缺陷檢查方法和缺陷檢查裝置的制作方法

專利名稱：缺陷檢查方法和缺陷檢查裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及缺陷檢查方法和裝置，更詳細而言，涉及使用光學式 的檢査和利用電子射線的檢查的缺陷檢査方法和裝置。
背景技術：
作為檢查形成有各種形狀的圖案的半導體裝置(半導體芯片)的 方法，能夠使用用于調查圖案形狀的缺陷的各種檢查方法。例如在現 有技術中使用，利用光學顯微鏡等光學檢査裝置(檢査方法)調査圖 案形狀的缺陷的方法。但是，隨著圖案形狀的微細化，僅以光學方法 檢測缺陷變得困難。因此，提出了通過在圖案形狀的缺陷檢查中使用 電子射線，檢測更加微細的圖案形狀的缺陷的方法(例如參照專利文 獻1)。
在使用電子射線的缺陷檢查中，存在檢査所需的時間較長的問題。 因此，考慮到檢査的效率，實際上能夠檢查的面積被限制。
在上述專利文獻l (日本特開2005 — 61837號公報)中，提出了將 光學式檢查和使用電子射線的檢查組合的方法。但是，該方法只不過 是對形成于基板上的全部圖案進行光學式檢查以檢測出缺陷，對該缺 陷通過使用電子射線的方式進行再次確認。因此，并未解決缺陷的檢 測效率變差，檢查需要較長時間的問題。
專利文獻l:日本特開2005 — 61837號公報

發明內容
本發明的總括的目的是提供一種解決上述問題的新的有效的缺陷 檢查方法和裝置。
本發明更具體的目的是提供一種以良好的效率檢測形成于基板上 的圖案形狀的缺陷的缺陷檢査方法和缺陷檢查裝置。
為了達成上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種缺陷檢查
方法，檢査形成于基板上的形狀的缺陷，其特征在于，具有對在基 板上的被分割的多個區域中分別形成的規定圖案，以光學式方法依次 進行一次檢査，從該多個區域中選擇進行二次檢査的該區域的第一工 序；和對在第一工序中選擇的區域，進行使用電子射線的二次檢査以 檢測出缺陷的第二工序。
在本發明的缺陷檢査方法中，區域優選為與在基板上形成半導體 芯片時的一個模塊(die)對應的區域。或者， 一個區域可以是與在基 板上形成半導體芯片時的一個半導體芯片對應的區域。
在本發明的缺陷檢查方法中，規定圖案優選為分別形成于多個區 域中的測試圖案(test pattern)。或者，規定圖案可以是分別形成于多 個區域中的存儲單元。
在本發明的缺陷檢査方法中，第一工序中可以通過對規定圖案照 射光線，分析光線經由規定圖案產生的反射光的光譜，并進行規定圖 案的分析。
此外，根據本發明的其他方面，提供一種檢査裝置，檢查形成于 基板上的形狀的缺陷，其特征在于，具有對在基板上的被分割的多 個區域中形成的規定圖案，以光學式方法依次進行一次檢査，從該多 個區域中選擇進行二次檢查的該區域的光學式檢查裝置；和對通過光 學式檢査裝置選擇的區域，進行使用電子射線的二次檢查以檢測出缺 陷的電子射線式檢查裝置。
在本發明的缺陷檢查裝置中，光學式檢查裝置，優選通過對規定 圖案照射光線，分析光線經由規定圖案產生的反射光的光譜，并進行 規定圖案的分析。
根據本發明，能夠提供以良好的效率檢測形成于基板上的形狀的 缺陷的缺陷檢查方法和缺陷檢査裝置。


圖1是表示基于本發明的一實施例的缺陷檢査方法的流程圖。 圖2是表示基板上的被分割的多個區域的示意圖。 圖3是圖2所示的區域的放大圖(其l)。 圖4是圖2所示的區域的放大圖(其2)。
圖5是表示基于本發明的一實施例的缺陷檢査裝置的模式圖。
圖6是表示光學式檢查方法的概要的圖。
圖7是表示電子射線式檢査方法的概要的圖。
符號說明
100光學式檢査裝置 100A光學式檢査部 100B控制部 100C計算機 101照射單元 102檢測單元 103光線 104反射光
200電子射線式檢査裝置 200A電子射線式檢查部 200B控制部 200C信號處理部 200D顯示部 200E圖像存儲部
200F圖案匹酉己(pattern matching)單元
200G存儲部
201真空容器
202電子釋放部
203會聚透鏡
204掃描線圈
205基板保持臺
206電子檢測部
207電源
具體實施例方式
首先，參照圖1說明基于本發明的一實施例的缺陷檢查方法。圖1 是表示基于本發明的一實施例的缺陷檢査方法的概要的流程圖。圖1
所示的缺陷檢査方法是檢測形成于基板上的形狀(例如圖案配線、孔 等)的缺陷的方法。
在圖1所示的缺陷檢查方法中，在步驟S1進行光學式的一次檢查。
接著，在步驟S2對應于步驟S1中的光學式檢查的結果進行使用電子 射線的二次檢查。在上述1次檢査中，通過光學式檢査檢測出形成有 缺陷的概率高的基板上的區域，迅速地選擇進行能夠檢測出微細的缺 陷的利用電子射線的二次檢查的區域。
在上述缺陷檢查方法中，通過對以分割基板的方式形成的多個區 域，依次以光學式方法檢査形成于各個區域的規定圖案，迅速地選擇 產生缺陷的可能性高的區域。
艮口，上述一次檢查中，原則上與檢査形成于基板上的全部圖案(形 狀)的方法(例如，日本特開2005 — 61837號公報記載的方法)不同， 通過在每個被分割的區域上，依次檢查分別形成于該區域的規定圖案， 判斷在該區域上形成有缺陷的可能性是否高。其結果是，選擇形成有 缺陷的可能性高的區域，對被選擇的區域進行能夠檢測出微細的缺陷 的使用電子射線的二次檢査。
此外，在進行上述一次檢査時，優選使用對規定圖案照射規定的 光線(例如激光等)，通過分析該光線經由規定圖案產生的反射光的光 譜以分析規定圖案的形狀的方法。該分析方法的例子如后文所述。
這樣，基于反射光的分析的圖案識別方法與基于光學顯微鏡的圖 案識別方法(例如，日本特開2005—61837號公報記載的方法)相比， 具有能夠使一次檢査的效率良好的優點。
艮口，在基于反射光的光譜分析的方法中，不是像基于光學顯微鏡 等的圖案識別那樣進行掃描并檢測缺陷，而是在規定圖案上點(spot) 狀地照射光線，分析反射光并檢測缺陷。因此，在基于反射光的光譜 分析的方法中， 一次檢査的效率變得良好。此外，因為像這樣的光線 的照射(反射光的分析)，只要至少在被分割的區域中的形成有規定圖 案的部分點狀地依次進行，所以能夠以非常高的速度進行一次檢查。
此外，分割基板得到的多個區域，例如由以下方式確定即可。通 常，在制造半導體裝置(半導體芯片)的情況下，基板被分割為被稱 為模塊的、矩陣狀排列的多個區域。通常，在形成半導體芯片時，由
曝光器進行曝光時的一個單位稱為模塊。 一個模塊也被稱為一個射區 (曝光區，shot)。
因此，在基于本實施例的缺陷檢査方法中，令在一次檢査中使用 的多個被分割的區域為與上述模塊對應的區域。通過這樣使一個區域 為與一個模塊對應的區域，能夠有效地進行缺陷檢查。
制造半導體芯片的情況下的成品率下降存在各種原因。認為圖案 形成時的曝光、顯影工序的偏差對成品率的下降造成很大影響。在該 情況下，通過在每個作為曝光、顯影時的一個射區的模塊上進行一次 檢查，判斷在每個模塊上的缺陷的有無的可能性，能夠有效地檢測由 曝光、顯影的偏差引起的不良狀況。
圖2是表示將基板W分割為多個區域(例如模塊)Al的一例的 示意圖。在圖2中，區域A1矩陣狀地排列于基板W上。 一次檢查相 對區域A1的規定圖案點狀地進行。
圖3是示意性地表示區域A1的放大圖。圖3表示在一個模塊(區 域Al )上形成一個半導體芯片Cl的情況，半導體芯片Cl是邏輯類半 導體芯片。
在半導體芯片Cl上設置有形成有邏輯電路的區域al，形成有周邊 電路的區域a2，形成有存儲電路的區域a3。此外，在半導體芯片Cl 的周緣部形成形成有測試圖案的區域T。測試圖案相當于上述一次檢査 中的規定圖案。例如，通過對測試圖案進行光學檢査，判斷對區域A1 是否進行基于電子射線的二次檢査。
此外，也可以將作為進行一次檢査的對象的圖案(進行一次檢查 的一次檢查區域)，和進行基于電子射線的二次檢查的圖案(進行二次 檢查的二次檢査區域)設定為不同。
例如，也可以以在一次檢査中使用適于光學式檢査的光學檢査用 測試圖案，在二次檢査中使用適于電子射線的檢查的電子射線檢査用 測試圖案的方式，在基板上預先個別形成測試圖案。
此外，在二次檢查中，除了測試圖案以外，也可以使用例如在區 域al a3的任一個中形成的，與半導體芯片的器件相關的圖案進行檢 査。
也可以在一次檢查中，為了選擇進行二次檢查的區域，以效率為
優先使用測試圖案迅速地進行檢查，在二次檢查中，使用與制品(半
導體芯片)的特性相關的器件的圖案(區域al a3)，以檢査的精度為 優先進行缺陷檢測。
此外，在上述一次檢査中，根據在一次檢查中使用的規定圖案的 設計上的形狀與實際由一次檢查計算出的形狀的不同，選擇進行二次 檢査的區域即可。
艮口，在進行一次檢查的區域中，由一次檢査計算出的規定圖案的 形狀與設計上的規定圖案的形狀的差較大的情況下，推測在該區域中 形成有形狀的缺陷的可能性高。于是，對該區域進行二次檢査，檢測 更微細的缺陷即可。此外，在進行一次檢査的區域中，由一次檢查計 算出的規定圖案的形狀與設計上的規定圖案的形狀的差很小的情況 下，推測在該區域中形成有形狀的缺陷的可能性低，因此能夠省略對 該區域的二次檢査。
例如，在該圖案為線形的圖案(圖案配線)的情況下，在某區域 中設計上的線的寬度與由一次檢査計算出的線的寬度的差在規定的值 以上時，在該區域進行二次檢查即可。
此外，在該圖案為孔的情況下，在設計上的孔的直徑與由一次檢 查計算出的孔的直徑的差在規定的值以上時，在該區域進行二次檢査 即可。
此外，在上述一次檢査中，也可以根據多個區域中的各個規定圖 案的形狀的偏差選擇進行二次檢查的區域。
此外，不局限于圖3所示的情況，也可以在基板W上的被分割的 區域A1中形成各種圖案、各種器件。圖4是表示區域A1的另一結構 例的圖。在圖4所示的例子中，在區域A1中形成有多個存儲類的半導 體芯片C2。此外，在半導體芯片C2上形成有存儲單元bl和周邊電路 b2。也存在這樣在一個模塊(一個區域)上形成有多個半導體芯片的 情況。
此外，在圖4所示的例子中，也可以使用上述存儲單元bl作為在 一次檢査中使用的規定圖案。
此外，圖4所示的例子中的一次檢査是，例如以1個模塊為1個 場所，對多個半導體芯片C2中的任意一個的儲存單元bl進行一次檢
查即可。此外，也可以對一個模塊中的各個半導體芯片C2進行一次檢 查。在該情況下，對各個半導體芯片C2的存儲器M進行一次檢查即 可。
接著，參照圖5 圖7說明實施上述缺陷檢査方法的缺陷檢査裝置 的結構的一個例子。
圖5是示意性地表示實施在圖1中說明的缺陷檢查方法的缺陷檢 査裝置的結構的圖。圖5所示的缺陷檢查裝置300具有光學式檢査裝 置100、電子射線式檢查裝置200。
首先說明光學式檢查裝置100。光學式檢查裝置100具有光學式檢 査部100A、控制部IOOB和計算機IOOC。光學式檢査部IOOA例如將 激光等光線照射在基板上的規定圖案上，分析該光線經由規定圖案產 生的反射光，識別規定圖案的形狀。光學式檢查部100A通過控制部 IOOB，利用計算機100C進行動作。而且，計算機100C是與后述的電 子射線式檢査裝置200共有的。通過上述光學式檢查裝置100，進行圖 1已說明的一次檢查，選擇進行二次檢査的基板上的區域。
另一方面，電子射線式檢査裝置200具有向基板(圖案)進行電 子射線的照射的電子射線檢査部200A、控制部200B、信號處理部 200C、顯示部200D、圖像存儲部200E、圖案匹配單元200F、存儲部 200G和與光學式檢査裝置100共有的計算機100C。
在電子射線式檢查部200A中，在減壓空間中的基板(圖案)上照 射電子射線(一次電子)，檢測由一次電子的照射生成的二次電子。檢 測出的二次電子的數據通過信號處理部200C被處理成為圖像數據。圖 像數據在顯示部200D中被顯示。此外，圖像數據被順次存儲在圖像存 儲部200E中。與圖像數據比較用的圖案的圖案匹配通過圖案單元200F 進行，檢測出缺陷。此外，缺陷檢測的數據根據需要被存儲于存儲部 200G。
如上所述，在電子射線式檢査裝置200中通過使用電子射線，能 夠檢測出在光學式的檢查中難以檢測的微細的圖案的缺陷。
接著，參照

光學式檢査裝置100和電子射線式檢査裝置 200的各自的原理。
首先，參照圖6說明上述的光學式檢査部100A識別規定圖案的形
狀的原理。如圖6所示，光學式檢査部100A對基板W的規定圖案(例 如測試圖案等)的一次檢查區域A2，通過照射單元101照射激光等的 光線103。
此處，光線103通過規定圖案被反射。反射光104通過檢知部102 檢知，通過例如分光式橢圓偏振光分析器或分光反射計等的分光部(未 圖示)進行分光，并進行光譜分析。此處，通過將反射光的光譜的圖 案和預先存儲于計算機100C中的多個光譜的圖案(這也被稱為庫 (library))進行比較，通過選擇最為相近的光譜，能夠計算出上述規 定圖案的外形(線寬、孔徑、高度等)。
這樣的光學式的圖案識別方法(裝置)例如記載于日本特開2005 一61837號公報、日本特開2002—243925號公報、日本特開2005 — 517903號公報等中。根據上述方法，例如與使用基于光學顯微鏡的圖 案識別等的情況相比，能夠高效地進行一次檢查。
此外，根據上述方法，不僅是圖案的線寬、孔徑，例如形成的圖 案的角度、圖案邊緣的表面粗糙度等也能夠不進行圖像處理等的復雜 的處理，迅速地計算得出。
艮口，在上述方法中，由于能夠迅速地把握被光線103照射的一次 檢査區域A2中的圖案形狀的總體的傾向，因此能夠迅速地進行是否對 形成有該圖案的區域進行二次檢査的選擇。
接著，參照圖7說明電子射線式檢查裝置100中的電子射線檢查 部100A的概要。圖7是示意性地表示電子射線式檢査部200A的概要 的圖。
如圖7所示，本實施例的電子射線式檢查部200A具有內部由排氣 單元220進行真空排氣成為減壓空間的真空容器201 。在真空容器201 的內部設置有保持作為檢査對象的基板W的基板保持臺205。此外， 以與基板保持臺205相對的方式設置有向基板W照射一次電子的電子 釋放部202。
此外，在電子釋放部202和基板保持臺205之間設置有用于對釋 放出的一次電子(電子射線)進行會聚的會聚透鏡203，用于掃描一次 電子的掃描線圈204和縫隙221。進一步，在基板保持臺205和掃描線 圈204之間設置有檢測由一次電子的照射生成的二次電子的電子檢測
部206。在電子釋放部202連接有用于對電子釋放部202施加電壓的電 源207。
在電子式檢查部200A中，通過由電源207向電子釋放部202施加 規定的電壓，向基板W照射一次電子。通過照射在基板W上的圖案 上的一次電子生成的二次電子，由電子檢測部206檢測，通過圖5所 示的信號處理部200C進行處理而成為圖像數據。
電子射線式檢查部200A也被稱為SEM (掃描型電子顯微鏡)式 檢查裝置。
如上所述，在使用電子射線的缺陷檢查中，與光學式相比能夠檢 測出更微細的缺陷。但是，另一方面，為了以高倍率進行檢査，存在 檢測寬廣面積的情況下，存在耗費時間較多的問題。
因此，在缺陷檢查裝置300中，通過光學式檢査裝置100進行一 次檢查，迅速地選擇出實施使用電子射線的二次檢査的基板上的區域。 因此，能夠更有效率地進行微細的缺陷的檢査。
此外，在缺陷檢査裝置300中，如先前已說明的那樣，由于依次 點狀地檢査基板的被分割的區域的一部分的規定圖案，因此能夠迅速 地選擇必須進行二次檢查的產生缺陷的可能性高的區域。
此外，上述缺陷檢査方法和缺陷檢査裝置不僅能夠應用于半導體 芯片(半導體裝置)的制造，也能夠應用于例如液晶顯示裝置、等離 子體顯示器等的顯示裝置，以及其他的電子部件的制造中。
以上說明了本發明的優選的實施例，但本發明并非限定于具體公 開的實施例，只要不脫離本發明的范圍，能夠進行各種變形、改良。
本申請基于2006年8月11日申請的優先權主張申請2006—220162 號，在此處引用其全部內容。
產業上的可利用性
本發明能夠應用于使用光學式的檢査和基于電子射線的檢査的缺 陷檢查方法和裝置。
權利要求
1.一種缺陷檢查方法，檢查形成于基板上的形狀的缺陷，其特征在于，具有對在所述基板上的被分割的多個區域中分別形成的規定圖案，以光學式方法依次進行一次檢查，從該多個區域中選擇進行二次檢查的該區域的第一工序；和對在第一工序中選擇的所述區域，進行使用電子射線的所述二次檢查以檢測出缺陷的第二工序。
2. 根據權利要求1所述的缺陷檢査方法，其特征在于 所述各個區域是與在所述基板上形成半導體芯片時的一個模塊對應的區域。
3. 根據權利要求1所述的缺陷檢查方法，其特征在于 所述各個區域是與在所述基板上形成半導體芯片時的一個半導體芯片對應的區域。
4. 根據權利要求1 3中任一項所述的缺陷檢査方法，其特征在于所述規定圖案是分別形成于所述多個區域中的測試圖案。
5. 根據權利要求1 3中任一項所述的缺陷檢查方法，其特征在于所述規定圖案是分別形成于所述多個區域中的存儲單元。
6. 根據權利要求1 3中任一項所述的缺陷檢査方法，其特征在于在所述第一工序中，通過對所述規定圖案照射光線、并分析經由 所述規定圖案產生的所述光線的反射光的光譜，進行所述規定圖案的 分析。
7. —種缺陷檢査裝置，檢査形成于基板上的形狀的缺陷，其特征 在于，具有-對在所述基板上的被分割的多個區域中的規定圖案，以光學式方 法依次進行一次檢査，從該多個區域中選擇進行二次檢查的該區域的光學式檢査裝置；和對經由所述光學式檢査裝置選擇的區域，進行使用電子射線的所 述二次檢查以檢測出缺陷的電子射線式檢査裝置。
8. 根據權利要求7所述的缺陷檢査裝置，其特征在于 所述光學式檢査裝置，通過對所述規定圖案照射光線、并分析經由所述規定圖案產生的所述光線的反射光的光譜，進行所述規定圖案 的分析。
全文摘要
本發明提供一種對形成于基板上的形狀的缺陷進行檢查的缺陷檢查方法，對于在基板上的被分割的多個區域中分別形成的規定圖案，以光學式方法依次進行一次檢查，從該多個區域中選擇進行二次檢查的該區域。對所選擇的區域，使用電子射線進行二次檢查，檢測出缺陷。
文檔編號G01R31/302GK101341589SQ20078000085
公開日2009年1月7日 申請日期2007年8月7日 優先權日2006年8月11日
發明者林輝幸, 藤原馨, 齊藤美佐子 申請人:東京毅力科創株式會社