KR20210012894A

KR20210012894A - 전기 특성을 도출하는 시스템 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체

Info

Publication number: KR20210012894A
Application number: KR1020200062050A
Authority: KR
Inventors: 헤이타 기미즈카; 나츠키 츠노
Original assignee: 주식회사 히타치하이테크
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: KR102426904B1; TW202105439A; US11776103B2; US20210027455A1; JP7492629B2; JP2023100748A; JP7271358B2; KR102577501B1; KR20220106937A; TWI791993B; US20240020816A1; JP2021022440A

Abstract

(과제) 본 개시는, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 평가 가능한 시스템의 제공을 목적으로 한다.
(해결 수단) 상기 목적을 달성하기 위해, 화상 취득 툴과, 1 이상의 프로세서를 갖고, 상기 화상 취득 툴과 통신 가능하게 구성된 컴퓨터 시스템을 포함하는 시스템으로서, 화상 취득 툴로부터, 적어도 2개의 서로 다른 화상 취득 조건에 의해 취득된 복수의 화상에 포함되는 특정 패턴의 2 이상의 특징에 관한 정보를 수취하고(S1903), 당해 정보를, 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 적어도 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징에 관한 정보와, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성과의 관련 정보에 참조(S1904)함으로써, 전기 특성을 도출하는(S1905) 시스템을 제안한다.

Description

전기 특성을 도출하는 시스템 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체{SYSTEM FOR DERIVING ELECTRICAL CHARACTERISTICS AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE MEDIUM}

본 개시는, 전기 특성을 도출하는 시스템 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체에 관한 것으로, 특히, 서로 다른 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 복수의 특징으로부터, 전기 특성을 도출하는 시스템 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체에 관한 것이다.

전자 현미경을 이용한 시료 해석법 중 하나로, 펄스화한 전자 빔을 시료에 조사(照射)함으로써 얻어지는 이차 전자 등의 검출에 의거하여, 전위 콘트라스트상(像)을 형성하고, 당해 전위 콘트라스트상의 해석에 의거하여, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 평가하는 방법이 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 복수의 단속(斷續) 조건으로 이루어지는 복수의 SEM 화상을 이용하여, 시료의 전기 특성을 해석하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 복수의 단속 조건으로부터 얻어지는 이차 전자의 검출 신호를 이용하여, 시료의 대전(帶電) 완화의 시정수(時定數)를 해석하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 복수의 단속 조건에서 얻어지는 화상의 합성 화상으로부터, 시료의 대전 완화의 시정수를 해석하는 방법이 기재되어 있다.

일본국 특허 제6379018호(대응 미국 특허 USP9,659,744) 일본국 특허 제5744629호(대응 미국 특허 USP8,907,279) 일본국 특허 제6121651호(대응 미국 특허 USP9,236,220)

특허문헌 1 내지 3에는, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 평가하는 방법이 설명되어 있지만, 단순히 결함 여부를 판정하는 것이 아니라, 보다 구체적인 전기 특성을 평가할 수 있으면, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 고도의 프로세스 관리가 가능해진다. 이하에, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을, 보다 적정하게 평가하는 것을 목적으로 하는 전기 특성을 도출하는 시스템 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체를 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 시료의 화상을 취득하는 화상 취득 툴과, 1 이상의 프로세서를 갖고, 상기 화상 취득 툴과 통신 가능하게 구성된 컴퓨터 시스템을 포함하는 시스템으로서, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 적어도 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징에 관한 정보와, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성과의 관련 정보를 기억하는 메모리를 구비하고, 상기 프로세서는, 상기 화상 취득 툴로부터, 적어도 2개의 서로 다른 화상 취득 조건에 의해 취득된 복수의 화상에 포함되는 특정 패턴의 2 이상의 특징에 관한 정보를 수취하고, 상기 메모리로부터 상기 관련 정보를 수취하고, 상기 관련 정보에, 상기 특징에 관한 정보를 참조함으로써, 상기 전기 특성을 도출하는 시스템을 제안한다.

또한, 상기 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체를 제안한다.

또한, 화상 취득 툴에 의해 얻어진 화상 데이터로부터, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 추정하는 시스템으로서, 상기 시스템은, 컴퓨터 시스템과, 당해 컴퓨터 시스템이 실행하는 연산 모듈을 포함하고, 상기 컴퓨터 시스템은, 상기 소자의 전기 특성을 학습 결과로서 출력하는 학습기를 구비하고, 상기 학습기는, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 적어도 2 이상의 화상 데이터, 당해 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징, 및 당해 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보의 적어도 1개와, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건과, 전기 특성을 포함하는 교사(敎師) 데이터를 이용하여 미리 학습을 실시하고 있으며, 상기 연산 모듈은, 상기 학습기에 대하여, 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 적어도 2 이상의 화상 데이터, 당해 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징, 및 당해 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보의 적어도 1개와, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건을 입력함으로써, 상기 전기 특성을 출력하는 시스템을 제안한다.

상기 구성에 따르면, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 적정하게 평가하는 것이 가능해진다.

도 1은 주사 전자 현미경의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 실시예 1의 시료의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 3은 검사 레시피의 설정 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 4는 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 검사의 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 6은 검사의 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 실시예 2의 시료의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 8은 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 검사의 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 실시예 3의 시료의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 11은 검사 레시피의 설정 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 12는 리크 전류에 대한 화상의 명도의 보정값의 산출법의 일례를 나타내는 도면.
도 13은 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 14는 실시예 4의 시료의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 15는 검사 레시피의 설정 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 16은 리크 전류와 잔류 대전에 대한 화상의 명도의 보정값의 산출법의 일례를 나타내는 도면.
도 17은 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
도 18은 빔의 차단 시간의 변화에 대한 명도의 변화를 나타내는 그래프.
도 19는 주사 전자 현미경을 이용한 전기 특성의 도출 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 20은 전기 특성 추정 시스템의 일례를 나타내는 도면.
도 21은 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 트랜지스터의 단면도.
도 22는 주사 전자 현미경을 이용한 전기 특성의 도출 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 23은 빔 조사 조건(화상 취득 조건)을 변화시켰을 때의 명도의 변화를 설명하는 도면.
도 24는 빔의 조사 조건을 변화시켰을 때의 패턴의 명도의 변화를 나타내는 그래프.
도 25는 전기 특성을 추정하는 학습기에 입력하는 입력 데이터를 설명하는 도면.

하전 입자선 장치, 예를 들면 주사 전자 현미경(SEM)은, 집속(集束)한 전자선(전자 빔)에 의해 나노미터 오더의 미세 패턴의 화상 형성, 측정, 검사 등을 가능하게 하는 장치이다. SEM의 관찰법 중 하나로 전위 콘트라스트법이 있다. 전위 콘트라스트는, 전자선 조사의 대전에 기인하는 표면 전위의 차를 반영한 콘트라스트이며, 주로 반도체 디바이스의 전기 특성 불량의 검사 등에 이용할 수 있다. 전기 특성 불량을 검사하기 위해, SEM 화상 패턴의 명도의 차를 이용하여 불량 개소를 특정하는 것을 생각할 수 있다. 명도란 하전 입자선 장치에서 취득한 화상 또는 화소의 밝기의 정도를 나타내는 파라미터이다. 전위 콘트라스트에 의한 결함의 검출 감도 향상에는, 전자선 조사에 의한 대전의 축적과 완화의 제어가 중요하다.

이하에 설명하는 실시예에서는, 대전의 고정밀도 제어를 목적으로 하여, 펄스화한 전자선을 이용한 SEM 화상의 취득을 행하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서는 펄스화한 전자선을 펄스 전자라고 하고, 단속 조건이란, 펄스 전자의 조사 시간, 혹은 펄스 전자의 조사 거리, 혹은 조사와 조사 사이의 차단 시간, 혹은 조사와 조사 사이의 거리 간격인 조사점간 거리 등을 나타낸다.

한편, SEM을 이용한 반도체 디바이스의 결함 검사에서는, 명도의 차에 의해 결함의 개소를 특정할 뿐만 아니라, 전기 저항 R이나 정전 용량 C 등의 보다 구체적인 전기 특성에 의거하여 결함을 분류, 혹은 평가하는 것이 고정밀도의 프로세스 관리로 이어진다. 예를 들면, 전기 저항 R과 정전 용량 C에 의거하여 결함을 분류할 수 있으면, 정상인 반도체 디바이스보다 전기 저항 R이 작은 쇼트 결함과, 정전 용량 C가 큰 공핍(空乏) 정전 용량 결함을 분류할 수 있어, 프로세스 관리에 피드백하는 정보량이 늘어난다. 즉, 전기적인 결함을 적정하게 평가하기 위해서는, 정상부나 결함부의 전기 저항 R이나 정전 용량 C 등의 전기적 파라미터를 독립적으로 해석하는 것이 바람직하다.

이하에 설명하는 실시예에서는, 전기 저항 R에 대응하는 파라미터 및 정전 용량 C에 대응하는 파라미터의 적어도 한쪽을 독립적으로 평가하는 것이 가능한 하전 입자선 장치에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 실시예에 따르면, 전기 저항 R과 정전 용량 C의 곱인 RC 시정수뿐만 아니라, 전기 저항 R과 정전 용량 C 등의 전기적 파라미터를 독립적으로 특정할 수 있다.

대전의 축적이 정상이 되는 상태에서는, 전위 콘트라스트의 화상의 명도 S는 전기 저항 R에 반비례하고, 수식 1과 같이 옴의 법칙에 따른다.

[수식 1]

여기에서, Vs는 대전이 포화됐을 때의 표면 전위이며, 긴 조사 시간을 가지는 단속 조건에서 얻어지는 대전 상태이다. 대전이 포화됐을 때의 표면 전위는 거의 일정하기 문에, 전기 저항 R이 작으면 화상의 명도 S는 밝아지고, 전기 저항 R이 크면 화상의 명도 S는 작아진다.

한편, 대전이 과도 상태에 있을 경우, 화상의 명도 S는 정전 용량 C에 비례하고, 명도 S는 수식 2로 나타난다.

[수식 2]

여기에서, Q는 전자선 조사에 의해 시료에 흡수된 전하이며, Tir은 조사 시간, Ti는 조사와 조사 사이의 차단 시간, RC는 시정수이다. 조사와 조사 사이의 차단 시간 Ti가 RC에 대하여 충분히 긴 단속 조건일 경우, 수식 2는 수식 3에 근사(近似)할 수 있다.

[수식 3]

흡수된 전하는 전기 특성에 상관없이 거의 일정하기 문에, 정전 용량 C가 크면 화상의 명도 S는 밝아지고, 정전 용량 C가 작으면 화상의 명도 S는 어두워진다.

또한, 조사와 조사 사이의 차단 시간이 Ti1(제1 단속 조건)인 빔 주사에 의해 얻어지는 화상으로부터 추출되는 명도와, 조사와 조사 사이의 차단 시간이 Ti2(제2 단속 조건)인 빔 주사에 의해 얻어지는 화상으로부터 추출되는 명도와의 차 ΔS는 수식 4로 나타낼 수 있다.

[수식 4]

수식 4에 나타내는 바와 같이, 화상 명도의 차 ΔS는 RC 시정수에 의존한 명도의 변화량을 나타내고 있으며, RC 시정수가 차단 시간 Ti1이나 Ti2와 동등한 시간 오더일 경우에 명도의 차 ΔS는 커진다. 또한, RC 시정수, 전기 저항 R, 및 정전 용량 C에는 수식 5의 관계가 있다.

[수식 5]

본 개시는, 전자선 조사에 기인하는 대전과, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성과의 관계에 관한 새로운 지견(知見)에 의거하여 이루어진 것으로서, 주로 이하의 방법, 시스템, 및 비일시적 컴퓨터 가독 매체에 관한 것이다. 시스템은 하전 입자선 장치로부터 출력되는 화상 신호, 혹은 특징량에 의거하여, 연산 처리를 실행하는 컴퓨터 시스템을 포함하고 있다.

또한, 이러한 컴퓨터 시스템을 포함하는 하전 입자선 장치에 대해서도 아울러 설명한다.

예를 들면, 이하의 실시예에서는, 하전 입자원과, 상기 하전 입자원으로부터 방출된 하전 입자선을 펄스화하는 수단과, 상기 펄스화한 상기 하전 입자선을 주사하면서 시료에 집속 조사하는 하전 입자선 광학계와, 상기 시료로부터 방출되는 이차 하전 입자를 검출하는 이차 하전 입자 검출계와, 상기 이차 하전 입자의 검출 신호의 강도에 의거하여, 화상화하는 수단을 구비한 하전 입자선 장치이며, 또한 상기 펄스화한 하전 입자선의 조사 시간, 및 조사와 조사 사이의 차단 시간 등의 단속 조건을 제어하는 단속 조사계와, 복수의 상기 단속 조건에 의해 얻어지는 상기 화상의 명도로부터, 복수의 전기 특성을 독립적으로 특정하는 프로세서를 구비한 화상 처리계를 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치로서, 제1 단속 조건에서의 화상 명도에 의거하여 R 혹은 C 중 어느 한쪽을 해석하고, 제1 단속 조건과 제2 단속 조건의 화상 명도의 차에 의해 RC 시정수를 해석하고, R 혹은 C 중 어느 한쪽과 RC 시정수로부터 R 혹은 C의 다른 한쪽을 해석함으로써, 전기 특성을 독립적으로 특정하는 하전 입자선 장치를 설명한다.

상기 구성에 따르면, 적절한 연산식의 적용에 의거하는 전기 저항과 정전 용량을 구하는 것이 가능해진다. 또한, 후술하는 실시예에 따르면, 명도의 차에 의해 결함의 개소를 특정할 뿐만 아니라, 전기 저항 R이나 정전 용량 C를 포함하는 전기 특성을 독립적으로 특정하는 것이 가능해져, 쇼트 결함이나 공핍 정전 용량 결함 등, 서로 다른 전기 특성을 가지는 결함을 분류할 수 있다.

이하에, 단속적으로 하전 입자선을 조사함으로써 얻어지는 화상의 명도에 의거하여, 시료의 전기 특성인 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 특정하는 하전 입자선 장치에 대해서, 이하, 도면을 이용하여 설명한다.

또, 이하의 설명에서는, 하전 입자선을 시료 위에 조사하고, 이차 하전 입자를 검출하여 화상을 생성하는 하전 입자선 장치의 일례로서, 전자선을 시료 위에 조사하고, 이차 전자를 검출하여 화상을 생성하는 주사 전자 현미경을 예로 들어 설명하지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 이온 빔을 시료 위에 조사하고, 이차 이온이나 이차 전자를 검출하여 화상을 생성하는 이온 빔 장치 등을 화상 취득 툴로서 이용할 수도 있다.

[실시예 1]

본 실시예에서는, 주사 전자 현미경의 화상을 이용하여, 서로 다른 전기 특성을 갖는 시료의 결함을 분류하고, 검사하는 결함 검사 장치에 관한 것으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도로부터, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 해석하는 기능을 구비한 주사 전자 현미경에 대해서 기술한다.

도 1에 본 실시예에 있어서의 주사 전자 현미경의 일례를 나타낸다. 주사 전자 현미경은 단속 조사계, 전자 광학계, 이차 전자 검출계, 스테이지 기구계, 화상 처리계, 제어계, 조작계에 의해 구성되어 있다. 단속 조사계는 전자선원(1), 펄스 전자 생성기(4)에 의해 구성되어 있다. 본 발명에서는, 별도 펄스 전자 생성기(4)를 마련하는 구성으로 했지만, 펄스 전자를 조사 가능한 전자선원을 이용해도 실시 가능하다.

전자 광학계는 콘덴서 렌즈(2), 조리개(3), 편향기(5), 대물 렌즈(6), 시료 전계 제어기(7)에 의해 구성되어 있다. 편향기(5)는, 전자선을 시료 위에서 일차원적, 혹은 이차원적으로 주사하기 위해 마련되어 있으며, 후술하는 바와 같은 제어의 대상이 된다.

이차 전자 검출계는 검출기(8), 출력 조정 회로(9)에 의해 구성되어 있다. 스테이지 기구계는 시료 스테이지(10), 시료(11)에 의해 구성되어 있다. 제어계는 가속 전압 제어부(21), 조사 전류 제어부(22), 펄스 조사 제어부(23), 편향 제어부(24), 집속 제어부(25), 시료 전계 제어부(26), 스테이지 위치 제어부(27), 제어 전령부(28)에 의해 구성되어 있다. 제어 전령부(28)는, 조작 인터페이스(41)로부터 입력된 입력 정보에 의거하여, 각 제어부에 제어값을 기입하여 제어한다.

여기에서, 펄스 조사 제어부(23)는, 전자선을 연속적으로 조사하는 시간인 조사 시간, 혹은 전자선을 연속적으로 조사하는 거리인 조사 거리, 혹은 전자선의 조사와 조사 사이의 시간인 차단 시간, 혹은 전자선의 조사와 조사 사이의 거리 간격인 조사점간 거리를 제어한다. 본 실시예에서는, 전자선을 연속적으로 조사하는 시간인 조사 시간과 전자선의 조사와 조사 사이의 시간인 차단 시간을 제어했다.

또, 펄스 조사 제어부(23)는, 빔을 시료 위에서 주사하는 주사 편향기와, 빔의 시료에의 조사를 차단하는 블랭킹 편향기를 제어함으로써, 펄스 빔을 발생시킨다. 주사 편향기에 의한 빔 주사가 행해지고 있는 동안에, 블랭킹 전극은, 설정된 조사 조건에 따라서 간헐적으로 빔을 차단함으로써, 펄스 빔을 발생시킨다.

화상 처리계는, 검출 신호 처리부(31), 검출 신호 해석부(32), 화상 또는 전기 특성 표시부(33), 데이터베이스(34)에 의해 구성되어 있다. 화상 처리계의 검출 신호 처리부(31) 및 검출 신호 해석부(32)에는 1개 이상의 프로세서를 구비하고, 지정된 검사 패턴의 명도의 연산, 혹은 복수의 검사 패턴간의 명도차의 연산, 혹은 명도, 혹은 명도차에 의거하여 전기 특성을 해석하는 연산이나 전기 특성을 분류하는 연산 등을 실행한다. 화상 처리계의 데이터베이스(34)는, 전기 특성을 해석하는 연산 등을 실행할 때에, 교정 데이터를 저장하는 기억 매체이며, 연산 시에 판독하여 이용한다.

조작계는, 조작 인터페이스(41)에 의해 구성되어 있다. 도 2에 본 실시예에서 사용한 시료의 단면도를 나타낸다. 플러그(51)는, 실리콘 기판(53)으로부터 전기적으로 부유(浮遊)하고 있는 배선(52)에 컨택트하고 있다. 플러그(54)는 완전히 배선(52)에 컨택트하고 있지 않은 결함 플러그이다. 플러그(55)는 전기 저항을 갖고 배선(52)과 결합하고 있는 결함 플러그이다. 본 실시예에서는, 상기 2종류의 결함을 분류, 검사한다.

상술한 바와 같은 제어나 화상 처리 등은, 1 이상의 프로세서를 구비한 1 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행된다. 1 이상의 컴퓨터 시스템은, 미리 소정의 기억 매체에 기억된 연산 모듈을 실행하도록 구성되어 있으며, 후술하는 바와 같은 처리를 자동적, 혹은 반자동적으로 실행한다. 또한, 1 이상의 컴퓨터 시스템은, 화상 취득 툴과 통신 가능하게 구성되어 있다.

도 3에 본 실시예에 있어서의, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 해석하는 검사 레시피의 설정 공정을 나타내는 플로우 차트를 나타낸다.

우선, 관찰 장소로 이동한다(S101). 다음으로, 검사하는 시료의 레이아웃을 지정한다(S102). 여기에서는, 반도체 웨이퍼의 반복되는 패턴 영역의 레이아웃이다. 다음으로, 레이아웃 정보를 이용하여 레시피 작성에 이용하는 시험 검사 영역으로 이동한다(S103). 다음으로, 광학 조건을 설정한다(S104).

여기에서, 광학 조건은, 전자선의 가속 전압, 전자선의 조사 전류, 주사 속도를 포함한다. 다음으로 관찰의 시야의 사이즈나 배율을 설정한다(S105). 다음으로, 복수의 단속 조건을 설정하고, 화상을 취득한다(S106). S106에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 조사 시간, 혹은 조사 거리, 혹은 차단 시간, 혹은 조사점간 거리 중, 최저 1개의 조건이 서로 다르다. 또한, S106에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 최저 2개 이상의 서로 다른 차단 시간을 갖는다.

다음으로, 복수의 단속 시간에 대해, 화상의 명도가 포화되는 명도 포화값에 의거하여, 정전 용량 C, 혹은 전기 저항 R을 해석한다(S107). 본 실시예의 S107에서는 우선, 단속 조건으로서 차단 시간이 서로 다른 복수의 화상의 명도를 비교한 후, 차단 시간의 변화에 수반하는 화상의 명도의 변화량에 제1 임계값과 제2 임계값을 설정하고, 명도의 변화량이 제1 임계값 이하인 차단 시간에 있어서의 화상의 명도를 명도 포화값으로 했다. 또한 본 실시예의 S107에서는 수식 3에 의거하여 정전 용량을 해석(연산)했다.

다음으로, 복수의 단속 조건을 이용하여 취득한 복수의 화상의 명도의 차분값을 이용하여 RC 시정수를 해석한다(S108). 본 실시예의 S108에서는 수식 4에 의거하여 RC 시정수를 해석한다. 여기에서, ΔS는, 명도 포화값과, 명도의 변화량이 최대가 되는(예를 들면 미분 처리에 의해 피크 위치에 대응하는) 명도값과의 차분으로 하고, 차단 시간 Ti1, Ti2도 각각 명도 포화값이 되는 차단 시간과, 명도 변화량이 최대가 되는 차단 시간을 설정하는 것이 바람직하다.

다음으로, 해석한 정전 용량 C, 혹은 전기 저항 R과, RC 시정수로부터 전기 저항 R, 혹은 정전 용량 C를 해석한다(S109). 여기에서는, S107에서 연산하지 않은 파라미터를 산출한다.

본 실시예의 S109에서는 수식 5에 의거하여 전기 저항 R을 해석한다. 시험 검사에서 취득한 단속 조건과 화상의 명도, 혹은 전기 저항 R 및 정전 용량 C의 결과를 표시한다(S110).

다음으로, 검사에서 사용하는 두 개 이상의 단속 조건을 설정한다(S111). 본 실시예에서는 시험 검사에서 사용한 단속 조건 중에서, 제1 단속 조건으로서 명도의 변화량이 제1 임계값 이하인 차단 시간을, 제2 단속 조건으로서 명도의 변화량이 제2 임계값 이하인 차단 시간을, 각각 장치가 자동으로 추출했다. 다음으로, 검사 레시피 작성 공정을 종료한다(S112).

이상과 같이, 시료 위에 형성된 소자의 제1 특성(예를 들면 R), 제2 특성(예를 들면 C), 빔의 복수의 조사 조건(예를 들면 단속 시간), 및 복수의 조사 조건에서 빔을 조사했을 때의 특징량의 비교 정보(ΔS)의 관련 정보(예를 들면 수식 3)에, 상기 제1 특성 및 제2 특성의 한쪽, 빔의 복수의 조사 조건(예를 들면 복수의 차단 시간), 및 비교 정보(ΔS)를 입력함으로써, 상기 제1 특성 및 제2 특성의 다른쪽을 산출하도록 구성된 컴퓨터 시스템 및 연산 모듈에 의하면, 소자에 따른 적절한 연산식의 선택에 의거하여, 2개의 특성을 적정하게 평가하는 것이 가능해진다.

또, 빔의 차단 조건을 복수로 설정했을 때의 명도의 변화의 특징을 포착하여, 정전 용량계의 결함인지, 전기 저항계의 결함인지를 판정하는 것도 가능하다. 여기에서, 정전 용량계의 결함이란, ROI(Region Of Interest) 내에 포함되는 복수 패턴 중에서, 전기 저항은 같은 정도이지만, 정전 용량이 다른 패턴과 서로 다른 것을 의미한다. 한편, 전기 저항계의 결함이란, ROI 내에 포함되는 복수의 패턴 중에서, 정전 용량은 같은 정도이지만, 전기 저항이 다른 패턴과 서로 다른 것을 의미한다.

도 18은, 차단 시간(펄스 빔을 조사하고 있지 않은 시간)의 변화에 대한 명도의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 18의 (a)는, 정전 용량계의 결함의 차단 시간의 변화에 대한 명도의 변화를 나타내고, 도 18의 (b)는, 전기 저항계 결함의 차단 시간의 변화에 대한 명도의 변화를 나타내고 있다. 도 18에 예시하는 바와 같이, 전기 저항계 결함과 정전 용량계 결함에서는, 차단 시간을 변화시켰을 때의 명도의 변화의 특징에 차이가 있다. 그러므로, 이러한 특징의 차이에 의거하여, 정전 용량계 결함인지, 전기 저항계 결함인지를 판단하도록 해도 된다.

또한, 정전 용량계의 결함 쪽이, 차단 시간이 길어짐에 따라, 정전 용량마다의 명도의 차이가 명확해지는 경향이 있다. 이러한 특징을 이용하여, 예를 들면, 차단 시간이 긴 영역에 있어서의 명도와, 차단 시간이 긴 영역에서, 미리 등록해 둔 명도의 평균값(서로 다른 정전 용량 결함의 명도의 평균값)과의 차분으로부터, 결함종의 판정을 행하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 차분이 소정의 임계값을 초과하고 있었을 경우에는, 정전 용량계 결함, 소정의 임계값 이하일 경우에는, 전기 저항계 결함이라고 판정하는 것을 생각할 수 있다.

또한, 전기 저항계의 결함 쪽이, 차단 시간이 짧아짐에 따라, 전기 저항마다의 명도의 차이가 명확해지는 경향이 있다. 이러한 특징을 이용하여, 예를 들면, 차단 시간이 짧은 영역에 있어서의 명도와, 차단 시간이 짧은 영역에서, 미리 등록해 둔 명도의 평균값(서로 다른 전기 저항 결함의 명도의 평균값)과의 차분으로부터, 결함종의 판정을 행하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 차분이 소정의 임계값을 초과하고 있었을 경우에는, 전기 저항계 결함, 소정의 임계값 이하일 경우에는, 정전 용량계 결함이라고 판정하는 것을 생각할 수 있다.

또한, 미리 결함종마다 기억해 둔 차단 시간의 변화와, 명도의 변화의 관계를 나타내는 곡선에, 얻어진 곡선을 피팅시키고, 그 일치도에 따라, 결함종을 분류하도록 해도 된다. 또한, 복수의 정전 용량에 대응한 복수의 곡선, 및 복수의 전기 저항에 대응한 복수의 곡선을 미리 준비(기억)해 두고, 일치도에 따라, 정전 용량, 혹은 전기 저항을 추정하는 것도 생각할 수 있다.

상술한 바와 같이 해서 정전 용량계의 결함이라고 판정되었을 때에는, S107에서 수식 3을 이용하여 C를 구하고, 전기 저항계의 결함이 판정되었을 때에는, 수식 1을 이용하여 R을 구하도록 해도 된다.

도 19는, 전기 특성의 종류, 혹은 특징량을 판정하기 위한 공정을 나타내는 플로우 차트이다. 도 3의 스텝 106과 같이, 복수의 차단 시간의 각각에서, 화상 생성을 행하고(스텝 1901, 1902), 설정된 수의 화상(차단 조건)을 취득 후, 차단 시간의 변화와 화상으로부터 추출되는 특징량(명도)의 변화를 나타내는 커브(함수)를 생성(스텝 1903)하고, 그것을 결함종이나 결함의 특징량(정전 용량, 전기 저항)과 관련지어 기억된 참조 데이터와 비교(스텝 1904)하여, 결함종 및 결함의 특징량의 적어도 한쪽을 특정한다(스텝 1905). 상기 커브는, 조사 조건이 서로 다른 복수의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보이다. 후술하는 실시예에서는, 이 커브를 S 커브라고 할 경우도 있다.

이 정보를, 2 이상의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 적어도 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보와, 시료 위에 형성된 소자의 결함의 종류 및 당해 결함의 특징의 적어도 한쪽(전기 특성)과의 관련 정보에 참조함으로써, 결함의 종류나 특징을 도출하는 것이 가능해진다.

도 19에 예시하는 바와 같은 처리를 실행 가능한 컴퓨터 시스템에 의하면, 결함의 존재 여부뿐만 아니라, 결함의 종류나 특징량의 특정이 가능해진다.

도 4에, 본 실시예에서 이용한 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, SEM 화상을 표시하고, 시험 검사 화상으로부터 전기 특성을 해석하는 검사 패턴을 지정하기 위한, 검사 패턴 설정부(61)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 패턴 a와 패턴 b를 선택하고 있다. 또한, 광학 조건 및 주사 조건 및 시야 설정부(62)를 갖고 있으며, 가속 전압 설정부(63), 조사 전류 설정부(64), 시야 사이즈 설정부(65), 주사 속도 설정부(66)를 갖고 있다. 본 실시예에서는 가속 전압 500V, 조사 전류 100pA, 시야 사이즈 3㎛, 주사 속도를 TV 레이트로 했다.

또한, 복수의 단속 조건을 설정하고, 검사 패턴 설정부(61)에서 선택한 패턴의 명도의 단속 조건 의존성을 해석하는 단속 조건 추출부(67)는, 조사 시간 혹은 조사 거리를 설정하는 조사 설정부(68)와, 조사점간의 차단 시간 혹은 조사점간의 거리를 설정하는 조사점간 설정부(69)와, 패턴의 명도의 단속 조건 의존성을 표시하는 명도 해석 결과 표시부(70)를 갖고 있다. 본 실시예에서는 조사 설정부(68)로서 조사 시간을 설정하는 구성이며, 조사점간 설정부(69)로서 차단 시간을 설정하는 구성으로 했다.

또한 본 실시예에서는 복수의 단속 조건으로서 6조건 설정할 수 있는 구성으로 하고, 복수의 단속 조건 중에는, 통상의 주사인 통상 조건을 포함하는 구성으로 했다. 복수의 단속 조건으로서, 조사 시간을 0.3μs로 하고, 차단 시간은 각각, 0.1, 0.2, 0.7, 1.2, 1.7μs로 했다.

또한, 검사에서 사용하는 복수의 단속 조건을 설정하고, 시험 검사에 의해 전기 저항 R과 정전 용량 C를 해석한 결과를 표시하는 검사 조건 설정부(71)는, 검사에서 사용하는 조사 시간 혹은 조사 거리를 설정하는 조사 설정부(72)와, 검사에서 사용하는 조사점간의 차단 시간 혹은 조사점간의 거리를 설정하는 조사점간 설정부(73)와, 시험 검사를 실행하는 시험 검사 실행부(74)와, 시험 검사에 의한 전기 저항 R과 정전 용량 C를 표시하는 시험 검사 결과 표시부(75)를 갖는다.

본 실시예에서는, 검사에 사용하는 단속 조건으로서, 조사 시간 0.3μs, 차단 시간 1.7μs의 제1 단속 조건과, 조사 시간 0.3μs, 차단 시간 0.1μs의 제2 단속 조건을 추출하고, 제1 단속 조건에서 얻어진 화상의 명도에 의해, 수식 3에 의거하여 정전 용량 C를 해석한다. 또한, 본 실시예에서는, 도 1에 기재된 데이터베이스(34)에 미리 보존한 교정 데이터인 명도와 정전 용량 C의 관계를 이용하여, 정전 용량 C를 해석한다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 단속 조건에서 얻어진 화상과, 제2 단속 조건에서 얻어진 화상과의 명도차에 의해, 수식 4에 의거하여 RC 시정수를 해석한다.

도 5에, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 해석해 결함을 분류하는 검사의 공정의 플로우 차트를 나타낸다. 우선, 도 3의 플로우 차트에서 작성한 검사 레시피를 읽어들인다(S121). 다음으로, 검사하는 영역을 지정한다(S122). 다음으로, 검사 레시피로부터 읽어들인 광학 조건을 제어 전령부(28)로부터 설정한다(S123). 다음으로, 복수의 단속 조건을 설정한다(S124). 다음으로, 검사 장소로 이동한다(S125). 다음으로 복수의 단속 조건에서 화상을 취득한다(S126).

본 실시예에서는 검사 레시피에 의해 설정한 제1 단속 조건과 제2 단속 조건에서 화상을 취득한다. 다음으로, 단수의 단속 조건에 의한 화상의 명도를 해석한다(S127). 본 실시예에서는 제1 단속 조건에 의한 화상의 명도를 해석한다. 다음으로, 단수의 단속 조건에서 취득한 화상 명도에 의거하여, 정전 용량 C 혹은 전기 저항 R을 해석한다(S128). 본 실시예에서는 제1 단속 조건에 의한 화상의 명도를 이용하고, 수식 3에 의거하여 정전 용량 C를 해석했다.

다음으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도차를 해석한다(S129). 본 실시예에서는 제1 단속 조건과 제2 단속 조건에서 취득한 화상의 명도차를 해석한다. 다음으로, 패턴 명도의 차분값에 의거하여 RC 시정수를 해석한다(S130). 본 실시예에서는 수식 4에 의거하여 RC 시정수를 해석한다.

다음으로, S128에서 구한 정전 용량 C 혹은 전기 저항 R과, S130에서 구한 RC 시정수를 이용하여 서로 다른 전기 특성값(앞서 구한 전기 특성과는 다른 전기 특성의 값)을 해석한다(S131). 본 실시예에서는 S128에서 정전 용량 C를 미리 구하고 있기 때문에, 당해 정전 용량 C와, S130에서 구한 RC 시정수로부터, 수식 5를 이용하여 전기 저항 R을 해석한다. 지정한 검사 영역에 있어서, S125 내지 S131의 스텝을 반복한다. 다음으로, 전기 저항과 정전 용량의 결과를 표시한다(S132). 다음으로, 전기 저항과 정전 용량의 결과로부터 결함의 종류를 분류한다(S133). 다음으로 분류한 결과의 웨이퍼 면내에서의 발생 상태를 표시한다(S134). 본 실시예에서는 평균 결함 밀도 등도 검사 결과로서 표시하고 있다. 다음으로 검사 공정을 종료한다(S135).

도 6에, 본 실시예에서 이용한 결함 검사 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, 검사 영역을 설정하는 검사 영역 설정부(81)를 갖고 있으며, 도 3의 플로우 차트에서 작성한 검사 레시피를 읽어들여, 검사를 실행하는 검사 실행부(82)를 갖고 있다. 또한, 전기 저항 R과 정전 용량 C의 검사 결과를 표시하고, 검사 결과에 의거하여 결함을 분류하는 결함 분류 설정부(83)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 전기 저항 R이 높고 정전 용량 C가 낮은 결함 a군과, 전기 저항 R이 낮고 정전 용량 C가 큰 결함 b군으로 분류했다. 결함 a군은 도 2의 플러그(54)의 결함 플러그에 상당하고, 결함 b군은 도 2의 플러그(55)의 결함 플러그에 상당하다.

또한, 분류한 결함 a군의 웨이퍼 면내에서의 발생 분포나 평균 결함 밀도를 표시하는 결함 a군 발생 분포 표시부(84)와 결함 b군의 웨이퍼 면내에서의 발생 분포나 평균 결함 밀도를 표시하는 결함 b군 발생 분포 표시부(85)를 갖고 있다.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 복수의 단속 조건에 의해 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 해석할 수 있고, 본 해석에 의한 전기 저항 R과 정전 용량 C에 의거하여 결함을 분류하고, 분류한 결함의 발생 상황을 제공할 수 있다.

[실시예 2]

본 실시예에서는, 도 1에 기재된 주사 전자 현미경을 이용했다. 도 7에 본 실시예에서 사용한 시료의 단면도를 나타낸다. 플러그(91)는, 실리콘 기판(92)의 일부에 형성된 불순물 확산층(93)에 컨택트하고 있는 정상 플러그이다. 실리콘 기판(92)과 불순물 확산층(93)은 PN 접합이며, 다이오드 특성을 나타낸다. 플러그(94)는 전기 저항을 갖고 불순물 확산층에 컨택트하고 있는 결함 플러그이다. 플러그(95)는 완전히 불순물 확산층에 컨택트하고 있지 않은 결함 플러그이다. 플러그(96)는 불순물 확산층을 파괴하여 컨택트하고 있는 결함 플러그이다.

본 실시예에서는, 3종류의 결함 플러그를 분류, 검사한다. 본 실시예에서는, 도 3에 기재된 검사 레시피의 설정 공정의 플로우 차트를 이용했다. 본 실시예에서는, 도 3에 기재된 S107에 있어서, 수식 1에 의거하여 전기 저항 R을 해석한다. 또한, 본 실시예에서는, 도 3에 기재된 S109에서는 수식 5에 의거하여 정전 용량 C를 해석한다.

도 8에, 본 실시예에서 이용한 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, 도 4 기재와 마찬가지의 SEM 화상을 표시하고, 시험 검사 화상으로부터 전기 특성을 해석하는 검사 패턴을 지정하기 위한, 검사 패턴 설정부(61)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 패턴 a, 패턴 b, 및 패턴 c를 검사 대상으로서 선택했다. 또한, 도 4 기재와 마찬가지의 광학 조건 및 주사 조건 및 시야 설정부(62)를 갖고 있으며, 도 4 기재와 마찬가지의 가속 전압 설정부(63), 조사 전류 설정부(64), 시야 사이즈 설정부(65), 주사 속도 설정부(66)를 갖고 있다. 본 실시예에서는 가속 전압 1000V, 조사 전류 500pA, 시야 사이즈 3㎛, 주사 속도를 TV 레이트로 했다.

또한, 도 4 기재와 마찬가지로, 복수의 단속 조건을 설정하고, 검사 패턴 설정부(61)에서 선택한 패턴의 명도의 단속 조건 의존성을 해석하는 단속 조건 추출부(67)를 갖고 있다. 본 실시예에서는 조사 설정부(68)로서 조사 시간을 설정하는 구성이며, 조사점간 설정부(69)로서 차단 시간을 설정하는 구성으로 했다. 또한 본 실시예에서는 복수의 단속 조건으로서 6조건 설정할 수 있는 구성으로 하고, 복수의 단속 조건 중에는, 통상의 주사인 통상 조건을 포함하는 구성으로 했다. 복수의 단속 조건으로서, 조사 시간을 0.1μs로 하고, 차단 시간은 각각, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0μs로 했다.

또한, 도 4 기재와 마찬가지로, 검사에서 사용하는 복수의 단속 조건을 설정하고, 시험 검사에 의해 전기 저항 R과 정전 용량 C를 해석한 결과를 표시하는, 검사 조건 설정부(71)를 갖고 있다.

본 실시예에서는, 검사에 사용하는 단속 조건으로서, 통상 조건인 제1 단속 조건과, 조사 시간 0.1μs, 차단 시간 0.1μs인 제2 단속 조건과, 조사 시간 0.1μs, 차단 시간 1.0μs인 제3 단속 조건을 추출하고, 제1 단속 조건에서 얻어진 화상의 명도에 의해, 수식 1에 의거하여 전기 저항 R을 해석한다.

또한, 본 실시예에서는, 전기 저항 R의 정도만 해석하는 것으로 하고, 절대값은 교정하지 않는다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 단속 조건에서 얻어진 화상과 제2 단속 조건에서 얻어진 화상과의 명도차에 의해, 수식 4에 의거하여 제1 RC 시정수를 해석하고, 제2 단속 조건에서 얻어진 화상과 제3 단속 조건에서 얻어진 화상과의 명도차에 의해, 수식 4에 의거하여 제2 RC 시정수를 해석한다.

동일한 결함 플러그에 있어서 복수의 RC 시정수를 가질 경우, 전기 저항 R과, 제1 RC 시정수와 제2 RC 시정수로부터, 제1 정전 용량 C와 제2 정전 용량 C를 해석할 수 있다. 본 실시예에서는, 패턴 c만 제1과 제2 전기 저항 R과 정전 용량 C를 검사 결과로서 출력했다. 본 실시예에서는, 상기 도 5에 나타내는 결함을 분류하는 검사의 공정의 플로우 차트를 이용했다.

도 9에, 본 실시예에서 이용한 결함 검사 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, 검사 영역을 설정하는 검사 영역 설정부(81)를 갖고 있으며, 도 3의 플로우 차트에서 작성한 검사 레시피를 읽어들여, 검사를 실행하는 검사 실행부(82)를 갖고 있다. 또한, 전기 저항 R과 정전 용량 C의 검사 결과를 표시하고, 검사 결과에 의거하여 결함을 분류하는 결함 분류 설정부(83)를 갖고 있다.

본 실시예에서는, 전기 저항 R과 정전 용량 C가 중(中)정도인 결함 a군과, 전기 저항 R이 높고 정전 용량 C가 낮은 결함 b군과, 제1과 제2 전기 저항 R과 정전 용량 C를 가지는 결함 c군으로 분류했다. 결함 a군은 도 7의 플러그(94)의 결함 플러그에 상당하고, 결함 b군은 도 7의 플러그(95)의 결함 플러그에 상당하고, 결함 c군은 도 7의 플러그(96)의 결함 플러그에 상당하다. 또한, 분류한 결함군의 웨이퍼 면내에서의 발생 분포를 표시하는 결함군 발생 분포 표시부(86)를 갖고 있다.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 복수의 단속 조건에 의해 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 해석할 수 있고, 본 해석에 따른 전기 저항 R과 정전 용량 C에 의거하여 결함을 분류하고, 분류한 결함의 발생 상황을 제공할 수 있다.

[실시예 3]

본 실시예에서는, 주사 전자 현미경의 화상을 이용하여, 서로 다른 전기 특성을 갖는 시료의 결함을 분류하고, 검사하는 결함 검사 장치에 관한 것으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도로부터, 전기 특성에 따른 명도의 보정을 행하고, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 고정밀도로 해석하는 기능을 구비한 주사 전자 현미경에 대해서 기술한다.

본 실시예에서는, 도 1에 기재된 주사 전자 현미경을 이용했다.

도 10에 본 실시예에서 사용한 시료의 단면도를 나타낸다. 플러그(101)는, 실리콘 기판(106)으로부터 전기적으로 부유하고 있는 배선(104)에 컨택트하고 있다. 플러그(102)는 배선(104)에 컨택트하고 있지 않은 결함 플러그이다. 플러그(103)는 배선(104)을 관통하고, 배선(104)의 하층에 있는 전기적으로 부유하고 있는 배선(105)과도 컨택트하고 있는 결함 플러그이다. 본 실시예에서는, 상기 정상 플러그와 상기 2종류의 결함 플러그를 분류, 검사한다.

도 11에, 본 실시예에 있어서의, 전기 특성에 따른 명도의 보정을 행하고, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 고정밀도로 해석하는 검사 레시피의 설정 공정을 나타내는 플로우 차트를 나타낸다.

우선, 관찰 장소로 이동한다(S141). 다음으로, 검사하는 시료의 레이아웃을 지정한다(S142). 여기에서는, 반도체 웨이퍼의 반복되는 패턴 영역의 레이아웃이다. 다음으로, 레이아웃 정보를 이용하여 레시피 작성에 이용하는 시험 검사 영역으로 이동한다(S143). 다음으로, 광학 조건을 설정한다(S144). 여기에서, 광학 조건은, 전자선의 가속 전압, 전자선의 조사 전류, 주사 속도를 포함한다. 다음으로 관찰의 시야의 사이즈나 배율을 설정한다(S145). 다음으로, 복수의 단속 조건을 설정하고, 화상을 취득한다(S146). S146에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 조사 시간, 혹은 조사 거리, 혹은 차단 시간, 혹은 조사점간 거리 중, 최저 1개의 조건이 서로 다르다. 또한, S146에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 적어도 2개의 서로 다른 조사 시간을 갖는다.

다음으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도를 해석한다(S147). 다음으로, 복수의 조사 시간에 대해, 화상의 명도가 포화되는 명도 포화값에 의거하여, 전기 저항 R을 해석한다(S148). 본 실시예의 S148에서는 우선, 조사 시간이 서로 다른 복수의 화상의 명도를 비교한 후, 조사 시간의 변화에 수반하는 화상의 명도의 변화량으로 임계값을 설정하고, 명도의 변화량이 임계값 이하인 조사 시간에 있어서의 화상의 명도를 명도 포화값으로 했다. 또한 본 실시예의 S107에서는 수식 1에 의거하여 전기 저항을 해석했다. 다음으로, 복수의 조사 시간에 대해, 명도 포화값에 의거하여, 리크 전류에 대한 화상의 명도의 보정값을 산출한다(S149). 다음으로, 복수의 단속 조건에서 얻어진 화상의 명도로부터 보정값을 나눈 보정 명도의 차분값을 이용하여 RC 시정수를 해석한다(S150).

다음으로, 전기 저항 R과 RC 시정수로부터 정전 용량 C를 해석한다(S151). 다음으로, 시험 검사에서 취득한 단속 조건과 화상의 명도, 혹은 전기 저항 R 및 정전 용량 C의 결과를 표시한다(S152). 다음으로, 검사에서 사용하는 두 개 이상의 단속 조건을 설정한다(S153). 본 실시예에서는 유저가 직접 설정했지만, 사용한 단속 조건 중에서, 장치가 자동으로 판단하여 설정해도 상관없다. 다음으로, 검사 레시피 작성 공정을 종료한다(S154).

도 12에, 본 실시예에 있어서의 S149의 리크 전류에 대한 화상의 명도의 보정값의 산출법에 대해서 나타낸다. 제1 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화(111), 제2 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화(112), 제3 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화(113)로부터, 조사 시간이 길어짐에 따라, 전자선 조사의 대전에 의해 명도가 저하하는 것을 알 수 있다. 또한, 제3 조사 시간에서는 명도의 저하가 포화되어 있다. 제3 조사 시간의 명도는, 대전에 의한 시료의 내부 전계에 의해 흐르는 리크 전류를 반영하고 있다. 제1 내지 제3 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화(114)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 본 리크 전류에 의한 명도의 변화를 선형(線形)으로 보정했다. 보정 명도 S_C를 수식 6에 나타낸다.

[수식 6]

여기에서, S는 명도, Tir은 조사 시간, Ss는 제3 조사 시간에서 얻어지는 포화 시의 명도이며, T_S는 명도의 저하가 포화될 때의 조사 시간이며 제3 조사 시간에 상당하다. 여기에서 S_S는 수식 1에서 구한 S에 상당하다. 수식 6을 이용하여 보정한 보정 명도의 시간 변화(115)는, 리크 전류의 의존성이 보정되어 있다. 또한, S149에서는 수식 4의 ΔS를 구하기 위한 명도의 보정값을 산출한다. 도 12에 예시하는 바와 같이, 조사 시간과 검출 타이밍(시간)을 변화시켜 얻어지는 커브로부터, 미리 명도의 포화 시의 조사 시간 T_S를 구해 둠으로써, 수식 6을 이용한 보정을 행하는 것이 가능해진다.

도 13에, 본 실시예에서 이용한 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, 도 4 기재와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 검사 패턴 설정부(61)에서 패턴 a, 패턴 b, 및 패턴 c를 검사 대상으로서 선택했다. 또한, 가속 전압 설정부(63), 조사 전류 설정부(64), 시야 사이즈 설정부(65), 주사 속도 설정부(66)에서, 가속 전압 300V, 조사 전류 1000pA, 시야 사이즈 1㎛, 주사 속도를 TV 레이트의 2배의 속도로 설정하고 있다.

본 실시예에서는, 조사 설정부(68), 조사점간 설정부(69)에서, 5개의 단속 조건을 설정하고, 본 단속 조건으로서, 조사 시간을 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5μs, 차단 시간은 모두 5.0μs로 했다. 명도의 저하가 포화될 때의 조사 시간 T_S는 0.5μs이며, 포화 시의 명도 S_S는, 명도 해석 결과 표시부(70)로부터, 패턴 a, 패턴 b, 및 패턴 c의 각각으로부터 추출할 수 있다.

본 실시예에서는, 검사 조건 설정부(71)에서, 검사에 사용하는 제1 단속 조건을 조사 시간 0.1μs, 차단 시간 5.0μs로 하고, 제2 단속 조건을 조사 시간 0.3μs, 차단 시간 5.0μs로 하고, 제3 단속 조건을 조사 시간 0.5μs, 차단 시간 5.0μs로 설정했다.

제3 단속 조건에서 취득한 명도로부터 수식 1에 의거하여 전기 저항 R을 해석한다. 본 실시예에서는, 수식 6의 보정식에서 보정 명도를 산출하고, 제1 단속 조건에서 얻어진 화상과 제2 단속 조건에서 얻어진 화상과의 보정 명도차에 의해, 수식 4에 의거하여 제1 RC 시정수를 해석한다. 전기 저항 R과 RC 시정수로부터 수식 5를 이용하여 정전 용량 C를 해석할 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 도 5에 나타내는 결함을 분류하는 검사 공정의 플로우 차트를 이용했다. 본 실시예에서는, 상기 도 9에 나타내는 결함 검사 공정의 조작 인터페이스를 이용했다. 검사 레시피 설정 공정에서 설정한 검사 조건에 의해, 정상 플러그인 플러그(101), 결함 플러그인 플러그(102), 플러그(103)를 분류, 검사할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 전기 특성에 따른 명도의 보정을 행하여, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 고정밀도로 해석할 수 있기 때문에, 결함 분류의 정밀도가 향상된다.

[실시예 4]

본 실시예에서는, 주사 전자 현미경의 화상을 이용하여, 서로 다른 전기 특성을 갖는 시료의 결함을 분류하고, 검사하는 결함 검사 장치에 관한 것으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도로부터, 전기 특성에 따른 명도의 보정을 행하여, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 고정밀도로 해석하는 기능을 구비한 주사 전자 현미경에 대해서 기술한다.

본 실시예에서는, 도 1에 기재된 주사 전자 현미경을 이용했다. 도 14에 본 실시예에서 사용한 시료의 단면도를 나타낸다. 플러그(121)는, 소자 분리된 실리콘 기판(125)의 일부에 있는 불순물 확산층(124)에 컨택트하고 있다. 플러그(122)는 불순물 확산층(124)에 컨택트하고 있지 않은 결함 플러그이다. 플러그(123)는, 이웃하는 2개의 플러그가 도통(道通)하고 있는 결함 플러그이다. 본 실시예에서는, 상기 정상 플러그와 상기 2종류의 결함 플러그를 분류, 검사한다.

도 15에, 본 실시예에 있어서의, 전기 특성에 따른 명도의 보정을 행하고, 결함의 전기 저항 R과 정전 용량 C를 독립적으로 고정밀도로 해석하는 검사 레시피의 설정 공정을 나타내는 플로우 차트를 나타낸다.

우선, 관찰 장소로 이동한다(S161). 다음으로, 검사하는 시료의 레이아웃을 지정한다(S162). 여기에서는, 반도체 웨이퍼의 반복되는 패턴 영역의 레이아웃이다. 다음으로, 레이아웃 정보를 이용하여 레시피 작성에 이용하는 시험 검사 영역으로 이동한다(S163). 다음으로, 광학 조건을 설정한다(S164). 여기에서, 광학 조건은, 전자선의 가속 전압, 전자선의 조사 전류, 주사 속도를 포함한다. 다음으로 관찰의 시야의 사이즈나 배율을 설정한다(S165). 다음으로, 복수의 단속 조건을 설정하고, 화상을 취득한다(S166). S166에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 조사 시간, 혹은 조사 거리, 혹은 차단 시간, 혹은 조사점간 거리 중, 최저 1개의 조건이 서로 다르다. 또한, S166에서 설정하는 복수의 단속 조건은, 적어도 2개의 서로 다른 조사 시간과 차단 시간을 포함하고 있다.

다음으로, 복수의 단속 조건에서 취득한 화상의 명도를 해석한다(S167). 다음으로, 복수의 조사 시간에 대해, 화상의 명도가 포화되는 명도 포화값에 의거하여, 전기 저항 R을 해석한다(S168). 다음으로, 복수의 조사 시간에 대해, 명도 포화값에 의거하여, 잔류 대전에 대한 화상의 명도의 보정값을 산출한다(S169). 다음으로, 잔류 대전에 대한 보정값을 이용하여 보정한 보정 명도로부터 정전 용량 C를 해석한다(S170). 다음으로, 시험 검사에서 취득한 단속 조건과 화상의 명도, 혹은 전기 저항 R 및 정전 용량 C의 결과를 표시한다(S171). 다음으로, 검사에서 사용하는 두 개 이상의 단속 조건을 설정한다(S172). 본 실시예에서는 유저가 직접 설정했지만, 사용한 단속 조건 중에서, 장치가 자동으로 판단하여 설정해도 상관없다. 다음으로, 검사 레시피 작성 공정을 종료한다(S173).

도 16에, 본 실시예에 있어서의 S169의 잔류 대전에 대한 화상의 명도의 보정 결과에 대해서 나타낸다. 본 실시예에 있어서의 시료는, 0.1μs의 전자선 조사 시간에서 대전이 포화된다. 또한 본 실시예에서는 대전에 의한 시료의 내부 전계에 의해 흐르는 리크 전류는 생각하지 않는 것으로 한다. 명도 S의 시간 변화는, 전자선 조사에 의한 대전의 축적 특성을 나타내고 있으며, 수식 7로 나타낼 수 있다.

[수식 7]

여기에서, S₀는 조사 시간 Tir=0에 있어서의 명도, Tir은 조사 시간, τ는 대전의 축적의 시정수이며, S₀를 차단 시간 Ti의 선형으로 근사하면 수식 7로 나타낼 수 있다.

[수식 8]

여기에서, T_S2는 차단 시간을 증가시켰을 때에 명도의 증대가 포화될 시의 차단 시간에 상당하고, S_max는 차단 시간 T_S2에 있어서의 S₀이다. 잔류 대전에 대한 보정 명도 S_C는, 잔류 전하가 없을 경우의 명도의 시간 변화를 나타내는 수식 9에 의해 구할 수 있다.

[수식 9]

또한, 수식 7, 수식 8, 및 수식 9에 의거하여, 보정 명도 S_C는 수식 10에 의해 구할 수 있다.

[수식 10]

수식 10을 이용한 연산에 의해, 잔류 대전의 영향에 의거하는 변동값이 보정된다. 제1 차단 시간에서 취득한 명도의 시간 변화와 보정 명도(131)와, 제2 차단 시간에서 취득한 명도의 시간 변화와 보정 명도(132)에 나타내는 바와 같이, 차단 시간에 의존하는 잔류 대전이 보정되고, 제1 차단 시간과 제2 차단 시간에서 보정 명도가 동등하게 되어 있다.

도 17에, 본 실시예에서 이용한 검사 레시피를 설정하는 공정의 조작 인터페이스를 나타낸다. 조작 인터페이스는, 도 4 기재와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 검사 패턴 설정부(61)에서 패턴 a, 패턴 b, 및 패턴 c를 검사 대상으로서 선택했다. 또한, 가속 전압 설정부(63), 조사 전류 설정부(64), 시야 사이즈 설정부(65), 주사 속도 설정부(66)에서, 가속 전압 300V, 조사 전류 1000pA, 시야 사이즈 1㎛, TV 레이트의 2배의 주사 속도를 설정하고 있다.

본 실시예에서는, 복수의 단속 조건의 설정부로서, 조사 시간의 가변 범위와 가변 스텝을 입력하는 조사 시간 설정부(141)와, 차단 시간의 가변 범위와 가변 스텝을 입력하는 차단 시간 설정부(141)를 가지는 구성이다.

명도의 증대가 포화될 때의 차단 시간 T_S2는 3.0μs이며, 잔류 대전에 의한 보정량은, 차단 시간의 명도 해석 결과 표시부(144)로부터 패턴 a, 패턴 b, 및 패턴 c에서 각각 추출할 수 있다. 수식 10으로부터 구해지는 보정 명도와 수식 3으로부터, 정전 용량 C를 해석할 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 도 5에 나타내는 결함을 분류하는 검사의 공정의 플로우 차트를 이용했다. 본 실시예에서는, 상기 도 9에 나타내는 결함 검사 공정의 조작 인터페이스를 이용했다. 검사 레시피 설정 공정에서 설정한 검사 조건에 의해, 정상 플러그인 플러그(121), 결함 플러그인 플러그(122), 플러그(123)를 분류, 검사할 수 있다.

[실시예 5]

상술한 바와 같이 빔의 조사 조건의 변화에 따른, 명도(예를 들면 특정 개소의 신호량)의 변화는, 결함종에 대응하는 전기 특성에 따라 서로 다르다. 즉, 복수의 빔 조사 조건에서 빔을 조사했을 때에 얻어지는 명도의 변화는, 결함종이나 결함의 특징량 등의 전기 특성에 따라 변화하는 것이며, 예를 들면 조사 조건과 복수 화상으로부터 얻어지는 특징량(혹은 화상 데이터 그 자체)의 조합과, 전기 특성 사이에는, 상관 관계가 있다고 할 수 있다.

그래서, 본 실시예에서는, 복수 조사 조건과 당해 조사 조건의 빔 조사에 의해 얻어진 화상 데이터, 화상 데이터로부터 추출되는 특징량, 혹은 특징량으로부터 생성되는 S 커브와 같은 정보를 입력, 전기 특성을 출력으로 하는 교사 데이터에 의해 미리 학습된 학습기에, 복수 조사 조건과, 당해 조사 조건의 빔 조사에 의해 얻어진 화상 데이터, 당해 화상 데이터로부터 추출되는 특징량, 및 S 커브와 같은 정보의 적어도 하나를 입력함으로써, 전기 특성을 출력하는 시스템에 대해서 설명한다.

도 20은, 전기 특성 추정 시스템의 일례를 나타내는 도면이다. 도 20은 기능 블록도로 표현되어 있다. 도 20에 예시하는 컴퓨터 시스템(2001)은, 기계 학습 시스템이며, 1 이상의 프로세서를 포함하고, 소정의 기억 매체에 기억된 1 이상의 연산 모듈을 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같은 추정 처리를, AI 액셀러레이터를 이용하여 행하도록 해도 된다. 도 20에 예시하는 컴퓨터 시스템(2001)에는, 학습에 제공되는 교사 데이터나 추정 처리에 필요한 데이터가 기억 매체(2002)나 입력 장치(2003)로부터 입력되는 입력부(2004)가 구비되어 있다.

컴퓨터 시스템(2001)에 내장되는 학습부(2005)는, 입력부(2004)로부터 입력되는 화상 데이터, 및 도시하지 않은 화상 처리 장치 등에서 추출된 화상의 특징의 적어도 한쪽, 하전 입자선 장치 빔의 조사 조건, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성 정보의 세트를 교사 데이터로서 접수한다. 화상의 특징이란, 예를 들면, 특정 패턴의 명도나 콘트라스트 등이며, 패턴 매칭 등으로 특정된 패턴이나, 시맨틱 세그먼테이션 등으로 세그먼트화된 특정 패턴의 명도 정보를 추출함으로써 취득할 수 있다. 학습기로서는, 예를 들면, 뉴럴 네트워크, 회귀목, 베이즈 식별기 등을 이용할 수 있다.

또한, 빔의 조사 조건이란, 앞서 실시예에서 설명한 바와 같은 펄스 빔의 차단 시간이나 조사 시간 등이며, 학습부(2005)는, 하전 입자선 장치의 검사 레시피로부터의 판독, 혹은 입력 장치(2006)로부터의 입력 등에 의해, 이들 데이터를 교사 데이터의 일부로서 접수한다. 전기 특성 정보는, 시뮬레이션이나 EB 테스터 등을 이용한 실측값, 실(實)디바이스의 단면 가공 관찰에 의거하여 얻어진 화상으로부터 구해진 값, 혹은 오퍼레이터의 경험에 의거하는 결함의 종류나 결함종에 따른 값 등이며, 학습부(2005)는 이들 정보의 적어도 1개를 라벨로서 접수한다.

학습부(2005)는, 접수한 교사 데이터를 이용하여 기계 학습을 실행한다. 학습 모델 기억부(2007)는, 학습부(2005)가 구축한 학습 모델을 기억한다. 학습부(2005)에서 구축된 학습 모델은, 전기 특성 추정부(2008)에 송신되고, 전기 특성 추정에 이용된다.

전기 특성 추정부(2008)에서는, 학습부(2005)에서 구축된 학습 모델에 의거하여, 빔 조사 조건과, 화상 데이터 및 화상 데이터로부터 추출되는 특징의 적어도 1개로부터, 전기 특성을 추정한다. 앞서 실시예에서 설명한 바와 같이, 빔의 조사 조건을 변화시켰을 때의 화상 상에서 인식할 수 있는 특징의 변동은, 전기 특성의 종류나 전기 특성의 파라미터에 따라 변화하기 때문에, 미리 전기 특성 정보와, 화상 데이터 등 및 빔 조사 조건의 데이터 세트를 이용하여, 학습기를 학습시켜 둠으로써, 학습기를 이용한 전기 특성의 추정을 행하는 것이 가능해진다.

추정 결과는, 추정 결과 기억부(2009)에 기억시키거나, 입력 장치에 구비된 표시 장치에 표시시킬 수 있다.

또, 교사 데이터에는, 전기 저항 및 정전 용량의 적어도 한쪽을 포함시킬 수 있다. 또한, 전기 저항이나 정전 용량의 비교 정보(예를 들면 기준값에 대한 대소 정보) 등을 교사 데이터에 포함시키는 것도 생각할 수 있다.

도 25에 본 실시예에 있어서의 입력 데이터를 나타낸다. B가 기준이 되는 전기 저항 및 정전 용량을 가지는 패턴, A, C, D, E가 B와 서로 다른 전기 특성을 가지는 패턴이고, A, C, D, E의 4개의 패턴 중에, 정전 용량계와 전기 저항계의 2개의 결함종이 혼재한다. 본 실시예에서는 A, C, D, E에 B를 더한 5개의 패턴에 관해서, 복수의 차단 시간(펄스 빔이 조사하고 있지 않은 시간)에 있어서의 명도를 입력하고, 정전 용량계와 전기 저항계의 2개의 결함종을 분류했다. 입력한 명도는 패턴 매칭 등으로 특정된 화상 영역의 평균 명도이며, 학습기에서는 수식 1과 수식 3과 수식 4를 모델식으로 한 회귀 분석과, 회귀 분석 결과를 가중하는 뉴럴 네트워크를 병용하여 기계 학습을 행했다. 기계 학습을 행한 결과, A, C의 패턴은 정전 용량계의 결함, D, E는 전기 저항계의 결함으로 출력되었다. 출력된 결과는, 실디바이스의 단면 가공 관찰에 의거하여 얻어진 화상을 이용한 분류 결과와 일치했다.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 복수 조사 조건과, 당해 조사 조건의 빔 조사에 의해 얻어진 화상 데이터 및 당해 화상 데이터로부터 추출되는 특징량의 적어도 한쪽을 입력함으로써, 전기 특성을 출력하는 시스템을 제공할 수 있고, 결함종을 분류할 수 있다.

[실시예 6]

도 21의 (a)는, 하전 입자선 장치 등의 평가 대상이 되는 트랜지스터의 간단한 구성을 나타내는 단면도이다. 웰(2101) 위에는, 확산층(2102, 2103)이 적층되고, 또한 그 위쪽에는 게이트 산화막(2104)을 사이에 두고, 게이트 전극(2105)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 전극(2105)의 측벽에는, 사이드 웰(2106)이 형성되어 있다. 또한, 층간 산화막(2107)을 개재(介在)시키면서, 확산층(2102), 게이트 전극(2105), 확산층(2103)의 각각에 컨택트하는 전극(소스 컨택트(2108)(제1 단자), 게이트 컨택트(2109)(제2 단자), 드레인 컨택트(2110)(제2 단자))가 형성되어 있다.

도 21의 (b)∼(d)는, 도 21의 (a)에 예시한 트랜지스터의 결함의 종류를 설명하는 도면이다. 도 21의 (b)는, 본래 접속되어 있어야 할 게이트 전극(2105)과 게이트 컨택트(2109)가, 접속되어 있지 않은 상태(오픈 결함)를 나타내는 도면이다. 도 21의 (c)는, 게이트 전극(2105)으로부터 전류가 리크한 상태(게이트 리크 결함)를 나타내는 도면이다. 도 21의 (d)는, 확산층으로부터 전류가 리크한 상태(정크션 리크 결함)를 나타내는 도면이다.

이러한 반도체 소자의 결함을 특정하기 위한 시스템 등에 대해서, 이하에 설명한다. 도 22는 검사 공정을 나타내는 플로우 차트이다. 본 실시예에서는, 도 1에 예시하는 바와 같은 주사 전자 현미경을 이용한 화상 취득에 의거하여, 검사를 행하는 예에 대해서 설명한다. 또, 본 실시예에 있어서는, 결함종을 특정하기 위해, 복수의 패턴(본 실시예에서는, 소스 컨택트(2108), 게이트 컨택트(2109), 및 드레인 컨택트(2110)(이하, 플러그라고 할 경우가 있음))를 포함하는 영역에의 빔 조사에 의거하여, 화상을 생성한다.

도 3의 스텝 106과 같이, 복수의 차단 시간의 빔의 조사에 의해, 화상 생성을 행하고(스텝 2201, 2202), 설정된 수의 화상(차단 조건)을 취득 후, 얻어진 복수의 화상으로부터 특징을 추출한다(스텝 2203). 여기에서 특징이란, 플러그의 명도나 기준 명도에 대한 콘트라스트 등이다.

도 23의 (a) 왼쪽은, 결함이 없을 경우의 복수 플러그 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 3개 나열된 패턴은, 왼쪽부터 소스 컨택트, 게이트 컨택트, 드레인 컨택트를 나타내고 있다. 빔 조사 조건 A(후술하는 빔 조사 조건 B보다 상대적으로 전하가 축적되기 쉬운 조사 조건, 예를 들면 빔 조사 조건 B보다 상대적으로 펄스 빔의 차단 시간이 짧은 빔)에서 빔을 조사하면, 중앙의 게이트 컨택트는 대전이 축적되어, 명도가 낮아진다. 또, 사선으로 나타난 패턴은, 백색으로 나타난 패턴에 대해, 상대적으로 명도가 낮은 상태를 나타내고 있다. 한편, 게이트 컨택트에 전하가 축적되면, 게이트가 열린 상태가 되기 때문에, 소스 컨택트와 드레인 컨택트간이 도통하여, 좌우의 플러그는 명도가 높아진다.

한편, 결함이 없는 트랜지스터에, 빔 조사 조건 B(빔 조사 조건 A보다 상대적으로 전하가 축적되기 어려운 조사 조건)의 빔을 조사하면, 도 23의 (a) 오른쪽과 같은 화상을 얻을 수 있다. 전하가 축적되기 어려운 빔 조사 조건 때문에, 게이트 컨택트가 높은 명도가 되는 한편, 게이트는 닫힌 상태이기 때문에, 소스 컨택트와 드레인 컨택트에 전하가 축적되어, 명도가 낮아진다.

도 23의 (b) 왼쪽은, 오픈 결함의 플러그를 포함하는 복수 패턴에, 빔 조사 조건 A의 빔을 조사했을 때에 얻어지는 화상예를 나타내는 도면이다. 오픈 결함의 경우, 게이트 컨택트에 빔을 조사해도, 게이트는 열리지 않고, 게이트 컨택트도 절연되어 있으므로, 모든 패턴의 명도가 낮다. 한편, 도 23의 (b) 오른쪽은, 오픈 결함의 플러그를 포함하는 복수 패턴에, 빔 조사 조건 B의 빔을 조사했을 때에 화상예를 나타내고 있다. 전하가 축적되기 어려운 빔 조사 조건 때문에, 게이트 컨택트가 높은 명도가 되는 한편, 게이트는 닫힌 상태이기 때문에, 소스 컨택트와 드레인 컨택트에는 전하가 충분히 축적되어, 명도가 낮다.

도 23의 (c) 왼쪽은, 게이트 리크 결함을 포함하는 복수의 패턴에, 빔 조사 조건 A의 빔을 조사했을 때에 얻어지는 화상예를 나타내는 도면이다. 게이트로부터 전류가 리크하기 때문에, 게이트 컨택트에 전하가 축적되지 않아, 게이트 컨택트는 명도가 높아진다. 게이트가 열리지 않으므로, 소스 컨택트와 드레인 컨택트에는 전하가 축적되어, 게이트 컨택트에 대하여 명도가 낮아진다. 한편, 도 23의 (c) 오른쪽은, 게이트 리크 결함을 포함하는 복수 패턴에, 빔 조사 조건 B의 빔을 조사했을 때에 화상예를 나타내고 있다. 게이트 컨택트는, 도 23의 (c) 왼쪽과 마찬가지로, 전하가 축적되지 않으므로, 명도가 높은 한편, 게이트는 닫힌 상태이기 때문에, 소스 컨택트와 드레인 컨택트에는 전하가 충분히 축적되어, 명도가 낮다.

도 23의 (d) 왼쪽은, 정크션 리크 결함을 포함하는 복수 패턴에, 빔 조사 조건 A의 빔을 조사했을 때에 얻어지는 화상예를 나타내는 도면이다. 정크션 리크 결함의 경우, 소스 컨택트와 드레인 컨택트에 빔을 조사해도, 전하가 축적되지 않기 때문에, 이들 패턴은 밝아진다. 또한, 게이트 컨택트는 정상이기 때문에, 도 23의 (a)와 마찬가지로, 전하가 축적되어, 패턴은 어두워진다. 한편, 도 23의 (d) 오른쪽은, 정크션 리크 결함을 포함하는 복수 패턴에, 빔 조사 조건 B의 빔을 조사했을 때에 화상예를 나타내고 있다. 소스 컨택트와 드레인 컨택트는, 도 23의 (d) 왼쪽과 마찬가지로 전하가 축적되지 않으므로, 밝아지고, 게이트 컨택트는 전하의 축적이 작은만큼, 도 23의 (d) 왼쪽과 비교하여, 상대적으로 밝아진다.

이상과 같이, 빔 조건을 변화시켜 얻어진 복수의 화상으로부터 추출되는, 반도체 소자(본 예에서는 트랜지스터)를 구성하는 복수의 패턴의 복수의 특징은, 결함종에 따른 조합이 된다. 그러므로, 예를 들면, 컴퓨터 시스템(2001)의 기억 매체에, 특징의 조합 정보와, 결함종 정보를 관련지어 기억해 두고, 당해 관련 정보(참조 정보)와, 취득된 복수의 화상으로부터 추출된 복수의 특징을 비교(스텝 2204)함으로써, 결함종을 특정하는(스텝 2205) 것이 가능해진다. 관련 정보는 예를 들면 결함종과 특징의 조합을 규정한 테이블이며, 당해 테이블에 복수의 특징을 참조하여, 특징이 일치, 혹은 가장 근사한 결함종을 선택하도록 해도 된다.

또한, 휘도의 절대값이 아니라, 복수의 패턴의 휘도의 관계와 결함종과의 관계를 라이브러리로서 기억해 두고, 당해 라이브러리를 참조하여 결함종을 특정하도록 해도 된다.

또, 상기 결함종이나 특징의 설명은, 몇 가지 예를 소개한 것에 지나지 않고, 결함종과, 대전 조건이 서로 다른 복수의 빔으로부터 얻어지는 복수 패턴의 특징의 관련 정보를 이용하여, 결함종을 특정하는 방법은, 다른 결함종 특정 등에의 적용도 가능하다.

또, 본 실시예에서 설명한 바와 같은 결함종을, 도 20에 예시한 바와 같은 학습기를 이용하여 추정하는 것도 가능하다. 예를 들면, 교사 데이터를 복수의 빔 조사 조건, 복수의 빔 조건에서 얻어진 복수의 화상 데이터, 혹은 패턴으로부터 추출되는 특징의 조합, 및 결함종을 교사 데이터로서 미리 학습된 학습 모델을 준비하고, 당해 학습 모델에, 빔 조사 조건과, 복수의 화상 데이터, 혹은 특징량의 조합 정보를 입력함으로써, 결함종을 추정하는 것을 생각할 수 있다.

[실시예 7]

도 21에 예시하는 바와 같은 트랜지스터는, 게이트에 전압을 인가함으로써, 소스와 드레인간에 흐르는 전류를 조정하는 소자이다. 반도체 디바이스의 프로세스 관리 중 하나의 방법으로서, 소자에의 인가 전압을 입력, 소자를 흐르는 전류를 출력으로 했을 때에, 입력과 출력의 관계인 입출력 특성을 관리하는 방법이 있다. 본 실시예에서는, 반도체 소자의 입출력 특성의 검사를 행하는 컴퓨터 시스템 등에 대해서 설명한다.

도 24는, 복수의 빔 조건에서 빔을 조사했을 때에 얻어지는 화상으로부터, 플러그의 명도를 특정하고, 그것을 플롯한 그래프이다. 본 실시예에서는 펄스 빔의 차단 시간을 변화시킴으로써, 전하의 축적 상태를 조정했다. 도 24의 (a)는 게이트 컨택트의 명도의 추이, 도 24의 (b)는 소스 컨택트, 혹은 드레인 컨택트의 명도의 추이를 나타내고 있다. 도 24의 (a)의 명도는 게이트에 인가 가능해지는 전압에 반비례하고, 도 24의 (b)의 명도는 소스와 드레인간에 흐르는 전류에 비례하기 때문에, 도 24의 (a)와 도 24의 (b)의 조합은 입출력 특성을 나타내는 일 태양이다.

도 24의 (a)에서는 전하의 축적량이 커짐에 따라, 명도가 저하한 한편, 도 24의 (b)에서는 어떤 전하의 축적량을 경계로 명도가 급격하게 증대했다. 도 24의 (b)의 명도의 급격한 증대는, 게이트가 닫힌 상태로부터 열린 상태로 변화한 것을 나타내고 있다. 컴퓨터 시스템에 포함되는 프로세서는, 화상 취득 조건의 변화에 대한 명도의 변화를 나타내는 커브(복수의 특징으로부터 생성되는 정보)를 생성하고, 이 명도의 급격한 변화점을 특정함으로써, 입출력 특성을 특징짓는 하나의 지표인, 게이트 임계값 전압을 특정하는 것이 가능해진다.

컴퓨터 시스템에서는, 예를 들면 파형(波形)의 미분 처리 등에 의거하여, 변위점을 특정하고, 미리 등록해 두어 양품 혹은 불량품의 참조 정보와 비교하여, 게이트 임계값이 적절한 것인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는 예를 들면 양품이 될 수 있는 임계값 범위(빔 조사 조건의 범위)를, 미리 소정의 기억 매체에 기억해 두고, 그 범위에 변위점이 포함될지의 여부에 따라, 양품 판정을 행한다. 또한, 양품, 불량품의 S 커브(도 24의 (b)에 예시하는 곡선)를 참조 데이터로서 미리 등록해 두고, 검사 결과를 참조 데이터와 피팅하여, 양품, 불량품 판정을 행하도록 해도 된다. 또한, 빔 조건과 게이트 임계값 전압과의 관계를 나타내는 관련 정보를 미리 기억해 두고, 당해 관련 정보에 변위점을 참조함으로써, 게이트 임계값을 산출하도록 해도 된다.

본 실시예에 따르면, 반도체 디바이스 위에 형성되는 소자의 입출력 특성의 평가를 행하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시예에서는, MOSFET와 같은 트랜지스터를 예로 들어 설명했지만, STT-MRAM과 같은 메모리(다른 스위칭 소자)의 동작 시험에도 상술한 바와 같은 방법의 적용이 가능하다. 구체적으로는, STT-MRAM의 자기(磁氣) 터널 접합 소자에, 복수의 조사 조건에서 빔을 조사했을 때에 얻어지는 컨택트 플러그의 명도의 추이로부터, STT-MRAM의 스위칭 속도, 드라이브 전류량, 혹은 기입 소거 임계값 등의 입출력 특성을 구하도록 해도 된다.

또한, 도 20에 예시한 바와 같은 학습기를 이용하여, 입출력 특성을 추정하는 것도 가능하다. 예를 들면, 교사 데이터를 복수의 빔 조사 조건, 복수의 빔 조건에서 얻어진 복수의 화상 데이터, 혹은 패턴으로부터 추출되는 특징의 조합(S 커브), 및 입출력 특성 정보를 교사 데이터로서 미리 학습된 학습 모델을 준비하고, 당해 학습 모델에, 빔 조사 조건과, 복수의 화상 데이터, 혹은 S 커브 등을 입력함으로써, 입출력 특성을 추정하는 것을 생각할 수 있다.

1: 전자선원 2: 콘덴서 렌즈
3: 조리개 4: 펄스 전자 생성기
5: 편향기 6: 대물 렌즈
7: 시료 전계 제어기 8: 검출기
9: 출력 조정 회로 10: 시료 스테이지
11: 시료 21: 가속 전압 제어부
22: 조사 전류 제어부 23: 펄스 조사 제어부
24: 편향 제어부 25: 집속 제어부
26: 시료 전계 제어부 27: 스테이지 위치 제어부
28: 제어 전령부 29: 스테이지 위치 제어부
30: 제어 전령부 31: 검출 신호 처리부
32: 검출 신호 해석부 33: 화상 또는 전기 특성 표시부
34: 데이터베이스 41: 조작 인터페이스
51: 플러그 52: 플러그
53: 실리콘 기판 54: 플러그
55: 플러그 61: 검사 패턴 설정부
62: 광학 조건 및 주사 조건 및 시야 설정부
63: 가속 전압 설정부 64: 조사 전류 설정부
65: 시야 사이즈 설정부 66: 주사 속도 설정부
67: 단속 조건 추출부 68: 조사 설정부
69: 조사점간 설정부 70: 명도 해석 결과 표시부
71: 검사 조건 설정부 72: 검사에서 사용하는 조사 설정부
73: 검사에서 사용하는 조사점간 설정부
74: 시험 검사 실행부 75: 시험 검사 결과 표시부
81: 검사 영역 설정부 82: 검사 실행부
83: 결함 분류 설정부 84: 결함 a군 발생 분포 표시부
85: 결함 b군 발생 분포 표시부 86: 결함군 발생 분포 표시부
91: 플러그 92: 실리콘 기판
93: 불순물 확산층 94: 플러그
95: 플러그 96: 플러그
101: 플러그 102: 플러그
103: 플러그 104: 배선
105: 배선 106: 실리콘 기판
111: 제1 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화
112: 제2 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화
113: 제3 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화
114: 제1 내지 제3 조사 시간에서 취득한 명도의 시간 변화
115: 보정 명도의 시간 변화 121: 플러그
122: 플러그 123: 플러그
1124: 불순물 확산층 125: 실리콘 기판
131: 제1 차단 시간에서 취득한 명도의 시간 변화와 보정 명도
132: 제2 차단 시간에서 취득한 명도의 시간 변화와 보정 명도
141: 조사 시간 설정부 142: 차단 시간 설정부
143: 조사 시간의 명도 해석 결과 표시부
144: 명도 해석 결과 표시부

Claims

시료의 화상을 취득하는 화상 취득 툴과, 1 이상의 프로세서를 갖고, 상기 화상 취득 툴과 통신 가능하게 구성된 컴퓨터 시스템을 포함하는 시스템으로서,
상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 적어도 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징에 관한 정보와, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성과의 관련 정보를 기억하는 메모리를 구비하고,
상기 프로세서는,
상기 화상 취득 툴로부터, 적어도 2개의 서로 다른 화상 취득 조건에 의해 취득된 복수의 화상에 포함되는 특정 패턴의 2 이상의 특징에 관한 정보를 수취하고,
상기 메모리로부터 상기 관련 정보를 수취하고,
상기 관련 정보에, 상기 특징에 관한 정보를 참조함으로써, 상기 전기 특성을 도출하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 종류이며, 전기 저항계의 결함 및 정전 용량계의 결함의 적어도 한쪽인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 특징이며, 전기 저항 및 정전 용량의 적어도 한쪽인 시스템.
제3항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 전기 저항, 정전 용량, 상기 2 이상의 특징에 관한 정보, 및 상기 적어도 2개의 화상 취득 조건의 관계식에, 상기 전기 저항과 상기 정전 용량 중 어느 한쪽, 상기 2 이상의 특징에 관한 정보, 및 상기 적어도 2개의 화상 취득 조건을 입력함으로써, 상기 전기 저항과 상기 정전 용량의 다른쪽을 연산하는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는, 이하의 제1 연산식에 의거하여, 상기 전기 저항, 혹은 상기 정전 용량을 연산하는 시스템.
[수식 1]

ΔS: 2개의 특징의 차분
C: 정전 용량
R: 전기 저항
Q: 빔 조사에 의해 축적되는 전하
Ti1: 제1 화상 취득 조건인 펄스 빔의 제1 빔 차단 시간
Ti2: 제2 화상 취득 조건인 펄스 빔의 제2 빔 차단 시간
제5항에 있어서,
상기 프로세서는, 이하의 제2 식의 연산식에 의거하여, 전기 저항 R을 구하고, 구해진 전기 저항 R을, 상기 제1 연산식에 대입함으로써, 정전 용량 C를 연산하는 시스템.
[수식 2]

V_s: 대전이 포화됐을 때의 표면 전위
S: 특징
제5항에 있어서,
상기 프로세서는, 이하의 제3 식의 연산식에 의거하여, 정전 용량 C를 구하고, 구해진 정전 용량 C를, 상기 제1 연산식에 대입함으로써, 전기 저항 R을 연산하는 시스템.
[수식 3]

Tir: 빔의 조사 시간
S: 특징
제1항에 있어서,
상기 화상 취득 툴은, 하전 입자선 장치인 시스템.
제8항에 있어서,
상기 화상 취득 조건은, 상기 하전 입자선 장치를 이용하여, 상기 시료에 대해 빔을 펄스 상(狀)으로 조사할 때의 빔의 차단 시간 및 조사 시간의 적어도 한쪽인 시스템.
제8항에 있어서,
상기 메모리에는, 상기 차단 시간 및 조사 시간이 서로 다른 복수의 빔 조건의 변화와 상기 특징의 변화의 관련 정보가 기억되어 있는 시스템.
프로세서에,
화상 취득 툴에 의해 취득된, 적어도 2개의 서로 다른 화상 취득 조건에 의해 취득된 복수의 화상에 포함되는 특정 패턴의 2 이상의 특징을 수취하게 하고,
상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어진 적어도 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징에 관한 정보와, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성과의 관련 정보를 수취하게 하고,
상기 관련 정보에, 상기 특징에 관한 정보를 참조함으로써, 전기 특성을 도출하게 하는,
명령을 하도록 구성된 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
제11항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 종류이며, 전기 저항계의 결함 및 정전 용량계의 결함의 적어도 한쪽인 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
제11항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 특징이며, 전기 저항 및 정전 용량의 적어도 한쪽인 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
화상 취득 툴에 의해 얻어진 화상 데이터로부터, 시료 위에 형성된 소자의 전기 특성을 추정하는 시스템으로서,
상기 시스템은, 컴퓨터 시스템과, 당해 컴퓨터 시스템이 실행하는 연산 모듈을 포함하고,
상기 컴퓨터 시스템은, 상기 소자의 전기 특성을 학습 결과로서 출력하는 학습기를 구비하고,
상기 학습기는, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 적어도 2 이상의 화상 데이터, 당해 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징, 및 당해 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보의 적어도 1개와, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건과, 전기 특성을 포함하는 교사(敎師) 데이터를 이용하여 미리 학습을 실시하고 있으며,
상기 연산 모듈은, 상기 학습기에 대하여, 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 적어도 2 이상의 화상 데이터, 당해 2 이상의 화상 데이터로부터 추출되는 2 이상의 특징, 및 당해 2 이상의 특징으로부터 생성되는 정보의 적어도 1개와, 상기 화상 취득 툴의 적어도 2개의 화상 취득 조건을 입력함으로써, 상기 전기 특성을 출력하는 시스템.
제14항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 종류이며, 전기 저항계의 결함 및 정전 용량계의 결함의 적어도 한쪽인 시스템.
제14항에 있어서,
상기 전기 특성은, 결함의 특징이며, 전기 저항 및 정전 용량의 적어도 한쪽인 시스템.
시료의 화상을 취득하는 화상 취득 툴과, 1 이상의 프로세서를 갖고, 상기 화상 취득 툴과 통신 가능하게 구성된 컴퓨터 시스템을 포함하는 시스템으로서,
상기 화상 취득 툴의 복수의 화상 취득 조건에 의해 얻어지는 복수의 화상 데이터로부터 추출되는 복수의 특징, 혹은 복수의 특징으로부터 생성되는 정보와, 결함의 종류와의 관련 정보를 기억하는 메모리를 구비하고,
상기 프로세서는,
상기 화상 취득 툴로부터, 복수의 화상 취득 조건에 의해 취득된 복수의 화상에 포함되는 특정 패턴의 2 이상의 특징에 관한 정보를 수취하고,
상기 메모리로부터 상기 관련 정보를 수취하고,
상기 관련 정보에, 상기 특징에 관한 정보를 참조함으로써, 결함의 종류를 도출하는 시스템.
제17항에 있어서,
상기 메모리에는,
상기 시료 위에 형성된 스위칭 소자의 개폐를 제어하는 전압이 인가되는 제1 단자, 및 상기 스위칭 소자에 접속되는 단자로서, 상기 제1 단자에의 전압의 인가에 의해, 유통(流通)하는 전류가 제어되는 제2 단자의 상기 특징과, 결함의 종류와의, 스위칭 소자에 관한 관련 정보가 기억되고,
상기 프로세서는, 상기 화상 취득 툴로부터 수취한 상기 제1 단자와 제2 단자의 특징을, 상기 관련 정보에 참조하여, 상기 결함의 종류를 도출하는 시스템.
제18항에 있어서,
상기 결함의 종류는, 스위칭 소자와 단자가 접속되어 있지 않은 오픈 결함, 및 스위칭 소자로부터 전류가 리크하는 리크 결함의 적어도 1개인 시스템.
제17항에 있어서,
상기 프로세서는, 복수의 화상 취득 조건의 복수의 화상으로부터, 상기 시료 위에 형성된 스위칭 소자에 접속되는 단자의 특징을 추출하고, 당해 스위칭 소자의 입출력 특성을 평가하는 시스템.