JP3248504B2 - 半導体装置の検査方法 - Google Patents
半導体装置の検査方法Info
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- JP3248504B2 JP3248504B2 JP03117899A JP3117899A JP3248504B2 JP 3248504 B2 JP3248504 B2 JP 3248504B2 JP 03117899 A JP03117899 A JP 03117899A JP 3117899 A JP3117899 A JP 3117899A JP 3248504 B2 JP3248504 B2 JP 3248504B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の検査
方法に関し、特に、欠陥情報を少なくした半導体装置の
検査方法に関する。
方法に関し、特に、欠陥情報を少なくした半導体装置の
検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在市販されているＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）画像を用いた画像比較方式の欠陥検査装置にお
いて、ＳＥＭで解像できる程度（〜３０ｎｍ程度）の不
規則な凹凸を持った数百ｎｍ程度の周期をもったパター
ンを検査する場合には、意図的に作り込んだ周期構造に
不規則な構造が乗ってしまう。このため、周期ごとにず
らした画像を得ても、周期的に作られた構造の中に存在
するランダムな微細構造を欠陥として認識してしまう。
このような場合には、画像処理系に異常に負担がかかる
ため欠陥検査にかかる時間が長くなったり、得られる欠
陥情報が膨大になったりする。また、記憶容量を増加さ
せたとしても、検出された欠陥がデバイス特性に影響し
ない欠陥なのか実際にごみなどのデバイス特性に影響す
る検出したい欠陥なのかを判別する手段はない。
顕微鏡）画像を用いた画像比較方式の欠陥検査装置にお
いて、ＳＥＭで解像できる程度（〜３０ｎｍ程度）の不
規則な凹凸を持った数百ｎｍ程度の周期をもったパター
ンを検査する場合には、意図的に作り込んだ周期構造に
不規則な構造が乗ってしまう。このため、周期ごとにず
らした画像を得ても、周期的に作られた構造の中に存在
するランダムな微細構造を欠陥として認識してしまう。
このような場合には、画像処理系に異常に負担がかかる
ため欠陥検査にかかる時間が長くなったり、得られる欠
陥情報が膨大になったりする。また、記憶容量を増加さ
せたとしても、検出された欠陥がデバイス特性に影響し
ない欠陥なのか実際にごみなどのデバイス特性に影響す
る検出したい欠陥なのかを判別する手段はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の半導体装置の検査方法では、欠陥検査に係る時間が長
くなったり、得られる欠陥情報が膨大になるという問題
があった。
の半導体装置の検査方法では、欠陥検査に係る時間が長
くなったり、得られる欠陥情報が膨大になるという問題
があった。
【０００４】また、デバイス特性に影響する欠陥なのか
影響しない欠陥なのかを判別する手段がないという問題
があった。
影響しない欠陥なのかを判別する手段がないという問題
があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記問題を解決
すべく、欠陥検査に係る時間を短くし、得られる欠陥情
報を少なくした半導体装置の検査方法を提供することに
ある。
すべく、欠陥検査に係る時間を短くし、得られる欠陥情
報を少なくした半導体装置の検査方法を提供することに
ある。
【０００６】また、本発明の他の目的は、デバイス特性
に影響するかしないかを判別することができる半導体装
置の検査方法を提供することにある。
に影響するかしないかを判別することができる半導体装
置の検査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の検査方法は、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）画像を用いて周期構造に不規則性を有する
微細構造の欠陥を検査する画像比較方式による半導体装
置の検査方法において、走査型電子顕微鏡による２次電
子像を用いて試料を検査する場合に、対物レンズ電流値
にオフセットをかけ、不規則性を有する微細構造の像質
を劣化させて検査する半導体装置の検査方法であって、
前記試料が一方向に結晶粒界に起因する形状を有する場
合に、非点収差補正レンズを用いて一方向のみの解像度
を落とすことによって微細構造を検出できないようにす
ることを特徴とする。
に、本発明の半導体装置の検査方法は、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）画像を用いて周期構造に不規則性を有する
微細構造の欠陥を検査する画像比較方式による半導体装
置の検査方法において、走査型電子顕微鏡による２次電
子像を用いて試料を検査する場合に、対物レンズ電流値
にオフセットをかけ、不規則性を有する微細構造の像質
を劣化させて検査する半導体装置の検査方法であって、
前記試料が一方向に結晶粒界に起因する形状を有する場
合に、非点収差補正レンズを用いて一方向のみの解像度
を落とすことによって微細構造を検出できないようにす
ることを特徴とする。
【０００８】また、電子銃から出た電子線をコンデンサ
レンズにて収束するステップと、電子線の飛散角を絞り
にて制限したのち偏向コイルを通過させ、走査偏向器に
よって走査するステップと、走査された電子を対物レン
ズによって試料上に収束するステップと、試料上に照射
された電子によって発生した２次電子を２次電子検出器
によって検出し増幅するステップと、走査偏向器に与え
られた走査信号と同期させて２次電子検出器からの信号
をコンピュータに取り込むことにより走査像を得るステ
ップとを含むのが好ましい。
レンズにて収束するステップと、電子線の飛散角を絞り
にて制限したのち偏向コイルを通過させ、走査偏向器に
よって走査するステップと、走査された電子を対物レン
ズによって試料上に収束するステップと、試料上に照射
された電子によって発生した２次電子を２次電子検出器
によって検出し増幅するステップと、走査偏向器に与え
られた走査信号と同期させて２次電子検出器からの信号
をコンピュータに取り込むことにより走査像を得るステ
ップとを含むのが好ましい。
【０００９】さらに、周期構造の周期の１０分の１以下
の不規則な微細構造が検査に影響しないように、分解能
を劣化するのが好ましい。
の不規則な微細構造が検査に影響しないように、分解能
を劣化するのが好ましい。
【００１０】またさらに、対物レンズの電流値と、正焦
点が得られる対物レンズの電流値との差を持たせた状態
で、試料を載置するステージをパターンの繰り返し周期
分ごとにずらして画像を取り込み比較検査するのが好ま
しい。
点が得られる対物レンズの電流値との差を持たせた状態
で、試料を載置するステージをパターンの繰り返し周期
分ごとにずらして画像を取り込み比較検査するのが好ま
しい。
【００１１】
【００１２】さらに、試料が特定の領域のみに微細構造
を有する場合、電子線走査時にオフセットをかける領域
を新たに指定し、微細構造の存在する領域のみを事前に
登録しておき、意図した領域にのみオフセットをかける
のが好ましい。
を有する場合、電子線走査時にオフセットをかける領域
を新たに指定し、微細構造の存在する領域のみを事前に
登録しておき、意図した領域にのみオフセットをかける
のが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の半導体装置の検査方法の
実施の形態における走査型電子顕微鏡の構成を示す概略
図である。この方法では、電子銃１を出た電子線２は、
コンデンサレンズ３にて収束され、絞り４にて発散角を
制限されたのち、偏光コイル５を通過し、走査偏向器６
によって走査される。走査された電子は、対物レンズ７
によって試料９上に収束される。試料９上に照射された
電子によって発生した２次電子は、２次電子検出器９に
よって検出し増幅される。このとき走査偏向器６に与え
られた走査信号と同期させて、２次電子検出器８からの
信号をコンピュータ１１に取り込むことにより走査像を
得る。
実施の形態における走査型電子顕微鏡の構成を示す概略
図である。この方法では、電子銃１を出た電子線２は、
コンデンサレンズ３にて収束され、絞り４にて発散角を
制限されたのち、偏光コイル５を通過し、走査偏向器６
によって走査される。走査された電子は、対物レンズ７
によって試料９上に収束される。試料９上に照射された
電子によって発生した２次電子は、２次電子検出器９に
よって検出し増幅される。このとき走査偏向器６に与え
られた走査信号と同期させて、２次電子検出器８からの
信号をコンピュータ１１に取り込むことにより走査像を
得る。
【００１５】図２は、本発明における走査像の処理系を
示すブロック図である。一般に、半導体装置のパターン
は周期構造をもっている。まず、走査電子顕微鏡２６に
よる走査電子像を画像蓄積部２１に記録する。次に、ス
テージ１０を１周期移動し、次の周期の走査電子像を
得、画像蓄積部２２に記録する。これらの画像を制御処
理部２３にて処理し、両者の差像を得、差像蓄積部２４
に蓄積する。得られた欠陥のウエハ上での位置は、ステ
ージの位置とＳＥＭ像とから計算できるようになってい
る。
示すブロック図である。一般に、半導体装置のパターン
は周期構造をもっている。まず、走査電子顕微鏡２６に
よる走査電子像を画像蓄積部２１に記録する。次に、ス
テージ１０を１周期移動し、次の周期の走査電子像を
得、画像蓄積部２２に記録する。これらの画像を制御処
理部２３にて処理し、両者の差像を得、差像蓄積部２４
に蓄積する。得られた欠陥のウエハ上での位置は、ステ
ージの位置とＳＥＭ像とから計算できるようになってい
る。
【００１６】次に、図３〜図５を参照して、本発明の実
施の形態の動作について説明する。
施の形態の動作について説明する。
【００１７】図３は、本発明の半導体装置の検査方法を
説明するフローチャートであり、図４は、本発明が対象
としている微細構造を有する画像の一例を示す概略図で
あり、図５は、正焦点からずれた画像の一例を示す概略
図である。一般的に２つあるいはそれ以上の画像を用い
て欠陥検査を行う場合、２枚の画像間での差画像を得、
差画像中の画素のうちある一定の値以上の値を持った画
素に対応した部分を欠陥として認識させるフローが用い
られている。ここに示した一連の動作の前にＳＥＭの光
軸調整や正焦点の画像が得られるように調整されてい
る。まず、欠陥として認識するレベル（閾値）Ｔおよび
対物レンズの変化率（ステップ）Ｓを与える。これを閾
値Ｔ，ステップＳ入力とする。これらの値は経験的に得
られたものを用い、後に問題があれば最適化すればよい
（ステップＡ１）。次に、画像蓄積部２１および画像蓄
積部２２により隣接する周期の画像を得る。このときの
ＳＥＭ画像は、検査時に検出すべき異常部分が含まれて
いないことを人為的に確認した画像を用いる。本発明が
対象としているような微細構造を有する画像の例とし
て、図４に示すように、０．５μｍの構造内にさらにそ
の十分の一程度のランダムな構造を有するものがあげら
れる。次に、制御処理部２３にて差画像を演算する（ス
テップＡ２，Ａ３）。ここで得られた差画像中の画素の
値のうちすでに設定した閾値Ｔと比較し、閾値Ｔ以上の
値をもつ画素数をｎに設定する（ステップＡ４）。しか
るに、このプロセスにおいて用いた画像は異常が含まれ
ていないことを人為的に確認した画像であるので、本来
ならばｎはゼロでなくてはならない。そこで、次に、ｎ
が０かどうかを判断する（ステップＡ５）。このときｎ
が０でなければ、異常ではないと人為的には判断される
が装置としては欠陥と認識していることになる。これ
は、ＳＥＭ画像を用いているため異常ではないにもかか
わらず、検出しなくてもよい微細構造の差異を検出して
いるためである。そこで、ｎが０になるように対物レン
ズ電流値をＳだけ変化させる（ステップＡ６）。変化さ
せた対物レンズ電流値を用いて画像を取得し、ｎ＝０と
なるまでステップＡ２からＡ６まで行う。ｎ＝０となっ
たときの画像は、図５に示すように、正焦点位置からず
れている。この時の対物レンズ電流値と、正焦点が得ら
れる対物レンズ電流値との差をオフセット電流値と呼ぶ
ことにする。画像比較検査時にこの一連の動作で得られ
たオフセット電流値だけ正焦点が得られる電流値からず
らした状態でステージ１０をパターンの繰り返し周期分
ごとにずらして画像を取り込み比較検査することにより
微細構造を欠陥として認識することなく画像比較検査が
可能になる。さらに、周期パターン以外の部分（図４の
４１）に現れる異常については、閾値Ｔを調節すること
で検出感度の劣化を抑えることができる。
説明するフローチャートであり、図４は、本発明が対象
としている微細構造を有する画像の一例を示す概略図で
あり、図５は、正焦点からずれた画像の一例を示す概略
図である。一般的に２つあるいはそれ以上の画像を用い
て欠陥検査を行う場合、２枚の画像間での差画像を得、
差画像中の画素のうちある一定の値以上の値を持った画
素に対応した部分を欠陥として認識させるフローが用い
られている。ここに示した一連の動作の前にＳＥＭの光
軸調整や正焦点の画像が得られるように調整されてい
る。まず、欠陥として認識するレベル（閾値）Ｔおよび
対物レンズの変化率（ステップ）Ｓを与える。これを閾
値Ｔ，ステップＳ入力とする。これらの値は経験的に得
られたものを用い、後に問題があれば最適化すればよい
（ステップＡ１）。次に、画像蓄積部２１および画像蓄
積部２２により隣接する周期の画像を得る。このときの
ＳＥＭ画像は、検査時に検出すべき異常部分が含まれて
いないことを人為的に確認した画像を用いる。本発明が
対象としているような微細構造を有する画像の例とし
て、図４に示すように、０．５μｍの構造内にさらにそ
の十分の一程度のランダムな構造を有するものがあげら
れる。次に、制御処理部２３にて差画像を演算する（ス
テップＡ２，Ａ３）。ここで得られた差画像中の画素の
値のうちすでに設定した閾値Ｔと比較し、閾値Ｔ以上の
値をもつ画素数をｎに設定する（ステップＡ４）。しか
るに、このプロセスにおいて用いた画像は異常が含まれ
ていないことを人為的に確認した画像であるので、本来
ならばｎはゼロでなくてはならない。そこで、次に、ｎ
が０かどうかを判断する（ステップＡ５）。このときｎ
が０でなければ、異常ではないと人為的には判断される
が装置としては欠陥と認識していることになる。これ
は、ＳＥＭ画像を用いているため異常ではないにもかか
わらず、検出しなくてもよい微細構造の差異を検出して
いるためである。そこで、ｎが０になるように対物レン
ズ電流値をＳだけ変化させる（ステップＡ６）。変化さ
せた対物レンズ電流値を用いて画像を取得し、ｎ＝０と
なるまでステップＡ２からＡ６まで行う。ｎ＝０となっ
たときの画像は、図５に示すように、正焦点位置からず
れている。この時の対物レンズ電流値と、正焦点が得ら
れる対物レンズ電流値との差をオフセット電流値と呼ぶ
ことにする。画像比較検査時にこの一連の動作で得られ
たオフセット電流値だけ正焦点が得られる電流値からず
らした状態でステージ１０をパターンの繰り返し周期分
ごとにずらして画像を取り込み比較検査することにより
微細構造を欠陥として認識することなく画像比較検査が
可能になる。さらに、周期パターン以外の部分（図４の
４１）に現れる異常については、閾値Ｔを調節すること
で検出感度の劣化を抑えることができる。
【００１８】上述した実施の形態では、対物レンズ電流
値を一方向のみに変化させたが、正負交互に変化させる
などの手段でも可能である。
値を一方向のみに変化させたが、正負交互に変化させる
などの手段でも可能である。
【００１９】次に、図６を参照して、本発明の他の実施
例について説明する。
例について説明する。
【００２０】図６は、本発明の半導体装置の検査方法の
他の実施例におけるＡｌ配線パターンを示す概略図であ
る。本実施例では、非点収差補正レンズを用いて一方向
のみ解像度を落とすことによって微細な構造を検出でき
ないようにする。この手法は、図６に示すように、Ａｌ
配線パターンなど一方向に結晶粒界に起因する形状を有
する場合に特に有効である。また、コンデンサレンズ電
流値を変化させビーム径を大きくすることによっても同
様の効果を得ることができるが、この場合には電子光学
系の軸がずれる場合があるので新たに軸を調整するか、
各々のコンデンサレンズ電流値における各レンズの最適
値を制御系に記憶させておき、再現させるなどの機能を
付加する必要がある。
他の実施例におけるＡｌ配線パターンを示す概略図であ
る。本実施例では、非点収差補正レンズを用いて一方向
のみ解像度を落とすことによって微細な構造を検出でき
ないようにする。この手法は、図６に示すように、Ａｌ
配線パターンなど一方向に結晶粒界に起因する形状を有
する場合に特に有効である。また、コンデンサレンズ電
流値を変化させビーム径を大きくすることによっても同
様の効果を得ることができるが、この場合には電子光学
系の軸がずれる場合があるので新たに軸を調整するか、
各々のコンデンサレンズ電流値における各レンズの最適
値を制御系に記憶させておき、再現させるなどの機能を
付加する必要がある。
【００２１】次に、本発明の半導体装置の検査方法のま
た他の実施例について説明する。図４に示すように、特
定の領域のみに微細構造を有する場合には、新たに電子
線走査時にオフセットをかける領域を指定するための機
能を付加する必要が生じるが、微細構造の存在する領域
のみを事前に登録しておき、意図した領域にのみオフセ
ットをかける方法もある。
た他の実施例について説明する。図４に示すように、特
定の領域のみに微細構造を有する場合には、新たに電子
線走査時にオフセットをかける領域を指定するための機
能を付加する必要が生じるが、微細構造の存在する領域
のみを事前に登録しておき、意図した領域にのみオフセ
ットをかける方法もある。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、検査
時の対物レンズ電流値にオフセットをかけている以外
は、なんら通常の検査と同様のデータ処理過程で事足り
る。従って、検査前にオフセットを得てしまえば、検査
中に画素間での平均化処理などのデータ処理のためにデ
ータ処理系に負担をかけることがないという効果を奏す
る。
時の対物レンズ電流値にオフセットをかけている以外
は、なんら通常の検査と同様のデータ処理過程で事足り
る。従って、検査前にオフセットを得てしまえば、検査
中に画素間での平均化処理などのデータ処理のためにデ
ータ処理系に負担をかけることがないという効果を奏す
る。
【００２３】また、正焦点の得られる電流値にオフセッ
トをかけることにより解像度の最適化を行っていること
になる。従って、不必要な解像度で検査することによ
る、構造的な欠陥とはいえない形状の差を欠陥として認
識してしまう頻度を激減させることができる。これによ
り検出したい形状異常のみを検出できるようになるとい
う効果を奏する。
トをかけることにより解像度の最適化を行っていること
になる。従って、不必要な解像度で検査することによ
る、構造的な欠陥とはいえない形状の差を欠陥として認
識してしまう頻度を激減させることができる。これによ
り検出したい形状異常のみを検出できるようになるとい
う効果を奏する。
【００２４】さらに、上記効果により、むだに検出する
欠陥がなくなるため、これらのデータを処理するのにか
かっていた時間分だけ全体の時間を短縮できる。従っ
て、検査速度を向上することができるという効果を奏す
る。
欠陥がなくなるため、これらのデータを処理するのにか
かっていた時間分だけ全体の時間を短縮できる。従っ
て、検査速度を向上することができるという効果を奏す
る。
【図１】本発明の実施の形態における走査型電子顕微鏡
を説明する概略図である。
を説明する概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における走査像の処理系を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作を示すフローチャー
トである。
トである。
【図４】正焦点で撮影したＳＥＭ画像を示す概略図であ
る。
る。
【図５】オフセットをかけて撮影したＳＥＭ画像を示す
概略図である。
概略図である。
【図６】Ａｌ配線パターンを示す概略図である。
１電子銃 ２電子線 ３コンデンサレンズ ４絞り ５偏向コイル ６走査偏向器 ７対物レンズ ８２次電子検出器 ９試料 １０ステージ １１ コンピュータ ２１画像蓄積部 ２２画像蓄積部 ２３制御処理部 ２４差像蓄積部 ２５電子光学系調整部 ２６走査電子顕微鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 H01J 37/22 502
Claims (5)
- 【請求項１】走査型電子顕微鏡画像を用いて周期構造に
不規則性を有する微細構造の欠陥を検査する画像比較方
式による半導体装置の検査方法において、 走査型電子顕微鏡による２次電子像を用いて試料を検査
する場合に、対物レンズ電流値にオフセットをかけ、前
記不規則性を有する微細構造の像質を劣化させて検査す
る半導体装置の検査方法であって、 前記試料が一方向に結晶粒界に起因する形状を有する場
合に、非点収差補正レンズを用いて一方向のみの解像度
を落とすことによって微細構造を検出できないようにす
る ことを特徴とする半導体装置の検査方法。 - 【請求項２】電子銃から出た電子線をコンデンサレンズ
にて収束するステップと、 前記電子線の飛散角を絞りにて制限したのち偏向コイル
を通過させ、走査偏向器によって走査するステップと、 前記走査された電子を前記対物レンズによって前記試料
上に収束するステップと、 前記試料上に照射された電子によって発生した２次電子
を２次電子検出器によって検出し増幅するステップと、 前記走査偏向器に与えられた走査信号と同期させて前記
２次電子検出器からの信号をコンピュータに取り込むこ
とにより走査像を得るステップと、 を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置
の検査方法。 - 【請求項３】前記周期構造の周期の１０分の１以下の不
規則な微細構造が検査に影響しないように、分解能を劣
化することを特徴とする、請求項１または２に記載の半
導体装置の検査方法。 - 【請求項４】前記対物レンズの電流値と、正焦点が得ら
れる対物レンズの電流値との差を持たせた状態で、前記
試料を載置するステージをパターンの繰り返し周期分ご
とにずらして画像を取り込み比較検査することを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の検
査方法。 - 【請求項５】 前記試料が特定の領域のみに微細構造を有
する場合、電子線走査時にオフセットをかける領域を新
たに指定し、微細構造の存在する領域のみを事前に登録
しておき、意図した領域にのみオフセットをかけること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体
装置の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03117899A JP3248504B2 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 半導体装置の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03117899A JP3248504B2 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 半導体装置の検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232137A JP2000232137A (ja) | 2000-08-22 |
| JP3248504B2 true JP3248504B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=12324204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03117899A Expired - Fee Related JP3248504B2 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 半導体装置の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248504B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114342053B (zh) * | 2019-09-16 | 2025-05-16 | 科磊股份有限公司 | 周期性半导体装置偏移计量学系统及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000123771A (ja) | 1998-10-19 | 2000-04-28 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡およびそれによる欠陥部位解析方法 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP03117899A patent/JP3248504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000123771A (ja) | 1998-10-19 | 2000-04-28 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡およびそれによる欠陥部位解析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000232137A (ja) | 2000-08-22 |
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