(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを予め他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を記憶する記憶手段と、前記半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像する前記半導体ウェーハ上に形成された回路パターンの像の倍率を設定する像倍率設定手段と、前記撮像手段で撮像して得られた前記回路パターンの画像を処理して該回路パターンの欠陥を抽出する画像処理手段と、該画像処理手段で処理した結果を画面上に表示する表示手段と、制御手段とを備え、該制御手段は前記記憶手段と前記撮像手段と前記像倍率設定手段と前記画像処理手段と前記表示手段とを制御して前記記憶手段に記憶された回路パターンの欠陥の情報を用いて該欠陥を含む領域を前記撮像手段により前記倍率設定手段で設定された第１の倍率で撮像し、前記画像処理手段で前記記憶手段に記憶した前記欠陥の情報を用いて前記第１の倍率で撮像した画像を同じ倍率の比較対象画像と比較して前記回路パターンの欠陥を抽出し、前記撮像手段の座標系における該抽出した欠陥の位置を算出し、該算出した前記撮像手段の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて前記像倍率設定手段で前記第１の倍率よりも大きい第２の倍率に設定して前記抽出した欠陥を含む領域を前記撮像手段により撮像し、該第２の倍率で撮像した前記欠陥の画像を該欠陥に関する情報とともに前記表示手段に表示することを特徴とする半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項２】
前記画像処理手段で抽出した欠陥を、該欠陥の画像の特徴量に基づいて分類する欠陥分類手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項３】
前記欠陥分類手段は、前記欠陥の画像に基づいて該欠陥の大きさまたは該欠陥の周囲長の何れかの特徴量に基づいて分類することを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項４】
前記記憶手段に記憶する欠陥の情報は、該欠陥の位置の情報と該欠陥を検出する際に用いた比較対象の情報を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項５】
前記撮像手段が走査型電子顕微鏡であって、前記倍率設定手段は前記走査型電子顕微鏡で前記半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを含む領域に集束させた電子線を照射して走査する範囲を設定することを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項６】
前記表示手段に表示する前記第２の倍率の欠陥の画像は、前記撮像手段で前記第２の倍率で撮像して得た欠陥画像を該第２の倍率と同じ倍率の比較画像と比較して抽出された画像であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項７】
前記画像処理手段で前記第１の倍率で撮像して得た画像と比較する前記比較対象画像は、前記予め他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて前記半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを前記第１の倍率で撮像して得た画像であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項８】
前記撮像手段は、光学式顕微鏡を用いた撮像手段であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項９】
前記撮像手段は、走査型電子顕微鏡を用いた画像取得手段であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの欠陥観察装置。
【請求項１０】
半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて該欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、前記他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて前記回路パターン上の比較対象部を前記走査型電子顕微鏡を用いて前記第１の倍率と同じ倍率で撮像し、前記第１の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を前記比較対象部の画像と比較して前記回路パターンの欠陥を抽出し、前記走査型電子顕微鏡の座標系における前記抽出した欠陥の位置を算出し、
該算出した前記走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて該欠陥を含む領域を前記走査型電子顕微鏡で前記第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、該第２の倍率で撮像した前記欠陥の画像を該欠陥に関する情報とともに画面上に表示することを特徴とする半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【請求項１１】
半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて該欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、前記他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて前記回路パターン上の比較対象部を前記走査型電子顕微鏡を用いて前記第１の倍率と同じ倍率で撮像し、前記第１の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を前記比較対象部の画像と比較して前記回路パターンの欠陥を抽出し、前記走査型電子顕微鏡の座標系における前記抽出した欠陥の位置を算出し、該算出した前記走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて該欠陥を含む領域を前記走査型電子顕微鏡で前記第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、前記回路パターン上の前記比較対象部を前記走査型電子顕微鏡を用いて前記第２の倍率と同じ倍率で撮像し、前記第２の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を前記第２の倍率で撮像して得た比較対象部の画像と比較して前記回路パターンの欠陥を抽出し、該抽出した回路パターンの欠陥の第２の倍率で撮像した画像を該欠陥に関する情報とともに画面上に表示することを特徴とする半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【請求項１２】
半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて該欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、該第１の倍率で撮像して得た画像から前記欠陥を含む画像と比較対象画像とを作成し、前記第１の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を前記比較対象画像と比較して前記回路パターンの欠陥を抽出し、前記走査型電子顕微鏡の座標系における前記抽出した欠陥の位置を算出し、該算出した前記走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて該欠陥を含む領域を前記走査型電子顕微鏡で前記第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、該第２の倍率で撮像した前記欠陥の画像を該欠陥に関する情報とともに画面上に表示することを特徴とする半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【請求項１３】
前記第２の倍率で撮像して抽出した欠陥を、該欠陥の画像の特徴量に基づいて分類することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【請求項１４】
前記第２の倍率で撮像して抽出した欠陥を、前記欠陥の画像に基づいて該欠陥の大きさまたは該欠陥の周囲長の何れかの特徴量に基づいて分類することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【請求項１５】
前記他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報は、該欠陥の位置の情報と該欠陥を検出する際に用いた比較対象の回路パターンの情報を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の半導体ウェーハの欠陥観察方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体の製造プロセスで発生した欠陥について、半導体ウェーハ欠陥検査装置によりその存在を確認した後に、電子顕微鏡等の顕微鏡システムにおいて、欠陥部の高倍率の画像を自動的に取得するための半導体ウェーハの欠陥観察方法及びその装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、半導体の開発、製造分野では、製品の品質向上、製造歩留まり向上のために、半導体ウェーハ欠陥検査装置（以下単に検査装置と呼ぶ）を導入して、製造工程途中の製品上に発生する欠陥を検出し、検査結果を製造プロセスにフィードバックすることが行われてきた。検査装置は、主として、欠陥の位置と数を出力するが、一般に欠陥の種類や欠陥の重大性についての情報は得られない。こうした情報を得るには、検査装置で検出された個々の欠陥を光学式顕微鏡あるいは、電子顕微鏡等を用いて詳細に観察すること（以下レビュー作業と呼ぶ）が必要である。
【０００４】
従来のレビュー作業は、検査装置が提供する欠陥の位置情報に基づいて、座標機能付き電子顕微鏡等を用いて、オペレータが詳細な観察が可能な程度の高倍率の欠陥画像を取得し、欠陥画像を観察して欠陥の種類や重大性の解明、あるいは欠陥発生原因の推定を行っていたが、検査装置はしばしば膨大な数の欠陥を指摘するため、大変な時間と労力を要するものであった。
【０００５】
レビュー作業の自動化の試みとしては、特開平９−１３９４０６号公報には、欠陥部観察用の高分解能画像取得を自動化する技術が開示されている。ここでは、検査装置の欠陥位置情報を基に、座標機能付き電子顕微鏡の視野を欠陥位置に設定し、観察倍率を検査装置と電子顕微鏡の座標誤差を許容しうる最大値に設定して欠陥部位の画像を撮像し、次に前記画像を処理することにより、欠陥の存在箇所を特異点として特定し、特定した欠陥位置に基づき観察に最適な倍率にて欠陥部を撮像すると述べられている。そして、特異点の特定方法としては、欠陥の存在位置に応じて、（１）欠陥の存在位置が半導体記憶装置部のような単純繰り返しパターンの場合には欠陥部位の画像を任意のサイズに分割してパターンマッチングを行うことにより欠陥位置を特定し、（２）欠陥の存在位置が半導体論理回路部等のようなランダムパターンの場合には、更に隣接するチップの相対応する部位の画像を撮像し、欠陥部位の画像と、隣接するチップの相対応する部位の画像をパターンマッチングすることにより欠陥位置を特定する方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記、従来の技術は、欠陥部観察用の高分解能画像取得の自動化を狙ったものであるが、上記欠陥の存在位置を特定する段階において、オペレータが介在せざるを得ないという問題がある。すなわち、欠陥の存在位置が、半導体記憶装置部のような単純繰り返しパターン上なのか、それとも、半導体論理回路部等のようなランダムパターン上なのかを知る術がないため、実際は、一旦、欠陥部位の画像を観察することが必要となる。また、欠陥の存在位置が半導体記憶装置部のような単純繰り返しパターンの場合には欠陥部位の画像を任意のサイズに分割すればよいと述べられているが、実際には任意のサイズに分割したのでは、欠陥位置を特定できるとは限らない。単純繰り返しのパターンの周期を考慮して分割する必要があり、ここでもまた、オペレータによる、パターンピッチの計測、および計測値の入力が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、オペレータが介在することなく、確実に欠陥部の高倍率画像を収集することである。また、本発明の別の目的は、欠陥の種類や重大性の解明、あるいは欠陥発生原因の推定がしやすいように、収集した画像を表示することである。また、本発明の別の目的は、収集した画像を自動分類することである。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、半導体ウェーハの欠陥観察装置を、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを予め他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を記憶する記憶手段と、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像する半導体ウェーハ上に形成された回路パターンの像の倍率を設定する像倍率設定手段と、撮像手段で撮像して得られた回路パターンの画像を処理してこの回路パターンの欠陥を抽出する画像処理手段と、この画像処理手段で処理した結果を画面上に表示する表示手段と、制御手段とを備え、この制御手段は記憶手段と撮像手段と像倍率設定手段と画像処理手段と表示手段とを制御して記憶手段に記憶された回路パターンの欠陥の情報を用いて欠陥を含む領域を撮像手段により倍率設定手段で設定された第１の倍率で撮像し、画像処理手段で記憶手段に記憶した欠陥の情報を用いて第１の倍率で撮像した画像を同じ倍率の比較対象画像と比較して回路パターンの欠陥を抽出し、撮像手段の座標系における抽出した欠陥の位置を算出し、この算出した撮像手段の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて像倍率設定手段で第１の倍率よりも大きい第２の倍率に設定して前記抽出した欠陥を含む領域を前記撮像手段により撮像し、該第２の倍率で撮像した前記欠陥の画像を該欠陥に関する情報とともに前記表示手段に表示するように構成した。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明では、半導体ウェーハの欠陥観察方法において、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いてこの欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、検出した欠陥の情報を用いて回路パターンを撮像した第１の倍率と同じ倍率の比較対象画像と比較して回路パターンの欠陥を抽出し、走査型電子顕微鏡の座標系における抽出した欠陥の位置を算出し、この算出した走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡で第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、この第２の倍率で撮像した欠陥の画像をこの欠陥に関する情報とともに画面上に表示するようにした。
【００１０】
更に上記目的を達成するために、本発明では、半導体ウェーハの欠陥観察方法において、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いてこの欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いて回路パターン上の比較対象部を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率と同じ倍率で撮像し、第１の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を比較対象部の画像と比較して回路パターンの欠陥を抽出し、走査型電子顕微鏡の座標系における抽出した欠陥の位置を算出し、この算出した走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいてこの欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡で第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、この第２の倍率で撮像した欠陥の画像をこの欠陥に関する情報とともに画面上に表示するようにした。
【００１１】
更に上記目的を達成するために、本発明では、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンを他の検査装置で検査して検出した欠陥の情報を用いてこの欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡を用いて第１の倍率で撮像し、この第１の倍率で撮像して得た画像から欠陥を含む画像と比較対象画像とを作成し、第１の倍率で撮像して得た欠陥を含む領域の画像を比較対象画像と比較して回路パターンの欠陥を抽出し、走査型電子顕微鏡の座標系における抽出した欠陥の位置を算出し、この算出した走査型電子顕微鏡の座標系における欠陥の位置の情報に基づいて欠陥を含む領域を走査型電子顕微鏡で第１の倍率よりも大きい第２の倍率で撮像し、この第２の倍率で撮像した欠陥の画像をこの欠陥に関する情報とともに画面上に表示するようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる、半導体ウェーハ欠陥部の高倍率画像自動収集システムの全体構成を示す図である。２０１は半導体ウェーハ検査装置（以下、単に検査装置と呼ぶ）、２０２は顕微鏡システムで、試料の画像を取得する顕微鏡部２０２ａと、顕微鏡システムの動作を制御や画像処理等を行う計算機部２０２ｂとからなる。顕微鏡システム２０２はネットワーク２００を介して、検査結果情報２０３を受け取れるようになっている。検査装置２０１や顕微鏡システム２０２からの検査データは、ネットワーク２００を介して記憶装置２０４に記憶され、必要に応じて呼び出すことができる。また、顕微鏡システム２０２で検出した欠陥の画像は、顕微鏡システム２０２のレビュー用モニタ２０５の表示画面上に表示されるとともに、ネットワーク２００を介して記憶装置２０４に記憶される。
【００１５】
検査対象物である半導体ウェーハ１には、図２に示すように、最終的に同一の製品となるチップ１ａが多数配列されている。チップ１ａの内部のパターンレイアウトは、同図の拡大図に示すように、メモリセルが２次元的に同一ピッチで規則的に配列しているメモリマット部１ｃと、周辺回路部１ｂとからなる。通常、この半導体ウェーハ１のパターン検査は、あるチップ（例えばチップ１ｄ）での検出画像を記憶しておき、別のチップ（例えばチップ１ｅ）での検出画像とを比較する（以下「チップ比較」と呼ぶ）、あるいは、あるメモリセル（例えばメモリセル１ｆ）での検出画像を記憶しておき、別のセル（例えばセル１ｇ）での検出画像とを比較する（以下「セル比較」と呼ぶ）、ことにより実施される。あるいは、セル比較とチップ比較を並列に実施する場合もある（以下「チップ・セル混合比較」と呼ぶ）。
【００１６】
検査装置２０１で半導体ウェーハを検査するには、検査に先立ち、比較対象に関する情報、すなわち、パターンの繰り返し周期（メモリセル間の間隔やチップ間隔）と繰り返しの方向に関する情報と、半導体ウェーハ上のどの領域をセル比較で検査するかについての情報を検査装置に入力しておく必要がある。言い換えれば、検査装置はそれぞれの欠陥部に対して、その欠陥がどこと比較検査した結果検出されたという情報を有している。本発明では、検査結果情報に、欠陥の位置や、欠陥の特徴量等から構成される欠陥情報に加えて、上記したような比較対象に関する情報を付加した形で、図１に示すような検査結果情報２０３として顕微鏡システム２０２に情報を提供するように構成した。
【００１７】
顕微鏡システム２０２では、セットされたウェーハに対応する検査結果情報２０３から得られる欠陥の位置情報に基づいて、欠陥部の高倍率画像を順次取得し、それの表示や保存を行うようなシーケンスが組まれている。この際、高倍率での視野は、検査結果情報２０３から得られる欠陥の位置情報の精度に比べて十分に広くないため、検査結果情報２０３から得られる欠陥の位置情報だけでは、始めから高倍率の画像を取得しようとしても、視野からはずれてしまう事態が起こりうる。そこで、本発明では、検査結果情報２０３から得られる欠陥の位置情報に基づいて始めに低倍率にて欠陥部の画像を撮像し、さらに、検査結果情報２０３から得られる比較対象情報に基づき比較対象部の画像を、同じ倍率で撮像する。そして、それらの画像の比較を計算機上で行い、欠陥部の位置が視野上のどこであるかを特定する。顕微鏡システムの座標系でも欠陥の位置座標が判明すれば、そこに視野の中心に移動させて（走査型電子顕微鏡ならば、判明した欠陥座標を中心とするより狭い領域を電子線が走査するようにして）高倍率の画像が撮像できる。そして、欠陥の位置座標に対応する、比較対象部画像上の位置座標に対応する座標も判明するため、同様に、比較対象部の高倍率画像も撮像できる。 以上、低倍率の画像取得に始まり、高倍率の欠陥部画像と比較対象部の画像を取得する処理は、検査結果情報２０３のみを用いて、検査結果情報２０３に含まれる欠陥に対して、順次実施するようシーケンスを組むことが可能であり、オペレータの介在を必要としない。なお、顕微鏡システムは、既に一般的となっている機能である、アライメントマークを自動検出してウェーハの位置決めを行う機能、撮像箇所のオートフォーカス機能、オートゲインコントロールによる適切な明るさの画像を検出する機能、電子顕微鏡であれば、自動的にスティグマを調整する機能等を備えたものであることはいうまでもない。本発明によれば、検査装置の検査結果情報に、各欠陥の位置情報のみならず、比較対象情報が含まれるため、顕微鏡システムにおいては、この情報に基づいて、欠陥部の画像と、相対応する比較対象部の画像を検出して、それらを画像比較することにより、顕微鏡システムの座標系での欠陥部の位置を算出することことができるため、オペレータが介在せずに、確実に欠陥部の高倍率画像を収集することが可能となる。
【００１８】
この収集された高倍率の欠陥部画像と比較対象部の画像を用いて、計算機部２０２ｂで画像処理を行い、その結果が、図１に示すように、レビュー用モニタ２０５上に画像に付随する情報（例えばチップ上の位置情報）と共に表示することができる。また、画像処理の結果は、ネットワーク２００を介して記憶装置２０４に記憶される。
【００１９】
また、欠陥部と比較対象部との高倍率画像を、それらの位置関係に関するデータと共にレビュー用モニタ２０５上に表示することができるため、観察者にとって、欠陥の種類の識別、欠陥の重大性の判断が容易になるという利点も有す。
【００２０】
図３は、光学式の半導体ウェーハ欠陥検査装置の概略構成を示す図である。図３において、被検査物であるウェーハ１は、照明用ランプ３により、ハーフミラーを介して照明され、ウェーハ１００からの反射光は、対物レンズ５により、イメージセンサ６上に結像される。イメージセンサとしては、例えばＴＤＩ（Time  Delay & Integration）ラインセンサが好適である。そして、ステージ２により、ウェーハをイメージセンサの走査と直交する方向、即ちＸ方向に移動させることによって被検査パターンの２次元の画像を検出することができる。イメージセンサ６の出力信号Ｓ１０はＡD変換器８によってディジタル信号に変換される。ディジタル信号ｓ１は、遅延回路９によってウェーハが１チップ分あるいは１セル分移動する時間だけ電気的に遅らされる。ウェーハが１チップ分移動する時間にすれば、もとの信号Ｓ１と遅延回路９の出力信号Ｓ２はそれぞれ、隣接するチップ、例えば図２の１ｅ、１ｄの画像信号に相当することになり、１ｅ、１ｄの検出画像を比較しているのと等価になる。ウェーハが１セル分移動する時間にした場合も同様で、もとの信号Ｓ１と遅延回路９の出力信号Ｓ２はそれぞれ、隣接するセル、例えば図２の１ｆ、１ｇの画像信号に相当することになり、１ｆ、１ｇの検出画像を比較しているのと等価になる。ｓ１とｓ２は位置合わせ回路１０において、位置合わせされた後、比較回路１１において比較され欠陥部が抽出される。抽出された欠陥は、特徴抽出回路１２において、欠陥のサイズ、周囲長といった特徴量が算出される。図２は、セル比較、チップ比較のいずれかを行う構成であるが、遅延量の異なる遅延回路を複数個持ち、さまざまな比較間隔での検査を平行して行う装置構成も可能である。
【００２１】
図４は、検査結果情報の一例である。本発明においては、前述のように、欠陥の位置、特徴量に加えて、比較対象情報として、セル比較により検出された欠陥であるか、チップ比較で検出された欠陥であるかの区別、および、図２を例に取れば、チップ間隔ｄ１、セル間隔ｄ２が付加される。
【００２２】
また、図５は、電子線式の半導体ウェーハ欠陥検査装置の概略構成を示す図である。図５に示す如く、電子銃３１を出た電子ビームは、コンデンサレンズ３２、対物レンズ３３を経て、試料面では画素サイズ程度のビーム径に絞られる。電子線が照射されると、検査対象物（ウェーハ１）１００からは電子が発生する。走査偏向器３４による電子線のＸ方向の繰り返し走査と、ステージ１３２による検査対象物（試料）１００のＹ方向の連続的な移動に同期して検査対象物１００から発生する電子を検出することで、検査対象物の２次元の電子線像が連続的に得られる。試料から発生した電子は検出器２５で捕らえられ、アンプ２６で増幅された後、ＡD変換器８によってディジタル信号Ｓ１に変換される。以降の処理は、図３の光学式検査装置と同様である。
【００２３】
図６から図１０は、顕微鏡システム２０２において、検査結果情報２０３を用いて欠陥部の位置を特定し、欠陥部の高倍率画像、および比較対象部の高倍率画像を得る処理の流れを示す図である。
【００２４】
図６では、検査結果情報２０３に含まれる欠陥の位置情報に基づき欠陥部を含む画像１を、比較対象情報に基づき比較対象部を含む画像２を、検査装置欠陥座標の精度を考慮して、画像から欠陥部がはずれない程度の低倍率で撮像して計算機に取り込み、計算機にて画像１と画像２との画像比較を行って欠陥を検出することにより顕微鏡システムの座標系での欠陥の位置座標を特定する。そして、特定した位置座標を用いて高倍率にて欠陥部の画像を取得する。
【００２５】
図７では、計算機にて画像１と画像２との画像比較を行って欠陥を検出することにより顕微鏡システムの座標系での欠陥の位置座標を特定すると共に、低倍率で撮像した比較対象画像上の相対応する位置座標を算出し、特定した位置座標を用いて、高倍率にて欠陥部の画像及び、比較対象部の画像を取得する。
【００２６】
図８では、結果情報に含まれる欠陥の位置情報に基づき検査装置欠陥座標の精度を考慮して、画像から欠陥部がはずれない程度の低倍率で撮像して前記計算機に取り込み、計算機にて画像１を座標変換して比較対象画像１を作成し、画像１と画像１との画像比較を行って欠陥を検出することにより顕微鏡システムの座標系での欠陥の位置座標を特定する。なお、同図のように、同一の画像から作成した画像であるため、画像比較を行うと欠陥部が２箇所現れるが、座標変換の仕方が分かっているのだから、いずれの欠陥部から欠陥位置を特定すべきかは分かる（この図の例では、画像１を上にずらして画像１を生成したのだから、本の画像１の座標系での欠陥の座標は、２箇所現れたうちの下側の欠陥の座標である）。そして、特定した位置座標を用いて高倍率にて欠陥部の画像を取得する。
【００２７】
図９では計算機にて画像１と画像１との画像比較を行って欠陥を検出することにより顕微鏡システムの座標系での欠陥の位置座標を特定し、さらに、特定した位置座標と比較対象情報とから、欠陥部の位置に対応する比較対象部の位置座標も特定する。そして、特定した位置座標を用いて高倍率にて、欠陥部の画像、および、比較対象部の画像を取得する。
【００２８】
図１０は、特に顕微鏡システムが走査型電子顕微鏡である時についての処理の流れを示した図である。欠陥の位置座標と、比較対象部の位置座標を特定するまでは図９と同様であるが、走査型電子顕微鏡の場合は、電子線の走査位置を、特定した座標近傍に限定することによって、高倍率の画像を検出する。
【００２９】
なお、図９、図１０のように、同一画像から欠陥位置を特定するための比較対象画像を作成する方式は常に使えるわけではない。同一画像をずらすと、画像の有効領域が狭くなり、（例えば、図９、図１０は上下に画像をずらしているため、上下方向の有効幅が狭くなる）、あるいはなくなってしまうからである。本発明では、比較対象情報に含まれている比較対象との間隔が一定値以内であれば同一画像から欠陥位置を特定するための比較対象画像を作成する方式を（：同一画像方式）、一定値を超えたならば、別の画像を撮像する図６、図７の方式（：別画像方式）をとるように自動的に切り替えることが可能である。これは、検査結果情報を受け取った段階で、比較対象との間隔が判明している本発明ならではの効果である。
【００３０】
なお、本発明は、顕微鏡システムの検出系が、通常の光学式顕微鏡や、走査型電子顕微鏡に限定されるものではなく、レーザ走査顕微鏡、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、収束イオンビーム装置などにも転用可能であることはいうまでもない。
【００３１】
図１１は、本発明の第２の実施の形態の全体構成を示す図である。図１に示す第１の実施の形態と異なる点は、検査装置２０１の検査結果情報をそのまま顕微鏡システム２０２に流さずに、計算機２０６にて、顕微鏡システムで高倍率の画像を取得すべき欠陥を選抜するようにしている点である。選抜には、主として、欠陥位置の分布状況を用いる。例えば、全チップの同一箇所に欠陥が発生しているならば、それら全てをレビューする必要はないため、そのうちの数個のみに対して、高倍率画像の取得を指示するフラグを付す。また、例えば、ウェーハの中央付近と、外周付近のそれぞれに特徴的な欠陥の分布があれば、それぞれの分布から数点を選ぶ。また、例えば、これまでの来歴から、すでに欠陥の種類や発生原因が明らかになっているような分布の仕方であれば、改めて高倍率の画像による観察をする必要はないため、高倍率画像の取得を指示するフラグを付さないようにする。本実施例によれば、欠陥の絞り込みが予めなされているため顕微鏡システムでの画像収集時間が短縮できると共に、画像確認作業時間の短縮も図れるようになる。
【００３２】
図１２は、本発明の第３の実施の形態の全体構成を示す図である。本実施例においては、第１あるいは第２の実施の形態によって収集され記憶装置２０４に記憶された高倍率の画像を用いて、欠陥自動分類用計算機２０７で欠陥画像の自動分類を行い、その結果を、欠陥自動分類用計算機２０７のデイスプレイ上に表示する。本発明では、欠陥部の高倍率画像と、ほぼ位置のあった状態の比較対象画像がすでに収集されているため、欠陥部と背景との切り離しといった、欠陥の自動分類における基本的処理が確実に実施できる。そして、背景から分離した、「背景なし欠陥画像」に対して、画像処理により種々の特徴量、例えば、テクスチャーの荒さ、形状のいびつさ、明るさ、円形度、長細さ等を算出し、特徴量によって、欠陥の種類分けを行うことができる。この「背景なし欠陥画像」を用いて欠陥の種類分けをした結果は、欠陥自動分類用計算機２０７のデイスプレイ上に表示される。また、欠陥の種類分けをした結果を、ネットワーク２００を介して記憶装置２０４に記憶しておき、必要に応じて呼び出すこともできる。この本実施例では、高倍率の画像収集だけでなく、画像を用いた判断作業も自動化されるため、レビュー作業のより高速化が可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、検査装置の検査結果情報に、各欠陥の位置情報のみならず、比較対象情報が含まれるため、顕微鏡システムにおいては、この情報に基づいて、欠陥部の画像と、相対応する比較対象部の画像を検出して、それらを画像比較することにより、顕微鏡システムの座標系での欠陥部の位置を算出することことができるため、オペレータが介在せずに、確実に欠陥部の高倍率画像を収集することが可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、検査装置の検査結果情報に、各欠陥の位置情報のみならず、比較対象情報が含まれるため、顕微鏡システムにおいては、この情報に基づいて、欠陥部の画像と、相対応する比較対象部の画像を検出して、それらを画像比較することにより、顕微鏡システムの座標系での欠陥部の位置を算出することことができるため、オペレータが介在せずに、確実に欠陥部の高倍率画像、および、相対応する比較対象部の高倍率の画像の対を収集することが可能となる。
【００３５】
また、本発明によれば、検査結果情報に含まれる欠陥の位置座標と、特徴量とにより顕微鏡システムで高倍率の画像を収集する欠陥の絞り込み済みを行い、絞り込み済みの検査結果情報を、顕微鏡システムに提供するため、顕微鏡システムでの画像収集時間が短縮できると共に、画像確認作業時間の短縮も図れるようになる。
【００３６】
また、本発明によれば、欠陥部の高倍率画像と、比較対象部の高倍率画像を、それらの位置関係に関するデータと共に画面上に表示することができるため、観察者にとって、欠陥のの種類の識別、欠陥の重大性の判断が容易になる。
【００３７】
また、本発明により収集された、欠陥部の高倍率画像と、比較対象部の高倍率画像を自動欠陥分類システムにおいて使用する場合は、ほぼ、位置のあった状態の比較対象画像がすでに準備されているわけであるため、欠陥部と背景との切り離しといった、欠陥の自動分類における基本的処理が確実に実施できるようになる。
【００３８】
また、本発明によれば、欠陥の自動分類システムにおいては、比較対象画像も、欠陥部の存在箇所を示す画像として使用できるため、従来よりも自動分類の高度化が可能となる。
【００３９】
さらにまた、本発明によれば、従来より、多大な労力と時間を要していたレビュー作業の省力化、迅速化が可能となり、欠陥の種類や重大性に関する情報がより、容易に得ることができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による半導体ウェーハ欠陥部の高倍率画像自動収集システムの第１の実施の形態の全体構成を示す正面図である。
【図２】図２は、半導体ウェーハ上のパターンの繰り返し性を示す半導体ウェーハの平面図である。
【図３】図３は、光学式の半導体ウェーハ欠陥検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、検査装置の検査結果情報の一例を示す図である。
【図５】図５は、電子線式半導体ウェーハ欠陥検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図６】図６は、顕微鏡システムにおいて欠陥部の高倍率画像を得る処理の流れを示す図である。
【図７】図７は、顕微鏡システムにおいて欠陥部および比較対象部の高倍率画像を得る処理の流れを示す図である。
【図８】図８は、顕微鏡システムにおいて欠陥部の高倍率画像を得る別の処理の流れを示す図である。
【図９】図９は、顕微鏡システムにおいて欠陥部および比較対象部の高倍率画像を得る別の処理の流れを示す図である。
【図１０】図１０は、電子顕微鏡システムにおいて、欠陥部および比較対象部の高倍率画像を得る別の処理の流れを示す図である。
【図１１】図１１は、本発明による半導体ウェーハ欠陥部の高倍率画像自動収集システムの第２の実施の形態の全体構成を示す正面図である。
【図１２】図１２は、本発明による半導体ウェーハ欠陥部の高倍率画像自動収集システムの第３の実施の形態の全体構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…ウェーハ、２…ステージ、３…光源、６…リニアイメージセンサー、８…A/D変換器、１０…遅延回路、１１…位置合わせ回路、１２…特徴抽出回路、３１…電子銃、３２…コンデンサレンズ３２、３３…対物レンズ、３４…走査偏向器、１３２…ステージ、２５…２次電子検出器、２６…アンプ、２００…ネットワーク、２０１…半導体ウェーハ検査装置、２０２…顕微鏡システム、２０３…検査結果情報、２０４…記憶装置、２０５…レビュー用モニター、２０６…欠陥数絞り込みのための計算機、２０７…欠陥自動分類用計算機
【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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