(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを使用して、検査システムからの複数の画像に対して欠陥分析
を行う方法であって、
コンピュータ可読媒体中に前記検査システムで被検査試料を検査し順次検出して得た複数の画像から第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補の画像と該欠陥候補の位置及び範囲を含む欠陥候補情報とを格納するステップと、
前記コンピュータ可読媒体中に格納された前記第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補画像を前記第１のしきい値よりも高い第２のしきい値を用いて処理して欠陥候補を抽出するステップと、
前記第２のしきい値を用いて処理して抽出した欠陥候補を表示するステップと
を含むことを特徴とする回路パターンの検査方法。
【請求項２】
前記被検査試料は回路パターンが形成された半導体ウェハであって、前記第１のしきい値を用いて欠陥候補を抽出することを、ダイ対ダイ比較またはアレイ比較により行うことを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの検査方法。
【請求項３】
前記第２のしきい値を用いて処理した欠陥候補に対して、更に第３のしきい値を用いて処理をして欠陥を抽出することを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの検査方法。
【請求項４】
前記第２のしきい値を用いて処理して欠陥候補を抽出するステップにおいて、前記第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補画像を用いて該抽出した欠陥候補を分類し、該分類した欠陥候補ごとに前記第２のしきい値を設定することを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの検査方法。
【請求項５】
前記第２のしきい値を用いて処理して抽出した欠陥候補を表示するステップにおいて、該抽出した欠陥候補の画像を表示することを特徴とする請求項１に記
載の回路パターンの検査方法。
【請求項６】
前記第２のしきい値を用いて処理して抽出した欠陥候補を表示するステップにおいて、該抽出した欠陥候補をマップ表示することを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの検査方法。
【請求項７】
前記抽出した欠陥候補を欠陥検出マージンに応じて色、明るさ、大きさ、形状の何れかを変えてマップ表示することを特徴とする請求項６に記載の回路パターンの検査方法。
【請求項８】
検査システムからの複数の画像に対して欠陥分析を行う装置であって、
検査システムで被検査試料を検査し順次検出して得た複数の画像から第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補の画像と該欠陥候補の位置及び範囲を含む欠陥候補情報とを格納する欠陥候補抽出格納手段と、
前記欠陥候補抽出格納手段に格納された前記第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補画像を前記第１のしきい値よりも高い第２のしきい値を用いて処理して欠陥候補を抽出する画像処理手段と、
前記第２のしきい値を用いて処理して抽出した欠陥候補を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項９】
前記被検査試料は回路パターンが形成された半導体ウェハであって、前記欠陥候補抽出格納手段で前記第１のしきい値を用いて欠陥候補を抽出することを、ダイ対ダイ比較またはアレイ比較により行うことを特徴とする請求項８に記載の回路パターンの検査装置。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、前記第２のしきい値を用いて処理した欠陥候補に対して、更に第３のしきい値を用いて処理をして欠陥を抽出することを特徴とする請求項８に記載の回路パターンの検査装置。
【請求項１１】
前記画像処理手段は、前記第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補画像を用いて該抽出した欠陥候補を分類する欠陥分類部と、該欠陥分類部で分類した欠陥候補ごとに前記第２のしきい値を設定するしきい値設定部と、前記欠陥分類部で分類した欠陥ごとに前記しきい値設定部で設定したしきい値を用いて前記第１のしきい値を用いて抽出した欠陥候補画像を処理して欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出部とを有することを特徴とする請求項８に記載の回路パターンの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に半導体製造工程における検査に関し、特に、半導体材料上の回路パターンの欠陥を検査する回路パターンの検査方法及びその装置並びに欠陥候補の表示方法及びそのシステムに関する。
回路パターンには、液晶ダイオード（ＬＣＤ）ディスプレイ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ、メモリ・マット、集積回路、フォトマスク、磁気ヘッド等が含まれる。検査システムには、半導体電子顕微鏡（ＳＥＭ）検出システム、光学検出システム、Ｘ線検出システム、フォーカス・ビーム・イオン検出システム、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）検出システム、粒子検出システム等が含まれる。
【従来の技術】
図１は、検査システムの対象である半導体ウェハ１００の単純化されたレイアウトを示す。ウェハ１００上には例えば、１１０、１１２、及び１１４といった多くのダイが存在する。普通各ダイはウェハ１００上で同じパターンを有し、同じ製品で使用される。
図２及び図３は各々従来の検査システムを示す（その一例として１９９６年３月２６日発行のマイスバーガー（Ｍｅｉｓｂｕｒｇｅｒ）他による米国特許第５，５０２，３０６号「電子ビーム検査のシステムと方法」がある。もう１つの例は、２０００年７月１１日発行のシシド（Ｓｈｉｓｈｉｄｏ）他による米国特許第６，０８７，６７３号「パターンを検査する方法とその装置」がある）。
従来のシステムでは、ＳＥＭ検出装置２０８が画像処理システム２２８に接続されている。ＳＥＭ検出装置には、電子を対物レンズ２１４を通じてウェハ１００に送信する電子発生源２１２からの電子ビーム２１０が含まれる。ウェハ１００からの２次電子放出２１６がセンサ２１８によって検出される。ビーム・デフレクタ２２０によって電子ビーム２１０は水平に走査され、ステージ２２２の移動によって垂直走査が行われる。すなわち、２次元（ｘ−ｙ）画像が得られる。結果として得られるアナログ・センサ信号はデジタル・データに変換され、この２次元デジタル画像は欠陥検出のため画像処理システム２２８に送信される。
画像処理システム２２８では、最初のデジタル画像を基準画像としてメモリに格納する。ウェハの異なった部分を別に走査すると、第２のデジタル画像が生じる。この第２画像は検査画像で、格納されることもされないこともあり、基準画像と比較される。２つの画像は同じパターンを有すると想定されるので、差画像が形成される。差画像は初期しきい値によってしきい値処理され、欠陥画像が存在すると、欠陥の存在が決定される。欠陥位置（ｘ−ｙ座標）、寸法（範囲）、ｘ−投影寸法、及びｙ−投影寸法といった欠陥情報も生成される。欠陥情報は欠陥リスト２３２へのエントリを形成する。上記の処理が検査画像、すなわち第２デジタル画像について繰り返され、基準画像として格納され、格納されていた第１デジタル画像を上書きする。新たに走査された画像、すなわち第３デジタル画像が新しい検査画像となり、第２デジタル画像を置換する。この反復処理の結果が欠陥リスト２３２である。この欠陥リスト２３２は画像処理システム２２８によってグラフィック・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）コンソール２３０に送信され、ユーザによって検証される。ユーザが欠陥リスト２３２中の欠陥を見たい場合、位置情報を使用して欠陥範囲が再走査され、欠陥がコンソール２３０上に示される。
従来の画像処理システム２２８は普通、同時に２つの中１つ、かつ１つのみの検出モードで動作する。１つはダイ対ダイ比較モード２３４（図２）であり、もう１つはアレイ比較モード２３６（図３）である。ダイ対ダイ比較２３４は１つのダイ画像を次のダイ画像と比較するが、この時各ダイは同じ製品に属する。アレイ比較２３６は、ダイ上の、例えばメモリ・マットにおける反復パターンを比較する。すなわち、従来の画像処理システムは、ウェハの１回の走査で、ダイ対ダイ比較とアレイ比較を併用することは出来ないという問題を有する。
従来のシステムでは、ウェハ１００を実際に検査する際に使用される差画像のしきい値を決定することが非常に重要である。欠陥画像は差画像をしきい値処理することで決定されるので、しきい値が低すぎると誤った欠陥が発生することが多くなる。しきい値が高すぎると実際の欠陥を見落とすことが多くなる。従って、しきい値を設定することは検査工程の重要な部分である。
図４は、従来のしきい値設定方法を示す。ステップ３１０で、ユーザは画像中の最大ノイズ・レベルに関するユーザの最良の推測に基づいて初期しきい値の値を設定する。初期しきい値は通常低く設定され、この設定方法を適用する時さらに高い値に上げられる。また、ユーザは初期検査のためウェハの小さな領域を選択する。従来のシステムは、初期しきい値を使用して欠陥情報を含む欠陥リスト２３２を決定し（ステップ３２０）、それがユーザによる評価のためグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）コンソール２３０に送信される。ステップ３３０で、欠陥情報が使用され、ウェハ１００上の欠陥位置を再走査し、検証のため欠陥を表示する。次にユーザは欠陥が真の欠陥であるか、または偽の欠陥であるかを検証する。ステップ３４０で、真の欠陥が少なすぎるか、または偽の欠陥が多すぎる場合、ユーザは新しいさらに高いしきい値を設定し、システムはステップ３１０に戻る。最終しきい値が決定される前に、通常このループを１〜３回繰り返さなければならない。図４ではユーザの操作は太線の四角形３６０で示される。すなわち、ステップ３１０及び３３０はユーザの操作３６０を必要とする。
【発明が解決しようとする課題】
このしきい値設定方法にはいくつかの問題が有る。第１に、それは緩慢で手作業集約的である。欠陥画像は格納されていないので、検証のため欠陥リスト２３２を見るには再走査が必要である。走査にはウェハ・ステージ２２２を移動させる必要があるため、この処理には時間がかかる。ユーザがしきい値が低すぎると判断した場合、ユーザは新しいレベルを推測する。しきい値修正の結果は、第２試行検査の際に小さい領域を再走査した後に得られる。上記の過程は数回繰り返されて冗長な作業である。もう１つの問題は、ウェハ１００の反復再走査によってウェハの表面が、ひいては検査結果が変化しうるということである。最後に、実際の検査または事後分析の際使用するため画像データが保持されないので、処理を改善することが困難である。
従って、さらに高速でさらに効率的な欠陥検査方法及びシステムの必要が存在している。また、例えば、試行検査、欠陥分析、実際の検査、及び／または検査後分析で使用される欠陥画像データを維持する必要も存在している。
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体材料上の回路パターン中の欠陥を検査する方法とシステムを含む技術を提供する。１つの特定実施形態は、試行検査しきい値設定方法を提供するが、そこでは試行検査格納データの欠陥分析の後初期しきい値が修正される。次に修正されたしきい値が実際の検査でしきい値として使用される。
本発明の１つの実施形態は、例えば、半導体ウェハ上の回路パターンである標本を検査する方法を提供する。この方法には、しきい値を設定するステップが含まれる。次に、標本の検出画像が検出され、基準画像と比較される。そして、しきい値を使用して欠陥候補が抽出され、欠陥候補の情報がメモリに格納される。新しいしきい値が設定され、格納された情報と新しいしきい値を使用して欠陥候補から欠陥が抽出される。欠陥の情報には、欠陥候補位置、欠陥候補範囲、欠陥候補ｘ及びｙ投影寸法、検出画像と基準画像の間の最大差、欠陥テクスチャ、または基準テクスチャまたは欠陥候補の画像のうち、少なくとも１つが含まれる。
本発明の別の実施形態では、半導体材料上の回路パターンを検査する方法が提供される。最初に、初期しきい値が設定される。次に、検査画像が検出される。欠陥候補情報、例えば、マージンが、検査画像と基準画像の間の比較をしきい値処理することで決定されるが、ここではしきい値処理は初期しきい値を使用する。新しいしきい値が欠陥候補情報を使用して決定され、検査画像中の欠陥が前記新しいしきい値を使用して評価される。
本発明の更に別の実施形態は、半導体ウェハ上のダイを走査する検出システム、例えば半導体電子顕微鏡（ＳＥＭ）から受信された生画像を格納する。初期しきい値が電子ビーム・ノイズの平均から設定される。格納された生画像から、検査画像と対応する基準画像とがダイ対ダイ比較及び／またはアレイ比較を使用して抽出される。検査画像とその対応する基準画像の間の差が、初期しきい値を使用してしきい値処理され、検査画像中に潜在的または候補となる欠陥が存在するかが決定される。この欠陥は、後でユーザによって真または偽何れの欠陥であるかが検証されるので、この段階では潜在的または候補となる欠陥である。検査及び基準画像のクリップ画像が、欠陥候補情報と共に、コンピュータ可読媒体に格納される。次に検査及び基準画像のクリップ画像を使用して、欠陥分布が得られる。
この欠陥分布を使用して、新しいしきい値が決定される。ＧＵＩ表示が提供され、新しいしきい値に等しいかそれより上のしきい値を伴う欠陥候補を表す記号と共に２次元欠陥分布を示す。記号を選択することで、ユーザは、例えば、記号に関連するクリップ検査画像を示す拡大図で、欠陥を真または偽の欠陥として検証することが出来る。複数の欠陥候補を検証した後、ユーザは別のしきい値を設定して、再びこの他のしきい値に対応する結果を見ることもある。画像は格納されているので、再走査は必要ない。最終結果は実際の検査で使用されるしきい値である。このしきい値は従来の方法よりさらに高速かつ効率的に得られる。さらに、格納された画像は実際の検査及び検査後分析に使用される。
本発明の１つの実施形態は、コンピュータを使用して、検査システムからの複数の画像に対して欠陥分析を行う方法を提供する。この方法には、複数の画像をコンピュータ可読媒体中に格納するステップと、格納された複数の画像の第１画像から検査画像を検索するステップと、格納された複数の画像の第２画像から対応する基準画像を検索するステップと、真の欠陥が存在するかを決定するために検査画像と対応する基準画像を分析するステップとが含まれる。さらに、場合によっては第１及び第２画像は同じ画像であることもある。
本発明の第２実施形態は、コンピュータを使用して、回路パターン中の欠陥を検査する方法を提供するが、この方法には、差画像をしきい値処理することによって欠陥候補画像が存在するかを決定するステップが含まれる。ここで差画像は検査画像と対応する基準画像との間の差を含んでいる。そして欠陥候補画像が存在する場合、クリップ検査画像と対応するクリップ基準画像とが格納される。さらに、欠陥候補位置座標を含む欠陥候補情報が格納される。クリップ検査画像とクリップ基準画像を使用してマージンも決定される。必要に応じて、分類、ある種類の欠陥に対するしきい値、または拡張結果を決定する計算がなされることもある。
本発明の第３実施形態は、半導体材料上の回路パターン中の潜在的な欠陥を有する複数の画像を試験する検査システムを提供する。このシステムには、複数の画像のクリップ画像を格納する欠陥画像メモリと、欠陥画像メモリから検索されたクリップ画像を分析する、欠陥画像メモリに結合された、複数のプロセッサを備える画像分析器と、クリップ画像と分析の結果を格納するため画像分析器に結合された不揮発性記憶装置とが含まれる。
本発明の第４実施形態は、検査システムを使用して半導体材料上の回路パターン中の欠陥を検出する方法を提供する。第１に、検出装置からの複数の走査画像が格納される。次に、検査画像と基準画像が、ダイ対ダイ比較またはアレイ比較の何れかの選択に基づいて複数の走査画像から決定される。そして、検査画像と基準画像とを使用して、欠陥候補画像が決定される。
本発明の第５実施形態は、検出装置からの画像を使用して半導体材料上の回路パターン中の欠陥を検出する画像処理システムを提供する。この画像処理システムには、画像を格納する画像メモリと、格納された画像から欠陥候補情報を検出する欠陥検出画像処理モジュールが含まれるが、ここで格納された画像には検査画像及び／または基準画像が含まれる。
本発明の第６実施形態は、半導体ウェハの実際の検査の際で使用される更新しきい値を決定する方法を提供する。この方法には、初期しきい値を設定するステップと、初期しきい値を使用して複数の差分値を決定するステップと、複数の差分値に基づいて差分布を決定するステップと、差分布の評価に基づいて更新しきい値を決定するステップとが含まれる。
本発明の第７実施形態は、コンピュータに結合されたディスプレイを使用してしきい値を再設定する方法を提供する。この方法には、第１しきい値が使用されてディスプレイの欠陥候補分布画面上に示される欠陥候補画像表示を選択する時、第１しきい値を表示するステップと、第１しきい値を第２しきい値に変化させるステップであって、その際欠陥分布画面上の欠陥候補画像表示が第２しきい値に対応して変化するステップとが含まれる。
本発明の第８実施形態は、コンピュータ・システムにおいて、回路パターンを備える半導体材料の実際の検査で使用されるしきい値を決定する方法を提供する。第１しきい値と第２しきい値が表示される。さらに、第２しきい値から第１しきい値を減算したものより大きいかそれに等しいマージンを有する欠陥候補画像のグラフィック図示が表示される。次に、欠陥候補画像のグラフィック図示が拡大視認のために選択されると、そのグラフィック図示に関連するクリップ画像が示される。そして、欠陥候補画像が偽の欠陥であり、許容される偽の欠陥の所定の数を越えている場合、新しい第２しきい値がユーザから受け取られる。選択クリップ画像がクリップ検査画像、クリップ基準画像、またはクリップ欠陥候補画像からなるグループから選択される。
本発明の第９実施形態は、コンピュータ・システムにおいて、欠陥候補を表示する方法を提供するが、そこでは欠陥候補はメモリに格納されている。この方法には、しきい値について、欠陥候補の表示を含む２次元欠陥候補分布を第１画面上に表示するステップと、第１画面上の表示の選択に対応して、欠陥候補の拡大図を第２画面上に表示するステップとが含まれる。
本発明の第１０実施形態は、半導体回路パターンの欠陥を検査する分散型システムを提供する。このシステムには、半導体回路パターンの欠陥に関連する複数の画像を獲得し、複数の格納画像に対して欠陥分析を行う検査装置と、複数の画像を格納し、複数の格納画像へのアクセスを提供する、通信ネットワークを介して検査装置に接続されたサーバと、欠陥分析による選択画像の選択に対応する複数の格納画像の選択された画像に関連する複数の記号を表示する、通信ネットワークを介してサーバと検査装置に接続されたクライアント・コンピュータとが含まれる。代替実施形態では、欠陥分析が検査装置の代わりにサーバによって行われる。
本発明の第１１実施形態は、半導体の実際の欠陥検査で使用される検査しきい値を決定する方法を提供する。第１に、欠陥差分布を使用する第１しきい値が計算される。次に、前記第１しきい値に基づく第２しきい値がコンピュータ可読媒体に格納された後実際の検査で使用される。
本発明の別の実施形態では、複数のしきい値の選択されたしきい値を決定する方法が提供されるが、そこではその複数のしきい値は半導体の実際の欠陥検査で使用される。この方法には、欠陥差分布から複数のしきい値を決定するステップと、複数のしきい値の各々について、ユーザ選択式ボタンのような表示をユーザに表示するステップと、選択されたしきい値のユーザによる選択に対応して、選択されたしきい値より大きいかそれに等しい差を有する欠陥の記号を表示するステップとが含まれる。
本発明のこれらと他の実施形態は、以下の発明の実施の形態と添付の図によってさらに詳細に説明される。
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の検査システムの実施形態の単純化された構成図を示す。この検査システムの実施形態には、欠陥検出処理ユニット４１０と欠陥画像処理ユニット４３０が含まれる。ＳＥＭ検出装置２０８は欠陥検出処理ユニット４１０と結合される。ＳＥＭ検出装置２０８は図２及び図３のものと同じである。欠陥検出処理ユニット４１０には、ＳＥＭ検出装置２０８からの２次元（ｘ−ｙ）画像を格納する画像メモリ（図示せず）、ダイ対ダイ比較モジュール４１２、及びアレイ比較モジュール４１４が含まれる。画像メモリ中に格納された画像は、ＳＥＭ検出装置２０８によるウェハ１００の走査の生画像である。画像メモリにはウェハ１００全体またはウェハのある区分の画像が含まれる。ウェハの区分だけが含まれる場合、画像メモリはバッファまたは待ち行列の役目を果たし、ＳＥＭ検出装置２０８からの新しい生画像を入力し、ダイ対ダイ比較モジュール４１２またはアレイ比較モジュール４１４によって処理されるべき生画像を出力する。生画像が格納されているので、ダイ対ダイ比較またはアレイ比較の何れかは１回の走査によってなされる。
ユーザは制御コンソールを介して欠陥検出処理ユニット４１０に、ウェハとダイのレイアウトを入力する。入力には、ダイ対ダイ比較で使用されるダイ・ピッチと、アレイ比較で使用されるセル・ピッチが含まれる。ダイ対ダイ比較モジュール４１２は、図２の画像処理システム２２８で行われるダイ対ダイ比較２３４と同様の機能を有するが、欠陥検出処理ユニット４１０では、欠陥リスト２３２へのエントリではなく、欠陥候補４１６が生成される。さらに、欠陥検出処理ユニット４１０は、図３の画像処理システム２２８の２３６のようなアレイ比較を行うアレイ比較モジュール４１４を有し、これも欠陥候補４１８を生成する。欠陥候補は潜在的な欠陥であり、真、すなわち実際の欠陥であることも、偽の欠陥であることもある。１つかそれ以上の欠陥候補に対して、ユーザは後で、欠陥候補が真または偽どちらの欠陥であるかを検証する。欠陥候補、例えば４１６または４１８が存在すると決定されると、欠陥候補を有するクリップ検査画像と対応するクリップ基準画像（及び必要に応じてクリップ欠陥候補画像）を含むクリップ画像と、欠陥候補情報が欠陥検出処理ユニット４１０によって欠陥画像処理ユニット４３０に出力される。欠陥検出処理ユニット４１０は、画像をクリップし、例えば、欠陥候補位置、範囲、ｘ及びｙ投影寸法、及び必要に応じてマージンといった欠陥候補情報を決定するプログラム・コードを有する。
欠陥画像処理ユニット４３０には、欠陥画像メモリ４３２、多重プロセッサ要素４３４、モニタ４３６、及びシステム・ソフトウェア４３８が含まれる。欠陥画像メモリ４３２はクリップ画像４２０と欠陥候補情報を欠陥検出処理ユニット４１０から受信し格納する。多重プロセッサ要素４３４には１つかそれ以上のプロセッサが含まれ、システム・ソフトウェア４３８を使用して欠陥画像メモリ４３２中に格納されたデータに対して欠陥分析を行う。欠陥分析結果はモニタ４３６上でユーザに対して表示される。
図６は、本発明の別の実施形態の検査システムを示す。ＳＥＭ検出装置５１０は半導体電子顕微鏡（ＳＥＭ）を有し、ＳＥＭからの画像を分析する画像処理システム５１２と結合される。画像処理システム５１２には、画像メモリ５２０、欠陥検出画像処理回路５３０、欠陥画像メモリ５５０、及び画像分析器５６０が含まれる。画像処理システム５１２はモニタ５７５と不揮発性記憶媒体５７０に結合される。画像メモリ５２０と欠陥検出画像処理回路５３０は、図５の欠陥検出処理ユニット４１０と同じまたは同様の機能を行う。画像分析器５６０は、図５の多重プロセッサ要素４３４及びシステム・ソフトウェア４３８と同様の機能を有する。
ＳＥＭ検出装置５１０はウェハを走査し、画像を画像メモリ５２０に記録する。妥当なメモリ・サイズを維持するために、画像メモリ５２０は固定サイズ待ち行列またはバッファのことがある。画像メモリ５２０中に格納された基準画像と検査画像とを使用し欠陥検出画像処理回路５３０によって行われた比較検査の結果欠陥候補が探索される。１つの実施形態では、基準画像が検査画像から減算され、初期しきい値ｔｈ０を使用してしきい値処理される。バイナリ欠陥画像が存在する場合欠陥候補が存在する。欠陥候補位置情報５４０が欠陥検出画像処理回路５３０によって計算され、画像処理システム５１２は検査画像から欠陥候補の画像をクリップし、基準画像から対応する画像をクリップして、クリップ画像を欠陥画像メモリ５５０に格納する。画像分析器５６０は欠陥画像メモリ５５０中に格納されたクリップ画像に対して欠陥分析を行う。１つの実施形態では、欠陥分析には差分布に基づいて新しいしきい値ｔｈ１を決定することが含まれる。画像分析器５６０には、複数のプロセッサを有する多重プロセッサ・システムが含まれるが、そこでは各プロセッサは例えば、クリップ検査画像とクリップ基準画像（必要に応じて、クリップ欠陥候補画像も含まれる）といったクリップ画像の組合せを同時に分析することが出来る。
１つの実施形態では、画像分析器５６０は、欠陥画像メモリ５５０中に格納されたクリップ検査画像と対応するクリップ基準画像から、本明細書では「マージン」とも呼ばれる、欠陥検出マージンを計算する。欠陥検出マージンは初期しきい値レベル（例えば、ｔｈ０）から、欠陥が検出出来る最大値までのしきい値範囲である。欠陥候補毎に欠陥検出マージンを計算することで、しきい値設定を変更する際に検査結果を見ることが出来、検査を再び行う必要はない。クリップ画像、欠陥位置情報、及び欠陥検出マージンは記憶媒体５７０に書き込まれる。ＤＶＤ、ＣＤ、及びＨＤといった媒体が記憶媒体５７０として使用される。記憶媒体は通信ネットワークを介してアクセスされることもある。
図７は、本発明のまた別の実施形態の検査システムを示す。光学検出装置６１０は半導体を検査するために使用される光学装置を有し、光学検査装置６１０からの画像を分析する画像処理システム６１２と結合されている。画像処理システム６１２には、画像メモリ６２０、欠陥検出画像処理回路６３０、欠陥画像メモリ６５０、及び画像分析システム６６０が含まれる。画像処理システム６１２はモニタ６７５及び不揮発性記憶媒体６７０と結合される。実際には、画像処理システム６１２はＳＥＭ検出装置５１０の画像処理システム５１２と同様である。すなわち、本発明の画像処理システムの実施形態は、例えば、フォーカス・イオン・ビーム・システム、または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）システムといった他の検出システムとも使用されることがあり、本明細書で説明されるＳＥＭまたは光学検出システム用の実施形態に制限されない。
図８は、本発明の実施形態のしきい値設定方法の流れ図を示す。ステップ７１０で、初期しきい値が、ユーザによる手動または検査システムによる自動の何れかによって設定される。検査システムは電子ビーム２１０のノイズを測定し、平均電子ビーム・ノイズを初期しきい値ｔｈ０として使用する。次に、欠陥候補を決定し、欠陥候補情報と画像を決定し、画像をクリップすることで試行検査（ステップ７２０）が行われる。ステップ７３０で、別のしきい値（ｔｈ１）が欠陥分析から決定される。ユーザはモニタ上のＧＵＩ表示で、しきい値処理済み欠陥候補分布を含む欠陥分析の結果を見る。この表示を使用して、ユーザは１つかそれ以上の欠陥候補を検証し、しきい値ｔｈ１を、例えば、値ｔｈ２に修正することがある（ステップ７４０）。画像分析器５６０は、ｔｈ２について新しいしきい値処理済み欠陥候補分布を計算し、それをモニタ上に表示する。欠陥画像メモリ５２０は必要な欠陥候補画像と情報を有しているので、ユーザはしきい値を再設定し、画像中の欠陥を検証し、その結果をウェハを再走査する必要なしに見ることが出来る。ある範囲の光学再走査が提供されることがあるが、それは必要ない。すなわち、図８の太線のユーザ操作ボックス７６０によって示されるように、ユーザはステップ７４０でだけ必要である。しきい値が決定されると、実際の検査（ステップ７５０）が行われる。少なくとも１ステップのしきい値修正と再判断（ステップ７４０）が実際の検査（ステップ７５０）で必要に応じて使用され、しきい値を修正することがある。別の実施形態では、ステップ７４０は使用されず、ｔｈ１が実際の検査のしきい値として使用される。
さらに、欠陥候補画像及び情報は不揮発性記憶媒体５７０に格納されるので、このデータは検査後分析で使用される。例えば、ステップ７１０〜ステップ７４０は反復及び分析され、さらに良好なしきい値が決定出来るかが評価されることもある。その場合、処理上または操作員訓練上の是正措置が設定される。
図９は、図８の初期設定（ステップ７１０）と試行検査（ステップ７２０）ステップのさらに詳細な流れ図を示す。処理８１０では、初期しきい値（ｔｈ０）が、ユーザによる手動または、システムの標準計量、例えば、電子ビーム・ノイズの使用による自動の何れかによって設定される。潜在的な、または候補となる欠陥を有する検査画像８１２と、検査画像８１２に対応する基準画像８１４が互いに減算され（８１６）、差画像８１８が与えられる。次に初期しきい値８１０が使用されて差画像８１８をしきい値処理し（処理８２０）、バイナリ欠陥候補画像８２４と、例えば、欠陥候補位置、欠陥候補範囲、欠陥候補ｘ及びｙ投影寸法、検査及び基準画像の最大差、欠陥テクスチャ、基準テクスチャ、基準円内の平均差または反復基準円のパターン中のいくつかの選択された基準円内の平均差といった欠陥候補情報８２２を生成する。代替実施形態ではマージンが計算される。欠陥候補情報８２２は処理８３０で使用されて検査画像８１２、基準画像８１４、及び欠陥候補画像８２４をクリップし、結果としてクリップ基準画像８３２、クリップ検査画像８３４、及びクリップ欠陥候補画像８３６が得られる。クリップ欠陥候補画像８３６は随意選択であり、潜在的欠陥を見る際ユーザを支援するために提供される。クリップ基準画像８３２とクリップ検査画像８３４は処理８４０でマージンを計算するために使用される。代替実施形態ではマージンが処理８２０で計算されることもあることに注意されたい。処理８４０では、必要に応じて、例えば欠陥候補の分類、欠陥の種類による欠陥候補のしきい値処理、または拡張結果といった他の計算がなされることもある。拡張結果の場合所定の標準しきい値ｔｈＮが設定される。標準しきい値はｔｈ０に等しいかまたはそれより大きい。欠陥候補に対する拡張結果は、欠陥候補の最大しきい値（すなわち、欠陥候補が検出出来る最大しきい値）から標準しきい値ｔｈＮを減算したものである。拡張結果は正規化値と同様である。処理８４０の結果、すなわち、欠陥情報８２２、クリップ基準画像８３２、クリップ検査画像８３４、及びクリップ欠陥候補画像８３６は不揮発性記憶媒体に格納される（処理８４２）。別の実施形態ではマージンだけが処理８４０で計算され、記憶媒体に格納される（処理８４２）。欠陥候補が、例えば図１８で表示される時、例えば、欠陥候補の分類、欠陥の種類による欠陥候補のしきい値処理、または拡張結果といった他の随意選択の計算が、例えば、記憶媒体５７０に格納されたデータを使用してなされる。別の実施形態では、処理８４０で計算される唯一の情報は、例えば、差分布グラフ中の第１、第２及び第３局所最大値である。これらは記憶媒体に格納される（処理８４２）。
図１０は、初期設定と試行検査の例を与える。９１０には、断面９１４を有する検査画像９１２とクリップ検査画像９１６が示される。クリップ検査画像９１６は１２８×１２８ピクセルの寸法を有することがある。９１０には、断面９１４について信号振幅９２４対ピクセル位置９２２を示すグラフ９２０が存在する。欠陥候補９２６がグラフ９２０上に示される。９３０には、基準画像９３２、基準画像９３２の断面９３４、及びクリップ基準画像９３６が示される。グラフ９３８は、断面９３４に沿った基準画像９３２中のバックグラウンド・ノイズを示す。９５０には、断面９５４を有する差画像９５２が示される。グラフ９５６は、そのｙ軸９５８としてグラフ９２０と９３８の信号振幅の差を有する。欠陥候補９２６に関連する欠陥候補信号９６０は欠陥信号最大差９６２を有する。ノイズ９６４は、検査画像９１２と基準画像９３２のノイズの差に起因する。初期しきい値ｔｈ０  ９６６は１つの実施形態では手動または自動でノイズ９６４に対して設定される。マージン９６８は欠陥信号最大差９６２としきい値ｔｈ０  ９６６の間の差である。９７０には、断面９７４を有する欠陥候補画像９７２、及びクリップ欠陥候補画像９７８が示される。欠陥候補または潜在的欠陥９８０は容易に見られる。９７０には、欠陥候補画像断面９７４について、バイナリ振幅９８４を伴うグラフ９８２が示される。
図１１は、図８のしきい値計算ステップ７３０のさらに詳細な図を示す。クリップ基準画像１０１０とクリップ検査画像１０１２が処理１０１４で受信される。これらの画像は記憶媒体５７０から検索されるか、または図９（画像８３２及び８３４）から直接使用される。処理１０１４では、まずクリップ基準画像１０１０がクリップ検査画像１０１２から減算され、差画像が得られる。次に、差分値が差画像から得られる。例えば、差画像のある断面についてしきい値ｔｈ０より上の信号振幅が計算される。代替実施形態では、差画像に対する差分値はマージンである（処理１０１６）。各欠陥候補に対する差分値が使用され、全ての欠陥候補について差分布が決定される（処理１０１８）。処理１０２０では、例えば、差分布中の第１局所最小値を使用して、新しいしきい値ｔｈ１が決定される。別の実施形態では、欠陥密度、すなわち、単位面積当たりの頻度対差がまずグラフ化される。次に、しきい値ｔｈＸから無限大までの範囲が、各差、すなわちしきい値について計算される。平坦域が存在する、すなわち、範囲が大きく変化しない場合、欠陥密度は安定するように決定され、しきい値ｔｈ１は平坦域値の１つに設定される。別の実施形態では、一定の欠陥計数または一定の欠陥密度がｔｈ１として設定される。また別の実施形態では、図１５の１４５２のような欠陥密度図で、無限大での最小値の上３ＤＢの点がしきい値ｔｈ１として設定される。
図１２は、図８のしきい値修正及び再判断ステップ７４０のさらに詳細な図を示す。処理１１１０では、初期しきい値ｔｈ０と、ステップ７３０から計算されたしきい値ｔｈ１が表示される。次に、（ｔｈ１−ｔｈ０）より大きいか、それに等しいマージンを有する欠陥候補画像を表す記号または表示を使用して、２次元欠陥候補差分布が表示される。処理１１１４では、欠陥候補を表す記号が拡大図について選択される。１〜３つの画像、例えば、クリップ基準画像、クリップ検査画像、及び／またはクリップ欠陥候補画像が別の画面に表示される。必要に応じて、欠陥範囲がＳＥＭ再走査及び／または光学再走査され、対応する画像が表示される。欠陥候補の拡大画像が真の欠陥であるか偽の欠陥であるかがユーザによって検証される（処理１１１６）。さらに検査すべき欠陥候補が存在する場合（決定１１１８）、処理１１１４に戻る。それ以上検査すべき欠陥候補が存在しない場合、決定１１２０で、存在する偽の欠陥が許容可能な数かが決定される。存在する偽の欠陥が許容可能な数である場合、図８のしきい値設定処理は完了し（処理１１２２）、実際の検査が行われる（ステップ７５０）。偽の欠陥が多すぎる場合、決定１１２０で、ユーザにより新しいしきい値レベルがｔｈ１について設定され、処理１１１０が繰り返される。
図１３は、図８のしきい値修正及び再判断ステップ７４０の代替実施形態を示す。処理１２１０では、しきい値ｔｈ０及びｔｈ１が表示される。処理１２１２では、ｔｈ１より大きいかまたはそれに等しい差分値を有する欠陥候補画像が表示される。処理１２１４では、欠陥候補画像の表示が拡大図について選択され、関連クリップ検査画像が表示される。処理１２１６では、ユーザはクリップ検査画像を見て、欠陥候補が真の欠陥であるか偽の欠陥であるかを検証する。決定１２１８では、さらに検査すべき欠陥候補が存在するかを見る試験がなされる。存在する場合処理は１２１４に戻る。存在しない場合偽の欠陥が許容可能な数かが検査される（決定１２２０）。存在する偽の欠陥が許容可能な数である場合しきい値設定処理は終了する（処理１２２２）。偽の欠陥が多すぎる場合、しきい値レベルｔｈ１は、処理１２２４で新しい値に設定される。処理１２２６では、新しい欠陥候補画像が生成され処理は処理１２１０に戻る。
図１４は、本発明の実施形態のしきい値設定方法の例を与える。グラフ１３０８は、発生頻度１３１０対差分値１３１２を示す。グラフ１３０８には、ガウス・ノイズ分布を示す部分グラフ１３２２と、欠陥分布を示す部分グラフ１３２４が含まれる。ガウス・ノイズ曲線１３２２の下の範囲１３１４は、欠陥のない標準発生頻度分布である。欠陥分布曲線１３２４の下の範囲１３１８は、特定のしきい値での欠陥の発生頻度を与える。グラフ１３０８は何らかのしきい値処理の前の全ての差を表す。グラフ１３２５は、図８の初期設定及び試行検査ステップ７１０及び７２０の結果を示す。処理しきい値ｔｈ０  １３２６が設定される。しきい値ｔｈ０より低い全ての差は取り除かれている。しきい値１３２６より上の標準ノイズには、範囲１３２８及び１３３０が含まれる。グラフ１３３４は、図８のしきい値計算ステップ７３０の結果を示す。新しいしきい値ｔｈ１  １３４０が第１最小値すなわち、ガウス・ノイズ曲線１３２２と欠陥分布曲線１３２４の間の谷に設定される。グラフ１３４２は、図８のしきい値修正及び再判断ステップ７４０の結果を示す。このステップ７４０は随意選択であるが、それが含まれる場合、ＧＵＩからのユーザ選択を使用して、しきい値をしきい値ｔｈ１  １３４０からしきい値ｔｈ２  １３４６に修正する。この例では、最適しきい値は範囲１３２８及び１３３０はノイズであるためしきい値外とし、欠陥範囲１３１８を保持する。この例では最適しきい値はｔｈ２である。
図１５は、本発明の実施形態の図８のしきい値修正及び再判断ステップ７４０で使用されるＧＵＩディスプレイの概略図である。ＧＵＩは、試行検査とｔｈ１のしきい値計算の後検査結果を確認するために使用される。ディスプレイ上のマップ表示範囲１４１０では、小さな塗りつぶし正方形標識、例えば１４１２、１４１４、１４１６、及び１４２０は、検出された欠陥候補の位置を示す。これらの標識（すなわち、記号）の１つ、例えば１４２０が選択され、拡大画像表示範囲１４３０にドラッグされると、欠陥画像メモリ５５０中に格納された欠陥候補のクリップ検査画像が、拡大画像表示範囲１４３０に表示される。欠陥カテゴリー入力ボックスは、図示されないが、これもＧＵＩに表示される。欠陥カテゴリーの例には、ホール欠落、高インピーダンス、異物粒子、及び短絡回路がある。別の実施形態では、クリップ検査画像、クリップ基準画像、クリップ欠陥候補画像またはそれらの任意の組合せが、拡大画像表示範囲１４３０に示される。代替実施形態では、欠陥範囲の再走査されたＳＥＭ及び／または再走査された光学画像が表示される。さらに別の実施形態では、これらの画像が画像メモリ５２０にある場合、再走査は省略され、画像はメモリから呼び出される。
ボタン１４３２及び１４３４によって、自動１４３２または手動１４３４のしきい値再設定が可能になる。この例では、自動ボタン１４３２が選択されると想定される。水平バー１４４０には、試行検査の前に事前設定された初期しきい値ｔｈ０が存在し、水平バー１４４２には、例えば図８のステップ７３０で自動的に計算された推奨しきい値ｔｈ１が存在する。実行ボタン１４４４が選択されると、（ｔｈ１−ｔｈ０）より大きいかまたはそれに等しい欠陥検出マージンを有する欠陥候補がマップ表示範囲１４１０上に表示される。欠陥計数１４４６と欠陥密度１４４８の値もそれに応じて更新される。代替実施形態では、各欠陥候補画像について、ｔｈ１しきい値が、欠陥画像メモリ５５０に格納されたクリップ検査及び対応するクリップ基準画像の差に適用される。画像分析器５６０中の複数の処理要素によって、これらの計算の多くは並行して行われる。マップ表示範囲１４１０には、ｔｈ１しきい値に関連する欠陥候補標識が示され、欠陥計数１４４６と欠陥密度１４４８の値もそれに応じて更新される。別の実施形態では、例えば、ｔｈＬ、ｔｈＨがそれぞれ低及び高しきい値である時、ｔｈＬ＜欠陥検出マージン＜ｔｈＨであるマージンの範囲について、欠陥分布が示される。
情報ボタン１４５０が選択されると、しきい値（例えば、ｔｈ０及びｔｈ１）と欠陥密度の間の関係を示すグラフ１４５２が表示され、このグラフ１４５２は、新しいしきい値ｔｈ１が適切かを判断するために使用出来る情報を提供する。手動選択ボタン１４３４が選択された場合、表示ＴＨバー１４４２をスライドすることでしきい値ｔｈ１が変更される。別のしきい値を選択した後実行ボタン１４４４を押すと、範囲１４１０に表示された欠陥候補標識及び値と、欠陥計数１４４６及び欠陥密度１４４８の値が、スライド位置１４４２によって設定されたしきい値が適用された検査の結果に応じたものに更新される。ボタン１４５４及び１４５６によって、マップ表示範囲１４１０上の欠陥候補標識について２値１４５４または多重レベル（グレースケール）１４５６の選択が可能になる。多重レベル１４５６が選択された場合、欠陥検出マージンが大きいほど欠陥候補標識が暗い色になるグレースケール画像が示される。多重レベル表示は、ｔｈ１しきい値が手動設定されている場合参照用に使用され、暗い色の欠陥候補と明るい色の欠陥候補がウェハ上でどのように分布しているかを示す。別の実施形態では、グレースケールの代わりに、色コード、標識の大きさ、標識の形状が使用される。また別の実施形態では、しきい値ｔｈ０を上回る差が大きいほど（すなわち、欠陥検出マージンが大きいほど）、欠陥候補標識は明るい色になる。例えば、差が電気抵抗を表していた場合、欠陥候補標識が明るい色であるほど、抵抗は低い。ごく明るい色の標識は短絡回路を示し、ごく暗い色の標識は開回路を示す。レシピ作成ボタン１４７０によって、ウェハ１００の様々な区分について検査モードをダイ対タイまたはアレイの何れかに設定するレシピまたはプログラム・スクリプトの使用が可能になる。検査ボタン１４７２によって、実際の検査でこのＧＵＩを使用することが可能になる。また欠陥検査ボタンによって検査後分析でこのＧＵＩを使用することが可能になる。
この例によれば、ユーザはしきい値設定変更の後、従来のシステムの場合のように再び試行検査を行うことなく試行検査結果を容易に見ることが出来るので、検査を再び行うことと比較して時間を大きく節約することが出来る。さらに、このしきい値設定処理は実際の検査の際調整を行うために使用されることもある。すなわちこの方法はより柔軟性がある。
クリップ画像が記憶媒体５７０に格納されているので、欠陥の試験後分析を行うことも可能である。すなわち、欠陥検査処理を改善のため試験することが出来る。将来の初期しきい値の決定を支援するデータも利用可能である。すなわち、効率が改善される。
図１６は、本発明の別の実施形態のＧＵＩを示す。この実施形態では、ユーザは欠陥分布画面１５１０のどの区分がどんなしきい値を使用するかを選択することが出来る。例えば画面１５１０では、外側円１５１２と内側円１５１５という２つの同心円範囲が存在する。外側円１５１２中の欠陥候補１５２０は、内側円１５１５中の欠陥候補１５２５と異なったしきい値で表示されるようしきい値処理されることがある。しきい値バー、例えば、１４４０及び１４４２は、それぞれ外側円１５１２と内側円１５１５に割り当てられる。
図１７は、本発明のまた別の実施形態のＧＵＩを示す。この実施形態では、ユーザは欠陥分布画面１５５０の任意の区分１５５４（暗い色の点付きの範囲）を選択して１つのしきい値で使用し、画面１５５２の残りの部分では別のしきい値を使用することが出来る。この範囲は、選択される範囲の輪郭を描くマウスの使用によって選択される。欠陥候補１５６０は、選択範囲１５５４内の欠陥候補１５６５と異なったしきい値で表示されるようしきい値処理される。しきい値バー、例えば、１４４０及び１４４２は、それぞれ選択範囲１５５４と残りの部分１５５２に割り当てられる。
本発明の別の実施形態では、画像分析器５６０は、例えば、明度、円周、境界の不均一さ、方向、及び背景パターン上の位置といった欠陥候補の個別の特徴を決定した後それらの特徴を使用して、例えば、開コンタクトホール、短絡回路、異物粒子、または薄膜残留物といった、欠陥候補画像の種類を分類する。本実施形態は特に、ユーザが欠陥の種類毎に検査の結果を見ることが出来、ユーザが欠陥の種類に基づいて個々のしきい値を設定出来るようにすることを目的としている。
欠陥をどのように分類するかの例が以下説明される。例えば、メモリ素子のホールが検査されると想定される場合、開コンタクトホール（開回路）は正常なホールより暗い色に見える傾向があり、短絡回路は正常なホールより明るい色に見える傾向がある。画像分析器５６０は、マージンを使用することで欠陥の特徴として欠陥位置の平均明度を決定する。この特徴を使用して、画像分析器５６０は欠陥候補を開コンタクトホールまたは短絡回路として分類する。代替実施形態では、画像分析器５６０は、欠陥画像メモリ５５０に格納されたクリップ検査画像と対応するクリップ基準画像を使用することで、欠陥の特徴として欠陥位置の平均明度を決定する。別の実施形態では、２つの欠陥分布表示形式が存在し、ＧＵＩは２つの形式を切り換えるトグル・ボタンを有する。１つの形式は自動分類欠陥種類で、もう１つの形式は手動分類欠陥種類である。
図１８は、種類によって分類された欠陥候補画像を有する本発明の実施形態のディスプレイを示す。マップ表示範囲１６１０には、異なった欠陥種類について異なった標識または記号が、開コンタクトホール１６２０、短絡回路１６２２、異物粒子１６２４、及び薄膜残留物１６２６という４つの種類に分類された検出欠陥を示す。表示範囲１６１０には、開コンタクトホール欠陥候補１６３２、短絡回路欠陥候補１６３４、異物粒子欠陥候補１６３６、及び薄膜残留物欠陥候補１６３８の例が示される。
欠陥種類（しきい値処理済み）ボタン１４６２はこの表示のために選択されていると想定される。全欠陥共通ボタン１４６０を選択すると、全ての欠陥候補について共通の欠陥だけが示され、表示は形式上図１５の１４１０により近く見える。
ボタン１４３２を使用することで自動しきい値再設定方法が選択されると、全ての欠陥種類について新しいしきい値が計算され、それぞれ欠陥種類１６２０、１６２２、１６２４、及び１６２６について、水平バー１６３０、１６３２、１６３４及び１６３６が示される。自動新しきい値計算方法は１つの種類について前の実施形態で説明されたものと同じである。他方、手動ボタン１４３４が選択されると、欠陥種類について水平バー１６３０、１６３２、１６３４、及び１６３６をスライドさせることで、全ての欠陥種類について望ましいしきい値がユーザによって設定される。
表１６４０によって、マップ上に欠陥候補記号を表示する欠陥種類毎の表示ビューの選択が可能になる。すなわち各欠陥種類について、「オフ」、「２値」、または「グレー」の互いに相反する選択が可能である。第１欠陥種類について「オフ」を選択すると、第１欠陥種類に分類された欠陥位置はマップ上に表示されない。第２欠陥種類について「２値」を選択すると、マップ上のその種類の欠陥候補について、２値標識、例えばバイナリが表示される。第３種類について多重レベルを選択すると、第３種類の欠陥候補の標識は、表示される時個々の欠陥候補に固有の欠陥検出マージンによって、暗い色かまたは明るい色になる。別の実施形態では、全ての欠陥種類は共に「オフ」、「２値」または「グレー」になる。別の実施形態では、多重レベル表示には、ｔｈ０＜欠陥マージン＜ｔｈ１の場合円、ｔｈ１＜欠陥マージン＜ｔｈ２の場合三角形、またｔｈ２＜欠陥マージン＜ｔｈ３の場合矩形が含まれる。
本実施形態ではユーザは欠陥の種類によって検査感度を設定出来るので、全ての欠陥種類の検査は各種類に適した感度で行われる。これによって、１つの種類の欠陥を検査すると、別の欠陥種類を検出する感度が高すぎるため検出される欠陥が多くなりすぎるという問題が解決出来る。
図１９は、本発明の実施形態の分散型システムを示す。例えば、図１５に図示されるようなＧＵＩディスプレイ１８１０はクライアント・プログラムとしてパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１８２０上で動作する。ＰＣ１８２０は、通信ネットワーク１８３５を介して、データベース（ＤＢ）１８３２を有するサーバ１８３０と接続される。通信ネットワーク１８３５は、例えば、イントラネット、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、またはインターネットである。ＰＣ１８２０とサーバ１８３０を有する分析施設が１つの場所、例えば１つの国に配置され、検査装置１８４２及び１８４４を有する製造施設が別の場所、例えば別の国にある場合、インターネットが使用される。ＤＢ１８３２には、例えば、クリップ画像、マージン、及び欠陥候補情報といった、図９の処理８４２によって記憶媒体に格納された情報が含まれる。ＤＢ１８３２は図６の記憶媒体５７０の役目を果たす。サーバ１８３０は、通信ネットワーク１８３５を介して、ＰＣ１８２０、レビュー装置１８４０、検査装置１８４２、及び検査装置１８４４に画像及びデータを提供する。すなわち、記憶媒体、すなわちＤＢ１８３２に格納された欠陥画像、情報、及び欠陥検出マージンは通信ネットワーク１８３５を介してどこからでも参照出来る。
図６の５１２のような画像処理システムが検査装置１８４２中に存在する。検査装置１８４２にはさらに、例えば、ＳＥＭ検出装置５１０のような検出装置が含まれる。検査装置１８４４は、ＳＥＭ検出装置５１０または光学検出装置６１０または、２０００年７月１１日発行の、シシド他による米国特許第６，０８７，６７３号「パターンを検査する方法とその装置」で示されているような組合せを有する。レビュー装置１８４０は、必要に応じて提供されるが、これも検出装置と、さらにコンピュータを有し、製造工程からオフラインでウェハを再走査する。レビュー装置１８４０は、前の欠陥候補検証判断を分析し、かつ／または欠陥を分類するために使用される。代替実施形態では、サーバ１８３０には、検査装置１８４２ではなく、例えば図６の５１２のような画像処理システム、または図５の欠陥画像処理ユニット４３０が含まれる。ＤＢ１８３２は記憶媒体５７０の内容以外に、画像メモリ５２０及び／または欠陥画像メモリ５５０のデータも格納することが出来る。サーバ１８３０には多重プロセッサ要素４３４が含まれることもある。
図２０は、本発明の実施形態の実際の検査で格納されたレシピを使用する流れ図を示す。ステップ２０１０及び２０２０には図８のステップ７１０〜７４０が含まれる。図１４の例によって示されるように、しきい値修正、及び再判断（ステップ７４０）の結果はしきい値ｔｈ２である。図１５でレシピ作成１４７０を選択することで、この単一しきい値ｔｈ２が検査レシピ中に格納される（ステップ２０３０）。格納される検査レシピの他の例には多重しきい値ｔｈ２１、ｔｈ２２、．．．ｔｈ２Ｎと自動しきい値がある（ステップ２０３０）。また、上記の２つまたは３つのレシピ例の混合方式も使用される。図１５で検査１４７２ボタンを選択することで、格納されたレシピを使用して実際の検査が行われる（ステップ２０４０）。
図２１は、本発明の実施形態の実際の検査２１３０で使用されるしきい値を示す。図２１を参照すると、検査しきい値２１１０は図１５の検査ＴＨ１４４０のバーに対応し、表示しきい値２１１２は、図１５の表示ＴＨ１４４２のバーに対応する。上記で示されたように、しきい値設定２１２０の結果はｔｈ０  ２１２２の検査しきい値２１１０と、ｔｈ２  ２１２４の表示しきい値２１１２である。
単一しきい値、ｔｈ２、レシピを使用する１つの実施形態では、実際の検査で欠陥検出画像処理回路５３０のしきい値はｔｈ２に固定され、画像分析ユニット５６０は使用されない。すなわち、表示しきい値２１１２は本質的に固定されておりユーザ修正可能でない。別の実施形態では欠陥検出画像処理回路５３０のしきい値、すなわち検査しきい値２１１０は、αが計器定数、例えば、電子ビーム・ノイズの標準偏差の約３〜６倍である時、（ｔｈ２−α）２１３２に設定される。従って表示しきい値はｔｈ２  ２１３４であり、実際の検査２１３０の際ユーザ修正可能である。
多重しきい値レシピを使用すると、欠陥検出処理ユニットのしきい値は（（最小値ｔｈ１、ｔｈ２、．．．、ｔｈＮ）−α）２１３６であり表示しきい値２１１２はボタンｔｈ２１  ２１３８、ｔｈ２２  ２１４０、またはｔｈＮ  ２１４２としてＧＵＩ上に示される。この場合実際の検査２１３０では、操作員はボタンｔｈ２１、ｔｈ２２、．．．、ｔｈ２Ｎの１つを選択するか、または初めに選択されるボタンに設定された図１５の表示ＴＨバー１４４２を使用してしきい値を修正することが出来る。多重しきい値手段の複数の検査結果の出力は同時に得られる。
図２２は、本発明の実施形態の欠陥差分布の例を示す。軸は、例えば検査及び基準画像間の信号振幅の差２２１２と発生頻度２２１４である。分布２２２０は標準バックグラウンド・ノイズについて差を表す。分布曲線２２２２はわずかな欠陥差を例示し、分布曲線２２２４は大きな欠陥差を例示する。この実施形態では、図１１のステップ１０２０の結果は１つではなく多数のしきい値、ｔｈ１１、ｔｈ１２、またはｔｈ１Ｎである。これらのしきい値は図８のステップ７３０によって自動的に計算され、差分布の局所最小値を表す。しきい値修正及び再判断（ステップ７４０）の際、これらはそれぞれｔｈ２１、ｔｈ２２、またはｔｈ２Ｎとして直接使用されるか、または図１４に示された例と同様にユーザによって修正され、ｔｈ２１、ｔｈ２２、またはｔｈ２Ｎを生じる。図２２から、操作員がしきい値ｔｈ２１  ２２３０を選択すると、多数の偽の欠陥を伴うわずかな欠陥差２２２２が検出される（高感度）。しきい値ｔｈ２２  ２２３２が選択されると、大きな差２２２４を伴う欠陥しか検出されない（低感度）。設定段階では、わずかな差の検出、例えばしきい値ｔｈ２１が使用される。
自動しきい値処理２１４６が使用されると、（ｔｈ２−α）２１４４が検査しきい値２１１０（すなわち、ステップ７１０の初期設定しきい値）として使用され、しきい値計算ステップ７３０で与えられた同じしきい値計算が適用されて、実際の検査２１３０についてしきい値２１４６を決定する。
本発明の別の実施形態は標本を検査するためコンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ・プログラム製品を提供する。このプログラムには、しきい値を設定するコード、標本の検出画像を検出するコード、検出画像を基準画像と比較するコード、しきい値を使用して、比較から欠陥候補を抽出するコード、欠陥候補の情報をメモリに格納するコード、新しいしきい値を設定するコード、及び格納された情報と新しいしきい値を使用して欠陥候補から欠陥を抽出するコードが含まれる。
また別の実施形態では、半導体材料上の回路パターンを検査する、コンピュータ可読媒体上に格納されたコンピュータ・プログラム製品が提供される。このプログラムには、初期しきい値を設定するコード、検査画像を検出するコード、前記検査画像と基準画像の間の比較をしきい値処理することで欠陥候補情報を決定するコードであって、その際前記しきい値処理が前記初期しきい値を使用するコード、前記欠陥候補情報を使用して新しいしきい値を決定するコード、及び前記新しいしきい値を使用して前記検査画像中の欠陥を評価するコードが含まれる。
【発明の効果】
上記の機能は一般に特定のハードウェア及びソフトウェアに関して説明されたが、認識されるように、本発明ははるかに広範な適用可能性を有する。例えば、ソフトウェアの機能はさらに結合またさらには分離することが出来る。同様に、ハードウェアの機能もさらに結合またさらには分離することが出来る。ソフトウェアの機能はハードウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの組合せによって実現される。同様に、ハードウェアの機能もソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの組合せによって実現される。適用業務に応じて任意の数の組合せが行われる。
本発明の多くの修正及び変形が上記の教示の見地から可能である。従って、理解されるように、添付の請求項の範囲内で、本発明は個々に説明されたものとは異なる形で実施されることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、検査システムの対象である半導体ウェハの単純化されたレイアウトを示す。
【図２】図２は、従来の検査システムを示す。
【図３】図３は、従来の検査システムを示す。
【図４】図４は、従来のしきい値設定方法を示す。
【図５】図５は、本発明の検査システムの実施形態の単純化された構成図を示す。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態の検査システムを示す。
【図７】図７は、本発明のまた別の実施形態の検査システムを示す。
【図８】図８は、本発明の実施形態のしきい値設定方法の流れ図を示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態の図８の初期設定及び試行検査ステップのさらに詳細な流れ図を示す。
【図１０】図１０は、初期設定及び試行検査の例を与える。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態の図８のしきい値計算ステップのさらに詳細な図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態の図８のしきい値修正及び判断ステップのさらに詳細な図を示す。
【図１３】図１３は、図８のしきい値修正及び判断ステップの代替実施形態を示す。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態のしきい値設定方法の例を与える。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態の図８のしきい値修正及び再判断ステップで使用されるＧＵＩディスプレイの概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の別の実施形態のＧＵＩを示す。
【図１７】図１７は、本発明のまた別の実施形態のＧＵＩを示す。
【図１８】図１８は、種類によって分類された欠陥候補画像を有する本発明の実施形態のディスプレイを示す。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態の分散型システムを示す。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態の実際の検査で格納されたレシピを使用する流れ図を示す。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態の実際の検査２１３０で使用されるしきい値を示す。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態の欠陥差分布の例を示す。
【符号の説明】
１００・・・ウェハ    ２１０・・・電子ビーム    ２１４・・・対物レンズ
２１８・・・センサ    ２２２・・・ステージ    ２２８、５１２、６１２・・・画像処理システム    ２３０・・・ＧＵＩコンソール    ４１０・・・欠陥検出ユニット    ４３０・・・欠陥画像処理ユニット    ４３２、５５０・・・欠陥画像メモリ    ４３６・・・モニタ    ５１０・・・ＳＥＭ検出装置    ５２０・・・画像メモリ    ５３０・・・欠陥画像処理回路    ６１３・・・光学検出装置    ６７０・・・記憶媒体
【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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