(57)【要約】【課題】検査装置では、欠陥のサイズを得る場合はある。ここで、欠陥のサイズの他にも欠陥の形状を得られた方がなお望ましい。欠陥の形状が得られれば、半導体製造工程の異常原因の特定を迅速に行うことができるからである。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、第１の検出光学系からの第１の信号波形、及び第１の検出光学系とは空間的に異なる位置に配置された第２の検出光学系からの第２の信号波形を取得し、第１の信号波形、及び第２の信号波形から欠陥の第１の方向における寸法、及び第１の方向と交差する第２の方向における寸法を得ることを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】
第１の検出光学系と、
前記第１の検出光学系とは空間的に異なる位置に配置された第２の検出光学系と、
処理部と、を有し、
前記処理部は、前記第１の検出光学系からの第１の信号波形、及び前記第２の検出光学系からの第２の信号波形を取得し、前記第１の信号波形、及び前記第２の信号波形から欠陥の第１の方向における寸法、及び第１の方向と交差する第２の方向における寸法を得る検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
試料に斜方照明光を供給する照明光学系を有し、
前記第１の方向とは前記斜方照明光を前記試料に投影した投影線と実質的に平行な方向である検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記第１の検出光学系の為の第１の感度カーブ、及び前記第２の検出光学系の為の第２の感度カーブを有し、
前記第１の感度カーブ、及び前記第２の感度カーブは、前記第１の検出光学系、及び前記第２の検出光学系が大きさが既知で所定の対称性を有する欠陥について実質的に同じ大きさの信号を出力した際には実質的に同じ粒径を出力するよう設定される検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の信号波形と前記第２の信号波形とが実質的に同じである場合は、前記欠陥の形状を球状であると判断する検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記第１の検出光学系は、前方散乱光を検出し、
前記第２の検出光学系は、側方散乱光を検出する検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の検査装置において、
前記第１の検出光学系の為の第１の感度カーブ、及び前記第２の検出光学系の為の第２の感度カーブを有し、
前記第１の感度カーブ、及び前記第２の感度カーブは、前記第１の検出光学系、及び前記第２の検出光学系が大きさが既知で所定の対称性を有する欠陥について実質的に同じ大きさの信号を出力した際には実質的に同じ粒径を出力するよう設定される検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の信号波形と前記第２の信号波形とが実質的に同じである場合は、前記欠陥の形状を球状であると判断する検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の検査装置において、
前記第１の検出光学系は、前方散乱光を検出し、
前記第２の検出光学系は、側方散乱光を検出する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料上の傷や異物といった欠陥を検出する検査装置に関する。特に、本発明は、ウェハ上の欠陥を検出する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、ウェハ上の傷、異物等の欠陥は結果物の歩留まりに影響を与える。よって、ウェハ上の欠陥を検出し、半導体製造工程へフィードバックし、管理することは歩留まりを管理する上で重要である。この欠陥を検出するために使用されるのがいわゆる検査装置である。先行技術文献としては、下記の文献が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０５８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検査装置では、欠陥のサイズを得る場合はある。ここで、欠陥のサイズの他にも欠陥の形状を得られた方がなお望ましい。欠陥の形状が得られれば、半導体製造工程の異常原因の特定を迅速に行うことができるからである。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】
【０００５】
本発明は、第１の検出光学系からの第１の信号波形、及び第１の検出光学系とは空間的に異なる位置に配置された第２の検出光学系からの第２の信号波形を取得し、第１の信号波形、及び第２の信号波形から欠陥の第１の方向における寸法、及び第１の方向と交差する第２の方向における寸法を得ることを１つの特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
半導体製造工程の異常原因をより早く特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】検査装置を説明する図。
【図２】本実施例を説明するフローチャート。
【図３】横長欠陥の検出を説明する図。
【図４】縦長欠陥の検出を説明する図。
【図５】検査結果の表示例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本実施例の検査装置を説明する図を示す。レーザ光源１０１からのレーザ光は、照明切り替えミラー１０２によって２つの経路に導かれる。１つ目はミラー１０３によって斜方照明される経路であり、もう１つはミラー１０４によって実質的に垂直照明される経路である。なお、レーザ光源１０１としては、可視光を発生する光源、不可視光を発生する光源が使用されうる。
【００１０】
ウェハ１０５からの散乱光は検出光学系１０８a、１０８b、１０８cによって検出され、電子信号へ変換される。検出光学系１０８a、１０８b、１０８c内の光電変換素子としては、光電子増倍管(ＰＭＴ)やＣＣＤ、フォトダイオードなどの光を電気信号に変換する素子が使用されうる。検出光学系１０８a、１０８b、１０８cの数は本実施例に限定されるものではなく、レーザ光によって形成された照明領域を囲むようウェハ１０５の上方に複数個配置されうる。
【００１１】
検出光学系１０８aは、ミラー１０３によって斜方照明されたレーザ光のウェハ１０５上での投影矢印１１１に対して前に配置されているので、前方検出系と表現できる。検出光学系１０８bは、ミラー１０３によって斜方照明されたレーザ光のウェハ１０５上での投影矢印１１１に対して側方に配置されているので、側方検出系と表現できる。検出光学系１０８cは、ミラー１０３によって斜方照明されたレーザ光のウェハ１０５上での投影矢印１１１に対して後ろに配置されているので、後方検出系と表現できる。
【００１２】
その他の表現としては、検出光学系１０８aは前方散乱光を検出し、検出光学系１０８bは側方散乱光を検出し、検出光学系１０８cは後方散乱光を検出すると表現できる。なお、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cの少なくとも１つは、ウェハ１０５の法線周辺に散乱した散乱光を検出する場合もある。
【００１３】
検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの信号は情報処理部１０９によって処理され、処理結果は入出力装置１１０に表示される。処理には、（１）検出した信号が欠陥か否かを判断する処理、（２）後述する欠陥の大きさを得る処理、欠陥の形状を推定する処理が含まれる。
【００１４】
（１）の処理は、情報処理部１０９が検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの信号を加算し、加算結果と所定のしきい値とを比較し、加算した結果がしきい値より大きければ欠陥と判定し、しきい値以下であればノイズと判定することで行われる。また、（１）の処理は、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの信号のうち任意に選択された信号と所定のしきい値とが比較されることで行われる場合もある。
【００１５】
ウェハ１０５は、回転ステージ１０６によって回転し、ステージ１０７によって１軸方向に直線的に移動する。
【００１６】
レーザ光が照射されている状態で、ウェハ１０５が回転しながら１軸方向に移動し、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cによって散乱光を得ることによってウェハ１０５全面の検査ができる。
【００１７】
図２に、本実施例の検査処理を説明するフローチャートを示す。ステップ２０１ではスピンドル１０６上に標準粒子（ＰＳＬ）が塗布された標準ウェハを搭載する。標準粒子は、球状の粒子で粒径が既知のものである。標準ウェハは標準粒子が所定の密度塗布されたものである場合もある。標準粒子は、大きさが既知で所定の対称性を有する欠陥の一例である。
【００１８】
ステップ２０２では標準ウェハに対して照明切り替えミラー１０２を光路から退避させ、ミラー１０４によって実質的な垂直照明を供給する（斜方照明である場合もある）。
【００１９】
ステップ２０３では、ステップ２０２で発生した散乱光を検出光学系１０８a、１０８b、１０８cで検出する。標準粒子からの散乱光は、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cでそれぞれの出力信号として検出される。そして、出力信号を粒径に変換する感度カーブを各検出光学系１０８a、１０８b、１０８cに設定する。ここまでで、検査のための準備は終了である。ステップ２０３によって、ある標準粒子からの散乱光を検出光学系１０８a、１０８b、１０８cで検出した場合、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cは実質的に同じ粒径が出力されるよう設定される。
【００２０】
ステップ２０４で、標準ウェハは検査装置から取り出される（アンロードされる）。
【００２１】
次に、ステップ２０５で検査対象であるウェハ１０５を回転ステージ１０６上にロードする。
【００２２】
ステップ２０６で、レーザ光の照明、ウェハの回転、直線移動が行われることで検査が行われる。ステップ２０６は、感度カーブから欠陥のサイズを得ることを含む。
【００２３】
ステップ２０７では、情報処理部１０９では、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cの信号から欠陥形状の判定が行われる。
【００２４】
ステップ２０８では、入出力装置１１０にステップ２０７の結果が表示される。
【００２５】
次に、図３、図４を使用してステップ２０７の詳細を説明する。図３、図４は、ウェハ１０５の上方から表面検査装置を説明する図である。以降の説明では、斜方照明されるレーザ光の光軸をウェハ１０５上に投影した投影線と実質的に平行な方向を横方向と、投影線と交差、より具体的には直交する方向を縦方向として説明する。
【００２６】
図３では、横方向に細長い欠陥３０１（横長欠陥と表現することができる）がウェハ１０５上に形成されているとする。その場合、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの出力電圧波形は前方検出器信号３０２a、側方検出器信号３０２b、後方検出器信号３０２cとして出力される。
【００２７】
この場合、側方検出器信号３０２bは、前方検出器信号３０２a、後方検出器信号３０２cよりも高い。よって、側方検出器信号３０２bによって得られる欠陥の寸法は、前方検出器信号３０２a、後方検出器信号３０２cによって得られる欠陥の寸法よりも大きくなる。情報処理部１０９は、この場合、欠陥が横方向に細長い欠陥であると判断し、判断した結果を入出力装置１１０に表示する。
【００２８】
図４では、縦方向に細長い欠陥４０１（縦長欠陥と表現することができる）がウェハ１０５上に形成されているとする。
【００２９】
その場合、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの出力電圧波形は前方検出器信号４０２a、側方検出器信号４０２b、後方検出器信号４０２cとして出力される。
【００３０】
この場合、前方検出器信号４０２aと後方検出器信号４０２cとは側方検出器信号４０２bよりも高い。よって、前方検出器信号３０２a、後方検出器信号３０２cによって得られる欠陥の寸法は、側方検出器信号３０２bによって得られる欠陥の寸法よりも大きくなる。情報処理部１０９は、この場合、欠陥が縦方向に細長い欠陥であると判断し、判断した結果を入出力装置１１０に表示する。
【００３１】
情報処理部１０９は、欠陥の横方向、縦方向の長さだけでなく、長さの比を得る場合もある。
【００３２】
情報処理部１０９は、第１の検出光学系からの第１の信号波形、及び第１の検出光学系とは空間的に異なる位置に配置された第２の検出光学系からの第２の信号波形を取得し、第１の信号波形、及び第２の信号波形から欠陥の第１の方向における寸法、及び第１の方向と交差する第２の方向における寸法を得ると表現することができる。第１の方向、及び第２の方向は斜方照明されるレーザ光の光軸をウェハ１０５上に投影した投影線を基準に説明できる。
【００３３】
より具体的には、第１の検出光学系の為の第１の感度カーブ、第２の検出光学系の為の第２の感度カーブは、第１の検出光学系と第２の検出光学系とが大きさが既知で所定の対称性を有する欠陥について実質的に同じ大きさの信号を出力した際には実質的に同じ粒径を出力するよう設定されると表現することができる。
【００３４】
なお、前方検出器信号２０３a、側方検出器信号２０３b、及び後方検出器信号２０３cが実質的に同じ値、許容範囲以内であれば、情報処理部１０９は欠陥の形状を球状であると判断する。
【００３５】
図５は入出力装置１１０の表示結果を説明する例である。ウェハマップ５０１上では、検出した欠陥がウエハ上の座標と対応付けて表示される。本実施例では、球状欠陥は符号５０２、縦長欠陥は符号５０３、横長欠陥は符号５０４として、当業者が容易に形状の違いを認識できるよう表示するアイコンの形状を変更することで表示される。
【００３６】
本実施例によれば、欠陥の形状を推定することができるので、半導体製造工程の異常原因をより早く特定することができる。
【００３７】
本発明は、実施例に限定されない。検出光学系の数は本実施例に開示される数より少ない場合、多い場合もある。
さらに、（２）の処理は、情報処理部１０９が、検出信号と粒径との関係を示す換算関数（後述する感度カーブ）と加算結果とを比較することで場合もある。（２）の処理は、検出光学系１０８a、１０８b、１０８cからの信号のうちの任意の信号（例えば、最も大きい信号）と換算関数とを比較することで行われる場合もある。
【符号の説明】
【００３８】
１０１・・・レーザ光源
１０２・・・照明光切り替えミラー
１０３・・・ミラー
１０４・・・ミラー
１０５・・・ウェハ
１０６・・・回転ステージ
１０７・・・ステージ
１０８a・・・検出光学系
１０８b・・・検出光学系
１０８c・・・検出光学系
１０９・・・情報処理部
１１０・・・入出力装置
【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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