(57)【要約】【課題】パターン欠陥検査装置の処理能力を低下させずにイメージセンサの感度補正データを取得することが可能で、ロット毎あるいはウエハ毎の自動補正により高感度かつ高安定なパターン欠陥検査装置を提供する。【解決手段】検査対象物をハンドリングする移動ステージ上に備えられたイメージセンサの感度校正用ミラー片を用いて補正特性を得、検査対象物のロード／アンロード時に該補正特性に基づいてイメージセンサの複数の撮像素子毎の補正を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に光を照射し、イメージセンサで光学像を取得して、検査対象物のパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置において、前記検査対象物をハンドリングする移動ステージ上に前記イメージセンサの感度校正用ミラー片を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記イメージセンサは複数の撮像素子を有し、前記感度校正用ミラー片で得た補正情報に基づいて、前記イメージセンサの各撮像素子毎の補正を行うことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２において、前記イメージセンサの各撮像素子毎の補正は、前記検査対象物の交換動作と並行して行われることを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項３において、前記補正は予め指定された時間間隔で自動的に実行されることを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項１において、前記イメージセンサの感度校正は、照明光学系および結像光学系の照度分布による明るさムラと、前記補正情報とに基づいて行われることを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項６】
検査対象物に光を照射し、イメージセンサで光学像を取得して、検査対象物のパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置のイメージセンサの校正方法であって、前記検査対象物をハンドリングする移動ステージ上に備えられたイメージセンサの感度校正用ミラー片で得た補正情報に基づいて、前記イメージセンサの複数の撮像素子毎の補正を行うことを特徴とするイメージセンサの校正方法。
【請求項７】
請求項６において、前記イメージセンサの各撮像素子毎の補正は、前記検査対象物の交換動作と並行して行われることを特徴とするイメージセンサの校正方法。
【請求項８】
請求項６において、前記補正は予め指定された時間間隔で自動的に実行されることを特徴とするイメージセンサの校正方法。
【請求項９】
請求項６において、前記イメージセンサの複数の撮像素子毎の補正は、照明光学系および結像光学系の照度分布による明るさムラと、前記補正情報とに基づいて行われることを特徴とするイメージセンサの校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ，フォトマスク，プリント基板等の検査対象物体上に形成された複数のパターンの欠陥を検査するのに好適なパターン欠陥検査装置に係り、照明光学系，結像光学系、およびイメージセンサの各撮像素子間の感度バラツキを補正し、明るさムラのない正規化された画像を得るパターン欠陥検査装置およびイメージセンサの校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のパターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図である。本装置は照明光源７からの光が照明光学系６を通り、ハーフミラー５で反射し、対物レンズ４を通して検査対象となるウエハ２上を照射する。照射された光はウエハ２上のパターン検出光として再び対物レンズ４およびハーフミラー５，８を通り結像光学系１０によりイメージセンサ１１上に結像される。一方ハーフミラー８により一部の検出光は自動焦点検出器９に戻り、移動ステージ１の高さを制御する。欠陥情報を含むパターン検出光はイメージセンサ１１により光電変換され、ＡＤ変換器１２によりデジタルデータに変換される。その後あらかじめ計算機１６によって求め補正データ記憶部１５へ登録しておいた感度の補正データ，画像正規化回路１３により明るさムラのない画像を取得し、欠陥判定回路１４により欠陥データが得られる。イメージセンサ１１としては多数の撮像素子からなる一次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）イメージセンサがある。また最近では検査速度を高速化するべく、複数の１次元イメージセンサを２次元に配列し、各１次元イメージセンサを移動した時に、その移動速度と各一次元センサの出力データを同期させて、隣接する各一次元イメージセンサの出力を加算していき、検査対象物の同一位置を撮像することにより検出光量の増加をはかったＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：遅延積算）イメージセンサ等が使われている。
【０００３】
従来のパターン欠陥検査装置でのイメージセンサの感度補正データ１５は、あらかじめウエハ２の代わりにミラーウエハを装置内にロードし実際の検査で使用する光学条件を設定してデータを取得する必要がある。そのためミラーウエハをウエハカセット１７から移動ステージ１に搬送しなければならず、補正データ取得後はまた元のウエハカセット１７にアンロードする必要がある。このような動作は装置の処理能力を低下させるだけでなく、感度の補正データの再現精度を低下させる要因にもなっていた。また近年の半導体プロセスの微細化に伴い、安定した検査感度を得るためにはロット毎あるいはウエハ毎の補正が望ましいが、前記問題のため数日間または１週間に一度程度の補正データの取得が実用限界となっていた。しかしながら、以上のように従来技術によれば、感度補正データを得るためにその都度ミラーウエハをロード／アンロードしなければならず、装置の処理能力低下が問題となっていた。
【０００４】
被検査試料として半導体素子製造用のリソグラフィーマスクのパターンの検査の際に、マスクに補正用パターンを設け、これを撮像して得られた補正用信号に基づいて、撮像信号の補正や焦点の補正を行う技術は知られている（例えば、特許文献１参照）が、ミラーウエハを用いたイメージセンサの感度補正における上記問題点について記載されたものは見当たらない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８１１５９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、パターン欠陥検査装置の処理能力を低下させずにイメージセンサの感度補正データを取得することが可能で、ロット毎あるいはウエハ毎の自動補正により高感度かつ高安定なパターン欠陥検査装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の実施例は、検査対象物をハンドリングする移動ステージ上に備えられたイメージセンサの感度校正用ミラー片で得た補正情報に基づいて、イメージセンサの複数の撮像素子毎の補正を行うものである。
【０００８】
また、当該補正は検査対象物の交換動作と並行して行われるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１はパターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図である。主な構成は、図２と同様なので、説明は省略する。イメージセンサ１１は、一般に１ラインあたり４０９６画素程度の多素子タイプであり、最近のウエハ検査感度との兼ね合いで０．１〜０．２ｕｍ／画素程度が一般的なイメージセンサの分解能となっている。すなわち、ウエハ表面の０．１μｍ２〜０．２μｍ２  の面積を、１画素あたりでウエハの欠陥を検出するため、一般的な１ラインあたり４０９６画素程度のイメージセンサでもカバー出来る検査範囲は１ｍｍ未満となる。よって、校正用ミラー片３としては数ｍｍ角の大きさで十分である。この校正用ミラー片３を例えば移動ステージ１上の空いている場所に実装しておく。校正用ミラー片３の場所としては移動ステージ１上に限らなくても、ウエハ２をロード／アンロードしている間は移動ステージ１がウエハ待機状態なので、移動ステージ１がウエハ待機状態の時にイメージセンサを校正出来る位置ならばどこでもよい。
【００１０】
イメージセンサ補正時の実施例を図３を用いて説明する。図３は、パターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図である。移動ステージ１がウエハ待機状態の間に校正用ミラー片３を補正データ取得開始位置へ移動させて、照明光学系６および結像光学系１０を、次に検査するウエハの光学条件に設定し、移動ステージ１によりスキャン動作を行い、イメージセンサ１１で得たセンサ出力をＡＤ変換器１２によってデジタルデータにし、それを計算機１６が直接読み取り、計算し、補正データとして補正データ記憶部１５へ登録しておく。
【００１１】
前記補正動作を照明光源７の光量を変化させた時に、イメージセンサ１１で得た全画素に対するセンサ出力と画素番号との関係を図６に示す。図６のように各検出光量ａ，ｂ，ｃの時の全画素センサ出力６１ａ，６１ｂ，６１ｃは画素番号によりセンサ出力のバラツキがある。これは例えばイメージセンサ１１が４０９６画素という非常に多い素子で構成されているため、素子間の製造バラツキによる特性のバラツキが発生してしまうという原因が挙げられる。そのようなセンサ出力バラツキを補正するために、前記のようにまず補正データを補正データ記憶部１５へ登録しておく。
【００１２】
図４はイメージセンサの光電変換特性図であり、これが補正データとなる。図６の任意画素６２における各検出光量ａ，ｂ，ｃの時のセンサ出力６３ａ，６３ｂ，６３ｃの補正を説明する。図４の横軸の各検出光量ａ，ｂ，ｃの時のセンサ出力として４１ａ，４１ｂ，４１ｃが得られる。これらの各センサ出力を仮想線４２で結ぶとほぼ一直線の、検出光量に対してセンサ出力がほぼ比例する特性となる。これにより、イメージセンサ１１の任意画素のセンサ出力がリニアな領域で変化すると考えられる。したがって、例えば、照明光源７の光量が低下するにしたがいセンサ出力が低下した時や、照明光学系６および結像光学系１０等の素子のバラツキがあった時に、この特性を利用してイメージセンサの出力の補正が可能となる。
【００１３】
図５は、図４と同じくイメージセンサの光電変換特性図である。図５に示すように、任意のセンサ出力と検出光量とはリニアな領域内であるとして、原点を初めとする正規化直線５３により正規化処理をすることが可能となる。したがって、任意のセンサ出力５１に対する検出光量は図５から検出光量５２となる。このような正規化処理が行われることにより、各画素のセンサ出力のバラツキをなくすことができる。
【００１４】
図７は補正動作の手順を示すフローチャートである。まずステップ７１で補正条件設定を開始し、ステップ７２でイメージセンサ補正データ番号を設定し、ステップ７３，７４，７５で光学条件やウエハの条件を設定し、ステップ７６で補正動作を開始する。
【００１５】
補正動作を開始したら、ステップ７７によりイメージセンサ補正処理を行い、ステップ７８で補正データを登録し、ステップ７９で補正動作が終了する。
【００１６】
図８は、パターン欠陥検査装置に備えられたモニタに表示される補正条件設定の画面の一例である。画面には、イメージセンサ補正データ番号表示部８１，光学条件設定１表示部８２，光学条件設定２表示部８３，ウエハ条件設定表示部８４などが表示される。この画面の各表示部に、図７で説明したように、各条件を入力する。
【００１７】
入力が終わったら、補正開始ボタン８５を押して、補正動作を開始する。各補正条件での補正データは補正データ記憶部１５に登録される。図９はモニタに表示されるイメージセンサの補正情報の画面の例である。補正データ登録後、任意のデータを取出したい時に、イメージセンサ補正データ番号表示部９１にイメージセンサ補正データ番号を入力することにより、補正データ記憶部１５に登録された補正値一覧表９２が表示される。
【００１８】
このような補正データ登録動作を、ウエハの交換動作、すなわち、ロード／アンロードのタイミングで並行して行えば、従来の技術のように、数日間または一週間に一度程度、ミラーウエハを装置内にロードして補正データを登録する必要がなくなり、処理能力を低下させることなく高精度な感度補正が可能となる。
【００１９】
またこれにより、補正データ登録動作と画像の正規化処理について、ウエハ毎、又は光学条件毎に行っても、同様に装置の処理能力を低下させることなく高精度な感度補正が可能となる。
【００２０】
また、あらかじめ補正データをウエハ毎に設定することにより、ウエハをロード／アンロードする度に補正データを登録する必要が無いようにすることもでき、また、自動的に補正データ登録動作を行うことも可能である。
【００２１】
以上述べたように、従来装置では、検査するウエハとは別にミラーウエハをウエハカセットからロード／アンロードして感度補正データを取得しなければならず、装置の処理能力低下はもとより補正間隔を短くして装置性能を維持することが困難であった。
【００２２】
本発明の実施例によれば、パターン欠陥検査装置の処理時間に影響を与えることがなくなり、補正間隔をウエハ毎まで短縮することができるので、高精度な状態を維持しつつ高感度で実検査ができるという効果が期待できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、パターン欠陥検査装置の処理能力を低下させずにイメージセンサの感度補正データを取得することが可能で、ロット毎あるいはウエハ毎の自動補正により高感度かつ高安定なパターン欠陥検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図。
【図２】従来のパターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図。
【図３】パターン欠陥検査装置の概略構成を示す構成図。
【図４】イメージセンサの光電変換特性図。
【図５】イメージセンサの光電変換特性図。
【図６】イメージセンサの全画素のセンサ出力と画素番号との関係図。
【図７】補正動作の手順を示すフローチャート。
【図８】モニタに表示される補正条件設定の画面図。
【図９】モニタに表示されるイメージセンサの補正情報の画面図。
【符号の説明】
１…移動ステージ、２…ウエハ、３…校正用ミラー片、４…対物レンズ、５，８…ハーフミラー、６…照明光学系、７…照明光源、９…自動焦点検出器、１０…結像光学系、１１…イメージセンサ、１２…ＡＤ変換器、１３…正規化回路、１４…欠陥判定回路、１５…補正データ記憶部、１６…計算機、１７…ウエハカセット。
【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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【図８】
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【図９】
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