(57)【要約】【課題】電子顕微鏡を用いた欠陥のレビュー方法、および欠陥のレビュー装置において、外部の検査装置から入力された検査データの座標系と欠陥レビュー装置の座標系の座標変換に要するユーザの工数を低減し、試料の観察を容易化する。【解決手段】予め登録された欠陥サイズによる選別方法および暗視野式光学顕微鏡の光学フィルタ選択方法に基づいて、欠陥の重心座標を算出するのに最適な暗視野式光学顕微鏡像を得るため複数回の暗視野式光学顕微鏡像の撮像を繰り返し、レビュー対象となる欠陥についてファインアライメントを実行する。【選択図】  図２
2013148349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定試料上の既知の欠陥位置情報を用いて、当該試料上の前記欠陥位置の画像を取得する欠陥レビュー装置において、
前記欠陥位置に対して一次電子線を走査し、検出される信号を画像データとして出力する走査電子顕微鏡と、
前記既知の欠陥位置に対して光を照射し、検出される反射光または散乱光の情報を検出信号として出力する光学顕微鏡と、
前記既知の欠陥位置情報を前記走査電子顕微鏡の撮像位置情報に変換するための変換規則を前記光学顕微鏡により撮像された欠陥の検出信号に基づき算出する全体制御部とを備え、
前記全体制御部は、前記変換規則を算出するために用いる欠陥を前記反射光または散乱光の情報から得られる欠陥のサイズ情報に基づき選別することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥レビュー装置において、
前記光学顕微鏡の動作条件を調整する光学顕微鏡制御部を備え、
当該光学顕微鏡制御部は、前記変換規則を算出するために採用されなかった欠陥に対し、取得条件を変えて反射光または散乱光の情報を再取得するよう前記光学顕微鏡を制御することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項３】
請求項２に記載の欠陥レビュー装置において、
前記光学顕微鏡は、減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタの少なくともいずれかを備え、
前記減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタのいずれかを用いて前記反射光または散乱光を検出することにより前記取得条件を変えることを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項４】
請求項２に記載の欠陥レビュー装置において、
前記変換規則を算出するために採用されなかった欠陥に対し、前記変換規則を算出するために用いる欠陥を前記再取得された反射光または散乱光の情報から得られる欠陥のサイズ情報に基づき選別することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項５】
請求項４に記載の欠陥レビュー装置において、
前記全体制御部は、前記選別された欠陥に対する前記反射光または散乱光の情報を用いて、前記変換規則を算出することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項６】
請求項４に記載の欠陥レビュー装置において、
前記全体制御部は、前記選別から漏れた欠陥に対する前記反射光または散乱光の情報は、前記変換規則の算出には用いないことを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項７】
請求項４に記載の欠陥レビュー装置において、
前記全体制御部は、前記選別を実行するための選別規則が格納される記憶手段を備えることを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項８】
請求項２に記載の欠陥レビュー装置において、
前記光学顕微鏡の前記取得条件を設定するＧＵＩが表示される表示手段を備えることを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項９】
請求項８に記載の欠陥レビュー装置において、
前記光学顕微鏡は、減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタの少なくともいずれかを備え、
前記ＧＵＩ上には、前記減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタのフィルタ条件設定欄が表示されることを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項１０】
所定試料上の既知の欠陥位置情報を用いて、当該試料上の前記欠陥位置の画像を走査電子顕微鏡により取得する欠陥レビュー方法において、
前記既知の欠陥位置に光を照射し、検出される反射光または散乱光の情報を元に前記欠陥に対し第１の判定を実行するステップと、
前記第１の判定で落ちた欠陥に対し、前記取得条件を変えて前記反射光または散乱光の情報を再取得し、
当該反射光または散乱光の再取得の対象となった欠陥に対し、前記第１の選別と同じ条件で第２の判定を行い、
前記第１の判定および第２の判定を通過した欠陥に対する反射光または散乱光の情報を元に前記既知の欠陥位置情報を前記走査電子顕微鏡の撮像位置情報に変換するための変換規則を生成し、
当該変換規則に基づき変換された欠陥位置の走査電子顕微鏡画像を取得することを特徴とする欠陥レビュー方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の欠陥レビュー方法において、
前記反射光または散乱光に対するハレーションの有無に基づき前記第１の判定および第２の判定が行われることを特徴とする欠陥レビュー方法。
【請求項１２】
所定試料上の既知の欠陥位置情報を用いて、当該試料上の前記欠陥位置の画像を取得する欠陥レビュー装置において、
走査電子顕微鏡と、
暗視野顕微鏡と、
前記暗視野顕微鏡の動作を制御する暗視野顕微鏡制御ユニットと、
前記走査電子顕微鏡の制御ユニットおよび光学式暗視野顕微鏡の制御ユニットを統括制御する全体制御部とを備え、
前記全体制御部は、
前記暗視野顕微鏡で取得された欠陥画像データを用いて、前記既知の欠陥位置情報を前記走査電子顕微鏡の撮像位置情報に変換する変換規則を生成する座標変換演算部と、
前記暗視野顕微鏡で取得された画像データが前記変換規則の生成に適切かどうか判定する判定部とを備え、
前記暗視野顕微鏡制御ユニットは、前記判定部の判定に基づき、前記暗視野顕微鏡の画像取得条件を調整することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の欠陥レビュー装置において、
前記暗視野顕微鏡は、減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタの少なくともいずれかを備え、
前記暗視野顕微鏡制御ユニットは、前記判定ユニットの判定結果に基づき、前記減光フィルタ，偏光フィルタあるいは波長フィルタのフィルタ条件を調整することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体電子回路基板や液晶表示基板等の薄膜デバイス製造過程で生じた欠陥を、走査型電子顕微鏡等の拡大撮像装置を用いてレビューするためのレビュー方法、およびレビュー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体，液晶ディスプレイ，ハードディスク磁気ヘッド等の薄膜デバイスの製造工程は、多数のプロセスにより構成されている。
【０００３】
これらのパターン加工の工程数は時には数百工程に及ぶ。加工装置の製造条件の不備や異常によって、薄膜デバイス上に異物や配線パターンの断線などの外観異常が発生した場合、製品に不良が発生する確率が高くなり、歩留りを下げてしまうことになる。そこで、問題の発生した装置を特定し、対策を施すことが歩留り維持および向上に重要となる。そのため、主要なプロセスごとに異物検査や外観検査等の検査が実施され、加工が正常に行われているか監視が行われる。このとき、加工プロセスごとに全ての被処理基板の検査を実施するのは時間と手間の制約から不可能であるため、通常はいくつかの一連の工程ごとに、ロット単位、あるいは被処理基板単位、あるいはその組み合わせによりサンプリングされた被処理基板に対して検査が実施される。ここで、被処理基板とは製品加工を行う最小単位を意味し、半導体であればウェハ１枚を指す。
【０００４】
上記の異物検査あるいは外観検査を行う検査装置においては、走査電子顕微鏡や光学式顕微鏡、例えばウェハ表面をレーザーでスキャンし、散乱光の有無を検出することで異物の位置，数の情報を得る。また、異物とパターン異常の両方を検出する欠陥検査をする場合は、例えば光学式の拡大撮像装置によりウェハの回路パターンの画像を取り込み、近傍の他の同一パターン領域の画像と比較することにより、特異点の位置，個数等に関する情報を得る。ここで、「特異点」とは、検査装置の検査により異常が発見された点として出力された点のことを指す。異物と外観異常とを合わせ、以降、「欠陥」と表記する。
【０００５】
上記のプロセス異常の判定は、上記の異物検査あるいは外観検査により検出される欠陥の個数や密度を管理指標として行われることが多い。欠陥の個数や密度が予め設定された基準値を越えると装置に異常が発生していると判定し、欠陥を検査装置により検出された欠陥座標情報に基づき光学顕微鏡、あるいは走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、以下ＳＥＭとよぶ。）などを応用したレビュー装置により拡大撮像し、欠陥の大きさ，形状，テクスチャ等の詳細情報を得たり、元素分析，断面観察等の詳細検査を行い、不具合の発生した装置や不具合内容を特定する。そして、その結果に基づき、製造装置やプロセスの対策を行い、製造歩留りの低下を防ぐ。近年は、検査対象パターンの微細化や微細異物の検出ニーズから、ＳＥＭ式のレビュー装置の重要性が高まってきている。
【０００６】
レビュー装置は、欠陥レビュー作業の自動化・効率化の要請から、異物検査装置や外観検査装置で取得された検査データを基に、自動的に異物ないし欠陥の拡大画像を取得する機能（Automatic Defect Review、以下ＡＤＲとよぶ）を備えていることが普通である。ところが、ＳＥＭ式のレビュー装置の場合、異物検査装置や外観検査装置で取得された欠陥位置情報をそのままレビュー装置の撮像位置情報として使用すると、欠陥がＳＥＭの撮像視野から外れる確率が非常に多くなる。これは、ＳＥＭ式のレビュー装置は拡大倍率が大きいため、異物検査装置や外観検査装置の持つ座標系とレビュー装置の持つ座標系との微妙なずれがそのまま拡大されてしまうためである。
【０００７】
これを防ぐために、試料上の適当な基準点の位置情報を用いて、異物検査装置や外観検査装置の持つ欠陥位置情報を欠陥レビュー装置に対する欠陥位置情報に変換する座標変換式を生成することが行われる。特許文献１には、このような座標変換が開示されている。
【０００８】
更に、これだけでは最終的に取得するべき欠陥位置精度が確保できないため、欠陥位置を含む広視野の欠陥画像と当該欠陥画像とほぼ同サイズの参照画像を取得し、欠陥画像と参照画像を画像処理することで欠陥の中心位置を計算し、最終的に取得すべき狭視野画像の視野中心を計算するという、２段階の視野サイズでの撮像が行われる。特許文献２には、上記の２段階の視野サイズによる欠陥画像の取得方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、適当な標準試料に対して外観検査装置とレビュー装置を用いて欠陥画像を取得し、両者で得られた欠陥中心座標の相違から視野ずれの方向と大きさを計測し、得られた視野ずれの分布から系統誤差を除去し、残るランダムな視野ずれの方向と大きさから、２段階の視野サイズでの撮像を実行する際の広視野欠陥画像の視野サイズを決める発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−０３９９５９号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６５２号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１によれば、欠陥レビュー対象である試料上の適当な欠陥点をサンプリングして、外観・異物検査装置と欠陥レビュー装置の両方を用いて座標変換規則を生成している。得られる座標変換規則はどの欠陥点を選ぶかによって変わるため、妥当なサンプリングを行うためにはかなりの経験と知識を要する。欠陥レビュー装置がＳＥＭ式である場合、試料上の全欠陥点を用いて座標変換規則を生成することは、スループットの問題から実質的に無意味である。
【００１２】
特許文献３によれば、適当な標準試料を用いて座標変換規則を生成しているが、得られた座標変換規則がどのような試料に対しても適用できるかどうかは不確定である。
【００１３】
本発明の目的は、ＳＥＭ式欠陥レビュー装置において、欠陥座標変換に要するユーザの工数を低減し、作業者のスキルによらずに試料の観察を容易に行うことを可能とし、更には、欠陥捕捉率が向上するレビュー方法、およびレビュー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、ＳＥＭ式欠陥レビュー装置において、光学式顕微鏡を備え、当該光学式顕微鏡で検出される画像信号を用いて、外観検査装置あるいは異物検査装置などの外部の検査装置で取得された欠陥位置情報に対する座標変換規則を生成することを特徴とする。ここで、座標変換規則とは、例えば、座標変換式や座標オフセット値など、座標変換を行うために必要な演算規則の総称である。
【００１５】
光学式顕微鏡としては、欠陥位置情報を高速に取得可能な暗視野顕微鏡が好適である。ただし光学顕微鏡の場合、ハレーションや輝点発生などの要因により、欠陥位置を取得するためには適切ではない画像信号が検出される場合がある。このため、光学顕微鏡で検出される画像信号の品質を判定する判定ユニットを設けて、座標変換規則を生成するために不適切なデータを選別する。
【００１６】
更に、判定ユニットにより不適切と判定されたデータに対しては、光学式顕微鏡の画像取得条件を適当に調整し、画像信号を再取得する。
【発明の効果】
【００１７】
座標変換規則を生成するために用いる位置情報をＳＥＭではなく光学式顕微鏡を用いて取得するため、座標変換規則を生成するために使用できる欠陥点数を従来よりも格段に増やすことが可能となる。従って、座標変換規則の変換精度が向上し欠陥補足率が向上する。また、欠陥点のサンプリングが不要となるため、欠陥レビュー装置のレビュー条件を作業者のスキルによらずに設定することが可能となる。
【００１８】
また、画像信号を再取得するため、座標変換規則を生成するために使用する欠陥点数を従来よりも更に増大することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半導体デバイス製造ラインの一部における装置の接続を示すシステム構成図。
【図２】実施例１または２のＳＥＭ式レビュー装置の概略図。
【図３】実施例１または２のＳＥＭ式レビュー装置の動作を示すフローチャート。
【図４】光学フィルタ不適用時と適用時で得られる暗視野式顕微鏡像の対比図。
【図５】光学フィルタ不適用時と適用時で得られる暗視野式顕微鏡像の対比図。
【図６】欠陥サイズによる選別のためのパラメータ設定画面の一例を示す図。
【図７】光学条件変更において適用するフィルタおよび輝点数・試行回数等の設定画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
（実施例１）
本実施例では、光学顕微鏡の出力信号を用いた座標変換規則の生成をＡＤＲ実行時に行う機能を有するＳＥＭ式欠陥レビュー装置の構成例について説明する。
【００２２】
まず、本実施例の欠陥レビュー装置が設置される半導体デバイスの製造ラインの模式図を図１に示す。半導体デバイスの製造ラインは、図１に示すように、半導体デバイスの製造装置２や検査装置３，レビュー装置４，解析装置５，レビュー解析装置６がデータ管理サーバ１とネットワーク７によって相互に接続された構成をなしている。半導体デバイスは半導体基板上に多数のレイヤーを形成することにより製造されるため、実際には、図１に示す製造ラインが半導体デバイスの製造工程に応じた数だけ設置される。
【００２３】
製造装置２は、露光装置やエッチング装置などの半導体デバイスの製造に用いられる装置である。検査装置３は、製造装置２で加工された半導体デバイスに欠陥が発生したか否か、異物があるか否かを検査し、欠陥や異物の位置を検出する装置であって、検出方法には、半導体ウェハ上に光または電子線のビームスポットをスキャンさせ、その乱反射の度合いや二次電子による電位コントラストから欠陥位置を特定する方法、形成されているパターンの画像を２つのチップからそれぞれ取得し、これら画像を比較して相違する部分を欠陥とし、その欠陥位置を検出する方法、が知られている。検査装置３で検出した欠陥の座標などの検査情報がレビュー装置４へネットワーク７を介して送られる。
【００２４】
レビュー装置４は、検査装置３の検査情報に基づいて欠陥を観察する装置であって、半導体ウェハを搭載したステージを移動させ、検査装置３から出力される欠陥位置情報に基づいてこの半導体ウェハ上の対象とする欠陥の位置決めをし、欠陥の観察を行う。観察には、光学式顕微鏡で撮像する方法と、電子顕微鏡で撮像する方法とがあり、本実施例では、走査型電子顕微鏡ＳＥＭを用いた例を示す。解析装置５は、例えばＸ線を検出するＥＤＸや、オージェ電子分光法を用いて元素分析を行うものである。オージェ電子分光法は、電子線を対象に照射したときに対象から放出されるオージェ電子を検出し解析する方法である。レビュー解析装置６は、欠陥の観察と元素分析とを一台の装置で行うことができるようにした装置である。解析装置５、あるいはレビュー解析装置６も、検査装置３から出力される欠陥位置情報に基づいて欠陥の位置決めをし、レビューや解析を行うことができる。
【００２５】
なお、図１の事例では、それぞれの装置をその機能別に記載したが、一台の装置に様々な機能を持たせるようにしてもよい。例えば、製造装置２に検査装置３の機能を付加させたり、検査装置３とレビュー装置４とを一体にしてそれぞれの機能を有する装置としてもよい。
【００２６】
データ管理サーバ１は、これらの検査装置３，レビュー装置４，解析装置５，レビュー解析装置６で得られたデータを管理する装置であり、レビュー装置４や解析装置５は、データ管理サーバ１を介して検査装置３から出力された欠陥位置座標などの情報を取得することができる。なお、データ管理サーバ１の全部の機能あるいは一部の機能を、例えばレビュー装置４にもたせることも可能である。
【００２７】
また、図１では、それぞれの装置がネットワーク７を介して接続され、データの交換を行うようにしているが、必ずしもネットワーク７を介する必要はなく、それぞれの装置間でデータの授受ができるように接続されているものであってもよい。
【００２８】
図２は、本実施例のＳＥＭ式レビュー装置の概略構成を示す縦断面図である。レビューの対象となる半導体ウェハＷＦは、ＸＹステージ１５に搭載される。ＸＹステージ１５は、複数または単数のマイクロプロセッサを有する全体制御部１９から送られる制御信号に基づいて、ステージ制御部２３によりＸ方向、またはＹ方向に移動制御される。ＸＹステージ１５は、高さ方向にも制御することができる。ＳＥＭを応用した撮像装置８は、ＸＹステージ１５に固定された半導体ウェハＷＦの所定領域の拡大画像を撮像する。
【００２９】
撮像装置８の電子ビームＥＢの発生源である電子源９には、高電圧安定化電源２４から一定に制御された電圧が印加される。電子源９から発射された電子ビームＥＢは、第１コンデンサレンズ１０，第２コンデンサレンズ１１，第１対物レンズ１３，第２対物レンズ１４によって収束されて細く絞られるとともに、偏向走査用コイル１２によって半導体ウェハＷＦ上をスキャンされる。測定対象の半導体ウェハＷＦへの電子ビームＥＢの照射によって、半導体ウェハＷＦから二次電子や反射電子等の二次信号が発生し、信号検出器２５で検出される。以上説明した電子源や対物レンズなど各種光学要素の集合は電子光学系を構成しており、撮像装置８の輪郭線として模式的に図示されている真空容器内に保持される。
【００３０】
信号検出器２５の出力信号はアナログ信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部２１で処理され、マイクロプロセッサを有する画像演算部２０に入力される。画像演算部２０では、半導体ウェハＷＦのＳＥＭ像の生成や欠陥検出処理などの画像処理が行われる。画像演算部２０による画像処理結果は、全体制御部１９を介してディスプレイ１７に表示される。全体制御部１９には記憶装置１６が接続され、ＳＥＭ像や付随するデータが記憶される。ディスプレイ１７上には、レビュー装置の操作画面の役割を果たすＧＵＩ（Graphical User′s Interface）が表示される。レビュー装置を使用するユーザは、キーボードやポインティングデバイスなどにより構成される入力装置１８を用いて、欠陥観察の条件等、検査に必要な情報をディスプレイ１７上のＧＵＩに入力する。
【００３１】
半導体ウェハＷＦの欠陥座標データは、図１に示した検査装置３からネットワーク７を介して全体制御部１９に送られ、記憶装置１６に格納される。全体制御部１９は、当該欠陥座標データに基づいて、欠陥が撮像装置８の視野に入るようにステージ制御部２３にステージ移動命令を送り、ＸＹステージ１５を移動させる。
【００３２】
ＳＥＭは高倍率で撮像するため視野が狭く、欠陥が視野内に収まるように撮像するためには、外部の検査装置より入力された検査データに基づく欠陥座標をＳＥＭ式欠陥レビュー装置上における欠陥座標に正確に座標変換（ファインアライメント）する必要がある。そこで、本実施例の撮像装置８には暗視野光学顕微鏡２７が設けられており、外部の検査装置より入力された検査データの欠陥座標データに基づいて、レビュー対象となる欠陥が存在する座標にレーザーを照射し、暗視野式光学顕微鏡画像を撮像する。欠陥位置のレーザー照射位置への移動はステージ移動により行われる。
【００３３】
暗視野光学顕微鏡２７は、レーザー発振部２７−１より照出されたレーザーが、ＮＤフィルタ２７−２および波長フィルタ２７−３を経由して観察対象に照射され、観察対象において生じるレーザー散乱光を検出する。暗視野光学顕微鏡２７がレーザー散乱光を検出するに際して、レーザー散乱光は、対物レンズ２７−４に入射し、その後、ミラー部２７−５で光路が変更される。ミラー部によって曲げられた散乱光はＴＶカメラ部２７−６に入射し、ＴＶカメラ部の検出素子により撮像される。また、暗視野光学顕微鏡２７には偏光フィルタ２７−７が搭載されており、当該偏光フィルタ２７−７の出し入れにより、入力されるレーザー散乱光の信号量を調整することができる。一方、ＮＤフィルタ２７−２および波長フィルタ２７−３を選択的に設定を変更することによって照出されるレーザーの光量を調整することができ、光量を調整されたレーザーが観察対象表面上に照射され、当該観察対象表面上の欠陥部から生じるレーザー散乱光を暗視野光学顕微鏡２７で捉え暗視野顕微鏡像を取得する。なお、上述したＮＤフィルタ，波長フィルタおよび偏向フィルタの３つの光学フィルタは、いずれか１つあるいは２つのみしか備えてない場合もある。また、４つ以上の光学フィルタを備える場合もある。
【００３４】
暗視野式光学顕微鏡の出力信号は、検出器２５の出力信号と同様にＡ／Ｄ変換部２１で量子化された後、画像演算部２０に入力され、各種の画像処理が行われる。欠陥部で生ずる散乱光の重心の座標をＳＥＭ式欠陥レビュー装置上における欠陥座標として算出し、ファインアライメントを行う。この操作をレビュー対象とする全ての欠陥について実行することにより、半導体デバイス上の欠陥をＳＥＭ式欠陥レビュー装置により正確に捕捉・レビュー（撮像）することができる。
【００３５】
全体制御部１９では、入力された情報と予め記憶された制御プログラムとに従って、電子光学系制御ユニット２２−１，暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２およびステージ制御部２３を制御する。電子光学系制御ユニット２２−１，暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２およびステージ制御部２３は、全体制御部１９からの指令に従い、撮像装置８内の電子光学系，暗視野光学顕微鏡あるいはＸＹステージ１５の制御を行う。更にまた、全体制御部１９は、欠陥選別部２６−１，ＤＦＯＭ（Dark Field Optical Microscope）画像判定部２６−２，座標変換演算部２６−３の各機能ブロックを備えるが、これらについては後述する。
【００３６】
次に、図３を用いて本実施例の欠陥レビュー装置の動作について説明する。図３は欠陥レビューをする手順を説明するフローチャートであるが、本実施例の欠陥レビュー装置の特徴であるファインアライメントについて特に詳しく記している。
【００３７】
観察対象の半導体ウェハが撮像装置８内にロードされると（ＳＴＥＰ１００）、全体制御部１９は、図１に示す検査装置３あるいはデータ管理サーバ１と通信し、検査データを読込む（ＳＴＥＰ１０１）。検査データは、欠陥サイズのような欠陥の特徴量情報と欠陥の位置情報とが検出欠陥に付与される適当な欠陥ＩＤに対応付けられて構成される。
【００３８】
ＳＴＥＰ１０１の実行後、全体制御部１９は、ＳＥＭ式欠陥レビュー装置の座標系と半導体ウェハの座標系との間の誤差を大まかに修正するためのウェハアライメントを実行する（ＳＴＥＰ１０２）。ウェハアライメントは、半導体ウェハとＳＥＭ式欠陥レビュー装置の持つ座標系との位置あわせ処理のことであって、半導体ウェハに形成されている半導体パターンのうち位置が既知の適当なパターンをアライメントパターンとして撮像し、ＸＹステージ１５の制御情報から対象パターンの座標を決定し、決定された座標と既知の位置情報とを比較することにより実行される。アライメントパターンとしては、その近傍に同様のパターンのない特徴的なパターンが使用される。ウェハアライメント実行時には、まず装置ユーザがＧＵＩ上で適当なアライメントパターンを指定する。全体制御部１９は、指定されたアライメントパターンの撮像を電子光学系制御ユニット２２−１およびステージ制御部２３に指示し、撮像されたアライメントパターンの位置と、各アライメントパターンの既知の位置情報とを比較し、ずれ量の平均値を座標原点のオフセット量として記憶装置１６に格納する。
【００３９】
ウェハアライメントの実行により、半導体ウェハが撮像装置８へロードされたときに生じる座標の回転ずれに対する補正量も計算することができる。また、半導体パターン形成前のベアウェハを欠陥レビューする場合には、半導体ウェハの外周部分およびノッチ部分のエッジ部を指定し、検査装置３から送られた半導体ウェハの座標との間の誤差を求めることによっても補正することができる。なお、ウェハアライメントに際しては、光学式顕微鏡を用いてもＳＥＭを用いても良い。
【００４０】
ウェハアライメントの実行後、暗視野光学顕微鏡を用いたファインアライメントが実行される。本実施例のファインアライメントプロセスは、暗視野光学顕微鏡の光学条件を変更した撮像のやり直しシーケンスを備えることを特徴とする。以下、図３を用いて詳述する。
【００４１】
まず、全体制御部１９内の欠陥選別部２６−１は、ＳＴＥＰ１０１で読み込まれた検査データを、予め設定された欠陥サイズのサイズ閾値を用いて選別する（ＳＴＥＰ１０３）。これは、レビュー対象とする欠陥の欠陥サイズが大きいとレーザー照射による散乱光の輝度が高くなり、ハレーションが生じ易く、暗視野式光学顕微鏡画像を用いて欠陥の重心座標を正確に算出することが困難となるためである。この処理は全体制御部１９で実行される。なお、ＳＴＥＰ１０３の実行の際には、欠陥データを欠陥サイズ順にソート処理して欠陥選別を行ってもよい。
【００４２】
ＳＴＥＰ１０３で使用される欠陥サイズのフィルタ閾値は、例えば図６に示すようなパラメータ設定画面を介して設定される。装置ユーザはＡＤＲ実行前の検査レシピ設定時に、図６のパラメータ設定画面をディスプレイ１７上のＧＵＩに呼び出し、外部の検査装置より入力された検査データにおける各欠陥の欠陥サイズに基づいて、ＳＴＥＰ１０３で使用される欠陥サイズの閾値を画面中央の入力欄に入力し、「ＯＫ」ボタンを押下することにより、欠陥サイズのフィルタ閾値を設定する。設定された閾値の情報は記憶装置１６に格納され、全体制御部１９により参照される。
【００４３】
欠陥サイズの選別が終わると、全体制御部１９は、内蔵された制御プログラムに従って、ＳＴＥＰ１０３で欠陥サイズ「大」と判別された欠陥の撮像を行う（ＳＴＥＰ１０４）。具体的には、選別された欠陥の位置情報をステージ制御部２３に伝達して視野移動を実行させ、暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２に撮像指示を行う。暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２は、暗視野光学顕微鏡２７を制御して視野の移動先の画像を取得し、取得した画像情報を全体制御部１９に返す。
【００４４】
次に、全体制御部１９内のＤＦＯＭ画像判定部２６−２は、ＳＴＥＰ１０４で取得された画像が欠陥重心を算出するために適切な画像であるかないかを判定する（ＳＴＥＰ１０５）。適切な画像であるかどうかは、例えば、画像データを二値化して欠陥に該当する領域の画素数を計算し、画素数がある閾値よりも大きいかどうかといったアルゴリズムを用いる。また、ハレーション等に起因して、二値化画像内に欠陥に該当し得る領域が２つ以上存在する場合は、欠陥重心を算出するために適切な画像ではないと判定するアルゴリズムを用いることもできる。さらに、二値化された画像内に欠陥に該当し得る領域が二以上存在する場合であっても、視野の中心から最も近い欠陥候補であって当該欠陥候補の領域の画素数がある閾値よりも大きいかどうかによって判定するアルゴリズムを用いることができる。
【００４５】
判定の結果、画像が適切であれば、座標変換演算部２６−３は、画素演算により欠陥の重心座標を算出し、検査データに含まれる欠陥位置情報と算出した欠陥の重心座標との差分を計算することにより、ファインアライメントを実行する（ＳＴＥＰ１０７）。ＳＴＥＰ１０７により計算されたファインアライメント用の補正値は、記憶装置１６に格納されている欠陥ファイルに格納される。欠陥ファイルには、外部検査装置で取得された欠陥の欠陥ＩＤと、当該ＩＤに対応する欠陥の位置情報あるいはサイズなどの属性情報が格納されており、ファインアライメント用補正値も、上記の欠陥ＩＤと対応させて記録される。
【００４６】
ＳＴＥＰ１０５で、画像が適切でないと判定した場合、ＤＦＯＭ画像判定部２６−２は、暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２に対し、光学条件を変えて再撮像（リトライ）を行うよう指示する。前述のように、本実施例の暗視野光学顕微鏡は、減光フィルタ，偏光フィルタ，波長フィルタという３つの光学フィルタを備えており、取得する画像の画質を使用するフィルタの組み合わせによって調整することができる。
【００４７】
例えば、減光フィルタ，偏向フィルタ，波長フィルタの光学特性を、それぞれＦ1，Ｆ2，Ｆ3とすると、これらを組み合わせた複合フィルタの光学特性は、以下の式１のように現すことができる。
【００４８】
Ｆ(ｋ)＝αｎ1Ｆ1＋ｎ2Ｆ2＋ｎ3Ｆ3    （１）
ここで、α，ｎ1，ｎ2，ｎ3の各係数は、αが減光フィルタの減光度合いを示す係数、ｎ1，ｎ2，ｎ3が、そのフィルタを使用するか使用しないかを意味する数値であり０か１の値を取る。ｋは複合フィルタを指定するための引数である。
【００４９】
記憶装置１６内には、上記Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3の順列組み合わせ条件によって表現される複合フィルタの光学条件と、フィルタ条件を指定するための引数の情報とが格納されており、引数を指定することにより特定のフィルタ条件を呼び出すことができる。暗視野顕微鏡が備えている光学フィルタが３つ以外の場合であっても、複合フィルタの光学特性は、基本的には、式（１）のような個々のフィルタの光学特性の線形結合で表すことができ、従って、個々のフィルタの光学特性の順列組み合わせ条件を定めておけば、任意個数のフィルタにより構成される複合フィルタの光学特性を指定することができる。
【００５０】
ＤＦＯＭ画像判定部２６−２は、上記の引数を指定することによりフィルタ条件を呼び出し、暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２に指示することによりリトライ時の光学条件を変更する（ＳＴＥＰ１０６）。暗視野光学顕微鏡制御ユニット２２−２は、指示された条件に従い、暗視野光学顕微鏡２７の撮像条件を調整して、再撮像を行う（ＳＴＥＰ１０４）。このとき、前回リトライを行った欠陥ＩＤの欠陥に対する複合フィルタ条件を記憶装置１６に格納しておき、今回のリトライ時には、当該格納されたフィルタ条件を参照してＳＴＥＰ１０６の光学条件変更を行ってもよい。この処理は、欠陥をサイズ順にソートして、サイズ順に暗視野顕微鏡を撮像する場合に特に有効である。欠陥サイズが近ければ、暗視野光学顕微鏡の最適撮像条件も近いと考えられるためである。
【００５１】
ＤＦＯＭ画像判定部２６−２は、リトライされた画像に対して採用可否の判定を行い（ＳＴＥＰ１０５）、採用可能であれば、座標変換演算部２６−３にて欠陥の重心位置を算出してファインアライメントを実行し（ＳＴＥＰ１０７）、計算されたファインアライメント用補正値を欠陥ＩＤに対応させて記憶装置１６に格納する。採用不可であれば、光学条件を変更してリトライするフローを繰り返す。
【００５２】
ＳＴＥＰ１０７の実行後には、欠陥サイズ「大」と判別された全欠陥について撮像が終了しているかどうかの判定が行われ（ＳＴＥＰ１１１）、終了していなければ、ＳＴＥＰ１０４に戻って、視野移動を行って次欠陥を撮像する。終了していれば、ＳＴＥＰ１０３に移行し、欠陥サイズ「中〜小」と判定された欠陥に対するファインアライメントのシーケンスを実行する。
【００５３】
ＳＴＥＰ１０８からＳＴＥＰ１１１で実行される処理の内容は、ＳＴＥＰ１０４〜ＳＴＥＰ１０５〜ＳＴＥＰ１０７の処理とほぼ同様であるので説明は繰り返さない。ただし、欠陥サイズ「中〜小」と選別された欠陥に対する暗視野光学顕微鏡のフィルタ条件の初期設定値は、欠陥サイズ「大」に対する初期設定値とは異なる値に設定される。記憶装置１６内に、欠陥サイズ「大」あるいは「中〜小」というサイズクラスの情報と共に格納され、ＤＦＯＭ画像判定部２６−２により参照される。
【００５４】
また、欠陥サイズが中程度以下である場合であっても、欠陥重心の算出に不適切な画像が取得される場合がある。たとえば、欠陥又はその周辺の表面状態によりハレーションが生じる場合や、欠陥周辺の半導体ウェハの表面が粗く散乱光による輝点が複数存在する場合などである。その場合にも、ＳＴＥＰ１０９の判定結果に基づき光学条件を自動変更し（ＳＴＥＰ１０６）、欠陥の重心座標を算出するのに適当な暗視野式光学顕微鏡像を撮像できるまでＳＴＥＰ１０４ないしＳＴＥＰ１０６の操作を実行する。ＳＴＥＰ１０９の判定に際しては、例えば、暗視野式光学顕微鏡像上の輝点の数又はその大きさが一定値以下となる光学条件において欠陥の重心座標を算出するような設定をすることもできる。
【００５５】
また、リトライの試行回数の上限値を定めておき、リトライを規定回数繰り返しても適切な暗視野光学顕微鏡画像が取得できなかった場合には、当該欠陥をファインアライメントの対象から除外する設定も可能である。ファインアライメント対象から除外された欠陥ＩＤの欠陥に対しては、当該欠陥ＩＤの欠陥に対するファインアライメント用補正値が存在しないことになるが、そのような欠陥については、最も近い位置の欠陥ＩＤのファインアライメント用補正値を代用する、あるいは他の全欠陥のファインアライメント用補正値の平均値を代用するなどの処理が可能である。このような代用補正値の登録処理、あるいは平均値の計算処理などは、座標変換演算部２６−３により実行される。
【００５６】
リトライ回数の上限値を定めることにより欠陥の重心座標の誤認定が回避され、座標変換精度が向上し、ＳＥＭ式レビュー装置における欠陥捕捉率も向上し得る。
【００５７】
ＳＴＥＰ１１１で、欠陥サイズ「大」「中〜小」双方の全欠陥について、ファインアライメントが終了したと判定されると、制御フローはＳＴＥＰ１１２に移行し、ＳＥＭ画像の撮像シーケンスが実行開始される。
【００５８】
以上説明した図３のフローでは、欠陥サイズが「大」と判定された欠陥に対しては、リトライフローを繰り返すことにより適切な光学フィルタを欠陥毎に自動設定し、暗視野式光学顕微鏡像上に表れる欠陥のサイズが欠陥重心を算出するに適当なサイズとなるような欠陥画像を得ることができる。このシーケンスにより、欠陥サイズが「大」と判定された欠陥においても、欠陥重心を正確に算出することができる。
【００５９】
一方、欠陥サイズが「中〜小」と判定された欠陥については、ハレーションの発生確率が低く、複合フィルタのフィルタ条件の初期設定値をそのまま使用しても適切な暗視野顕微鏡画像が撮像できる可能性が高いので、ＳＴＥＰ１０８〜１０９の撮像処理〜欠陥重心算出処理を効率的に行うことができる。
【００６０】
また図３のフローでは、欠陥サイズが「大」と判定された欠陥に対しては、欠陥サイズが「中〜小」と判定された欠陥とは別に、リトライフローを繰り返すことが予定されている。欠陥サイズが近ければ、リトライ時の光学フィルタ条件も近い可能性が高いので、「大」あるいは「中〜小」という同じサイズクラスの欠陥に対して最適化された光学フィルタ条件は、同じサイズクラスの欠陥に対してもそのまま適用できるか、少しの調整で適用できる可能性が高い。従って、各欠陥をサイズ順にソートすることにより、欠陥サイズが類似する次の欠陥に対して、最適な光学フィルタ条件を短サイクルで自動設定することが可能となる。
【００６１】
このように、欠陥サイズを「大」「中〜小」に分けて別々に暗視野式光学顕微鏡像を撮像することにより、多様な欠陥サイズの欠陥が混在する場合であっても、全欠陥について、短時間で正確な欠陥重心算出および欠陥座標補正をすることができる。なお、「大」および「中〜小」という２つのサイズクラスだけではなく、「大」「中」「小」あるいは「クラス１」「クラス２」「クラス３」「クラス４」といったよりきめ細かなサイズ分類を行ってファインアライメント用光学顕微鏡画像を撮像できることも可能である。
【００６２】
図４は、欠陥サイズが大きい場合に生じるハレーションを光学フィルタを適用することによって欠陥の重心座標を算出するのに最適な暗視野式光学顕微鏡像が得られた場合の例を示す図である。この場合、特に減光フィルタが有効である場合が多いため、光学条件を変更する際には（ＳＴＥＰ１０６）、減光フィルタの適用を優先的に実行する設定をするようにしても良い。
【００６３】
図５は、リトライにより適切な画像が取得できた別の例を示す図である。図５の左図は、サイズは中程度以下であるが散乱光による輝点が多数生じている画像の例である。このような撮像結果は、半導体ウェハの表面が粗い場合によく発生する。図５の右図は、複合フィルタによる補正の結果得られた画像であり、真にレビューの対象とすべき欠陥の散乱光による輝点のみを含む暗視野式顕微鏡像が得られていることが分かる。図５の左に示すような場合、減光フィルタおよび偏光フィルタ若しくは波長フィルタの組み合わせが有効であることが多いため、優先的に適用するフィルタ条件を予め設定登録するようにしても良い。また、上述の通り、輝点の数の上限値を設定するようにしても良い。
【００６４】
図３へ戻ってＳＥＭ画像の撮像シーケンスについて説明する。全欠陥についてファインアライメントが終了し、座標変換が完了すると、全体制御部１９は、ファインアライメント後の座標に基づき、予め設定された倍率で低倍のＳＥＭ像を撮像するようＳＥＭ制御部２２−１およびステージ制御部２３に指示し、ＳＥＭ制御部２２−１およびステージ制御部２３は、当該指示に基づき撮像を行う（ＳＴＥＰ１１２）。画像演算部２０は、低倍のＳＥＭ像を用いて、欠陥中心のより正確な位置を算出し、全体制御部１９に伝達する（ＳＴＥＰ１１３）。全体制御部１９は、イメージシフトにより欠陥部を視野の中心に移動し高倍のＳＥＭ像を撮像するようＳＥＭ制御部２２−１に指示する（ＳＴＥＰ１１４）。高倍のＳＥＭ像の撮像倍率は予め設定されている。図示は省略しているが、全欠陥に対してＳＴＥＰ１１２から１１４の処理を繰り返し、順次レビュー画像の取得シーケンスを実行する。全欠陥について、撮像が終了すると、レビュー対象の半導体ウェハは欠陥レビュー装置からアンロードされ（ＳＴＥＰ１１５）、撮像された暗視野式光学顕微鏡像若しくは低倍ないしは高倍のＳＥＭ像がデータ管理サーバ１にアップロードされる（ＳＴＥＰ１１６）。
【００６５】
図７は、暗視野式光学顕微鏡の光学条件変更において適用するフィルタおよび輝点数・試行回数等の設定画面の一例を示す図である。この設定画面はディスプレイ１７上に表示され、装置ユーザは、この設定画面を介して、欠陥の重心座標の算出に最適な暗視野式光学顕微鏡像を得るために光学条件を変更する際に適用される光学フィルタの種類を減光（ＮＤ）フィルタ，偏光（ＰＬ）フィルタ，波長（ＷＬ）フィルタ等を選択し、減光フィルタについては強度を選択することができる。使用する光学フィルタの選択の際には、図７中の点線の枠７１内に示された選択ボタンをｏｎ／ｏｆｆすることにより選択を行う。減光フィルタの強度を選択する場合には、点線枠７３内に示された減光フィルタ係数設定欄に数値を入力する。また、優先的に適用すべき光学フィルタが存する場合は、点線枠７３内に示された「優先」ボタンをｏｎ／ｏｆｆすることにより選択する。選択ボタンｏｎ／ｏｆｆの結果および減光フィルタ係数設定欄への数値入力結果は、式１に含まれるｎ1，ｎ2，ｎ3およびαの各係数に反映され、ファインアライメントシーケンス実行時に使用する複合フィルタの候補が設定される。この複合フィルタの組み合わせ条件は、全体制御部１９により算出される。
【００６６】
さらに、図５に示したような輝点が発生した画像の採用可否を判定する際に使用するパラメータ、例えば輝点の上限数，輝点の大きさ、あるいはリトライ回数の上限値を設定する場合には、点線枠７４内に示された各入力欄に任意の数値を入力する。上記パラメータの選択および入力後に「ＯＫ」を押下することにより、設定条件が自動レビューにおけるシーケンスに適用される。なお、予め設定する輝点の大きさは、暗視野式光学顕微鏡像に基づいて算出される画素数に基づく場合であっても、暗視野式光学顕微鏡像における実測値に基づく場合であっても良い。
【００６７】
以上説明したように、本実施例の欠陥レビュー装置では、ファインアライメント用光学顕微鏡画像の撮像時に、撮像すべき対象欠陥をサイズ別に複数に選別し、選別したサイズクラス毎に、撮像・画像の採用可否判断・再撮像を行うシーケンスを実行している。これにより、多様な欠陥サイズの欠陥が混在する場合であっても、全欠陥について、短時間で正確な欠陥重心算出および欠陥座標補正をすることが可能となる。
【００６８】
また、採用不可と判断された画像に対しては、光学フィルタのフィルタ条件を変えて再撮像を行っている。これにより、ファインアライメントを行うに際し、従来、不採用とされていた欠陥であっても採用することが可能となり、ファインアライメントに使用する欠陥点数が増大する。これにより、座標補正値をもつ欠陥レビュー点が従来よりも増大するため、ＡＤＲ実行時にＳＥＭ画像の視野探しを行う確率を低減させることができる。
【００６９】
更にまた、本実施例の欠陥レビュー装置では、原理的には全欠陥ＩＤの欠陥に対して座標補正値を与えることができる。これにより、ＳＥＭレビュー実行時、ＳＥＭ画像の視野中心付近に欠陥を移動させ、捕捉することが可能となる。具体的には、ＳＴＥＰ１１２の低倍ＳＥＭ像撮像時に、欠陥が視野から外れる確率を非常に低減させることができ、視野外れ発生時のサーチアラウンド（欠陥を探すために隣接位置に視野移動を行って低倍ＳＥＭ画像を再撮像すること）処理の発生を低減させることが可能となる。
【００７０】
また、ＳＥＭレビュー実行時に欠陥がＳＥＭ画像のほぼ視野中心に位置させることが可能となるため、ファインアライメントが完了すれば（ステップ１１１）、低倍率でのＳＥＭ像取得・欠陥認識のシーケンス（ステップ１１２および１１３）を省略し、高倍率でのＳＥＭ像取得のみ（ステップ１１４）を実行することも可能となる。このフローは、レビューするべき欠陥点の数が非常に多い場合や、ウェハ一枚に対して許されるレビュー時間が短い場合などに特に有効である。
【００７１】
また、試料上での座標補正値の分布状態が分かるため、より正確に座標補正値を算出する際のデータとして活用することができる。
【００７２】
なお、以上の説明では、全体制御部１９の実行する各種演算処理、あるいは内部に形成される機能ブロックは、ソフトウェアにより実現されるものとして説明したが、各機能ブロックの専用処理回路あるいはチップなどにより、ハードウェアとして実現しても良い。
【００７３】
（実施例２）
実施例１では、ＡＤＲ実行時、半導体ウェハ上の全欠陥に対してファインアライメントを行うフローを実行する欠陥レビュー装置の構成例について説明したが、本実施例では、ＡＤＲ実行前のレシピ設定段階でファインアライメントを行い、結果を低倍のＳＥＭ像の撮像倍率設定に反映する機能を有する欠陥レビュー装置の構成例について説明する。
【００７４】
本実施例の欠陥レビュー装置のハードウェア構成および動作フローについては図２，図３とほぼ同一である。
【００７５】
本実施例の場合、レシピ作成段階で図３のフローを実行し、図３のフローを実行することにより得られる全欠陥ＩＤに対するファインアライメント用補正値を検査レシピとして、記憶装置１６に格納する。設定された検査レシピは、同じ製造プロセスを経て製造される半導体ウェハの欠陥レビューに対して使用されるが、当然ながら、ウェハが違えば欠陥位置も異なるため、作成したファインアライメント補正値自体を使いまわすことはできない。
【００７６】
そこで、本実施例の欠陥レビュー装置は、レシピ段階で作成した全欠陥（あるいは実質的に全欠陥と言える程度に多い点数の欠陥）に対するファインアライメント用補正値を用いて平均値を計算し、当該平均値に基づき、ＳＴＥＰ１１２で取得する低倍率ＳＥＭ像の視野サイズを決定する機能を有する。この機能は、欠陥ファイルに格納されたファインアライメント用補正値を用いて、全体制御部１９が平均値を計算することにより実現される。
【００７７】
これにより、低倍率ＳＥＭ像の視野サイズを適正化できるため撮像時間が短縮され、結果としてＡＤＲの実行時間を短縮できるという効果がある。
【００７８】
以上説明した通り、本発明により欠陥のレビューに際しての座標変換に要するユーザの工数を低減し、欠陥を容易にレビューすることができるＳＥＭ式欠陥レビュー方法、およびＳＥＭ式欠陥レビュー装置が実現される。
【００７９】
なお、以上説明した実施例１，２では、レビューのための拡大撮像装置としてＳＥＭを用いた場合で説明したが、拡大撮像装置として、可視光を用いた光学顕微鏡や、紫外光を用いた顕微鏡でもよい。使用するエネルギの種類，エネルギの強さ，可視化する方式によらず、拡大して撮像できる機能を有する装置であれば、同様の機能と効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  データ管理サーバ
２  製造装置
３  検査装置
４  レビュー装置
５  解析装置
６  レビュー解析装置
７  ネットワーク
８  撮像装置
１６  記憶装置
１７  ディスプレイ
１８  入力装置
１９  全体制御部
２０  画像演算部
２６−１  欠陥選別部
２６−２  ＤＦＯＭ画像判定部
２６−３  座標変換演算部
２７  暗視野光学顕微鏡
【図１】
2013148349.tif 000003
【図２】
2013148349.tif 000004
【図３】
2013148349.tif 000005
【図４】
2013148349.tif 000006
【図５】
2013148349.tif 000007
【図６】
2013148349.tif 000008
【図７】
2013148349.tif 000009