(57)【要約】【課題】  レーザ光源や光学部品は有寿命品であり、その劣化や変動は装置性能に影響を及ぼす。散乱光や反射光を検出するような装置の場合、検出した結果に異常がある場合、投光系と受光系のいずれに異常があるのかを切り分けるのに時間がかかっていた。【解決手段】  本発明は、光を発生する照明系と、前記光を透過光と反射光とに分岐する分岐部と、前記透過光を検出する第１の検出部と、前記検出部の検出結果から前記照明系の異常を判断する監視部と、を有することを１つの特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する照明系と、
前記光を透過光と反射光とに分岐する分岐部と、
前記透過光を検出する第１の検出部と、
前記検出部の検出結果から前記照明系の異常を判断する監視部と、を有する検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記監視部は、前記検出結果の周期、及び振幅のうち少なくとも１つに基づいて前記照明系の異常を判断する検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
試料からの光を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部の検出結果から検査を行う処理部と、を有し、
前記処理部は、前記照明系が異常と判断された状況下で得られた検査結果を無効とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記第１の検出部は、前記透過光の空間分布を得る検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記監視部は、前記空間分布の最大位置の変動量に基づき前記照明系の異常を判断する検査装置。
【請求項６】
請求項４に記載の検査装置において、
前記監視部は、前記空間分布の形状の理想値からの歪み量に基づいて前記照明系の異常を判断する検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の検査装置において、
試料からの光を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部の検出結果から検査を行う処理部と、を有し、
前記処理部は、前記照明系が異常と判断された状況下で得られた検査結果を無効とする検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の検査装置において、
前記第１の検出部は、前記透過光の空間分布を得る検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の検査装置において、
前記監視部は、前記空間分布の最大位置の変動量に基づき前記照明系の異常を判断する検査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の検査装置において、
前記監視部は、前記空間分布の形状の理想値からの歪み量に基づいて前記照明系の異常を判断する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物、例えば表面の異物や傷等の欠陥を検査する装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面検査において、例えば、半導体デバイスの製造工程では、ベアウェーハにパターンを転写し、エッチングで削ることによって回路を形成してゆく。回路を形成していく様々な半導体デバイスの製造工程において、ウェーハ表面に付着した異物や欠陥などは歩留まりを低下させる大きな要因となっている。
【０００３】
ウェーハ表面に付着した異物や欠陥は各製造工程において管理されている。ベアウェーハ表面に付着している異物やウェーハ表面に存在する傷等の欠陥を高感度、及び、高スループットで検出するのがウェーハ表面検査装置である。
【０００４】
試料表面の微小な欠陥を検出するために、例えば、照射手段からウェーハ表面上に集光したレーザビームを照射して、欠陥から散乱する散乱光を集光・検出し、数十ｎｍから数μｍ以上の寸法の欠陥を検出する方法がある。
【０００５】
従来技術としては、下記の特許文献１、及び２が挙げられる。特許文献１に示されるように、装置の性能向上のために、照射レーザパルス発振に同期させてAD変換を行う技術が提案されている。また、下記特許文献２には、実際の照度分布形状に近いモデルを用いて、精度よく粒子径、及び位置を算出する方式が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１３２７９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
照射手段のレーザ光源は有寿命品であり、その劣化特性は、装置性能に影響を及ぼす。劣化の検出は、レーザ光を検知するセンサをメンテナンス時に使用して確認する方法や、照射時間から劣化推定で交換するという運用が一般的である。
【０００８】
照射手段内のレーザ光源や光学部品は有寿命品であり、その劣化や変動は、装置性能に影響を及ぼす。散乱光や反射光を検出するような装置の場合、検出した結果に異常がある場合、投光系と受光系のいずれに異常があるのかを切り分けるのに時間がかかっていた。
【０００９】
つまり、照射手段、例えば特にレーザ光源の劣化は重要であるにもかかわらず、検査中に照射手段の劣化を他の構成と切り分けて検出することは困難であり、従来技術ではこの点に関する配慮が十分ではなかったということである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は照明光から分岐した光（例えば、レーザ光）を検出し、この検出結果を監視する機能を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以下の効果のうち少なくとも１つを奏する。（１）短時間で装置劣化原因を究明することができる。（２）投光系の劣化によるメンテナンス時期が正確にわかる。（３）投光系の特性を用いて、検出信号をデジタル補正する機能を設けることにより、性能向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る表面検査装置の構成図の例である。
【図２】照射光検出手段の出力波形の例である。
【図３】照射光監視手段の処理を説明するフローチャートである。
【図４】実施例２に係る表面検査装置の構成図の例である。
【図５】２次元センサの検出イメージと１画素の時間波形例である。
【図６】２次元センサの検出イメージの１ライン（８画素）の時間波形例である。
【図７】空間分布形状の監視例を示す図である。
【図８】空間分布形状の監視例を示す図である。
【図９】検査結果の表示例を示す図である。
【図１０】検査結果に有効無効情報を加えた表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では、照射光の監視を行う表面検査装置の例を説明する。図１は、本実施例の表面検査装置の構成図の例である。図１に示すように、試料ステージ１０１、照射手段１０２、照射光検出手段１０４、照射光監視手段１０５、散乱光検出手段１０８、信号処理手段１１０、表示手段１１１、記憶手段１１２等を備えている。
【００１５】
照射手段１０２から照射されたパルス光は反射板１０３によって分岐される。より具体的には、反射板１０３はビームスプリッタ、ハーフミラーを含む。反射板１０３によって反射された光は試料１００へ供給され、反射板１０３を透過した光は照射光検出手段１０４へ供給される。反射板１０３が分岐する光の強度比は作業者が任意に設定できる。
【００１６】
試料１００上で散乱された光は、散乱光検出手段１０９で検出され、ＡＤ変換器１０９にてデジタル化され、信号処理手段１１０にて、ノイズ低減、欠陥判定が行われる。
【００１７】
欠陥判定の結果は、記憶手段１１２に記憶される。
【００１８】
表示手段１１１は、記憶手段１１２に保存された欠陥判定の結果（欠陥の位置及び大きさ情報）を欠陥マップとして、画像表示する。
【００１９】
一方で、照射光検出手段１０４で検出された光は、照射光監視手段１０５にて、検査中の照射状況を信号処理手段１１０へ通知する。信号処理手段１１０では、照射状況に合わせて、欠陥判定の結果を加工する。
【００２０】
図２は、照射光検出手段１０４からの出力波形例を示す。照射光監視手段１０５では、例えば、振幅２０２や周期２０１を監視する。照射光監視手段１０５は、正常時と定義した所定の状態よりも、周期が短い場合、及び振幅が小さい場合の少なくとも１つの場合に、照射手段１０２が異常であると判断する。より具体的には、以下のいずれかの場合に照射手段１０２が異常であると判断する。（１）正常時と定義した所定の状態よりも、周期が短く、かつ振幅が小さい場合。（２）正常時と定義した所定の状態よりも、周期が短い、又は振幅が小さい場合。
【００２１】
照射光監視手段１０５による監視手順のフローチャートを図３に示す。検査開始後に照射光が安定した状態になったところで、Step ３０１のように監視を開始する。
【００２２】
続いて、Step３０２に示すように、周期PがP0-Pth<P<P0+Pthの状態（P0：正常時の周期、Pth: 所定の基準値）にあり、かつ振幅AがA0-Ath<A<A0+Athの状態（A0：正常時の周期、Ath: 所定の基準値）にある場合、照射光監視手段１０５は照射光が正常であると判断し、step３０３に示すように信号処理手段１１０は検査結果は有効であると判断する。
【００２３】
一方で、監視結果がP0-Pth<P<P0+Pth、A0-Ath<A<A0+Athの関係を満たさない場合、step３０４に示すように照射光監視手段１０５は照射光が異常であると判断し、その結果、信号処理手段１１０は検査結果を無効化する。なお、照射光が異常であると判断された場合、照射手段１０２の調整、より具体的には反射板１０３のパルス光に対する位置の変更、及び照射光学系内の光源の交換の少なくとも１つが行われる場合もある。
【００２４】
図９に検査結果の表示例を示す。検査マップ９０１内に、欠陥情報９０２が表示されている。欠陥情報としては、欠陥の座標や大きさ情報が含まれる。
【００２５】
図１０に、検査中に異常と判断した場合の例を示す。領域１００１は前述したstep３０４で無効領域と判断された領域である。領域１００１は、例えば色を変更する等当業者が他の領域と区別できるよう表示される。領域１００１内の欠陥情報１００２は無効扱いとなる。検査結果に無効領域が発生した場合は、投光系の再調整を行う必要があることが容易にわかる。
【００２６】
本実施例の監視は検査中に行われる。更に、本実施例の監視は照射光の一部を照射光が試料１００、及び散乱光検出手段１０８へ至る経路とは異なる経路によって検出することで、散乱光検出手段１０８の異常とは切り分けて照射手段１０２の異常を検出することが可能となる。その結果、本実施例は以下の効果のうち少なくとも１つを奏する。（１）短時間で装置劣化原因を究明することができる。（２）投光系の劣化によるメンテナンス時期が正確にわかる。
【実施例２】
【００２７】
次に実施例２について説明する。以降の説明では、実施例１と異なる部分について主に説明する。本実施例では、照射光の1次元の時間変化だけでなく、空間分布をも監視できる表面検査装置の例を説明する。
【００２８】
図４は、実施例２における表面検査装置の構成図の例である。図１の表面検査装置のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００２９】
照射光検出手段４０４は複数の画素が２次元的に配列された２次元センサである。また、照射光監視手段４０５は空間処理を行えるものとする。空間処理とは、例えば図６に示すようなある時間の空間分布を監視することである。
【００３０】
図５に、ある時間の８×８画素の２次元イメージ画像を示す。１画素（領域５０１）に注目すると、時間波形は、図２と同様である。
【００３１】
図６に１×８画素（領域６０１）の時間波形を示す。このように時間方向には、実施例１のような監視を行うことができ、かつ、ある時間の空間分布の監視も行うことが可能である。
【００３２】
空間分布の監視内容としては、空間分布の最大位置の変動量（図７）、及び空間分布形状の理想値からの歪み量（図８）の少なくとも１つが含まれる。照射光監視手段４０５は空間分布の最大位置の変動量が所定範囲内か否か、空間分布形状の理想値からの歪み量が所定範囲内か否か判断することで照明系１０２の異常を判断する場合もある。
【００３３】
また、空間分布に関する情報を信号処理手段１１０へ送信すれば、信号処理手段１１０は照射光検出手段４０４の検出結果から試料１１０上に形成される照明領域の照度分布を得ることができる。
【００３４】
例えば、反射板１０３における反射光と透過光との強度比が実質的に１：１であり、かつ反射板１０３と照射光検出手段４０４との間の距離と照射光検出手段４０４とレンズ１０６との距離とが実質的に同じであるなら照射光検出手段４０４の検出結果はレンズ１０６上の空間分布と実質的に同視できる。さらに、レンズ１０６の性能（例えば、透過率、焦点距離）が既知であれば、試料１００上の照度分布形状は十分推定することができる。すなわち、あらかじめ試料１００上の照度分布形状を得ておかなくても、検査中に試料１００上の照度分布形状を得ることができるということである。
【００３５】
本実施例によれば、照射光検出手段４０４の検出結果からリアルタイムに照度分布形状がわかるため、特開２００８−１４８４９に示されているような照度分布形状を用いた検査座標の変更が可能となる。より具体的に説明するなら、極座標系（(r, θ)座標系）で得られた検査座標を２次元直交座標系（(x, y)座標系）で得る際に、ＡＤ変換器１０９にてデジタル化されたデジタルデータと照射光検出手段４０４の検出結果から得られた試料１００上の照度分布形状を使用することも本実施例の開示の範囲内ということである。
【符号の説明】
【００３６】
１００・・・試料、
１０１・・・試料ステージ、
１０２・・・照射手段、
１０３・・・反射板、
１０４・・・照射光検出手段、
１０５・・・照射光監視手段、
１０６，１０７・・・レンズ、
１０８・・・散乱光検出手段、
１０９・・・ＡＤ変換器、
１１０・・・信号処理手段、
１１１・・・表示手段、
１１２・・・記憶手段
２０１・・・周期、
２０２・・・振幅、
４０４・・・２次元の照射光検出手段、
４０５・・・２次元の照射光監視手段、
５０１・・・１画素領域、
６０１・・・８画素分の領域（X方向）、
９０１・・・検査結果マップ、
９０２・・・欠陥情報、
１００１・・・無効領域、
１００２・・・欠陥情報、
【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】
2015055583.tif 000009
【図８】
2015055583.tif 000010
【図９】
2015055583.tif 000011
【図１０】
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