減しているが、最小のサンプリング数で最大の効果を得る方法については確立されていない。
【０００７】
また、ＤＦＭを行うにあたり重要となる製造における情報は、リソグラフィシミュレーションを行った際の設計時の仮説と実製造時の検査、計測で得られた結果が一致しているかどうかであり、ランダム異物など設計とは大きな関係がない欠陥をレビューするのみでは設計へのフィードバックが難しい。設計へのフィードバックを行うにあたり重要となる情報は、パターンの細りや太り、コンタクトホール径の縮小といった欠陥より得られるが、通常のウェーハ外観検査装置では極めて欠陥検出感度を高めなければ検出ができない欠陥がＤＯＩ(Defect of Interest)となる。一方、検査装置の感度を極めて高くすると、配線パターン上面の非欠陥のグレインや、比較を行うダイ同士の膜厚の違いを検出する等、非ＤＯＩ欠陥が数多く検出されてしまい、妥当な製造状態の管理ができないという課題があった。
【０００８】
また、最近の半導体パターンの設計ルールは微細な箇所では５５ｎｍ程度、数年の内には３２ｎｍ程度になろうとしている。これに対して、一般に光学式検査装置において検出する座標精度は数マイクロメートル以上、ＳＥＭ式のレビュー装置や測長ＳＥＭにおいても、ウェーハを移動させるステージの移動精度は１マイクロメートル程度である。パターンサイズが座標精度に対して小さいため、欠陥座標位置をもとにしたＤＯＩ判定は不可能となっている。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、検査装置で検出された多数の欠陥候補より詳細検査又は観察を行うポイントを効率よく絞り込むと共に詳細検査又は観察を行ったポイントの座標を高精度に求めてパターンの微細化に対応させて半導体ウェーハの製造状態の管理を行うことができるようにしたＳＥＭ式レビュー装置並びにＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法及び欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、検査装置で検出された多数の欠陥候補をＳＥＭ式レビュー装置で詳細検査、観察する際に、検査装置での座標精度にしばしばオフセット誤差が発生していることに着目し、ＳＥＭ式レビュー装置で検査装置の座標に重畳するオフセット誤差を除いてアライメントしなおした後、ＣＡＤデータを用いてたとえばリソグラフィーシミュレータによって予見されたホットスポット等、管理すべきポイントで発生した可能性が高い欠陥を選択して欠陥を詳細検査、レビューすることにより、設計にフィードバック可能な情報を取得できるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、さらに詳細検査した欠陥の位置が、ＤＯＩであるかを判定するため、欠陥近傍のユニークパターンとＣＡＤデータに基づく設計ユニーク画像とを照合し、ステージ座標に対して高精度な座標位置を抽出し、その欠陥が予めリソグラフィーシミュレータ等で予見されていたホットスポット位置での欠陥であるかを判断できるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、さらに、検査したウェーハの欠陥のマクロ的な発生状況をもとに、リソグラフィーシミュレータ等で予見した欠陥が発生しやすいホットスポット近傍の検査を行うウェーハ、およびチップを選択することにより、ウェーハ内に数多くの管理ポイントが存在する場合にも、適正な処理時間で管理ができるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行う欠陥のレビュー方法であって、検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータをＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、該入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報についての前記ＣＡＤデータ上における位置情報を算出する欠陥候補位置算出過程と、該欠陥候補位置算出過程において算出したＣＡＤデータ上における複数の欠陥候補の位置情報を基に前記詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択過程とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた、投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補から詳細検査又は観察を行う欠陥を選択して詳細検査又は観察を行う欠陥のレビュー方法であって、検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに該半導体ウェーハ上に形成されたパターンのＣＡＤデータ及び該ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、該入力過程で入力されたＣＡＤデータとしての半導体ウェーハ上に形成された少なくとも１箇所以上のアライメントパターンを選択し、該選択したアライメントパターンを前記顕微鏡を用いて撮像してアライメントパターン画像を取得し、該取得したアライメントパターン画像と前記半導体ウェーハ上におけるアライメントパターンのＣＡＤデータとに基づいて前記選択したアライメントパターンの前記半導体ウェーハ上の位置を算出してアライメント座標系を算出する第１の過程と、前記入力過程で入力された欠陥候補群の内少なくとも１つの欠陥候補を選択し、該選択した欠陥候補について前記第１の過程で算出されたアライメント座標系で前記顕微鏡を用いてアライメント用欠陥画像を取得し、該取得されたアライメント用欠陥画像より欠陥位置を算出する第２の過程と、該第２の過程で選択した欠陥候補についての前記入力過程で入力された半導体ウェーハ上の位置情報と前記第２の過程で算出された欠陥位置との間のアライメント誤差補正式の関係を算出する第３の過程と、該第３の過程で算出されたアライメント誤差補正式の関係に基づいて前記入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報を補正する補正過程と、該補正過程で補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて詳細検査又は観察を行う欠陥を選択する欠陥選択過程とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記入力過程において、さらに、前記ＣＡＤデータに対して設定される詳細検査又は観察を行う着目ポイント群をＳＥＭ式レビュー装置に入力し、前記欠陥選択過程において、さらに、前記補正過程で補正された半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報と前記入力過程で入力されたＣＡＤデータに対して設定される着目ポイント群との間の距離に応じて前記詳細検査及び観察を行う欠陥を選択することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記欠陥選択過程において、さらに、半導体ウェーハ上に設定される領域指定によって、前記詳細検査又は観察を行う欠陥を絞り込むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記欠陥選択過程において、さらに、半導体ウェーハ上に配列されるチップ単位でチップ内に設定される領域指定によって、前記詳細検査又は観察を行う欠陥を絞り込むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記ＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法において、さらに、前記欠陥選択過程で選択された欠陥の位置に前記顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像して欠陥画像を取得し、該取得された欠陥画像を基に欠陥位置を算出する欠陥位置算出過程と、該欠陥位置算出過程で算出された欠陥位置の近傍におけるＣＡＤデータ上位置を特定できるユニークパターンに対して走行ユニットの制御により顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像してユニーク画像を取得し、該取得されたユニーク画像と前記ＣＡＤ情報から合成して得られる設計ユニーク画像とを比較することによって前記ＣＡＤデータ上における前記欠陥位置の詳細位置を算出する欠陥詳細位置算出過程とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記ＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法において、さらに、前記欠陥選択過程で選択された欠陥の位置に前記顕微鏡の視野を移動させて前記顕微鏡により撮像して第１の欠陥画像を取得し、該取得された第１の欠陥画像を基に第１の欠陥位置を算出する欠陥位置算出過程と、該欠陥位置算出過程で算出した第１の欠陥位置を基に前記顕微鏡の視野および倍率を設定して撮像して第２の欠陥画像を取得する第２の欠陥画像取得過程と、前記欠陥位置算出過程で取得された第１の欠陥画像と第２の欠陥画像取得過程で取得された第２の欠陥画像とを基に欠陥の画像特徴量を抽出する特徴量抽出過程と、前記欠陥位置算出過程で算出した第１の欠陥位置の近傍に前記顕微鏡の視野を移動させて前記第１の欠陥位置の近傍のユニークパターンを前記顕微鏡により撮像してユニーク画像として取得し、該取得ユニーク画像と前記ＣＡＤデータとを比較してＣＡＤデータ上における前記第１の欠陥位置の詳細位置を算出する欠陥詳細位置算出過程と、前記特徴量抽出過程で抽出された欠陥の画像特徴量と前記欠陥詳細位置算出過程で算出されたＣＡＤデータ上における第１の欠陥位置とに基づいて前記選択過程で選択された欠陥を分類する分類過程とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、半導体ウェーハを載置するＸＹステージと、電子線を前記半導体ウェーハ上に照射する電子線照射光学系及び前記半導体ウェーハから発生する２次電子若しくは反射電子を検出する電子検出器を有する顕微鏡とを備えたＳＥＭ式レビュー装置を用いた欠陥検査方法であって、検査装置で検査されて得られる前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報並びに前記半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補をＳＥＭ式レビュー装置に入力する入力過程と、該入力過程で入力された前記投入される半導体ウェーハ上の複数の欠陥候補の位置情報に基づいて半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンを解析する解析過程と、前記入力過程で入力された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイント候補と前記解析過程で得られる半導体ウェーハ上の欠陥の分布パターンとに基づいて半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントを決定する決定過程と、該決定過程で決定された半導体ウェーハ上の詳細検査ポイントに対して前記顕微鏡の視野を設定し、該設定された顕微鏡の視野において顕微鏡画像を取得する取得過程と、該取得過程で取得された顕微鏡画像について解析をすることによって検査を行う検査過程とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記検査過程において、前記顕微鏡画像について指定された位置のパターンの寸法を計測し、他の同一パターンにおける寸法値と比較する解析をすることを特徴とする。また、本発明は、前記検査過程において、前記顕微鏡画像について指定された位置のパターンの明度を計測し、他の同一パターンにおける明度値と比較する解析をすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、検査装置より出力された多数の欠陥候補より、パターンの微細化に対応させてプロセス管理に重要な欠陥についてＳＥＭ式レビュー装置等において詳細検査又は観察を行うことができるように自動的に抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る半導体ウェーハ上の欠陥の検査、レビュー方法およびその装置の実施の形態について図１乃至図２２を用いて説明する。
【００２４】
半導体ウェーハは多数の工程により多層構造的にパターンが形成されていく。この多層構造を製造していく過程においてその製造プロセスをモニタリングするためにレイヤー毎に形成されたパターンの寸法測定、外観検査や、その外観検査で検出された欠陥のレビューが行われている。
【００２５】
最近の半導体プロセスはますます微細化してきているため、これらを行うための画像撮像には光学式の顕微鏡よりも高い解像度での画像撮像が可能なＳＥＭが適用されるようになってきている。このような目的で用いられるＳＥＭとしてレビューＳＥＭが広く使われるようになってきている。ＳＥＭ式レビュー装置９０は、外観検査で検出した欠陥座標をもとに欠陥位置に視野を移動させＳＥＭでこの欠陥を撮像するのが主要な機能である。
【００２６】
図１は本発明をＳＥＭ式レビュー装置に適用した場合の基本構成を示す。即ち、９０は詳細検査・観察装置全体、たとえばレビューＳＥＭや測長ＳＥＭ等をあらわしており、１１９のデータ入力部よりウェーハ情報や、他の検査装置で検出された欠陥座標を入力し、ウェーハ上の欠陥を高倍率のＳＥＭで撮像して欠陥を観察する装置である。
【００２７】
レビューＳＥＭ顕微鏡１００は、電子ビームを照射する電子線源１０１と、出射された電子ビームを収束するコンデンサーレンズ１０２、１０３と、非点収差やアライメントずれを補正する電子線軸調整器１０４と、電子ビームを偏向する走査ユニット（偏向器）１０５、１０６と、さらに電子ビームを収束する対物レンズ１０７と、一次電子線通過穴を有した反射板（ＥｘＢ）１１０と、該反射板１１０で発生した２次電子及び反射電子を検出する電子検出器１１１とを備えて構成される。そして、電子光学系制御部１２２は、全体制御部１１８からの指令に基づいて電子線源１０１、電子線軸調整器１０４、走査ユニット１０５、１０６及び対物レンズ１０７等を制御するように構成される。即ち、電子線源１０１から照射された電子ビームはコンデンサーレンズ１０２、１０３を通過した後、電子線軸調整器１０４により非点収差やアライメントずれが補正される。さらに、電子ビームは、走査ユニット１０５、１０６により低倍率や高倍率に偏向されて照射する位置を制御された後、対物レンズ１０７により収束されてウェーハ１０８の撮像対象１０９に対して照射される。撮像対象１０９からはこの結果、２次電子と反射電子が放出され、２次電子および反射電子は一次電子線通過穴を有した反射板１１０に衝突し、そこで発生した２次電子が電子検出器１１１により検出される。電子検出器１１１で検出された２次電子および反射電子はＡ／Ｄコンバータ１１２で低倍率や高倍率のデジタル信号に変換され、メモリ１１３に格納されて低倍率や高倍率の観察が行なわれる。さらに、全体制御部１１８からの指令に基づいてステージコントローラ１２１によって制御されるＸＹステージ１１４は、撮像対象（ウェーハ）１０８を移動させ、ウェーハの任意の位置の画像撮像を可能にしている。画像処理ユニット１１５は、メモリ１１３で格納された欠陥位置の電子線画像（ＳＥＭ画像）とそれと同一のパターンが形成されていると期待される例えば参照電子線画像（参照ＳＥＭ画像）と比較することにより差がある位置を欠陥位置として検出する欠陥検出部１１５１を機能的に有するＣＰＵを備えて構成される。さらに画像処理ユニット１１５を構成するＣＰＵには、具体的には後述する、選択された欠陥の位置において取得される高倍率の欠陥画像について、設計データ変換部１２０で変換されたＣＡＤデータ上の設計ユニーク画像とのマッチングを行う設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２と、該設計ユニーク画像とのマッチング結果に基づいて上記選択された欠陥についてのＣＡＤデータにおける位置を特定する欠陥詳細位置算出部１１５３とを機能的に有して構成される。
【００２８】
全体制御部１１８は、記憶装置１１６と表示装置及び入力手段を有するコンピュータ端末１１７とを接続して構成する。そして全体制御系１１８は、電子光学系制御部１２２を介して電子線軸調整器１０４による電子ビームの軸調整及び走査ユニット１０５、１０６による電子ビームの偏向を制御し、ステージコントローラ１２１を介してＸＹステージ１１４の移動による視野移動を制御する。さらに全体制御部１１８は、具体的には後述するアライメント誤差補正式の関係を算出するアライメント誤差補正式算出部１１８１と、アライメント誤差補正式の関係を基に検査装置の出力欠陥座標を補正する検査装置出力欠陥座標補正部１１８２と、該補正された検査装置の出力欠陥座標とＣＡＤデータ上における着目点との間の位置関係を基に詳細検査・観察欠陥候補（レビュー欠陥候補）を選択する詳細検査又は観察欠陥選択部１１８３とを機能的に有するＣＰＵを備えて構成される。
【００２９】
また、記憶装置１１６は、メモリ１１３に格納された画像を記憶することが可能であり、しかも画像処理により得られた欠陥位置や、欠陥の外観特徴などを格納することができる。
【００３０】
また、表示装置を有するコンピュータ端末１１７は記憶装置１１６あるいはメモリ１１３に格納された画像を表示することができる。また、ユーザはコンピュータ端末１１７に入力することにより、レビュー装置の様々な動作及び撮像倍率等のレビュー条件の設定を行うことができる。
【００３１】
また、データ入力部１１９は、ネットワーク等で形成され、検査装置２０１から出力される欠陥座標データとともに、欠陥座標付近のユニークパターンのＣＡＤデータ及びアライメントパターンのＣＡＤデータ等を例えば図２及び図３に示す設計データサーバ（ＣＡＤシステム）２０２から取り込めるようになっている。設計データ変換部１２０の設計ユニーク画像合成部１２０１では、全体制御部１１８から入力されるアライメントパターンを基準にした欠陥座標を基に、該欠陥の近傍のＣＡＤデータを欠陥のＳＥＭ画像とのマッチングを行いやすいように、ストロークデータからＣＡＤ画像データ（設計ユニーク画像データ）への変換を行う。画像処理ユニット１１５は、設計データ変換部１２０により変換されたＣＡＤ画像データ（設計ユニーク画像データ）とメモリ１１３に格納された例えば高倍欠陥画像（走査ユニット１０５、１０６の制御による±１０ｎｍ程度の高分解能を有する）とのマッチングを行ってＣＡＤ画像を基にウェーハ上の欠陥詳細位置を算出することも可能である。
【００３２】
まず、レビュー装置（第２の検査装置）９０へのデータの入力についての一実施例について図２を用いて説明する。２０１は検査装置であり、半導体ウェーハの検査を行う。一般に検査装置２０１にはレビュー装置よりも低倍率でウェーハ表面を観察できるよう、光学式の顕微鏡や、ＳＥＭを備え、ウェーハ表面の微細な欠陥を検出する。なお、２０３は、検査装置２０１で検出された検査装置の座標系での欠陥の座標を表す。検査装置２０１で検査されたウェーハはレビュー装置９０にて詳細検査、観察が行われ、このとき、検査装置２０１の検査により検出された検査装置の座標系での欠陥の座標データがレビュー装置９０に入力される。一方、設計データサーバ２０２に格納されている、検査ウェーハの設計データ（例えば予め求めたホットスポット等の設計データ上（ＣＡＤ座標系）の着目位置群のデータ４０１やウェーハ上に露光単位毎に形成されたアライメントパターンの位置データなど）もレビュー装置９０に送付される。レビュー装置９０では、検査装置２０１から入力されたステージ系の誤差及びアライメント誤差を含んだ多数の欠陥から後述するように詳細検査、観察を行う欠陥候補を５０〜２００程度選択し、該選択された欠陥候補について詳細検査、観察を行う。
【００３３】
次に、レビュー装置９０へのデータの入力についてのもう一つの実施例について図３を用いて説明する。検査装置２０１で検出された検査装置の座標系での欠陥座標データは、まず欠陥サーバ３０１に送信される。また、欠陥サーバ３０１には、設計データサーバ２０２より検査ウェーハの設計データ（後述するように、例えば予め求めたホットスポット等の設計データ上（ウェーハ上のＣＡＤ座標系）の着目位置のデータやウェーハ上に露光単位毎に形成されたアライメントパターンの位置データ等）が送信される。その結果、欠陥サーバ３０１は、具体的には後述するようにレビュー装置９０から得られるアライメント情報（アライメント誤差補正情報）を用いて検査装置から得られる多数の欠陥座標データに対してアライメント誤差補正を施し、該施された多数の欠陥補正座標データと上記ホットスポット等の設計データ上の着目位置のデータとを図４に示すように比較してほぼ一致するものを詳細検査、観察を行う欠陥候補として選択し、該選択された欠陥候補について上記欠陥補正座標データとその近傍の設計データ（非周期であるユニークパターンの設計データ）をレビュー装置９０に送信する。このように、レビュー装置９０は、欠陥サーバ３０１から詳細検査、観察を行う欠陥候補に関する情報が得られるので、詳細検査、観察を行うことが可能となる。
【００３４】
以上説明したように、図２に示す実施例ではレビュー装置９０、図３に示す実施例ではレビューサーバ（欠陥サーバ）３０１において詳細検査、観察する欠陥候補を選択し、レビュー装置９０において選択された欠陥候補についての詳細検査、観察を行うことになる。
【００３５】
次に、レビュー装置９０又は欠陥サーバ３０１及びレビュー装置９０での詳細検査、観察する欠陥候補を選択する方法について説明する。チップ上の微細図形の寸法が露光波長と同程度になった現在、光の近接効果を考慮したマスクパターンの補正技術（ＯＰＣ：optical proximity correction）が必須となっている。具体的には、光の回折現象などを考慮して、マスクパターン上の図形コーナ部などに補正用のパターンを追加する必要がある。このようなマスクパターンにおいては、同一のパターンピッチにおいてもプロセスの変動に応じて欠陥が発生しやすい箇所としにくい箇所とが発生する。このような欠陥が発生しやすい箇所をホットスポットと呼ばれ、リソグラフィシミュレーション等によりプロセスの変動に影響を受けやすい位置をＣＡＤ上で特定することができる。
【００３６】
ところで、マスクパターンの設計においては上記ホットスポットが少なくなるように、設計変更を行う必要があるが、この設計変更においては、リソグラフィシミュレーション等による設計時の仮説と実際との乖離がないかを評価する必要がある。そこで、この実現のため、このホットスポットに相当するパターンを重点的に検査し、製造状態を管理することが重要である。
【００３７】
ところが、パターンピッチの微細化に伴い、正常なパターンを形成するためのプロセス条件のマージンが小さくなった結果、管理すべきホットスポットの数も大幅に増大してきている。
【００３８】
このホットスポットの管理には、一般にＳＥＭを用いて高倍画像を取得し、パターン間の幅の計測等の検査が行われる。しかしながら、この検査にかかる時間を短く抑えるためには、増大するホットスポットからその一部を選択し、該選択されたホットスポットの画像を取得するためのサンプリング検査を行わざるを得ない。このサンプリング方法としては、単にサンプリング点の密度がウェーハ上で比較的一様になるようにサンプリングすることが考えられるが、この方法では、欠陥を起こしたホットスポットの画像を撮像できないケースも発生してしまう。
【００３９】
また、確実に欠陥であるもののみを詳細検査・観察するためには、ウェーハ全面を光学式、あるいはＳＥＭ式の検査装置で検査し、その欠陥部のみをより高倍率画像が取得できるレビュー装置で検査する方法が考えられるが、この方法では、着目する特性不良を引き起こす欠陥ではないものを検査してしまう可能性が高い。さらに、検査装置も高感度に設定すると、１ウェーハから欠陥を数千点程度検出してしまうことも多く、全点を詳細検査・観察することは現実的にはできない。そこで、詳細検査・観察する欠陥を、ウェーハ上で比較的一様になるようにサンプリングを行うことが考えられるが、検査装置で検出した欠陥の多くは異物等のホットスポットとは関係のない欠陥であることが知られているため、これによってもホットスポットを抽出することは困難になってしまうという課題を有することになる。
【００４０】
そこで、本発明は、まず、例えばレビュー装置９０における全体制御部１１８の詳細検査又は観察欠陥選択部１１８３において、図４に示すように、設計データサーバ２０２等においてリソグラフィシミュレーション等による評価によって得られて例えば記憶装置１１６に格納された予め求めたホットスポット等の設計データ上（ウェーハ上のＣＡＤ座標系）の着目位置群のデータ４０１と、検査装置２０１により求めて記憶装置１１６に格納された欠陥座標の位置４０２とを比較部４０３において比較し、ほぼ同一位置にあればホットスポットにおけるプロセスマージンの不足により発生する特性不良に密接に関連する欠陥とみなし、この欠陥の位置を詳細検査・観察する位置（サンプリング位置）として抽出して決定し、該決定された詳細検査・観察する位置（サンプリング位置）を記憶装置１１６に記憶することにある。
【００４１】
しかしながら、検査装置２０１が出力する欠陥座標には、ウェーハを載置して走行するステージ系の誤差を含んでおり、このステージ系の誤差は詳細検査・観察したい欠陥が存在するパターンサイズに対して非常に大きいという課題がある。そこで、本発明は、例えば全体制御部１１８の詳細検査又は観察欠陥選択部１１８３の比較部４０３において２つの位置を比較する場合には、まず、±５μｍ程度のステージ系等の誤差を考慮し、欠陥座標群の位置データ４０２が、設計データ上（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準の座標系）の着目ポイント群の位置データ４０１からこの誤差範囲内（検査装置２０１のステージ系の座標精度以下）にあれば詳細検査、観察を行うサンプリング候補として決定することにある。
【００４２】
さらに、検査装置２０１が出力する欠陥座標には、ウェーハを外形基準でステージ上に載置しているためアライメント誤差として２０μｍ程度発生する場合が考えられる。その理由は、検査装置２０１においては通常半導体ウェーハ上に配列された近接したチップから得られる画像同士を比較して検査が行われるためチップサイズが正確であれば検査が可能なため、必ずしも検査装置２０１のステージ座標系を、アライメントパターンを基準にしたアライメント座標系（ウェーハ上のｘ−ｙ座標系）に正確にあわせる必要がないことにある。
【００４３】
ところで、アライメントパターン６０１は、図５に示すように、マスクを露光する際の露光単位毎（ショット毎）に撮像対象の半導体ウェーハ上に描画されているので、レビュー装置９０の顕微鏡１００で撮像してその位置を検出することは可能である。なお、アライメントパターン６０１は、半導体ウェーハ上に描画されているアライメントが可能な代表とするユニークなパターンでもよい。
【００４４】
そこで、本発明に係るレビュー装置９０では、半導体ウェーハ上に例えば露光単位毎に形成されたアライメントパターン（アライメントが可能な代表するユニークなパターンでもよい。）の内選択された複数のアライメントパターンをレビュー装置９０に備えられた顕微鏡（ＳＥＭ、もしくは光学式顕微鏡）１００により撮像してそれらの位置を画像処理ユニット１１５の欠陥検出部１１５１等で検出し、該検出された位置情報を基に全体制御部１１８のアライメント誤差補正式算出部１１８１等においてアライメント座標系（図６に示すＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）を設定し、該設定されたアライメント座標系に基づいて検査装置２０１が出力した欠陥の内例えば表示装置１１７の画面上において選択された数の欠陥の位置を再度上記顕微鏡１００により撮像して検出してその欠陥の位置座標を画像処理ユニット１１５の欠陥検出部１１５１で求めることで、例えば全体制御部１１８のアライメント誤差補正式算出部１１８１において次の（１）式の関係からレビュー装置９０におけるアライメント座標系（ＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）である複数のアライメントパターンを基準にしたアライメント誤差補正式の関係（後述する（１）式のずれ角（Δθ）による補正係数及びオフセット誤差（ΔＸ，ΔＹ））を求めて記憶装置１１６に格納することが可能となる。このとき、検査装置２０１からは上記選択された数の欠陥の位置座標が記憶装置１１６に格納されているので、アライメント誤差補正式の関係は求められることになる。
【００４５】
このようにアライメント誤差補正式の関係が求められた結果、検査装置２０１から出力される多数の欠陥について、例えば全体制御部１１８の検査装置出力欠陥座標補正部１１８２は、各欠陥の位置座標（ｘ’ｉ，ｙ’ｉ）を基に次の（１）式に基づいて逐次逆算することによってアライメント誤差が補正されたアライメント座標系（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）での各欠陥の位置座標（ｘｉ，ｙｉ）を算出し、図４に示すように、ホットスポット等の設計データ上（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準の座標系）の着目ポイント群の位置データ４０１と比較することが可能となる。
【００４６】
ところで、レビュー装置９０で複数のアライメントパターンを基準にして欠陥位置座標（ｘｉ，ｙｉ）を求めるｘ−ｙ座標系と、通常検査装置２０１でアライメントせずにステージ移動によって欠陥座標位置（ｘ’ｉ，ｙ’ｉ）が検出されるｘ’−ｙ’座標系との関係を図６に示す。即ち、図７に示すように、レビュー装置９０において選択された複数のアライメントパターンを基準にしてｘ−ｙ座標系で求めた欠陥位置座標を（ｘｉ，ｙｉ）（５０１）とし、検査装置２０１から出力されたｘ’−ｙ’座標系での欠陥位置座標を（ｘ’ｉ，ｙ’ｉ）（５０２）とすると、例えば全体制御部１１８の検査装置出力欠陥座標補正部１１８２におけるアライメント誤差補正は、アライメント誤差補正式算出部１１８１において次の（１）式のずれ角（Δθ）による補正係数とオフセット誤差（ΔＸ，ΔＹ）とを求めることにより実現される。このように、未知数が３つあるので、アライメントパターン同士の位置関係がＣＡＤデータに基づいて既知の場合には、レビュー装置９０において、少なくとも３つのアライメントパターンを顕微鏡１００で撮像してその位置を求める必要がある。勿論、アライメントパターン同士の位置関係が既知でない場合には、レビュー装置９０において各アライメントパターンの位置を求めると共に、アライメントパターン同士の位置関係を求める必要がある。
【００４７】
【数１】
2008041940.tif 000003
【００４８】
そこで、例えば全体制御部１１８の詳細検査又は観察欠陥選択部１１８３における、図４で説明した詳細検査又は観察用の欠陥選択を、検査装置２０１から得られる欠陥座標４０２に対して上記（１）式に基づいてアライメント誤差補正を行った後に実施すると、精度良く設計パターンより着目すべきポイントの位置データ４０１と合致したサンプリング候補の欠陥を、レビュー装置９０においてレビューすることが可能となる。なお、以上の説明では全体制御部１１８内のＣＰＵが実行する場合について説明したが全体制御部１１８に接続したコンピュータ端末において実行してもよい。
【００４９】
また、図３に示す実施例の場合、全体制御部１１８で実行する内容１１８１〜１１８３を欠陥サーバ３０１で実行することになる。
【００５０】
次に、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、検査装置２０１から検出される欠陥座標を基に、自動的に欠陥を詳細検査・観察するフローの第１の実施の形態について図８及び図９に示すＰＡＤ図を用いて説明する。図８に示す第１の実施の形態は、１枚のウェーハについて詳細検査・観察する場合である。予め、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、外観検査装置２０１で検査された半導体ウェーハに関する設計情報（設計データサーバ２０２から得られる予め求めたホットスポット等の設計データ上（ＣＡＤデータ基準の座標系）の着目ポイントの位置データ４０１の情報、及び露光単位毎に形成された複数のアライメントパターン６０１の位置座標に関する設計情報（ＣＡＤデータ）等がデータ入力部１１９を用いて入力され、必要に応じて設計データ変換部１２０でＳＥＭ画像に変換されて記憶装置１１６に格納される。次に、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、例えばデータ入力部１１９を用いて外観検査装置２０１で検出された欠陥座標を入力して記憶装置１１６に記憶する（Ｓ７１）。次に、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、全体制御部１１８は記憶装置１１６に格納されている露光単位毎に形成された複数のアライメントパターン６０１を表示装置１１７に表示し、該表示された画面上において例えば半導体ウェーハ上に離れて位置するアライメントマークを所望の数だけ選択し（Ｓ７２）、該選択された数のアライメントパターンだけ（Ｓ７３）レビュー装置９０に備えられた例えば高倍率顕微鏡（光学式、あるいはＳＥＭ）（光学式高倍率顕微鏡は図１には図示せず）１００により撮像してメモリ１１３に記憶し（Ｓ７４）、例えば画像処理ユニット１１５においてメモリ１１３に記憶されたアライメントパターンの高倍率画像と記憶装置１１６に格納されたＣＡＤデータ（アライメントパターンの光学画像あるいはＳＥＭ画像）とのマッチングを行って複数のアライメントパターンの位置を算出し、該算出された複数のアライメントパターンの位置に基づいて全体制御部１１８においてアライメント座標系（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）を設定する（Ｓ７５）。
【００５１】
ついで、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、ステップＳ７１において入力して記憶装置１１６に記憶された欠陥を表示装置１１７に表示し、該表示された画面上において上記欠陥の内１つ以上の欠陥を選択し（Ｓ７６）、該選択された欠陥の数だけ（Ｓ７７）、上記全体制御部１１８において設定されたアライメント座標系に基づいてレビュー装置９０に備えられた例えば高倍率顕微鏡１００により撮像してメモリ１１３に記憶し、該記憶された欠陥画像を画像処理ユニット１１５の欠陥検出部１１５１において参照画像と比較して欠陥の位置座標を検出して記憶装置１１６に記憶する（Ｓ７９）。従って、全体制御部１１８のアライメント誤差補正式算出部１１８１は上記（１）式の関係からアライメント誤差補正式の関係（ずれ角（Δθ）による補正係数及びオフセット誤差（ΔＸ，ΔＹ））を求めて記憶装置１１６に格納することになる。その結果、全体制御部１１８の検査装置出力欠陥補正部１１８２は記憶装置１１６に格納された検査装置２０１から出力された多数の欠陥についてのｘ’−ｙ’座標系での欠陥位置座標（ｘ’ｉ，ｙ’ｉ）を基に上記アライメント誤差補正式の関係を用いて上記（１）式に基づいて逆算することによりアライメント誤差補正されたｘ−ｙ座標系（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）での欠陥位置座標（ｘｉ，ｙｉ）が算出されて記憶装置１１６に格納されることになる（Ｓ８０）。
【００５２】
次に、全体制御部１１８の詳細検査又は／及び観察欠陥選択部１１８３は、記憶装置１１６に格納されたホットスポット等の設計データ上（ＣＡＤ基準のｘ−ｙ座標系）の着目ポイントの位置データ４０１の情報と、アライメント誤差が補正された多数の欠陥座標群の位置データとを図４に示すように比較して欠陥の着目ポイントからの距離が検査装置２０１のステージ系の座標精度以下のホットスポットとしてみなすことのできる欠陥を詳細検査・観察する（サンプリングする）欠陥候補として選択し、記憶装置１１６等に格納する（Ｓ８１）。この選択は、表示装置１１７の画面上おいて実行してもよい。
【００５３】
最後にレビュー装置９０において記憶装置等に格納された選択された複数の欠陥候補についてＳＥＭ顕微鏡１００で撮像して順次詳細検査・観察を行う（Ｓ８２）。このとき、ステップＳ７２〜Ｓ７５において設定されたアライメント座標系を基に、ステップＳ８１において詳細検査・観察（サンプリング）欠陥候補として選択された欠陥候補を位置決めすれば、ＳＥＭ顕微鏡１００の視野内に容易に入れてＳＥＭ顕微鏡１００による欠陥候補の詳細検査・観察（レビュー）を実行できることになる。
【００５４】
次に、ステップＳ８２における具体的な欠陥撮像シーケンスについて図９を用いて説明する。図９は後述する図１８で説明する座標の補正を行わない撮像シーケンスであり、図８に示したステップＳ８２において行われる処理である。詳細検査又は／及び観察欠陥選択部１１８３において詳細検査又は／及び観察を行うよう選択された欠陥候補分について、Ｓ８２１〜Ｓ８２７の処理を行う。すなわち、全体制御部１１８からの指令に基づいて、ステップＳ８０において上記選択された欠陥候補の欠陥座標に対してアライメント誤差が補正された欠陥座標と同じ設計で製造された参照部にステージを移動して視野を移動させ（Ｓ８２１）、次いでＳＥＭ顕微鏡１００は参照部の画像を取得してメモリ１１３に格納する（Ｓ８２２）。次に、上記選択された欠陥候補の欠陥座標に対してアライメント誤差が補正された欠陥座標が顕微鏡視野に入るようにステージを移動させ（Ｓ８２３）、次いでＳＥＭ顕微鏡１００は欠陥位置の画像を撮像してメモリ１１３に格納する（Ｓ８２４）。次に、画像処理ユニット１１５の欠陥検出部１１５１において欠陥位置の画像と参照位置の画像を比較して欠陥位置座標を検出し（Ｓ８２５）、全体制御部１１８は該検出された欠陥位置が中心となるように顕微鏡視野を移動させて高倍の欠陥画像を撮像する（Ｓ８２６）。
【００５５】
なお、詳細検査・観察のパラメータにおいて欠陥の自動分類の実行が指示されていた場合には、Ｓ８２７において、Ｓ８２２、Ｓ８２４、Ｓ８２６で撮像した画像より欠陥を自動的に分類する。
【００５６】
次に、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、検査装置２０１から検出される欠陥座標を基に、自動的に欠陥を詳細検査・観察するフローの第２の実施の形態について図１０に示すＰＡＤ図を用いて説明する。即ち、第２の実施の形態において、第１の実施の形態との相違点は、同一種のウェーハを指定枚数分について欠陥を詳細検査・観察する場合であり、その場合例えばウェーハ１枚目のみステップＳ７６〜Ｓ７９を実行してアライメント座標系に対するアライメント誤差補正式の関係を算出し、さらにステップＳ８０、Ｓ８１を実行し、例えばウェーハ２枚目以降はステップＳ８０’において１枚目で得られたアライメント座標系に対するアライメント誤差補正式の関係を用いて検査装置２０１から出力された多数の欠陥についてのｘ’−ｙ’座標系での欠陥位置座標（ｘ’ｉ，ｙ’ｉ）を基に上記（１）式に基づいて逆算することによりアライメント誤差補正されたｘ−ｙ座標系（ウェーハ上のＣＡＤデータ基準のｘ−ｙ座標系）での欠陥位置座標（ｘｉ，ｙｉ）を算出することにある。即ち、第２の実施の形態は、ウェーハを指定枚数分について欠陥を詳細検査・観察する場合であり、その場合において、ウェーハ２枚目以降についてはアライメント座標系に対するアライメント誤差補正式の関係は１枚目と同様であるとみなしてステップＳ７６〜Ｓ７９を省略してスループットを向上させたことにある。なお、レビュー装置９０は、ステップＳ８２において、ステップＳ７２〜Ｓ７５において設定されたアライメント座標系を基に、ステップＳ８１において詳細検査・観察（サンプリング）欠陥候補として選択された欠陥候補を位置決めすれば、ＳＥＭ顕微鏡１００の視野内に容易に入れてＳＥＭ顕微鏡１００による欠陥候補の詳細検査・観察（レビュー）を実行できることになる。
【００５７】
次に、レビュー装置９０（欠陥サーバ３０１も含む）において、検査装置２０１から検出される欠陥座標を基に、自動的に欠陥を詳細検査・観察するフローの第３の実施の形態について図１１乃至図１７を用いて説明する。第３の実施の形態は、第１及び第２の実施の形態に対して、半導体ウェーハにおいてはプロセス起因の欠陥が発生する箇所はウェーハ外周部等、概略位置がわかっているので、プロセス起因の欠陥を選択的に詳細検査・観察するために、予めこの位置から欠陥を選択するようにしたものである。図１１において、４０５は半導体ウェーハであり、４０６は表示装置１１７等を用いてこのウェーハ４０５上に設定した着目エリア（プロセス起因の欠陥が発生する箇所）であり、記憶装置１１６に格納されている。一方、４０１は設計データサーバ２０２等においてＣＡＤデータを基にリソグラフィシュミレーション等によって求められて記憶装置１１６に格納されたホットスポット等の着目ポイント群である。４０７は図８に示すステップＳ７２〜Ｓ８０によってアライメント誤差補正されたレビューする欠陥座標を表しており、４０６の着目位置周辺（着目エリア）であり、かつ、着目ポイント群４０１の周辺で検出した欠陥のみを選択している。このようにしてプロセス起因の欠陥を抽出できるようになる。なお、４０６に示した着目エリアは、表示装置１１７においてユーザが明示的にレシピとして設定することもできるが、たとえば特開２００３−５９９８４号公報（特許文献４）の図１に示されるような方法により検査装置から出力された欠陥の分布状態を例えば全体制御部１１８が解析し、プロセス不良に対応する分布状態の領域を着目エリアとしても良い。
【００５８】
図１１の手法はウェーハのマクロ的な欠陥分布状態に基づいて着目エリアを設定する方法について述べたが、これをウェーハのチップ内の座標に基づいて行うことも可能である。
【００５９】
ここまでは、外観検査装置２０１の出力した欠陥座標より、詳細検査・解析する手法について述べたが、必ずしも外観検査装置２０１の欠陥座標を詳細検査・観察するのではなく、全体制御部１１８の詳細検査又は／及び観察欠陥選択部１１８３は、例えば設計データサーバ２０２等においてリソグラフィシミュレーション等により評価されて得られて例えば記憶装置１１６に格納された特定した着目ポイント群４０１と、あらかじめ実施された詳細検査・観察結果をもとにして欠陥管理の着目エリアをさらに絞り込み詳細検査・観察を行うポイントとして決定してもよい。
【００６０】
図１２にはその一実施例を示す。１４０１、１４０２は多数のウェーハを検査して外観検査装置２０１が出力してレビュー装置９０又は欠陥サーバ３０１に格納されたウェーハマップを、チップ座標にプロットしたものである。なお、上記ウェーハマップについて図８に示すステップＳ７２〜Ｓ８０によってアライメント誤差補正を行ってもよい。さらに、レビュー装置９０又は欠陥サーバ３０１は、検査装置２０１が出力された欠陥座標より、異物などのプロセス変動と関連の少ない欠陥やグレイン等のｎｕｉｓａｎｃｅ欠陥を除いて着目する欠陥を抽出し、該抽出された着目すべき欠陥、すなわちＤＯＩ（Defect of Interest）の分布する領域１４０４をチップの座標で示して記憶装置１１６に格納することが可能である。なお、上記領域１４０４において、１４０５、１４０６の領域にはプロセス変動と関連のある欠陥が集中している。
【００６１】
また、４０１は設計データサーバ２０２においてリソグラフィシミュレーション等により求めたプロセス変動に影響を受けやすい着目ポイント群であり、レビュー装置９０に入力されて例えば記憶装置１１６に格納される。一般に、レビュー装置９０において、全着目点を詳細検査・観察することは困難であるため、全体制御部１１８の詳細検査・観察欠陥選択部１１８３は、記憶装置１１６に格納された着目ポイント４０１とプロセス変動に影響を受けやすい領域１４０４とを組み合わせることにより、詳細検査又は／及び観察を行うポイントを１４０８に絞り込むことが可能となる。
【００６２】
また、図１３では、図１２の方式にさらに、ユーザが表示装置１１７の画面上において着目領域を指定して、詳細検査・観察する方式を示している。半導体のチップでは領域毎に機能が分かれており、たとえば、高密度で繰り返しパターンの外観を有しているキャッシュ部やフラッシュメモリ部、繰り返し性のないパターンで構成されるロジック部やデータ入出力部で構成されている。詳細検査又は／及び解析を行う上では、形成されるパターンの形状変化と製造される半導体の電気的な特性との対応付けが重要であり、たとえばキャッシュ部や、フラッシュメモリ部ではフェイルビットマップとよばれるメモリのビット毎に不良かどうかの判定が可能でありこれを実行しやすい。一方、半導体の動作周波数を上げた場合の特性劣化に関してはロジック部にその原因があることが多い。このように、管理するポイントはその目的に応じて変化するため、あらかじめ詳細検査・観察する領域をユーザが設定できるようにする。１５０１はＣＡＤデータにより示されたチップのレイアウト図であり、１５０２はこのチップの一機能ブロックであり、詳細検査・観察を行う着目すべき領域として表示装置１１７の画面上でユーザによって指定されたものである。図１２で説明した１４０４のＤＯＩ欠陥の発生分布図と、ユーザにより指定された着目領域１５０２とを組み合わせた１５０４の領域が詳細検査・観察をすべき領域として設定されることになる。このようにして設定された１５０３を１４０４の代わりに適用することで、全体制御部１１８の詳細検査・観察欠陥選択部１１８３は、より管理すべきポイントを絞り込むことが可能である。
【００６３】
図１４は１５０２を設定する表示装置１１７のＧＵＩ画面である。チップのレイアウト、または顕微鏡で撮像した全体像が１６００に表示されており、ポインター１６０１を用いて１６０２に示すようにして詳細検査又は／及び観察をすべき領域を決定する。１６０３はエリアを追加するためのボタンであり、このボタンにポインターを移動させることにより、領域を追加するモードになり、１６０４のボタンにポインターを移動させることで逆にエリアを削減させることができる。
【００６４】
図１２〜図１４はチップ内の詳細検査・観察する領域（エリア）４０６を設定して、あらかじめ決められていた設計データ上の着目ポイント群４０１を絞り込む方式について説明したが、これを検査装置２０１で出力されたウェーハの欠陥の分布状態を全体制御部１１８において解析し、詳細検査・観察欠陥選択部１１８３は、この密集している領域１７０３にあるチップについてのみ、着目ポイント群４０１を詳細検査・観察欠陥として選択しても良い。図１５は、この方式の一実施例を示す。本方式の図１１の方式との違いは、図１１の方式が欠陥検査装置２０１で出力された欠陥のうち、着目ポイント４０１０に近く、かつ欠陥の分布状態に基づきプロセス不良に対応する分布状態の領域４０６を着目ポイントとしたのに対し、本実施例は着目ポイント付近に欠陥が検出されなかった場合においても、その着目ポイント近傍にプロセス不良に対応する欠陥分布パターンがあれば、その着目ポイントの詳細検査・観察を行う点が異なる。一般に半導体の製造ラインにおいて適用される光学式の検査装置２０１としては明視野、暗視野の双方の検出系を用いたものがあるが、特に暗視野の検出系を用いた異物検査装置においては検出画像の画素サイズがパターンサイズに対して大きいため、多少のパターンサイズの拡大や縮小は検出できない場合も多い。このため、着目ポイントにこれらの欠陥が発生した場合においても見逃している可能性が高いため、よりマクロで見た欠陥の分布状態より、着目ポイントに欠陥が発生している可能性があると判断される場合には、この着目ポイントの詳細検査・観察を行う。なお、図１５で説明した本方式は、図１２〜図１４で説明した、チップ内で着目ポイント群を絞込む方法と組み合わせて用いれば、より効率的に着目する欠陥を抽出しやすくなり、製造状態のモニタリングを容易にすることができる。
【００６５】
図１５に示すように着目ポイント群４０１を設定した後、詳細検査・観察するシーケンスの一実施例を図１６に示す。Ｓ９０にてチップ座標で表される着目ポイント群座標、すなわち４０１を設計データサーバ２０２からレビュー装置９０に入力して記憶装置１１６に格納し、Ｓ９１にてチップ座標で表される着目ポイント群座標の基準となるアライメントポイント座標を設計データサーバ２０２からレビュー装置９０に入力して記憶装置１１６に格納する。なお、チップ座標の基準となるアライメントポイント座標は、ステップＳ９１において必ずしも入力する必要はなく、記憶装置１１６に格納されたチップ座標で表された着目ポイント群座標４０１と入力されたＣＡＤデータとにより全体制御部１１８において自動的に算出しても良い。次いで、全体制御部１１８は、着目ポイント群座標４０１において、多数枚のウェーハ１７０１を基に空間的な分布の解析（ＳＳＡ：Spacial Signature Analysis）１７０２によって得られる着目する欠陥分布１７０３との距離が近いものを抽出し、詳細検査・観察ポイント１７０５を得て記憶装置１１６に記憶する（Ｓ９２）。次いで、全体制御部１１８は、Ｓ７３〜Ｓ７５において、ウェーハ上のチップ毎に形成されたアライメントパターンから上記欠陥分布が存在するチップに形成されたアライメントパターンの画像とＣＡＤデータ上のアライメントパターンの画像とのマッチングを行い、詳細検査・観察ポイント１７０５の座標アライメントを行う（Ｓ９３）。次に、全体制御部１１８からの指令に基づいて詳細検査・観察ポイントの数だけアライメントされた詳細検査・観察ポイントについて画像撮像、および検査を行う（Ｓ９４〜Ｓ１００）。即ち、全体制御部１１８は、着目する詳細検査・観察ポイントの近傍に設定したアライメントポイントに視野移動を行い（Ｓ９５）、アライメントポイントの画像を撮像してメモリ１１３に記憶する（Ｓ９６）。画像処理ユニット１１５は、メモリ１１３に記憶されたアライメントポイントの画像と、設計データ変換部１２０から得られる期待されるＣＡＤ画像とのマッチングを行ってずれ量を算出する（Ｓ９７）。そして、全体制御部１１８は、該マッチング結果（ずれ量）に基づいてＳＥＭの走査ユニット１０５、１０６の制御による詳細検査・観察ポイントに視野移動を行う。次いで、詳細検査・観察ポイントの画像をＳＥＭ顕微鏡１００により撮像してメモリ１１３に記憶し（Ｓ９９）、画像処理ユニット１１５においてメモリ１１３に記憶された撮像した画像を、記憶装置１１６に記憶された設計データと比較して形状の変形量や電位コントラストに対応するパターン部の明度を計測し、欠陥や、プロセス変動量のデータを抽出する（Ｓ１００）。画像処理ユニット１１５が実行するステップＳ１００における比較方式を図１７に示す。１９０１はＳＥＭ顕微鏡１００による取得画像、１９０２はＣＡＤデータにより設定されたあるべきパターンの幅を示している。１９０３は詳細検査・観察ポイントであり、１９０３内の画像をもとにパターン間隔を計測する。ここではパターン間隔が０となり、欠陥であることがわかる。
【００６６】
また、詳細検査又は観察を行うための欠陥候補を絞り込む方法は、さらに検査装置２０１から欠陥位置と共に出力される欠陥分類結果、欠陥部明度、欠陥部サイズ、欠陥部差画像明度の少なくとも１つより構成される欠陥分類情報を考慮して絞り込むことも可能である。
【００６７】
以上、レビュー装置９０において主に詳細検査、観察を行うための欠陥候補の選択方法について説明したが、この方式ではアライメント誤差は補正されるけれども、詳細検査、観察を行うための欠陥候補の位置を検査装置２０１のステージ系の座標精度（±５μｍ程度）以上に高い精度で把握することはできない。即ち、検査装置２０１のステージ系の座標精度はアライメント誤差（Δθ，ΔＸ，ΔＹ）を補正したとしても±５μｍ程度残ることになる。一方、レビュー装置９０においてレビューする対象の配線のピッチは５５ｎｍ以下になろうとしているため、２桁程度の精度不足が発生し、いずれの位置で欠陥が発生したかが判断できず、欠陥の解析が困難になってしまう場合が考えられる。
【００６８】
そこで、次に、本発明に係るレビュー装置９０において詳細検査、観察を行うための欠陥候補の選択後、その欠陥候補の詳細位置をＳＥＭの分解能に近い±１０ｎｍ程度の分解能で算出する第４の実施の形態について図１８乃至図２０を用いて説明する。図１８にはレビュー対象として導電性の物質が充填されているコンタクトホールを示す。９０１は、レビュー装置９０において全体制御部１１８の詳細検査・観察欠陥選択部１１８３で選択された欠陥候補９０２の付近をＳＥＭ顕微鏡１００で観察した画像である。９０２は、ＳＥＭ顕微鏡１００で黒く撮像されるため、画像処理ユニット１１５の欠陥検出部１１５１は前工程の導電性のラインとの接触不良による欠陥と判断することが可能である。９０３、９０４は多少明るさが変化しているが、この画像からでは正常なパターンであるか否かは判断できない。しかしながら、コンタクトホールがウェーハ内部で接触するパターンは、特にロジックの場合、異なる電気的性質を有しており、この内部の電気的性質の違いにより、コンタクトホールの明度は変化することになる。そこで、９０３、９０４が正常であるかを判断するには、９０３、９０４がどの回路に接続されているコンタクトホールであるかがわかれば、その設計情報をもとに表面の明度変化のばらつきを推定することは可能である。しかし、特に、図１８（ａ）に示す９０１のように周期的な画像においては画像のみから、この画像とＣＡＤデータとの対応関係を正確に求めることはできない。
【００６９】
そこで、本発明に係る第４の実施の形態では、全体制御部１１８の例えば詳細検査・観察欠陥選択部１１８３から選択された欠陥候補９０２の近傍における図１８（ｂ）（ｃ）に示すような非周期性パターンを有するユニーク画像９１０、９２０をＳＥＭ顕微鏡１００で撮像してメモリ１１３に格納して取得する。図１８（ｂ）に示す画像９１０は、図１８（ａ）に示す画像９０１に対して視野を大きく撮像した画像であり、非周期性パターン（ユニークパターン）９０５、９０６が撮像されている。このため、設計データ変換部１２０の設計ユニーク画像合成部１２０１において、全体制御部１１８の例えば詳細検査・観察欠陥選択部１１８３で選択された欠陥候補９０２の近傍のＣＡＤデータをもとに合成した設計ユニーク画像と、メモリ１１３に格納されたユニーク画像９１０とを、設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２において照合することにより、欠陥詳細位置算出部１１５３は、非周期性パターン（ユニークパターン）９０５、９０６を抽出し、該抽出された非周期性パターン（ユニークパターン）９０５、９０６のＣＡＤデータを基に、該ＣＡＤデータ上におけるコンタクトホール９０２、９０３、９０４の位置を正確に求めることができる。その結果、ＣＡＤデータからコンタクトホール９０３、９０４の表面の明度変化のばらつきを推定することにより、図１８（ａ）に示すコンタクトホール９０３、９０４の画像を基に正常であるか否かを判断することも可能となり、詳細解析が可能となる。即ち、選択された欠陥候補についての高倍ＳＥＭ画像とその近傍のＣＡＤデータとの対応関係を±１０ｎｍ程度の分解能で正確に求めることによって選択された欠陥候補について詳細解析を行うことが可能となる。
【００７０】
また、図１８（ｃ）に示すユニーク画像９２０は、視野サイズを固定にしたまま、視野を移動させた像である。画像処理ユニット１１５の設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２は、詳細検査・観察欠陥選択部１１８３で選択された欠陥位置の近傍における設計ユニーク画像合成部１２０１で合成して記憶装置１１６に格納された画像化したＣＡＤデータＩより、アライメントしやすいユニークパターン領域（位置が特定できるユニークパターン（非周期性パターン））９０５を自動的に抽出し、この近傍に視野を移動させてＳＥＭ顕微鏡１００によって撮像を行う。このとき、ＳＥＭ９０のステージ１１４の移動の精度は通常±１μｍ程度であり、パターンピッチに比較して悪いので、図１に示す走査ユニット（偏向器）１０５、１０６を制御して視野を移動させることにより、ＳＥＭの分解能に近い±１０ｎｍ程度の分解能を得ることができる。しかしながら、走査ユニット（偏向器）１０５、１０６の制御による視野は狭いため、欠陥候補の位置を特定するために欠陥候補の近傍におけるＣＡＤデータ上のユニークパターン領域を探し、高分解能を有する高倍欠陥ＳＥＭ画像と該ＣＡＤデータ上のユニークパターンとを照合することによってより高い精度で欠陥位置情報を得ることが可能となる。なお、画像処理ユニット１１５の設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２は、アライメントしやすいユニークパターン領域９０５は、画像化したＣＡＤデータの近傍において例えば次の（２）式の計算により算出することができる。
【００７１】
【数２】
2008041940.tif 000004
【００７２】
ここでＩは画像化したＣＡＤデータの輝度である。（０，０）以外の位置で（Δｘ，Δｙ）を一定範囲内で変化させたとき、（２）式の値が所定の値よりも大きい値をとる場合には、類似したパターン（周期性のあるパターン）が近傍にはなく、アライメントしやすいユニークパターン領域（位置が特定できるユニークパターン（非周期性パターン））９０５があると判断し、そのときの位置を、ＣＡＤデータを基準にして（Δｘ，Δｙ）を用いて特定することが可能となる。
【００７３】
次に、本発明に係るレビュー装置９０における第４の実施の形態である欠陥撮像シーケンス（Ｓ８２）について図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は図１８で説明した座標の補正を行う撮像シーケンスである。まず、設計データ変換部１２０の設計アライメント画像合成部１２０１は、詳細検査・観察欠陥選択部１１８３で選択された欠陥位置の近傍における設計ユニーク画像をＣＡＤデータより画像化して記憶装置１１６に格納する（Ｓ８２９）。Ｓ８２１〜Ｓ８２６については図８と同一の処理である。次に、画像処理ユニット１１５の設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２は、Ｓ８２４で撮像されてメモリ１１３に記憶された欠陥画像とＳ８２９で合成して記憶装置１１６に格納された設計ユニーク画像とのマッチングを行う（Ｓ８３０）。そして、欠陥詳細位置算出部１１５３は、このマッチング結果に基づき、Ｓ８２４で撮像された欠陥画像のＣＡＤデータにおける位置を特定する（Ｓ８３１）。さらに、画像処理ユニット１１５は、詳細検査・観察のパラメータにおいて欠陥の自動分類の実行が指示されていた場合には、Ｓ８２７において、欠陥を自動的に分類する。
【００７４】
しかし、図１９に示すシーケンスにおいて、例えばＳ８２４で撮像された欠陥画像の近傍にパターンが無い場合（図示せず）や、パターンが周期的に並んでいる場合（図１８（ａ）に示す）においては、ステップＳ８３０において欠陥画像と設計ユニーク画像とのマッチングを正常に行えないため、欠陥座標を、ＣＡＤデータを基に正確に求めることができない。そこで、これを改良したシーケンスを図２０に示す。図２０は図１８に示す９２０の画像を設計ユニーク画像に設定する方法のシーケンスの一実施例を示す図である。図１２のステップＳ８２９は基本的には図１１と同じであるが、設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２はステップＳ８３２において上記（２）式に基づき、画像化されたＣＡＤデータＩに基づいて欠陥座標９０２がアライメントできる（位置が高分解能で特定できる）設計ユニーク画像として設定できるかを判定し、また、図１８（ａ）に示すように設計ユニーク画像を設定できない場合においては、例えば図１８（ｃ）に示すようにこの近傍において視野を変更し（Ｓ８３３）、非周期性を有する設計ユニーク画像９０５として取得可能な撮像位置９２０を探索する（Ｓ８３４）。
【００７５】
なお、Ｓ８３２では、Ｓ８２９において選択された欠陥に基づき、Ｓ８２４で撮像した画像が設計データより合成された設計ユニーク画像（ＣＡＤデータ上位置を特定することのできる画像）とマッチングできない場合にその近傍の設計ユニーク画像を取得する分岐判定である。分岐判定Ｓ８３２において設計ユニーク画像として設定できない場合は、Ｓ８３３において位置が特定できる座標９２０に顕微鏡視野を移動させ、Ｓ８３４でその点での非周期性の設計ユニーク画像９０５を有する画像９２０を撮像してメモリ１１３に格納する。そして、設計ユニーク画像とのマッチング部１１５２は、該メモリ１１３に格納された画像９２０と設計データから合成された設計ユニーク画像とのマッチングを行ってパターン９０５を特定し、欠陥詳細位置算出部１１５３は、ＣＡＤデータ上において該特定されたパターン９０５の位置を基準にして選択された欠陥画像９０２についての詳細位置をＳＥＭの分解能に近い±１０ｎｍ程度の分解能で算出することが可能となる。その後、ステップＳ８２７の処理は、図１９のシーケンスと同様である。
【００７６】
以上説明したように、図２０のシーケンスにより、詳細検査・観察を行った欠陥の正確な座標がＳＥＭの分解能に近い分解能で確認され、ＣＡＤデータとの付け合せによる解析が容易になる。また、取得された正確な座標は、たとえばこの詳細検査した欠陥をＦＩＢ等の解析装置で再度解析する場合にも適用できるため、入力した欠陥座標を修正して、他の装置に入力できるように出力することが望ましい。
【００７７】
次に、本発明に係る欠陥自動分類の実施例について図２１及び図２２を用いて説明する。即ち、例えば画像処理ユニット１１５が実行する図９及び図１９に示す欠陥自動分類Ｓ８２７における詳細検査・観察では、検査装置２０１が検出した欠陥が必ずしも詳細検査・観察ポイントには無い場合もある。この実施例を図２１に示す。２００１は撮像視野、２００２は設計データより設定されたあるべきパターンの幅を示している。２００３は詳細検査・観察ポイント、２００４は検査装置２０１で検出された欠陥であり、２００４を視野の中心になるように画像が撮像されている。図２１では、視野中心は詳細検査・観察ポイントからはずれた欠陥を中心としているが、２００３では、パターンが短くなってしまっており、プロセスばらつきの影響も受けている可能性があることがわかる。そこで、画像処理ユニット１１５は、欠陥２００４の画像特徴量（例えば面積）と詳細検査・観察ポイント２００３における画像特徴量（例えば変形）の両方を算出することにより欠陥を自動的に分類することが可能となる。
【００７８】
また、図２２には画像処理ユニット１１５において欠陥を自動分類するための特徴量空間を示す。検査（レビュー）がおこなわれた欠陥は、画像処理ユニット１１５においてそれぞれ特徴量（欠陥部のサイズ（面積）、欠陥部の明度（輝度の体積）、及び着目点の変形等）が算出され、この特徴量空間にプロットすることが可能である。２１０１は詳細検査・観察ポイントの変形が少ない欠陥であるためプロセス変動と密接には関係しない欠陥、２１０２は詳細検査・観察ポイントの変形がある、プロセス変動と密接に関係する欠陥、というようにプロセス起因による欠陥とそれ以外の欠陥とを分離させることができ、製造状態の管理を行うことを容易にすることができる。
【００７９】
また、自動分類のみでなく、目視での評価を容易にするには、図２１に示すように、表示装置１１７のＧＵＩ画面への画像の表示とともに、詳細検査・観察ポイント領域を画面に表示させ、その領域に欠陥が発生しているかどうかを容易に判別できるようにすると良い。
【００８０】
また、本発明に係るＳＥＭレビュー装置において、ＳＥＭ顕微鏡１００を含めて画像処理ユニット１１５が実行する図９及び図１９に示す欠陥自動分類Ｓ８２７における詳細検査又は観察では、顕微鏡の視野を移動させて選択された欠陥を撮像して第１の欠陥画像を取得し（Ｓ８２３〜Ｓ８２４）、該取得された第１の欠陥画像から高精度欠陥位置を検出し（Ｓ８２５）、該検出された高精度欠陥位置をもとに顕微鏡の視野および倍率を設定して撮像して第２の欠陥画像を取得し（Ｓ８２６）、前記取得された第１の欠陥画像と前記取得された第２の欠陥画像をもとに前記欠陥の画像特徴量を抽出し、前記欠陥画像若しくは前記欠陥位置若しくは前記高精度欠陥位置の近傍に走査ユニット（偏向器）１０５、１０６を制御して顕微鏡視野を移動させて撮像した画像をユニーク画像として設定し、該ユニーク画像と半導体ウェーハの設計データから画像化して得られる設計ユニーク画像とを比較して設計データ上における欠陥の位置を特定し、該特定された設計データ上における欠陥の位置と前記抽出された欠陥の画像特徴量とに基づいて欠陥を分類することに特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る欠陥を詳細検査・観察するＳＥＭ式レビュー装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明に係る詳細検査・観察する装置へのデータの入力の一実施例を示すシステム構成図である。
【図３】本発明に係る詳細検査・観察する装置へのデータの入力の他の一実施例を示すシステム構成図である。
【図４】本発明に係るレビュー装置（欠陥サーバも含む）において詳細検査・観察する欠陥を選択（サンプリング）する方式の説明図である。
【図５】本発明に係るウェーハ上に露光単位毎に形成されたアライメントパターンを示す模式図である。
【図６】本発明に係るアライメントパターンを基準にしたウェーハ上のＣＡＤ座標系（アライメント座標系ｘ−ｙ）と検査装置の座標系ｘ’−ｙ’との間の関係を示す図である。
【図７】本発明に係るアライメントパターンを基準にしたウェーハ上のＣＡＤ座標系（アライメント座標系ｘ−ｙ）と検査装置の座標系ｘ’−ｙ’との間のアライメント誤差の説明図である。
【図８】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第１の実施の形態を示す図である。
【図９】図８に示すステップＳ８２における具体的な欠陥撮像シーケンスの一実施例を示す図である。
【図１０】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第２の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第３の実施の形態である詳細検査・観察するポイントを選択する方式の第１の実施例の説明図である。
【図１２】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第３の実施の形態である詳細検査・観察するポイントを選択する方式の第２の実施例の説明図である。
【図１３】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第３の実施の形態である詳細検査・観察するポイントを選択する方式の第３の実施例の説明図である。
【図１４】本発明による詳細検査・観察する領域を入力するＧＵＩの一実施例を示す図である。
【図１５】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第３の実施の形態である詳細検査・観察するポイントを選択する方式の第４の実施例の説明図である。
【図１６】本発明に係る詳細欠陥検査シーケンスの一実施例を示す図である。
【図１７】本発明に係る詳細検査方式の説明図である。
【図１８】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第４の実施の形態である欠陥位置の詳細算出方式の説明図である。
【図１９】本発明に係るレビュー装置において自動的に欠陥を詳細検査・観察するシーケンスの第４の実施の形態である欠陥撮像シーケンスの一実施例を示す図である。
【図２０】図１９よりも改良した欠陥撮像シーケンスの他の実施例を示す図である。
【図２１】本発明に係る詳細検査方式の説明図である。
【図２２】本発明に係る欠陥自動分類方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００８２】
９０…レビュー装置（詳細検査・観察装置）、１００…顕微鏡、１０１…電子源、１０２、１０３…コンデンサーレンズ、１０４…電子線軸調整器、１０５、１０６：走査ユニット（偏向器）、１０７…対物レンズ、１０８…ウェーハ、１０９…撮像対象、１１０…反射板（ＥｘＢ）、１１１…電子検出器、１１２…Ａ／Ｄコンバータ、１１３…メモリ、１１４…ＸＹステージ、１１５…画像処理ユニット（ＣＰＵ）、１１５１…欠陥検出部（高倍欠陥画像取得も含む）、１１５２…設計ユニーク画像とのマッチング部、１１５３…欠陥詳細位置算出部、１１６…記憶装置、１１７…コンピュータ端末（表示装置）、１１８…全体制御部（ＣＰＵ）、１１８１…アライメント誤差補正式算出部、１１８２…検査装置出力欠陥座標補正部、１１８３…詳細検査・観察欠陥選択部、１１９…データ入力部、１２０…設計データ変換部、１２０１…設計ユニーク画像合成部、１２１…ステージコントローラ、１２２…電子光学系制御部、２０１…検査装置、２０２…設計データサーバ、３０１…欠陥サーバ、４０１…設計データ上の着目群、４０２…欠陥座標、４０３…比較結果（サンプリング候補）、４０５…着目エリア。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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