JP4204458B2 - Inspection method of semiconductor wafer by electron beam apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子線装置による半導体装置の検査方法に関し、特に半導体ウェハを検査する方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a semiconductor device using an electron beam apparatus, and more particularly to a method for inspecting a semiconductor wafer.
半導体ウェハに形成された微細パターンの寸法検査やホールの検査に測長SEM等の電子線装置が使用されている。測長SEMでは、アライメント位置や測長位置を予めテンプレート画像として登録しておき、測定時にテンプレート画像と実画像を比較して位置を確定している。また、画像を取得する際、フォーカス、ブライトネス、コントラストなどを自動で調節している。これらには、位置の特定が1回でできなかった場合や自動調節が1回でできなかった場合のためにリトライ機能が備わっている。このリトライ機能があるために、現状の測長SEMでは、検査の終了時間を予想することができなかった。
測長SEMではロットにより測定条件が様々で測定時間が異なる。測長SEMにロット投入すると、終了時間が分からないため、装置使用者が装置から離れることができず、作業効率低下している。また、複数の測長SEMを導入している半導体工場においては、各々の測長SEMにおける最終ロットの終了時間が分からないため、ロットを効率よく測長SEMに分配できず、生産効率を低下させている。従来は、同一ロットの検査が大量に行われていたため、装置使用者は測定時間を経験より把握できた。しかし、近年の半導体製品はウェハ口径が大きくなり1枚のウェハよりチップが大量に生産できるようになったため、同一ロットの生産が減少している。また、多品種少量生産に移行しており、同一ロットの検査が減少し、装置使用者は測定時間を経験より把握できなくなってきている。 In the length measurement SEM, the measurement conditions vary depending on the lot, and the measurement time differs. When a lot is put into the length measuring SEM, the end time is not known, so the user of the apparatus cannot leave the apparatus, and the work efficiency is reduced. Also, in semiconductor factories that have introduced multiple length measurement SEMs, the end time of the last lot in each length measurement SEM is unknown, so the lots cannot be efficiently distributed to the length measurement SEM, reducing production efficiency. ing. Conventionally, since the same lot was inspected in large quantities, the apparatus user could grasp the measurement time from experience. However, in recent semiconductor products, the wafer diameter has become larger and chips can be produced in larger quantities than a single wafer, so the production of the same lot has decreased. In addition, the shift to multi-product small-quantity production has reduced the number of inspections for the same lot, and it has become impossible for the user to grasp the measurement time from experience.
本発明は、このような半導体ウェハ検査の現状に鑑み、測長SEM等の電子線装置による予想処理時間を計算し、装置使用者に分かりやすいように表示する方法を提供することを目的とする。 In view of the present situation of semiconductor wafer inspection, an object of the present invention is to provide a method for calculating an expected processing time by an electron beam apparatus such as a length measuring SEM and displaying the calculated processing time in an easy-to-understand manner for an apparatus user. .
本発明は上記目的を達成するために、測長SEMにおいて測定時間計算処理を可能にしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention enables measurement time calculation processing in a length measurement SEM.
すなわち、本発明は、複数の半導体ウェハを収容したカセットから検査する半導体ウェハを取り出して電子線装置のステージ上に搬送するステップと、半導体ウェハに集束した電子線を走査して照射し、半導体ウェハから放出された2次電子を検出して試料像を取得するステップと、電子線の集束点を変化させてフォーカス合わせを行うステップと、フォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、ステージを測長位置に移動するステップと、電子線の倍率を中間倍率に設定してフォーカス合わせを行うステップと、中間倍率でフォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、電子線装置の倍率を高倍率に設定してフォーカス合わせを行うステップと、高倍率でフォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、検査箇所の画像を保存するステップと、検査の終了した半導体ウェハをステージからカセットに搬送するステップとを含む電子線装置による半導体ウェハの検査方法において、半導体ウェハの搬送時間と、ステージの移動時間と、予め設定されたリトライ回数の最小値と最大値をもとに計算されたフォーカス合わせの時間と、予め設定されたパターン認識の周辺探索回数の最小値と最大値をもとに計算されたパターン認識の時間とを含む時間を加算して、最短の予想処理時間と最長の予想処理時間を求めるステップと、最短の予想処理時間と最長の予想処理時間をもとに計算した、最短の検査終了予定時刻と最長の検査終了予定時刻を表示するものである。 That is, the present invention provides a step of taking out a semiconductor wafer to be inspected from a cassette containing a plurality of semiconductor wafers and transporting the semiconductor wafer onto a stage of an electron beam apparatus, and scanning and irradiating an electron beam focused on the semiconductor wafer. Detecting a secondary electron emitted from the sample, acquiring a sample image, changing a focusing point of the electron beam to perform focusing, and pre-registered images of the focused sample image by pattern recognition A step of searching, a step of moving the stage to the measurement position, a step of performing focusing by setting the magnification of the electron beam to an intermediate magnification, and a pre-registered image in a pattern of a sample image focused by the intermediate magnification Search by recognition and focus by setting the magnification of the electron beam device to a high magnification A step of searching a pre-registered image by pattern recognition in a sample image focused at a high magnification, a step of storing an image of an inspection location, and a semiconductor wafer that has been inspected is transferred from the stage to a cassette. A semiconductor wafer inspection method using an electron beam apparatus including a step, a focus adjustment calculated based on a semiconductor wafer transfer time, a stage movement time, and a preset minimum and maximum number of retries. The shortest expected processing time and the longest expected processing time are calculated by adding the time and the time including the pattern recognition time calculated based on the preset minimum and maximum number of pattern recognition peripheral searches. And the shortest expected test end time and longest time calculated based on the shortest expected processing time and the longest expected processing time. It is intended to display the inspection scheduled end time.
終了した処理時間を0として残りの予想処理時間を求め、現在時刻にその予想処理時間を加算して求めた検査終了予定時刻を表示するようにしてもよい。最短の検査終了予定時刻と最長の検査終了予定時刻とともに、それらを加算平均して求めた中間の検査終了予定時刻を同時に表示してもよい。また、フォーカス合わせのリトライ回数及びパターン認識の周辺探索回数として過去の実績値を用いて計算した検査終了予定時刻を同時に表示してもよい。複数の電子線装置を用いて並列的に検査を行い、各電子線装置による検査終了予定時刻を表示するようにすることも有用である。 The estimated processing time remaining may be obtained by setting the completed processing time to 0, and the expected inspection end time obtained by adding the expected processing time to the current time may be displayed. Along with the shortest scheduled test end time and the longest scheduled test end time, an intermediate scheduled test end time obtained by averaging them may be displayed simultaneously. Alternatively, the scheduled inspection end time calculated using past performance values may be displayed simultaneously as the focus retry count and the pattern recognition peripheral search count. It is also useful to perform inspection in parallel using a plurality of electron beam devices and display the scheduled end time of inspection by each electron beam device.
本発明によれば、測長SEMにロット投入すると、終了予定時間が分かり、装置使用者が終了予定時刻近くまで他の作業を行うことができ、作業効率が向上する。 According to the present invention, when a lot is put into the length measuring SEM, the scheduled end time is known, and the apparatus user can perform other work up to near the scheduled end time, thereby improving work efficiency.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、測長SEMを例にとった本発明の装置構成を示す概略図である。測長SEMでは、電子銃1から放射された電子線2は、電子レンズ3で集束され、偏向器4によってウェハ5に走査される。ウェハ5から放出された反射電子や二次電子等は検出器6で検出され、画像処理プロセッサ7によって画像が得られる。コンピュータ9は得られた画像を表示する。また、光学式顕微鏡10も備えており、画像処理プロセッサ7によって光学式顕微鏡像も得ることができる。コンピュータ9は、データを保存するためのハードディスクなどの媒体を装備している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the apparatus configuration of the present invention taking a length measurement SEM as an example. In the length measuring SEM, the
測長SEMにおける1ロットの検査処理フローを図2に示す。検査に当たっては、ウェハロード処理(201)の後、アライメント処理(202)を行う。アライメント処理は、ウェハ上にあるアライメント用のマークを検出し座標の補正を行う処理で、最低2点以上のアライメント用マークを検出する。最後のアライメントを実施したか判定し(203)、最後であれば測長位置移動(204)を行う。測長位置では中間倍処理(205)、高倍処理(206)、画像保存(207)を順に行う。画像保存後、最後の測長位置であるか判定し(208)、最後でなければステップ204に戻って次の測長位置に移動する。最後であればウェハアンロード(209)を行い、ウェハをカセットの元の位置に戻す。アンロードしたウェハが最終ウェハか判定し(210)、次の検査ウェハがある場合は再度ステップ201に戻ってウェハロード処理を行う。
FIG. 2 shows an inspection process flow for one lot in the length measuring SEM. In the inspection, an alignment process (202) is performed after the wafer load process (201). The alignment process is a process of detecting the alignment mark on the wafer and correcting the coordinates, and detects at least two alignment marks. It is determined whether the last alignment has been performed (203), and if it is the last, the measurement position movement (204) is performed. At the measurement position, intermediate magnification processing (205), high magnification processing (206), and image storage (207) are sequentially performed. After the image is stored, it is determined whether it is the last measurement position (208). If it is not the last, the process returns to
次に、ウェハロード処理(201)について説明する。ウェハロード処理は、カセット12(図1参照)からステージ21までウェハ5を搬送する処理であり、図3にその処理手順を示す。
Next, the wafer loading process (201) will be described. The wafer loading process is a process for transporting the
検査処理開始前、ウェハ5はカセットポート11上にあるカセット12に格納されている。処理が開始されると、ウェハ搬送機13がカセット12からウェハ5を取り出す(301)。ウェハ搬送機13は、取り出したウェハ5をアライナ14に搬送する(302)。アライナ14ではウェハ5の搬入方向を決める(303)。ウェハ搬入方向決定後、ウェハ搬送機13はアライナ14よりウェハ5を取り出し、ロードロック室15内のウェハホールダ16にウェハ5を搬送する(304)。ロードロック室15のバルブ17が閉じられると(305)、ロードロック室15内を真空ポンプ18によって真空に排気し(306)、完了するとバルブ19が開けられ(307)、ウェハホールダ16上に載ったウェハ5が処理室20内のステージ21にロードされる(308)。
Prior to the start of the inspection process, the
ロード直後、ステージ21は、オリエンテーションフラットやノッチを下にしてウェハの左下が観察される位置にロードされる。処理中はウェハ5の全面を観察できるよう、ステージ21が電子銃2の直下と光学式顕微鏡10の直下に移動する。
Immediately after loading, the
次に、アライメント処理(202)について説明する。アライメント処理の処理フローを図4に示す。 Next, the alignment process (202) will be described. A processing flow of the alignment processing is shown in FIG.
アライメント処理では、まずステージ21をアライメント位置へ移動する(401)。1点目のアライメント処理では、ウェハロード直後であるため、ステージ21はウェハ左下が観察される位置にあり、そこからの移動になる。2点目以降は、ステージは前回のアライメント位置あるので、前回のアライメント位置からの移動である。
In the alignment process, the
アライメント位置移動後、アライメントを行う画像を判断する(402)。アライメントを行う画像の種類には電子顕微鏡像(SEM像)と光学顕微鏡像(OM像)とがあり、いずれを用いるかは予め決められている。OM像の場合、明るさ調整を行う(403)。明るさ調整は光学顕微鏡の照度を予め登録されている値に設定する処理である。SEM像の場合、初めにZセンサの設定(404)を行う。Zセンサの設定は電子銃1とウェハ5の距離を設定するもので、予め登録されている値を設定する。
After the alignment position is moved, an image to be aligned is determined (402). The types of images to be aligned include an electron microscope image (SEM image) and an optical microscope image (OM image), and which one is used is determined in advance. In the case of an OM image, brightness adjustment is performed (403). The brightness adjustment is a process for setting the illuminance of the optical microscope to a value registered in advance. In the case of the SEM image, first, the Z sensor is set (404). The Z sensor is set for the distance between the
SEM像では次にオートフォーカス(405)を実行する。オートフォーカスは、電子線2を電子レンズ3で集束する際、集束点がウェハ面になるように検出器6で検出される反射電子や二次電子等が最大になるように調整する処理で、集束点を上下に移動させて行なう。図5に、オートフォーカスの処理フローを示す。フォーカス調整(501)を行い、調整したフォーカスにピーク点が存在するかどうかで最適かどうかを判断する(502)。最適である場合は処理を終了し、最適でない場合、フォーカス調整が飽和していないか判断し(503)、飽和していなければ調整位置を変えて再度フォーカス調整(501)を行う。飽和している場合は処理を終了する。
Next, auto focus (405) is performed on the SEM image. Autofocus is a process for adjusting the reflected electrons and secondary electrons detected by the detector 6 so that the focal point becomes the wafer surface when the
図4に戻り、アライメント処理画像がOM像の場合には明るさ調整(403)の後、SEM像の場合にはオートフォーカス(405)の後、パターン認識(406)を行う。パターン認識(406)の処理フローを図6に示す。パターン認識では、初めにパターン照合(601)を行う。パターン照合は予め取得しておいたモデル画像と撮像された画像とを比較し画像の一致度を調べるもので、基準値以上である場合に一致したと判断し、基準値を満たしていない場合には一致していないと判断する(602)。一致した場合は処理を終了するが、一致していない場合には別の位置に移動し(604)、周辺探索を実施する。周辺探索は最大回数が決まっており、最大回数に達するまで処理を続行する。 Returning to FIG. 4, pattern recognition (406) is performed after brightness adjustment (403) when the alignment processing image is an OM image, and after autofocus (405) when the image is an SEM image. A processing flow of pattern recognition (406) is shown in FIG. In pattern recognition, pattern matching (601) is first performed. Pattern matching is to compare the model image acquired in advance with the captured image to check the degree of coincidence of the image. Are not matched (602). If they match, the process ends. If they do not match, the process moves to another position (604), and a peripheral search is performed. The maximum number of times of the peripheral search is determined, and the processing is continued until the maximum number is reached.
アライメント処理が終了すると、測長位置に移動(204)し、中間倍の処理(205)を行うが、ここで位置移動について説明する。図9(a)に示すように、ステージの位置移動はステージ21を独立したパルスモータX901とパルスモータY902を用いて移動することで行われる。パルスモータの制御は、縦軸を速度、横軸を時間とすると、図9(b)のような台形の制御によって行われる。
When the alignment process is completed, the position is moved to the length measurement position (204), and the intermediate magnification process (205) is performed. The position movement will be described here. As shown in FIG. 9A, the position of the stage is moved by moving the
中間倍の処理(205)の処理フローを図7に示す。中間倍の処理205は、Zセンサ(701)、Pre Dose(702)、オートフォーカス(703)、パターン認識(704)の順で行われる。Zセンサ、オートフォーカス、パターン認識は、アライメント処理(202)で説明したオートフォーカス(405)、Zセンサ(404)、パターン認識(406)の各処理と同一の処理である。Pre Doseは、画像のコントラストを安定させるため電子線2を指定した時間照射させる処理である。
FIG. 7 shows a processing flow of the intermediate magnification processing (205). The
次に、高倍の処理(206)について説明する。処理フローを図8に示す。高倍の処理(206)はオートフォーカス(801)、パターン認識(802)、測長(803)の順に行われる。オートフォーカス(801)、パターン認識(802)は中間倍の処理205と同様にオートフォーカス(405)、パターン認識(406)の処理と同一の処理である。測長(803)は、撮像された画像において予め登録された測長の条件に従い、パターンの幅や形状など測定する処理である。
Next, the high-magnification process (206) will be described. The processing flow is shown in FIG. High-magnification processing (206) is performed in the order of autofocus (801), pattern recognition (802), and length measurement (803). The auto focus (801) and pattern recognition (802) are the same processes as the auto focus (405) and pattern recognition (406) as in the case of the
画像保存207は、測長時に使用した撮像画像をコンピュータ9のハードディスクに保存する処理である。
The
処理終了すると、ウェハアンロード(209)を行う。ウェハアンロードの処理フローを図10に示す。バルブ19が開けられ(1001)、ウェハホールダ16上に載ったウェハ5がロードロック室15へ移動する(1002)。バルブ19が閉じられる(1003)と、バルブ17が開けられ(1004)、ウェハ搬送機13がウェハ5を取り出し、カセット12の元にあった位置へ搬送する(1005)。
When the processing is completed, wafer unloading (209) is performed. The wafer unload processing flow is shown in FIG. The
本発明の一実施形態である測長SEMの予想処理時間TESTは、図2に示した測長SEMにおける1ロットの検査処理フローより、以下の式1によって求めることができる。
〔式1〕
TEST=(WLT+ALT×AP+(MVT+MPT+MST+IST)×MP+WUT)×W
ここで、WLT:ウェハロード時間、ALT:アライメント処理時間、AP:アライメント点数、MVT:測長位置移動時間、MPT:中間倍処理時間、MST:高倍処理時間、IST:画像保存時間、MP:測定点数、WUT:ウェハアンロード時間、W:ウェハ枚数である。AP(アライメント点数)、MP(測定点数)、W(ウェハ枚数)は、検査条件登録時に必ず定義される。以下に、式1における各処理時間の計算方法を示す。
Expected processing time T EST length measuring SEM which is an embodiment of the present invention, from the examination process flow of one lot of CD-SEM shown in FIG. 2, can be obtained by
[Formula 1]
T EST = (WLT + ALT × AP + (MVT + MPT + MST + IST) × MP + WUT) × W
Here, WLT: Wafer loading time, ALT: Alignment processing time, AP: Number of alignment points, MVT: Measuring position moving time, MPT: Intermediate magnification processing time, MST: High magnification processing time, IST: Image storage time, MP: Measurement Number of points, WUT: Wafer unload time, W: Number of wafers. AP (number of alignment points), MP (number of measurement points), and W (number of wafers) are always defined when registering inspection conditions. Below, the calculation method of each processing time in
WLT(ウェハロード時間)は、図3より式2によって計算できる。
〔式2〕
WLT=CWMT+AWMT+AWT+LWMT+VCT1+VT+VCT2+SWMT
ここで、CWMT:カセットからのウェハ取り出し時間、AWMT:アライナへのウェハ搬送時間、AWT:ウェハ搬入方向検出時間、LWMT:ロードロック室へのウェハ搬送時間、VCT1:バルブ閉時間、VT:真空排気時間、VCT2:バルブ開時間、SWMT:処理室へのウェハ搬送時間である。
The WLT (wafer load time) can be calculated by
[Formula 2]
WLT = CWMT + AWMT + AWT + LWMT + VCT1 + VT + VCT2 + SWMT
Here, CWMT: Wafer removal time from cassette, AWMT: Wafer transfer time to aligner, AWT: Wafer loading direction detection time, LWMT: Wafer transfer time to load lock chamber, VCT1: Valve closing time, VT: Vacuum exhaust Time, VCT2: Valve opening time, SWMT: Wafer transfer time to processing chamber.
CWMT(カセットからのウェハ取り出し時間)は、取り出すカセットのウェハ格納位置によって異なるが、ウェハ格納位置ごとに一定であるので、ウェハ格納位置をnとすれば、CWMT(n)として固定化できる。AWMT(アライナへのウェハ搬送時間)は、ウェハ格納位置によって上下方向の移動距離は異なるが、平面方向の移動時間に含まれるため、ウェハ格納位置による処理時間の差はない。平面方向の移動時間はカセットポート11の位置によって決まるので、カセットポート11の位置をpとすると、AWMT(p)として固定化できる。AWT(ウェハ搬入方向検出時間)は、アライナ14でウェハを回転させて搬入方向を検出する。処理時間はアライナへ搬送したときのウェハの方向によって異なる。しかし、アライナ14でのウェハの回転速度が1秒/回以上であれば、平均誤差は0.5秒以下となり予想処理時間を計算する上で問題ない範囲である。従って、AWT(ウェハ搬入方向検出時間)は固定値として処理前に予め定義することができる。LWMT(ロードロック室へのウェハ搬送時間)、VCT1(バルブ閉時間)、VT(真空排気時間)、VCT2(バルブ開時間)、SWMT(処理室へのウェハ搬送時間)は、すべて処理時間は一定であるので、固定値として処理前に予め定義することができる。
CWMT (wafer removal time from the cassette) varies depending on the wafer storage position of the cassette to be taken out, but is constant for each wafer storage position. Therefore, if the wafer storage position is n, it can be fixed as CWMT (n). AWMT (wafer transfer time to the aligner) varies in the vertical movement distance depending on the wafer storage position, but is included in the movement time in the plane direction, so there is no difference in processing time depending on the wafer storage position. Since the movement time in the planar direction is determined by the position of the
アライメント処理の処理フロー図4より、ALT(アライメント処理時間)は、式3及び式4によって求めることができる。アライメント画像がSEM像かOM像かにより処理時間は異なるが、測定前に判断できる。しかし、SEM像のオートフォーカス処理、SEM像、OM像それぞれにあるパターン認識処理の処理時間は実際に処理が実行されるまで不定である。
〔式3〕 SEM像処理時間
ALT=ALMVT+ZT+AFT+PT
〔式4〕 OM像処理時間
ALT=ALMVT+ABCT+PT
ここで、ALMVT:アライメント位置移動時間、ZT:Zセンサ処理時間、AFT:オートフォーカス時間、ABCT:明るさ調整時間、PT:パターン認識時間である。
Processing Flow of Alignment Processing From FIG. 4, ALT (alignment processing time) can be obtained by
[Formula 3] SEM image processing time
ALT = ALMVT + ZT + AFT + PT
[Formula 4] OM image processing time
ALT = ALMVT + ABCT + PT
Here, ALMVT: alignment position moving time, ZT: Z sensor processing time, AFT: autofocus time, ABCT: brightness adjustment time, PT: pattern recognition time.
オートフォーカス処理の処理フロー図5より、オートフォーカス処理の処理時間AFTは式5によって求めることができる。
〔式5〕
AFT=FT×(RFN+1)
ここで、FT:フォーカス調整時間、RFN:フォーカスリトライ回数である。RFN(フォーカスリトライ回数)は、実際に処理が実行されるまで不定になるパラメータである。RFN(フォーカスリトライ回数)の最小値は0であり、最大値はフォーカス調整幅とフォーカス初期値によって決まるが、ほぼ一定であるので、RFNMAXとすると、AFT(オートフォーカス処理時間)の最小時間AFTMIN、最大時間AFTMAXは以下の式6、式7よって求めることができる。
〔式6〕
AFTMIN=FT
〔式7〕
AFTMAX=FT×(RFNMAX+1)
このオートフォーカス処理時間最小値AFTMIN、最大値AFTMAXを用いることで、実際に処理が実行されるまで不定であったオートフォーカス処理時間を求めることができる。また、最小値、最大値以外にも、中間値を用いることでもよい。更に、装置においてオートフォーカスが実行されるたびに、フォーカスリトライ回数を保存し、コンピュータ9のハードディスクに累積して保存する。そして、累積保存したフォーカスリトライ回数の平均値や最大頻度値など用いることでも処理時間を求めることができる。
Processing Flow of Autofocus Processing From FIG. 5, the processing time AFT of autofocus processing can be obtained by
[Formula 5]
AFT = FT × (RFN + 1)
Here, FT: focus adjustment time, RFN: focus retry count. RFN (focus retry count) is a parameter that becomes indefinite until the process is actually executed. The minimum value of RFN (focus retry count) is 0, and the maximum value is determined by the focus adjustment range and focus initial value, but is almost constant. Therefore, when RFNMAX is set, the minimum time of AFT (autofocus processing time) AFTMIN, The maximum time AFTMAX can be obtained by the following equations 6 and 7.
[Formula 6]
AFTMIN = FT
[Formula 7]
AFTMAX = FT × (RFNMAX + 1)
By using the autofocus processing time minimum value AFTMIN and the maximum value AFTMAX, the autofocus processing time that has been indefinite until the processing is actually executed can be obtained. In addition to the minimum value and the maximum value, an intermediate value may be used. Further, each time autofocus is executed in the apparatus, the number of focus retries is saved and accumulated in the hard disk of the computer 9 and saved. The processing time can also be obtained by using an average value or a maximum frequency value of the focus retry counts accumulated and stored.
パターン認識処理の処理フロー図6より、パターン認識処理はSEM像、OM像どちらも同じであり、パターン認識処理時間PTは式8によって求めることができる。
〔式8〕
PT=PMT×(RPN+1)+PMV×RPN
ここで、PMT:パターン照合時間、RPN:パターン認識移動回数、PMV:パターン認識移動時間である。オートフォーカスと同様に、パターン認識においても移動回数、RPN(パターン認識移動回数)が実際に処理が実行されるまで不定になるパラメータである。RPN(パターン認識移動回数)は最小値が0であり、最大値は検索領域によって決まり一定である。最大値をRPNMAXとすると、PT(パターン認識処理時間)の最小時間PTMIN、最大時間PTMAXは以下の式9、式10よって求めることができる。
〔式9〕
PTMIN=PMT
〔式10〕
PTMAX=PMT×(RPNMAX+1)+PMV×RPNMAX
From the processing flow diagram of the pattern recognition processing, the pattern recognition processing is the same for both the SEM image and the OM image, and the pattern recognition processing time PT can be obtained by Expression 8.
[Formula 8]
PT = PMT × (RPN + 1) + PMV × RPN
Here, PMT: pattern verification time, RPN: number of pattern recognition movements, PMV: pattern recognition movement time. Similar to autofocus, in pattern recognition, the number of movements and RPN (number of pattern recognition movements) are parameters that are indefinite until processing is actually executed. The minimum value of RPN (number of pattern recognition movements) is 0, and the maximum value is determined by the search area and is constant. When the maximum value is RPNMAX, the minimum time PTMIN and the maximum time PTMAX of PT (pattern recognition processing time) can be obtained by the following
[Formula 9]
PTMIN = PMT
[Formula 10]
PTMAX = PMT × (RPNMAX + 1) + PMV × RPNMAX
このパターン認識処理時間最小値、最大値を用いることで、実際に処理が実行されるまで不定であったパターン認識処理時間を求めることができる。また、最小値、最大値以外にも、中間値を用いることでもよい。更に、装置においてオートフォーカスと同様に、パターン認識が実行されるたびに、パターン認識移動回数をコンピュータ9のハードディスクに累積して保存する。そして、累積保存したパターン認識移動回数の平均値や最大頻度値など用いて処理時間を求めることもできる。 By using the minimum value and the maximum value of the pattern recognition processing time, the pattern recognition processing time that has been indefinite until the processing is actually executed can be obtained. In addition to the minimum value and the maximum value, an intermediate value may be used. Further, the pattern recognition movement count is accumulated and stored in the hard disk of the computer 9 each time pattern recognition is executed in the apparatus, as in autofocus. Then, the processing time can also be obtained using the average value or the maximum frequency value of the number of pattern recognition movements accumulated and stored.
測長位置移動時間MVTは、図9(b)より、移動距離をlとすると、式11よって求めることができる。
〔式11〕
MVT=l/v1+(t1+t2)/2
但し、式11ではMVT(測長位置移動時間)は(t1+t2)より大きい必要がある。そのため、式11は移動距離lがv1×(t1+t2)/2以上の場合である。移動距離lがv1×(t1+t2)/2より小さい場合には、台形制御ではなく、三角形の制御になるので、最大速度をvmとすると式12で表すことができる。
〔式12〕
MVT=2×l/vm
ここで、t1,t2,v1は固定であるので、vmをt1,t2,v1を用いて表すと、式13になる。
〔式13〕)
MVT={(2・v1・l)/(t1+t2)}1/2
The measurement position moving time MVT can be obtained from
[Formula 11]
MVT = l / v1 + (t1 + t2) / 2
However, in
[Formula 12]
MVT = 2 × l / vm
Here, since t1, t2, and v1 are fixed, when vm is expressed using t1, t2, and v1,
[Formula 13])
MVT = {(2 ・ v1 ・ l) / (t1 + t2)} 1/2
中間倍処理の処理フロー図7より、中間倍処理時間MPTは式14によって求めることができる。中間倍処理時間にも、アライメント処理と同様にオートフォーカス処理、パターン認識処理があり、これらが実際に処理が実行されるまで不定であるが、前述のように式5〜10によって求めることができる。
〔式14〕
MPT=ZT+PDT+AFT+PT
ここで、ZT:Zセンサ処理時間、PDT:Pre Dose処理時間、AFT:オートフォーカス時間、PT:パターン認識時間である。
Processing Flow of Intermediate Double Processing From FIG. 7, the intermediate double processing time MPT can be obtained by
[Formula 14]
MPT = ZT + PDT + AFT + PT
Here, ZT: Z sensor processing time, PDT: Pre Dose processing time, AFT: Autofocus time, PT: Pattern recognition time.
高倍処理の処理フロー図8より、高倍処理時間は式15によって求めることができる。高倍処理時間MSTにも、アライメント処理、中間倍処理と同様にオートフォーカス処理、パターン認識処理があり、これらが実際に処理が実行されるまで不定であるが、前述のように式5〜10によって求めることができる。
〔式15〕
MST=AFT+PT+MEST
ここで、AFT:オートフォーカス時間、PT:パターン認識時間、MEST:測長処理時間である。
Processing flow of high-magnification processing FIG. The high-magnification processing time MST also includes auto-focus processing and pattern recognition processing as in the alignment processing and intermediate-fold processing, and these are indefinite until the processing is actually executed. Can be sought.
[Formula 15]
MST = AFT + PT + MEST
Here, AFT: autofocus time, PT: pattern recognition time, MEST: length measurement processing time.
画像保存処理時間ISTについては、式16で定義できる。
〔式16〕
IST=TIT×IMGSZ+HDT×IMGSZ
ここで、TIT:画像処理プロセッサ7からコンピュータ9への画像転送速度、IMGSZ:画像サイズ、コンピュータ9のハードディスク書き込み速度である。画像処理プロセッサ7からコンピュータ9への画像転送速度とコンピュータ9のハードディスク書き込み速度は転送負荷やCPU負荷により、実行の状態により異なるが、理論値からの推測値、実測値の平均値を用いることで処理時間は計算できる。
The image storage processing time IST can be defined by
[Formula 16]
IST = TIT × IMGSZ + HDT × IMGSZ
Here, TIT: an image transfer speed from the image processor 7 to the computer 9, IMGSZ: an image size, and a hard disk writing speed of the computer 9. The image transfer speed from the image processor 7 to the computer 9 and the hard disk writing speed of the computer 9 vary depending on the execution state depending on the transfer load and CPU load, but by using the estimated value from the theoretical value and the average value of the actually measured value, Processing time can be calculated.
以上により、予想処理時間が計算できるが、処理によって並列動作される場合がある。例えば、画像保存処理は、次の測長位置移動処理やウェハアンロード処理と並列動作できる。実行前に並列動作されることは認識できるため、並列動作部分を予想処理時間の計算から省くことになる。 As described above, the estimated processing time can be calculated, but there are cases where the processing is performed in parallel. For example, the image storage process can be performed in parallel with the next measurement position movement process or wafer unload process. Since it can be recognized that parallel operation is performed before execution, the parallel operation portion is omitted from the calculation of the expected processing time.
測長SEMの予想処理時間が計算できることにより、次に示す処理時間の計算が可能になる。
・測定開始前の予想処理時間
1ロットの処理の処理時間が測定開始前に式1を用いることで計算できる。
・測定条件登録中における予想処理時間
測定条件登録中は式1における各処理時間が条件を変更するごとに変化する。その変化する予想処理時間をリアルタイムに計算する。
・1ウェハの予想処理時間
1ウェハの処理の処理時間は式1において、W(ウェハ枚数)を1にすることで計算できる。
・測定中における残処理時間
測定中の残処理時間は、前記式1〜16において、処理終了した処理時間を0にすることで計算できる。
・任意の処理間の予想処理時間
任意の処理間の予想処理時間は、任意の処理間に行われる処理時間総和として計算することができる。例えば、図2における中間倍の処理から画像保存までの処理時間は(MPT+MST+IST)である。
Since the expected processing time of the length measurement SEM can be calculated, the following processing time can be calculated.
-Expected processing time before the start of measurement The processing time of processing for one lot can be calculated by using
• Expected processing time during measurement condition registration During processing condition registration, each processing time in
-Expected processing time for one wafer The processing time for processing one wafer can be calculated by setting W (the number of wafers) to 1 in
-Remaining processing time during measurement The remaining processing time during measurement can be calculated by setting the processing time when the processing is completed to 0 in the
Expected processing time between arbitrary processes The expected processing time between arbitrary processes can be calculated as the total processing time performed between arbitrary processes. For example, the processing time from intermediate magnification processing to image storage in FIG. 2 is (MPT + MST + IST).
測長SEMの予想処理時間が計算できることにより、複数装置における処理終了順序を示すことができる。 By calculating the expected processing time of the length measurement SEM, it is possible to indicate the processing end order in a plurality of apparatuses.
図11(a)に半導体工場における測長SEMの稼動状況を示す。図11(a)では4台の測長SEMが稼動しており、測長SEM1にはロットA1、ロットA2が投入されており、測長SEM2にはロットB1、測長SEM3にはロットC1、ロットC2、ロットC3、測長SEM4にはロットD1、ロットD2が投入されている状態を示している。この状態において、以上に説明した方法により予想処理時間を計算し、図11(b)に示すように各ロット終了予定時刻を表示することができる。各ロット終了予定時刻は最短、基準、最長を表示できる。最短終了予定時間は不定時間を最小値で置き換えて計算した時間であり、最長終了予定時間は不定時間を最大値で置き換えて計算した時間である。基準時間は、不定時間を過去の実績より求めた平均値で置き換えて計算した時間である。 FIG. 11A shows the operation status of the length measuring SEM in the semiconductor factory. In FIG. 11 (a), four length measuring SEMs are in operation, lot A1 and lot A2 are inserted in the length measuring SEM1, lot B1 in the length measuring SEM2, lot C1 in the length measuring SEM3, The lot D1, the lot C3, and the length measurement SEM4 are shown in a state where the lot D1 and the lot D2 are input. In this state, the expected processing time can be calculated by the method described above, and each lot end scheduled time can be displayed as shown in FIG. The scheduled end time of each lot can be displayed as the shortest, reference, or longest. The shortest scheduled end time is the time calculated by replacing the indefinite time with the minimum value, and the longest scheduled end time is the time calculated by replacing the indefinite time with the maximum value. The reference time is a time calculated by replacing the indefinite time with an average value obtained from past results.
また、各装置に図12に示すような処理終了順序、各装置における最終ロット終了予定時刻を表示することができる。終了予定時刻は図12(a)に示すように、基準値で表示したり、図12(b)に示すように最長時間で表示したり、図12(c)に示すように最短時間で表示することができる。この表示は、各々の装置に表示してもよいし、LAN等によって各装置と接続された統括制御装置に表示するようにしてもよい。 Further, the processing end order as shown in FIG. 12 and the scheduled final lot end time in each device can be displayed on each device. The scheduled end time is displayed as a reference value as shown in FIG. 12 (a), displayed as the longest time as shown in FIG. 12 (b), or displayed as the shortest time as shown in FIG. 12 (c). can do. This display may be displayed on each device, or may be displayed on a general control device connected to each device via a LAN or the like.
測定中における残処理時間から終了処理時刻が分かり、かつ処理が進むごと終了処理時刻をリアルタイムに計算し表示することができる。図13(a)、(b)、(c)に表示例を示す。図13(a)は1ロット処理が約1/4進んだ時点の表示、図13(b)は約1/2、図13(c)は3/4進んだ時点の表示である。図13(d)は終了時刻の推移を処理に対してグラフ化したものである。残処理時間(終了処理時刻)は処理が進むにつれ、不確定部分が少なくなっていくため、最短、基準、最長終了予定時刻のずれが小さくなっていく。 The end processing time can be known from the remaining processing time during measurement, and the end processing time can be calculated and displayed in real time as the processing proceeds. Display examples are shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C. FIG. 13A shows a display at the time when one lot processing has advanced by about 1/4, FIG. 13B shows a display by about 1/2, and FIG. 13C shows a display at a time by which 3/4 has advanced. FIG. 13D is a graph showing the transition of the end time with respect to the process. As the remaining processing time (end processing time) progresses, the indeterminate portion decreases, and the shift between the shortest, reference, and longest scheduled end times decreases.
本発明によれば、測長SEMにロット投入すると、終了予定時間が分かり、装置使用者が終了予定時刻近くまで他の作業を行うことができるため、作業効率を向上できる。また、ロットの自動搬送システムを導入している半導体工場においては、終了予定時刻に自動搬送ロボットを測長SEMに送ることによって、ロットの入れ替え時間が短縮でき、生産効率が向上する。更に、複数の測長SEMを導入している半導体工場においては、各々の測長SEMにおける最終ロットの終了時間が分かるので、ロットを効率よく測長SEMに分配できるようになり、ロットの測定待ち時間を平準化することができる。通常、装置使用率は100%ではないので、ロットの平均測定待ち時間が短縮し、生産効率が向上する。緊急ロットに対して測定待ち時間を短縮することもできる。また、ロットの終了予定時刻が分かることで、次工程に対してロット投入時刻と順序が分かり、次工程においても処理待ち時間を短縮させることができ、半導体工場全体で生産効率を向上させることができる。 According to the present invention, when a lot is put into the length measuring SEM, the scheduled end time is known, and the user can perform other work up to the close scheduled end time, so that the work efficiency can be improved. Further, in a semiconductor factory where an automatic lot transfer system is introduced, by sending an automatic transfer robot to the length measuring SEM at the scheduled end time, the lot replacement time can be shortened, and the production efficiency is improved. Furthermore, in semiconductor factories that have introduced multiple length measuring SEMs, the end time of the last lot in each length measuring SEM is known, so that the lots can be efficiently distributed to the length measuring SEMs and waiting for lot measurement. Time can be leveled. Usually, since the apparatus usage rate is not 100%, the average measurement waiting time of the lot is shortened, and the production efficiency is improved. It is also possible to reduce the measurement waiting time for the emergency lot. In addition, by knowing the scheduled end time of the lot, it is possible to know the lot entry time and order for the next process, reduce the waiting time for processing in the next process, and improve the production efficiency of the entire semiconductor factory. it can.
1…電子銃、2…電子線、3…電子レンズ、4…偏向器、5…ウェハ、6…検出器、7…画像処理プロセッサ、9…コンピュータ、10…光学式顕微鏡、11…カセットポート、12…カセット、13…ウェハ搬送機、14…アライナ、15…ロードロック室、16…ウェハホールダ、17…バルブ、18…真空ポンプ、19…バルブ、20…処理室、21…ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体ウェハに集束した電子線を走査して照射し、半導体ウェハから放出された2次電子を検出して試料像を取得するステップと、
前記電子線の集束点を変化させてフォーカス合わせを行うステップと、
フォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、
前記ステージを測長位置に移動するステップと、
前記電子線の倍率を中間倍率に設定してフォーカス合わせを行うステップと、
中間倍率でフォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、
前記電子線装置の倍率を高倍率に設定してフォーカス合わせを行うステップと、
高倍率でフォーカス合わせした試料像において、予め登録した画像をパターン認識により探索するステップと、
検査箇所の画像を保存するステップと、
検査の終了した半導体ウェハを前記ステージから前記カセットに搬送するステップとを含む電子線装置による半導体ウェハの検査方法において、
前記半導体ウェハの搬送時間と、前記ステージの移動時間と、予め設定されたリトライ回数の最小値と最大値をもとに計算された前記フォーカス合わせの時間と、予め設定されたパターン認識の周辺探索回数の最小値と最大値をもとに計算された前記パターン認識の時間とを含む時間を加算して、最短の予想処理時間と最長の予想処理時間を求めるステップと、
前記最短の予想処理時間と最長の予想処理時間をもとに計算した、最短の検査終了予定時刻と最長の検査終了予定時刻を表示することを特徴とする半導体ウェハの検査方法。 Taking out a semiconductor wafer to be inspected from a cassette containing a plurality of semiconductor wafers and transporting it on a stage of an electron beam apparatus;
Scanning and irradiating the focused electron beam on the semiconductor wafer, detecting secondary electrons emitted from the semiconductor wafer, and obtaining a sample image;
Performing focusing by changing a focusing point of the electron beam;
Searching for a pre-registered image by pattern recognition in the focused sample image;
Moving the stage to a length measurement position;
Performing focusing by setting the magnification of the electron beam to an intermediate magnification; and
In a sample image focused at an intermediate magnification, searching for a pre-registered image by pattern recognition;
Performing focusing by setting the magnification of the electron beam apparatus to a high magnification;
In the sample image focused at high magnification, searching for a pre-registered image by pattern recognition;
Saving an image of the inspection location;
A method of inspecting a semiconductor wafer by an electron beam apparatus including a step of transporting a semiconductor wafer having been inspected from the stage to the cassette,
The transport time of the semiconductor wafer, the movement time of the stage, the focusing time calculated based on the preset minimum and maximum number of retries, and a preset pattern recognition peripheral search Adding the time including the pattern recognition time calculated based on the minimum value and the maximum value of the number of times to obtain the shortest expected processing time and the longest expected processing time;
A method for inspecting a semiconductor wafer, comprising: displaying a shortest expected test end time and a longest expected test end time calculated based on the shortest expected processing time and the longest expected processing time.
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