缺陷观察方法以及缺陷观察装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体制造工序中的缺陷观察方法以及缺陷观察装置。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工序，为了确保较高的成品率，早期发现在制造工序产生的缺陷来实施对策是重要的。
[0003]SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)式缺陷观察装置(也被称为缺陷复查装置)是特别用于观察在半导体制造工序产生的缺陷的装置，一般是将通过上位缺陷检查装置检测出的缺陷坐标的图像以比上位缺陷检查装置高的画质进行观察的装置。具体而言，向上位的缺陷检查装置输出的缺陷坐标移动试样载物台，以成为观察对象的缺陷进入视野内的程度的低倍率进行摄像，从拍摄的低倍图像检测出缺陷坐标，以使缺陷位于视野中心的方式移动试样载物台或移动摄像中心，以适于缺陷观察的高倍率取得观察用高倍图像。
[0004]这样，以低倍图像检测出缺陷坐标是因为在由上位的缺陷检测装置输出的缺陷坐标，在装置规格的范围内包含误差，当通过SEM式缺陷观察装置取得高画质的缺陷图像时，需要修正该误差的处理。
[0005]ADR(Automatic Defect Review(自动缺陷复查)或 Automatic DefectRedetect1n (自动缺陷再检查))对取得该高画质的缺陷图像的工序实现了自动化。在ADR中，必须根据上位缺陷检查装置中的缺陷检测的坐标精度、试样特性，或成为观察对象的缺陷的种类，一边考虑ADR的缺陷检测率与吞吐量的平衡，一边使用于检测缺陷的低倍图像的取得条件或用于观察缺陷的高倍图像的取得条件最佳化。
[0006]在专利文献I中记载了“使用扫描型电子显微镜以第I倍率取得包含缺陷的图像，根据该取得的第I倍率的包含缺陷的图像生成参照图像，比较包含所取得的第I倍率的缺陷的图像与根据该第I倍率的包含缺陷的图像生成的参照图像来检测出缺陷，通过大于第I倍率的第2倍率来拍摄检测出的缺陷”的方面。记载了由此“能够省略低倍率的参照图像的撮像工序，因此能够更高效地进行缺陷的复查”。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2007-40910号公报(美国专利申请公开第2007/0031026号说明书)
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]伴随着近年来的设计图案的细微化、制造工艺的复杂化，对成品率产生影响的缺陷也变得多样化，应成为观察对象的制造工序也增加。尤其，以往不视为问题的微小的缺陷也成为观察对象，在没有形成图案的阶段的制造工序或在摄像图像中不显示在下层形成的图案的制造工序中，容忍某程度的疑似缺陷的误检测来实施超高灵敏度的缺陷检查，通过缺陷观察装置观察包含疑似缺陷地检测出的缺陷候补，从而解析真正的缺陷的事例增加。
[0012]然而，在这样的事例中的参照图像的合成中，在如专利文献I那样利用根据存在缺陷的缺陷图像制造的图案的周期性，合成不存在缺陷的参照图像的方法中，在缺陷图像中无法识别周期性的图案的情况下，存在无法合成良好的参照图像，缺陷检测失败的问题。
[0013]因此，要求开发一种适于图像视野内不存在图案的情况的参照图像的生成方法、和能够使用生成的参照图像稳定地实现高精度的缺陷检测的缺陷观察系统。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了解决上述课题，本发明的特征在于，求出在被检查图像中缺陷区域所占的比例即缺陷占有率，判定该缺陷占有率与阈值的大小，根据判定结果，决定是否生成由具有被检查图像所包含的多个像素的亮度值的平均亮度值的像素构成的图像作为所述参照图像。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，能够提供一种适于图像视野内不存在图案的情况的参照图像的生成方法、和能够使用所生成的参照图像稳定地实现高精度的缺陷检测的缺陷观察系统。
[0018]通过以下的实施方式的说明，使上述以外的问题、结构以及效果更加明确。
【附图说明】
[0019]图1是SHM式缺陷观察系统的概要结构图的例子。
[0020]图2是SEM式缺陷观察系统的操作/解析部的结构图的例子。
[0021]图3是进行缺陷检测的操作/解析部的功能框图的例子。
[0022]图4是取得代表参照图像的ADR流程图的例子。
[0023]图5是表示使用代表参照图像的缺陷检测方法的示意图的例子。
[0024]图6是实施例1的ADR流程图的例子。
[0025]图7是表示实施例1的缺陷检测方法的示意图的例子。
[0026]图8是表示实施例1的缺陷检测方法的问题的示意图的例子。
[0027]图9是实施例2的ADR流程图的例子。
[0028]图10是表示实施例2的缺陷检测方法的示意图的例子。
[0029]图11是实施例3的ADR流程图的例子。
[0030]图12是表示实施例3的缺陷检测方法的示意图的例子。
[0031]图13是实施例4的ADR流程图的例子。
[0032]图14是表示实施例4的缺陷检测方法的示意图的例子。
[0033]图15是实施例5的ADR流程图的例子。
[0034]图16是表不实施例5的缺陷检测方法的不意图的例子。
[0035]图17是表示在实施例6中说明的计算缺陷占有率的方法的示意图的例子。
[0036]图18是表不在实施例7中说明的计算缺陷占有率的方法的不意图的例子。
[0037]图19是表示在实施例8中说明的缺陷占有率的判定方法的示意图的例子。
[0038]图20是实施例9中说明的能够选择缺陷检测方法的GUI的例子。
【具体实施方式】
[0039]说明即使在图像视野内不存在图案时，也兼顾了缺陷检测精度和吞吐量的稳定的缺陷检测方法、缺陷观察装置以及缺陷观察系统的结构例。在以下说明的缺陷观察系统是本发明的一例，本发明并不限于在以下说明的实施方式。在本发明中，缺陷观察装置是使用带电粒子束对试样的图像进行摄像的装置，广泛包括比较多个图像来检测缺陷的装置。此夕卜，缺陷观察系统是缺陷观察装置通过网络等与其他装置连接而得的系统，广泛包括包含缺陷观察装置而构成的系统。
[0040]作为包含缺陷观察装置的缺陷观察系统的一个结构例，说明在SHM式缺陷观察装置中通过ADR取得缺陷图像的例子，但系统结构并不局限于此，构成缺陷观察系统的装置的一部分或全部也可以由不同装置构成。例如，本实施例的ADR处理可以通过与SEM式缺陷观察装置进行网络连接的ADR处理装置、图像管理装置或配方管理装置来执行，也可以通过搭载在系统内的通用计算机上的CPU (Central Processing Unit，中央处理单元)用执行所期望的运算处理的程序来执行。此外，也可以通过记录有该程序的存储介质来升级已有的装置。
[0041]此外，在本说明书中，“缺陷”并不局限于异物，广泛包括试样的材料不良或结构不良等观察对象物。
[0042]此外，在本说明书中，“试样”不仅是制造图案之前的阶段的工序的晶片，还可以是制造图案之后的阶段的工序。在以下说明的实施例中，不论是否实际制造了图案，在观察图像的视野内没有拍摄图案或不存在图案的情况下尤其有效。
[0043]此外，在本说明书中，“缺陷图像”是成为缺陷检查的对象的图像(被检查图像)，不仅包括真正的缺陷的图像，还包括缺陷候补的图像或疑似缺陷的图像。此外，“参照图像”是为了缺陷提取而在与缺陷图像的比较中所使用的、成为所谓的基准的图像，是推定为正常区域即无缺陷的区域的图像。
[0044]以下，参照附图，详细地对本发明的实施例进行说明。
[0045]实施例1
[0046]SEM式缺陷观察装置是以由光学式或SEM式检查装置等缺陷检查装置检测出的缺陷坐标作为输入信息，在适于观察或解析的条件下取得缺陷坐标的高画质的SEM图像的装置。作为向SEM式观察装置的输入信息，除了使用由缺陷检查装置检测出的缺陷坐标以外，还可以使用由以设计布局数据为基础的仿真等提取出的观察点的坐标信息。
[0047]图1是表示本实施例的SHM式观察系统的整体结构的示意图。图1的SHM式缺陷观察装置118由如下部件构成:由电子枪101、透镜102、扫描偏转器103、物镜104、试样
105、二次粒子检测器109等光学要素构成的电子光学系统、使保持成为观察对象的试样的试样台在XY面内移动的载物台106、控制该电子光学系统所包含的各种光学要素的电子光学系统控制部110、量化二次粒子检测器109的输出信号的Α/D转换部111、控制载物台106的载物台控制部112、整体控制/解析部113、图像处理部114、具备显示器、键盘、鼠标等的操作部115、保存所取得的图像等的存储装置116以及光学显微镜117等。此外，电子光学系统、电子光学系统控制部110、A/D转换部111、载物台106、载物台控制部112构成SEM图像的摄像单元即扫描电子显微镜。
[0048]从电子枪101发射的一次电子束107被透镜102会聚，被扫描偏转器102偏转后被物镜104会聚，向试样105照射。根据试样的形状或材料，从被照射了一次电子束107的试样105产生二次电子或反射电子等二次粒子108。产生的二次粒子108被二次粒子检测器109检测后，被Α/D转换部111转换成数字信号。有时将转换为数字信号的二次粒子检测器的输出信号称为图像信号。向图像处理部114输出Α/D转换部111的输出信号来形成SEM图像。当然，除此以外，该装置还可以包括其他透镜或电极、检测器，也可以部分与上述不同，带电粒子光学系统的结构并不局限于此。
[0049]图像处理部114使用所生成的SEM图像来执行用于进行缺陷检测等图像处理的ADR处理或按种类自动分类缺陷的ADC (Automatic Defect Classificat1n，自动缺陷分类)处理等各种图像解析处理。另外，在本实施例的SEM式观察装置中，可以以不同的多个倍率取得观察对象的图像。例如，可以通过改变扫描偏转器103的扫描范围来改变倍率而进行观察。
[0050]通过电子光学系统控制部110来执行透镜102、扫描偏转器103、物镜104等电子光学系统内部的光学要素的控制。通过被载物台控制部112控制的载物台106来执行试样的位置控制。整体控制以及解析部113是集中控制SM式观察装置整体的控制部，对来自具备显示器、键盘、鼠标等的操作部115、存储装置116的输入信息进行解析，对电子光学系统控制部110、载物台控制部112、图像处理部114等进行控制，并根据需要向操作部115所包含的显示部或存储装置116输出处理结果。
[0051]通过图像处理部114执行的处理，可以通过专用的电路基板构成为硬件，也可以通过与缺陷观察装置连接的计算机所执行的软件来实现。通过硬件构成的情况下，可以通过将执行处理的多个运算器集成在布线基板、半导体芯片或封装内来实现。通过软件构成的情况下，可以通过在图像处理部114中搭载高速的CPU，用程序执行所期望的运算处理来实现。
[0052]此外，在图1中作为缺陷观察系统的一例，示出了将SHM式缺陷观察装置118、配方管理装置120以及缺陷信息数据库121经由LAN (Local Area Network，局域网)119连接的例子。将通过SEM式缺陷观察装置118取得的图像保存在缺陷信息数据库121中。也将其他缺陷相关的信息，例如缺陷图像的摄像条件或检测出的缺陷坐标等保存在缺陷信息数据库121中。配方管理装置120从缺陷信息数据库121取得生成配方所需要的缺陷信息，并执行包含图像处理的运算处理，来生成记录了执行ADR或ADC处理等的条件、顺序的配方。可以将在运算处理中所使用的参数或生成的配方等保存在内置于配方管理装置内的存储装置中，也可以保存在缺