(57)【要約】【課題】従来技術では、偏光状態の違いにより正しく欠陥と、異物との弁別を行うことができない場合も考えられる。【解決手段】上記課題を達成するために、本発明の第１の特徴は、試料を載置する搬送系と、前記試料の第１の領域に第１の光を照射し、前記試料の第２の領域に第２の光を照射する照射光学系と、前記試料からの光を受光する受光系と、前記照射光学系での時間遅れを記憶する記憶部と、前記受光結果と、前記時間遅れとを用いて、試料に由来する欠陥と異物とを弁別する処理部とを有することにある。本発明の第２の特徴は、前記第１の光の状態と、前記第２の光の状態とを観察する光学条件観察部と、前記光学条件観察部での観察結果をフィードバックする観察結果フィードバック部と、前記フィードバックを用いて前記第１の光と、前記第２の光との光学条件を同じにする光学条件制御部とを有することにある。【選択図】  図１
2011075353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する搬送系と、
前記試料の第１の領域に第１の光を照射し、前記試料の第２の領域に第２の光を照射する照射光学系と、
前記試料からの光を受光する受光系と、
前記照射光学系での時間遅れを記憶する記憶部と、
前記受光結果と、前記時間遅れとを用いて、試料に由来する欠陥と異物とを弁別する処理部とを有する検査装置。
【請求項２】
請求項１の検査装置において、
前記第１の光の状態と、前記第２の光の状態とを観察する光学条件観察部と、
前記光学条件観察部での観察結果をフィードバックする観察結果フィードバック部と、
前記フィードバックを用いて前記第１の光と、前記第２の光との光学条件を同じにする光学条件制御部とを有する検査装置。
【請求項３】
請求項１の検査装置において、
前記第１の光は、斜方照明であり、前記第２の光は垂直照明である検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の検査装置及び方法に関する。例えば、半導体デバイスの製造工程で試料表面のゴミ等の異物（凸欠陥）や試料に由来する欠陥（凹欠陥）等を検査する方法、異物や欠陥等を検査する装置、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。
【背景技術】
【０００２】
光学式検査装置は、回転させた試料上をレーザで走査することで試料全面の検査を行う。プロセスの微細化に伴い、検出に必要な欠陥サイズも微細化が要求され、位置精度と共にスループットが要求される。
【０００３】
光学式検査装置では、斜方照明で微細な異物，垂直照明で欠陥を主に検出することが知られている。検査体の表面上の異物または欠陥の検査における検査体へのレーザ照射に関する従来技術としては、特開２００１−５１６８７４号公報（特許文献１）が知られている。
【０００４】
特許文献１には、レーザ照射の方法として、偏光状態の異なる２つの光を照射し、試料に由来する欠陥と、ゴミ等の異物を弁別することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５１６８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、偏光状態の違いにより正しく欠陥と、異物との弁別を行うことができない場合も考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、本発明の第１の特徴は、試料を載置する搬送系と、前記試料の第１の領域に第１の光を照射し、前記試料の第２の領域に第２の光を照射する照射光学系と、前記試料からの光を受光する受光系と、前記照射光学系での時間遅れを記憶する記憶部と、前記受光結果と、前記時間遅れとを用いて、試料に由来する欠陥と異物とを弁別する処理部とを有することにある。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記第１の光の状態と、前記第２の光の状態とを観察する光学条件観察部と、前記光学条件観察部での観察結果をフィードバックする観察結果フィードバック部と、前記フィードバックを用いて前記第１の光と、前記第２の光との光学条件を同じにする光学条件制御部とを有することにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、試料に由来する欠陥と、ゴミ等の異物とを弁別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例である欠陥検査装置光学系の概念図。
【図２】図１に示した実施例の欠陥検査装置照射レーザスポット位置の一例を示した平面図。
【図３】図１に示した実施例の欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図。
【図４】図１に示した実施例の欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図。
【図５】図１に示した実施例の欠陥検査装置における欠陥検出の一例を示した概念図。
【図６】本発明の一実施例である欠陥検査装置光学系の概念図。
【図７】図６に示した実施例の欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。  
図１は本発明の欠陥検査装置，欠陥検査方法の一例による概念を図示したものである。
【００１３】
光源１０１は、円形試料１０６上に存在する微小な異物等の欠陥を検出するために、微小な異物等の欠陥から強度の強い散乱光が得られるレーザ光を射出する。
【００１４】
光源１０１から射出したレーザ光は、ハーフミラー１０２を経て、反射方向１１６と透過方向１１７に分けられる。反射方向１１６に分けられたレーザ光は異物，欠陥の検出サイズを調整する光量調節機構１０３を経て集光レンズ１０５を通り、円形試料１０６上に垂直照射レーザスポット２０１を形成する。同時に、透過方向１１７に分けられたレーザ光は異物，欠陥の検出サイズを調整する光量調節機構１０３ａ，反射ミラー１０４〜１０４ａ，集光レンズ１０５ａを通り、円形試料１０６上に斜方照射レーザスポット２０２を形成する。円形試料１０６は回転ステージ１０７にセットされる。さらに回転ステージ１０７は、ＸＹＺ軸ステージ１０８上に搭載される。これら回転ステージ１０７及びＸＹＺ軸ステージ１０８は、全体制御部１１２からの指令に基づくステージコントローラ１１１によって制御される。
【００１５】
まず円形試料１０６はＸＹＺ軸ステージ１０８のＺ軸にて検査可能な高さに調整する。円形試料１０６は回転ステージ１０７によって回転するとともにＸＹＺ軸ステージ１０８によって半径方向（ＸＹ方向）に送られ、レーザスポットにより円形試料１０６上を螺旋状に走査し、検査を行う。
【００１６】
図２は欠陥検査装置照射レーザスポット位置の一例を示した平面図である。光源１０１から射出されたレーザがハーフミラー１０２により反射方向１１６に分岐され集光レンズ１０５により円形試料１０６上に形成された垂直照射レーザスポット２０１，光源１０１から射出されたレーザがハーフミラー１０２により透過方向１１７に分岐され集光レンズ１０５ａにより円形試料１０６上に形成された斜方照射レーザスポット２０２は円形試料１０６中心部に並べて照射する。垂直照射レーザスポット２０１，斜方照射レーザスポット２０２の形状は正円形状でも構わないが、検査は円形試料１０６を回転ステージ１０７によって回転するとともにＸＹＺ軸ステージ１０８によって半径方向（ＸＹ方向）に送られ、レーザスポットにより円形試料１０６上を螺旋状に走査するため、スループットを向上させることを考慮し、楕円形状とする。
【００１７】
図３は欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図である。図３（ａ）に示すように、円形試料１０６中心部に垂直照射レーザスポット２０１を照射し、並べて斜方照射レーザスポット２０２を照射する。その後、図３（ｂ）に示すように円形試料１０６を回転方向２０３に回転させＸＹＺ軸ステージ１０８をＸ方向２０４に移動させることで螺旋状に走査をする。しかし、垂直照射レーザスポット２０１，斜方照射レーザスポット２０２を並べて照射すると円形試料１０６のＸ方向２０４に走査しただけでは、斜方照射レーザスポット２０２が円形試料１０６中心部を走査することができない。
【００１８】
図４は欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図である。斜方照射レーザスポット２０２が円形試料１０６中心部を走査することができないことを補うため、図４（ａ）に示すように円形試料１０６中心部に垂直照射レーザスポット２０１を照射し、並べて斜方照射レーザスポット２０２を照射する。図４（ｂ）に示すように、円形試料１０６を回転方向２０３に回転させＸＹＺ軸ステージ１０８をＹ方向２０５に移動させ、斜方照射レーザスポット２０２が円形試料１０６中心部に配置するよう走査する。その後、図４（ｃ）に示すようにＸＹＺ軸ステージ１０８をＸ方向２０４に移動させることで螺旋状に走査をする。これにより１回の走査で垂直照射レーザスポット２０１，斜方照射レーザスポット２０２から異物，欠陥の検出が可能となる。
【００１９】
検査中において円形試料１０６上に異物等の欠陥があると、垂直照射レーザスポット２０１または斜方照射レーザスポット２０２がこれらを横切った際に照射された光が散乱され、この散乱光を光電変換部（例えば高感度を有する光電子倍増管）１１３の各々を備えた例えば低角度受光光学系１０９〜１０９ａ及び、例えば中角度受光光学系１１０〜１１０ａによって受光して検出し、電気信号に変換する。
【００２０】
図５に欠陥検査装置における欠陥検出の一例を示した概念図を示す。図５（ａ）に示すように水平方向から５度〜３０度程度の範囲の低角度受光光学系１０９〜１０９ａと水平方向から３０度〜５５度程度の範囲の中角度受光光学系１１０〜１１０ａを配置し、図５（ｂ）に示すよう垂直照射レーザスポット２０１，斜方照射レーザスポット２０２を囲むように低角度受光光学系１０９〜１０９ｇ，中角度受光光学系１１０〜１１０ｃを設けた場合、斜方照射に対しては、低角度受光光学系１０９〜１０９ｇにより、異物から比較的大きな輝度信号が得られる散乱光を受光する。垂直照射に対しては、中角度受光光学系１１０〜１１０ｃにより、スクラッチ等の欠陥から比較的大きな輝度信号が得られる散乱光を受光する。また、異物，欠陥を検出する際は、検出領域ごとに時間遅れで検出できる記憶媒体１１９を搭載する。
【００２１】
また、本実施例の欠陥検査装置では、垂直照射光，斜方照射光、それぞれの状態を観察する光学条件観察部と、光学条件観察部での観察結果を垂直照射光，斜方照射光へフィードバックする観察結果フィードバック部、フィードバックによって垂直照射光と、斜方照射光との光学条件を同じにする光学条件制御部を有する。
【００２２】
本実施例では、光学条件観察部及び光学条件制御部は、垂直照射光，斜方照射光の光路それぞれに配置される。そして、観察結果フィードバック部からのフィードバックによって、垂直照射光，斜方照射光それぞれの光路に配置された光学条件制御部は、垂直照射光，斜方照射光の強度，スポットの形状，波長，偏光状態等の光学条件をそろえる。
【００２３】
以上説明した実施例であれば、検出受光する散乱光には、異物，欠陥による方位の違いが顕著に反映されるため、偏光状態の違いによって弁別が正しく行えないという課題を解消することができる。よって、垂直照射と斜方照射を同時に照射し、低角度受光光学系１０９〜１０９ｇと中角度受光光学系１１０〜１１０ｃの組合せで異物と欠陥を識別することが可能となる。
【００２４】
その後、検出欠陥分類機構１１４にて異物，欠陥に判別されディスプレイ１１５に出力される。
【００２５】
この実施形態では垂直照射レーザスポット２０１を円形試料１０６中心に照射し、並べて斜方照射レーザスポット２０２を照射しているが、斜方照射レーザスポット２０２を円形試料１０６中心に照射し、並べて垂直照射レーザスポット２０１を照射しても可能とする。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。図６は本発明の欠陥検査装置，欠陥検査方法の一例による概念を図示したものである。
【００２７】
第２の実施の形態において、第１の実施の形態との相違点は、円形試料１０６上に照射されるレーザスポットを垂直，斜方，時間遅れで照射するため斜方照射側の反射ミラー１０４〜１０４ａの間にレーザシャッタ１１８を搭載する。
【００２８】
また、検査において、Ｙ方向２０５の走査が不要となるためＸＹＺ軸ステージ１０８をＸＺ軸ステージ１０８ａとする。
【００２９】
光源１０１から射出したレーザ光は、ハーフミラー１０２を経て、反射方向１１６と透過方向１１７に分けられる。反射方向１１６に分けられたレーザ光は異物，欠陥の検出サイズを調整する光量調節機構１０３を経て集光レンズ１０５を通り、円形試料１０６上に垂直照射レーザスポット２０１を形成する。同時に、透過方向１１７に分けられたレーザ光は異物，欠陥の検出サイズを調整する光量調節機構１０３ａ，反射ミラー１０４〜１０４ａ、を通り、レーザシャッタ１１８にて遮断される。このレーザシャッタ１１８は開閉可能でありレーザ光の射出と遮断の制御が可能である。
【００３０】
円形試料１０６は回転ステージ１０７にセットされる。さらに回転ステージ１０７は、ＸＺ軸ステージ１０８ａ上に搭載される。これら回転ステージ１０７及びＸＺ軸ステージ１０８ａは、全体制御部１１２からの指令に基づくステージコントローラ１１１によって制御される。まず円形試料１０６はＸＺ軸ステージ１０８ａのＺ軸にて検査可能な高さに調整する。検査中の円形試料１０６は回転ステージ１０７によって回転するとともにＸＺ軸ステージ１０８ａによって半径方向（Ｘ方向２０４）に送られ、レーザスポットにより円形試料１０６上を螺旋状に走査し、検査を行う。
【００３１】
図７は欠陥検査装置における検査の流れの一例を示した説明図である。図７（ａ）に示すように円形試料１０６上の垂直照射レーザスポット２０１を円形試料１０６中心部に照射する。図７（ｂ）に示すように、円形試料１０６を回転方向２０３に回転させＸＺ軸ステージ１０８ａをＸ方向２０４に移動させ、時間遅れで斜方照射レーザスポット２０２を円形試料１０６中心に照射する。この時間遅れを実現させるためレーザシャッタ１１８を利用し、レーザシャッタ１１８の開閉にて斜方照射レーザの照射時間の制御を行う。その後、図７（ｃ）に示すようにＸＺ軸ステージ１０８ａをＸ方向２０４に移動させることで螺旋状に走査をする。これにより、１回の走査で垂直照射レーザスポット２０１，斜方照射レーザスポット２０２から異物，欠陥の検出が可能となる。さらにＸＹ方向２０５の走査が不要でＸ方向２０４のみで走査が可能となる。
【００３２】
また、異物，欠陥を検出する際は、検出領域ごとに時間遅れで検出できる記憶媒体１１９を搭載する。
【００３３】
以上説明したように、垂直照射と斜方照射を時間遅れに照射し、異物と欠陥を識別することが可能となる。
【００３４】
その後、検出欠陥分類機構１１４にて異物，欠陥に判別されディスプレイ１１５に出力される。
【００３５】
この実施形態では斜方照射を遅らせているが垂直照射を遅らせても可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  レーザ光源
１０２  ハーフミラー
１０３〜１０３ａ  光量調設機構
１０４〜１０４ａ  反射ミラー
１０５〜１０５ａ  集光レンズ
１０６  円形試料
１０７  回転ステージ
１０８  ＸＹＺ軸ステージ
１０８ａ  ＸＺ軸ステージ
１０９〜１０９ｇ  低角度受光光学系
１１０〜１１０ｃ  中角度受光光学系
１１１  ステージコントローラ
１１２  全体制御部
１１３  光電変換部
１１４  検出欠陥分類機構
１１５  ディスプレイ
１１６  反射方向
１１７  透過方向
１１８  レーザシャッタ
１１９  記憶媒体
２０１  垂直照射レーザスポット
２０２  斜方照射レーザスポット
２０３  回転方向
２０４  Ｘ方向
２０５  Ｙ方向
５０１  異物からの散乱光
５０２  欠陥からの散乱光
【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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