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技術 欠陥検査装置、欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラム

出願人 東芝メモリ株式会社
発明者 亀石浩太
出願日 2018年9月19日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-174859
公開日 2020年3月26日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-047761
状態 未査定
技術分野 半導体等の試験・測定 光学的手段による材料の調査の特殊な応用
主要キーワード 正解パターン 注目パターン 一致パターン エラー閾値 図形的特徴 パターンサーチ 分類パターン 局所パターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (12)

課題

一つの実施形態は、欠陥検査精度を向上できる欠陥検査装置欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラムを提供することを目的とする。

解決手段

一つの実施形態によれば、欠陥検査装置において、コントローラは、第1の比較処理で一致せず第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の第1の実パターンを取得する。コントローラは、第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し第1の比較処理で一致し第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の第2の実パターンの画像をさらに取得する。コントローラは、第1のショット領域内の第1の実パターン及び第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。コントローラは、基準画像及び第1のショット領域の画像を比較して第1のショット領域の欠陥検査を行う。

概要

背景

欠陥検査装置は、リソグラフィ条件が異なる複数のショット領域を含む基板について複数のショット領域の画像を比較して欠陥検査を行うことがある。このとき、欠陥の検査精度を向上することが望まれる。

概要

一つの実施形態は、欠陥の検査精度を向上できる欠陥検査装置、欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラムを提供することを目的とする。一つの実施形態によれば、欠陥検査装置において、コントローラは、第1の比較処理で一致せず第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の第1の実パターンを取得する。コントローラは、第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し第1の比較処理で一致し第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の第2の実パターンの画像をさらに取得する。コントローラは、第1のショット領域内の第1の実パターン及び第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。コントローラは、基準画像及び第1のショット領域の画像を比較して第1のショット領域の欠陥検査を行う。

目的

特許第5712130号公報
米国特許第6546125号明細書
特開2011−141133号公報
特開2011−192766号公報






一つの実施形態は、欠陥の検査精度を向上できる欠陥検査装置、欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件が互いに異なる複数のショット領域を含む基板が載置されるステージと、前記複数のショット領域における互いに隣接する第1のショット領域の画像及び第2のショット領域の画像の間で第1の比較処理を行うとともに前記第2のショット領域の画像及び前記第1のショット領域と反対側で前記第2のショット領域に隣接する第3のショット領域の画像の間で第2の比較処理を行って前記第1の比較処理で一致せず前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第1の実パターンの画像を取得し、前記第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し前記第1の比較処理で一致し前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第2の実パターンの画像を取得し、前記第1のショット領域内の前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて前記第1のショット領域の基準画像を生成し、前記基準画像及び前記第1のショット領域の画像を比較して前記第1のショット領域の欠陥検査を行うコントローラと、を備えた欠陥検査装置

請求項2

前記コントローラは、前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンのいずれが正解パターンであるか判断し、前記第2の実パターンが正解である場合、前記第1のショット領域内の前記第1の実パターンの画像を前記第2の実パターンの画像で置き換えて前記第1のショット領域の前記基準画像を生成する請求項1に記載の欠陥検査装置。

請求項3

前記コントローラは、前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンのいずれが正解パターンであるか判断し、前記第1の実パターンが正解である場合、前記第1のショット領域内の前記第2の実パターンの画像を前記第1の実パターンの画像で置き換えて前記第1のショット領域の前記基準画像を生成する請求項1又は2に記載の欠陥検査装置。

請求項4

前記コントローラは、前記第1の実パターンの個数と前記第2の実パターンの個数と前記第1の比較処理及び前記第2の比較処理におけるエラー数とに基づいて、前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンのいずれが正解パターンであるか判断する請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。

請求項5

前記基板は、所定のショット領域を中心に、第1の方向に露光ドーズ量が異なるショット領域が並び、第2の方向にフォーカス値が異なるショット領域が並んでいる請求項1から4のいずれか1項に記載の欠陥検査装置。

請求項6

設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件が互いに異なる複数のショット領域を含む第1の基板における互いに隣接する第1のショット領域の画像及び第2のショット領域の画像の間で第1の比較処理を行うとともに前記第2のショット領域の画像及び前記第1のショット領域と反対側で前記第2のショット領域に隣接する第3のショット領域の画像の間で第2の比較処理を行って前記第1の比較処理で一致せず前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第1の実パターンの画像を取得することと、前記第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し前記第1の比較処理で一致し前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第2の実パターンの画像を取得することと、前記第1のショット領域内の前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて前記第1のショット領域の基準画像を生成することと、前記基準画像及び前記第1のショット領域の画像を比較して前記第1のショット領域の欠陥検査を行うことと、を備えた欠陥検査方法

請求項7

前記第1のショット領域の欠陥検査の結果に応じて、前記一方の実パターンに対応するマスクデータ補正することと、前記補正されたマスクデータを用いて、設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件が互いに異なる複数のショット領域を含む第2の基板を製造することと、前記第2の基板における互いに隣接する第4のショット領域の画像及び第5のショット領域の画像の間で第3の比較を行うとともに前記第5のショット領域の画像及び前記第4のショット領域と反対側で前記第5のショット領域に隣接する第6のショット領域の画像の間で第4の比較を行って前記第3の比較で一致せず前記第4の比較で一致する前記第4のショット領域内の第3の実パターンの画像を取得することと、前記第3の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し前記第3の比較で一致し前記第4の比較で一致する前記第4のショット領域内の第4の実パターンの画像を取得することと、前記第4のショット領域内の前記第3の実パターン及び前記第4の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて前記第4のショット領域の第2の基準画像を生成することと、前記第2の基準画像及び前記第4のショット領域の画像を比較して前記第4のショット領域の欠陥検査を行うことと、をさらに備えた請求項6に記載の欠陥検査方法。

請求項8

欠陥検査装置に、設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件が互いに異なる複数のショット領域を含む第1の基板における互いに隣接する第1のショット領域の画像及び第2のショット領域の画像の間で第1の比較処理を行うとともに前記第2のショット領域の画像及び前記第1のショット領域と反対側で前記第2のショット領域に隣接する第3のショット領域の画像の間で第2の比較処理を行って前記第1の比較処理で一致せず前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第1の実パターンの画像を取得することと、前記第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し前記第1の比較処理で一致し前記第2の比較処理で一致する前記第1のショット領域内の第2の実パターンの画像を取得することと、前記第1のショット領域内の前記第1の実パターン及び前記第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて前記第1のショット領域の基準画像を生成することと、前記基準画像及び前記第1のショット領域の画像を比較して前記第1のショット領域の欠陥検査を行うことと、を行わせる欠陥検査プログラム

技術分野

0001

本実施形態は、欠陥検査装置欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラムに関する。

背景技術

0002

欠陥検査装置は、リソグラフィ条件が異なる複数のショット領域を含む基板について複数のショット領域の画像を比較して欠陥検査を行うことがある。このとき、欠陥の検査精度を向上することが望まれる。

先行技術

0003

特許第5712130号公報
米国特許第6546125号明細書
特開2011−141133号公報
特開2011−192766号公報

発明が解決しようとする課題

0004

一つの実施形態は、欠陥の検査精度を向上できる欠陥検査装置、欠陥検査方法、及び欠陥検査プログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

一つの実施形態によれば、ステージコントローラとを有する欠陥検査装置が提供される。ステージは、基板が載置される。基板は、複数のショット領域を含む。複数のショット領域は、設計情報が互いに共通であり、リソグラフィ条件が互いに異なる。コントローラは、第1の比較処理を行うとともに第2の比較処理を行って第1の実パターンの画像を取得する。第1の比較処理は、複数のショット領域における第1のショット領域の画像及び第2のショット領域の画像の間で行われる比較である。第1のショット領域及び第2のショット領域は、互いに隣接する。第2の比較処理は、複数のショット領域における第2のショット領域の画像及び第3のショット領域の画像の間で行われる比較である。第3のショット領域は、第1のショット領域と反対側で第2のショット領域に隣接する。第1の実パターンは、第1の比較処理で一致せず第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の実パターンである。コントローラは、第2の実パターンの画像を取得する。第2の実パターンは、第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し、第1の比較処理で一致し第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の実パターンである。コントローラは、第1のショット領域内の第1の実パターン及び第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。コントローラは、基準画像及び第1のショット領域の画像を比較して第1のショット領域の欠陥検査を行う。

図面の簡単な説明

0006

図1は、実施形態にかかる欠陥検査装置を含む製造システムの構成を示すブロック図である。
図2は、実施形態にかかる欠陥検査装置を含む製造システムの動作を示すフローチャートである。
図3は、実施形態におけるFEM(Focus Exposure Matrix)基板内のリソグラフィ条件の分布及び所望のリソグラフィマージンを示す図である。
図4は、実施形態におけるFEM基板の検査結果を示す図である。
図5は、実施形態におけるDBB(Design Based Binning)機能を示す図である。
図6は、実施形態にかかる欠陥検査装置の構成を示す図である。
図7は、実施形態におけるコントローラの構成を示す図である。
図8は、実施形態にかかる欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。
図9は、実施形態における被検査ショット領域の画像を隣接ショット領域の画像と比較する処理を示す図である。
図10は、実施形態における正解パターンを判断するための情報を示す図である。
図11は、実施形態の変形例にかかる欠陥検査装置の構成を示す図である。

実施例

0007

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる欠陥検査装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

0008

(実施形態)
実施形態にかかる欠陥検査装置は、半導体デバイスを製造するための製造システムに適用され得る。半導体デバイスは、設計情報に基づいてマスクが作成され、そのマスクを用いて露光現像が行われて製造され得るが、設計情報に従って適正に半導体デバイスを製造するためには、露光工程におけるリソグラフィマージンが適正に確保されていることが望まれる。そのため、製造システムでは、設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件(例えば、露光ドーズ量及びフォーカス値の組み合わせ)が互いに異なる複数のショット領域を含むFEM(Focus Exposure Matrix)基板を製造して、適正なリソグラフィマージンが確保できているか欠陥検査装置で検査を行う。

0009

例えば、欠陥検査装置1を含む製造システム100は、図1に示すように構成され得る。図1は、欠陥検査装置1を含む製造システム100の構成を示す図である。

0010

製造システム100は、回路設計装置101、レイアウト設計装置102、マスク作成装置103、塗布装置104、露光装置105、現像装置106、欠陥検査装置1、及びホストコントローラ107を有する。回路設計装置101及びレイアウト設計装置102は、1つのコンピュータ実装されてもよいし、互いに通信可能に接続された複数のコンピュータで実装されてもよい。マスク作成装置103は、例えば、電子線描画装置が用いられ得る。回路設計装置101、レイアウト設計装置102、マスク作成装置103、及び欠陥検査装置1は、通信回線(図示せず)を介して互いに通信可能に接続され得る。塗布装置104、露光装置105、現像装置106、欠陥検査装置1、及びホストコントローラ107は、通信回線(図示せず)を介して互いに通信可能に接続され得る。

0011

また、製造システム100は、図2に示すように動作する。図2は、製造システム100の動作を示すフローチャートである。

0012

回路設計装置101は、所定の設計情報及び/又はユーザからの指示に基づいて、回路設計を行い(S1)、スケマティックデータを生成してレイアウト設計装置102へ供給する。

0013

レイアウト設計装置102は、スケマティックデータ及び/又はユーザからの指示に基づいて、レイアウト設計を行い(S2)、レイアウトデータを生成する。レイアウト設計装置102は、さらに、所定の設計情報及び/又はユーザからの指示に基づいて、レイアウトデータからマスクデータを生成してマスク作成装置103へ供給する。

0014

マスク作成装置103は、マスクデータに従って、マスク基板上に所定のマスクパターンを描画し、マスクを作成する(S3)。作成されたマスクは、露光装置105のマスクステージ105aにセットされ得る。

0015

一方、ホストコントローラ107は、塗布装置104、搬送系(図示せず)、露光装置105、現像装置106を制御して、FEM基板2を作成させる(S4)。すなわち、塗布装置104は、基板(例えば、ウェハ)上に感光剤(例えば、レジスト)を塗布する。感光剤が塗布された基板は、搬送系(図示せず)により塗布装置104から露光装置105へ搬送され基板ステージ105b上に載置される。露光装置105は、照明光学系105cに照らされマスクを透過した露光光投影光学系105dにより基板上で結像させ、マスク上のマスクパターンを基板上の感光剤へ転写して潜像を形成する。このとき、露光装置105は、照明光学系105c及び投影光学系105dを制御して、各ショット領域に対して、照明光学系105cによる基板への露光ドーズ量と投影光学系105dによる基板の結像面を規定するフォーカス値との組み合わせが互いに異なるようにする。

0016

これにより、図3に示すように、設計情報が互いに共通でありリソグラフィ条件が互いに異なる複数のショット領域SH1〜SH75を含む基板がFEM基板2として作成される。図3は、FEM基板2内のリソグラフィ条件の分布及び所望のリソグラフィマージンを示す図である。図3では、FEM基板2の表面に垂直な方向をZ方向とし、Z方向に垂直な面内で互いに直交する2方向をX方向及びY方向とする。図3では、基板上に75個のショット領域が配される場合について例示されているが、ショット領域の数は75個に限定されない。

0017

図3に示すFEM基板2では、複数のショット領域SH1〜SH75がX方向及びY方向に配列されている。FEM基板2では、X方向に露光ドーズ量が異なるショット領域が並び、Y方向にフォーカス値が異なるショット領域が並んでいる。高歩留まりが期待される所望のリソグラフィ条件が露光ドーズ量Dc及びフォーカス値Fcの組み合わせである場合、露光ドーズ量Dc及びフォーカス値Fcの組み合わせに対応したショット領域SH24が、所望のショット領域(Golden Die)とされ、FEM基板2の中心付近に配される。そして、FEM基板2では、ショット領域SH24を中心に、+X側に進むほど、露光ドーズ量が露光ドーズ量Dcから徐々に大きくD+1,D+2,D+3,D+4,D+5となるショット領域が並び、−X側に進むほど、露光ドーズ量が露光ドーズ量Dcから徐々に小さくD−1,D−2,D−3となるショット領域が並ぶ。FEM基板2では、ショット領域SH24を中心に、+Y側に進むほど、フォーカス値がフォーカス値Fcから徐々に大きくF+1,F+2,F+3,F+4,F+5となるショット領域が並び、−Y側に進むほど、フォーカス値がフォーカス値Fcから徐々に小さくF−1,F−2,F−3,F−4,F−5となるショット領域が並ぶ。

0018

例えば、適正なリソグラフィマージンが露光ドーズ量D−2〜D+2及びフォーカス値F−2〜F+2である場合、図3に示す領域2aが、適正なリソグラフィマージンを示す領域となる。領域2aは、複数のショット領域SH5〜SH9,SH13〜SH17,SH22〜SH26,SH33〜SH37,SH44〜SH48を含む。

0019

図2に戻って、S4において、露光後のFEM基板2は、搬送系(図示せず)により露光装置105から現像装置106へ搬送される。現像装置106は、FEM基板2上の感光剤における潜像を現像する。これにより、FEM基板2上の各ショット領域SH1〜SH75に設計情報(マスクデータ)に応じたパターンが現像される。

0020

現像後のFEM基板2は、搬送系(図示せず)により現像装置106から欠陥検査装置1へ搬送される。欠陥検査装置1は、FEM基板2に対して欠陥検査を行う(S5)。例えば、欠陥検査装置1は、光学顕微鏡を用いて、各ショット領域SH1〜SH75の画像を取得し、複数のショット領域の画像に対してエッジ検出等の画像処理を行って、各ショット領域SH1〜SH75の輪郭画像を生成する。そして、欠陥検査装置1は、検査対象のショット領域の輪郭画像と基準となるショット領域の輪郭画像との比較をパターンマッチングにより行い、一致度を示すマッチングスコアを求め、マッチングスコアがスコア閾値を下回った箇所を欠陥箇所として検出し、図4に示すような検出結果を得る。図4は、FEM基板2の検査結果を示す図である。図4では、領域2a内のショット領域及び+X側、+Y側、−Y側で領域2aに隣接するショット領域に欠陥検査が行われた場合に各ショット領域内で検出された欠陥箇所が黒い点で示されている。

0021

そして、欠陥検査装置1は、図5に示すようなDBB(Design Based Binning)機能を用いて、被検査ショット領域内の複数の欠陥箇所を設計パターン(局所パターン)ごとに分類する。図4は、DBB機能を示す図である。DBB機能によれば、検査結果に記述された欠陥毎の局所パターンがアライメントに基づきレイアウトデータから抽出される。そして、抽出された抽出パターン(a〜l)は、図形的特徴の一致度に基づいてn個の分類パターン(No.1〜No.n)に分類される。欠陥検査装置1は、n個の分類パターン(No.1〜No.n)のうちエラー数の大きい分類パターンNo.1を注目パターン(すなわち、n個の分類パターンのうちプロセスウィンドウを最も狭くしているパターン)とする。欠陥検査装置1は、注目パターンについて、FEM基板2における各ショット領域SH1〜SH75のうちエラー数がエラー閾値以下となるショット領域によりプロセスウィンドウを規定する。

0022

図2に戻って、欠陥検査装置1は、検査結果に応じて適正なリソグラフィマージンが確保できているか否か判断する(S6)。例えば、欠陥検査装置1は、注目パターンのプロセスウィンドウの境界が適正なリソグラフィマージンの領域2aより内側になる部分が存在すれば(例えば、注目パターンのプロセスウィンドウが図3に示すPW1の場合)、適正なリソグラフィマージンが確保できていないと判断できる。欠陥検査装置1は、注目パターンのプロセスウィンドウが適正なリソグラフィマージンの領域2aを内側に含んでいれば(例えば、注目パターンのプロセスウィンドウが図3に示すPW2の場合)、適正なリソグラフィマージンが確保できていると判断できる。

0023

欠陥検査装置1は、適正なリソグラフィマージンが確保できていない場合(S6でNo)、欠陥検査結果データをレイアウト設計装置102へ通知する。レイアウト設計装置102は、所定の設計情報及び/又はユーザからの指示に基づいて、レイアウトデータにおける注目パターンに対応した設計パターンの付近解像限界以下の寸法を有する補助パターン追加配置するなど、マスクデータの補正処理を行う(S7)。これにより、補正後のマスクデータに従って、マスク作成装置103がマスクを再び作成し(S3)、FEM基板2が再び作成され(S4)、欠陥検査装置1で欠陥検査が再び行われる(S5)。すなわち、S3〜S7のループは、適正なリソグラフィマージンが確保できるまで繰り返され得る。

0024

欠陥検査装置1は、適正なリソグラフィマージンが確保できている場合(S6でYes)、その旨をホストコントローラ107に通知する。ホストコントローラ107は、塗布装置104、搬送系(図示せず)、露光装置105、現像装置106を制御して、所望のリソグラフィ条件(露光ドーズ量Dc及びフォーカス値Fc)で製品用の基板2’を作成させる(S8)。

0025

この製品用の基板2’に半導体デバイスが適正に製造されるためには、適正なリソグラフィマージンが確保できているかの判断がS6で高精度に行われることが要求され得る。S6の判断を高精度化するためには、S5において被検査ショット領域が領域2aの境界付近図3参照)である場合の欠陥検査の精度を向上することが望まれる。

0026

例えば、SEM(Scanning Electron Microscope)を用いた欠陥検出方法は、基板をSEM装置搬入後に真空引きを行い搬出前に真空パージを行うことなどにより、検査に時間がかかる傾向にある。半導体デバイスの製造のQTAT(Quick Turnaround Time)化のためには、光学顕微鏡を用いた欠陥検出方法において、欠陥検査の精度を向上することが望まれる。

0027

S5の欠陥検出方法として、光学顕微鏡を用いて取得された被検査ショット領域(Die)の画像を所望のショット領域(Golden Die)の画像と比較する第1の方法(Die to Golden)が考えられる。第1の方法では、領域2aの境界付近のショット領域(例えば、ショット領域SH5)の画像と所望のショット領域SH24の画像とで対応するリソグラフィ条件(露光ドーズ量及びフォーカス値)が大きく異なるため、両者の画像におけるノイズ成分も大きく異なり得る。このため、第1の方法では、画像比較でノイズ成分が誤って欠陥として検出されるなど、画像比較の精度が低下しやすい。

0028

また、S5の欠陥検出方法として、光学顕微鏡を用いて取得された被検査ショット領域(Die)の画像をX方向(又はY方向)に両側で隣接する2つのショット領域(Die)の画像とそれぞれ比較する第2の方法(Die to Die)が考えられる。第2の方法では、両側で隣接する2つのショット領域の画像が正解の画像であることが前提となるが、例えば領域2aの境界付近のショット領域SH5に対して−Y側で隣接するショット領域SH4でエラーが多発している場合、ショット領域SH4の画像が基準の画像として不適正となり得る。このため、第2の方法では、被検査ショット領域の画像に対して両側で隣接する2つのショット領域の画像とのそれぞれの比較で、基準となる画像が不適正であるために欠陥でない箇所が誤って欠陥として検出されるなど、画像比較の精度が低下しやすい。

0029

そこで、本実施形態では、欠陥検査装置1において、被検査ショット領域の画像の両側との比較における片側で不一致になったパターンの画像と同一設計パターンに対応し両側で一致したパターンの画像との一方を他方で置き換え基準画像を作成し、その基準画像で欠陥検査を行うことで、基準画像を適正化しFEM基板の検査精度向上を図る。

0030

具体的には、FEM基板の検査において、被検査ショット領域(自身のDie)が比較対象となる両側の隣接ショット領域(2Die)の片側としか一致しない場合にエラーを発生させる。このエラー数がエラー閾値を超えている場合に、被検査ショット領域と一致しない側のショット領域(ひとつ外側のDie)との間がプロセスマージンの境界(FEMマージンの崖)であると判断できる。エラーの発生した座標についてレイアウトデータ上で被検査ショット領域内をパターンサーチし同一設計パターンの座標を抽出する。一致しない側のショット領域(ひとつ外側のDie)において、抽出された座標の光学画像(局所パターンの画像)をすべて抽出する。抽出された全てのパターンを、被検査ショット領域(自身のDie)及び一致しない側のショット領域(ひとつ外側のDie)の間の比較についての一致パターンと不一致パターンとに分類し、それぞれの個数を求め、個数の多い方をメジャーパターンとし、個数の少ない方をマイナーパターンとする。また、全パターン数を求め、エラー数が全パターン数の半分より少なければメジャーパターンを正解パターンとし、マイナーパターンを非正解パターンとする。エラー数が全パターン数の半分より多ければ、マイナーパターンを正解パターンとし、メジャーパターンを非正解パターンとする。一致しない側のショット領域(ひとつ外側のDie)の画像において、非正解パターンの画像を正解パターンの画像で置き換えて基準画像(Golden Image)を生成する。そして、生成された基準画像を用いた欠陥検査(Die to Golden Image)を行う。

0031

より具体的には、欠陥検査装置1は、図6に示すように構成され得る。図6は、欠陥検査装置1の構成を示す図である。

0032

欠陥検査装置1は、ステージ10、光学系20、及びコントローラ30を有する。ステージ10は、基板ステージ11及び駆動部12を有する。光学系20は、光学顕微鏡21、光源22、光学プリズム23、光学ミラー24、及びイメージセンサ25を有する。

0033

基板ステージ11は、その上に基板(例えば、FEM基板2又は製品用の基板2’)が載置される。具体的には、基板ステージ11は、天盤(図示せず)、粗動ステージ(図示せず)、微動ステージ(図示せず)、及び基板チャック11aを有している。天盤は、位置合わせ測定装置本体(図示せず)に固定されている。粗動ステージは、天盤上に配され、天盤上を例えば6方向(X方向、Y方向、Z方向、X軸回りの回転方向、Y軸回りの回転方向、Z軸回りの回転方向)に駆動される。微動ステージは、粗動ステージ上に配され、粗動ステージ上を例えば6方向(X方向、Y方向、Z方向、X軸回りの回転方向、Y軸回りの回転方向、Z軸回りの回転方向)に粗動ステージより短いストロークでかつ高い精度で駆動される。基板チャック11aは、微動ステージ上に配され、基板が載置された際に基板を吸着する。これにより、基板ステージ11は、基板チャック11aを介して基板を保持する。

0034

駆動部12は、コントローラ30から制御信号を受ける。駆動部12は、制御信号に従って、基板ステージ11を例えば6方向(X方向、Y方向、Z方向、X軸回りの回転方向、Y軸回りの回転方向、Z軸回りの回転方向)へそれぞれ駆動する。駆動部12は、天盤及び粗動ステージの一方に設けられた第1の可動子(図示せず)と、他方に設けられた第1の振動子(図示せず)と、粗動ステージ及び微動ステージの一方に設けられた第2の可動子(図示せず)と、他方に設けられた第2の振動子(図示せず)とを有する。

0035

コントローラ30は、駆動部12を介して、基板ステージ11を所定の目標位置へ駆動させる。光源22は、光を発生させて、発生された光を光学プリズム23に向けて出射する。光源22は、例えば、キセノンランプ又はハロゲンランプである。

0036

光学プリズム23は、光路上における光源22と光学ミラー24とイメージセンサ25との間に配されている。光学プリズム23は、ハーフミラーとして機能し、光源22から出射された光を透過して光学ミラー24へ導くとともに、光学ミラー24から導かれた光を反射してイメージセンサ25へ導く。イメージセンサ25は、CMOSイメージセンサであってもよいし、CCDイメージセンサであってもよい。

0037

光学ミラー24は、光路上における光学プリズム23と光学顕微鏡21との間に配されている。光学ミラー24は、光学プリズム23から導かれた光を反射して光学顕微鏡21へ導き、光学顕微鏡21から導かれた光を反射して光学プリズム23へ導く。

0038

光学顕微鏡21は、光路上における光学ミラー24と基板ステージ11との間に配されている。光学顕微鏡21は、対物レンズ21aを有し、光学ミラー24から導かれた光を対物レンズ21aで受けて基板上の被検査ショット領域のパターン群へ集める。また、光学顕微鏡21は、基板上の被検査ショット領域のパターン群で回折された光を対物レンズ21aで受けて、光学ミラー24及び光学プリズム23経由でイメージセンサ25の撮像面上に被検査ショット領域のパターン群の光学像を形成する。

0039

イメージセンサ25は、その撮像面に形成された光学像を取得して画像信号アナログ信号)を生成する。イメージセンサ25は、生成した画像信号をコントローラ30へ供給する。

0040

コントローラ30は、欠陥検査装置1の各部を統括的に制御する。例えば、コントローラ30は、図7に示すように構成され得る。図7は、コントローラ30の構成を示す図である。コントローラ30は、撮像制御部31、ステージ制御部32、画像取得部41、画像比較部42、パターン特定部43、画像抽出部44、パターン判定部45、基準画像生成部46、検査部47、及び記憶部48を有する。記憶部48は、欠陥検査プログラム48a及びレイアウトデータ48eを格納する。

0041

なお、撮像制御部31、ステージ制御部32、画像取得部41、画像比較部42、パターン特定部43、画像抽出部44、パターン判定部45、基準画像生成部46、検査部47の各構成は、コントローラ30における機能的な構成である。これらの機能的な構成は、例えば、コントローラ30においてハードウェア的に(例えば、システムオンチップとして)実装されていてもよいし、コントローラ30においてソフトウェア的に(例えば、欠陥検査プログラム48aによりコントローラ30内の記憶部48に一括して又は処理の進行に応じて順次に展開される機能モジュールとして)実装されていてもよいし、一部の要素がコントローラ30においてハードウェア的に実装され、残りの要素がコントローラ30においてソフトウェア的に実装されていてもよい。

0042

ステージ制御部32は、FEM基板2内の複数のショット領域のうち複数の被検査ショット領域を光学顕微鏡21の−Z側へ順次に駆動しステージ10を位置決め制御する。

0043

撮像制御部31は、ステージ10が被検査ショット領域に位置決め制御された状態で被検査ショット領域の画像を取得するように光学系20の各構成を駆動制御する。

0044

画像取得部41は、イメージセンサ25から画像信号を受ける。画像取得部41は、受けた画像信号に対して所定のアナログ信号処理を行い、処理後の画像信号(アナログ信号)をA/D変換して画像信号(デジタル信号)を生成する。そして、画像取得部41は、画像信号(デジタル信号)に対して所定のデジタル信号処理を行って画像データを生成し、その画像データからエッジ検出等の画像処理により被検査ショット領域の輪郭画像(以下、単に画像と表記する)を取得して画像比較部42へ供給するとともに記憶部48に各ショット領域の画像データ48bとして格納する。

0045

画像比較部42は、FEM基板2内の複数の被検査ショット領域のそれぞれの画像を受けると、第1の比較処理を行うとともに第2の比較処理を行う。第1の比較処理は、複数の被検査ショット領域における第1のショット領域の画像及び第2のショット領域の画像の間でパターンマッチングにより行われる比較である。第1のショット領域及び第2のショット領域は、互いに隣接する。第2の比較処理は、複数の被検査ショット領域における第2のショット領域の画像及び第3のショット領域の画像の間でパターンマッチングにより行われる比較である。第3のショット領域は、第1のショット領域と反対側で第2のショット領域に隣接する。画像比較部42は、第1の比較処理の比較結果と第2の比較処理の比較結果とをパターン特定部43及びパターン判定部45へ供給する。第1の比較処理の比較結果と第2の比較処理の比較結果とは、それぞれ、各ショット領域における比較で不一致になった(すなわち、マッチングスコアがスコア閾値を下回った)箇所の数をエラー数の情報として含む。

0046

パターン特定部43は、第1の比較処理で一致せず第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の第1の実パターンを特定する。パターン特定部43は、記憶部48からレイアウトデータ48eを取得し、レイアウトデータ48eにおける第1の実パターンに対応する設計パターンと同一の設計パターンをサーチする。パターン特定部43は、そのサーチ結果に基づき、第2の実パターンを特定する。第2の実パターンは、第1の実パターンに対応する設計パターンと同じ設計パターンに対応し、第1の比較処理で一致し第2の比較処理で一致する第1のショット領域内の実パターンである。パターン特定部43は、特定された第1の実パターンの情報と第2の実パターンの情報とを画像抽出部44へ供給する。

0047

画像抽出部44は、記憶部48から第1のショット領域の画像を取得する。画像抽出部44は、第1の実パターンの情報に基づき、第1のショット領域の画像に第1の実パターンのパターンマッチングを行い、第1の実パターンの画像を第1のショット領域の画像から複数抽出する。画像抽出部44は、第2の実パターンの情報に基づき、第1のショット領域の画像に第2の実パターンのパターンマッチングを行い、第2の実パターンの画像を第1のショット領域の画像から複数抽出する。画像抽出部44は、抽出された第1の実パターンの画像と第2の実パターンの画像とを記憶部48に抽出画像データ48cとして格納する。

0048

パターン判定部45は、記憶部48から抽出画像データ48cを取得する。パターン判定部45は、抽出画像データ48cに基づいて、第1の実パターンの個数と第2の実パターンの個数とをそれぞれ求める。パターン判定部45は、第1の比較処理の比較結果と第2の比較処理の比較結果とからエラー数の情報を抽出する。パターン判定部45は、第1の実パターンの個数と第2の実パターンの個数と第1の比較処理及び第2の比較処理におけるエラー数とに基づいて、第1の実パターン及び第2の実パターンのいずれが正解パターンであるか判定する。パターン判定部45は、判定結果を基準画像生成部46へ供給する。

0049

基準画像生成部46は、第1のショット領域内の第1の実パターン及び第2の実パターンにおける一方の実パターンの画像を他方の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。すなわち、基準画像生成部46は、パターン判定部45の判定結果に基づき、第2の実パターンが正解である場合、第1のショット領域内の第1の実パターンの画像を第2の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。コントローラ30は、パターン判定部45の判定結果に基づき、第1の実パターンが正解である場合、第1のショット領域内の第2の実パターンの画像を第1の実パターンの画像で置き換えて第1のショット領域の基準画像を生成する。基準画像生成部46は、生成された基準画像を記憶部48へ基準画像データ48dとして格納する。

0050

検査部47は、基準画像及び第1のショット領域の画像を比較して第1のショット領域の欠陥検査を行う。すなわち、検査部47は、基準画像データ48と各ショット領域の画像データ48bに含まれた第1のショット領域の画像データとを記憶部48から取得する。検査部47は、基準画像データ48と第1のショット領域の画像データとに応じて、基準画像及び第1のショット領域の画像をパターンマッチングにより比較し、一致度を示すマッチングスコアを求め、マッチングスコアがスコア閾値を下回った箇所を欠陥箇所として検出し、図4に示すような検出結果を得る。

0051

次に、コントローラ30の動作について図8図10を用いて説明する。図8は、コントローラ30の動作を示すフローチャートである。図9は、隣接ショット領域の画像を比較する処理を示す図である。図10は、正解パターンを判断するための情報を示す図である。

0052

コントローラ30は、欠陥検査プログラム48aが起動すると、光学顕微鏡21を用いながら、FEM基板2における各ショット領域を撮像し、各ショット領域の画像を得る(S1)。コントローラ30は、被検査ショット領域を順次に変更しながら被検査ショット領域の画像をY方向(又はX方向)に両側で隣接するショット領域の画像と比較し(S2)、その比較結果に応じて、片側不一致の隣接するショット領域を注目ショット領域として特定し、そのとき不一致となったパターンを注目パターンとして特定する(S3)。

0053

例えば、コントローラ30は、図9に示すように、被検査ショット領域の画像を隣接ショット領域の画像と比較する。図9は、被検査ショット領域の画像を隣接ショット領域の画像と比較する処理を示す図である。

0054

ショット領域SH7が被検査ショット領域である場合、ショット領域SH7の画像と−Y側に隣接するショット領域SH6の画像とを比較する比較処理CP2の比較結果では、エラーが発生しないかエラー数がエラー閾値以下である。ショット領域SH7の画像と+Y側に隣接するショット領域SH8の画像とを比較する比較処理CP3の比較結果では、エラーが発生しないかエラー数がエラー閾値以下である。

0055

ショット領域SH6が被検査ショット領域である場合、ショット領域SH6の画像と−Y側に隣接するショット領域SH5の画像とを比較する比較処理CP1の比較結果では、エラーが発生しエラー数がエラー閾値を超えている。ショット領域SH6の画像と+Y側に隣接するショット領域SH7の画像とを比較する比較処理CP2の比較結果では、エラーが発生しないかエラー数がエラー閾値以下である。

0056

これにより、ショット領域SH6は、片側不一致のショット領域であり、ショット領域SH5とショット領域SH6との間がプロセスウィンドウPW1の境界であると把握できる。そして、プロセスウィンドウPW1の境界に対して外側に隣接するショット領域(片側不一致の隣接ショット領域)であるショット領域SH5が注目ショット領域として特定される。ショット領域SH5では、図9ハッチング四角で示される箇所が比較処理CP1で不一致となった箇所(第2の実パターン)であり、エラーフラグが付けられている。また、DBB機能により、注目パターンについて、ショット領域SH6におけるエラー数を集計できる。

0057

図8戻り、コントローラ30は、レイアウトデータ内で注目パターンに対応した設計パターンをサーチする(S4)。コントローラ30は、そのサーチ結果に応じて、注目ショット領域SH5から注目パターンの設計パターンと同一パターンの画像をすべて抽出し(S5)、抽出された全てのパターンの画像を第1の実パターン(一致パターン)の画像と第2の実パターン(不一致パターン)の画像とに分類する。

0058

例えば、図9にハッチングの四角で示される第2の実パターンは、DBB機能により、レイアウトデータ上で対応する設計パターンを特定できる。この特定された設計パターンについてレイアウトデータ内でパターンサーチを行い、サーチされた全てのパターンについて、DBB機能により、ショット領域SH5の画像内の座標を特定できる。この特定された座標を用いて、サーチされた全てのパターンの画像をショット領域SH5の画像から抽出できる。このとき、抽出された画像の近傍にエラーフラグが付されていなければ、そのパターンの画像を第1の実パターン(一致パターン)の画像とすることができ、抽出された画像の近傍にエラーフラグが付されていれば、そのパターンの画像を第2の実パターン(不一致パターン)の画像とすることができる。図9では、第1の実パターン(一致パターン)の画像が白四角で示され、第2の実パターン(不一致パターン)の画像がハッチングの四角で示されている。

0059

図8に戻り、コントローラ30は、S5で分類された結果に基づいて、第1の実パターン(一致パターン)の個数と第2の実パターン(不一致パターン)の個数とをそれぞれ求める。また、コントローラ30は、両者の合計から全パターン数を求める。コントローラ30は、第1の実パターン(一致パターン)及び第2の実パターン(不一致パターン)のうち、個数の多い方をメジャーパターンとし、個数の少ない方をマイナーパターンとする(S6)。そして、コントローラ30は、メジャーパターン及びマイナーパターンのどちらが正解パターンであるのか判断する(S7)。

0060

例えば、コントローラ30は、図10に示す情報を用いて、メジャーパターン及びマイナーパターンのどちらが正解パターンであるのか判断する。図10は、正解パターンを判断するための情報を示す図である。図10に示されるエラー数は、その数値の精度が高くないかもれしないが、大まかな傾向を把握するために用いられ得る。

0061

図10(a)に示す場合、被検査ショット領域SH6について、エラー数=100が全パターン数=1000の半分より少ないので、メジャーパターンが正解パターンであり、マイナーパターンが非正解パターンであると判断できる。

0062

図10(b)に示す場合、被検査ショット領域SH6について、エラー数=600が全パターン数=1000の半分より多いので、マイナーパターンが正解パターンであり、メジャーパターンが非正解パターンであると判断できる。

0063

図8に戻り、コントローラ30は、メジャーパターンが正解パターンである場合(S7で「メジャーパターン」)、マイナーパターンの画像をメジャーパターンの画像で置き換えて基準画像を生成する(S8)。コントローラ30は、マイナーパターンが正解パターンである場合(S7で「マイナーパターン」)、メジャーパターンの画像をマイナーパターンの画像で置き換えて基準画像を生成する(S9)。コントローラ30は、生成された基準画像と注目ショット領域の画像とを比較して、注目ショット領域の欠陥検査を行う(S10)。これにより、図4に示すような欠陥検査結果が得られる。

0064

以上のように、本実施形態では、欠陥検査装置1において、被検査ショット領域の画像の両側との比較における片側で不一致になったパターンの画像と同一設計パターンに対応し両側で一致したパターンの画像との一方を他方で置き換え基準画像を作成し、その基準画像で欠陥検査を行う。これにより、基準画像を適正化できるので、FEM基板の欠陥検査における検査精度を容易に向上できる。

0065

なお、欠陥検査装置200は、図11に示すように、コントローラ230とコントローラ230に通信可能に接続された情報処理装置203との協働によりFEM基板の欠陥検査が行われるように構成されていてもよい。図11は、実施形態の変形例にかかる欠陥検査装置の構成を示す図である。

0066

欠陥検査装置200は、検査装置本体201及び情報処理装置203を有する。検査装置本体201は、ステージ10、光学系20、コントローラ230、及び通信インタフェース(通信I/F)49を有する。コントローラ230は、撮像制御部31、ステージ制御部32、画像取得部41、及び記憶部48を有する。記憶部48は、欠陥検査プログラム48aを格納する。

0067

情報処理装置203は、例えばコンピュータであり、入力部204、表示部205、通信インタフェース(通信I/F)206、制御部207、及び記憶部208を有する。入力部204は、キーボードマウスタッチパネルなどを含み得る。表示部205は、ディスプレイを含み得る。記憶部208は、例えばメモリであり、欠陥検査プログラム248a及びレイアウトデータ248eを格納する。

0068

通信I/F49及び通信I/F206は、有線通信回線(例えば、ネットワークなど)又は無線通信回線(例えば、無線LANなど)を介して、互いに通信可能に接続されている。例えば、コントローラ230及び制御部207は、互いに通信して所定の情報を共有し合うことにより1つのコントローラとして機能し得る。

0069

制御部207は、例えばCPUであり、画像比較部242、パターン特定部243、画像抽出部244、パターン判定部245、基準画像生成部246、及び検査部247を有する。画像比較部242、パターン特定部243、画像抽出部244、パターン判定部245、基準画像生成部246、及び検査部247の機能は、それぞれ、実施形態における画像比較部42、パターン特定部43、画像抽出部44、パターン判定部45、基準画像生成部46、検査部47の機能と同様である。

0070

なお、画像比較部242、パターン特定部243、画像抽出部244、パターン判定部245、基準画像生成部246、及び検査部247の各構成は、制御部207における機能的な構成である。これらの機能的な構成は、例えば、制御部207においてハードウェア的に(例えば、システムオンチップとして)実装されていてもよいし、制御部207においてソフトウェア的に(例えば、欠陥検査プログラム248aにより記憶部208に一括して又は処理の進行に応じて順次に展開される機能モジュールとして)実装されていてもよいし、一部の要素が制御部207においてハードウェア的に実装され、残りの要素が制御部207においてソフトウェア的に実装されていてもよい。

0071

記憶部208は、各ショット領域の画像データ248b、抽出画像データ248c、基準画像データ248d、及びレイアウトデータ248eをさらに格納し得る。

0072

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0073

1,100欠陥検査装置、10ステージ、30コントローラ、107 制御部。

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