(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面を検査する検査装置において、
検査光を被検査物へ照射する照射部と、
被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の像を観察する散乱光観察部と、
被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光をフーリエ変換した回折光の像を観察する回折光観察部と、
回折光の一部を遮光する空間フィルタ部と、
被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の強度と位置を検出する検出部と、
被検査物を搭載し、移動速度を任意に可変できるステージ部と、
検出部にて検出された情報を処理する処理部と、
処理部にて処理された情報を表示する表示部と、
散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に観察し、当該観察結果に基づいて被検査物表面の特定パターンに起因した回折光を選択的に遮光する空間フィルタの設定条件を決定する空間フィルタ設定部と
を有し、
前記空間フィルタ設定部は、回折光の観察視野内を１本の空間フィルタ部で走査し、空間フィルタ部を挿入しない場合における散乱光の像の強度プロファイルと回折光の像の強度プロファイルに対する状態変化を同時に監視する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記空間フィルタ設定部は、散乱光の像の強度プロファイルの状態変化位置と回折光の像の強度プロファイルの状態変化が検出された位置を記憶し、２つの状態変化の組み合わせに基づいて空間フィルタの設定条件を決定する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記空間フィルタ設定部は、前記設定条件として、空間フィルタ部の本数、幅、間隔、配置を決定する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、
前記空間フィルタ設定部は、前記表示部の画面上に、散乱光の像、回折光の像、散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に表示する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
検査装置を用いて被検査物の表面を検査する方法において、
検査装置が、検査光を被検査物へ照射する工程と、
検査装置が、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の像を観察する工程と、
検査装置が、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光をフーリエ変換した回折光の像を観察する工程と、
検査装置が、散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に観察し、当該観察結果に基づいて被検査物表面の特定パターンに起因した回折光を選択的に遮光する空間フィルタの設定条件を決定する工程と、
検査装置が、回折光の観察視野内を１本の空間フィルタ部で走査し、空間フィルタ部を挿入しない場合における散乱光の像の強度プロファイルと回折光の像の強度プロファイルに対する状態変化を同時に監視する工程と
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の検査方法において、
散乱光の像の強度プロファイルの状態変化位置と回折光の像の強度プロファイルの状態変化が検出された位置を記憶し、２つの状態変化の組み合わせに基づいて空間フィルタ部の設定条件を決定する工程
を更に有することを特徴とする検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の検査方法において、
前記設定条件として、空間フィルタ部の本数、幅、間隔、配置を決定する
ことを特徴とする検査方法。
【請求項８】
請求項５に記載の検査方法において、
表示部の画面上に、散乱光の像、回折光の像、散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に表示する
ことを特徴とする検査方法。
【請求項９】
検査光を被検査物へ照射する照射部と、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の像を観察する散乱光観察部と、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光をフーリエ変換した回折光の像を観察する回折光観察部と、回折光の一部を遮光する空間フィルタ部とを有し、被検査物の表面を検査する検査装置に搭載されるコンピュータに、
散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に観察し、当該観察結果に基づいて被検査物表面の特定パターンに起因した回折光を選択的に遮光する空間フィルタの設定条件を決定する処理と、
回折光の観察視野内を１本の空間フィルタ部で走査し、空間フィルタ部を挿入しない場合における散乱光の像の強度プロファイルと回折光の像の強度プロファイルに対する状態変化を同時に監視する処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置及び検査方法に関し、例えば半導体ウェーハ等の被検査物の表面に存在する異物、傷、欠陥、汚れ等を検出する検査装置、検査方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ等の被検査物の表面に存在する欠陥等の検出に用いられる従来装置や方法が特許文献１に開示されている。当該文献には、(1) 暗視野検出光学系の光学条件である空間フィルタの遮光形状及び偏光素子の設定条件を、ウェーハの構造やパターンの形状及び検出したい欠陥の種類などに応じて適切に選択することにより検査レシピを作成する必要があること、(2) フーリエ変換面の画像とウェーハの画像をリアルタイムで同時に観察することにより、レシピ作成者による光学条件の選択が容易になることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の手法では、スキャン像を確認した後でなければ、空間フィルタがウェーハ上に形成された特定の繰り返しパターンに関する回折光を遮光しているのか否か確認できなかった。このため、空間フィルタの設定の最適化には、スキャン像の確認作業の繰り返しが必要であった。また、特許文献１の場合には、空間フィルタの幅や間隔（ピッチ）の設定条件がオペレータに依存するという課題が考慮されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、当該技術課題を鋭意検討した結果、被検査物の検査に適した空間フィルタを短時間のうちに自動的に設定できる仕組みを発明した。本発明は、プロセッサを用いて、被検査物の散乱光の像（ビーム像）の強度プロファイルと回折光の像（フーリエ像）の強度プロファイルの両方を同時に観察し、当該観察結果に基づいて被検査物表面の特定パターンに起因した回折光を選択的に遮光する空間フィルタの設定条件を決定する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、被検査物表面の特定パターンに起因する回折光だけを選択的に遮光するための空間フィルタの設定条件を自動的に決定することができる。また、オペレータに依存しない空間フィルタの設定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】空間フィルタの従来の設定方法を説明する図。
【図２】形態例に係る空間フィルタの設定手順例を説明するフローチャート。
【図３】空間フィルタを挿入する前の強度プロファイルの観察例を説明する図。
【図４】空間フィルタの設定過程で観察される強度プロファイルの状態変化と設定後の強度プロファイルを説明する図。
【図５】空間フィルタがセル部の回折光を遮光する場合に出現する強度プロファイルの状態変化を説明する図。
【図６】空間フィルタがセンサアンプ部の回折光を遮光する場合に出現する強度プロファイルの状態変化を説明する図。
【図７】超音波モータを使用する空間フィルタの配置構造例を説明する図。
【図８】小型リニアエンコーダを使用する空間フィルタの配置構造例を説明する図。
【図９】空間フィルタの断面形状例を説明する図。
【図１０】形態例に係る検査装置の概略構成を示す図。
【図１１】検査光の走査方向を説明する図。
【図１２】形態例に係る検査装置の検査手順を説明するフローチャート。
【図１３】形態例に係る検査装置の他の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。
【０００９】
（形態例１）
図１に、空間フィルタ設定方法の従来例を示す。まず、ウェーハ表面に照射した照射ビーム１０００が検査対象チップを照射するように検査ステージを移動する。照射ビーム１０００は、ウェーハ上に繰り返しパターンとして形成される複数のセル（Cell）部１００１と複数のセンスアンプ（S/A）部１００２を跨ぐように照射される。なお、図中の１０２０は、照射ビーム１０００の走査によって取得されたビーム像を表している。
【００１０】
ビーム１０００をウェーハ表面に照射すると、セル部１００１やセンスアンプ部１００２に対応する回折光１００４が点像としてフーリエ像１００３に出現する。この点像は、周期性を有している。セル部１００１やセンスアンプ部１００２の領域に生じた欠陥を観察するには、空間フィルタを最適位置に設定し、セル部１００１又はセンスアンプ部１００２に起因する回折光成分だけを遮光することが必要である。周期性を有する回折光成分だけを遮光すれば、欠陥に起因する非周期的な回折光成分だけを選択的に観察することができる。
【００１１】
空間フィルタを挿入すると、フーリエ像１００３内には空間フィルタの像１００５が観察される。ただし、空間フィルタが意図する領域から発生した回折光を遮光しているか否かの判断には、空間フィルタを設定した状態でウェーハ表面のスキャン像を再取得し、その結果をオペレータ自身が目視により確認する必要がある。ここで、再取得されたスキャン像が意図した内容と異なる場合には、空間フィルタの再設定、ウェーハ表面のスキャン像の再取得、目視による確認を繰り返す必要がある。
【００１２】
これに対し、本明細書で説明する空間フィルタの設定方法の場合には、ビーム像の強度プロファイルとフーリエ像の強度プロファイルの両方をプロセッサで同時に観察し、その観察結果に基づいて空間フィルタの自動設定を実現する。
【００１３】
以下では、図２に示すフローチャートに従って、形態例に係る空間フィルタの設定手順を説明する。なお、図２に示すフローチャートの実行主体は、空間フィルタの設定処理専用のプロセッサだけでなく、連携して動作するその他のプロセッサも含む意味で使用する。
【００１４】
この形態例では、図３に示すように、ビーム像１０２０及びフーリエ像１００３だけでなく、それらの強度プロファイル１０３０及び１０４０も同時に使用して空間フィルタの設定条件を決定する。より具体的には、ビーム像１０２０の強度プロファイル１０３０とフーリエ像１００３の強度プロファイル１０４０の両方をプロセッサで同時に観察し、観察結果に従って空間フィルタの本数、幅、間隔（ピッチ）、配置を決定する。
【００１５】
なお、ビーム像１０２０に対応する強度プロファイル１０３０の場合、セル部１００１に対応する強度プロファイル１０１１がベース（基準）強度を与え、センスアンプ部１００２に対応する強度プロファイル１０１０はベース強度に対してパルス状に出現するパターン配置となる。
【００１６】
一方、フーリエ像１００３に対応する強度プロファイル１０４０の場合、点像以外がベース（基準）強度を与え、各点像１００４に対応する強度プロファイル１０１２がベース強度に対してパルス状に出現するパターン配置となる。
【００１７】
この形態例では、これら強度プロファイルの状態変化に着目し、セル部１００１又はセンスアンプ部１００２の回折光だけを遮光する空間フィルタの設定処理を自動化する。
【００１８】
まず、ステップ１２０１において、プロセッサは、照射ビーム１０００をウェーハ上に照射する。次のステップ１２０２において、プロセッサは、ウェーハ上のビーム像１０２０とフーリエ像１００３の両方を撮像カメラから取得する。このとき、フーリエ像１００３には、繰り返しパターンであるセル部１００１とセンスアンプ部１００２のそれぞれに対応する回折光が周期的な点像１００４として出現している。
【００１９】
続くステップ１２０３において、プロセッサは、ビーム１０００が検査対象箇所に照射されるように検査ステージを移動する。このとき、ビーム１０００はチップ内のセル部１００１とセンスアンプ１００２を跨ぐように照射する。センスアンプ部１００２とは、セル部１００１との間でデータを読み書きする周辺回路パターンである。
【００２０】
次のステップ１２０４において、プロセッサは、検査対象箇所について取得されたビーム像１０２０とフーリエ像１００３のそれぞれから強度プロファイルを生成し、それらの両方を監視対象に設定する。このとき、生成されたビーム像の強度プロファイル１０３０とフーリエ像の強度プロファイル１０４０は、記憶領域に状態変化の検出用に保存される。なお、ここで保存された強度プロファイル１０３０及び１０４０は、空間フィルタを挿入しない場合の情報を表している。
【００２１】
次のステップ１２０５において、プロセッサは、空間フィルタを１つだけフーリエ面（結像レンズの焦点面）に挿入する。後述するように、空間フィルタの走査位置に応じた強度プロファイルの変化を観察するためである。
【００２２】
次のステップ１２０６において、プロセッサは、図４に矢印で示すように、挿入された１本の空間フィルタをフーリエ像の視野内の端から端まで走査する。図４の左図の強度プロファイル１０１２は、空間フィルタがセンスアンプ部１００２からの回折光を完全に隠した場合に、破線で示すように強度プロファイルの低下が認められることを表している。なお、図４の右図は本数、幅、間隔が最適化された空間フィルタの配置例を表している。ここでは、３本の空間フィルタ１００５ａ〜ｃが所定位置に配置された後のフーリエ像１００３とその強度プロファイル１０１２を示している。
【００２３】
ステップ１２０７〜ステップ１２１０は、空間フィルタがスキャン範囲内を移動するのに伴って出現するビーム像の強度プロファイル１０３０とフーリエ像の強度プロファイル１０４０の状態変化に伴って実行されるプロセッサの動作を規定している。プロセッサが監視対象とする強度プロファイルの状態変化の組み合わせを図５と図６に示す。
【００２４】
ステップ１２０７において、プロセッサが、フーリエ像の強度プロファイルを構成するパルス状の強度パターンの一つに低下を確認する。この低下は、ステップ１２０４で取得された強度プロファイルとの比較により確認される。
【００２５】
ステップ１２０８において、プロセッサは、ビーム像の強度プロファイルに低下が認められるか否かを判定する。否定結果が得られた場合、プロセッサは、監視対象とする周期性を有する強度プロファイルの低下ではないと判定し、ステップ１２０６に戻って空間フィルタのスキャンを継続する。一方、肯定結果が得られた場合、プロセッサは、次のステップ１２０９に進む。
【００２６】
ステップ１２０９において、プロセッサは、強度プロファイルに低下が認められた位置を検査対象とする周期性を有する領域からの回折光と認識する。ここで、図５に示すように、ビーム像１０２０の強度プロファイルのうちベース強度を与える強度プロファイル１０１１の低下が検出され、かつ、フーリエ像１００３の強度プロファイルのうちパルス状の強度プロファイル１０１２ｂの低下が検出された場合、すなわち認識条件１０５０を満たす場合、プロセッサはセル部１００１で発生した回折光を遮光する位置として認識する。なお、ビーム像１０２０をオペレータが観察可能な場合、認識条件１０５０を満たす状態であることは、観察しているビーム像１０２０内の繰り返しパターンの画像が全体的に暗くなることを目視によっても確認できる。
【００２７】
一方、図６に示すように、ビーム像１０２０の強度プロファイルのうちパルス状のプロファイル１０１０の部分で強度の低下が検出され、かつ、フーリエ像１００３の強度プロファイルのうちパルス状のプロファイル１０１２ａの一つに強度の低下が検出された場合、すなわち条件１０５１を満たす場合、プロセッサはセンスアンプ部１００２で発生した回折光を遮光する位置として認識する。
【００２８】
ステップ１２１０において、プロセッサは、認識された位置をフーリエ像視野内の座標値として記憶領域に保存する。この際、ビーム像１０２０の強度プロファイルの低下とフーリエ像１００３の強度プロファイルの低下を発生させた空間フィルタを識別する情報も位置情報に関連付けて記憶される。
【００２９】
ステップ１２１１において、プロセッサは、認識条件１０５０又は１０５１を満たす位置として記憶された座標がフーリエ像１００３の視野内で一定間隔の座標になっているか否かを判定する。ここで、否定結果が得られた場合、プロセッサは、検出結果に周期性を有しない情報が紛れ込んでいると判定し、ステップ１２０６に戻り、空間フィルタのスキャン速度や幅を変更して走査動作と座標位置の検出動作を繰り返す。一方、肯定結果が得られた場合、プロセッサは、ステップ１２１２に進む。
【００３０】
ステップ１２１２において、プロセッサは、認識条件１０５０（セル部用）又は認識条件１０５１（センスアンプ部用）に記憶された全ての座標位置に空間フィルタが配置されるように、空間フィルタの本数、幅（太さ）、間隔（空間フィルタ同士の距離）、座標位置を設定する。この設定条件（空間フィルタの本数、幅、間隔、座標位置）は記憶領域に保存される。この後、プロセッサによる空間フィルタの設定処理は終了する。
【００３１】
なお、セル部１００１の欠陥等を検査する場合、プロセッサは、記憶領域からセル部１００１の検査用に保存されている設定条件を読み出し、検出光学系の所定位置に空間フィルタを配置する。図５の右図に示すフーリエ像１００３には、セル部１００１の欠陥観察用に３本の空間フィルタ１００５ａ、１００５ｂ及び１００５ｃ（黒の塗りつぶしで示す）が設定された様子を表している。この場合、フーリエ像の強度プロファイルからは破線で示す３つのパルス状の強度プロファイル１０１２ｂが消えることになる。一方、ビーム像については図５の左図に示すように、強度プロファイル１０１１の強度（レベル）が強度プロファイル１０１３の強度（レベル）に低下する。これにより、強度プロファイル１０１１に隠されていた欠陥等がビーム像１０２０内で確認可能になる。
【００３２】
一方、センスアンプ部１００２の欠陥等を検査する場合、プロセッサは、記憶領域からセンスアンプ部１００２の検査用に保存されている設定条件を読み出し、検出光学系の所定位置に空間フィルタを配置する。図６の右図に示すフーリエ像１００３には、センスアンプ部１００２の欠陥観察用に４本の空間フィルタ１００５ｄ、１００５ｅ、１００５ｆ及び１００５ｇ（黒の塗りつぶしで示す）が設定された様子を表している。この場合、フーリエ像の強度プロファイルからは破線で示す４つのパルス状の強度プロファイル１０１２ａが消えることになる。一方、ビーム像については図６の左図に示すように、センスアンプ部１００２に対応するパルス状の強度プロファイル１０１０の強度（レベル）が強度プロファイル１０１４の強度（レベル）に低下する。これにより、強度プロファイル１０１０に隠されていた欠陥等がビーム像１０２０内で確認可能になる。
【００３３】
以上説明したように、本形態例の場合には、プロセッサのデータ処理だけを通じ、ウェーハ内に出現する周期性を有するパターンの回折光だけを遮光する空間フィルタの設定条件（本数、幅、間隔、座標位置）を決定することができる。すなわち、ウェーハの回折光に含まれる不均一（非周期的）な回折光成分の検出に最適な空間フィルタの配置を自動的に設定することができる。
【００３４】
このように、形態例に係る手法では、空間フィルタの設定に際してオペレータ個人の判断が介在しない。このため、従来手法のように空間フィルタの設定に個人差が含まれる可能性を排除できる。すなわち、空間フィルタを使用しての検査装置による検査結果のバラツキを無くすことができる。
【００３５】
また、形態例に係る手法の場合には、ビーム像とフーリエ像の各強度プロファイルの状態変化の検出を通じて最適な空間フィルタの配置を一意的に定めることができる。従って、従来手法のように、空間フィルタの設定が最終的に確定するまでの間に、空間フィルタの調整、ビーム像の取得、目視による調整位置の適否の確認を繰り返す必要性を無くすことができる。これにより、最適なフィルタ配置の決定までに要する時間の大幅な短縮も実現することができる。
【００３６】
（形態例２）
形態例１の場合には、ビーム像及びフーリエ像の画像データが入力されるプロセッサがそれらの強度プロファイルを生成し、当該２つの強度プロファイルの状態変化の組み合わせに基づいて、セル部の欠陥等の観察に適した空間フィルタの設定条件とセンスアンプ部の欠陥等の観察に適した空間フィルタの設定条件を自動的に決定する場合について説明した。すなわち、ビーム像、フーリエ像、ビーム像の強度プロファイル及びフーリエ像の強度プロファイルのオペレータへの提示は想定されていない。
【００３７】
しかしながら、プロセッサによる空間フィルタの自動設定動作と並行して、ビーム像、フーリエ像、ビーム像の強度プロファイル及びフーリエ像の強度プロファイルを操作画面等にリアルタイムで表示しても良い。この表示は、オペレータの選択により、表示と非表示を切り替えられるようにしても良い。この表示機能が搭載されている場合、検査装置側で自動設定された空間フィルタの設定が適切であるか否かを、オペレータ自身が画面上で確認することができる。オペレータは、自動的に設定された空間フィルタによるセル部１００１からの回折光の遮光効果を、ビーム像全体の明るさの低下やその強度プロファイルの低下を目視により確認できる。
【００３８】
（形態例３）
続いて、空間フィルタの駆動機構例を説明する。形態例１において説明した手法を用いることにより、回折光の遮光に最適な空間フィルタの本数、幅、間隔（ピッチ）、座標位置を自動的に設定することができ。ただし、設定通りの効果が実現されるには、空間フィルタの本数、幅、間隔、座標位置を自由に設定できる空間フィルタの存在が必要となる。
【００３９】
図７及び図８に、この種の空間フィルタの構成例を示す。なお、図７及び図８は、空間フィルタを３本ずつ２組に分けて配置する例である。因みに、６本ある空間フィルタの幅を全て同じ、かつ、幅自体は固定であるものとする。
【００４０】
この場合、空間フィルタの幅を可変する必要がないのであれば、２組の空間フィルタはフーリエ像１００３の瞳面上に全て配置することができる。なお、空間フィルタの幅を可変する必要がある場合には、２組の空間フィルタをフーリエ像１００３の瞳面を挟んで両側に所定距離だけオフセットして配置すれば良い。この場合、２組の空間フィルタは異なる移動面上を移動することになる。従って、各組の空間フィルタの配置を重複させることが可能になり、空間フィルタの幅を最大で２倍にまで拡大することができる。なお、この場合のように段違いに配置された２本の空間フィルタを組み合わせたものも、遮光効果の観点からは１本の空間フィルタとして扱うものとする。
【００４１】
図７及び図８に示す例の場合、空間フィルタ８０３は、Ｘ軸方向に延びる２本のスライドレール８０１Ａ及び８０１Ｂに沿って位置決めされる。ここで、２本のスライドレール８０１Ａ及び８０１Ｂは、瞳面８００と同一面上又は瞳面８００を挟んで光軸方向にオフセットした高さ位置に、検査光束を避けるように配置される。
【００４２】
ＸＹ平面における空間フィルタ８０３の形状は細長の矩形形状である。空間フィルタ８０３の一部分は取り付け部材を通じ、スライドレール８０１Ａ及び８０１Ｂに移動自在に取り付けられる。なお、図７の例の場合、取り付け部材には超音波モータ８０２が取り付けられており、超音波モータ８０２により取り付け部材自体がリニア駆動される。一方、図８の例の場合、取り付け部材には自走機構は取り付けられておらず、空間フィルタ８０３の一端がリニアエンコーダ８０４の可動軸に取り付けられている。従って、図８の場合、リニアエンコーダ８０４の軸長の可変を通じて空間フィルタ８０３のＸ軸方向の位置が決められる。
【００４３】
図に矢印で示すように、空間フィルタ８０３の位置は、それぞれが独立に位置決め可能である。このように、１本１本の空間フィルタ８０３を自由に位置決めできることにより、回折光の遮光に使用する空間フィルタ８０３の本数、幅、間隔、位置を自由に設定することができる。
【００４４】
なお、図７及び図８では、空間フィルタ８０３のＸＹ平面における形状が細長い矩形形状であるものとしているが、繰り返しパターンの回折光の形状に応じ、空間フィルタ８０３の形状を直線棒状又は鍵型状に自由に切り換えられる機構を備えることが望ましい。図９に、直線棒状の空間フィルタ８０６の例と鍵形状の空間フィルタ８０７の例を示す。また、空間フィルタの断面形状は、三角型又は半円型であっても良い。
【００４５】
また、空間フィルタがＸＹ平面内で格子状に形成され、ウェーハ上の繰り返しパターンからの格子状の回折光を遮光する機構を備えていても良い。
【００４６】
（形態例４）
以下では、前述した空間フィルタの自動設定機能及び空間フィルタの駆動機構を採用した検査装置の構成例を説明する。
【００４７】
（装置構成）
図１０に、形態例に係る検査装置の概略構成を示す。図１０に示す検査装置は、照明部３００、検出部４００、Ｘスケール３０、Ｙスケール４０及び処理装置１００により構成される。なお、必要に応じ、検査装置は、外部計算装置２００を備えても良い。なお、形態例に係る検査装置は暗視野画像を用いた光学式の検査装置であるものとする。
【００４８】
照明部３００は、例えば所定波長のレーザー光等の検査光を発生するレーザー装置によって構成される。発生された検査光は、被検査物であるウェーハ１の表面を照射するのに用いられる。この形態例の場合、検査光は、照明光源１０ａ及び１０ｂのそれぞれにおいて発生される。
【００４９】
ウェーハ１の表面には、チップ２がマトリクス状に形成されている。ウェーハ１はＸＹステージ７０（図１１）上に搭載されており、当該ＸＹステージによりＸＹ方向に移動される。ウェーハ１がＸ方向又はＹ方向に移動されることにより、検査光はウェーハ１の表面を走査するように移動する。
【００５０】
照明光源１０ａ及び１０ｂは、それぞれ仰角１１ａ及び１１ｂで与えられる斜め上方の方角からウェーハ１の表面を照射する。図示していないが、仰角１１ａ及び１１ｂを任意に切替えることができる機構が備えられている。また、照明光源１０ａ及び１０ｂには、被検査物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより、照明光の偏光を任意で切替えられる機構も備えられている。さらに、照明光源１０ａ及び１０ｂには、検査光を常に被検査物であるウェーハ１の表面の所定箇所に照射できるような自動調整機構も備えている。
【００５１】
図１１に、検査光によるウェーハ表面の走査を説明する。ウェーハ１を搭載したＸＹステージ７０が−Ｘ方向へ移動すると、検査光は矢印Ｓ１で示すＸ方向に移動する。すなわち、検査光は、ウェーハ１上に形成されたチップ２ａ→２ｂ→２ｃ→２ｄの順番に照明する。これにより、Ｘ方向に１ライン目の走査が行われる。次に、ＸＹステージ７０は、−Ｙ方向に移動する。これにより、検査光が走査するラインはＹ方向にシフトされる。この後、ＸＹステージ７０がＸ方向に移動すると、検査光は矢印Ｓ２で示す−Ｘ方向に移動する。すなわち、検査光は、ウェーハ１上に形成されたチップ２ｄ→２ｃ→２ｂ→２ａの順番に照明する。これにより、Ｘ方向に２ライン目の走査が行われる。これらの動作を繰り返すことにより、ウェーハ１の表面全体が検査光によって走査される。なお、ＸＹステージは、被検査物の種類又は検出したい欠陥の大きさなど所定の条件により、ＸＹステージの各方向に対する移動速度を任意に設定できる機構を備えている。
【００５２】
図１０の説明に戻る。ウェーハ１の表面に照射された検査光は、ウェーハ１の表面のパターンや欠陥で散乱し、散乱光を発生する。検出部４００は、例えば集光レンズ、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等で構成されており、ウェーハ１の表面で発生した散乱光を検出器５０ａ（本形態例ではＴＤＩセンサ）にて受光し、散乱光の強度を電気信号に変換する。変換後の電気信号は、画像信号として処理装置１００に出力される。なお、検出器５０ａ（５０ｂ）をＣＣＤセンサで構成することもできる。
【００５３】
ＴＤＩセンサは、Ｎ画素×Ｍラインで構成される。この構造のため、ＴＤＩセンサにおいては、ライン方向への電荷のシフトと順次加算が繰り返し実行され、Ｍ倍の電荷を蓄積することができる。この特徴を利用し、ライン方向の電荷シフト速度と被検査物の移動速度を同一にすると、高感度かつ低ノイズの画像を取得することができる。なお、ＴＤＩセンサのライン方向の電荷シフト最高速度をラインレートと呼ぶ。
【００５４】
この種の検査装置では、ウェーハの表面にチップを構成するパターンが形成されている場合、通常、検出した散乱光の強度から画像信号を作成し、検査エリア（検査チップ又は検査ショット）の画像信号を参照エリア（参照チップ又は参照ショット）の画像信号と比較して、両者の差分がしきい値以上である箇所を異物と判定している。参照エリアには、検査エリアの隣接エリア（隣接チップ或いは隣接ショット）又は予め用意した良品エリア（良品チップ或いは良品ショット）が用いられる。
【００５５】
また検査装置に対する要求感度及び要求検査時間、レシピ作成時間は、ウェーハの品種及び工程や顧客の管理方法によっても大きく異なる。
【００５６】
照明部３００と検出部４００は、照明手段１０ａ専用の対物レンズ２０ａ、空間フィルタ２１ａ、結像レンズ２２ａ、検出器５０ａと、照明手段１０ｂ専用の対物レンズ２０ｂ、空間フィルタ２１ｂ、結像レンズ２２ｂ、検出器５０ｂとを有する、複数の照明手段と検出手段の抱き合わせで構成される。
【００５７】
対物レンズ２０ａは、ウェーハ１の表面で発生した回折光を受光して集光するレンズであり、検出器５０ａ用に個別にレンズを持つ機構を備えている。対物レンズ２０ｂも同様であり、検出器５０ｂ用に個別にレンズを持つ機構を備えている。
【００５８】
結像レンズ２２ａは、被検査物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより、検出感度を変更できる何本かの個別に倍率を持つ結像レンズが任意で切替え可能な機構を備えている。
【００５９】
結像レンズ２２ａ及び結像レンズ２２ｂは、被検査物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより、検出感度を変更できる一本で倍率が切替え可能なズームレンズのような結像レンズを備えていても良い。
【００６０】
結像レンズ２２ａ及び結像レンズ２２ｂは、被検査物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより、検出角度を複数選択できる結像レンズを備えていても良い。
【００６１】
空間フィルタ２１ａ及び２１ｂには、図７〜図９で説明した空間フィルタを使用する。空間フィルタ２１ａ及び２１ｂはフーリエ面の瞳面上に配置される。なお、空間フィルタの自動設定に使用するビーム像及びフーリエ像は、結像レンズ２２ａ及び２２ｂの光軸上に配置したビームスプリッタにより分離された一方の光束が導かれる検出器５１及び５２で撮像される。因みに、他方の光束の像（ビーム像）は、前述の通り、検出器５０ａ及び５０ｂの撮像面において撮像される。
【００６２】
この形態例の場合、空間フィルタ設定用のビーム像は検出器５１（図ではＣＣＤセンサを使用する）で撮像される。一方、空間フィルタ設定用のフーリエ像は検出器５２（図ではＣＣＤセンサを使用する）で撮像される。なお、検出器５２の撮像面には不図示の光学フィルタが配置されており、光学フィルタの通過によりフーリエ像が得られるように構成されている。検出器５１及び５２で撮像された画像データは空間フィルタ設定装置６０に与えられる。空間フィルタ設定装置６０は、ビーム像とフーリエ像のそれぞれについて強度プロファイルデータを作成する。前述の通り、空間フィルタ設定装置６０は、ビーム像と、その強度プロファイルと、フーリエ像と、その強度プロファイルを同時に観察し、１本の空間フィルタのスキャン走査を通じて周期性を有する特定パターンの回折光を遮光するための空間フィルタの本数、幅、間隔、座標位置を決定する。また、空間フィルタ設定装置６０は、入力装置１７０等を通じて欠陥等の検査領域が指定された場合、その観察に適した設定条件に従って空間フィルタ２１ａ及び２１ｂの配置をそれぞれ制御する。
【００６３】
また、空間フィルタ設定装置６０は検査結果表示装置１６０に接続されており、オペレータが望む場合には、ビーム像と、その強度プロファイルと、フーリエ像と、その強度プロファイルを表示画面上に同時に表示する。空間フィルタ設定装置６０は、照明部３００の制御部（不図示）及び座標管理装置１４０と連携動作する。この形態例では、空間フィルタ設定部６０が、照射部３００、検出部４００及びＸＹステージ７０の制御部として機能する。
【００６４】
Ｘスケール３０及びＹスケール４０は、例えばレーザースケール等からなり、ウェーハ１を載せたＸＹステージ７０のＸ方向の位置及びＹ方向の位置をそれぞれ検出して、その位置情報を処理装置１００へ出力する。
【００６５】
処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０、画像処理装置１２０、欠陥判定装置１３０、座標管理装置１４０、検査結果記憶装置１５０、検査結果表示装置１６０、入力装置１７０及び結果処理装置１８０を備えている。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換器１１０は、検出器５０ａ又は５０ｂを含む検出部４００から入力したアナログ信号の画像信号を、ディジタル信号の画像信号に変換して出力する。
【００６７】
画像処理装置１２０は、画像比較回路１２１、しきい値演算回路１２２及びしきい値格納回路１２３を備えている。
【００６８】
画像比較回路１２１は、例えば遅延回路と差分検出回路を備えており、検出部４００で検出された検査エリアの画像信号を参照エリアの対応画素の画像信号と比較して両者の差分を検出する比較手段としての役割を果たす。遅延回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０から画像信号を入力して遅延することにより、図１１に示した走査で現在検査光が照射されている検査エリアの１つ前の既に検査光の照射が終了した検査エリアの画像信号を出力する。差分検出回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０からの現在検査光が照射されている検査エリアの画像信号と遅延回路からの画像信号とを入力し、両者の差分を検出して出力する。これにより、画像比較回路１２１は、検査エリアとこれに隣接する参照エリアの画像信号を比較する。検査エリアの表面に欠陥が存在する場合、欠陥で散乱した散乱光が、隣接するチップ相互の画像信号の差分となって現れる。
【００６９】
画像比較回路１２１は、遅延回路の代わりに予め用意した良品チップの画像信号のデータを記憶したメモリを備え、良品の検査エリアの画像信号との比較を行なうようにしても良い。
【００７０】
しきい値演算回路１２２は、例えば各検査エリアに対応する画素の画像信号の統計値を基に、当該対応画素の画像信号の差分と比較するためのしきい値を演算するしきい値演算手段として機能する。つまり、Ａ／Ｄ変換器１１０からの検査エリアの画像信号と遅延回路からの各参照エリアの画像信号を画素毎に対応させ、各検査エリア間でばらつき（標準偏差）量を算出し、そのばらつき量を基に欠陥の有無の判定に用いるしきい値データを算出する。
【００７１】
しきい値格納回路１２３には、しきい値演算回路１２２から入力されたしきい値が座標
管理装置１４０から入力された検査エリアの座標情報に対応付けられて保存される。
【００７２】
欠陥判定装置１３０は、判定回路１３１及び係数テーブル１３２，１３３を備えている。
【００７３】
係数テーブル１３２，１３３には、しきい値演算回路１２２で演算されたしきい値を変更するための係数が、ウェーハ上の座標情報と対応付けられて格納されている。係数テーブル１３２，１３３は、座標管理装置１４０からの座標情報を入力し、その座標情報に対応する係数を判定回路１３１へ出力する。係数テーブル１３２，１３３に格納された係数は、判定回路１３１に出力された際に、対応座標のしきい値に乗じられる。これにより、例えば多数の同一製品を検査する場合、過去の検査・分析データの蓄積から、欠陥の生じ易い検査エリア内の箇所或いはウェーハ上の箇所（エッジ近傍等）とそうでない箇所とでしきい値が柔軟に調整される。
【００７４】
判定回路１３１には、画像比較回路１２１からの検査エリアと参照エリアとの対応画素の画像信号の差分信号と、しきい値格納回路１２３から読み出された対応画素のしきい値データと、係数テーブル１３２，１３３から入力された対応画素のしきい値変更用の係数が入力される。
【００７５】
判定回路１３１は、画像処理装置１２０から入力されたしきい値に係数テーブル１３２、１３３から入力した対応画素の係数を乗じて判定用しきい値を作成する。そして、画像比較回路１２１からの差分信号と対応画素の判定用しきい値とを比較し、欠陥の有無を判定する。ここでは、差分信号が判定用しきい値以上である場合に当該画素が欠陥からの散乱光によるものと判定し、その検査結果を検査結果記憶装置１５０へ出力する。また、判定回路１３１は、判定に用いたしきい値の情報を検査結果記憶装置１５０へ出力する。
【００７６】
座標管理装置１４０は、Ｘスケール３０及びＹスケール４０から入力したウェーハステージの位置情報（つまりウェーハ１の位置情報）に基づき、ウェーハ１上の検査光が現在照射している位置のＸ座標及びＹ座標を検出して、その座標情報を画像処理装置１２０や欠陥判定装置１３０、検査結果記憶装置１５０に出力する。この座標管理装置１４０には、ウェーハ１上の各検査エリアの配置情報が記憶されている。座標管理装置１４０に記憶された各検査エリアの配置情報が、前述したように画像処理装置１２０や係数テーブル１３２、１３３に出力される。
【００７７】
検査結果記憶装置１５０は、欠陥判定装置１３０から入力した検査結果と、座標管理装置１４０から入力した対応画素の座標情報とを対応付けて記憶する。検査結果記憶装置１５０はまた、欠陥判定装置１３０から入力したしきい値の情報を、対応画素の検査結果又は座標情報と対応付けて記憶する。
【００７８】
また検査結果は、装置内の気圧及び気温の変化に伴う検出部の焦点の変動を補正する機能を備えている。
【００７９】
検査結果表示装置１６０は、検査結果記憶装置１５０から入力した検査結果情報を表示する。また欠陥候補をレビューする時の欠陥候補画像を表示する。なお、表示部の一例として、検査結果表示装置１６０が相当する。更に、本形態例の場合、照明部３００と検出部４００が、照明手段１０ａ専用の対物レンズ２０ａ、空間フィルタ２１ａ、結像レンズ２２ａ、検出器５０ａと、照明手段１０ｂ専用の対物レンズ２０ｂ、空間フィルタ２１ｂ、結像レンズ２２ｂ、検出器５０ｂとを持った複数の照明手段と検出手段の抱き合わせで構成される。すなわち、複数の照明手段と検出手段を持っている。この場合、検査結果表示装置１６０は、個別での検出結果表示と、複数の検出結果合成表示を可能とする。
【００８０】
入力装置１７０は、例えば検査結果のレビューを行なう場合、検査結果表示装置１６０のマップ上から欠陥候補を選択する。または欠陥候補Ｎｏの入力を行なう。さらに欠陥候補が欠陥か擬似欠陥かの判定結果を入力する。なお、入力部の一例として、入力装置１７０が相当する。
【００８１】
結果処理装置１８０は、例えば入力装置１７０での欠陥候補が欠陥か擬似欠陥かの判定結果を基に欠陥候補群から擬似欠陥群を削除する。さらに擬似欠陥群を検出しないしきい値の演算を行なう。なお、処理部の一例として、結果処理装置１８０が相当する。
【００８２】
外部計算装置２００は、例えば検査結果記憶装置１５０からの検査結果からオフラインで欠陥候補のレビューを行ない、検査条件データの作成を行なう。
【００８３】
（検査動作）
続いて、形態例に係る検査装置による検査動作の概要を説明する。なお、空間フィルタ２１ａ及び２１ｂの自動設定は既に完了しているものとする。
【００８４】
図１２に、形態例に係る検査装置において実行される検査動作のフローチャートを示す。
【００８５】
まず、ステップ５０１において、ウェーハが検査装置内のＸＹステージ上にロードされる。
【００８６】
次のステップ５０２においては、照明部３００、検出部４００、及びＸＹステージの動作速度等の検査条件データが入力装置１７０から設定される。この後、ウェーハの検査が開始される。
【００８７】
検査開始直後のステップ５０３においては、照明部３００が検査条件で設定された位置に移動される。
【００８８】
その直後のステップ５０４においては、検出部４００が検査条件で設定された位置に移動される。この際、セル部の欠陥等を検査対象とする場合には、セル部の検査に適した設定となるように空間フィルタ２１ａ及び２１ｂの配置が制御される。一方、センスアンプ部の欠陥等を検査対象とする場合には、センスアンプ部の検査に適した設定となるように空間フィルタ２１ａ及び２１ｂの配置が制御される。
【００８９】
これらの移動が完了すると、照明手段１０ａ（１０ｂ）より検査光がウェーハ１の表面へ照射される。同時に、ステップ５０５におけるＸＹステージのスキャン動作が開始される。これにより、ウェーハ１の表面全面が検査光によって走査される。
【００９０】
ステップ５０６においては、ウェーハ１の表面に照射された検査光がウェーハ１の表面のパターンや欠陥で散乱することにより発生された反射又は散乱光が検出部４００の検出器５０ａ（５０ｂ）で受光される。
【００９１】
ステップ５０７においては、検出器５０ａ（５０ｂ）が反射又は散乱光の強度を電気信号に変換し、画像信号として処理装置１００へ出力する。
【００９２】
ステップ５０８においては、処理装置１００の画像処理装置１２０にて画像処理が実行される。
【００９３】
続くステップ５０９においては、欠陥判定装置１３０内で画像処理されたデータから、欠陥候補群と判定された反射光又は散乱光を検査結果として検査結果記憶装置１５０へ出力する。
【００９４】
ステップ５１０においては、欠陥候補群と判定された検査結果を検査結果表示装置１６０に表示する。
【００９５】
ステップ５１１において、ウェーハをアンロードすると終了となる。以上説明した通り、本形態例に係る検査装置の場合には、空間フィルタ２１ａ及び２１ｂを最適配置した状態でセル部又はセンスアンプ部からの反射又は散乱光だけを選択的に遮光し、欠陥等による回折・散乱光だけを撮像することができる。これにより、従来装置以上に検出精度を向上させることができる。
【００９６】
（形態例５）
図１３に、検査装置の他の構成例を説明する。図１３には、図１０との対応部分に同一符号を付して示している。本形態例と形態例４との違いは、空間フィルタ２１ａ及び２１ｂの設定条件を決定する際におけるビーム像の撮像にも検出器（ＴＤＩ）５０ａ、５０ｂを使用する点である。このため、図１３では、検出器（ＴＤＩ）５０ａ及び５０ｂから空間フィルタ設定部６０に対してビーム像（画像データ）を供給するための信号線を描いている。
【００９７】
この形態例の場合、結像レンズ２２ａ及び２２ｂを透過した検出光を分岐して各撮像素子に導くための光学系が簡易化できる。すなわち、結像レンズ２２ａ及び２２ｂの結像面にハーフミラーを配置するだけで良い。ハーフミラーを透過した光束は、図１０の場合と同様、検出器（ＴＤＩ）５０ａ及び５０ｂに入射され、ビーム像として撮像される。一方、ハーフミラーで反射した光束は検出器（ＣＣＤ）５３及び５４に直接入射し、フーリエ像として撮像される。
【００９８】
従って、この形態例の場合、空間フィルタ設定装置６０は、検出器５０ａ及び５０ｂからビーム像の画像データを入力し、検出器５３及び５４からフーリエ像の画像データを入力することになる。
【００９９】
前述したように、この形態例の場合には、実際の検査で使用する検出器５０ａ及び５０ｂを用いてビーム像を検出する。このため、検査時と同じ条件で取得されるビーム像に基づいて強度プロファイルの状態変化を監視し、その結果を空間フィルタの遮光パターンの設定に反映させることができる。
【０１００】
（まとめ）
本発明を実施するための態様は、前述の形態例には限られるものではなく、その技術思想の範囲において種々の変形が可能である。
【０１０１】
以下に、本明細書に開示される内容の主要部を列挙する。
（１）検査光を被検査物へ照射する照射部(300)と、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の像（ビーム像）を観察する散乱光観察部(51)と、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光をフーリエ変換した回折光の像（フーリエ像）を観察する回折光観察部(52)と、回折光の一部を遮光する空間フィルタ部(21a,21b)と、被検査物の表面又は表面近傍で発生した散乱光の強度と位置を検出する検出部(400)と、被検査物を搭載し、移動速度を任意に可変できるステージ部（70）と、検出部にて検出された情報を処理する処理部(100)と、処理部にて処理された情報を表示する表示部(160)と、散乱光の像（ビーム像）の強度プロファイル及び回折光の像（フーリエ像）の強度プロファイルを同時に観察し、当該観察結果に基づいて被検査物表面の特定パターンに起因した回折光を選択的に遮光する空間フィルタの設定条件を決定する空間フィルタ設定部(60)とを有することを特徴とする検査装置。
【０１０２】
（２）（１）に記載の検査装置において、空間フィルタ設定部(60)は、回折光の観察視野内を１本の空間フィルタ部(21a,21b)で走査し、空間フィルタ部を挿入しない場合における散乱光の像（ビーム像）の強度プロファイルと回折光の像（フーリエ像）の強度プロファイルに対する状態変化を同時に監視することを特徴とする検査装置。
【０１０３】
（３）（２）に記載の検査装置において、空間フィルタ設定部(60)は、散乱光の像（ビーム像）の強度プロファイルの状態変化位置と回折光の像（フーリエ像）の強度プロファイルの状態変化位置を記憶し、２つの状態変化の組み合わせに基づいて空間フィルタ部の設定条件を決定することを特徴とする検査装置。
【０１０４】
（４）（３）に記載の検査装置において、空間フィルタ設定部(60)は、設定条件として空間フィルタ部の本数、幅、間隔、配置を決定することを特徴とする検査装置。
【０１０５】
（５）（１）に記載の検査装置において、空間フィルタ設定部(60)は、表示部に、散乱光の像（ビーム像）、回折光の像（フーリエ像）、散乱光の像の強度プロファイル及び回折光の像の強度プロファイルを同時に表示することを特徴とする検査装置。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は半導体ウェーハの検査装置に限らず、液晶基板、ハードディスク、フォトマスク基板その他の被検査対象物の表面の傷、欠陥、汚れ等の検査に対しても広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…ウェーハ
２…チップ
１０ａ、１０ｂ…照明光源
１１ａ、１１ｂ…仰角
１２ａ、１２ｂ…照明のＸＹ面内の方向角
２０ａ、２０ｂ…対物レンズ
２１ａ、２１ｂ…空間フィルタ
２２ａ、２２ｂ…結像レンズ
３０…Ｘスケール
４０…Ｙスケール
５０ａ、５０ｂ…検出器
５１…検出器（ビーム像）
５２…検出器（フーリエ像）
５３…検出器（フーリエ像）
５４…検出器（フーリエ像）
６０…空間フィルタ設定装置
７０…ＸＹステージ
１００…処理装置
１１０…Ａ／Ｄ変換器
１２０…画像処理装置
１２１…画像比較回路
１２２…しきい値演算回路
１２３…しきい値格納回路
１３０…欠陥判定装置
１３１…判定回路
１３２、１３３…係数テーブル
１４０…座標管理装置
１５０…検査結果記憶装置
１６０…検査結果表示装置
１７０…入力装置
１８０…結果処理装置
２００…外部計算装置
３００…照明部
４００…検出部
８００…瞳面
８０１Ａ、８０１Ｂ…スライドレール
８０２…超音波モータ
８０３…空間フィルタ
８０４…リニアエンコーダ
８０６…空間フィルタ（棒型）
８０７…空間フィルタ（鍵型）
１０００…照射ビーム
１００１…セル部
１００２…センスアンプ部
１００３…フーリエ像
１００４…回折光
１００５、１００５ａ〜ｇ…フーリエ像内の空間フィルタの像
１０１０…ビーム像内のセンスアンプ部に対応する強度プロファイル
１０１１…ビーム像内のセル部に対応する強度プロファイル
１０１２…フーリエ像内の回折光の強度プロファイル
１０１２ａ…センスアンプ部からの回折光を遮光した時にフーリエ像内から消える強度プロファイル
１０１２ｂ…セル部からの回折光を遮光した時にフーリエ像内から消える強度プロファイル
１０１３…セル部からの回折光を遮光した時のビーム像内の強度プロファイル
１０１４…センスアンプ部の回折光を遮光した時のビーム像内の強度プロファイル
１０２０…ビーム像
１０３０…ビーム像全体の強度プロファイル
１０４０…フーリエ像全体の強度プロファイル
１０５０…認識条件（セル部）
１０５１…認識条件（センスアンプ部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005419837.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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