缺陷觀察方法以及缺陷觀察裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造工序中的缺陷觀察方法以及缺陷觀察裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造工序，為了確保較高的成品率，早期發(fā)現(xiàn)在制造工序產(chǎn)生的缺陷來實(shí)施對(duì)策是重要的。
[0003]SEM(Scanning Electron Microscope，掃描電子顯微鏡)式缺陷觀察裝置(也被稱為缺陷復(fù)查裝置)是特別用于觀察在半導(dǎo)體制造工序產(chǎn)生的缺陷的裝置，一般是將通過上位缺陷檢查裝置檢測(cè)出的缺陷坐標(biāo)的圖像以比上位缺陷檢查裝置高的畫質(zhì)進(jìn)行觀察的裝置。具體而言，向上位的缺陷檢查裝置輸出的缺陷坐標(biāo)移動(dòng)試樣載物臺(tái)，以成為觀察對(duì)象的缺陷進(jìn)入視野內(nèi)的程度的低倍率進(jìn)行攝像，從拍攝的低倍圖像檢測(cè)出缺陷坐標(biāo)，以使缺陷位于視野中心的方式移動(dòng)試樣載物臺(tái)或移動(dòng)攝像中心，以適于缺陷觀察的高倍率取得觀察用高倍圖像。
[0004]這樣，以低倍圖像檢測(cè)出缺陷坐標(biāo)是因?yàn)樵谟缮衔坏娜毕輽z測(cè)裝置輸出的缺陷坐標(biāo)，在裝置規(guī)格的范圍內(nèi)包含誤差，當(dāng)通過SEM式缺陷觀察裝置取得高畫質(zhì)的缺陷圖像時(shí)，需要修正該誤差的處理。
[0005]ADR(Automatic Defect Review(自動(dòng)缺陷復(fù)查)或 Automatic DefectRedetect1n (自動(dòng)缺陷再檢查))對(duì)取得該高畫質(zhì)的缺陷圖像的工序?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)化。在ADR中，必須根據(jù)上位缺陷檢查裝置中的缺陷檢測(cè)的坐標(biāo)精度、試樣特性，或成為觀察對(duì)象的缺陷的種類，一邊考慮ADR的缺陷檢測(cè)率與吞吐量的平衡，一邊使用于檢測(cè)缺陷的低倍圖像的取得條件或用于觀察缺陷的高倍圖像的取得條件最佳化。
[0006]在專利文獻(xiàn)I中記載了“使用掃描型電子顯微鏡以第I倍率取得包含缺陷的圖像，根據(jù)該取得的第I倍率的包含缺陷的圖像生成參照?qǐng)D像，比較包含所取得的第I倍率的缺陷的圖像與根據(jù)該第I倍率的包含缺陷的圖像生成的參照?qǐng)D像來檢測(cè)出缺陷，通過大于第I倍率的第2倍率來拍攝檢測(cè)出的缺陷”的方面。記載了由此“能夠省略低倍率的參照?qǐng)D像的撮像工序，因此能夠更高效地進(jìn)行缺陷的復(fù)查”。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-40910號(hào)公報(bào)(美國專利申請(qǐng)公開第2007/0031026號(hào)說明書)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]伴隨著近年來的設(shè)計(jì)圖案的細(xì)微化、制造工藝的復(fù)雜化，對(duì)成品率產(chǎn)生影響的缺陷也變得多樣化，應(yīng)成為觀察對(duì)象的制造工序也增加。尤其，以往不視為問題的微小的缺陷也成為觀察對(duì)象，在沒有形成圖案的階段的制造工序或在攝像圖像中不顯示在下層形成的圖案的制造工序中，容忍某程度的疑似缺陷的誤檢測(cè)來實(shí)施超高靈敏度的缺陷檢查，通過缺陷觀察裝置觀察包含疑似缺陷地檢測(cè)出的缺陷候補(bǔ)，從而解析真正的缺陷的事例增加。
[0012]然而，在這樣的事例中的參照?qǐng)D像的合成中，在如專利文獻(xiàn)I那樣利用根據(jù)存在缺陷的缺陷圖像制造的圖案的周期性，合成不存在缺陷的參照?qǐng)D像的方法中，在缺陷圖像中無法識(shí)別周期性的圖案的情況下，存在無法合成良好的參照?qǐng)D像，缺陷檢測(cè)失敗的問題。
[0013]因此，要求開發(fā)一種適于圖像視野內(nèi)不存在圖案的情況的參照?qǐng)D像的生成方法、和能夠使用生成的參照?qǐng)D像穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高精度的缺陷檢測(cè)的缺陷觀察系統(tǒng)。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]為了解決上述課題，本發(fā)明的特征在于，求出在被檢查圖像中缺陷區(qū)域所占的比例即缺陷占有率，判定該缺陷占有率與閾值的大小，根據(jù)判定結(jié)果，決定是否生成由具有被檢查圖像所包含的多個(gè)像素的亮度值的平均亮度值的像素構(gòu)成的圖像作為所述參照?qǐng)D像。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種適于圖像視野內(nèi)不存在圖案的情況的參照?qǐng)D像的生成方法、和能夠使用所生成的參照?qǐng)D像穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高精度的缺陷檢測(cè)的缺陷觀察系統(tǒng)。
[0018]通過以下的實(shí)施方式的說明，使上述以外的問題、結(jié)構(gòu)以及效果更加明確。
【附圖說明】
[0019]圖1是SHM式缺陷觀察系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖的例子。
[0020]圖2是SEM式缺陷觀察系統(tǒng)的操作/解析部的結(jié)構(gòu)圖的例子。
[0021]圖3是進(jìn)行缺陷檢測(cè)的操作/解析部的功能框圖的例子。
[0022]圖4是取得代表參照?qǐng)D像的ADR流程圖的例子。
[0023]圖5是表示使用代表參照?qǐng)D像的缺陷檢測(cè)方法的示意圖的例子。
[0024]圖6是實(shí)施例1的ADR流程圖的例子。
[0025]圖7是表示實(shí)施例1的缺陷檢測(cè)方法的示意圖的例子。
[0026]圖8是表示實(shí)施例1的缺陷檢測(cè)方法的問題的示意圖的例子。
[0027]圖9是實(shí)施例2的ADR流程圖的例子。
[0028]圖10是表示實(shí)施例2的缺陷檢測(cè)方法的示意圖的例子。
[0029]圖11是實(shí)施例3的ADR流程圖的例子。
[0030]圖12是表示實(shí)施例3的缺陷檢測(cè)方法的示意圖的例子。
[0031]圖13是實(shí)施例4的ADR流程圖的例子。
[0032]圖14是表示實(shí)施例4的缺陷檢測(cè)方法的示意圖的例子。
[0033]圖15是實(shí)施例5的ADR流程圖的例子。
[0034]圖16是表不實(shí)施例5的缺陷檢測(cè)方法的不意圖的例子。
[0035]圖17是表示在實(shí)施例6中說明的計(jì)算缺陷占有率的方法的示意圖的例子。
[0036]圖18是表不在實(shí)施例7中說明的計(jì)算缺陷占有率的方法的不意圖的例子。
[0037]圖19是表示在實(shí)施例8中說明的缺陷占有率的判定方法的示意圖的例子。
[0038]圖20是實(shí)施例9中說明的能夠選擇缺陷檢測(cè)方法的GUI的例子。
【具體實(shí)施方式】
[0039]說明即使在圖像視野內(nèi)不存在圖案時(shí)，也兼顧了缺陷檢測(cè)精度和吞吐量的穩(wěn)定的缺陷檢測(cè)方法、缺陷觀察裝置以及缺陷觀察系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。在以下說明的缺陷觀察系統(tǒng)是本發(fā)明的一例，本發(fā)明并不限于在以下說明的實(shí)施方式。在本發(fā)明中，缺陷觀察裝置是使用帶電粒子束對(duì)試樣的圖像進(jìn)行攝像的裝置，廣泛包括比較多個(gè)圖像來檢測(cè)缺陷的裝置。此夕卜，缺陷觀察系統(tǒng)是缺陷觀察裝置通過網(wǎng)絡(luò)等與其他裝置連接而得的系統(tǒng)，廣泛包括包含缺陷觀察裝置而構(gòu)成的系統(tǒng)。
[0040]作為包含缺陷觀察裝置的缺陷觀察系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例，說明在SHM式缺陷觀察裝置中通過ADR取得缺陷圖像的例子，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不局限于此，構(gòu)成缺陷觀察系統(tǒng)的裝置的一部分或全部也可以由不同裝置構(gòu)成。例如，本實(shí)施例的ADR處理可以通過與SEM式缺陷觀察裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的ADR處理裝置、圖像管理裝置或配方管理裝置來執(zhí)行，也可以通過搭載在系統(tǒng)內(nèi)的通用計(jì)算機(jī)上的CPU (Central Processing Unit，中央處理單元)用執(zhí)行所期望的運(yùn)算處理的程序來執(zhí)行。此外，也可以通過記錄有該程序的存儲(chǔ)介質(zhì)來升級(jí)已有的裝置。
[0041]此外，在本說明書中，“缺陷”并不局限于異物，廣泛包括試樣的材料不良或結(jié)構(gòu)不良等觀察對(duì)象物。
[0042]此外，在本說明書中，“試樣”不僅是制造圖案之前的階段的工序的晶片，還可以是制造圖案之后的階段的工序。在以下說明的實(shí)施例中，不論是否實(shí)際制造了圖案，在觀察圖像的視野內(nèi)沒有拍攝圖案或不存在圖案的情況下尤其有效。
[0043]此外，在本說明書中，“缺陷圖像”是成為缺陷檢查的對(duì)象的圖像(被檢查圖像)，不僅包括真正的缺陷的圖像，還包括缺陷候補(bǔ)的圖像或疑似缺陷的圖像。此外，“參照?qǐng)D像”是為了缺陷提取而在與缺陷圖像的比較中所使用的、成為所謂的基準(zhǔn)的圖像，是推定為正常區(qū)域即無缺陷的區(qū)域的圖像。
[0044]以下，參照附圖，詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0045]實(shí)施例1
[0046]SEM式缺陷觀察裝置是以由光學(xué)式或SEM式檢查裝置等缺陷檢查裝置檢測(cè)出的缺陷坐標(biāo)作為輸入信息，在適于觀察或解析的條件下取得缺陷坐標(biāo)的高畫質(zhì)的SEM圖像的裝置。作為向SEM式觀察裝置的輸入信息，除了使用由缺陷檢查裝置檢測(cè)出的缺陷坐標(biāo)以外，還可以使用由以設(shè)計(jì)布局?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的仿真等提取出的觀察點(diǎn)的坐標(biāo)信息。
[0047]圖1是表示本實(shí)施例的SHM式觀察系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1的SHM式缺陷觀察裝置118由如下部件構(gòu)成:由電子槍101、透鏡102、掃描偏轉(zhuǎn)器103、物鏡104、試樣
105、二次粒子檢測(cè)器109等光學(xué)要素構(gòu)成的電子光學(xué)系統(tǒng)、使保持成為觀察對(duì)象的試樣的試樣臺(tái)在XY面內(nèi)移動(dòng)的載物臺(tái)106、控制該電子光學(xué)系統(tǒng)所包含的各種光學(xué)要素的電子光學(xué)系統(tǒng)控制部110、量化二次粒子檢測(cè)器109的輸出信號(hào)的Α/D轉(zhuǎn)換部111、控制載物臺(tái)106的載物臺(tái)控制部112、整體控制/解析部113、圖像處理部114、具備顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等的操作部115、保存所取得的圖像等的存儲(chǔ)裝置116以及光學(xué)顯微鏡117等。此外，電子光學(xué)系統(tǒng)、電子光學(xué)系統(tǒng)控制部110、A/D轉(zhuǎn)換部111、載物臺(tái)106、載物臺(tái)控制部112構(gòu)成SEM圖像的攝像單元即掃描電子顯微鏡。
[0048]從電子槍101發(fā)射的一次電子束107被透鏡102會(huì)聚，被掃描偏轉(zhuǎn)器102偏轉(zhuǎn)后被物鏡104會(huì)聚，向試樣105照射。根據(jù)試樣的形狀或材料，從被照射了一次電子束107的試樣105產(chǎn)生二次電子或反射電子等二次粒子108。產(chǎn)生的二次粒子108被二次粒子檢測(cè)器109檢測(cè)后，被Α/D轉(zhuǎn)換部111轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。有時(shí)將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的二次粒子檢測(cè)器的輸出信號(hào)稱為圖像信號(hào)。向圖像處理部114輸出Α/D轉(zhuǎn)換部111的輸出信號(hào)來形成SEM圖像。當(dāng)然，除此以外，該裝置還可以包括其他透鏡或電極、檢測(cè)器，也可以部分與上述不同，帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不局限于此。
[0049]圖像處理部114使用所生成的SEM圖像來執(zhí)行用于進(jìn)行缺陷檢測(cè)等圖像處理的ADR處理或按種類自動(dòng)分類缺陷的ADC (Automatic Defect Classificat1n，自動(dòng)缺陷分類)處理等各種圖像解析處理。另外，在本實(shí)施例的SEM式觀察裝置中，可以以不同的多個(gè)倍率取得觀察對(duì)象的圖像。例如，可以通過改變掃描偏轉(zhuǎn)器103的掃描范圍來改變倍率而進(jìn)行觀察。
[0050]通過電子光學(xué)系統(tǒng)控制部110來執(zhí)行透鏡102、掃描偏轉(zhuǎn)器103、物鏡104等電子光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的光學(xué)要素的控制。通過被載物臺(tái)控制部112控制的載物臺(tái)106來執(zhí)行試樣的位置控制。整體控制以及解析部113是集中控制SM式觀察裝置整體的控制部，對(duì)來自具備顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等的操作部115、存儲(chǔ)裝置116的輸入信息進(jìn)行解析，對(duì)電子光學(xué)系統(tǒng)控制部110、載物臺(tái)控制部112、圖像處理部114等進(jìn)行控制，并根據(jù)需要向操作部115所包含的顯示部或存儲(chǔ)裝置116輸出處理結(jié)果。
[0051]通過圖像處理部114執(zhí)行的處理，可以通過專用的電路基板構(gòu)成為硬件，也可以通過與缺陷觀察裝置連接的計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的軟件來實(shí)現(xiàn)。通過硬件構(gòu)成的情況下，可以通過將執(zhí)行處理的多個(gè)運(yùn)算器集成在布線基板、半導(dǎo)體芯片或封裝內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。通過軟件構(gòu)成的情況下，可以通過在圖像處理部114中搭載高速的CPU，用程序執(zhí)行所期望的運(yùn)算處理來實(shí)現(xiàn)。
[0052]此外，在圖1中作為缺陷觀察系統(tǒng)的一例，示出了將SHM式缺陷觀察裝置118、配方管理裝置120以及缺陷信息數(shù)據(jù)庫121經(jīng)由LAN (Local Area Network，局域網(wǎng))119連接的例子。將通過SEM式缺陷觀察裝置118取得的圖像保存在缺陷信息數(shù)據(jù)庫121中。也將其他缺陷相關(guān)的信息，例如缺陷圖像的攝像條件或檢測(cè)出的缺陷坐標(biāo)等保存在缺陷信息數(shù)據(jù)庫121中。配方管理裝置120從缺陷信息數(shù)據(jù)庫121取得生成配方所需要的缺陷信息，并執(zhí)行包含圖像處理的運(yùn)算處理，來生成記錄了執(zhí)行ADR或ADC處理等的條件、順序的配方?？梢詫⒃谶\(yùn)算處理中所使用的參數(shù)或生成的配方等保存在內(nèi)置于配方管理裝置內(nèi)的存儲(chǔ)裝置中，也可以保存在缺