検査装置及び検査方法
【課題】画像から取得される欠陥から目的欠陥を抽出するための検査方法を提供する。
【解決手段】複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定する、処理を有する。
【解決手段】複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定する、処理を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
欠陥検査は、例えば、半導体装置の製造過程において半導体ウェハ上に付着した異物や半導体パターンの欠陥等をインラインで検査していた。このような検査工程では、欠陥検査装置を用いて異物や欠陥等の座標を取得する。そして、半導体ウェハ上に半導体回路を製造した後、電気特性を試験して半導体回路の動作を確認する。異常が発見された半導体回路については、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いて詳細な観察を行う。そして、欠陥検査装置で取得した異物や欠陥等の相関を調べ、半導体回路の異常の原因となった工程や製造装置を特定し、生産条件の見直しや装置のメンテナンスを実施するための判断材料とする。
【０００３】
ここで、欠陥の有無を判定する方法としては、半導体ウェハ表面の外観を撮像し、画像信号に基づいて得られる輝度信号を利用することが知られている。この輝度信号は、例えば、最も暗い暗部の輝度値（階調値）を「０」、最も明るい明部の輝度値を「２５５」とした２５６階調で表される。この欠陥の判定方法では、検査対象となる部分の輝度信号と、比較基準となる部分の輝度信号を比較し、その差分が予め定められた欠陥検出用の１つの閾値以上であれば欠陥であると判定する。
【０００４】
例えば、ウェハ全体に均一な１つの閾値を設定し、ウェハ表面の画像データを取得し、欠陥がない場合のデータと有る場合の諧調値の差を算出する。この諧調値の差が閾値を越えたら、欠陥であるとし、その数をカウントする。
【０００５】
また、欠陥検査の効率を向上させるために、半導体ウェハの画像データを所定サイズの画像ブロックに分割して検査を行う方法が知られている。この場合には、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値以上であれば、その画像ブロックは回路パターンが密に配置されていると判定する。このような領域の欠陥は、回路パターンが密であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が高いと分類される。一方、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値未満であれば、その画像ブロックは回路パターンが疎であると判定する。
【０００６】
このような疎の領域の欠陥は、回路パターンが疎であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が低いと分類される。これに対し、回路パターンが密に配置されている画像ブロックの領域の欠陥が、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性の高い欠陥と考えられるので、その領域を優先的に光学顕微鏡等で検査する。これにより、半導体回路の異常の原因の解析の効率化が図れられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３８５６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３２９６１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２８３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体ウェハの外観の検出に使用される走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のような画像検出装置の感度は徐々に向上している。しかし、感度が向上するに伴って不要欠陥を多く検出
してしまう。不要欠陥は、評価の対象となる目的欠陥を除く欠陥であって、評価の対象から外したい欠陥である。不要欠陥としては、例えば、評価の対象となる層よりも下の層に生じている欠陥がある。
【０００９】
従って、検出装置により検出された欠陥から不要欠陥を取り除いて目的欠陥を抽出する必要があるが、異なる層の欠陥を同時に検出してしまう場合に、検出された欠陥から目的欠陥を抽出することは行われていない。このため、検出された欠陥が目的欠陥なのか、或いは不要欠陥なのかの選別に困難をきたす。
【００１０】
本発明の目的は、画像から取得される欠陥から目的欠陥を抽出するための検査装置及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の１つの観点によれば、複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して前記輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態によれば、暗視野像で表示される複数の検査対象領域の画像情報をグレースケール化した輝度分布で作成し、同じ構造の複数の検査対象領域の輝度分布を比較して互いの輝度の差の分布を求める。さらに、欠陥の判定に使用する閾値について、優先的に欠陥を検出したい領域の閾値をその他の領域の閾値より低く設定する。そして、輝度の差の分布において、閾値以上となる輝度の位置を目的欠陥と判断する。これにより、目的欠陥の抽出が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の検査対象である半導体装置が形成される半導体ウェハを例示する平面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体装置の欠陥検査方法のフローチャートの一例である。
【図４Ａ】図４Ａ、図４Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃ〜図４Ｅは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｆ〜図４Ｈは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第１例を示す図である。
【図６】図６は、図５Ａ、図５Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の第１例を示す図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第２例を示す図である。
【図８】図８は、図７Ａ、図７Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第３例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９Ａ、図９Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第４例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１Ａ、図１１Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第５例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３Ａ、図１３Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の検査装置の構成を示している。
半導体装置の検査装置（以下、検査装置）１は、半導体ウェハ５の画像を取得する外観検査部２と、データ処理を行うデータ処理部３とを有する。
【００１５】
外観検査部２は、半導体ウェハ５を載置するステージ１０を有する。ステージ１０は、直交する２方向、即ちＸ方向とＹ方向にそれぞれ半導体ウェハ２を水平移動可能なＸステージ１１とＹステージ１２を有している。ステージ１０の上に取り付けられるホルダ１３には、半導体ウェハ５を位置決めする位置決めピン１４が設けられている。
【００１６】
また、外観検査部２は、半導体ウェハ５に向けて光を照射する照明部１５と、半導体ウェハ５から反射した光を受光する受光素子、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサを有する撮像部１６を有している。撮像部１６はデータ処理部３に接続されていて、撮像部１６からの撮像（画像）データはデータ処理部３に入力される。なお、外観検査部２の構成は、図示した構成に限定されず、例えば、半導体ウェハ５が載置されるステージ１０を固定し、撮像部１６を移動させる構造を有しても良い。
【００１７】
データ処理部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む制御部２１を有している。また、データ処理部３は、さらに表示部２２、記憶部２３、入出力部２４、画像処理部３０を有している。表示部２２は、バス２０を介して撮像部１６から送られる画像データに基づいて画像を表示させる表示部２２と、データやプラグラムを記憶する記憶部２３と、画像データを処理して欠陥の有無と位置を判断する画像処理部３０とを有している。
【００１８】
制御部２１は、バス２０を介して表示部２２、記憶部２３、入出力部２４、画像処理部３０を制御し、記憶部２３に記憶されている欠陥検査用のプログラムを実行することで各種の機能を実現する。入出力部２４として、例えば、作業者が操作するキーボード、マウスや、サーバとの通信を行う通信制御装置、外部記録装置へのデータの入出力を制御するドライブ装置、プリンタなどがあり、入出力部２４は、バス２０に接続される。
【００１９】
画像処理部３０は、信号変換部３１と、輝度分布作成部３２と、領域輝度比較部３３と、閾値設定部３４と、欠陥判定部３５とに機能的に分割できる。画像処理部３０は、制御部２１に組みこまれてもよい。
【００２０】
信号変換部３１は、撮像部１６により撮像された半導体ウェハ５の撮像データに基づいて、撮像された画像の各画素における輝度を例えば２５６階調でグレースケール化し、これに基づいて半導体ウェハ５の輝度の分布を作成する。例えば黒の階調値を「０」とし、白の階調値を「２５５」とする。
【００２１】
輝度分布作成部３２は、信号変換部３１から入力する画素位置、輝度等の画像データと半導体ウェハ５のノッチ、オリフラ、アライメントマークなどに基づいて複数の半導体装置形成領域６の位置をｘｙ座標から判別する。また、輝度分布作成部３２は、図３に示す半導体ウェハ５に配置される複数の半導体装置形成領域６ごとの輝度の分布データをｘｙ座標で作成する。
【００２２】
輝度比較部３３は、半導体ウェハ５において同じ構造を形成しようとする複数の半導体形成領域６を順に選択する。さらに、輝度比較部３３は、輝度分布作成部３２により作成されたデータに基づいて、半導体装置形成領域６同士の同じ座標位置又は同じ構造の輝度の階調の大きさを比較し、比較した階調の差を演算し、さらにいずれが大きいかを判定する。
【００２３】
さらに、輝度比較部３３は、半導体装置形成領域６における欠陥に対して優先的に欠陥を発見したい優先検出領域とそれ以外の領域について、階調の差が所定の値より大きくなる欠陥の数を計測する。また、輝度比較部３３は、優先検出領域の欠陥数とその他の欠陥数の欠陥密度を求め、それらの欠陥密度の差が予定した誤差範囲内の場合には、その欠陥は半導体ウェハ５全体での共通欠陥であると判断して検査を終了し、それ以外の場合には処理を継続する。
【００２４】
閾値設定部３４は、半導体装置形成領域６における欠陥に対して優先検出領域とそれ以外の領域のそれぞれについて欠陥判定用の異なる閾値を座標上に設定し、閾値分布を作成する。欠陥判別部３５は、輝度分布作成部３２により求められた輝度の階調の差とその差が生じている座標位置のデータと、閾値設定部３４により設定された閾値のデータを入力する。さらに、欠陥判定部３５は、それらのデータに基づいて、選択された複数の半導体装置形成領域６における互いの輝度の階調の差が閾値以上となる位置を特定して欠陥位置、即ち目的欠陥と判定し、その他の位置を不要欠陥と判断する。
【００２５】
次に、上記の検査装置１を使用して導体装置の欠陥を検査する方法について図２を参照して説明する。
まず、外観検査部２のステージ１０上に半導体ウェハ５を載置し、その後に半導体ウェハ５の上面全体の画像を撮像装置１６により撮像する（図２のａ）。撮像装置１６により撮像された画像の画像データは、バス２０を介して画像処理部３０に入力される。
【００２６】
画像処理部３０の信号変換部３１では、撮像データに基づいて、画像の各画素における輝度をグレースケール化する（図２のｂ）とともに、半導体ウェハ５の上から見た画像の輝度の分布を作成する（図２のｃ）。さらに、輝度分布作成部３２では、半導体ウェハ５のノッチ、オリフラ、アライメントマーク等を基準位置に設定して半導体ウェハ５における複数の半導体装置形成領域６のそれぞれの位置を判別する（図２のｄ）。各半導体装置形成領域６は、設計に基づいて同じ構造の半導体集積回路等を形成しようとする領域である。
【００２７】
その後に、輝度分布作成部３２では、半導体装置形成領域６の位置と半導体ウェハ５の輝度の分布を重ね合わせることにより、半導体装置形成領域６ごとに輝度の分布データを作成する（図２のｅ）。複数の半導体装置形成領域６のそれぞれにパターン欠陥が無い場合には、それぞれの輝度の分布は原則的に同じになる。
【００２８】
次に、領域輝度比較部３３では、半導体装置形成領域６同士の輝度の分布を互いに比較し、半導体装置形成領域６のそれぞれの同じ位置の輝度の差をグレースケールの階調に基づいて演算する（図２のｆ）。この場合の半導体装置形成領域６内の位置は、画素の位置で示されてもよいし、ＸＹ座標で示されてもよい。
【００２９】
そのような比較結果により輝度の差が生じている位置では、原則として欠陥が発生している可能性が大きいことになる（図２のｇ）。なお、欠陥の発生位置を検出する場合には、複数の半導体装置形成領域６を互いに比較し、同じ位置に欠陥が発生している回数が多い半導体装置形成領域６にその欠陥が発生していると判断する（図２のｈ）。
【００３０】
次に、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域の欠陥密度とその他の領域の欠陥密度を比較する（図２のｈ）。それらの欠陥密度の差が誤差範囲内にある場合には、それらの欠陥は半導体ウェハ５の全体に生じている欠陥、例えば装置に由来するゴミの発生による欠陥と判断して、処理を終了し、誤差範囲外にある場合には次の処理に進む（図２のｉ）。
【００３１】
半導体形成領域同士の輝度の差により求められる欠陥位置には、実際に生じている欠陥の他に、ノイズにより見られる欠陥や、無視できる程度の欠陥も含まれる。また、欠陥位置には、欠陥を検出したい領域に存在する重要度が高い欠陥がある一方で、欠陥を検出したい領域を除いた領域に存在する重要度が低い欠陥もある。
【００３２】
そこで、閾値設定部３４では、半導体装置形成領域６における欠陥のうち、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域にあるものとそれ以外の領域にあるものを区別し、併せてノイズを排除するために、優先検出領域とその他の領域に異なる閾値を設定する（図２のｊ）。例えば、優先検出領域に設定する閾値を他の領域に設定する閾値よりも小さくし、閾値以上の輝度差が存在する位置を目的欠陥発生位置とし、それ以外を不要欠陥とする。その閾値は、少なくとも予測される雑音に起因する輝度差よりも高い値に設定される。
【００３３】
次に、欠陥判定部３５では、半導体装置形成領域６において選択した位置における輝度差と閾値を比較し、閾値以上の輝度差が存在する位置を欠陥発生位置と判定する（図２のｋ、ｌ、ｍ、ｎ）。この場合、検査優先領域以外の領域であっても、閾値以上の輝度の差が存在する場合には、その差が生じた原因を調べる必要があるので、その差が生じている位置も欠陥発生位置として判断する。選択した位置、例えば半導体装置形成領域６の全部又は一部の領域について欠陥の有無を判断することにより欠陥の検出を終える（図２のｏ）。
【００３４】
次に、本実施形態に係る検査方法を図４Ａ〜図４Ｈに示す半導体装置の製造工程に即してさらに具体的に説明する。
【００３５】
図３に示す半導体装置６が形成される半導体ウェハ５として例えばシリコンウェハ４１を使用する。シリコンウェハ４１の半導体装置形成領域６のそれぞれの表面には、図４Ａに示すように、複数の活性領域を囲む素子分離絶縁層４２が形成されている。活性領域のそれぞれには、ｐ型不純物、ｎ型不純物のイオンが注入され、これによりＰウェル４３、Ｎウェル４４が形成されている。
【００３６】
Ｐウェル４３上にはゲート絶縁膜４５ａが形成され、さらに、ゲート絶縁膜４５ａ上には横方向に間隔をおいて第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂが形成されている。また、Ｎウェル４４上にはゲート絶縁膜４５ｂが形成され、ゲート絶縁膜４５ｂ上には横方向に間隔をおいて第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄが形成されている。第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄは、例えばポリシリコン膜をパターニングすることにより形成
される。
【００３７】
その後に、シリコンウェハ４１上にフォトレジスト６１を塗布し、これを露光、現像することにより、Ｐウェル４３及び第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂを露出する開口部６１ａを有する第１のレジストパターン６１を形成する。この場合、Ｎウェル４４と第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄは、第１のレジストパターン６１により覆われる。
【００３８】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、シリコンウェハ４１を外観検査部３のステージ１０上に載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ１４から反射した光を撮像部１６で撮像し、これによりシリコンウェハ４１の上から見た全体の画像データを取得する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００３９】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された半導体形成領域６同士の輝度のグレースケールの分布が比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ａの波線の丸ｎ、ｖで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない状態となる。
【００４０】
選択された半導体装置形成領域６のうち図４Ａに示す部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は、図５Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６のうち図４Ａに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は図５Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１のレジストパターン６１の開口部６１ａ内、即ち、Ｐウェル４３の上である。
【００４１】
ＵＶ光照射に基づく輝度のグレースケールの分布は、欠陥の無い図５Ａに例示するように、第１のレジストパターン６１上ではエッジの部分において最も高くなる。また、Ｐウェル４３上では、ゲート電極４６ａ、４６ｂの輝度がシリコンウェハ４１の表面よりも高くなっている。さらに、第１のレジストパターン６１に覆われる領域のうちＮウェル４４上のゲート電極４６ｃ、４６ｄ上で局所的に高くなっている。また、図４Ａの波線の丸ｖ、ｍで示す箇所にコンタミが付着しているような欠陥発生場所では、図５Ｂに示すように、輝度が例えばパルス状に突出している。
【００４２】
従って、比較される半導体形成領域６のそれぞれのＮウェル４３、Ｐウェル４４及びその周辺領域の輝度の分布の差を演算すると、図６に示す結果が得られる。即ち、露出したＰウェル４３上の第２のゲート電極４６ｂの側部の位置と第１のレジストパターン４６上で輝度のパルスが突出し、さらにＮウェル４４の第４のゲート電極４６ｄの側部の位置にも輝度のパルスが生じているような輝度の分布が得られる。従って、選択された半導体装置形成領域６には欠陥が発生していることになる。
【００４３】
次に、図６に示すように、パルス状の輝度を含む輝度の絶対値の分布と予め設定された閾値の分布を比較し、閾値よりも低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断し、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図６の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい優先検出領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、Ｐウェル４３領域上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００４４】
図５Ａ、図５Ｂ、図６は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに閾値と比較後の目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。なお、優先検出領域以外の第１のレジストパターン４６において閾値以上の大きさの輝度の絶対値が現れる箇所が存在する例として、大きなピンホールが
形成されている欠陥がある。
【００４５】
以上のように、目的欠陥が無い場合には、さらに工程を進めて図４Ｂに示す構造を形成する。即ち、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂ及び第１のレジストパターン６１をマスクとして使用し、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂの両側にｎ型不純物イオン、例えばリンイオン又はヒ素イオンをＰウェル４３に注入する。これにより、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂの両側に第１〜第３のｎ型エクステンション領域４７ａ〜４７ｃを形成する。なお、第１のゲート電極４６ａと第２のゲート電極４６ｂの間には共通の第２のｎ型エクステンション領域４７ｂが形成される。その後に、第１のレジストパターン６１を除去する。
【００４６】
次に、図４Ｃに示す構造を形成するまでの工程について説明する。
まず、シリコンウェハ４１及び第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像して第２のレジストパターン６２を形成する。第２のレジストパターン６２は、Ｎウェル４４を露出する開口部６２ａを有するとともにＰウェル４３を覆う形状を有している。
【００４７】
その後に、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄ及び第２のレジストパターン６２をマスクとして使用し、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄの両側にｐ型不純物イオン、例えばホウ素イオンをＮウェル４４にイオン注入する。これにより、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄの両側に第１〜第３のｐ型エクステンション領域４８ａ〜４８ｃを形成する。なお、第３のゲート電極４６ｃと第４のゲート電極４６ｄの間の領域のＮウェル４４には共通の第２のｐ型エクステンション領域４８ｂが形成される。この後に、図２に示すフローに従って欠陥検査を行う。その後に、第２のレジストパターン６２を除去する。
【００４８】
次に、図４Ｄに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ４１及び第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの上にＣＶＤ法により絶縁膜、例えばシリコン酸化膜を形成する。続いて、絶縁膜を垂直方向にエッチングすることにより、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの側壁に絶縁膜を残す。これにより、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの側壁上の絶縁膜をサイドウォール５１ａ〜５１ｄとして使用する。
【００４９】
続いて、図４Ａの第１のレジストパターン６１と同じような形状を有する第３のレジストパターン（不図示）をシリコンウェハ４１上に形成する。第３のレジストパターンは、Ｐウェル４３を露出する開口部とＮウェル４４を覆う領域を有する。
【００５０】
その後に、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂ、サイドウォール５１ａ、５１ｂ及び第３のレジストパターン（不図示）をマスクとして使用し、Ｐウェル４３内にｎ型不純物をイオン注入する。これにより、サイドウォール５１ａ、５１ｂの下のｎ型エクステンション領域４７ａ〜４７ｃに接続するｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｄが形成される。
【００５１】
これにより、第１、第２のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２と第１、第２のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ３、Ｔ４が形成される。第１のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１は、第１のゲート電極４６ａとその両側のソース／ドレイン領域４９ａ、４９ｂ等を有する。第２のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ２は、第２のゲート電極４６ｂとその両側のソース／ドレイン領域４９ｂ、４９ｃ等を有する。第１のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ３は、第３のゲート電極４６ｃとその両側のソース／ドレイン領域５０ａ、５０ｂ等を有する。第２のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ４は、第４のゲート電極４６ｄとその両側のソース／ドレイン領域５０
ｂ、５０ｃ等を有する。
【００５２】
さらに、第３のレジストパターン（不図示）を除去した後に、Ｎウェル４４を露出する開口部とＰウェル４３を覆う領域を有する第４のレジストパターン（不図示）をシリコンウェハ４１上に形成する。その後に、第４のレジストパターン、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄ及びサイドウォール５１ｃ、５１ｄをマスクとして使用し、Ｎウェル４４内にｐ型不純物イオンを注入する。これにより、サイドウォール５１ｃ、５１ｄの下のｐ型エクステンション領域４８ａ〜４８ｃに接続するｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃが形成される。
【００５３】
次に、図４Ｅに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ４１上に、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄを覆う第１の層間絶縁膜５２として例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。続いて、第１の層間絶縁膜５２上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより第５のレジストパターン（不図示）を形成する。第５のレジストパターンは、第１〜第３のｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｃ、第１〜第３のｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃのそれぞれの上に開口部を有する。さらに、第５のレジストパターンの開口部を通して第１の層間絶縁膜５２をエッチングすることにより、第１〜第３のｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｃ、第１〜第３のｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃのそれぞれの上に第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆを形成する。その後に、第５のレジストパターンを除去する。
【００５４】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００５５】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｅの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００５６】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｅに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図７Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６のうち図４Ｅに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図７Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内とする。
【００５７】
ＵＶ光照射に基づく輝度の階調の共通の分布は、図７Ａに例示するように、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内で局所的に低くなっている。
【００５８】
比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第１の層間絶縁膜５２と第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図８に実線で示す結果が得られる。図８によれば、第１のコンタクトホール５２ａ内に輝度の突起が存在し、さらに第１の層間絶縁膜５２のうち第１、第２のコンタクトホール５２ａ、５２ｂの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。
【００５９】
次に、図８に示すように、欠陥となる部分を含む輝度の絶対値の分布を、予め設定した
閾値の分布と比較し、その閾値より低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断する一方、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図８の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｂの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１のコンタクトホール５２ａ内にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００６０】
図７Ａ、図７Ｂ、図８は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第１の層間絶縁膜５２上で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆを除く領域での第１の層間絶縁膜５２に大きなピンホール（不図示）が形成されている場合にはその位置が欠陥として表示部２２に表示される。
【００６１】
以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに工程を進めて次のような方法により図４Ｆに示す構造を形成する。
【００６２】
まず、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆの内面と第１の層間絶縁膜５２の上面の上に、バリア層として窒化チタン膜を形成する。続いて、窒化チタン膜上にタングステン膜を形成することにより、タングステン膜を第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内に埋め込む。その後に、第１の層間絶縁膜５２上のタングステン膜と窒化チタン膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去する。これにより、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内に残されたタングステン膜と窒化チタン膜を第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆとして使用する。
【００６３】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００６４】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が互いに比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｆの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００６５】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｆに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図９Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｆに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図９Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆ上である。
【００６６】
半導体装置形成領域６の輝度の階調の分布の共通部分では、図９Ａに例示するように、第１の層間絶縁膜５２上に比べて第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆで高くなっている。
【００６７】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第１の層間絶縁膜５２と第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１０の実線に示す結果が得られる。図１０によれば、第１のコンタクトプラグ５３ａ内に輝度の低下が存在し、さらに第１の層間絶縁膜５２のうち第１、第２のコンタクトプラグ５３ａ、５３ｂの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生して
いることになる。
【００６８】
次に、図１０に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１０の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｂの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１のコンタクトプラグ５２ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。そのような欠陥として、例えば、第１のコンタクトプラグ５２ａのエッジに金属充填不良箇所を有する欠陥がある。
【００６９】
図９Ａ、図９Ｂ、図１０は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第１の層間絶縁膜５２で閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している例として、例えば、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆを除く領域で第１の層間絶縁膜５２の上面上に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置も目的欠陥となる。大きな金属残渣は、第１の層間絶縁膜上に形成される配線を短絡させる原因となるので問題になる。
【００７０】
以上のように、閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図４Ｇに示す構造を形成する。
まず、第１の層間絶縁膜５２及び第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆの上に第２の層間絶縁膜５４をＣＶＤ法により形成する。第２の層間絶縁膜５４として、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。その後に、第２の層間絶縁膜５４をパターニングすることにより、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆのそれぞれに接続される第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆを形成する。
【００７１】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００７２】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された半導体装置形成領域６においては、図４Ｇの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００７３】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｇに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図１１Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｇに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図１１Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内である。
【００７４】
ＵＶ光照射に基づく半導体装置形成領域６の輝度の階調の分布の欠陥の無い部分は、図１１Ａに例示するように、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内が第２の層間絶縁膜５４上に比べて低くなっている。
【００７５】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第２の層間絶縁膜５４と第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１２の実線に示す結果が得られる。図１２によれば、第１の配線溝５４ａ内にパルス状の輝度の突起が存在し、さらに第２の層間絶縁膜５４のうち第１、第２の配線溝５４ａ、５４ｂの間に輝度
の突起が生じていることがわかる。従って、それらの突起の箇所で欠陥が発生していることになる。第１の配線溝５４ａでの欠陥として、例えば、パターニング不良により一部が狭く形成される欠陥である。
【００７６】
次に、図１２に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１２の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１の配線溝５４ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００７７】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第２の層間絶縁膜５４で、閾値以上の輝度の絶対値が現れる例として、第２の層間絶縁膜５４に大きなピンホールが存在する場合がある。
【００７８】
以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図４Ｈに示す構造を形成する。
まず、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆの内面と第２の層間絶縁膜５４の上面の上に、バリア金属膜、銅シード層を例えばスパッタ法により順に形成する。続いて、銅シード層及びバリア金属膜を電極に使用して、銅シード膜の上に銅膜を電解メッキにより形成する。なお、バリア金属膜としてタンタル膜が形成される。
【００７９】
その後に、第２の層間絶縁膜５４の上面上の銅膜、銅シード膜及び銅膜をＣＭＰ法により除去する。これにより、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内に残された銅膜、銅シード膜及び銅膜をダマシン構造の第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆとして使用する。
【００８０】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、外観検査部３のステージ上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００８１】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｈの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００８２】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｈに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図１３Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｈに示すと同様な部分を撮像した画像データの輝度の分布は図１３Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆ上である。
【００８３】
ＵＶ光照射に基づく半導体装置形成領域６の輝度の分布の欠陥の無い部分は、図１３Ａに例示するように、第２の層間絶縁膜５４上に比べて第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆで高くなっている。
【００８４】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第２の層間絶縁膜５４と第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１４の実線に示す結果が得られる。図１４によれば、第１の配線５５ａ上に輝度の低下が存在し、さらに第２の層間絶縁膜５４のうち第１、第２の配線５５ａ、５５ｂの間に輝度の突起が生じてい
ることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。輝度の低下の例として、例えば、第１の配線溝５４ａが設計よりも狭く形成されている場合、或いは、第１の配線５５ａにボイドが発生している場合がある。
【００８５】
次に、図１４に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布と予め設定した閾値の分布を比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１４の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１の配線５５ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００８６】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第２の層間絶縁膜５４で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第２の層間絶縁膜５４に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置が欠陥として表示部２２に表示される。
そのような閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに層間絶縁膜、配線を形成する工程を続けるが、その詳細は省略する。
【００８７】
以上のように、半導体装置形成のための複数の工程のうち所望の工程における欠陥検査方法では、欠陥発生部分の輝度の大きさを閾値と比較して欠陥を判定する際に、欠陥を優先して発見したい領域については、その他の領域よりも閾値を低くしている。
【００８８】
これにより、優先的に欠陥を発見したい優先検査領域で、目的欠陥を発見しやすくなるとともに、その他の領域に生じている欠陥についても重大なものを発見しやすいようにしているので、ＳＥＭ等を使用する欠陥原因の分析がしやすくなる。また、優先検査領域以外の領域で目的欠陥が生じている場合には、その欠陥はレベルの高い欠陥であるので、別途調査を促すことができる。
【００８９】
なお、上記した説明では、半導体装置形成領域同士の輝度の分布を比較して目的欠陥を判定しているが、１つの半導体装置形成領域において同じ構造が形成される複数の領域の輝度分布を互いに比較しそれらの差を求めて判定してもよい。
【００９０】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
【００９１】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１）複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法。（付記２）前記複数の検査対象領域のうち、２以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される１つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする付記１に記載の欠陥検査方法。
（付記３）前記輝度の差の分布は、絶対値で求められることを特徴とする付記１又は付記２に記載の欠陥検査方法。
（付記４）複数の前記検査対象領域は、異なる半導体装置形成領域であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の欠陥検査方法。
（付記５）複数の前記検査対象領域は、同じ半導体形成領域のうち同じ構造が形成される異なる領域であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の欠陥検査方法。
（付記６）目的欠陥発生位置を判定する前に、前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする付記１に記載の欠陥検査方法。
（付記７）
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を設定する閾値設定部と、前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部とを有する欠陥検査装置。
（付記８）前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする付記７に記載の欠陥検査装置。
（付記９）前記検査対象領域に光を照射する照射部と、前記光の反射に基づいて前記検査対象領域を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする付記７又は付記８に記載の欠陥検査装置。
【符号の説明】
【００９２】
１ 検査装置
２ 外観検査部
３ データ処理部
５ 半導体ウェハ
６ 半導体装置形成領域
１０ ウェハステージ
１５ 照明部
１６ 撮像部
５、４１ 半導体ウェハ
２０ バス
２１ 制御部
２２ 表示部
２３記憶部
２４ 入出力部
３０ データ処理部
３１ 信号変換部
３２ 領域判別部
３３ 領域輝度比較部
３４ 閾値設定部
３５ 欠陥判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
欠陥検査は、例えば、半導体装置の製造過程において半導体ウェハ上に付着した異物や半導体パターンの欠陥等をインラインで検査していた。このような検査工程では、欠陥検査装置を用いて異物や欠陥等の座標を取得する。そして、半導体ウェハ上に半導体回路を製造した後、電気特性を試験して半導体回路の動作を確認する。異常が発見された半導体回路については、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いて詳細な観察を行う。そして、欠陥検査装置で取得した異物や欠陥等の相関を調べ、半導体回路の異常の原因となった工程や製造装置を特定し、生産条件の見直しや装置のメンテナンスを実施するための判断材料とする。
【０００３】
ここで、欠陥の有無を判定する方法としては、半導体ウェハ表面の外観を撮像し、画像信号に基づいて得られる輝度信号を利用することが知られている。この輝度信号は、例えば、最も暗い暗部の輝度値（階調値）を「０」、最も明るい明部の輝度値を「２５５」とした２５６階調で表される。この欠陥の判定方法では、検査対象となる部分の輝度信号と、比較基準となる部分の輝度信号を比較し、その差分が予め定められた欠陥検出用の１つの閾値以上であれば欠陥であると判定する。
【０００４】
例えば、ウェハ全体に均一な１つの閾値を設定し、ウェハ表面の画像データを取得し、欠陥がない場合のデータと有る場合の諧調値の差を算出する。この諧調値の差が閾値を越えたら、欠陥であるとし、その数をカウントする。
【０００５】
また、欠陥検査の効率を向上させるために、半導体ウェハの画像データを所定サイズの画像ブロックに分割して検査を行う方法が知られている。この場合には、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値以上であれば、その画像ブロックは回路パターンが密に配置されていると判定する。このような領域の欠陥は、回路パターンが密であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が高いと分類される。一方、画像ブロック内の輝度差が所定の閾値未満であれば、その画像ブロックは回路パターンが疎であると判定する。
【０００６】
このような疎の領域の欠陥は、回路パターンが疎であるために、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性が低いと分類される。これに対し、回路パターンが密に配置されている画像ブロックの領域の欠陥が、電気試験の結果に影響を及ぼす可能性の高い欠陥と考えられるので、その領域を優先的に光学顕微鏡等で検査する。これにより、半導体回路の異常の原因の解析の効率化が図れられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３８５６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３２９６１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２８３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体ウェハの外観の検出に使用される走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のような画像検出装置の感度は徐々に向上している。しかし、感度が向上するに伴って不要欠陥を多く検出
してしまう。不要欠陥は、評価の対象となる目的欠陥を除く欠陥であって、評価の対象から外したい欠陥である。不要欠陥としては、例えば、評価の対象となる層よりも下の層に生じている欠陥がある。
【０００９】
従って、検出装置により検出された欠陥から不要欠陥を取り除いて目的欠陥を抽出する必要があるが、異なる層の欠陥を同時に検出してしまう場合に、検出された欠陥から目的欠陥を抽出することは行われていない。このため、検出された欠陥が目的欠陥なのか、或いは不要欠陥なのかの選別に困難をきたす。
【００１０】
本発明の目的は、画像から取得される欠陥から目的欠陥を抽出するための検査装置及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の１つの観点によれば、複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して前記輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態によれば、暗視野像で表示される複数の検査対象領域の画像情報をグレースケール化した輝度分布で作成し、同じ構造の複数の検査対象領域の輝度分布を比較して互いの輝度の差の分布を求める。さらに、欠陥の判定に使用する閾値について、優先的に欠陥を検出したい領域の閾値をその他の領域の閾値より低く設定する。そして、輝度の差の分布において、閾値以上となる輝度の位置を目的欠陥と判断する。これにより、目的欠陥の抽出が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体装置の検査装置の検査対象である半導体装置が形成される半導体ウェハを例示する平面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体装置の欠陥検査方法のフローチャートの一例である。
【図４Ａ】図４Ａ、図４Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃ〜図４Ｅは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｆ〜図４Ｈは、実施形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象となる半導体装置の形成工程を示す断面図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第１例を示す図である。
【図６】図６は、図５Ａ、図５Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の第１例を示す図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第２例を示す図である。
【図８】図８は、図７Ａ、図７Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第３例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９Ａ、図９Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第４例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１Ａ、図１１Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂは、実施形態に係る半導体装置の検査方法において取得される輝度分布の第５例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３Ａ、図１３Ｂに基づいて得られる欠陥分布と閾値の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の検査装置の構成を示している。
半導体装置の検査装置（以下、検査装置）１は、半導体ウェハ５の画像を取得する外観検査部２と、データ処理を行うデータ処理部３とを有する。
【００１５】
外観検査部２は、半導体ウェハ５を載置するステージ１０を有する。ステージ１０は、直交する２方向、即ちＸ方向とＹ方向にそれぞれ半導体ウェハ２を水平移動可能なＸステージ１１とＹステージ１２を有している。ステージ１０の上に取り付けられるホルダ１３には、半導体ウェハ５を位置決めする位置決めピン１４が設けられている。
【００１６】
また、外観検査部２は、半導体ウェハ５に向けて光を照射する照明部１５と、半導体ウェハ５から反射した光を受光する受光素子、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサを有する撮像部１６を有している。撮像部１６はデータ処理部３に接続されていて、撮像部１６からの撮像（画像）データはデータ処理部３に入力される。なお、外観検査部２の構成は、図示した構成に限定されず、例えば、半導体ウェハ５が載置されるステージ１０を固定し、撮像部１６を移動させる構造を有しても良い。
【００１７】
データ処理部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む制御部２１を有している。また、データ処理部３は、さらに表示部２２、記憶部２３、入出力部２４、画像処理部３０を有している。表示部２２は、バス２０を介して撮像部１６から送られる画像データに基づいて画像を表示させる表示部２２と、データやプラグラムを記憶する記憶部２３と、画像データを処理して欠陥の有無と位置を判断する画像処理部３０とを有している。
【００１８】
制御部２１は、バス２０を介して表示部２２、記憶部２３、入出力部２４、画像処理部３０を制御し、記憶部２３に記憶されている欠陥検査用のプログラムを実行することで各種の機能を実現する。入出力部２４として、例えば、作業者が操作するキーボード、マウスや、サーバとの通信を行う通信制御装置、外部記録装置へのデータの入出力を制御するドライブ装置、プリンタなどがあり、入出力部２４は、バス２０に接続される。
【００１９】
画像処理部３０は、信号変換部３１と、輝度分布作成部３２と、領域輝度比較部３３と、閾値設定部３４と、欠陥判定部３５とに機能的に分割できる。画像処理部３０は、制御部２１に組みこまれてもよい。
【００２０】
信号変換部３１は、撮像部１６により撮像された半導体ウェハ５の撮像データに基づいて、撮像された画像の各画素における輝度を例えば２５６階調でグレースケール化し、これに基づいて半導体ウェハ５の輝度の分布を作成する。例えば黒の階調値を「０」とし、白の階調値を「２５５」とする。
【００２１】
輝度分布作成部３２は、信号変換部３１から入力する画素位置、輝度等の画像データと半導体ウェハ５のノッチ、オリフラ、アライメントマークなどに基づいて複数の半導体装置形成領域６の位置をｘｙ座標から判別する。また、輝度分布作成部３２は、図３に示す半導体ウェハ５に配置される複数の半導体装置形成領域６ごとの輝度の分布データをｘｙ座標で作成する。
【００２２】
輝度比較部３３は、半導体ウェハ５において同じ構造を形成しようとする複数の半導体形成領域６を順に選択する。さらに、輝度比較部３３は、輝度分布作成部３２により作成されたデータに基づいて、半導体装置形成領域６同士の同じ座標位置又は同じ構造の輝度の階調の大きさを比較し、比較した階調の差を演算し、さらにいずれが大きいかを判定する。
【００２３】
さらに、輝度比較部３３は、半導体装置形成領域６における欠陥に対して優先的に欠陥を発見したい優先検出領域とそれ以外の領域について、階調の差が所定の値より大きくなる欠陥の数を計測する。また、輝度比較部３３は、優先検出領域の欠陥数とその他の欠陥数の欠陥密度を求め、それらの欠陥密度の差が予定した誤差範囲内の場合には、その欠陥は半導体ウェハ５全体での共通欠陥であると判断して検査を終了し、それ以外の場合には処理を継続する。
【００２４】
閾値設定部３４は、半導体装置形成領域６における欠陥に対して優先検出領域とそれ以外の領域のそれぞれについて欠陥判定用の異なる閾値を座標上に設定し、閾値分布を作成する。欠陥判別部３５は、輝度分布作成部３２により求められた輝度の階調の差とその差が生じている座標位置のデータと、閾値設定部３４により設定された閾値のデータを入力する。さらに、欠陥判定部３５は、それらのデータに基づいて、選択された複数の半導体装置形成領域６における互いの輝度の階調の差が閾値以上となる位置を特定して欠陥位置、即ち目的欠陥と判定し、その他の位置を不要欠陥と判断する。
【００２５】
次に、上記の検査装置１を使用して導体装置の欠陥を検査する方法について図２を参照して説明する。
まず、外観検査部２のステージ１０上に半導体ウェハ５を載置し、その後に半導体ウェハ５の上面全体の画像を撮像装置１６により撮像する（図２のａ）。撮像装置１６により撮像された画像の画像データは、バス２０を介して画像処理部３０に入力される。
【００２６】
画像処理部３０の信号変換部３１では、撮像データに基づいて、画像の各画素における輝度をグレースケール化する（図２のｂ）とともに、半導体ウェハ５の上から見た画像の輝度の分布を作成する（図２のｃ）。さらに、輝度分布作成部３２では、半導体ウェハ５のノッチ、オリフラ、アライメントマーク等を基準位置に設定して半導体ウェハ５における複数の半導体装置形成領域６のそれぞれの位置を判別する（図２のｄ）。各半導体装置形成領域６は、設計に基づいて同じ構造の半導体集積回路等を形成しようとする領域である。
【００２７】
その後に、輝度分布作成部３２では、半導体装置形成領域６の位置と半導体ウェハ５の輝度の分布を重ね合わせることにより、半導体装置形成領域６ごとに輝度の分布データを作成する（図２のｅ）。複数の半導体装置形成領域６のそれぞれにパターン欠陥が無い場合には、それぞれの輝度の分布は原則的に同じになる。
【００２８】
次に、領域輝度比較部３３では、半導体装置形成領域６同士の輝度の分布を互いに比較し、半導体装置形成領域６のそれぞれの同じ位置の輝度の差をグレースケールの階調に基づいて演算する（図２のｆ）。この場合の半導体装置形成領域６内の位置は、画素の位置で示されてもよいし、ＸＹ座標で示されてもよい。
【００２９】
そのような比較結果により輝度の差が生じている位置では、原則として欠陥が発生している可能性が大きいことになる（図２のｇ）。なお、欠陥の発生位置を検出する場合には、複数の半導体装置形成領域６を互いに比較し、同じ位置に欠陥が発生している回数が多い半導体装置形成領域６にその欠陥が発生していると判断する（図２のｈ）。
【００３０】
次に、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域の欠陥密度とその他の領域の欠陥密度を比較する（図２のｈ）。それらの欠陥密度の差が誤差範囲内にある場合には、それらの欠陥は半導体ウェハ５の全体に生じている欠陥、例えば装置に由来するゴミの発生による欠陥と判断して、処理を終了し、誤差範囲外にある場合には次の処理に進む（図２のｉ）。
【００３１】
半導体形成領域同士の輝度の差により求められる欠陥位置には、実際に生じている欠陥の他に、ノイズにより見られる欠陥や、無視できる程度の欠陥も含まれる。また、欠陥位置には、欠陥を検出したい領域に存在する重要度が高い欠陥がある一方で、欠陥を検出したい領域を除いた領域に存在する重要度が低い欠陥もある。
【００３２】
そこで、閾値設定部３４では、半導体装置形成領域６における欠陥のうち、欠陥を優先的に発見したい優先検出領域にあるものとそれ以外の領域にあるものを区別し、併せてノイズを排除するために、優先検出領域とその他の領域に異なる閾値を設定する（図２のｊ）。例えば、優先検出領域に設定する閾値を他の領域に設定する閾値よりも小さくし、閾値以上の輝度差が存在する位置を目的欠陥発生位置とし、それ以外を不要欠陥とする。その閾値は、少なくとも予測される雑音に起因する輝度差よりも高い値に設定される。
【００３３】
次に、欠陥判定部３５では、半導体装置形成領域６において選択した位置における輝度差と閾値を比較し、閾値以上の輝度差が存在する位置を欠陥発生位置と判定する（図２のｋ、ｌ、ｍ、ｎ）。この場合、検査優先領域以外の領域であっても、閾値以上の輝度の差が存在する場合には、その差が生じた原因を調べる必要があるので、その差が生じている位置も欠陥発生位置として判断する。選択した位置、例えば半導体装置形成領域６の全部又は一部の領域について欠陥の有無を判断することにより欠陥の検出を終える（図２のｏ）。
【００３４】
次に、本実施形態に係る検査方法を図４Ａ〜図４Ｈに示す半導体装置の製造工程に即してさらに具体的に説明する。
【００３５】
図３に示す半導体装置６が形成される半導体ウェハ５として例えばシリコンウェハ４１を使用する。シリコンウェハ４１の半導体装置形成領域６のそれぞれの表面には、図４Ａに示すように、複数の活性領域を囲む素子分離絶縁層４２が形成されている。活性領域のそれぞれには、ｐ型不純物、ｎ型不純物のイオンが注入され、これによりＰウェル４３、Ｎウェル４４が形成されている。
【００３６】
Ｐウェル４３上にはゲート絶縁膜４５ａが形成され、さらに、ゲート絶縁膜４５ａ上には横方向に間隔をおいて第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂが形成されている。また、Ｎウェル４４上にはゲート絶縁膜４５ｂが形成され、ゲート絶縁膜４５ｂ上には横方向に間隔をおいて第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄが形成されている。第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄは、例えばポリシリコン膜をパターニングすることにより形成
される。
【００３７】
その後に、シリコンウェハ４１上にフォトレジスト６１を塗布し、これを露光、現像することにより、Ｐウェル４３及び第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂを露出する開口部６１ａを有する第１のレジストパターン６１を形成する。この場合、Ｎウェル４４と第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄは、第１のレジストパターン６１により覆われる。
【００３８】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、シリコンウェハ４１を外観検査部３のステージ１０上に載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ１４から反射した光を撮像部１６で撮像し、これによりシリコンウェハ４１の上から見た全体の画像データを取得する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００３９】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された半導体形成領域６同士の輝度のグレースケールの分布が比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ａの波線の丸ｎ、ｖで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない状態となる。
【００４０】
選択された半導体装置形成領域６のうち図４Ａに示す部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は、図５Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６のうち図４Ａに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の階調の分布は図５Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１のレジストパターン６１の開口部６１ａ内、即ち、Ｐウェル４３の上である。
【００４１】
ＵＶ光照射に基づく輝度のグレースケールの分布は、欠陥の無い図５Ａに例示するように、第１のレジストパターン６１上ではエッジの部分において最も高くなる。また、Ｐウェル４３上では、ゲート電極４６ａ、４６ｂの輝度がシリコンウェハ４１の表面よりも高くなっている。さらに、第１のレジストパターン６１に覆われる領域のうちＮウェル４４上のゲート電極４６ｃ、４６ｄ上で局所的に高くなっている。また、図４Ａの波線の丸ｖ、ｍで示す箇所にコンタミが付着しているような欠陥発生場所では、図５Ｂに示すように、輝度が例えばパルス状に突出している。
【００４２】
従って、比較される半導体形成領域６のそれぞれのＮウェル４３、Ｐウェル４４及びその周辺領域の輝度の分布の差を演算すると、図６に示す結果が得られる。即ち、露出したＰウェル４３上の第２のゲート電極４６ｂの側部の位置と第１のレジストパターン４６上で輝度のパルスが突出し、さらにＮウェル４４の第４のゲート電極４６ｄの側部の位置にも輝度のパルスが生じているような輝度の分布が得られる。従って、選択された半導体装置形成領域６には欠陥が発生していることになる。
【００４３】
次に、図６に示すように、パルス状の輝度を含む輝度の絶対値の分布と予め設定された閾値の分布を比較し、閾値よりも低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断し、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図６の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい優先検出領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、Ｐウェル４３領域上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００４４】
図５Ａ、図５Ｂ、図６は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに閾値と比較後の目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。なお、優先検出領域以外の第１のレジストパターン４６において閾値以上の大きさの輝度の絶対値が現れる箇所が存在する例として、大きなピンホールが
形成されている欠陥がある。
【００４５】
以上のように、目的欠陥が無い場合には、さらに工程を進めて図４Ｂに示す構造を形成する。即ち、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂ及び第１のレジストパターン６１をマスクとして使用し、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂの両側にｎ型不純物イオン、例えばリンイオン又はヒ素イオンをＰウェル４３に注入する。これにより、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂの両側に第１〜第３のｎ型エクステンション領域４７ａ〜４７ｃを形成する。なお、第１のゲート電極４６ａと第２のゲート電極４６ｂの間には共通の第２のｎ型エクステンション領域４７ｂが形成される。その後に、第１のレジストパターン６１を除去する。
【００４６】
次に、図４Ｃに示す構造を形成するまでの工程について説明する。
まず、シリコンウェハ４１及び第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像して第２のレジストパターン６２を形成する。第２のレジストパターン６２は、Ｎウェル４４を露出する開口部６２ａを有するとともにＰウェル４３を覆う形状を有している。
【００４７】
その後に、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄ及び第２のレジストパターン６２をマスクとして使用し、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄの両側にｐ型不純物イオン、例えばホウ素イオンをＮウェル４４にイオン注入する。これにより、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄの両側に第１〜第３のｐ型エクステンション領域４８ａ〜４８ｃを形成する。なお、第３のゲート電極４６ｃと第４のゲート電極４６ｄの間の領域のＮウェル４４には共通の第２のｐ型エクステンション領域４８ｂが形成される。この後に、図２に示すフローに従って欠陥検査を行う。その後に、第２のレジストパターン６２を除去する。
【００４８】
次に、図４Ｄに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ４１及び第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの上にＣＶＤ法により絶縁膜、例えばシリコン酸化膜を形成する。続いて、絶縁膜を垂直方向にエッチングすることにより、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの側壁に絶縁膜を残す。これにより、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄの側壁上の絶縁膜をサイドウォール５１ａ〜５１ｄとして使用する。
【００４９】
続いて、図４Ａの第１のレジストパターン６１と同じような形状を有する第３のレジストパターン（不図示）をシリコンウェハ４１上に形成する。第３のレジストパターンは、Ｐウェル４３を露出する開口部とＮウェル４４を覆う領域を有する。
【００５０】
その後に、第１、第２のゲート電極４６ａ、４６ｂ、サイドウォール５１ａ、５１ｂ及び第３のレジストパターン（不図示）をマスクとして使用し、Ｐウェル４３内にｎ型不純物をイオン注入する。これにより、サイドウォール５１ａ、５１ｂの下のｎ型エクステンション領域４７ａ〜４７ｃに接続するｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｄが形成される。
【００５１】
これにより、第１、第２のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２と第１、第２のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ３、Ｔ４が形成される。第１のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１は、第１のゲート電極４６ａとその両側のソース／ドレイン領域４９ａ、４９ｂ等を有する。第２のｎ型ＭＯＳトランジスタＴ２は、第２のゲート電極４６ｂとその両側のソース／ドレイン領域４９ｂ、４９ｃ等を有する。第１のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ３は、第３のゲート電極４６ｃとその両側のソース／ドレイン領域５０ａ、５０ｂ等を有する。第２のｐ型ＭＯＳトランジスタＴ４は、第４のゲート電極４６ｄとその両側のソース／ドレイン領域５０
ｂ、５０ｃ等を有する。
【００５２】
さらに、第３のレジストパターン（不図示）を除去した後に、Ｎウェル４４を露出する開口部とＰウェル４３を覆う領域を有する第４のレジストパターン（不図示）をシリコンウェハ４１上に形成する。その後に、第４のレジストパターン、第３、第４のゲート電極４６ｃ、４６ｄ及びサイドウォール５１ｃ、５１ｄをマスクとして使用し、Ｎウェル４４内にｐ型不純物イオンを注入する。これにより、サイドウォール５１ｃ、５１ｄの下のｐ型エクステンション領域４８ａ〜４８ｃに接続するｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃが形成される。
【００５３】
次に、図４Ｅに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコンウェハ４１上に、第１〜第４のゲート電極４６ａ〜４６ｄを覆う第１の層間絶縁膜５２として例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。続いて、第１の層間絶縁膜５２上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより第５のレジストパターン（不図示）を形成する。第５のレジストパターンは、第１〜第３のｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｃ、第１〜第３のｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃのそれぞれの上に開口部を有する。さらに、第５のレジストパターンの開口部を通して第１の層間絶縁膜５２をエッチングすることにより、第１〜第３のｎ型ソース／ドレイン領域４９ａ〜４９ｃ、第１〜第３のｐ型ソース／ドレイン領域５０ａ〜５０ｃのそれぞれの上に第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆを形成する。その後に、第５のレジストパターンを除去する。
【００５４】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００５５】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｅの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、その他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００５６】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｅに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図７Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６のうち図４Ｅに示すと同じ部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図７Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内とする。
【００５７】
ＵＶ光照射に基づく輝度の階調の共通の分布は、図７Ａに例示するように、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内で局所的に低くなっている。
【００５８】
比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第１の層間絶縁膜５２と第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図８に実線で示す結果が得られる。図８によれば、第１のコンタクトホール５２ａ内に輝度の突起が存在し、さらに第１の層間絶縁膜５２のうち第１、第２のコンタクトホール５２ａ、５２ｂの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。
【００５９】
次に、図８に示すように、欠陥となる部分を含む輝度の絶対値の分布を、予め設定した
閾値の分布と比較し、その閾値より低いパルス状の輝度の部分を不要欠陥と判断する一方、閾値以上のパルス状の輝度の部分を目的欠陥とする。閾値は、図８の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｂの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１のコンタクトホール５２ａ内にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００６０】
図７Ａ、図７Ｂ、図８は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第１の層間絶縁膜５２上で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆを除く領域での第１の層間絶縁膜５２に大きなピンホール（不図示）が形成されている場合にはその位置が欠陥として表示部２２に表示される。
【００６１】
以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに工程を進めて次のような方法により図４Ｆに示す構造を形成する。
【００６２】
まず、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆの内面と第１の層間絶縁膜５２の上面の上に、バリア層として窒化チタン膜を形成する。続いて、窒化チタン膜上にタングステン膜を形成することにより、タングステン膜を第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内に埋め込む。その後に、第１の層間絶縁膜５２上のタングステン膜と窒化チタン膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去する。これにより、第１〜第６のコンタクトホール５２ａ〜５２ｆ内に残されたタングステン膜と窒化チタン膜を第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆとして使用する。
【００６３】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥の有無を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００６４】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が互いに比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｆの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００６５】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｆに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図９Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｆに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図９Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆ上である。
【００６６】
半導体装置形成領域６の輝度の階調の分布の共通部分では、図９Ａに例示するように、第１の層間絶縁膜５２上に比べて第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆで高くなっている。
【００６７】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第１の層間絶縁膜５２と第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１０の実線に示す結果が得られる。図１０によれば、第１のコンタクトプラグ５３ａ内に輝度の低下が存在し、さらに第１の層間絶縁膜５２のうち第１、第２のコンタクトプラグ５３ａ、５３ｂの間に輝度の突起が生じていることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生して
いることになる。
【００６８】
次に、図１０に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１０の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｂの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１のコンタクトプラグ５２ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。そのような欠陥として、例えば、第１のコンタクトプラグ５２ａのエッジに金属充填不良箇所を有する欠陥がある。
【００６９】
図９Ａ、図９Ｂ、図１０は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第１の層間絶縁膜５２で閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している例として、例えば、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆを除く領域で第１の層間絶縁膜５２の上面上に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置も目的欠陥となる。大きな金属残渣は、第１の層間絶縁膜上に形成される配線を短絡させる原因となるので問題になる。
【００７０】
以上のように、閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図４Ｇに示す構造を形成する。
まず、第１の層間絶縁膜５２及び第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆの上に第２の層間絶縁膜５４をＣＶＤ法により形成する。第２の層間絶縁膜５４として、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。その後に、第２の層間絶縁膜５４をパターニングすることにより、第１〜第６のコンタクトプラグ５３ａ〜５３ｆのそれぞれに接続される第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆを形成する。
【００７１】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、外観検査部３のステージ１０上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００７２】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された半導体装置形成領域６においては、図４Ｇの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００７３】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｇに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図１１Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｇに示すと同様な部分を上から撮像した画像データの輝度の分布は図１１Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内である。
【００７４】
ＵＶ光照射に基づく半導体装置形成領域６の輝度の階調の分布の欠陥の無い部分は、図１１Ａに例示するように、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内が第２の層間絶縁膜５４上に比べて低くなっている。
【００７５】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第２の層間絶縁膜５４と第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１２の実線に示す結果が得られる。図１２によれば、第１の配線溝５４ａ内にパルス状の輝度の突起が存在し、さらに第２の層間絶縁膜５４のうち第１、第２の配線溝５４ａ、５４ｂの間に輝度
の突起が生じていることがわかる。従って、それらの突起の箇所で欠陥が発生していることになる。第１の配線溝５４ａでの欠陥として、例えば、パターニング不良により一部が狭く形成される欠陥である。
【００７６】
次に、図１２に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布を閾値の分布と比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１２の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１の配線溝５４ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００７７】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第２の層間絶縁膜５４で、閾値以上の輝度の絶対値が現れる例として、第２の層間絶縁膜５４に大きなピンホールが存在する場合がある。
【００７８】
以上のような目的欠陥が存在しない場合には、さらに次のような方法により図４Ｈに示す構造を形成する。
まず、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆの内面と第２の層間絶縁膜５４の上面の上に、バリア金属膜、銅シード層を例えばスパッタ法により順に形成する。続いて、銅シード層及びバリア金属膜を電極に使用して、銅シード膜の上に銅膜を電解メッキにより形成する。なお、バリア金属膜としてタンタル膜が形成される。
【００７９】
その後に、第２の層間絶縁膜５４の上面上の銅膜、銅シード膜及び銅膜をＣＭＰ法により除去する。これにより、第１〜第６の配線溝５４ａ〜５４ｆ内に残された銅膜、銅シード膜及び銅膜をダマシン構造の第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆとして使用する。
【００８０】
この後に上記の検査装置１を使用してシリコンウェハ４１上の欠陥を検査するために、外観検査部３のステージ上にシリコンウェハ４１を載置する。ついで、照明部１５からシリコンウェハ４１に向けて例えばＵＶ光を照射し、さらにシリコンウェハ４１から反射した光を撮像部１６で撮像する。撮像データは、図２のフローに従って処理される。
【００８１】
これにより、シリコンウェハ４１の撮像データに基づいて作成された複数の半導体形成領域６の輝度の階調の分布が比較される。この場合、選択された１つの半導体装置形成領域６においては、図４Ｈの波線の丸ｖ、ｎで示す部分に欠陥が発生し、他の半導体装置形成領域６では欠陥が発生していない。
【００８２】
欠陥が発生している半導体装置形成領域６のうち図４Ｈに例示する部分を上から撮像すると、その画像データの輝度の分布は、図１３Ｂに示すようになる。これに対し、欠陥が発生していないその他の半導体装置形成領域６の図４Ｈに示すと同様な部分を撮像した画像データの輝度の分布は図１３Ａに示すようになる。ここで、本来的に欠陥の発生を検出したい優先検出領域は、第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆ上である。
【００８３】
ＵＶ光照射に基づく半導体装置形成領域６の輝度の分布の欠陥の無い部分は、図１３Ａに例示するように、第２の層間絶縁膜５４上に比べて第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆで高くなっている。
【００８４】
従って、比較される２つの半導体形成領域６のそれぞれの第２の層間絶縁膜５４と第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆにおける輝度の分布の差を演算すると、図１４の実線に示す結果が得られる。図１４によれば、第１の配線５５ａ上に輝度の低下が存在し、さらに第２の層間絶縁膜５４のうち第１、第２の配線５５ａ、５５ｂの間に輝度の突起が生じてい
ることがわかり、それらの箇所で欠陥が発生していることになる。輝度の低下の例として、例えば、第１の配線溝５４ａが設計よりも狭く形成されている場合、或いは、第１の配線５５ａにボイドが発生している場合がある。
【００８５】
次に、図１４に示すように、検出した欠陥となる輝度の絶対値の分布と予め設定した閾値の分布を比較し、閾値より低い輝度の突起は不要欠陥と判断し、閾値以上の欠陥を目的欠陥とする。閾値は、図１４の破線に示すように、優先的に欠陥を検出したい第１〜第６の配線５５ａ〜５５ｆの領域で低く設定され、その他の領域ではそれよりも高く設定される。これにより、第１の配線５５ａ上にのみ欠陥が生じていると判断される。
【００８６】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４は、図１に例示した表示部２２に表示され、さらに目的欠陥のみが最終的に表示されるようにしてもよい。もとより、欠陥が無い場合には、欠陥が表示されない。また、第２の層間絶縁膜５４で、閾値以上の輝度が現れる箇所が存在している場合、例えば、第２の層間絶縁膜５４に大きな金属残渣が存在する場合にはその位置が欠陥として表示部２２に表示される。
そのような閾値を基準にした欠陥が存在しない場合には、さらに層間絶縁膜、配線を形成する工程を続けるが、その詳細は省略する。
【００８７】
以上のように、半導体装置形成のための複数の工程のうち所望の工程における欠陥検査方法では、欠陥発生部分の輝度の大きさを閾値と比較して欠陥を判定する際に、欠陥を優先して発見したい領域については、その他の領域よりも閾値を低くしている。
【００８８】
これにより、優先的に欠陥を発見したい優先検査領域で、目的欠陥を発見しやすくなるとともに、その他の領域に生じている欠陥についても重大なものを発見しやすいようにしているので、ＳＥＭ等を使用する欠陥原因の分析がしやすくなる。また、優先検査領域以外の領域で目的欠陥が生じている場合には、その欠陥はレベルの高い欠陥であるので、別途調査を促すことができる。
【００８９】
なお、上記した説明では、半導体装置形成領域同士の輝度の分布を比較して目的欠陥を判定しているが、１つの半導体装置形成領域において同じ構造が形成される複数の領域の輝度分布を互いに比較しそれらの差を求めて判定してもよい。
【００９０】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
【００９１】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１）複数の検査対象領域の画像データを取得し、前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定することを特徴とする欠陥検査方法。（付記２）前記複数の検査対象領域のうち、２以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される１つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする付記１に記載の欠陥検査方法。
（付記３）前記輝度の差の分布は、絶対値で求められることを特徴とする付記１又は付記２に記載の欠陥検査方法。
（付記４）複数の前記検査対象領域は、異なる半導体装置形成領域であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の欠陥検査方法。
（付記５）複数の前記検査対象領域は、同じ半導体形成領域のうち同じ構造が形成される異なる領域であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の欠陥検査方法。
（付記６）目的欠陥発生位置を判定する前に、前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする付記１に記載の欠陥検査方法。
（付記７）
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を設定する閾値設定部と、前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部とを有する欠陥検査装置。
（付記８）前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする付記７に記載の欠陥検査装置。
（付記９）前記検査対象領域に光を照射する照射部と、前記光の反射に基づいて前記検査対象領域を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする付記７又は付記８に記載の欠陥検査装置。
【符号の説明】
【００９２】
１ 検査装置
２ 外観検査部
３ データ処理部
５ 半導体ウェハ
６ 半導体装置形成領域
１０ ウェハステージ
１５ 照明部
１６ 撮像部
５、４１ 半導体ウェハ
２０ バス
２１ 制御部
２２ 表示部
２３記憶部
２４ 入出力部
３０ データ処理部
３１ 信号変換部
３２ 領域判別部
３３ 領域輝度比較部
３４ 閾値設定部
３５ 欠陥判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検査対象領域の画像データを取得し、
前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、
前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、
前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記複数の検査対象領域のうち、２以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される１つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
目的欠陥発生位置を判定する前に、
前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、
前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする
ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、
複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、
前記輝度の分布の差に対して優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を有するよう閾値を設定する閾値設定部と、
前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部と
を有する欠陥検査装置。
【請求項５】
前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項１】
複数の検査対象領域の画像データを取得し、
前記複数の検査対象領域のうち同じ構造を形成する領域同士の同じ位置の輝度を比較して輝度の差から輝度差分布を求め、
前記複数の検査対象領域のそれぞれにおいて、優先的に検査をしたい優先検出領域の閾値がその他の領域の閾値よりも低くなるよう閾値分布を設定し、
前記輝度差分布のうち前記閾値分布以上になる位置を目的欠陥発生位置と判定する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記複数の検査対象領域のうち、２以上の前記検査対象領域に対して前記目的欠陥発生位置が判定される１つの前記検査対象領域に前記目的欠陥発生位置の存在を判定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
目的欠陥発生位置を判定する前に、
前記輝度差分布に基づいて前記優先検出領域と前記その他の領域のそれぞれの欠陥密度を求め、
前記欠陥密度の互いの差が予め設定された誤差範囲内にある場合には全体に共通する共通欠陥であると判定することを特徴とする
ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
同じ構造が形成される複数の検査対象領域を判別する領域判別部と、
複数の前記検査対象領域のそれぞれの輝度の分布を比較して前記輝度の分布の差を求める輝度比較部と、
前記輝度の分布の差に対して優先的に検査する優先検出領域がその他の領域よりも低い閾値を有するよう閾値を設定する閾値設定部と、
前記輝度の分布のうち前記閾値以上の値となる位置を目的欠陥発生位置と判定する欠陥判定部と
を有する欠陥検査装置。
【請求項５】
前記検査対象領域における前記輝度をグレースケール化する信号変換部を有することを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｃ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｃ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２５１９３５（Ｐ２０１２−２５１９３５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３９３（Ｐ２０１１−１２６３９３）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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