(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の方向から被検査対象に向け斜めに照射される光束の光源と、
前記光束の照射により前記被検査対象から反射する反射散乱光を導く光学系と、
導かれた前記反射散乱光を電気の検出信号に換える複数の光電セルが配列されている光電イメージセンサと、
前記光電イメージセンサを分割した複数の領域ごとに、それぞれに対応する信号補正部、Ａ／Ｄ変換器および画像生成部から構成されるチャンネルをもつ検出信号伝送部と、
前記検出信号伝送部が出力する部分的な画像を合成して被検査対象表面の画像を作成する画像合成部とを備え、
前記合成された画像を処理することで被検査対象表面の欠陥あるいは異物の検査を行なう検査装置において、
前記検出信号伝送部は、前記複数の照射方向毎に設定された補正係数を使用して、前記光電セルからの検出信号を各チャンネル毎に定めた基準検出信号強度の基準目標値に近づけるように補正できる検出信号補正機能を有し、この検出信号補正機能は、前記検出信号の出力強度を前記複数の光電セルの配列方向に対し中央が最大で、両端が最小値になる二次曲線状の分布となるように補正することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、
前記基準検出信号強度の基準目標値を外部より入手する外部入力手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の検査装置において、
前記光電イメージセンサは、座標上で一次元的または二次元的に前記光電セルが配列されていることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の検査装置において、
基準検査対象検査より得る検出信号の強度と前記基準検出信号強度とを比べての前記基準目標値に近づける補正するための補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記補正係数を格納する補正係数格納部と、を備え、
上記補正係数格納部の補正係数が前記検出信号補正機能に提供されることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の検査装置において、
前記補正係数算出部は前記各チャンネル毎に前記補正係数を算出し、
前記各チャンネル毎の補正係数が補正係数格納部を格納されることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ、液晶パネル、マスク等に形成された画像が存在する被検査対象の欠陥画像および付着する異物を検査する検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば半導体製造工程では、半導体基板上に存在する異物あるいは製造工程で生じるパターン欠陥などにより、絶縁不良や短絡などの不良を生じ、歩留まりを低下させてしまう。さらに、半導体素子の微細化に伴い、より小さな異物あるいは欠陥が致命的となるため、より微細な欠陥検出が必要となる。
【０００３】
たとえば、半導体製造ラインにおいては、半導体検査装置を用いて前記欠陥や異物を早期に発見し、不良原因の特定および製造プロセスへのフィードバックを行うことにより歩留まり向上を図っている。
【０００４】
しかしながら、同型の検査装置であっても必ずしも同等の検査感度とはならず、同一の被検査物を検査した場合でも、検出される欠陥数あるいは欠陥種に差異が生じてしまう場合がある。
【０００５】
このような検査装置（機体）の機体間の検査感度差（機差）を低減するため検査感度の調整を行い整合性を保つことが重要であるが、検査装置（機体）を構成する要素の特性ばらつきのため、検査装置（機体）の検査感度を一致させることは困難である。このため、これを低減するための補正方法が
必要とされている。
【０００６】
従来、このような技術として、特開２００５−２０１７８２号公報（特許文献１）に記載されているように、複数のセンサを組み合わせ、信号を補正することにより検出系に起因するノイズを低減するものが開示されている。
【０００７】
また、特開２００３−３４６６９８号公報（特許文献２）では、電子線装置において複数の検出器を用い、それぞれに対して個別にゲインおよびオフセットの補正を行うことで、電子線照射量の不均一性および時間による変動の影響を補正する方法が開示されている。
【０００８】
特開２００３−３４６６９８号公報（特許文献２）では、２次元センサを複数領域に分割し、各領域ごとに出力信号をディジタルレベル補正することで、視野内における信号強度の不均一性を補正する方法が開示されている。
【０００９】
また、特開平４−３６２７９０号公報（特許文献３）では、スキャン型センサにおいて露光時間による光量変動を補正する方法が開示されている。
【００１０】
あるいは、特開２００６−２５０７３９号公報（特許文献４）に示すように、照明光学系に、反射面形状を変化させることで収差補正を行い、照明光補正を行う事例も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０１７８２号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６６９８号公報
【特許文献３】特開平４−３６２７９０号公報
【特許文献４】特開２００６−２５０７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術では、各検査装置（機体）の個別の検出信号レベルの均一化により検査感度あるいは画像生成感度の調整を行うことはできても、それぞれの検査装置（機体）間における検査感度の整合性を保つことに対して配慮がなされていない。
【００１３】
さらに、検査視野内において照明強度分布が一様ではなく平面的に分布を持つ光源を用いた場合、照明強度の異なる検査領域の検出信号を無理に増大することでノイズレベルまでも増大させてしまうこととなり、必ずしも検査感度の向上につながるとは言えないという課題があった。
【００１４】
本発明の目的は、検査装置（機体）ごとの光学特性のばらつきによる光電イメージセンサからの出力信号の検査装置（機体）差を低減し、検査感度の整合性を保つための検査装置およびその方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の目的は、検出系からの検出信号を補正することにより、光源をもつ照明系、反射散乱光を導く光学系、光電イメージセンサをもつ検出系など構成要素の特性ばらつきによる、複数の検査装置（機体）間での検査感度の機体差を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、被検査対象に光束を照射する光源と、被検査対象から反射する反射散乱光を導く光学系と、導かれた反射散乱光を電気の検出信号に換える複数の光電セルが配列されている光電イメージセンサと、前記光電イメージセンサを分割した複数の領域ごとに、それぞれに対応する信号補正部、Ａ／Ｄ変換器および画像生成部から構成されるチャンネルをもつ検出信号伝送部と、前記検出信号伝送部が出力する部分的な画像を合成して被検査対象表面の画像を作成する画像合成部と、前記合成された画像を処理することで被検査対象表面の欠陥あるいは異物の検査を行なう検査装置において、検出信号伝送部は、光電セルからの検出信号を各チャンネル毎に定めた基準検出信号強度の基準目標値に近づけるように補正できる検出信号補正機能を有することを特徴とする。
【００１７】
また、光電イメージセンサの検出系は一次元または二次元に配置された受光素子（光電セル）を備え、光電セル毎に検出信号を伝送する各チャネル（検出信号伝送部）が備わっている。
【００１８】
この複数のチャネルを有する検出信号伝送部は、チャネルごとに個別に検出信号の補正が可能となるよう構成した。
【００１９】
また、検出信号の補正目標となる補正目標値（補正係数）を複数の機体間で共有するための外部入力手段を備えて構成した。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、各光電セル毎からの検出信号を各チャンネル毎に定めた基準検出信号強度の基準目標値に近づけるように補正できるので、複数の検査装置ごとの構成要素の特性ばらつきに起因する検査感度差を低減し、複数の検査装置（機体）間において同等な検査感度を実現できる。また、光源や素子の経時変化による検出信号変化を容易に補正し、安定した検査を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例に係わるもので、検査装置の概略的な構成を示す図で    ある。
【図２】図２は本発明の実施例に係わるもので、照明光学系１００の平面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係わるもので、検出系４００から画像処理系５００    までの概略図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係わるもので、補正係数算出方法のフローチャート    である。
【図５】図５は本発明の実施例に係わるもので、目標値の管理方法である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１に沿って本発明の実施例に係る欠陥を調べる検査装置の概要について説明する。
【００２４】
欠陥を調べる検査装置は、被検査対象００１を搭載するためのステージ３００と、レーザ光源１０１、ビーム整形部１０２、光路分岐および切り替え光学系により分岐される複数の照射部１２０、１２１、１２２から構成される照明光学系１００を有する。
【００２５】
この照明光学系１００により、被検査対象に光源（レーザ光源１０１）の光束が照射される。
【００２６】
また欠陥を調べる検査装置は、対物レンズ２０１と、ズームレンズ群２０２と、結像レンズ２０３より構成される集光光学系２００を有する。
【００２７】
この集光光学系２００により、前記被検査対象から反射する反射散乱光が後述する検出系に導かれる。
【００２８】
さらに欠陥を調べる検査装置は、１次元的または２次元的に受光素子が配置され、複数の領域に分割された受光面４０１を有する検出系４００と、検出系からの検出信号を領域ごとに伝送するためのチャネル群５０１と、検出系４００からの検出信号を処理し欠陥判定を行う画像処理系５００を有する。
【００２９】
上記チャネル群５０１は検出信号伝送部になるもので、後述するところの検出信号の強度を補正する補正機能を有する。
【００３０】
図２は、検査対象に向けて３方向から照明光を照射するための照明光学系１００の平面図である。
【００３１】
レーザ光源１０１から出射したレーザをハーフミラー等の分岐光学要素１１０で２つの光路に分岐し、一方はミラー１１１、１１２で反射させてミラー１１３で下方に向けてビーム整形部１０２に入射させることによって１１の方向からの照明光を得ることができ、他方はハーフミラー等の分岐光学要素１１４へと進行する。
【００３２】
該分岐光学要素１１４で分岐された一方は、ミラー１１５で反射させてミラー１１７で下方に向けてビーム整形部１０２に入射させることによって１０の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はミラー１１６で下方に向けてビーム整形部１０２に入射させることによって１２の方向からの照明光を得ることができる。
【００３３】
ところで、１１の方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素１１０からミラー要素１１８に切り替えることによって実現することができる。
【００３４】
また、１０および１２の方向からのみ照明する場合には、光路からの分岐光学要素１１０を退出させるかまたは素通りの光学要素に切り替えることによって実現することができる。
【００３５】
また、１０および１２方向からの照明のうち、たとえば１２方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素１１４からミラー要素１１９に切り替えることによって実現することができる。
【００３６】
図３は、検出系４００から処理系５００への検出信号の流れを示す概略図である。
【００３７】
受光面４０１は一次元または２次元に配置された受光素子から構成され、領域４０１１から４０１８に分割されている。
【００３８】
受光面４０１における各領域４０１１から４０１８の検出信号の強度の分布４１２は、照明系１００や集光光学系２００などの構成要素ばらつきのため、複数の装置において同等な形状とはならない。
【００３９】
この検出信号の強度４１２を、それぞれのチャンネルに個別に備えられた信号補正５０２１から５０２８によって、領域ごとに補正することによって補正後の検出信号の強度の分布５１２を任意の形状に得ることができる。
【００４０】
ここでは補正部５０２１から５０２８は単純な比例ゲインとして構成した。
【００４１】
補正係数格納部５０５には、光学条件ごとに異なる補正係数を格納しており、この補正係数を、光学条件に応じて補正部５０２１乃至５０２８へ設定する。これにより、照明方向や倍率などを変えた場合の光学特性の変化も考慮した補正が可能となる。
【００４２】
補正された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器５０３１乃至５０３８によってディジタル化され、画像生成部５０６１乃至５０６８によって画像化され、前記画像は画像合成部５０７によって結合され、画像処理部５０４へ伝送される。
【００４３】
画像処理部５０４は、スキャン方向に並ぶ画像を比較処理して被検査対象の画像欠陥や付着塵埃の検査を行う。
【００４４】
上記補正部の補正は、図３に示す補正係数によって齎される。この補正係数に関し、更に説明する。
【００４５】
光電イメージセンサの検出信号は、図３の示すような出力強度の分布４１２になっている。この出力強度の分布４１２が、補正後の強度の分布５１２（８個の光電セルの配列方向に対し、中央が最大で、両端が最小値になる二次曲線状の分布）のように補正される。
【００４６】
目標値格納部５５０には、基準検出信号強度の基準目標値が外部入力手段５３０により取り込まれる。
【００４７】
基準検出信号強度の基準目標値は、８個の光電セルの配列（チャンネルＣＨ１〜８）と、光学条件（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に対応して、Ａ列ではＱＡ（１）〜ＱＡ（８）の基準目標値が割付けられる。その他の条件ＢからＤでも同様に基準目標値が割付けられる。
【００４８】
基準検出信号強度の基準目標値は、８個の光電セルの配列方向に対し、中央が最大で、両端が最小値になる二次曲線状の分布になっている。
【００４９】
補正係数算出部５２０は補正係数の算出をする。算出した補正係数は、補正係数格納部５０５に格納される。補正補正係数格納部５０５は、８個の光電セルの配列（チャンネルＣＨ１〜８）と光学条件（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）対応して、Ａ列ではＣＡ（１）〜ＣＡ（８）が割付けられる。その他の条件ＢからＤでも同様に補正係数が割付けられる。
【００５０】
図４は、本発明の実施例による補正方法を示すフロー図である。検査装置の機体ごとの検査感度の整合性を保つための補正方法を示すフロー図である。それぞれの光学条件ごとに図４に示すフローにしたがって補正係数を決定する。
【００５１】
まず、条件Ａに関して補正をおこなう場合を説明する。ステップＳ１（テストウェハ検査手順１）において、基準となる検査対象（この場合はテストウェハ）００１を検査し、その検出画像信号のチャネルごとの出力強度を取得する。
【００５２】
この際、使用するのは、ベアウェハにＰＳＬ（ｐｏｌｙ  ｓｔｙｒｅｎｅ  ｌａｔｅｘ）標準粒子を一部または全面に塗布したものを用いる。または、全面が一様な反射率を有するウェハであってもよい。
【００５３】
このとき、領域ごとにテストウェハ００１からの散乱光を受光し、出力した画素ごとの出力の和を領域における検出信号の強度とする。または、検査によって取得した画像の、各領域の捜査範囲内における輝度の総和などを検出信号の強度としてもよい。
【００５４】
これによって得られた検出信号の強度をＰＡ１［ｉ］（ｉ：センサ領域番号）とする。
【００５５】
この際、補正部５０２において、検出信号の補正は行わず、検出系４００による検出信号の信号そのものを画像処理部５０４へ伝送する。
【００５６】
ステップＳ１（テストウェハ検査手順１）において、設定した光学条件に対応する、各チャネルごとの目標となる検出信号の強度ＱＡ［ｉ］を補正係数格納部５０５より取得し、ステップＳ１（テストウェハ検査手順１）において取得した検出信号の強度ＰＡ１［ｉ］が、目標とする検出信号の強度ＱＡ［ｉ］と一致するような補正関数を、補正係数算出部５２０において算出する。
【００５７】
ここでは、補正関数として単純な比例を用いる。すなわち、ＣＡ［ｉ］を係数として、ＣＡ［ｉ］＝ＰＡ１［ｉ］／ＱＡ［ｉ］とする。これにより算出したＣＡ［ｉ］を補正係数格納部５０５へ格納する。
【００５８】
ステップＳ３（テストウェハ検査手順２）において、補正部５０２１乃至５０２８の補正部に、対応する光学条件（ここでは光学条件Ａ）の補正係数ＣＡ［ｉ］を、補正係数格納部５０５より呼び出して設定する。
【００５９】
この状態でテストウェハ００１の検査を行い、検出信号の強度の取得を行う。補正された検出信号の強度ＰＡ２［ｉ］と、目標値ＱＡ［ｉ］を比較し、各チャネルの検出画像信号の強度の差異が許容範囲内であれば、補正終了とする。
【００６０】
許容値以上の差異が存在した場合、ステップＳ４（光学系再調整手順、）へ進み、その光学条件におけるパラメータ見直しなどの、光学系再調整を行う。その後、再びＳ１へ戻り、一連の流れに従う。
【００６１】
なお、Ｓ２は、Ｔ１は、目標一致判断分岐である。
【００６２】
図５は、検査装置の検査感度の補正を行う際の補正目標値のいくつかの例を示す図である。
【００６３】
各チャンネルの検出信号の強度の目標となる出力側の検出信号の強度ＱＡ［ｉ］は、照明光学系や検出光学系などによる照明強度分布を考慮し、任意の関数としてもよい。
【００６４】
たとえば、光源としてレーザを用いる場合、その強度分布および照明光学系のレンズの収差の影響を総合的に考え、中央に極大値をもつ二次関数ＱＡ［ｉ］＝ａ（ｉ−ｃ）２＋ｂ（ａ、ｂ、ｃは実数）や、正規分布などとしてもよい。
【００６５】
あるいは、複数のなかからマスタ−を選定し、（光学条件Ａにおいて補正をおこなう場合は）その実際の出力側の検出信号のＭＡ［ｉ］を目標となる検出信号の強度Ｂ［ｉ］となるとしてもよい。あるいは、この出力側の検出信号ＭＡ［ｉ］を任意の関数で近似したＮＡ［ｉ］を用いてもよい。
【００６６】
図５は目標となる検出信号の強度値ＱＡ［ｉ］を、複数の機体間で共有する手段を図示したものである。たとえば、目標となる検出信号の強度ＱＡ［ｉ］は、図５（ａ）に示すように、個別の検査装置６０１に備えられた外部入力手段５３０によって個別に取得してもよい。
【００６７】
あるいは、図５（ｂ）に示すように、複数の検査装置を上位管理装置６１１に接続し、目標となる検出信号の強度Ｂ［ｉ］を該上位管理装置６１１に格納し、該補正係数算出時に個別の検査装置に転送してもよい。
【００６８】
あるいは、上位管理装置６１１内部に補正係数算出部５３０および補正目標値格納部５０５を有し、補正係数算出時に、個別の検査装置６０１の出力側の検出信号のＰＡ１［ｉ］およびＰＡ２［ｉ］を転送し、該補正係数算出を該上位管理装置６１１内部にて行い、算出された該補正係数を該個別の検査装置６０１へ転送し、該補正係数格納部５０５に格納してもよい。
【００６９】
該上位管理装置は、に示すように同一工場内に配置してもよいし、あるいはインターネットなどのネットワークを通して接続される、遠隔地にて配置されたものであってもよい。該上位管理装置は複数台存在してもよいし、唯一であってもよい。
【００７０】
該補正目標値ＱＡ［ｉ］は、ただ一種類であっても、あるいは異なる製造現場同士で異なる目標値を設定し、同一場内あるいは一定の範囲内のみで統一されるものであってもよい。
【００７１】
あるいは、該補正目標値ＱＡ［ｉ］は、図５（ｃ）に示すように、複数の機体のなかからマスター機６２１を設定し、前記基準となる検査対象を検査した際の検出信号の強度としてもよい。
【００７２】
該マスター機６２１は、図５（ｄ）に示すように、インターネットなどのネットワークを通して接続してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
００１…検査対象、１００…照明光学系、１０１…レーザ光源、１０２…ビーム整形部、１２０乃至１２２…照射部、１０乃至１２…照射方向、１１０…分岐光学要素、１１１乃至１１３…ミラー、１１４…分岐光学要素、１１５乃至１１９…ミラー、２００…集光光学系、２０１…対物レンズ、２０２…ズームレンズ群、２０３…結像レンズ、３００…ステージ、４００…検出系、４０１…受光面、５００…画像処理系、５０１…チャネル群、５０１１乃至５０１８…チャネル、５０２…補正系、５０２１乃至５０２８…補正部、５０３１乃至５０３８…Ａ／Ｄ変換部、５０４…画像処理部、５０５…補正係数格納部、５０６１乃至５０６８…画像生成部、５１２…補正後の検出信号の強度分布、５２０…補正係数算出部、５３０…外部入力部、Ｓ１…テストウェハ検査手順１、Ｓ２…補正係数算出手順、Ｓ３…テストウェハ検査手順２、Ｓ４…光学系再調整手順、Ｔ１…目標一致判断分岐、６０１…個別の検査装置、６１１…上位管理装置、６２１…マスター機、６３１…ネットワーク（インターネットなど）。
【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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