(57)【要約】【課題】従来の方法では、膜種が同じで、膜厚が異なる場合等は再度の実測が必要となり、検査条件を設定するのに時間がかかってしまう。【解決手段】複数の検出光学系がそれぞれ、検光角を変える光学素子と、前記検光角を制御する検光角制御部と、を有し、処理部は、前記複数の検出光学系毎の、前記検光角と、前記検光角に対応した信号対雑音比と、前記基板の膜種と、前記基板の膜厚との関係を保存したデータベースを有し、前記データベースを更新していく。さらにＳＮＲ閾値を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の欠陥を検査する検査装置において、
基板に光を照射する照射光学系と、
前記基板からの光を検出する複数の検出光学系と、
前記検出結果に基づいて前記欠陥を検出する処理部と、を有し、
前記複数の検出光学系はそれぞれ、
検光角を変える光学素子と、前記検光角を制御する検光角制御部と、を有し、
前記処理部は、
前記複数の検出光学系毎の、
前記検光角と、前記検光角に対応した信号対雑音比と、前記基板の膜種と、前記基板の膜厚との関係を保存したデータベースを有し、
前記データベースを更新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、
前記処理部は、
前記複数の検出光学系毎の、
信号対雑音比に閾値処理を施し、
前記閾値より大きい信号対雑音比同士を、乗算、または加算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、検査装置、および方法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ェハ表面の異物や欠陥等を検査する方法，異物や傷等の欠陥を光学式検査装置、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】
ウェハ等の基板の欠陥を検査する検査装置では、散乱光を検出する際、検光については考慮しないか、または、固定した検光角度で検査することが一般的である。
【０００３】
近年では、微細化する半導体デバイス製造分野において各デバイス製造メーカが半導体デバイスの膜種（材料），膜厚，表面状態，プロセスなどの研究を重ね、独自に最適な設計を行い、多種多様な半導体デバイスが開発されるようになった。
【０００４】
そのような多種多様な半導体デバイスを検査する際、それぞれのデバイスにおいて最高の感度設定をするためには、膜種，膜厚に応じた検光角の設定が必要であることが知られるようになった。しかし、膜種，膜厚に応じた検光角等の検査条件の設定には多大な時間を要する。
【０００５】
検光角を変化させる先行技術としては以下の特許文献１が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４７３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、表面を検査する装置において偏光を調整可能な照射ビームで表面を照射し、明視野，暗視野，グレーフィールドで検出できる検出器を複数配置している。そして、表面から散乱された光を検出器している。特許文献１では検出器に、偏光が調整可能なコントローラを配置していることが開示されている。
【０００８】
しかし、膜種が同じで、膜厚が異なる場合等では、最適な検光角が異なる。そのため、特許文献１の方法では、膜種が同じで、膜厚が異なる場合等は再度の実測が必要となり、検査条件を設定するのに時間がかかってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の特徴を有する。なお、本発明は以下の特徴をそれぞれ独立して備える場合もあれば、複合して備える場合もある。
【００１０】
本発明の第１の特徴は、基板に光を照射する照射光学系と、前記基板からの光を検出する複数の検出光学系と、前記検出結果に基づいて前記欠陥を検出する処理部と、を有し、前記複数の検出光学系はそれぞれ、検光角を変える光学素子と、前記検光角を制御する検光角制御部と、を有し、前記処理部は、前記複数の検出光学系毎の、前記検光角と、前記検光角に対応した信号対雑音比と、前記基板の膜種と、前記基板の膜厚との関係を保存したデータベースを有し、前記データベースを更新することにある。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、前記処理部は、前記複数の検出光学系毎の、信号対雑音比に閾値処理を施し、前記閾値より大きい信号対雑音比同士を計算して、より強調していくことにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以下の効果を奏する。なお、本発明は以下の効果を独立して奏する場合もあれば、同時に奏する場合もある。
（１）膜厚や膜種が異なる場合でも迅速な検査条件設定が可能となる。
（２）検出感度が従来より向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例の検査装置の構成。
【図２】検出領域（散乱方位）分割図。
【図３（ａ）】検光角を回転させる例。
【図３（ｂ）】領域Ａ、前方散乱における最適角度１０５°の例。
【図３（ｃ）】領域Ｃ、後方散乱における最適角度１６５°の例。
【図４】ディスプレイ１３の表示例。
【図５（ａ）】斜方照射での検出領域の配置。
【図５（ｂ）】垂直照射での検出領域の配置。
【図６（ａ）】本実施例のフローチャート。
【図６（ｂ）】データベースの例。
【図７】ＳＮＲ閾値を説明する図。
【図８】検量線を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に本発明の実施例である検査装置の装置構成を示す。
【００１６】
本実施例では、パターン無しウェハの検査装置を例として扱う。光源１から照射された光は、ミラー２ａで光路を切替えられ、垂直照明光は集光レンズ３ａで集光し被検査体である試料４に照射される。ミラー２ｂ，２ｃを経由した光は、斜方照明光として、試料に照射される。
【００１７】
試料４は回転ステージ、および直進Ｘステージ、および高さ方向Ｚステージを備えたＸＺθステージ５上に配置されており、それぞれステージには位置座標がわかるスケールが配置されている。
【００１８】
試料４からの散乱光は複数配置された検出光学系で検出される。複数の検出光学系で検出された散乱光は、各検出光学系が備える集束光学系６（レンズ等）で集束され、検光素子７を介して、検出器８（光電子増倍管等）を通してＡ／Ｄ変換される。
【００１９】
各集束光学系６には、検光角を変える検光素子７が配置されており、各検光素子７には、それぞれの領域毎（散乱方位）に個別に検光角を回転させることができる検光素子制御部１２が接続されている。検光素子制御部１２は検出信号の最適化をするため、検光素子７を１８０°回転させながら信号とノイズを検出する。
【００２０】
検出した信号とノイズを処理部１０で計算し、ＳＮＲが最適になる検光角度を求め、フィードバック部１１から検光素子制御部１２に指令を与え、個々の検出領域で前述の最適検光角度に設定を行う。そして、この最適検光角度で散乱光を検出し、処理部１０で欠陥の検査を行う。なお、処理部１０は後述するデータベースを備える。
【００２１】
図２に検出領域（散乱方位）分割図を示す。本実施例では、検出領域を４分割した場合を示す。図２の場合、領域Ａは前方散乱領域、領域Ｂは、側方散乱領域、領域Ｃは後方散乱領域となる。
【００２２】
例えば図３（ａ）に示す通り、検光素子を１８０°回転させながら欠陥１４からの信号３０１と試料表面からの背景光（ノイズ）３０２を検出させる。前方散乱領域である領域Ａの信号３０１と背景光（ノイズ）３０２の検出強度は図３（ｂ）のようになる。検出光強度と、背景光強度から検光角度毎の信号対雑音比（ＳＮＲ）３０３を計算し、ＳＮＲが最大になる検光角度を算出する。
【００２３】
図３（ｂ）では、領域Ａ、前方散乱において、検出角度１０５°が最適角度になることが分かる。
【００２４】
同様に図３（ｃ）では、領域Ｃ、後方散乱において、１６５°が最適角度と分かる。
【００２５】
なお、検光角は、試料面からの検光素子の透過軸を示している。本実施例であれば、このように検出領域によって検光角度の最適位置が異なる場合でも、領域毎（散乱方位毎）の最適な検光角を設定することができる。
【００２６】
また、異なる材質の試料を検査する場合も領域毎（散乱方位毎）に最適検光角度が異なる。この場合は、標準粒子を塗布した被検査体をステージに乗せた後、被検査体を回転させながら検光素子を回転させる。標準粒子からの散乱光（信号）と被検査体表面からの背景光を取得し、最適角度を算出し、検光検出素子を最適位置に設定する。設定が終わった後、試料全面の検査を行うことで、ある被検査体で装置の最高感度を引き出すことが可能となる。信号取得では、例として標準粒子としたが、実異物など信号が取得できるものがあれば良い。
【００２７】
図１のディスプレイ１３には、図４のような各領域毎の信号やノイズ，ＳＮＲといったグラフ、および検光最適角度の情報などを表示することが可能である。
【００２８】
また、検光設定値を手動で変更した場合や、検出領域を選択した場合のＳＮＲが自動計算され表示される。ＳＮＲのグラフでは、グラフをクリックすると検出角度とＳＮＲが表示される。
【００２９】
また、図５（ａ）に示すように斜方照射の場合、試料４に対して斜方から入射する光に対して検出領域を対称に配置することで、実際の回転角度を半分にすることができ、検光検出最適値実測時間＝１８０°÷領域数となり、最適検光検出角度設定までの時間を半減できる。図５（ａ）の場合、前方，側方，後方共に２領域ずつ検出領域が配置されているため、検光検出最適値実測時間は半分となる。
【００３０】
図５（ｂ）に垂直照射の場合を示す。垂直照射の場合は、検出領域は全方位で対称なので、斜方照射と同様に検光検出最適値実測時間＝１８０°÷領域数となる。
【００３１】
以降は、図６（ａ）のフローチャートを用いて、本実施例の処理の流れを説明する。
【００３２】
まず、試料を測定する６０１。処理部１０に登録された図６（ｂ）に示すようなデータベース（膜種，膜厚，検光角，検出方位に対応した検光角等が登録されたもの。）を確認し、膜種，膜厚が既知か未知かを確認する６０２。
【００３３】
また、グラフボタンを押すと図６（ｃ）に示すような膜厚を振った場合のグラフが表示される。既知の膜種（光学係数）や膜厚を入力すると、最適な検光検出角度を表示する。また、実測した結果とデータベースを比較することで、膜種，膜厚の推測も可能となる。
【００３４】
次に、膜種，膜厚が未知の場合について説明する。
【００３５】
膜種，膜厚が未知の場合は、図３（ａ），（ｂ）のように試料の測定６０３を行い、検出領域毎（検出方位毎）に最も大きいＳＮＲ、その時の検光角を算出する６０４。
【００３６】
次に算出したＳＮＲ及び検光角について、データベースとの比較を行うか否かを選択する６０５。比較を行わない場合は、６０４にて算出した検光角を設定し、で検査を行う６１８。
【００３７】
比較を行う場合６０６は、検出領域（検出方位）と検光角との関係から、膜種，膜厚を推定する６０７。
【００３８】
データベースのデータと類似性がある場合は、データベースの値を検査に使うのか、実測した値を検査に使うのかを選択する６０８。
【００３９】
比較を行ったが、類似性が無い場合は、新たなデータとして、検出領域（検出方位），ＳＮＲ，検光角等の情報を、新たにデータベースへ登録し、データベースを更新していく６０９。
【００４０】
次に、膜種，膜厚が既知の場合について説明する。
【００４１】
膜種，膜厚が既知の場合は、データベースを確認する６１０。
【００４２】
データベースに該当するデータがある場合は、過去の計算結果すなわち登録されている検光角を検査に使用する６１３。
【００４３】
データベースに該当するデータが無い場合は、図１乃至図３の状態、すなわち検査装置をモデリングした光学シミュレーションを使用して６１１、ＳＮＲが最大となる検光角を算出する６１２。
【００４４】
ここで、６１２，６１３で算出した検光角を実測値と比較し、検査で使用する検光角を決定しても良い６１４〜６１７。なお、実測する方法は前述した図３（ａ），（ｂ），６０３，６０４の方法と同様である。
【００４５】
そして、上記のフローで決定した検光角を用いて検査を行う６１８。
【００４６】
そして、後述するＳＮＲ補正の選択を行い６１９，６２０、検査結果を表示し６２１、検査は終了する６２２。
【００４７】
上記のような、フローを行うことで以下の効果を奏することができる。
（１）膜種，膜厚が未知の場合でも、最大のＳＮＲを実現する検光角を用いて検査を行うことができる。
（２）算出した検光角等をデータベースに登録していくため、膜種，膜厚が異なる場合でも実測を行うことなく迅速に検査を行うことができる。
（３）膜種，膜厚が既知の場合は、データベースと照合するだけで実測を行わない分、検査を迅速に行うことが可能となる。
【００４８】
また、図６（ａ）のようなフローをディスプレイ１３にツリー状に表示、作業者がマウス等の入力装置で選択できるようにすれば、作業者は従来よりも容易に検査条件を設定することができる。
【００４９】
併せて、図４や図６（ｂ）の画面も表示すれば、より容易に検査条件を設定することができる。
【実施例２】
【００５０】
次に実施例２として、さらに検出感度を向上させる方法について説明する。実施例１の方法では、検出方位（散乱方位）毎に最適なＳＮＲを設定することができた。処理部１０では、検出した信号と閾値を比較して欠陥を検出するが、本実施例では、検出方位（散乱方位）毎に最適に設定されたＳＮＲを乗算し、ＳＮＲのＳの部分をさらに強調する。さらに、特定の検出方位のＳＮＲを除くような値（ＳＮＲ閾値）を設ける。例えばＳＮＲ閾値を１以上に設定すれば、乗算結果が小さくなるような値を除くことができるので、ＳＮＲは強調される方向にのみ乗算されることが可能となる。なお、このＳＮＲ閾値は処理部１０において、任意に変更することが可能である。
【００５１】
実施例２を、図７を用いて説明する。ＳＮＲ補正機能としてＳＮＲ閾値以上の検査領域結果を乗算することでＳＮＲをさらに向上することができる。
【００５２】
検出領域ＡのＳＮＲ７０１はＳＮＲ閾値７１１より大きいので、計算に使用する。同様に検出領域ＢもＳＮＲ閾値より大きいので、計算に使用する。領域ＣはＳＮＲ閾値以下のため７０２、領域Ｃの結果は、採用しない。
【００５３】
そして、領域Ａ、およびＢに対して信号を乗算７０３し、ノイズに対しても領域ＡとＢの結果を乗算する７０４と、最終ＳＮＲ７０５は大幅に向上する。ＳＮＲしきい値以上の２領域の検出信号（領域Ａの検出信号Ａｓ）同士を乗算した結果がＳ_Ｔotalとなる。
【００５４】
Ｓ_Ｔotal＝ＡsxＢs            ・・・・７０３
Ｎ_Ｔotal＝ＡnxＢn            ・・・・７０４
ＳＮＲ＝Ｓ_Ｔotal／Ｎ_Ｔotal  ・・・・７０５
【００５５】
なお、Ｓ_Ｔotalは領域数で除算してもよいし、単純和と同値になるように検量線を用いて補正してもよい。
【００５６】
また、この機能を使用することで、最高感度検出のみでなく、信号強度が各領域で一定となる設定や、背景光を一定にする設定、ＳＮＲを一定に設定するということも可能である。
【００５７】
なお、このＳＮＲ閾値を用いたＳＮＲ補正は、図６の６１９〜６２０に示すように任意に選択することができる。図６では、ＳＮＲ補正は６２０において行われる。
【００５８】
図８に示す通り、処理部１０では、検出光強度を欠陥サイズに換算するのに検量線が用いられている。８０１は、単純和やシミュレーションを用いて作成した検量線である。前記の通り、ＳＮＲしきい値を用いて信号，ノイズ同士の乗算を行い、ＳＮＲを算出した場合の検量線８０２は傾きや形状が大きく異なる。これは、同一検出輝度Ａでの検出欠陥サイズが基準検量線を使用した場合、欠陥サイズがＢとなるのに対し、本実施例で測定した結果では、欠陥サイズがＡとなり、検出欠陥サイズが異なることを示している。
【００５９】
本実施例では、この検量線８０１に適合するように検量線８０２の傾きを調整する。これによって、検出輝度Ａに対して検出欠陥サイズはＣとなり、同一指標での検査が可能となる。
【００６０】
この方法を採用すると単純和や領域毎にある係数を乗算して重み付けした結果の総和をとる以上に、ＳＮＲの向上が見込める。Ｎoiseに対しても同様の処理を行った結果を用いて、上記信号とノイズとの比を取ることにより、ＳＮＲが向上する。
【００６１】
本発明は、本実施例には限定されない。検査対象はウェハ，ハードディスク基板，液晶基板等であっても良いし、装置構成は本実施例に示す構成でなくても良い。検光を用いる検査装置に幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  光源
２ａ，２ｂ，２ｃ  ミラー
３ａ，３ｂ  集光レンズ
４  試料
５  ＸＺθステージ
６  集束光学系
７  検光素子
８  検出器
９  Ａ／Ｄ変換器
１０  処理部
１１  フィードバック部
１２  検光素子制御部
１３  ディスプレイ
１４  欠陥
３０１  信号
３０２  ノイズ
３０３  ＳＮＲ
【図１】
2011209088.tif 000003
【図２】
2011209088.tif 000004
【図３（ａ）】
2011209088.tif 000005
【図３（ｂ）】
2011209088.tif 000006
【図３（ｃ）】
2011209088.tif 000007
【図４】
2011209088.tif 000008
【図５（ａ）】
2011209088.tif 000009
【図５（ｂ）】
2011209088.tif 000010
【図６（ａ）】
2011209088.tif 000011
【図６（ｂ）】
2011209088.tif 000012
【図７】
2011209088.tif 000013
【図８】
2011209088.tif 000014