(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に光、レーザ光または荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた回路パターンの検査装置において、
既に作成したレシピにより複数のウェーハに対して検査を実施する場合に、ウェーハを入れたカセットの棚番を示す画面上で、ある棚番から他の棚番に対してレシピの複写、移動または削除を行う画面操作部を備えたことを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項２】
ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に光、レーザ光または荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた回路パターンの検査装置において、
品種パラメータと工程パラメータを含み、回路パターンの検査に必要なレシピを作成するレシピ作成機能と、他の検査装置によって検査された欠陥情報ファイルを読み込み、そのウェーハのマトリクス情報、検査エリアの情報及びアライメント位置の情報を当該検査装置用にデータ変換する変換機能を有する画面操作部を備え、前記変換機能によって変換したデータを画面表示し、その内容から確認されたデータを前記レシピ作成機能に入力して当該検査装置用の新規なレシピとして作成することを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項３】
請求項１において、欠陥の画像と比較対照となった正常部の画像を同一表示装置に表示する画面操作部を備えたことを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項４】
請求項３において、前記欠陥の画像と前記正常部の画像を予め定めた時間間隔で交互に表示することを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項５】
請求項１において、電子線が試料に照射される画像の角度を変えるために、電子線または試料台の角度を変化させる角度可変手段と、前記角度を変えて取得した２枚以上の画像を、同時に同一表示装置に表示することで欠陥画像の立体表示を行う画像表示部を備えたことを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項６】
請求項１において、検査時の画像の明るさを決定するために、取得した画像の明るさのヒストグラムを表示させ、そのヒストグラムデータの明るさを変化させる画面操作部を備えたことを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項７】
ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に光、レーザ光または荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた画面構成を有する回路パターンの検査装置において、
検査結果を、各ダイまたは各ショットについて重ね合わせ、その欠陥分布から重複するエリアを検査不要エリアとして指定する画面操作部を備えたことを特徴とする回路パターンの検査装置。
【請求項８】
請求項７において、ダイ領域とセル領域をダイ比較検査にて検査を実施する場合に、前記画面操作部はセル領域の周辺を検査不要エリアとして除外することを特徴とする回路パターンの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置やフォトマスクのパターン検査技術に係わり、電子線を使用して比較検査する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ上のパターンに存在する欠陥を検査する方法としては、半導体ウェーハに白色光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同種の回路パターンを比較する欠陥検査装置が実用化されている。検査方式の概要は「月間セミコンダクタワールド」１９９５年８月号ｐｐ９６−９９に記述されている。
【０００３】
このような光学式の検査方式で製造過程における半導体ウェーハを検査した場合、光が透過してしまうシリコン酸化膜や感光性フォトレジスト材料を表面に有するパターンの残渣や欠陥が検出できなかった。また、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導通穴の非開口不良は検出できなかった。さらに、配線パターンの段差底部に発生した欠陥も検出できなかった。
【０００４】
近年、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複雑化，材料の多様化に伴い、光学画像による欠陥検出が困難になってきたため、光学画像よりも分解能の高い電子線画像を用いて回路パターンを比較検査する方法が提案されている。電子線画像により回路パターンを比較検査する場合に、実用的な検査時間を得るためには、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscopy、以下SEMと略す）による観察と比べて非常に高速に画像を取得する必要がある。そして、高速で取得した画像の分解能と画像のＳＮ比を確保する必要がある。
【０００５】
電子線を用いたパターンの比較検査装置として、J.Vac.Sci.Tech.B,Vol.9，No.6,pp．3005−3009(1991)、J.Vac.Sci.Tech.B,Vol.10，No.6,pp.2804−2808(1992)、特開平5−258703号公報およびUSP5,502,306がある。ここには、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線電流をもった電子線を導電性基板に照射し、二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較検査する欠陥の自動検出方法が開示されている。
【０００６】
絶縁物を有する回路基板を電子線で検査あるいは観察する方法としては、特開昭59−155941号公報および「電子，イオンビームハンドブック」（日刊工業新聞社）pp６２２−６２３がある。帯電の影響を少なくするために、２ｋｅＶ以下の低加速電子線照射により安定な画像を取得する方法が開示されている。さらに、特開平2−15546号公報には半導体基板の裏からイオンを照射する方法、特開平6−338280号公報には光を半導体基板の表面に照射することにより、絶縁物への帯電を打ち消す方法が開示されている。
【０００７】
大電流で、かつ低加速の電子線では、空間電荷効果により高分解能な画像を得ることが困難となる。これを解決する方法として、特開平5−258703号公報に、試料直前で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する方法が開示されている。
【０００８】
また、高速に電子線画像を取得する方法としては、試料台を連続的に移動しながら試料台上の半導体ウェーハに電子線を連続照射し取得する方法が特開昭59−160948号および特開平5−258703号公報に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の検査装置にあっては、ウェーハ外観検査装置の画面機能が充分に考慮されていなかった。この点を改善した特開2000−193594号公報（以下、引用公知例と呼ぶ）には、操作画面表示方法や操作画面を用いた検査や検査条件設定方法などが記述され、短時間で効率よく検査するための条件設定を実行できる技術が示されている。
【００１０】
本発明の目的は、上記引用公知例で考慮されていないレシピの複写や、他半導体装置のレシピの利用や、欠陥画像の表示方法や、検査領域の指定などについて、画面機能の改良を進めたもので、使い勝手のよい回路パターンの検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、ウェーハの回路パターンが形成された基板表面に光、レーザ光または荷電粒子線を照射する照射手段と、該照射によって基板から発生する信号を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号を画像化して記憶する記憶手段と、該記憶された画像を同一の回路パターンから形成された参照画像と比較する比較手段と、比較結果から回路パターン上の欠陥を判別する判別手段を備えた回路パターンの検査装置において、既に作成したレシピにより複数のウェーハに対して検査を実施する場合に、ウェーハを入れたカセットの棚番を示す画面上で、ある棚番から他の棚番に対してレシピの複写、移動または削除を行う画面操作部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の回路パターンの検査装置は、レシピを作成するレシピ作成機能と、他によって検査された欠陥情報ファイルを読み込み、そのウェーハのマトリクス情報や、検査エリアの情報、アライメント位置の情報を当該検査装置用にデータ変換する変換機能を有する画面操作部を設け、変換したデータを前記レシピ作成機能に入力して当該検査装置用の新規なレシピを作成することを特徴とする。
【００１３】
また、欠陥の画像と比較対照となった正常部の画像を同一表示装置に表示する画面操作部を設けたことを特徴とする。前記画面操作部は欠陥と正常部の画像を同時に表示する。または、前記欠陥の画像と前記正常部の画像を予め設定した時間間隔で交互に表示する。
【００１４】
また、電子線が試料に照射される画像の角度を変えるために、電子線または試料台の角度を変化させる角度可変手段と、前記角度を変えて取得した２枚以上の画像を、同時に同一表示装置に表示することで欠陥画像の立体表示を行う画像表示部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、検査時の画像の明るさを決定するために、取得した画像の明るさのヒストグラムを表示させ、そのヒストグラムデータの明るさを変化させる画面操作部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、検査結果を各ダイまたは各ショットについて重ね合わせ、その欠陥分布から重複するエリアを検査不要エリアとして指定する画面操作部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、ダイ領域とセル領域をダイ比較にて検査を実施する場合に、セル領域の周辺を検査不要エリアとして除外する画面操作部を設けたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回路パターンの検査装置の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例では、レジストパターン，ＣＯＮＴ系開口パターン，エッチング後Fineパターン（拡散系），エッチング後Fineパターン（配線系）などの欠陥を対象としている。
【００１９】
図１に、回路パターン検査装置の構成を示す。回路パターン検査装置１は、室内が真空排気される検査室２と、検査室２内に被検査基板９を搬送するための予備室（本実施例では図示せず）を備えており、この予備室は検査室２とは独立して真空排気できるように構成されている。また、回路パターン検査装置１は上記検査室２と予備室の他に、制御部５及び画像操作部６から構成されている。
【００２０】
検査室２は大別して、電子光学系３，二次電子検出部７，試料室８，光学顕微鏡部４から構成されている。電子光学系３は、電子銃１０，電子線引き出し電極１１，コンデンサレンズ１２，ブランキング偏向器１３，走査偏向器１５，絞り１４，対物レンズ１６，反射板１７，ＥｘＢ偏向器１８から構成され、照射手段を形成している。二次電子検出部７のうち、二次電子検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなる。試料室８は、試料台３０，Ｘステージ３１，Ｙステージ３２，回転ステージ３３，位置モニタ測長器３４，被検査基板高さ測定器３５から構成されている。
【００２１】
光学顕微鏡部４は光源４０，光学レンズ４１，ＣＣＤカメラ４２により構成され、検査室２の室内における電子光学系３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に設備されており、電子光学系３と光学顕微鏡部４の間の距離は既知である。
【００２２】
Ｘステージ３１またはＹステージ３２は、電子光学系３と光学顕微鏡部４の間の既知の距離を往復移動できるようになっている。また、回転ステージ３３あるいは試料台は、その任意の側を傾けて、電子線１９が試料９に照射される角度を可変できるように構成されてもよい。
【００２３】
制御部５は、全体制御部４９と以下の装置から構成される。二次電子検出部７からのアナログ信号をディジタル信号に変換して記憶する記憶手段４５、記憶されたディジタル信号を処理する画像処理回路４６、画像処理回路４６の処理パラメータを設定する検査条件設定部４８、画像処理回路４６の処理結果である欠陥情報を保持する欠陥データバッファ４７を持つ。
【００２４】
画像操作部６は、第１画像記憶部５１、第２画像記憶部５２、比較演算部５３、欠陥判定処理部５４を有し、画像表示部５６により電子線画像や欠陥画像などを任意に選択して表示させる。また、試料の位置の表示と移動指示をするマップ表示部５５、画像取得指示部５７、画像処理指示部５８及び処理条件設定部５９を備えている。さらに、操作内容によりモードを分けるためのモード切替部６０を有している。
【００２５】
装置各部の動作命令や動作条件は、制御部５から入出力される。制御部５では、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出部の信号取り込みタイミング、試料台移動速度等々の条件が目的に応じて設定できるように入力されている。
【００２６】
制御部５は補正制御回路６１を用いて、位置モニタ測長器３４、検査基板高さ測定器３５の信号から位置や高さのずれをモニタし、その結果より補正信号を生成し、電子線が常に正しい位置に照射されるように対物レンズ電源４４や走査信号発生器４３に補正信号を送る。
【００２７】
被検査基板９の画像を取得するためには、細く絞った一次電子線１９を該被検査基板９に照射し、二次電子５１を発生させ、これらを一次電子線１９の走査およびステージ３１，３２の移動と同期して検出することで被検査基板９表面の画像を得る。
【００２８】
上述したように、本発明の自動検査では検査速度が速いことが必須となる。従って、通常のＳＥＭのようにｐＡオーダーの電子線電流の電子線を低速で走査したり、多数回の走査や各々の画像の重ね合せは行わない。また、絶縁材料への帯電を抑制するためにも、電子線走査は高速で一回あるいは数回程度にする必要がある。
【００２９】
本実施例では、通常ＳＥＭに比べ約１００倍以上、例えば１００ｎＡの大電流電子線を一回のみ走査することにより画像を形成する構成とした。走査幅は１００μｍとし、１画素は０．１μｍ2とし、１回の走査を１μｓで行うようにした。
【００３０】
電子銃１０には拡散補給型の熱電界放出電子源が使用されている。この電子銃１０を用いることにより、従来のタングステン（Ｗ）フィラメント電子源や、冷電界放出型電子源に比べて、安定した電子線電流を確保することができるため、明るさ変動の少ない電子線画像が得られる。また、この電子銃１０により電子線電流を大きく設定できるので、高速検査が実現できる。
【００３１】
一次電子線１９は、電子銃１０と引き出し電極１１との間に電圧を印加することで、電子銃１０から引き出される。一次電子線１９の加速は、電子銃１０に高電圧の負の電位を印加することでなされる。一次電子線１９はその電位に相当するエネルギーで試料台３０の方向に進み、コンデンサレンズ１２で収束され、さらに対物レンズ１６により細く絞られて試料台３０上のＸ−Ｙステージ３１，３２の上に搭載された被検査基板９に照射される。被検査基板９は半導体ウェーハ，チップあるいは液晶，マスク等微細回路パターンを有する基板等である。なお、ブランキング偏向器１３には、走査信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生器４３が接続され、コンデンサレンズ１２および対物レンズ１６には、各々レンズ電源４４が接続されている。
【００３２】
被検査基板９には、リターディング電源３６により負の電圧が印加される。このリターディング電源３６の電圧を調節することにより、一次電子線を減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査基板９への電子線照射エネルギーを最適な値に調節することができる。被検査基板９上に一次電子線１９を照射することによって発生した二次電子５１は、被検査基板９に印加された負の電圧により加速される。
【００３３】
被検査基板９の上方に、ＥｘＢ偏向器１８が配置され、これにより加速された二次電子５１は所定の方向へ偏向される。ＥｘＢ偏向器１８にかける電圧と磁界の強度により、偏向量を調整することができる。また、この電磁界は、試料に印加した負の電圧に連動させて可変させることができる。ＥｘＢ偏向器１８により偏向された二次電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７は、試料に照射する電子線（以下一次電子線と呼ぶ）の偏向器のシールドパイプと一体で円錐形状をしている。この反射板１７に加速された二次電子１０１が衝突すると、反射板１７からは数ｅＶ〜５０ｅＶのエネルギーを持つ第二の二次電子１０２が発生する。
【００３４】
二次電子検出部７は、真空排気された検査室２内には二次電子検出器２０がある。検査室２の外にはプリアンプ２１，ＡＤ変換器２２，光変換手段２３，光伝送手段２４，電気変換手段２５，高圧電源２６，プリアンプ駆動電源２７，ＡＤ変換器駆動電源２８，逆バイアス電源２９がある。上述したように、二次電子検出部７のうち、二次電子検出器２０が検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。二次電子検出器２０，プリアンプ２１，ＡＤ変換器２２，光変換手段２３，プリアンプ駆動電源２７，ＡＤ変換器駆動電源２８は、高圧電源２６により正の電位にフローティングしている。反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２は、この吸引電界により二次電子検出器２０へ導かれる。
【００３５】
二次電子検出器２０は、一次電子線１９が被検査基板９に照射されている間に発生した二次電子１０１が、その後加速されて反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子１０２を、一次電子線１９の走査のタイミングと連動して検出するように構成されている。
【００３６】
二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなる。ＡＤ変換器２２は、二次電子検出器２０が検出したアナログ信号をプリアンプ２１によって増幅された後に直ちにデジタル信号に変換して、制御部５に伝送されるように構成されている。検出したアナログ信号を、検出直後にデジタル化してから伝送するので、高速で且つＳＮ比の高い信号を得ることができる。
【００３７】
Ｘ−Ｙステージ３１，３２上には被検査基板９が搭載されており、検査実行時にはＸ−Ｙステージ３１，３２を静止させて一次電子線１９を二次元に走査する。あるいは、検査実行時にＸ−Ｙステージ３１，３２をＹ方向に連続して一定速度で移動されるようにして、一次電子線１９をＸ方向に直線に走査する、いずれかを選択できる。ある特定の比較的小さい領域を検査する場合には前者のステージを静止させて検査する方法、比較的広い領域を検査するときは、ステージを連続的に一定速度で移動して検査する方法が有効である。なお、一次電子線１９をブランキングする必要がある時には、ブランキング偏向器１３により一次電子線１９が偏向されて、電子線が絞り１４を通過しないように制御できる。
【００３８】
位置モニタ測長器３４として、本実施例ではレーザ干渉による測長計を用いた。Ｘステージ３１およびＹステージ３２の位置が実時間でモニタでき、制御部５０に転送される。また、Ｘステージ３１，Ｙステージ３２、そして回転ステージ３３の各モータの回転数等のデータも、同様に各々のドライバから制御部５に転送されるように構成されている。制御部５はこれらのデータに基づいて、一次電子線１９が照射されている領域や位置を正確に把握できる。また、必要に応じて、実時間で一次電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御回路６１により補正する。また、被検査基板毎に、電子線を照射した領域を記憶できるようになっている。
【００３９】
被検査基板高さ測定器３５は、電子ビーム以外の測定方式である光学式測定器、例えばレーザ干渉測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用されている。Ｘ−Ｙステージ上３１，３２に搭載された被検査基板９の高さを実時間で測定するように構成されている。本実施例では、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに該被検査基板９に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用いた。
【００４０】
この被検査基板高さ測定器３５の測定データに基づいて、一次電子線１９を細く絞るための対物レンズ１６の焦点距離がダイナミックに補正され、常に非検査領域に焦点が合った一次電子線１９を照射できるようになっている。また、被検査基板９の反りや高さ歪みを電子線照射前に予め測定しており、そのデータをもとに対物レンズ１６の検査領域毎の補正条件を設定するように構成することも可能である。
【００４１】
次に、画像操作部６の構成を説明する。二次電子検出器２０で検出された被検査基板９の画像信号は、プリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２でデジタル化された後に光変換手段２３で光信号に変換され、光伝送手段２４によって伝送される。電気変換手段２５にて再び電気信号に変換された後に、制御部５の全体制御部４９を通じて、画像操作部６の第一画像記憶部５１あるいは第二画像記憶部５２に記憶される。
【００４２】
比較演算部５３は、この記憶された画像信号をもう一方の記憶部の画像信号との位置合わせ，信号レベルの規格化，ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施し、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部５４は、比較演算部５３にて比較演算された差画像信号の絶対値を所定のしきい値と比較し、所定のしきい値よりも差画像信号レベルが大きい場合にその画素を欠陥候補と判定し、画像表示部５６にその位置や欠陥数等を表示する。
【００４３】
次に、検査時の条件設定のしかたを説明する。図２は画像操作部６の画面構成と、検査の初期画面を示している。本画面には、現在のステージの位置を示すマップ表示部５５と、光学顕微鏡部４の光顕像が表示されている画像表示部５６を示している。このマップ表示部５５をクリックすることで、ステージ３１，３２を移動して条件を設定する場所を選定する。また、画像操作部６の画像取得指示部５７をクリックすることで、電子線１９を被検査基板９に照射し、発生する２次電子を２次電子検出器２０で検出し、ディジタル信号に変換して、記憶手段４５に所定領域のディジタル画像を取得する。
【００４４】
画像操作部６の処理条件設定部５９で処理条件を設定し、画像処理指示部５８をクリックする。更に、制御部５の検査条件設定部４８を設定し、記憶手段４５に記憶されたディジタル画像を設定条件に基づき、画像処理回路４６で処理して欠陥を抽出し、欠陥バッファ４７に記憶する。このように、画像取得した領域をマップ表示部５５で拡大表示し、欠陥の位置を視認させ、この位置をクリックすることで、欠陥位置の記憶手段４５上の画像を画像表示部５６に表示する。
【００４５】
これら作業を繰り返すことで、検査に好適な検査条件を探索する。１箇所での条件確認が終了すると、再びマップ表示部５５を縮小表示し、画像表示部５６を光顕像に切り替えて条件設定場所を再選択し、画像取得から条件設定までを繰り返す。
【００４６】
次に、本実施例において検査を実行するために必要な各種パラメータについて説明する。パラメータには、被検査基板に固有のパラメータや装置の動作条件を決めるパラメータがある。
【００４７】
被検査基板に固有のパラメータは、大きく２種類に分けられる。一つは、「品種ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層によって変わらないパラメータである。例えば，ウェーハサイズ，オリエンテーションフラットあるいはノッチの形状，半導体製品の露光ショットサイズ，チップ（ダイ）サイズ，メモリセル領域，メモリセルの繰り返し単位のサイズ等である。これらは「品種ファイル」としてテーブル化されている。
【００４８】
もう一つは、「工程ファイル」と呼ばれるパラメータで、製造プロセス途中の層により表面の材料や形状の状態が異なるので調整を要するパラメータである。例えば、電子線照射条件，検出系の各種ゲイン，欠陥を検出するための画像処理の条件等で、これらが「工程ファイル」として登録されている。
【００４９】
検査の際には、この「品種ファイル」と「工程ファイル」を指定することにより、特定の半導体製品、特定の製造工程に対応した検査条件を呼び出すことができる。本実施例では、「品種ファイル」と「工程ファイル」をまとめて「レシピ」と呼ぶ。また、これらの各種パラメータを入力・登録する一連の操作を「レシピ作成」と呼ぶ。
【００５０】
以下に、レシピ作成の方法及びそれを実行する操作画面について説明する。図２の画面は大まかに５つの領域に分割されている。領域（１）は画面上部に配置され装置名や装置ＩＤ、レシピ名として品種ファイル名と工程ファイル名などが表示されている。領域（２）は操作や状態の説明をするガイダンスが表示される。
【００５１】
画面中央の領域（３）は操作や進行状態により表示内容が変わる。画面右側の領域（４）は複数の画面で共通に必要となる操作ボタンが表示され、「印刷」、「ファイル保存」、「開始」、「終了」、「画像保存」などがある。例えば、「ファイル保存」を押すと、現在作成中のレシピを保存する品種ファイル、工程ファイルの名前を指定する画面が表示される。また、「画像保存」を押すと、現在、表示中の画像を画像ファイルとして保存するための名称を指定する画面が表示される。
【００５２】
画面下部の操作領域（５）はモード名が表示され、例えば「検査」を押すと自動検査を実行するモードになり、「レシピ作成」を押すと上記パラメータを入力するモードになる。
【００５３】
図３にレシピ作成モードの処理フローを示す。図２の初期画面において、「レシピ作成」のモードを選択すると、モード切替手段６０が機能し、図４に示すレシピ作成のための画面に切り替わる。この画面で開始ボタンを押し、カセットの棚番が表示されているので、まず棚番を指定する（Ｓ１）。次に、レシピファイルの呼び出しを行い、新規か変更かの品種条件の入力、ロットID、ウェーハIDの入力を行う（Ｓ２）。
【００５４】
この変更とは、ロードする／しないに関わらず、レシピ作成条件の変更で、主としてロードしての変更となる。なお、後述する他装置のレシピは直接入力できないので、検査結果のファイル（欠陥情報ファイル：このファイル内容は使用者に公開されている）を入力し、それを変換して、自装置用のレシピを生成し、その不足データを補うためにこのステップで変更する。
【００５５】
ここでは、新規作成とし、次に、ウェーハカセットを検査装置のローダに設置する（Ｓ３）。その項目としては、（１）ＯＦまたはノッチを検出し、（２）試料ホルダ（試料交換室）に保持し、（３）試料ホルダを検査室ステージに移載する。
【００５６】
次に、ステージ基準マークへ移動し、ビームの絶対校正を行う（Ｓ４）。デフォルトレシピファイル条件に基づく校正とし、（１）ビーム照射、（２）偏向補正，基準座標補正、（３）焦点パラメータ補正を行う。
【００５７】
次に、試料上の指定した位置に電子線を照射し、試料上の画像コントラストを確認の上で焦点、非点を再調整する（Ｓ５）。この際、充分なコントラストが得られない場合は、電子線照射条件の変更を行う。ここで、指定された照射条件、焦点、非点の条件はレシピパラメータとして工程ファイルに格納される。
【００５８】
電子線照射条件がきまり、コントラストが確認されたら、当該ウェーハのショット、及びダイ（チップ）のサイズと配列を入力する（Ｓ６）。ショットサイズとショットマトリクスを入力し、ショット内ダイの配列が入力されたら、ウェーハ周辺部のショット、あるいはダイの有無を指定する。ここで設定されたショット及びダイ配列はレシピファイル内のパラメータとして格納される。
【００５９】
次に、アライメント条件入力とアライメントを実行する（Ｓ７）。（１）アライメントチップ指定（複数点）し、（２）１チップ目原点へ移動し、（３）光学顕微鏡モニタ切り替え、（４）１チップ目のアライメントマーク位置へマニュアル移動する。（５）光学画像を登録し、（６）ＳＥＭ像モードに切替え、（７）アライメントマーク位置へマニュアルで微調整し、（８）ＳＥＭ画像登録、（９）アライメント座標登録を行う。
【００６０】
また、アライメント実行の項目として、（１）１点目移動、（２）画像入力・探索・マッチング、（３）２点目移動、（４）画像入力・探索・マッチング、（５）残点への移動、探索、マッチング、（６）傾き・位置・チップ間隔補正を行う。
【００６１】
また、チップ原点のオフセット設定として、（１）最終点アライメントマークへ移動、（２）アライメントマーク位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（３）１点目チップ原点へ移動、（４）チップ原点位置指定（ＳＥＭ画像モード）、（５）チップ原点−アライメントマークのオフセット算出・登録を行う。チップ原点のオフセットとは、アライメント座標とそのマークが在るチップの原点座標との距離である。
【００６２】
このように、指定したアライメント用パターン座標とチップ原点とのオフセット値を入力して、工程ファイル内のアライメントパラメータとして登録する。レシピ作成においては、ウェーハ上の各種処理を実行する座標を指定するパラメータが多いので、最初にアライメント条件を確定、登録して、アライメントまで実行する。
【００６３】
次に、チップ内のメモリセル領域設定を行う（Ｓ８）。その項目として、（１）セル領域入力、（２）セルピッチ入力、（３）（１）、(２)の登録がある。セル領域の入力は光顕像及び電子線画像を用いて行われる。
【００６４】
次に、ダイ領域設定を行う（Ｓ９）。その項目として、（１）ダイ領域入力、（２）ダイ非検査領域入力、（３）（１）、(２)の登録がある。ダイ領域の入力も光顕像、電子線画像を用いて行われる。
【００６５】
次に、検査領域を指定する（Ｓ１０）。検査領域の指定では、検査ダイ及びダイ内の検査領域の２種類が指定できる。全ダイを検査する必要のない場合、また、ダイ内の特定領域のみを検査したい場合には、後述するように任意に指定できる。さらに、指定した領域に対して検査サンプリング率を指定できる。また、検査方向も指定できる。ダイ領域や検査領域のデータは、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００６６】
検査領域の指定が完了したら、検査時の明るさを調整するキャリブレーション設定に移る（Ｓ１１）。キャリブレーションは画像を取得し、その明るさの分布より信号量に応じたハードウェアのゲイン調整や明るさ補正を行うものである。実際には、キャリブレーションを行うダイの指定とダイ内の座標を指定して実施される。キャリブレーションを実施する座標値と、明るさのゲインと、オフセット値は、工程ファイル内のパラメータとして格納される。
【００６７】
次に、これまでに設定された各種条件で実際に画像を取得して、欠陥を検出するための画像処理条件を設定する（Ｓ１２）。まず、画像を取得する際に、検出信号にかけるフィルタの種類を選択する。そして、実際に検査と同条件で１チップ内の小領域の画像を取得する。ここで、小領域とは、例えば電子線の操作幅である１００μｍの幅で１チップ分の長さの領域を指す。画像を取得したら、欠陥と判定するための閾値を入力し、欠陥と判定された箇所の画像を表示させる。これを繰り返して、最適な検査条件を決定する。この一連の作業を「小領域試し検査」と呼ぶ。ここで設定された閾値やファイル等のパラメータは、工程内ファイルのパラメータとして格納される。
【００６８】
以上の各種入力により、検査に必要な各種パラメータを設定することができる。しかし、実際の半導体ウェーハにおいては、ウェーハ面内や製造ロット間のプロセスのばらつきがあるので、小領域試し検査での画像処理条件設定では不十分であり、これらばらつき分を考慮して欠陥判定の閾値を決める必要がある。
【００６９】
そこで、作成したレシピファイルで最終検査を行う（Ｓ１３）。すなわち、（１）ステージ定速連続移動，位置・高さのモニタし、（２）ビーム走査，実時間補正（ステージ・Ｚセンサ追従）し、（３）２次電子検出，ＡＤ変換，画像メモリ入力し、（４）画像処理，比較判定し、（５）Ｎストライプ毎にビーム補正し、（６）欠陥数・欠陥位置表示を行う。
【００７０】
モニタの結果により、欠陥検出レベルや誤検出レベルを確認し（Ｓ１４）、最終的に適切な条件であれば、これまで入力した各種パラメータを、品種ファイルと工程ファイルの中に登録する（Ｓ１５）。最後に、ウェーハのアンロードを行う（Ｓ１６）。
【００７１】
次に、本実施例の検査装置の検査モードを説明する。図５に検査モードの処理フローを示す。図２の画面で「検査」を選択すると検査モードが起動する。まず、レシピ作成モードで設定された検査条件を入力する（Ｓ２１）。次に、検査対象基板をロードし（Ｓ２２）、基板の配置を測定するアライメント（Ｓ２３）を行った後、基板の検出光量を確認するキャリブレーションを実行し（Ｓ２４）、画像の取得と画像処理による欠陥抽出をするストライプ検査を行う（Ｓ２５）。次に、ストライプ検査で抽出された欠陥を確認し（Ｓ２６）、欠陥情報と確認結果を出力して（Ｓ２７）、検査が終わった基板をアンロードする（Ｓ２８）。
【００７２】
次に、上記の「検査」で、本実施例により改良された点を説明する。従来の検査装置では、レシピを複数のウェーハの検査に適用する場合に、カセットの棚番を表示した画面とは別の画面を用いて棚番を指定するため、棚番画面上でレシピの複写や移動ができなかった。レシピを誤って設定した場合、その訂正は煩雑であった。
【００７３】
図６は本実施例の「検査」モードの初期画面で、棚番６２に対し設定されたレシピ名称が表示されている。この画面上で検査するウェーハの棚番を指定し、レシピファイルの呼び出しを行い、品種条件６５の入力を行う。また、ロットID、ウェーハIDの入力を行う。いま、棚番６２をクリックすると、ドラッグのための矢印６４が現れ、ドラッグ先の棚番６３に棚番６２と同じレシピが複写される。同様にして、棚番画面上で、レシピの移動や削除も可能である。
【００７４】
本実施例では、既に作成したレシピを複数のウェーハ対して検査を実施する場合に、ウェーハを入れたカセットの棚番画面上で、レシピを複写、移動、あるいは削除できる。ユーザはレシピデータの移動を視覚的に確認できるため、操作が簡単で、レシピを異なる棚番に誤設定する恐れもない。
【００７５】
また、本実施例では他の検査装置による検査結果ファイルを利用可能にしている。図７は、他の検査装置による検査結果ファイルの例を示している。レシピ名称、ダイサイズ、ダイマトリックスなど、データの多くは当該検査装置においても使用する共通なデータが含まれている。
【００７６】
このように、他装置で発生（検査）した結果のファイル（欠陥情報ファイル）は、共通するルールのもとに生成されているので、それを読み込んで自装置用のレシピファイルを生成する。
【００７７】
図８に、他の検査装置による欠陥情報ファイルを読み込んで、画面上でレシピ作成を行う処理フローを示す。他の検査装置による結果ファイル（欠陥情報ファイル）をネットワークや記録媒体を利用して当該装置に読み込む（Ｓ３０）。読み込んだファイルを図６に示すような、例えば＜ダイサイズ＞のようなタグ名称をキーにしてデータを解析する。それを、他のタグ名称についても繰り返す（Ｓ３１）。
【００７８】
タグ名称をキーにして読み込んだデータを当該装置用にデータ変換する（Ｓ３２）。例えば、単位変換などを行う。これらのデータはレシピファイル内のデータであり、ウェーハのマトリクス情報や、検査エリアの情報、アライメント位置等の情報である。その内容を、ウェーハマトリクス情報としてウェーハ表示画面に表示したり、サイズデータ等を画面に表示させる（Ｓ３３）。ユーザは、その内容を確認した上で、その内容から新規のレシピを当該検査装置用として生成する（Ｓ３４）。
【００７９】
これにより、ユーザは他からの欠陥情報ファイルを当該装置用に変換して新レシピを作成することができるので、従来のようにレシピ作成作業を最初から繰り返す必要がなく、レシピ作成作業を短縮することができる。
【００８０】
上記の検査モードにおいて、欠陥と判別した位置とその比較対象の位置（良品部）を交互に表示させたのでは、欠陥部と良品部の違いが明確にならない場合がある。本実施例では、欠陥の画像と比較対照となった正常部の画像を一定時間間隔にて交互に表示することで欠陥部のみを強調表示する。
【００８１】
図９に検査結果画面を示す。マップ表示部５５に欠陥の位置、画像表示部５６にその位置の欠陥画像が表示されている。この画面の検査条件の設定部に隣接表示部７０が設けられている。隣接表示部７０の拡大図に示すように、隣接する２つの画像の画像名と表示インターバルの設定が行われる。この結果、画像表示部５６に表示される２つの画像の画面が交番的に切り替わり、残像効果により欠陥部のみが強調されて見える。
【００８２】
この画像の切り替えは、図１の記憶手段４５、全体制御４９を利用して行なわれる。残像効果を生むためには、一定間隔で自動的に表示される画像は少なくても２枚以上である。これにより、欠陥部と良品部の違いが明確になるのみならず、ユーザ操作の煩雑さも減少する。
【００８３】
ここで、交互に表示される２つの画像は、異なるダイの同一位置の画像であるが、同一ダイの同一位置で取得時間の異なる画像であってもよい。これにより、欠陥を多角的な表示により強調表示できる。
【００８４】
欠陥画像を見やすくするための他の実施例を説明する。この例においては、欠陥の画像と比較対照となった正常部の画像を同時に同一表示装置上に少なくとも２枚以上表示する操作画面を有している。
【００８５】
図１０に検査結果画面の一例を示す。画面上では、分割表示された画像８１の表示、表示マトリクス８２の変更が可能である。また、表示ページの指定ボタン８３、画像の属性表示８４、ポジ／ネガの反転ボタン８５なども表示されている。
【００８６】
この画面上で、同時に表示される画像には欠陥番号、欠陥分類コード、座標データなどの付属データが表示される。また、表示画像は、欠陥画像に限らず、他装置で取得された画像等も含まれる。表示される画像のマトリクスは、ユーザが変更可能であり、一つの複数画面表示を一つのタブにすることで、より多くの画像をタブ切り替えで表示することができる。また、同時に表示される画像は、表示画面内での複写、移動、削除が可能である。
【００８７】
これにより、欠陥と正常の画像を同時に同一画面上で比較することができるので、欠陥の判定が容易で、操作性も改善できる。なお、欠陥の画像に限らず、同一ダイ内の複数画像、ウェーハ内の複数画像、他装置の複数画像等を同時に同一画面上に表示して比較することも可能である。
【００８８】
欠陥画像を表示する更に他の実施例を説明する。従来の検査装置においては、欠陥部の立体感を表示することができなかった。本実施例においては、欠陥部の立体表示を実現している。
【００８９】
図１１は、ステレオ画像表示部を有する検査画面である。欠陥の画像を電子線が試料に照射される画像取得角度を変化させて２枚以上取得し、その画像９１，９２をステレオ表示ボタン部９３を設定して、同時に画像表示部５６に表示することで、欠陥画像の立体視を実現している。立体視が可能になることで、今までの二次元画像では判らなかった深さ方向の欠陥を表示することができる。
【００９０】
電子線が試料に照射される角度を変化させて取得される画像は、電子線の角度を変化させる場合と、試料が固定されている台を傾けて取得される場合がある。電子線照射の角度を変更させる場合は、試料９の位置をステージ３１，３２の移動によりビーム照射中心から故意に位置をずらし、ビームの偏向制御（図１参照）によりビームが傾いた状態にて画像を取得する。この操作を、角度を変えて行うことにより、異なるビーム角度の画像を取得する。また、試料が固定されている試料台の傾きを変更させても同様な結果が得られる。
【００９１】
次に、本実施例のキャリブレーションの方法を説明する。従来の検査装置においては、検査時の画像の明るさを決定する場合に元の画像の明るさに対して、どのような補正をして画像の明るさを変更させたか、視覚的に不明であった。そのため、ユーザが適切と判断した明るさが、その他の工程のレシピ作成時に同じ明るさ補正をしているかどうか判らず、一貫した検査ができなかった。
【００９２】
図１２は、本実施例による画像の明るさを決定するためのキャリブレーション画面を示す。キャリブレーションは、二次電子検出器２０の信号を制御部５を介して取得した画面操作部６で行われる。このキャリブレーション画面において、ウェーハの検査領域における画像の明るさが決定される。図示のキャリブレーション９４を選択すると、「ヒストグラム」のボタン９５が表示される。
【００９３】
図１３は、キャリブレーション画面でヒストグラムボタン９５を押したときに表示されるヒストグラム画面である。ウェーハの検査領域における画像の明るさをヒストグラムにて表示したもので、明るさレベル、コントラストレベルの変更が可能な操作領域（スライダ操作）と、現在の明るさとコントラストを表示するテキストエリアを有している。
【００９４】
これによれば、取得した画像の明るさのヒストグラムを表示させ、そのヒストグラムデータに対する明るさを変化させるので、実際の検査時の画像の明るさに対してどのような補正をしたかが視覚的に判り、明るさ決定の一貫性が保てるようになる。また、ユーザは任意に明るさのデータを設定できる。これらの設定はレシピファイルに保存され、次回の検査時に使用される。なお、本例のキャリブレーションは、「レシピ作成」モードによる場合である。
【００９５】
次に、検査領域の設定において、特定の領域を非検査領域に設定する実施例を説明する。検査結果には欠陥と判別してほしくない欠陥情報が現れることが多々ある。これらの欠陥情報は製造工程に依存して、ダイ内（又はショット内）の特定の領域に発生することが多い。
【００９６】
本実施例では、欠陥座標を使用して欠陥マップを重ね合わせ、欠陥の重複する領域を特定領域に指定する。すなわち、画像操作部６で特定領域を計算し、制御部５に設定される。重複する欠陥情報はダイ内（又はショット内）の特定領域に集中し、同様な性状で現れることで判別できる。
【００９７】
図１４は非検査領域の指定フローチャート、図１５はその説明図を示す。まず、欠陥マップをダイまたはショットで重ね合わせ（Ｓ４１）、重複する欠陥群を拡大し（Ｓ４２）、該領域を非検査領域として指定する（Ｓ４３）。その後、再検査を実施して（Ｓ４４）、非検査領域の指定を含むレシピを保存する（Ｓ４５）。
【００９８】
これにより、ユーザにとって、欠陥として判別したくない欠陥情報を予め除外するように、検査するエリアを設定または変更することが可能になる。なお、本実施例も、「レシピ作成」モードの場合である。
【００９９】
図１６は他の実施例による非検査エリアの指定方法を示す。この検査では、欠陥の種別ごとに分類コードを定めておき、特定の欠陥、たとえば欠陥の周辺に擬似信号の出るような欠陥に適用する。このような特定の欠陥は、例えば、ユーザにとっては非致命な欠陥に対して適用する。そのような欠陥は、ユーザにとっては検出しなくても良い欠陥である。
【０１００】
まず、欠陥の分類コードを指定し（Ｓ５１）、指定された分類の欠陥に対する検索を行う（Ｓ５２）。次に、指定された欠陥の周辺エリアを非検査領域に指定する（Ｓ５３）。その後、再検査を実施し、レシピに保存する。本実施例も、「レシピ作成」モードの場合である。
【０１０１】
図１７は、ユーザが直接、座標を指定したり、欠陥面積、欠陥サイズを指定することにより、その条件に合致する欠陥の回りを非検査エリアに設定する処理フローを示している。
【０１０２】
まず、欠陥画像に面積、サイズ、座標またはクラスタなどによりフィルタをかけ（Ｓ６１）、指定された欠陥の検索を行う（Ｓ６２）。そして、指定された欠陥の周辺エリアを非検査領域に指定する（Ｓ６３）。本実施例も、「レシピ作成」モードの場合である。
【０１０３】
たとえば、メモリの周辺部が製造工程の状況により明るさが変化していることがよくある。このメモリ周辺の画像明るさの変化はダイとダイの比較をするダイ比較検査においては、欠陥の虚報として検出される場合が多い。本実施例によれば、ダイ領域とセル領域（メモリ部）をダイ比較検査にて検査を実施する場合に、図１８に示すように、セル領域の周辺を座標指定により検査から除外して検査することができるので、セル領域周辺の明るさの変化を欠陥として判別しなくなる。このようなセル領域の設定は「ＳＥＭ」画像によるばかりでなく「光顕」画像あるいはレーザ光画像についても適用可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、チップ検査，ウェーハ抜き取り検査等を画面を見ながら迅速に処理できるので、製品全体に及ぶ欠陥あるいは特定領域における欠陥を迅速に検知することができる。また、プロセス条件の変動を確実に検知し、プロセスにフィードバックすると同時に差工数や払い出し予算の調整にフィードバックすることができる。
【０１０５】
本発明の検査装置を基板製品プロセスへ適用することにより、製品装置や条件等の異常を画面を参照することによって早期に且つ高精度に発見することができるため、基板製造プロセスにいち早く異常対策処理を溝ずることができる。その結果、半導体装置その他の基板の不良率を低減し生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による回路パターン検査装置の構成図。
【図２】モニタ部を説明する図。
【図３】一実施例によるレシピの作成処理を示すフロー図。
【図４】レシピ作成画面を示す説明図。
【図５】一実施例の検査モードを示す処理フロー図。
【図６】検査モードの初期画面で、レシピの複写を説明する説明図。
【図７】他装置の結果ファイルの内容を示す説明図。
【図８】他装置の結果ファイルに基づくレシピの変換を示す処理フロー図。
【図９】欠陥画像の隣接表示を説明する説明図。
【図１０】欠陥画像の同時表時を説明する説明図。
【図１１】欠陥画像の立体視表示を説明する説明図。
【図１２】検査時の明るさをヒストグラムを利用して決定するための説明図。
【図１３】ヒストグラムの説明図。
【図１４】検査結果データを利用して新たな非検査領域を作成する処理フロー図。
【図１５】重ね合わせを利用して新たな非検査領域を作成する説明図。
【図１６】分類コードを利用して新たな非検査領域を作成する処理フロー図。
【図１７】フィルターを利用して新たな非検査領域を作成する処理フロー図。
【図１８】セル領域の周辺を非検査領域にする説明図。
【符号の説明】
１…回路パターン検査装置、２…検査室、３…電子光学系、４…光学顕微鏡部、５…制御部、６…画像操作部、７…二次電子検出部、８…試料室、９…被検査基板、１０…電子銃、１１…引き出し電極、１２…コンデンサレンズ、１３…ブランキング偏向器、１４…絞り、１５…走査偏向器、１６…対物レンズ、１７…反射板、１８…ＥｘＢ偏向器、１９…一次電子線、２０…二次電子検出器、２１…プリアンプ、２２…ＡＤ変換機、２３…光変換手段、２４…光伝送手段、２５…電気変換手段、２６…高圧電源、２７…プリアンプ駆動電源、２８…ＡＤ変換器駆動電源、２９…逆バイアス電源、３０…試料台、３１…Ｘステージ、３２…Ｙステージ、３３…回転ステージ、３４…位置モニタ測長器、３５…被検査基板高さ測定器、３６…リターディング電源、４０…白色光源、４１…光学レンズ、４２…ＣＣＤカメラ、４３…走査信号発生器、４４…対物レンズ電源、４５…記憶手段、４６…画像処理回路、４７…欠陥データバッファ、４９…全体制御部、５１…第一画像記憶部、５２…第二画像記憶部、５３…演算部、５４…欠陥判定部、５５…マップ表示部、５６…画像表示部、６０…モード切替部、６１…補正制御回路。
【図１】
0003836735.tif 000002
【図２】
0003836735.tif 000003
【図３】
0003836735.tif 000004
【図４】
0003836735.tif 000005
【図５】
0003836735.tif 000006
【図６】
0003836735.tif 000007
【図７】
0003836735.tif 000008
【図８】
0003836735.tif 000009
【図９】
0003836735.tif 000010
【図１０】
0003836735.tif 000011
【図１１】
0003836735.tif 000012
【図１２】
0003836735.tif 000013
【図１３】
0003836735.tif 000014
【図１４】
0003836735.tif 000015
【図１５】
0003836735.tif 000016
【図１６】
0003836735.tif 000017
【図１７】
0003836735.tif 000018
【図１８】
0003836735.tif 000019