(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多数のチップにおける１チップ内での繰り返しパターン領域の繰り返しパターンを検査する検査装置であって、
繰り返しパターン領域に対し、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較するセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較するチップ比較とを実行することによりパターンの欠陥を検出することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
基板上に形成された多数のチップにおけるパターンを検査する検査装置であって、
基板を支持する基板支持手段と、
前記チップの画像を撮影するための撮影手段と、
前記基板支持手段と前記撮影手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記撮影手段により撮影したチップの画像を記憶する画像記憶手段と、
前記撮影手段により撮影した１チップ上の領域内において、繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段により設定した繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とを記憶する領域記憶手段と、
前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域に対して、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較を実行するセル比較検査手段と、
前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とに対して、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較を実行するチップ比較検査手段と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項３】
基板上に形成された多数のチップにおけるパターンを検査する検査方法であって、
１チップ上の領域内において、繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定工程と、
前記領域設定工程で設定した繰り返しパターン領域に対しては、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較との両方を実行するとともに、前記領域設定工程で設定したランダムパターン領域に対しては、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較を実行する欠陥検出工程と、
から成ることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン検査方法において、
前記領域設定工程においては、チップ上のパターンを撮影することによりこのパターンを表示装置上に拡大表示し、この拡大表示されたパターンを利用して繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定するパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ等の基板に対し、当該基板上に形成された多数のチップにおけるパターンを検査する検査装置およびパターン検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハに形成された多数のチップ内には、例えばメモリにおける電荷蓄積部分のように同一の形状を有するパターンが繰り返して形成される繰り返しパターン領域と、それ以外のパターンが形成されるランダムパターン領域とが存在する。そして、このようなチップ内のパターンを検査する際には、繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とに対し、各々、異なる検査方法が用いられている。
【０００３】
すなわち、上記ランダムパターン領域に対しては、隣接または近接する複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較検査が採用される。このチップ比較検査は、ダイ比較検査あるいはランダム比較検査とも呼称される検査方法である。このチップ比較検査は、半導体ウエハ上の比較的離隔した２つの位置に配置されたパターンを比較検査することから、その許容誤差を比較的大きくとる必要がある。
【０００４】
一方、上記繰り返しパターン領域に対しては、同一チップ内における隣接または近接する繰り返しパターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較検査が採用される（特公平６−５６２９３号公報参照）。このセル比較検査は、アレイ比較検査とも呼称される検査方法である。このセル比較検査は、比較するパターンが距離的に近いことから、精度の高い検査を実行することが可能となる。
【０００５】
このため、半導体ウエハに形成されたチップにおける繰り返しパターン領域とランダムパターン領域との両方の領域に対してパターン検査を行う場合においては、ダイ比較検査を行うパターン検査装置と、セル比較検査を行うパターン検査装置との両方のパターン検査装置が使用される。また、ダイ比較検査とセル比較検査の両方の検査モードを備えた検査装置を使用し、繰り返しパターン領域またはランダムパターン領域に各々対応させてモードを切り換えることにより検査を行う場合もある。
【０００６】
また、特許第２９７６５５０号には、チップを撮像した画像に対してセル比較を行うことにより、その画像領域におけるセル比較可能部分とセル比較不可能部分とを設定し、セル比較可能部分に対してはセル比較検査を行い、セル比較不可能部分に対してはチップ比較検査を行うパターン欠陥検査方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、セル比較検査を利用して欠陥を検出する動作を示す説明図である。
【０００８】
セル比較検査を行う際には、繰り返しパターンＡと繰り返しパターンＢとを比較するとともに、繰り返しパターンＢと繰り返しパターンＣとを比較する。そして、繰り返しパターンＡと繰り返しパターンＢとの比較結果１０１と、繰り返しパターンＢと繰り返しパターンＣとの比較結果１０２とのＡＮＤをとることにより、繰り返しパターンＢに固有の欠陥１００を検出する。
【０００９】
このセル比較検査によれば、繰り返しパターン内に形成された微細な欠陥に対しては精度の高い検査結果を得ることができるが、繰り返しパターンの２周期以上に亘る欠陥を検出することができないという問題がある。
【００１０】
例えば、比較的大きなパーティクルが繰り返しパターン上に存在した場合等において、図５に示すように、繰り返しパターンＢおよび繰り返しパターンＣの両方が欠陥となった場合においては、繰り返しパターンＡと繰り返しパターンＢとの比較結果１０３と、繰り返しパターンＢと繰り返しパターンＣとの比較結果１０４とのＡＮＤををとっても、繰り返しパターンＢには欠陥は存在しないと認識されることになる。
【００１１】
このため、セル比較検査では、図５に示すような繰り返しパターンの２周期以上に亘るような比較的大きな欠陥が検出できないことになる。
【００１２】
このような問題は、上述した特許第２９７６５５０号に記載されたパターン欠陥検査方法においても同様に生ずる現象である。すなわち、上述した特許第２９７６５５０号に記載されたパターン欠陥検査方法においては、このような繰り返しパターンの２周期以上に亘るような比較的大きな欠陥がセル比較可能部分とセル比較不可能部分とを設定する際に存在した場合には、この大きな欠陥部分をセル比較可能部分と認識することになり、また、このような繰り返しパターンの２周期以上に亘るような比較的大きな欠陥がセル比較検査時に存在した場合においては、欠陥が存在しないものと認識することになる。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、繰り返しパターン領域に発生した比較的大きな欠陥を正確に検出することができるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された多数のチップにおける１チップ内での繰り返しパターン領域の繰り返しパターンを検査する検査装置であって、繰り返しパターン領域に対し、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較するセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較するチップ比較とを実行することによりパターンの欠陥を検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、基板上に形成された多数のチップにおけるパターンを検査する検査装置であって、基板を支持する基板支持手段と、前記チップの画像を撮影するための撮影手段と、前記基板支持手段と前記撮影手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記撮影手段により撮影したチップの画像を記憶する画像記憶手段と、前記撮影手段により撮影した１チップ上の領域内において、繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定した繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とを記憶する領域記憶手段と、前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域に対して、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較を実行するセル比較検査手段と、前記領域記憶手段に記憶した繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とに対して、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較を実行するチップ比較検査手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、基板上に形成された多数のチップにおけるパターンを検査する検査方法であって、１チップ上の領域内において、繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定工程と、前記領域設定工程で設定した繰り返しパターン領域に対しては、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較することによりパターンの欠陥を検出するセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較との両方を実行するとともに、前記領域設定工程で設定したランダムパターン領域に対しては、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出するチップ比較を実行する欠陥検出工程と、から成ることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン検査方法において、前記領域設定工程においては、チップ上のパターンを撮影することによりこのパターンを表示装置上に拡大表示し、この拡大表示されたパターンを利用して繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るパターン検査装置の概要図である。
【００１９】
このパターン検査装置は、半導体ウエハからなる基板Ｗを支持する基板支持テーブル１１と、この基板支持テーブル１１をＸ方向に移動させるためのアクチュエータ１２と、基板支持テーブル１１をＹ方向に移動させるためのアクチュエータ１３と、これらのアクチュエータ１２、１３を介して基板支持テーブル１１を駆動するためのテーブル駆動部１４と、基板支持テーブル１１に支持された基板Ｗに形成されたチップの画像を撮影するカメラ１５と、後述する画像処理部２０と、パターン検査装置全体を制御する制御部１７とを備える。また、制御部１７には、後述する領域設定時に、領域設定手段として機能するキーボード１８と、拡大表示手段として機能するＣＲＴ１９とが接続されている。
【００２０】
また、画像処理部２０は、チップ比較検査を実行するチップ比較検査部２１と、チップ比較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶する画像メモリ２２と、セル比較検査を実行するセル比較検査部２３と、セル比較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶する画像メモリ２４と、チップ比較検査部２１による検査結果とセル比較検査部２３による検査結果とを統合して最終的な欠陥の有無を判定する統合判定部２５と、キーボード１８等を利用して設定された繰り返しパターン領域およびランダムパターン領域を記憶する領域メモリ２６とを備える。画像処理部２０におけるチップ比較検査部２１、画像メモリ２２、セル比較検査部２３および画像メモリ２４は、Ａ／Ｄ変換器１６を介してカメラ１５と接続されている。
【００２１】
なお、チップ比較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶する画像メモリ２２とセル比較検査時にカメラ１５で撮影した画像を一時的に記憶する画像メモリ２４とを個別に設けるかわりに、単一の画像メモリを利用して画像を一時的に記憶するようにしてもよい。
【００２２】
このような構成を有するパターン検査装置において基板Ｗのパターンを検査する際には、最初に、繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定する領域設定工程を実行する。
【００２３】
この領域設定工程においては、カメラ１５により、基板Ｗの表面に形成されたチップ上のパターンを撮影して、このチップ上のパターンの画像をＣＲＴ１９上に拡大表示する。
【００２４】
図２は、このようにしてＣＲＴ１９上に拡大表示されたチップ３１上のパターンの画像を模式的に示す説明図である。
【００２５】
この実施形態においては、チップ３１上には、ランダムパターンが形成された領域３２と、繰り返しパターンが形成された領域３３、３４とが形成されているものとする。
【００２６】
次に、この拡大画面を使用し、オペレータがこの拡大表示画面を確認しながら、これらの領域をランダムパターンが形成されたランダムパターン領域３２と繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域３３、３４として設定する。この領域設定工程においては、制御部１７に接続されたキーボード１８を利用して領域設定がなされる。この領域設定工程で設定されたランダムパターン領域３２と繰り返しパターン領域３３、３４とは、画像処理部２０における領域メモリ２６に記憶される。
【００２７】
なお、この領域設定工程は、オペレータがキーボード１８や図示しないマウス等を使用して実行してもよく、また、例えば、特許第２９７６５５０号に記載されているような方式を使用して制御部１７により自動的に実行するように構成してもよい。
【００２８】
この領域メモリ２６に記憶されたランダムパターン領域３２と繰り返しパターン領域３３、３４に基づいて、チップ比較検査を行うべき領域とセル比較検査を行うべき領域とが決定される。すなわち、図３（ａ）に示すように、この検査方式決定工程においては、最初に、ランダムパターン領域３２に対してはチップ比較検査を行うためのフラグ（図３に示す符号１）が立てられ、繰り返しパターン領域３３、３４に対してはセル比較を行うためのフラグ（図３に示す符号１）が立てられる。そして、図３（ｂ）に示すように、セル比較検査を行うべきフラグをコピーすることにより、繰り返しパターン領域３３、３４に対応してチップ比較を行うためのフラグが立てられる。そして、これらの情報は、画像処理部２０における領域メモリ２６に記憶される。
【００２９】
なお、この検査方式決定工程は、制御部１７により自動的に実行するように構成してもよく、また、オペレータがキーボード１８や図示しないマウス等を使用して実行してもよい。
【００３０】
以上の工程が完了すれば、パターン検査を実行する。このパターン検査工程においては、検査方式決定工程で設定し領域メモリ２６に記憶されたチップ比較検査を行うべき領域とセル比較検査を行うべき領域との情報に基づいてチップ比較検査部２１とセル比較検査部２３とが制御され、繰り返しパターン領域３３、３４に対してはセル比較検査とチップ比較検査との両方が実行されるとともに、ランダムパターン領域３２に対してはチップ比較検査が実行される。
【００３１】
このパターン検査工程においては、ランダムパターン領域３２および繰り返しパターン領域３３、３４に対し、チップ比較検査部２１においてチップ比較検査が実行される。このチップ比較検査部２１においては、カメラ１５により撮影し画像メモリ２２に記憶された一つ前のチップ３１におけるある領域のパターンの画像と、カメラ１５により撮影した現在のチップ３１における対応する領域のパターンの画像との比較を順次連続して実行することにより、欠陥の有無が検査される。
【００３２】
また、このパターン検査工程においては、繰り返しパターン領域３３、３４に対し、セル比較検査部２３においてセル比較検査が実行される。このセル比較検査部２３においては、カメラ１５により撮影し画像メモリ２４に記憶された一つ前の繰り返しパターンの画像と、カメラ１５により撮影した現在の繰り返しパターンの画像との比較を順次連続して実行することにより、欠陥の有無が検査される。
【００３３】
ここで、繰り返しパターン領域３３、３４に比較的大きな欠陥が生じていた場合においては、図５に示すように、セル比較検査部２３におけるセル比較検査では欠陥を検出できない。しかしながら、このような比較的大きな欠陥は、チップ比較検査部２１におけるチップ比較検査時に検出される。このとき、このような比較的大きな欠陥は、その許容誤差を比較的大きくとる必要があるチップ比較検査時においても、確実に検出することが可能であり、検出ミスが生ずることはない。
【００３４】
上述したチップ比較検査とセル比較検査とは、テーブル駆動部１４によりアクチュエータ１２、１３を介して基板支持テーブル１１を駆動し、そこに支持された基板Ｗをカメラ１５に対して相対的に移動させることにより、基板Ｗの表面におけるチップ３１の形成領域全域に対して実行される。
【００３５】
しかる後、チップ比較検査部２１による検査結果とセル比較検査部２３による検査結果とが、統合判定部２５において統合され、基板Ｗに形成されたチップ全体に対する検査結果が判定される。なお、この統合判定部２５においては、チップ比較検査部２１による検査結果とセル比較検査部２３による検査結果とのＯＲをとることにより結果の統合を実行する。
【００３６】
そして、その検査結果は、制御部１７を介してＣＲＴ１９上に表示される。
【００３７】
以上のように、この実施形態に係るパターン検査装置によれば、繰り返しパターン領域３３、３４に対してセル比較検査とチップ比較検査との両方を行い、また、ランダムパターン領域３２に対してはチップ比較検査を行うことから、繰り返しパターン領域３３、３４に比較的大きな欠陥が生じていた場合においても、この欠陥を正確に検出することが可能となる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態においては、領域設定工程において、ランダムパターンが形成されたランダムパターン領域３２と繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域３３、３４との両方の領域を設定しているが、繰り返しパターン領域３３、３４のみを設定し、その他の領域は全てランダムパターン領域として認識させるようにしてもよい。このような構成を採用した場合においては、チップ３１上の全領域に対してチップ比較検査が実行され、さらに、チップ３１における繰り返しパターン領域３３、３４に対してセル比較検査が実行されることになる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、繰り返しパターン領域に対し、同一チップ内における繰り返しパターンを相互に比較するセル比較と、複数のチップ間で対応するパターン同士を比較するチップ比較とを実行することによりパターンの欠陥を検出することから、繰り返しパターン領域に発生した比較的大きな欠陥を正確に検出することが可能となる。
【００４０】
請求項２および請求項３に記載の発明によれば、繰り返しパターン領域に対してはセル比較とチップ比較との両方を実行するとともに、ランダムパターン領域に対してはチップ比較を実行することから、繰り返しパターン領域とランダムパターン領域との欠陥を検査するに際し、繰り返しパターン領域に発生した比較的大きな欠陥を正確に検出することが可能となる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、チップ上のパターンを撮影することによりこのパターンを表示装置上に拡大表示し、この拡大表示されたパターンを利用して繰り返しパターンが形成された繰り返しパターン領域とランダムパターンが形成されたランダムパターン領域とを設定することから、繰り返しパターン領域とランダムパターン領域とを容易に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るパターン検査装置の概要図である。
【図２】ＣＲＴ１９上に拡大表示されたチップ３１上のパターンの画像を模式的に示す説明図である。
【図３】チップ比較検査を行うべき領域とセル比較検査を行うべき領域とを示す説明図である。
【図４】セル比較検査を利用して欠陥を検出する動作を示す説明図である。
【図５】セル比較検査を利用して欠陥を検出する動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１１    基板支持テーブル
１２    アクチュエータ
１３    アクチュエータ
１４    テーブル駆動部
１５    カメラ
１６    Ａ／Ｄ変換器
１７    制御部
１８    キーボード
１９    ＣＲＴ
２０    画像処理部
２１    チップ比較検査部
２２    画像メモリ
２３    セル比較検査部
２４    画像メモリ
２５    統合判定部
２６    領域メモリ
Ｗ      基板
【図１】
0003808320.tif 000002
【図２】
0003808320.tif 000003
【図３】
0003808320.tif 000004
【図４】
0003808320.tif 000005
【図５】
0003808320.tif 000006