(57)【要約】【課題】  従来の照射光学系では、照射光学系の状態確認用にカメラを搭載しているが、明るさや光軸のモニタとして使用されているに留まり、装置の異常や定期メンテナンスなどの調整時に使用されていた。本発明では、複数のカメラで照射光学系の状態をモニタリングし、装置にフィードバックすることで、環境の変動に影響を受けない安定した照射光学系、および検査装置を提供することができる。また、部品交換などのメンテナンス時間の短縮を可能とすることを目的とする。【解決手段】  複数台の撮像装置を設置し、それらの画像を解析することができる計算処理部を有し、計算結果より照射光学系にフィードバックすることができる調整機構を搭載していることを特徴とする検査装置。【選択図】図２
2010123700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置し、走査方向へ移動する搬送系と、
前記試料に光を照射する照射光学系と、
前記試料からの光を検出する検出光学系と、
前記検出系からの検出結果から検査を行う検査処理系と、
前記光を撮像する第１の撮像装置と、
前記試料からの光を撮像する第２の撮像装置と、
前記第１の撮像装置、および前記第２の撮像装置の撮像結果を用いて、前記光のずれを調整する調整量を算出する処理部と、
前記調整量に基づいて前記光を調整する調整機構と、を有する検査装置。
【請求項２】
基板を載置する載置部と、
前記載置部を走査方向へ移動させる移動部と、
光を発生する光源と、
前記光を前記基板へ導く光学素子と、
前記基板からの光を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果を用いて、前記基板の欠陥を判定する欠陥処理部と、
前記光を撮像する第１の撮像装置と、
前記試料からの光を撮像する第２の撮像装置と、
前記第１の撮像装置、および前記第２の撮像装置の撮像結果を用いて、前記光のずれを調整する調整量を算出する処理部と、
前記調整量に基づいて前記光を調整する調整機構と、を有する検査装置。
【請求項３】
請求項２の検査装置において、
前記第１の撮像装置、および前記第２の撮像装置は、ＣＣＤカメラである検査装置。
【請求項４】
請求項２の検査装置において、
前記試料からの光は、
レンズによって集光され、
ミラーによって分岐され、前記第２の撮像装置にて撮像される検査装置。
【請求項５】
請求項２の検査装置において、
前記調整機構は、光軸調整機構を有する検査装置。
【請求項６】
請求項５の検査装置において、
前記光軸調整機構は、
前記光を反射するミラーと、チルト機構と、シフト機構と、を有する検査装置。
【請求項７】
請求項６の検査装置において、
前記チルト機構はモータであり、
前記シフト機構はステージである検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の検査装置において、
前記光軸調整機構は、
第１のミラー，第１のチルト機構、および第１のシフト機構と、
第２のミラー，第２のチルト機構、および第２のシフト機構と、を有する検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の検査装置において、
前記光軸調整機構は、
第１のミラー、および第２のミラーの後ろの光路に、
前記光を第１の方向と第２の方向とに分岐する光学素子を有し、
前記第１の方向に前記第１の撮像装置が配置されている検査装置。
【請求項１０】
請求項２の検査装置において、
前記調整機構は、ズーム機構と、光量調整機構とを有する検査装置。
【請求項１１】
請求項２の検査装置において、
前記光のずれに関する情報は、
前記光の位置ずれ量，形状ずれのずれ量、および明るさのずれ量、の少なくとも１つである検査装置。
【請求項１２】
請求項２の検査装置において、
表示部を有し、
前記表示部は、チルト量確認画像と、シフト量確認画像とを表示する検査装置。
【請求項１３】
請求項１１の検査装置において、
前記チルト量確認画像、およびシフト量確認画像は、
第１の線と第２の線とによって四分割表示される検査装置。
【請求項１４】
試料の欠陥を検査する検査装置に用いる表示装置であって、
チルト量確認画像と、シフト量確認画像とを表示する表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の表示装置であって、
前記チルト量確認画像、およびシフト量確認画像は、
第１の線と第２の線とによって四分割表示される表示装置。
【請求項１６】
試料に照射する光のチルト量を調整し、
前記光のシフト量を調整し、
前記試料の欠陥を検査する検査方法。
【請求項１７】
試料に照射する光の明るさを調整し、
前記光のチルト量を調整し、
前記光のシフト量を調整し、
前記光の形状を調整し、
前記試料の欠陥を検査する検査方法。
【請求項１８】
基板を載置する載置部と、
前記載置部を走査方向へ移動させる移動部と、
光を発生する光源と、
前記光を前記基板へ導く光学素子と、
前記基板からの光を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果を用いて、前記基板の欠陥を判定する欠陥処理部と、
前記光を撮像する第１の撮像装置と、
前記試料からの光を撮像する第２の撮像装置と、
前記第１の撮像装置、および前記第２の撮像装置の撮像結果を用いて、前記光のずれを調整する調整量を算出する処理部と、
前記調整量に基づいて前記光の光軸を調整する光軸調整機構と、
前記調整量に基づいて前記光の明るさを調整する光量調整機構と、
前記調整量に基づいて前記光の形状を調整するズーム機構と、を有する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検査装置に関するものである。例えば、半導体デバイスの製造工程で半導体ウエハの異物や傷等（以下、欠陥と称す。）を検査する方法，欠陥を検査する装置、及びそれらを用いた半導体デバイスの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の検査装置では、特開２００７−２７９０２１号公報に示されているように、レーザ光の光強度を測定するためだけに、光強度測定機構を備えている。従来の半導体表面検査装置において、光強度測定機構を確認し、調整を行っていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７９０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、センサなどのカメラにより装置状態を調整時にモニタしているが、複数台の撮像装置（例えばカメラ）での補正は行われておらず、装置調整段階にセンサで照明光の明るさや位置を観察し、装置状態が最適になるように調整を行っていた。また、感度低下や部品交換を実施した際にセンサを用いて装置状態を復元するためにセンサを使用して調整を行う。これらのセンサは、照射光学系の状態をモニタするために使用することはなく調整時の状態復元に使用される。
【０００５】
このような従来技術では、時間の経過とともに調整が最適状態から変動する点については配慮がなされていなかった。本発明の目的は、検査装置を容易に安定稼動させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴は、複数の撮像装置を搭載することにある。
【０００７】
本発明の他の特徴は、前記複数の撮像装置の撮像結果に基づいて照射光学系からの光を調整するための調整量を算出する処理部を有することにある。
【０００８】
本発明のその他の特徴は、前記調整量に基づいて前記光を調整する調整機構を有することにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安定した装置状態を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に検査装置の構成を示す。検査装置は、試料（ウエハ等の基板を含む）を載置し、走査方向に移動する搬送系１１１１と、光１０１を基板に照射する照射光学系１１１２と、試料からの光１０２（散乱光，反射光等）を検出する検出光学系１１１３と、検出結果から試料の検査を行う検査処理系１１１４と、様々な情報を表示し、入力する入出力系１１１５と、を有する。
【００１１】
より、具体的には、搬送系１１１１は試料を載置する載置部１１１６と、載置部を移動させる移動部１１１７とを含む。照射光学系１１１２は光を発生する光源１と、光を試料へ導く光学素子１１１８とを含む。検出光学系１１１３は、試料からの光を検出する光検出器１１１９を含むが、試料からの光を光検出器へ導く光学素子を含んでも良い。検査処理系１１１４は、光検出器の検出結果から試料の欠陥を検査する欠陥処理部１１２０を有する。入出力系１１１５は、検査結果や欠陥の情報を表示する表示部１１２１と、検査条件等を入力する入力部１１２２とを含む。
【００１２】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図２に、本発明の実施例である半導体ウエハの表面を検査する表面検査装置の構成を示す。
【００１４】
搬送系１１１１の載置部１１１６として試料８を置く（載置する）検査テーブル１９を含み、走査部１１１７としてＸＹＺθステージ９を含む。なお、搬送系１１１１はスピンドル等のモータと、ステージとを有し、回転と直進とを行う構成でも良い。照射光学系１１１２は光源１を含み、調整機構として光量調整機構２，光軸調整機構３、およびズーム機構５を含み、光学素子１１１８としてミラー６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，レンズ７ａ，７ｂとを含む。検出光学系１１１３は光検出器１１１９として光電子増倍管等の検出器１０を含む、その他、増幅器１１，Ａ／Ｄ変換器１２を含む。検査処理系１１１４は欠陥処理部１１２０として欠陥判定機構１３，検出欠陥分類機構１４を含む。入出力系１１１５は表示部１１１を含む。
【００１５】
光源１から照射された光１０１は、λ／２波長板と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）とで構成されたアテネータ等の明るさを調整することができる光量調整機構２，光軸を調整する光軸調整機構３、およびビームエキスパンダ等のズーム機構５を通り、試料８に照射される。光軸調整機構３には撮像装置の一例であるＣＣＤカメラ４ａ（第１の撮像装置）が設置されている。ズーム機構５から照射された光は垂直斜方照射切り替えミラー６ａで垂直光路または斜方光路に切り替えられる。垂直に分岐された光はハーフミラー６ｄを通過し、集光レンズ７ａにて集光され試料８に照射される。試料８に照射された光は、反射し、集光レンズ７ａを通り、ハーフミラー６ｄで分岐され、ＣＣＤカメラ４ｂ（第２の撮像装置）に到達する。
【００１６】
また、垂直斜方照射切り替えミラー６ａが光路から抜けている場合は、ビームは斜方光路を進みミラー６ｂ，６ｃで反射され集光レンズ７ｂにて試料面に照射される。試料８から反射した光は、垂直照射と同様に集光レンズ７ａを通りＣＣＤカメラ４ｂで撮像される。ＣＣＤカメラ４ａ，４ｂで撮像された画像は、画像解析部、およびフィードバック制御部１５（処理部）に取り込まれ画像解析を行い、正しく調整された状態からのビームのずれに関する情報（例えば、光軸の水平方向のずれを示すシフト量，光軸の傾きのずれを示すチルト量，形状ずれ量、および明るさのずれ量）を算出し、光量調整機構２，光軸調整機構３、およびズーム機構５それぞれに調整量を指令する。
【００１７】
より具体的には、光量調整機構２では、調整量に基づいて、例えばλ／２波長板が回転することになる。また、光軸調整機構３では、調整量に基づいて、後述するチルト機構１０３、およびシフト機構１０４の少なくとも１つが動作することとなる。
【００１８】
このように、ＣＣＤカメラ４ａ、および４ｂの撮像結果に基づいて調整量を算出し、光量調整機構２，光軸調整機構３、およびズーム機構５それぞれが調整量に基づいて光１０１のずれを調整することとなるので、安定した装置状態を実現することができる。
【００１９】
図３に光軸調整機構３の詳細を示す。ミラー１７，１８には、ミラー１７，１８を回転させるチルト（回転）機構１０３と、ミラー１７，１８を移動させるシフト機構１０４がそれぞれ設置されている。チルト機構としてはモータを、シフト機構としては一方向に移動するステージを用いることができる。ミラー１７，１８の後ろの光路に配置された固定反射ミラー１６は、光１０１を２つの方向に分岐させる。固定反射ミラー１６を抜けた光はＣＣＤカメラ４ａで観察される機構となっている。また固定反射ミラー１６で向きを変えられた光はミラー６ａ，６ｂ等を経由して試料８へ照射される。
【００２０】
また、図４に光軸調整機構３に取り付けられたＣＣＤカメラ画像を示す。
【００２１】
光軸調整機構のＣＣＤカメラ４ａでは、光軸の水平方向のずれを示すシフト量と光軸の傾きのずれを示すチルト量が確認できる。ＣＣＤカメラ４ｂでは、ビームのチルト量が確認できる。ビームがチルト方向にずれている場合、光軸調整機構３のチルトにてビームを調整する。ＣＣＤカメラ４ａでは、シフト量とチルト量が観察できるが、チルト量はＣＣＤカメラ４ｂにて調整しているため、チルトずれは無い状態で、シフト量のみを確認できる。
【００２２】
チルト量確認画像１１２，シフト量確認画像１１３について詳細に説明する。
【００２３】
チルト量確認画像１１２は、一方向のチルト量（第１のチルト量）を１軸１１４として、第１のチルト量に対して垂直なチルト量（第２のチルト量）を１軸１１５としてチルト量を表示する。
【００２４】
さらに、チルト量確認画像１１２は、画面を第１のチルト量の軸に対して平行な線（第１の線）１１６、および第２のチルト量の軸に対して平行な線（第２の線）１１７を用いて、画面を４分割表示する。第１の線１１６と、第２の線１１７の交点１１８付近がずれのない状態となる。
【００２５】
このように交点１１８付近にビーム位置が調整された画像を表示することで、作業者は容易にビームのチルト量が正しく調整されたことを知ることができる。
【００２６】
シフト量確認画像１１３についても同様のことが言える。シフト量確認画像１１３は、一方向のシフト量（第１のシフト量）を１軸１１９として、第１のシフト量に対して垂直なシフト量（第２のチルト量）を１軸１２０としてシフト量を表示する。
【００２７】
さらに、シフト量確認画像１１３は、画面を第１のシフト量の軸に対して平行な線（第１の線）１２１、および第２のシフト量の軸に対して平行な線（第２の線）１２２を用いて、画面を４分割表示する。第１の線１２１と、第２の線１２２の交点１２３付近がずれのない状態となる。このように交点１２３付近にビーム位置が調整された画像を表示することで、作業者は容易にビームのシフト量が正しく調整されたことを知ることができ、併せてビームの状態を常時監視することができる。
【００２８】
なお、チルト量確認画像１１２，シフト量確認画像１１３は液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の表示部１１１でも確認できる。
【００２９】
図５に本発明の実施例である照射光学系調整のフローチャートを示す。ＣＣＤカメラ４ｂの画像からビーム位置，明るさを計算し、チルト量を確認する（２１１）。明るさは光量調整機構２で調整を行い（２１２）、ビーム位置は光軸調整機構３のチルトモータにて調整する（２１３）。次にＣＣＤカメラ４ａのシフト量を光軸調整機構３のシフト機構で確認し（２１４）、調整する（２１５）。また、ＣＣＤカメラ４ｂや表示部１１１では、カメラの倍率調整を実施することで、ビームの明るさおよび形状を確認できる。
【００３０】
そして、ＣＣＤカメラ４ａ，４ｂでビーム位置を確認する（２１６）。ここでビーム位置にずれがある場合は（２１１）へ戻り、再度チルト量、およびシフト量を調整する。
【００３１】
（２１６）にてビーム位置にずれがない場合は、ＣＣＤカメラ４ｂにてビームの形状を確認する（２１７）。ビームの形状にずれが無い場合は調整完了とする（２２０）。
【００３２】
（２１７）にてビームの形状にずれがある場合は、Ｚステージ等の位置を確認し、焦点がずれていないか確認し（２１８）、焦点がずれている場合はＺステージ等を移動し、焦点を調整する（２２１）。
【００３３】
焦点にずれがない場合は、ズーム機構５にてビームの形状を調整する（２１９）。
【００３４】
この結果から光量調整機構で明るさを調整し、ズーム機構にてビーム形状を調整し、照射光学系を常に最適状態に管理が容易となる。
【００３５】
このように、ビームのチルト量とシフト量とを自動的に調整することで、安定した装置状態を実現することができる。さらに、従来では、照射光学系の調整に多くの時間を必要としていたが、本実施例では、従来よりも迅速にビームの状態を調整することができる。
【００３６】
また、本実施例では、チルト量のみを調整することも可能である。チルト量のみを調整する場合は、図４において（２１３）の手順で調整を終了すれば良い。この方法では、チルト量とシフト量とを調整する場合に比べてさらに迅速にビームの状態を調整することもできる。
【００３７】
また、半導体の製造工場では複数の製造ラインを有し、各製造ラインに本実施例のような表面検査装置等の検査装置を配置し、製造ラインの発塵状態等を監視している。照射光学系を搭載している装置ならば、安定的な感度を出すためには、照射光学系の状態の安定性、および検出系の安定性は不可欠である。照射光学系状態の相違は、装置間の機差に繋がるため、どちらか一方に特化しても装置性能に影響を来たす。この複数の製造ラインに配置された検査装置それぞれに本実施例を適用することで、装置間の機差を低減することもできる。
【００３８】
なお、本発明は、ウエハ以外の、ハードディスク，液晶基板等の基板検査に適用できる。さらに、本発明は楕円球を用いて散乱光を集光する方式のウエハ検査装置にも適用できるし、パターンの形成されたウエハの欠陥を検査するパターン付きウエハ検査装置や、ハードディスクの欠陥を検査するハードディスク検査装置にも適用可能である。
【００３９】
また、搬送系は、Ｘステージと、Ｙステージと、Ｚステージと、θステージとを有し、ＸＹ方向に走査する構成であっても良いし、照射光学系によって基板に照射されるレーザの形状は線状であっても良いし、検出光学系は、ミラー，レンズ等を用いた結像系であっても良いし、パターンからの回折光を除去する空間フィルタを備えていても良いし、検出器は、時間遅延積分型センサやＣＣＤセンサであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】検査装置の構成。
【図２】表面検査装置の構成。
【図３】光軸調整機構３の詳細。
【図４】チルト量確認画像１１２，シフト量確認画像１１３。
【図５】照射光学系調整のフローチャート。
【符号の説明】
【００４１】
１  光源
２  光量調整機構
３  光軸調整機構
４  ＣＣＤカメラ
５  ズーム機構
６  ミラー
７  集光レンズ
８  試料
９  ＸＹＺθステージ
１０  検出器
１１  増幅器
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  欠陥判定機構
１４  検出欠陥分類機構
１５  画像処理部，フィードバック制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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