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JP3695993B2 - Semiconductor device inspection apparatus and inspection method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターンが形成された半導体ウエハ面の欠陥を分類する手法に係わり、特に、光学的検査で得られた欠陥分布データから製品の特性に影響を及ぼす致命的な欠陥である可能性の高い欠陥を抽出する半導体装置の検査装置と検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、パターンが形成された半導体ウエハ面の欠陥を分類する手法として実用されている光学的な欠陥検査装置としては、例えばKLA−Tencor社の21シリーズのように画像を比較するタイプ(画像比較タイプ)と、例えばOSI社のIQシリーズのように欠陥からの光散乱を検出するタイプ(光散乱検出タイプ)が知られている。
【0003】
画像比較タイプは、特定のチップについて、周辺のチップとパターン及び色の比較が行われる。その結果、周辺のチップと差が検出された箇所がある場合、この箇所が欠陥として出力される。
【0004】
また、光散乱検出タイプは、ウエハ上の繰り返しパターンから生じる回折光がフィルタリングされ、欠陥に起因する散乱光のみを抽出して欠陥が検出される。また、欠陥検出用のプローブ光は欠陥により偏光され、この変化を用いて欠陥が検出されるタイプもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像比較タイプの欠陥検出装置では、堆積された膜の膜厚の微妙な差により画像に色むらが生じる。その結果、色による画像比較が行われた場合、色むらを欠陥として検出しやすい傾向がある。
【0006】
そこで、このような問題を回避するために、通常感度調整が行われ、色むらの影響が抑制される。しかし、この場合は、本当の欠陥である実欠陥に対する感度も低下する。
【0007】
また、ウエハの表面にグレインが存在する場合も、これを欠陥として検出するという問題がある。
【0008】
このように、色むらやグレイン等による欠陥は見かけ上の欠陥である。従って、これらの欠陥は疑似欠陥として実欠陥と区別する必要がある。しかし、画像比較タイプでは、測定原理上、これらの欠陥を区別することは困難である。
【0009】
また、光散乱検出タイプでは、測定方法上、画像比較タイプにおける色むらに起因する疑似欠陥を検出することはない。
【0010】
しかし、堆積された膜や金属膜等の表面にグレインが存在する場合、これを欠陥として検出する。このため、画像比較タイプと同様に、疑似欠陥が発生するという問題がある。
【0011】
以上のように、両者の欠陥検出方法に共通する問題として、検出された欠陥中に疑似欠陥が含まれることは避けられない。
【0012】
また、検出された欠陥が実欠陥であっても、実欠陥の存在する場所によって、製品の特性に与える影響が異なる場合がある。つまり、実欠陥が製品に対する致命的な欠陥(致命欠陥)になるか否かは、その実欠陥の存在する場所にも依存する。しかし、両者の欠陥検出方法では、実欠陥中の致命欠陥のみを検出することは難しい。
【0013】
従って、検出された欠陥のデータから製品の特性への影響を判定し、製品の歩留まりを精度良く予測することは困難である。
【0014】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、実欠陥中の致命欠陥のみを検出し、製品の歩留まりを予測することが可能な半導体装置の検査装置と検査方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために以下に示す手段を用いている。
【0017】
本発明の一視点による半導体装置の検査方法は、欠陥検査装置によって、途中工程のウエハ内の欠陥を検出する工程と、前記欠陥を含む画像の前記欠陥の特徴を検出し、欠陥像を生成する工程と、完成したウエハ内の製品特性の良否を測定し、フェイルマップを生成する工程と、前記欠陥像と前記フェイルマップを用いて、前記ウエハの製品特性の良否を調査し、歩留まりの予測モデルを構築する工程と、前記予測モデルの構築において、特性不良を及ぼす工程を抽出する工程とを含み、前記欠陥像を生成する工程において、同じパターンが繰り返し形成される領域については、繰り返しパターンの数に応じて、前記欠陥を含む画像をこの数で分割し、この分割画像を1つに重ね合わせて欠陥情報を圧縮する
【0018】
前記欠陥検査装置で検出した欠陥像の特徴は、ドットマップで表示する。
【0020】
前記予測モデルを用いて、前記ウエハの欠陥から致命欠陥のみを選別し、歩留まりを予測する。
【0021】
前記予測モデルはニューラルネットワークを用いて構築される。また、前記予測モデルは重回帰モデルを用いて構築される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【0023】
[第1の実施例]
本発明の第1の実施例は、画像比較タイプを用いた欠陥検査装置及び検査方法である。
【0024】
図1は、検査装置の一例を示している。欠陥検査装置1は光学的にウエハの欠陥を検出する周知の装置である。この欠陥検査装置1において製造途中のウエハの欠陥特徴量が抽出され、欠陥検査装置2は例えば周知のテスト装置であり、この装置2により完成ウエハに対して特性評価テストが行われ、完成ウエハのチップ毎の良否が抽出される。欠陥検査装置1のデータは欠陥加工部3に供給され、この加工部3でそれぞれ欠陥特徴が加工される。この加工された各データはモデル構築部4に供給され、このモデル構築部4において歩留まり等の予測モデルが構築される。また、欠陥加工部3、モデル構築部4は、例えば周知のコンピュータからなる制御装置5により構成されている。
【0025】
図2は、図1に示す装置の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに沿って、欠陥検出方法の詳細について説明する。
【0026】
まず、ST1からST3において、欠陥検査装置1を用いて、製造途中のウエハから欠陥検出が行われる。
【0027】
すなわち、画像比較タイプの欠陥検出方法により、特定のチップについて、周辺のチップとパターン及び色の比較が行われる。その結果、周辺のチップとの差が検出された箇所がある場合、この箇所が欠陥として出力される。さらに、欠陥が存在する位置(座標)の抽出が行われる。この際、検出される欠陥には、実欠陥及び疑似欠陥の両方が含まれている。このようにして、欠陥検査装置1によるウエハ内の欠陥分布評価が行われる(ST1)。
【0028】
次に、図3に示すように、評価結果の欠陥の特徴をわかりやすくするため、ウエハ11内の1チップ12毎に欠陥(実欠陥及び疑似欠陥)を含む画像がドット13で表される。このようにして、欠陥の特徴抽出が行われる(ST2)。
【0029】
次に、図4(a)に示すように、1チップ12内に同じドット13のパターンが繰り返し形成される領域(並進対称性を有する領域)については、繰り返しパターンの数n(≧1)に応じて、ドット13の画像がn個に等分割される。その後、図4(b)に示すように、n個の分割画像が1つに重ね合わされ、工程途中の特定ウエハによる欠陥のドットマップ14が作製される(ST3)。このように、欠陥画像が重ね合わされ、欠陥情報が圧縮される。
【0030】
一方、前記欠陥検査装置2は完成ウエハにおける各チップの電気的特性をテストする。このテスト結果より、各チップの良否を測定し、図5に示すように、ウエハ上のチップ毎の良否に対応して製品特性の良いものを例えば1、悪いものを例えば0と表したフェイルマップ15が作製される(ST4)。
【0031】
次に、ドットマップ14及びフェイルマップ15を用いて、チップの欠陥像と製品特性の良否(1/0)との対応が調査される。このようなチップ内の欠陥からチップの良否を予測するモデル(多入力変数1出力関数)として、ニューラルネットワークが用いられる。
【0032】
図6に示すように、例えば階層型のニューラルネットワークが採用される。このネットワークでは、ニューロン16及び結合線17からなるユニット18が入力層、中間層、出力層のそれぞれ独立な層に分かれて配置されている。
【0033】
また、Xnはある工程の1チップ当たりの欠陥の特徴を表す量(欠陥特徴量)、Yはチップの良否(1/0)を示す。ここで、欠陥特徴量は、例えば欠陥の大きさ、位置等が数値化されている。
【0034】
まず、図7に示すように、例えば工程1のウエハにおける1チップ当たりの欠陥特徴量(例えば欠陥の大きさ)をX1、工程2のウエハにおける1チップ当たりの欠陥特徴量(例えば欠陥の大きさ)をX2、工程nのウエハにおける1チップ当たりの欠陥特徴量(例えば欠陥の大きさ)をXnとする。このような各X1、X2、…、Xnは、図6に示す入力層にそれぞれ入力される。
【0035】
図8は、図6に示した1ユニットの構造を示す。ここで、Wは結合荷重値(信号伝達率)、θはしきい値(Yに入力する値に適しているか否かのしきい値)を示している。また、関数f(x)は式1、式2で表される。
【0036】
まず、入力層にデータDin(欠陥特徴量X1、X2、…、Xn)が入力され、仮の結合荷重値W、しきい値θを用いて、関数f(x)を通過してデータDoutが出力される。その後、データDoutは中間層に供給される。
【0037】
【数1】

Figure 0003695993
【0038】
【数2】
Figure 0003695993
【0039】
つまり、ある工程のウエハの欠陥特徴量を式1に入力し変数xを求め、この変数xが式2の右辺へ代入され、式2が演算される。このように、ウエハ上の各チップ毎に演算が行われる(ST5)。この演算の結果得られた全てのチップの良否の値Y(1/0)を予測値1と称す。また、フェイルマップ15に示される各チップ毎の良否(1/0)を測定値1と称す。
【0040】
結合荷重値wiとしきい値θjを調整し、測定値1と予測値1の差が最小になるように結合荷重値wiとしきい値θjが決定される。
【0041】
このようにして、決定された結合荷重値wiとしきい値θjによるニューラルネットワークモデルが一旦構築される(ST6)。
【0042】
次に、このモデルを用いて、他のウエハのチップの良否の判断が正確に行われるか否か確認される。すなわち、構築したモデルの確度が評価される。
【0043】
まず、他のウエハの欠陥特徴量を式1に入力して変数xを求め、この変数xが式2の右辺に代入され、式2が演算される。この演算結果を、予測値2と称す。また、フェイルマップに示される各チップ毎の良否(1/0)を測定値2と称す。次に、この予測値2が測定値2に近いかが比較される。
【0044】
このようにして、最終的に、測定値と予測値の差が最も小さくなるような結合荷重値wiとしきい値θjが決定され、ニューラルネットワークモデルが構築される(ST7)。
【0045】
次に、上記のようにして構築されたモデルを用いて、製品の歩留まりが予測される。例えば他のウエハの欠陥分布を測定し、欠陥特徴量Xi(i=1、2、…、n)を抽出する(ST8)。この欠陥特徴量Xiを、構築したモデルに入力することにより、製品の良否(1/0)が演算される。ここで、製品特性のよいものを例えば1、悪いものを例えば0とした場合、ウエハ上のチップ数に対して1の数が何%あるかを算出する。これによって、製品の歩留まりが予測される(ST9)。
【0046】
また、モデルを構築する際に、結合荷重値wiが大きかった工程を記録しておくことより、後に欠陥不良を及ぼす重要工程が抽出される(ST10)。
【0047】
上記第1の実施例によれば、パターンが形成されたウエハの歩留まりを既存の画像比較タイプの欠陥検査装置を使用して確実に予測できる。
【0048】
また、同じパターンが繰り返し形成される領域の画像は、分割して1つに重ね合わすことができる。そのため、繰り返しパターンの欠陥像の情報を圧縮することができる。従って、歩留まりの予測等の処理の高速化が図れる。
【0049】
また、結合荷重値wiの大小により、疑似欠陥と実欠陥を区別することができるため(結合荷重値wiの小さい欠陥は疑似欠陥である可能性が高い)、疑似欠陥を排除することが可能である。
【0050】
また、欠陥データ(欠陥の特徴量)をニューラルネットワークモデルに入力することにより、チップごとの良否が予測できる。そのため、製品の歩留まりを予測することができる。
【0051】
また、工程ごとの欠陥特徴量Xi毎に製品の良否に対する感度を比較することにより、歩留まりに対する影響の大きい重要工程が抽出できる。従って、重要工程におけるウエハの欠陥を処理することにより、歩留まりを向上させることができる。
【0052】
また、ニューラルネットワークモデルは入出力の関係が非線形の方式をとるため、柔軟性が非常に高い。
【0053】
尚、ニューラルネットワークモデルの中間層のユニットの数を増やすことにより、より複雑な学習が可能となる。
【0054】
また、欠陥特徴量Xiに入力する数値は、種々の工程ウエハにおける1種類の欠陥特徴量に限定されない。例えば、ある工程のウエハの1チップ当たりの欠陥特徴量のうち、ある欠陥の特徴(例えば欠陥の大きさ)をX1、別の欠陥の特徴(例えば欠陥の位置)をX2としてもよい。この場合、モデルを構築する際に、結合荷重値wiが大きかった工程を記録しておくことより、後に欠陥不良を及ぼす重要な欠陥の特徴を抽出することができる。
【0055】
[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。第2の実施例はチップの欠陥データと製品特性の良否との対応調査方法として、重回帰モデルを適用した場合を示す。ここで、第2の実施例において、前記第1の実施例と同様の工程については説明を省略する。
【0056】
図2に示すように、第1の実施例と同様に、工程途中の特定ウエハによる重ね合わせ画像による欠陥のドットマップ、完成ウエハのフェイルマップが作製される(ST1〜ST4)。
【0057】
次に、ドットマップ及びフェイルマップを用いて、多変量重回帰モデルにより、チップの欠陥像と製品の特性の良否(1/0)との対応が調査される。
【0058】
式3に示すように、この多変量重回帰モデルは、mが欠陥検査するチップの数、Xnはある工程の1チップ当たりの欠陥の特徴を表す量(欠陥特徴量)、αが回帰係数、Yがチップの良否(1/0)を示している。ここで、欠陥特徴量は、例えば欠陥の大きさ、位置等が数値化されている。
【0059】
【数3】
Figure 0003695993
【0060】
まず、ある工程のウエハ上の1チップ当たりの欠陥特徴量を式3のXnに入力し、式3が演算される。このように、ウエハ上の各チップ毎に演算が行われる(ST5)。この演算の結果得られた全てのチップの良否の値Y(1/0)を予測値1と称す。また、フェイルマップに示される各チップ毎の良否(1/0)を測定値1と称す。
【0061】
回帰係数αを調整して、測定値1と予測値1の差が最小になるように回帰係数αが決定される。
【0062】
このようにして、決定された回帰係数αによる多変量重回帰モデルが一旦構築される(ST6)。
【0063】
次に、このモデルを用いて、他のウエハのチップの良否の判断が正確に行われるか否か確認される。すなわち、構築したモデルの確度が評価される。
【0064】
まず、他のウエハの欠陥特徴量を式3に入力し、式3が演算される。この演算結果を予測値2と称す。また、フェイルマップに示される各チップ毎の良否(1/0)を測定値2と称す。次に、この予測値2が測定値2に近いかが比較される。
【0065】
このようにして、最終的に、測定値と予測値の差が最も小さくなるような回帰係数αが決定され、重回帰モデルが構築される(ST7)。
【0066】
次に、上記のようにして構築されたモデルを用いて、製品の歩留まりが予測される。例えば他のウエハの欠陥分布を測定し、欠陥特徴量Xi(i=1、2、…、n)を抽出する(ST8)。この欠陥特徴量Xiを、構築したモデルに入力することにより、製品の良否(1/0)が演算される。ここで、製品特性のよいものを例えば1、悪いものを例えば0とした場合、ウエハ上のチップ数に対して1の数が何%あるかを算出する。これによって、製品の歩留まりが予測される(ST9)。
【0067】
また、モデルを構築する際に、回帰係数αが大きかった工程を記録しておくことより、後に欠陥不良を及ぼす重要工程が抽出される(ST10)。
【0068】
上記第2の実施例によれば、パターンが形成されたウエハの歩留まりを既存の画像比較タイプの欠陥検査装置を使用して確実に予測できる。
【0069】
また、同じパターンが繰り返し形成される領域の画像は、分割して1つに重ね合わすことができる。そのため、繰り返しパターンの欠陥像の情報を圧縮することができる。従って、歩留まりの予測等の処理の高速化が図れる。
【0070】
また、欠陥データ(チップ内の欠陥分布の測定データ)からチップごとの良否が予測できる。そのため、製品の歩留まりを予測することができる。
【0071】
また、工程ごとの欠陥特徴量Xiにより製品の良否が判断されるため、歩留まりに対する影響の大きい重要工程が抽出できる。従って、重要工程におけるウエハの欠陥を処理することにより、歩留まりを向上させることができる。
【0072】
[第3の実施例]
次に、本発明の第3の実施例について説明する。第3の実施例では、前記第1の実施例の欠陥検出方法として光散乱検出タイプを用いた例である。従って、欠陥検出方法以外は第1の実施例と同様の工程であるため、異なる点のみ説明する。
【0073】
まず、図2に示すように、ST1からST3より、チップが形成される工程途中のウエハを用いて欠陥検出が行われる。
【0074】
ここで、第3の実施例では、光散乱検出タイプの欠陥検出方法により、ウエハ上の繰り返しパターンから生じる回折光がフィルタリングされ、欠陥に起因する散乱光のみを抽出して欠陥が検出される。この際、検出される欠陥には、実欠陥及び疑似欠陥の両方が含まれている。このようにして、欠陥検査装置によるウエハ内の欠陥分布評価が行われる(ST1)。
【0075】
以下の処理は、第1の実施例と同様である。尚、欠陥像は散乱像となるが、これについてもドットマップ化は可能である。
【0076】
上記第3の実施例によれば、前記第1の実施例と同様の効果が得られる。しかも、この実施例は散乱像を用いて歩留まりを予測できる利点を有している。
【0077】
また、第3の実施例に示す欠陥検出方法を第2の実施例に適用することを可能であり、この場合も第2の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0078】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、歩留まり予測モデルとして、例えばファジィモデル等を用いてもよい。
【0079】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、実欠陥中の致命欠陥のみを検出し、製品の歩留まりを予測することが可能な半導体装置の検査装置と検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の検査方法を示すブロック図。
【図2】本発明に係わる半導体装置の検査方法を示す図。
【図3】ドット化された欠陥特徴を示す図。
【図4】重ね合わせのドットマップを示す図。
【図5】フェイルマップを示す図。
【図6】ニューラルネットワークモデルを示す図。
【図7】欠陥特徴量を示す図。
【図8】ユニットを示す図。
【符号の説明】
11…ウエハ、
12…チップ、
13…ドット、
14…ドットマップ、
15…フェイルマップ、
16…ニューロン、
17…結合線、
18…ユニット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for classifying defects on a semiconductor wafer surface on which a pattern is formed. In particular, the defect distribution data obtained by optical inspection may be a fatal defect that affects product characteristics. The present invention relates to a semiconductor device inspection apparatus and inspection method for extracting high defects.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an optical defect inspection apparatus which is practically used as a method for classifying defects on a semiconductor wafer surface on which a pattern is formed, for example, a type for comparing images (image comparison, such as the 21 series of KLA-Tencor). Type) and a type that detects light scattering from a defect (light scattering detection type), such as the OSI IQ series.
[0003]
In the image comparison type, a pattern and a color are compared with a peripheral chip for a specific chip. As a result, if there is a location where a difference from the peripheral chip is detected, this location is output as a defect.
[0004]
In the light scattering detection type, the diffracted light generated from the repeated pattern on the wafer is filtered, and only the scattered light caused by the defect is extracted to detect the defect. In addition, there is a type in which the probe light for defect detection is polarized by the defect, and the defect is detected using this change.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image comparison type defect detection apparatus, color unevenness occurs in the image due to a subtle difference in the thickness of the deposited film. As a result, when image comparison by color is performed, uneven color tends to be easily detected as a defect.
[0006]
Therefore, in order to avoid such a problem, normal sensitivity adjustment is performed, and the influence of color unevenness is suppressed. However, in this case, the sensitivity to real defects, which are real defects, also decreases.
[0007]
In addition, when there is a grain on the surface of the wafer, there is a problem that it is detected as a defect.
[0008]
Thus, defects due to color unevenness, grains, and the like are apparent defects. Therefore, these defects need to be distinguished from actual defects as pseudo defects. However, in the image comparison type, it is difficult to distinguish these defects from the measurement principle.
[0009]
In the light scattering detection type, a pseudo defect caused by color unevenness in the image comparison type is not detected in the measurement method.
[0010]
However, if grains are present on the surface of the deposited film, metal film, or the like, this is detected as a defect. For this reason, as with the image comparison type, there is a problem that pseudo defects occur.
[0011]
As described above, as a problem common to both defect detection methods, it is inevitable that the detected defect includes a pseudo defect.
[0012]
Even if the detected defect is an actual defect, the influence on the product characteristics may differ depending on the location where the actual defect exists. That is, whether or not an actual defect becomes a fatal defect (fatal defect) for a product depends on a location where the actual defect exists. However, with both defect detection methods, it is difficult to detect only fatal defects in actual defects.
[0013]
Therefore, it is difficult to determine the influence of the detected defect data on the product characteristics and accurately predict the product yield.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device inspection apparatus capable of detecting only fatal defects in actual defects and predicting product yields. To provide an inspection method.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses the following means.
[0017]
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a semiconductor device, wherein a defect inspection apparatus detects a defect in a wafer in the middle of the process, detects a feature of the defect in an image including the defect, and generates a defect image. A process for measuring the quality of product characteristics in a completed wafer and generating a fail map; and using the defect image and the fail map to investigate the quality of product characteristics of the wafer and predicting a yield a step of constructing a in the construction of the prediction model, look including a step of extracting process on the defective characteristics, in the step of generating the defect image, the region where the same pattern is repeatedly formed, the repeating pattern According to the number, an image including the defect is divided by this number, and the defect information is compressed by superimposing the divided images into one .
[0018]
The feature of the defect image detected by the defect inspection apparatus is displayed as a dot map.
[0020]
Using the prediction model, only fatal defects are selected from the defects of the wafer, and the yield is predicted.
[0021]
The prediction model is constructed using a neural network. The prediction model is constructed using a multiple regression model.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
[First embodiment]
The first embodiment of the present invention is a defect inspection apparatus and inspection method using an image comparison type.
[0024]
FIG. 1 shows an example of an inspection apparatus. The defect inspection apparatus 1 is a known apparatus that optically detects a defect on a wafer. In this defect inspection apparatus 1, the defect feature amount of the wafer being manufactured is extracted, and the defect inspection apparatus 2 is, for example, a well-known test apparatus. The apparatus 2 performs a characteristic evaluation test on the completed wafer, The quality of each chip is extracted. Data of the defect inspection apparatus 1 is supplied to the defect processing unit 3, and the defect features are processed by the processing unit 3. Each processed data is supplied to the model construction unit 4, and a prediction model such as a yield is constructed in the model construction unit 4. Moreover, the defect processing part 3 and the model construction part 4 are comprised by the control apparatus 5 which consists of a known computer, for example.
[0025]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG. The details of the defect detection method will be described with reference to this flowchart.
[0026]
First, in ST1 to ST3, using the defect inspection apparatus 1, a defect is detected from a wafer being manufactured.
[0027]
That is, a pattern and a color are compared with a peripheral chip for a specific chip by an image comparison type defect detection method. As a result, if there is a location where a difference from the peripheral chip is detected, this location is output as a defect. Further, the position (coordinates) where the defect exists is extracted. At this time, the detected defects include both real defects and pseudo defects. In this way, the defect distribution evaluation in the wafer is performed by the defect inspection apparatus 1 (ST1).
[0028]
Next, as shown in FIG. 3, an image including defects (real defects and pseudo defects) for each chip 12 in the wafer 11 is represented by dots 13 in order to make the characteristics of the defects of the evaluation result easy to understand. In this way, defect feature extraction is performed (ST2).
[0029]
Next, as shown in FIG. 4A, for a region (region having translational symmetry) in which the pattern of the same dot 13 is repeatedly formed in one chip 12, the number n (≧ 1) of the repeated patterns is set. Accordingly, the image of the dot 13 is equally divided into n pieces. Thereafter, as shown in FIG. 4B, n divided images are superimposed on each other, and a dot map 14 of a defect due to a specific wafer in the middle of the process is produced (ST3). In this way, defect images are superimposed and defect information is compressed.
[0030]
On the other hand, the defect inspection apparatus 2 tests the electrical characteristics of each chip on the completed wafer. From this test result, the quality of each chip is measured, and as shown in FIG. 5, a fail map in which, for example, 1 indicates that the product characteristics are good and 0 indicates that the product characteristics are good, corresponding to the quality of each chip on the wafer. 15 is produced (ST4).
[0031]
Next, using the dot map 14 and the fail map 15, the correspondence between the defect image of the chip and the quality (1/0) of the product characteristics is investigated. A neural network is used as a model (multi-input variable 1-output function) for predicting the quality of a chip from such defects in the chip.
[0032]
As shown in FIG. 6, for example, a hierarchical neural network is employed. In this network, a unit 18 composed of neurons 16 and connection lines 17 is arranged in separate layers of an input layer, an intermediate layer, and an output layer.
[0033]
Xn is a quantity representing the feature of a defect per chip in a certain process (defect feature quantity), and Y is a quality of the chip (1/0). Here, as the defect feature amount, for example, the size and position of the defect are quantified.
[0034]
First, as shown in FIG. 7, for example, the defect feature amount per chip (for example, defect size) in the wafer in step 1 is X1, and the defect feature amount per chip in the wafer in step 2 (for example, defect size). ) Is X2, and the defect feature amount (for example, defect size) per chip in the wafer in step n is Xn. Such X1, X2,..., Xn are respectively input to the input layer shown in FIG.
[0035]
FIG. 8 shows the structure of one unit shown in FIG. Here, W represents a combined load value (signal transmission rate), and θ represents a threshold value (a threshold value indicating whether or not a value input to Y is suitable). Further, the function f (x) is expressed by Expression 1 and Expression 2.
[0036]
First, data Din (defect feature amounts X1, X2,..., Xn) is input to the input layer, and the data Dout is passed through the function f (x) using the provisional coupling load value W and threshold value θ. Is output. Thereafter, the data Dout is supplied to the intermediate layer.
[0037]
[Expression 1]
Figure 0003695993
[0038]
[Expression 2]
Figure 0003695993
[0039]
In other words, the defect feature quantity of a wafer in a certain process is input to Equation 1, a variable x is obtained, this variable x is substituted into the right side of Equation 2, and Equation 2 is calculated. Thus, the calculation is performed for each chip on the wafer (ST5). The quality value Y (1/0) of all the chips obtained as a result of this calculation is referred to as a predicted value 1. Further, the quality (1/0) for each chip shown in the fail map 15 is referred to as a measured value 1.
[0040]
The combined load value wi and the threshold value θj are adjusted, and the combined load value wi and the threshold value θj are determined so that the difference between the measured value 1 and the predicted value 1 is minimized.
[0041]
In this way, a neural network model is determined once based on the determined combined load value wi and threshold value θj (ST6).
[0042]
Next, using this model, it is confirmed whether the quality of chips on other wafers can be accurately judged. That is, the accuracy of the constructed model is evaluated.
[0043]
First, the defect feature quantity of another wafer is input to Equation 1 to obtain a variable x, and this variable x is substituted into the right side of Equation 2 to calculate Equation 2. This calculation result is referred to as a predicted value 2. Further, the quality (1/0) for each chip shown in the fail map is referred to as a measured value 2. Next, whether the predicted value 2 is close to the measured value 2 is compared.
[0044]
In this way, finally, the combined load value wi and the threshold value θj that minimize the difference between the measured value and the predicted value are determined, and a neural network model is constructed (ST7).
[0045]
Next, the yield of the product is predicted using the model constructed as described above. For example, the defect distribution of another wafer is measured, and defect feature amounts Xi (i = 1, 2,..., N) are extracted (ST8). By inputting this defect feature quantity Xi into the constructed model, the quality (1/0) of the product is calculated. Here, when the product having good product characteristics is, for example, 1 and the bad product is, for example, 0, the percentage of the number of 1 with respect to the number of chips on the wafer is calculated. As a result, the product yield is predicted (ST9).
[0046]
Further, when building a model, by recording the process where the combined load value wi is large, an important process that causes a defect failure later is extracted (ST10).
[0047]
According to the first embodiment, the yield of a wafer on which a pattern is formed can be reliably predicted using an existing image comparison type defect inspection apparatus.
[0048]
In addition, images of regions where the same pattern is repeatedly formed can be divided and overlapped into one. Therefore, it is possible to compress the defect pattern information of the repeated pattern. Therefore, it is possible to increase the processing speed such as yield prediction.
[0049]
Moreover, since the pseudo defect and the real defect can be distinguished from each other by the magnitude of the combined load value wi (a defect having a small combined load value wi is likely to be a pseudo defect), it is possible to eliminate the pseudo defect. is there.
[0050]
In addition, the quality of each chip can be predicted by inputting defect data (defect feature amount) into the neural network model. Therefore, the product yield can be predicted.
[0051]
In addition, by comparing the sensitivity to product quality for each defect feature amount Xi for each process, it is possible to extract an important process having a large influence on the yield. Therefore, the yield can be improved by processing the wafer defect in the important process.
[0052]
The neural network model is very flexible because the input / output relationship is nonlinear.
[0053]
Note that more complex learning is possible by increasing the number of intermediate layer units of the neural network model.
[0054]
The numerical value input to the defect feature amount Xi is not limited to one type of defect feature amount in various process wafers. For example, among defect feature amounts per chip of a wafer in a certain process, a feature of a certain defect (for example, the size of the defect) may be X1, and a feature of another defect (for example, the position of the defect) may be X2. In this case, when the model is constructed, it is possible to extract important defect features that cause defect defects later by recording a process in which the combined load value wi is large.
[0055]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment shows a case where a multiple regression model is applied as a method for investigating the correspondence between chip defect data and product characteristics. Here, in the second embodiment, description of the same steps as those in the first embodiment will be omitted.
[0056]
As shown in FIG. 2, similarly to the first embodiment, a defect dot map and a completed wafer fail map are produced by a superimposed image of a specific wafer during the process (ST1 to ST4).
[0057]
Next, using a dot map and a fail map, the correspondence between the defect image of the chip and the quality of the product (1/0) is investigated by a multivariate multiple regression model.
[0058]
As shown in Equation 3, this multivariate multiple regression model is such that m is the number of chips to be inspected for defects, Xn is a quantity representing the characteristics of defects per chip in a certain process (defect feature quantity), α is a regression coefficient, Y indicates the quality of the chip (1/0). Here, as the defect feature amount, for example, the size and position of the defect are quantified.
[0059]
[Equation 3]
Figure 0003695993
[0060]
First, a defect feature amount per chip on a wafer in a certain process is input to Xn of Equation 3, and Equation 3 is calculated. Thus, the calculation is performed for each chip on the wafer (ST5). The quality value Y (1/0) of all the chips obtained as a result of this calculation is referred to as a predicted value 1. Further, the quality (1/0) for each chip shown in the fail map is referred to as a measured value 1.
[0061]
The regression coefficient α is adjusted so that the difference between the measured value 1 and the predicted value 1 is minimized.
[0062]
In this way, a multivariate multiple regression model with the determined regression coefficient α is once constructed (ST6).
[0063]
Next, using this model, it is confirmed whether the quality of chips on other wafers can be accurately judged. That is, the accuracy of the constructed model is evaluated.
[0064]
First, the defect feature quantities of other wafers are inputted into Equation 3, and Equation 3 is calculated. This calculation result is referred to as a predicted value 2. Further, the quality (1/0) for each chip shown in the fail map is referred to as a measured value 2. Next, whether the predicted value 2 is close to the measured value 2 is compared.
[0065]
In this way, the regression coefficient α is finally determined so that the difference between the measured value and the predicted value is minimized, and a multiple regression model is constructed (ST7).
[0066]
Next, the yield of the product is predicted using the model constructed as described above. For example, the defect distribution of another wafer is measured, and defect feature amounts Xi (i = 1, 2,..., N) are extracted (ST8). By inputting this defect feature quantity Xi into the constructed model, the quality (1/0) of the product is calculated. Here, when the product having good product characteristics is, for example, 1 and the bad product is, for example, 0, the percentage of the number of 1 with respect to the number of chips on the wafer is calculated. As a result, the product yield is predicted (ST9).
[0067]
In addition, when the model is constructed, important processes that cause defect defects are extracted later by recording processes in which the regression coefficient α is large (ST10).
[0068]
According to the second embodiment, the yield of a wafer on which a pattern is formed can be reliably predicted using an existing image comparison type defect inspection apparatus.
[0069]
In addition, images of regions where the same pattern is repeatedly formed can be divided and overlapped into one. Therefore, it is possible to compress the defect pattern information of the repeated pattern. Therefore, it is possible to increase the processing speed such as yield prediction.
[0070]
Also, the quality of each chip can be predicted from the defect data (measurement data of defect distribution in the chip). Therefore, the product yield can be predicted.
[0071]
In addition, since the quality of the product is determined based on the defect feature amount Xi for each process, an important process having a large influence on the yield can be extracted. Therefore, the yield can be improved by processing the wafer defect in the important process.
[0072]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a light scattering detection type is used as the defect detection method of the first embodiment. Therefore, since the process is the same as that of the first embodiment except for the defect detection method, only the differences will be described.
[0073]
First, as shown in FIG. 2, from ST1 to ST3, defect detection is performed using a wafer in the process of forming a chip.
[0074]
Here, in the third embodiment, the diffracted light generated from the repetitive pattern on the wafer is filtered by the light scattering detection type defect detection method, and only the scattered light caused by the defect is extracted to detect the defect. At this time, the detected defects include both real defects and pseudo defects. In this way, the defect distribution evaluation in the wafer is performed by the defect inspection apparatus (ST1).
[0075]
The following processing is the same as in the first embodiment. The defect image is a scattered image, but this can also be converted to a dot map.
[0076]
According to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, this embodiment has an advantage that the yield can be predicted using the scattered image.
[0077]
Further, the defect detection method shown in the third embodiment can be applied to the second embodiment, and in this case, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
[0078]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as a yield prediction model, for example, a fuzzy model or the like may be used.
[0079]
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an inspection apparatus and an inspection method for a semiconductor device capable of detecting only a fatal defect in an actual defect and predicting a product yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor device inspection method according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an inspection method of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing dot defect characteristics.
FIG. 4 is a diagram showing an overlapping dot map.
FIG. 5 is a diagram showing a fail map.
FIG. 6 is a diagram showing a neural network model.
FIG. 7 is a diagram showing defect feature amounts.
FIG. 8 is a diagram showing a unit.
[Explanation of symbols]
11 ... wafer,
12 ... chip,
13 ... dot,
14 ... dot map,
15 ... Fail map,
16 ... neurons,
17 ... bond line,
18 ... Unit.

Claims (5)

欠陥検査装置によって、途中工程のウエハ内の欠陥を検出する工程と、
前記欠陥を含む画像の前記欠陥の特徴を検出し、欠陥像を生成する工程と、
完成したウエハ内の製品特性の良否を測定し、フェイルマップを生成する工程と、
前記欠陥像と前記フェイルマップを用いて、前記ウエハの製品特性の良否を調査し、歩留まりの予測モデルを構築する工程と、
前記予測モデルの構築において、特性不良を及ぼす工程を抽出する工程と
を含み、
前記欠陥像を生成する工程において、同じパターンが繰り返し形成される領域については、繰り返しパターンの数に応じて、前記欠陥を含む画像をこの数で分割し、この分割画像を1つに重ね合わせて欠陥情報を圧縮することを特徴とする半導体装置の検査方法。
A step of detecting defects in the wafer in the middle of the process by the defect inspection apparatus;
Detecting a feature of the defect in the image including the defect and generating a defect image;
Measuring the quality of product characteristics in the completed wafer and generating a fail map;
Using the defect image and the fail map, investigating the quality of the product characteristics of the wafer, building a yield prediction model,
In the construction of the prediction model, a process of extracting a process that causes a characteristic defect; and
Including
In the step of generating the defect image, for an area where the same pattern is repeatedly formed, the image including the defect is divided by this number according to the number of the repeated patterns, and the divided images are overlapped into one. A method for inspecting a semiconductor device, wherein defect information is compressed .
前記欠陥検査装置で検出した欠陥像の特徴は、ドットマップで表示することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の検査方法。 2. The method of inspecting a semiconductor device according to claim 1 , wherein the feature of the defect image detected by the defect inspection apparatus is displayed as a dot map . 前記予測モデルを用いて、前記ウエハの欠陥から擬似欠陥を排除し、歩留まりを予測することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の検査方法。 2. The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1, wherein pseudo defects are excluded from defects on the wafer and the yield is predicted using the prediction model . 前記予測モデルはニューラルネットワークを用いて構築されることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の検査方法。 4. The semiconductor device inspection method according to claim 3, wherein the prediction model is constructed using a neural network . 前記予測モデルは重回帰モデルを用いて構築されることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の検査方法。 4. The semiconductor device inspection method according to claim 3, wherein the prediction model is constructed using a multiple regression model .
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