(57)【要約】【課題】検査装置において、高感度化を目指す場合、ウェハ上に形成される照明領域が所望の形状となることは重要である。本発明ではウェハ上に形成される照明領域を直接観察することが重要であることを見出した。従来技術ではこの点に関する配慮が十分ではない。【解決手段】本発明は、線状の照明領域を形成する照明系と、前記照明領域からの光を検出する検出光学系と、前記照明領域を撮像する撮像システムと、を有し、前記撮像システムは、前記照明系と前記検出光学系との間の光路に配置され、さらに、前記撮像システムの撮像結果を使用して前記照明領域を調整する処理部を有することを特徴とする。【選択図】  図３
2014085283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状の照明領域を形成する照明系と
前記照明領域からの光を検出する検出光学系と、
前記照明領域を撮像する撮像システムと、を有し、
前記撮像システムは、前記照明系と前記検出光学系との間の光路に配置され、
さらに、
前記撮像システムの撮像結果を使用して前記照明領域を調整する処理部を有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、
前記撮像システムの受光面は、検査される試料が配置される高さと実質的に同じ高さに配置され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、
前記検出光学系は結像光学系であり、
前記処理部は、前記照明領域が前記結像光学系の視野内に含まれるよう、前記照明領域の位置を変更することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記検出光学系は、異なる位置に配置された複数の結像光学系を含み、
前記処理部は、前記照明領域が前記複数の結像光学系の視野の重複した部分に含まれるよう、前記照明領域の位置を変更することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記照明領域の幅を調整することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記照明領域の照度を調整することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記照明領域のシェージングを調整することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記照明領域の傾きを調整することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記照明領域の位置を調整することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の検査装置において、
前記撮像システムは、減光フィルタを有することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の検査装置において、
前記撮像システムは、拡大光学系を有し、
前記処理部は、前記拡大光学系の倍率を考慮して前記照明領域を調整す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】
本発明は基板上の欠陥を検査する検査装置に関する。特に、本発明は回路パターンの形成された半導体ウェハ上の欠陥を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、ウェハ表面の異物、傷等の欠陥は、配線パターンの短絡等の不良原因になり、キャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。同様に、回路パターンの形成されたウェハ上の欠陥も半導体素子の電気特性に影響を与える。よって、半導体製造工程において欠陥を検出し、半導体製造工程へフィードバックすることは重要である。
【０００３】
このような欠陥を検出するのが所謂検査装置である。検査装置の一例としては、光を基板へ照射し、その散乱光を検出することで基板上の欠陥を検出する光学式検査装置が挙げられる。この光学式検査装置は、鏡面ウェハを検査する表面検査装置と、回路パターンが形成されたウェハを検査するパターン付きウェハ検査装置とに大別される。先行技術としては、特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０９６３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面検査装置、及びパターン付きウェハ検査装置、いずれの検査装置の場合でも、高感度化を目指す場合、ウェハ上に形成される照明領域が所望の形状となることは欠陥検出感度に影響を与えるため重要である。本発明では、更なる高感度化のためにはウェハ上に形成される照明領域の形状は従来よりも厳密に管理される必要があり、そのためにはウェハ上に形成される照明領域を直接観察することが重要であることを見出した。従来技術では、この点に関する配慮が十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板に形成される照明領域を直接観察することを特徴とする。
【０００７】
本発明は、線状の照明領域を形成する照明系と、前記照明領域からの光を検出する検出光学系と、前記照明領域を撮像する撮像システムと、を有し、前記撮像システムは、前記照明系と前記検出光学系との間の光路に配置され、さらに、前記撮像システムの撮像結果を使用して前記照明領域を調整する処理部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より高感度な検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の検査装置を説明する図。
【図２】ステージ４００を説明する図。
【図３】実施例１のフローチャートを説明する図。
【図４】照明領域の幅、照度を調整する場合を説明する図。
【図５】シェージングの調整について説明する図。
【図６】照明領域の傾きの調整について説明する図。
【図７】照明領域の位置の変更について説明する図。
【図８】実施例２について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例の検査装置を説明する図である。本実施例の検査装置はパターン付きウェハ検査装置であり、被検査対象２００に対して斜方から照明光３０１を照明する。照明光３０１は照明系３００から照明される。照明系３００には、シリンドリカルレンズ、シリンドリカルミラー等の実質的に線状の照明領域を形成するための光学素子１０２が含まれる。なお、本実施例の検査装置は、照明系３００をｘｙｚ方向に移動するための第１の移動システムと、照明系の位置は変更せずに光学素子１０２をｘｙｚ方向に移動、及び回転するための第２の移動システムを有する。第１の移動システムには照明系３００を移動するための治具（筐体と表現することもできる）、及びモータに例示される駆動部が含まれる。また、第２の移動システムには照明系の位置は変更せずに光学素子１０２をｘｙｚ方向に移動、及び回転するための治具（筐体と表現することもできる）、及びモータに例示される駆動部が含まれる。
【００１２】
照明光３０１によって形成された照明領域からの散乱光は、上方検出系８００、斜方検出系１００、１０１によって検出、結像されることになる。ここで、上方検出系８００、斜方検出系１００、１０１について詳細に説明する。上方検出系８００は、その検出光軸が被検査対象２００の法線２０４と実質的に平行に配置される。上方検出系８００は対物レンズ８０５、結像レンズ８０９、センサ８０２（１次元ラインセンサ、２次元センサ等）を有する。
【００１３】
斜方検出系１００、１０１は被検査対象２００に対して斜めに配置される。対物レンズ８０５、結像レンズ８０９、センサ８０２（１次元ラインセンサ、２次元センサ等）を有する点は上方検出系と同様である。なお、上方検出系８００、斜方検出系１００、１０１のうち少なくとも１つは被検査対象２００上に形成された回路パターンからの不所望な回折光を遮光するために、その空間周波数面（フーリエ面と呼ばれることもある）にいわゆる空間フィルタを有する場合もある。本実施例の検査装置では、１つの照明領域に対して、３つの暗視野像が得られることになる。
【００１４】
上方検出系８００、斜方検出系１００、１０１から得られた暗視野像は演算処理系７０１に送られる。演算処理系７０１では、検査画像と参照画像との差分を得て（差分処理と表現することもできる）、差分に対して閾値処理を行うことで、被検査対象２００上の欠陥を検出する。欠陥検出は、この比較結果をいわゆる特徴量を用いて統合処理することで行われることもある。また演算処理系７０１では、送られてきた上方検出系８００、斜方検出系１００、１０１から得られた暗視野像同士を統合処理することもある。
【００１５】
さらに別条件（例えば、別光学条件）で得られた暗視野像同士を統合処理することもある。
【００１６】
欠陥検出の結果は表示装置７０２に送られ、被検査対象の座標と対応付けてマップとして表示される。
【００１７】
被検査対象２００はステージ４００上に搭載されている。ステージ４００は、制御装置７０３からの信号に基づいて、主にＸＹ方向に移動する。この移動がスキャン動作となり、被検査対象２００全面の欠陥検出が行われる。なお、本実施例ではＸ方向が走査方向であり、ｙ方向が送り方向であると表現することもできる。
【００１８】
なお、欠陥検査装置では、いわゆるレビュー用の顕微鏡８０３（明視野光学系と称することもできる）、線状照明の形状を確認するための基準チップ２０５を有する場合もある。
【００１９】
次に、図２を用いてステージ４００について詳細に説明する。図２（ａ）に示すように、ステージ４００には被検査対象２００を搭載するための搭載位置２０２が予め決められている。本実施例では、ステージ４００において、搭載位置２０２が規定されている面２０３内に照明領域の画像を得るための撮像部２０１を有する。撮像部２０１の受光部の高さは、被検査対象２００が搭載されるべき高さと実質的に同じ高さである。このように撮像部２０１を配置することで、被検査対象２００上に照明領域が形成された状態と実質的に同じ状態で照明領域の状態を直接得ることが可能となる。また、撮像部２０１は照明系３００と検出光学系との間に配置されると表現することもできる。
【００２０】
次に撮像部２０１について説明する。撮像部２０１は複数の画素を有している。画素の配列の仕方は、図２（ｂ）に示すようにｘｙ方向に２次元的に配列する場合、図２（ｃ）（ｄ）に示すようにある方向に１次元的に配列する場合が考えられる。画素の寸法、数は照明領域のデータ、画像を得るのに十分な寸法、数であれば良い。本実施例では、撮像部２０１によって照明領域のデータを直接取得し、調整する。
【００２１】
次に、照明領域のデータを得て、照明領域を調整するフローを図３を用いて説明する。
まず、撮像部２０１を照明領域上に移動させる（ステップ３１０）。
【００２２】
次に、演算処理系７０１は、撮像部２０１からのデータ（照度と表現することもできる）を得る（ステップ３２０）。データを得る方法は幾つか考えられる。例えば、１つ目の方法は、照明領域全体、又は一部のデータを画像として得る方法である。２つ目の方法は、照明領域の任意の場所のデータをサンプリングすることである。１つ目の方法であれば詳細な照明領域の状態が得られし、２つ目の方法であればデータの量は少なく演算処理系７０１の負荷は少なくなる。いずれの方法を採用するかは、例えば要求される欠陥検出感度、演算処理系７０１が処理できるデータ量に応じて演算処理系７０１や作業者が任意に決定すれば良い。例えば、要求される欠陥検出の感度が高い場合は（第１の感度）１つ目の方法が望ましいであろうし、第１の感度よりも相対的に低い第２の感度で検査を行う場合は２つ目の方法でも十分であろうということである。また、１つ目の方法における画像には演算処理系７０１が処理しやすいように形式やデータサイズが変更された画像も含まれる。つまり、１つ目の方法における画像には所定の方法により画像処理された画像も含むということである。
【００２３】
演算処理系７０１は、撮像部２０１の撮像結果から被検査対象２００上に形成される照明領域の状態を得る（ステップ３３０）。ここで、照明領域の状態とは、例えば、後述する照明領域の幅、照度、シェージング、傾き、位置のことである。
【００２４】
次に、演算処理系７０１は、照明領域の状態が所望の状態か否かを判断する（ステップ３５０）。より具体的には、演算処理系７０１には検査に望ましい照明領域の状態（照明状態閾値）が予め定められており、演算処理系７０１は照明状態閾値と得られた照明領域の状態とを比較する。この照明状態閾値は、照明領域の幅、照度、シェージング、傾き、位置に対して個別に設定される。
【００２５】
照明領域の状態が所望の状態となっていなければ、演算処理系７０１によって後述する照明領域の調整が行われる（ステップ３５０）。
【００２６】
照明領域の状態が所望の状態となっていれば、照明領域の調整は終了である（ステップ３６０）。
【００２７】
被検査対象２００の検査は、ステップ３６０の後に行われる。なお、ステップ３１０からステップ３６０のフローは、任意のタイミング（例えば、被検査対象２００毎、ロット毎、所定の期間毎）で行うことができる。
【００２８】
次に、照明領域の調整について詳細に説明する。まず、図４を用いて照明領域の幅、照度を調整する場合を説明する。図４の曲線４０１は撮像部２０１によって得られた照明領域のｘｚ平面に平行な面での照度を示している。まず、照明領域の幅の調整について説明する。演算処理系７０１は、曲線４０１の半値幅ｗ1が所定の幅となっているか否かを判断する。もし、半値幅ｗ1が所望の幅となっていなければ、第２の移動システムによって光学素子１０２の位置を変更し、半値幅ｗ1をｗ2（＜ｗ1）へ変更する。なお、本実施例では照明領域の幅の調整に当たり、曲線４０１の半値幅を使用したが、照明領域の幅を調整する際に使用するのは半値幅でなくても良い。
【００２９】
続いて、照明領域の照度の調整について説明する。演算処理系７０１は、曲線４０１の最大値Ｉ1が所定の値となっているか否かを判断する。もし、最大値Ｉ1が所望の値となっていなければ、演算処理系７０１は照明系３００内のフィルタをより透過率の高いフィルタに変更し、照度をＩ1からＩ2（＞Ｉ1）へ変更する。また、Ｉ1が予め定めた照度より大幅に低くなっている場合は、照明系３００に何らかの異常が発生している場合も考えられる。この場合、演算処理系７００はアラート信号を出力することになる。なお、本実施例では照明領域の照度の調整に当たり、曲線４０１の最大値を使用したが、照明領域の照度を調整する際に使用するのは最大値でなくても良く、例えば曲線４０１の積分値であっても良い。
【００３０】
次に、図５を用いて、シェージングの調整について詳細に説明する。図５（ａ）の曲線５０２は、撮像部２０１によって得られた照明領域のｙｚ平面に平行な面での照度を示している。曲線５０２は、図５（ｂ）に示すように、上方検出系８００の視野５０４と斜方検出系１００の視野５０５と斜方検出系１０１の視野５０６とが重複した部分に照明領域５０１の一部は含まれており、他の部分は含まれていないことを示している。図５（ｂ）の状態は高感度な検査を行うに当たり、望ましい状態ではない。そこで、本実施例では、第１の移動システムによって照明領域５０１の視野５０４、５０５、５０６に対する相対的な位置を変更することによって、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）に示す状態に変更する。より具体的には、第１の移動システムは、上方検出系８００の視野５０４と斜方検出系１００の視野５０５と斜方検出系１０１の視野５０６とが重複した部分に照明領域５０１が全て含まれるよう照明領域５０１の位置を変更する。図５（ｃ）の状態となると、曲線５０２は曲線５０３に変化する。曲線５０３では、照明領域の中点ｙcenterで最大の照度が得られることになる。
【００３１】
次に、照明領域の傾きの調整について図６を用いて説明する。図６では、撮像部３０１にて得られた照明領域のｘｙ平面における画像を示している。図６の状態では、ＸA≠ＸB≠ＸCとなっている。演算処理系７０１は、第１の移動システムを使用することでＸA＝ＸB＝ＸCとなるよう照明領域の傾きを変更する。つまり、演算処理系７０１は、照明領域５０１の傾きをｘ走査方向には実質的に直交するよう、ｙ走査方向には実質的に平行となるよう調整する。
【００３２】
次に、照明領域の位置の変更について図７を用いて説明する。図６（ａ）では、撮像部３０１にて得られた照明領域のｘｙ平面における画像を示している。照明領域５０１は、当初Ｘ座標ＸAにあるものとする。本実施例では、演算処理系７０１は、第１の移動システムを使用することで照明領域５０１の位置をＸAから検査に望ましい位置ＸDへ変更する。ここで、検査に望ましい位置とは様々な表現が可能であるが、例えば、図６（ｂ）に示すように上方検出系８００の視野５０４と斜方検出系１００の視野５０５と斜方検出系１０１の視野５０６とが重複した部分に照明領域５０１が全て含まれるような位置と表現することができる。
【００３３】
本実施例によれば、被検査対象２００上に形成される照明領域を所望と形状とすることができる。
【実施例２】
【００３４】
次に、図８を用いて実施例２を説明する。以降の説明では、実施例１と異なる部分を主に説明する。実施例１では、ステージ４００上に撮像部２０１を設けたが、本実施例では、ステージ４００とは離間した位置に撮像部２０１を配置する。
【００３５】
図８（ａ）に示すように、本実施例では、形成された照明領域５０１を倍率Ｍで拡大して撮像部２０１へ拡大像８５０として結像する拡大光学系８２０を有する。拡大光学系８２０は、図８（ｂ）に示すように照明領域５０１からの光を集光し、コリメートする検出レンズ８７０と結像レンズ８８０とを有する。
【００３６】
本実施例では、撮像部２０１から得られた照明領域の形状、寸法は真の形状、寸法ではない。そこで、本実施例では、照明領域の幅、照度、シェージング、傾き、位置の調整に当たっては、倍率Ｍを考慮して行われることになる。倍率Ｍを考慮するとは、例えば実施例２において図４に示すようなＷ1が得られたとするなら、演算処理系７０１はＷ1/Ｍから照明領域の現在の真の幅を得る、そして、演算処理系７０１はＷ1がＷ2へ調整された後、Ｗ2/Ｍから調整後の真の幅を得るということである。
【００３７】
本実施例によれば、微細な照明領域であっても容易に調整することが可能になる。なお、照明系３００から照明される照明光３０１の照度は非常に高い場合もある。よって、照明領域５０１と撮像部２０１との間に減光フィルタに例示される減光システムを配置しても良い。
【００３８】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は実施例に限定されない。例えば、照明領域の幅、照度、シェージング、傾き、位置に例示される調整項目のうち任意の調整項目を選択して調整することも本明細書の開示の範囲内であるし、本明細書に開示される内容は被検査対象２００上に線上の照明領域以外の照明領域を形成する検査装置に適用しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１００、１０１  斜方検出系
２００  被検査対象
３００  照明系
３０１  照明光
４００  ステージ
７０１  演算処理系
７０２  表示装置
７０３  制御装置
８０２  センサ
８０５  対物レンズ
８０９  結像レンズ
【図１】
2014085283.tif 000003
【図２】
2014085283.tif 000004
【図３】
2014085283.tif 000005
【図４】
2014085283.tif 000006
【図５】
2014085283.tif 000007
【図６】
2014085283.tif 000008
【図７】
2014085283.tif 000009
【図８】
2014085283.tif 000010