(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
明視野照明下で検出した反射光から被検査物の表面の明視野画像を作成する明視野画像作成手段と、
暗視野照明下で検出した散乱光から被検査物の表面の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記散乱光から被検査物の表面の暗視野画像を作成する暗視野画像作成手段と、
前記明視野画像及び前記暗視野画像を表示する表示手段と、
前記欠陥検出手段で検出した欠陥の存在をマークで表示することにより通知するマップ画面及び前記明視野画像作成手段で作成した被検査物の明視野画像を前記表示手段に同時に表示する機能を備えるとともに、前記暗視野画像及び前記明視野画像を前記表示手段に同時に表示するように制御する表示制御手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、ウェハと称す）、プリント基板や磁気ディスク基板等の基板、または液晶パネル等の表面に存在する異物や結晶欠陥（以下、これらを総称して欠陥と称す）を検査する欠陥検査装置及び方法に関し、特に検出した欠陥を表示画像に基づいて容易に確認（以下、レビューと称す）できるようにした欠陥検査装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハや基板等の表面の欠陥を検査する欠陥検査装置は、被検査物の表面の欠陥を検出してその存在を通知するものである。このような欠陥検査装置を用いて欠陥の検査を行う場合、検出された欠陥がどのような欠陥であるか、あるいは装置の誤検出ではないかを確認するため、検出された欠陥を検査者がレビューしたいという要求がある。このため欠陥検査装置は、被検査物の欠陥を検出して欠陥の存在を通知する検査機能と、この検査機能で検出された欠陥の存在する被検査物の画像を表示装置に表示する観察機能の２つの機能を備えている。従来の欠陥検査装置は、上記検査機能を、レーザ光を斜めに照射した暗視野照明下で被検査物からの散乱光を検出することによって行い、上記観察機能を、白色光を垂直に照射した明視野照明下で被検査物からの反射光を検出することによって行っていた。通常、欠陥検査装置は被検査物の欠陥の存在を通知する画面と被検査物の明視野画像とを表示装置に表示することができるので、検査者はその中から特定の欠陥についてさらに観察しようとする場合には、その欠陥を指定することによってその欠陥について明視野画像によるレビューを行うことができた。なお、検査者が行うレビューをさらに自動化したものとして、特開平１１−５１６２２号公報に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の欠陥検出装置は、観察機能を行う明視野系光学装置の分解能によって明視野画像の解像度が決まり、最小で約０．３μｍ程度の大きさの欠陥まで画像表示することが可能であった。従来はこの程度の大きさの欠陥を検査できれば充分であった。しかしながら、近年の半導体集積回路の高集積化及び回路パターンの微細化に伴い、より微小な欠陥を検査する要求が生じてきた。しかしながら、０．３μｍよりも小さな欠陥については観察機能を行う明視野系光学装置の分解能の限界から明視野画像による観察を行ったとしても、それが欠陥であるのか、それとも装置の誤検出によるものなのかの判別を行うことができなかった。
【０００４】
本発明は、従来の欠陥検査装置では確認することのできなかった微小な欠陥の存在を容易に確認することのできる欠陥検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明に係る欠陥検査装置は、明視野照明下で検出した反射光から被検査物の明視野画像を作成する明視野画像作成手段と、暗視野照明下で検出した散乱光から被検査物の暗視野画像を作成する暗視野画像作成手段と、前記明視野画像及び前記暗視野画像を表示する表示手段と、前記暗視野画像作成手段で作成した被検査物の暗視野画像及び前記明視野画像作成手段で作成した被検査物の明視野画像を前記表示手段に同時に表示するように制御する表示制御手段とを備えたものである。
【０００６】
そして、請求項１に記載された本発明に係る欠陥検査装置は、さらに、暗視野照明下で検出した散乱光から被検査物の表面の欠陥を検出する欠陥検出手段を備え、前記表示制御手段は、前記欠陥検出手段で検出した欠陥の存在をマークで表示することにより通知するマップ画面及び前記明視野画像作成手段で作成した被検査物の明視野画像を前記表示手段に同時に表示する機能を備えたものである。
【０００７】
被検査物の暗視野画像は、暗視野照明下で検出した被検査物からの散乱光の強度のみを表示した濃淡画像であり、検査者が見たときに欠陥の形状等は理解しづらい反面、明視野画像に比べて微小な欠陥まで表示することができる。被検査物に明視野画像では表示できない大きさの欠陥が存在するとき、明視野画像に欠陥は現れないが、暗視野画像には欠陥が現れる。従って、請求項１の発明によれば、被検査物の明視野画像と暗視野画像を表示装置に同時に表示することにより、検査者は両画像を見比べて明視野画像では表示できない微小な欠陥が存在することを確認することができる。また、明視野画像で表示できる大きさの欠陥のみが存在する場合は暗視野画像を表示する必要がなくなるので、効率良くレビューを行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は本発明の微小欠陥のレビュー装置の一実施の形態を示す構成図である。レビュー装置は、ステージ装置１０と、暗視野系光学装置１００と、明視野系光学装置２００と、画像処理装置３００とを備えている。ステージ装置１０は、被検査物をＹ軸方向（図面の奥行き方向）に移動させるＹステージ１１と、被検査物をＸ軸方向（図面の横方向）に移動させるＸステージ１２と、被検査物を乗せて回転する回転テーブル１３と、図示しない自動焦点合わせ機構とを備えている。Ｘステージ１２は、図面に実線で示すように暗視野系光学装置１００の下方に位置できるとともに、Ｙステージ上を図面の横方向にスライドして、図面に破線で示すように明視野系光学装置２００の下方に位置できるようになっている。従ってテーブル装置１０は、暗視野系光学装置１００の下方または明視野系光学装置２００の下方で、被検査物のＸ／Ｙ走査を行い被検査物の表面全体を走査できるように構成されている。回転テーブル１３には被検査物であるウェハ１が乗せられ、ウェハ１の上面には複数の半導体チップが形成されている。
【００１２】
テーブル装置１０の上方には、暗視野系光学装置１００と、明視野系光学装置２００とが設置されている。暗視野系光学装置１００は、レーザ光照射装置１１０と、検査用レンズ１２０と、リニアセンサ１３０とを備えている。レーザ光照射装置１１０は、ステージ装置１０の斜め上方に設置され、レーザ光をウェハ１に低角度で斜めに照射する。ウェハ１に斜めに照射されたレーザ光は、ウェハ１の表面の凹凸で乱反射され、散乱光が発生する。検査用レンズ１２０は、ウェハ１の表面からの散乱光を集光して、リニアセンサ１３０の受光面に結像を作る。このとき、ウェハ１の上面の各チップに規則的な回路パターンが形成されている場合は、規則的な回路パターンから発生する散乱光を遮る空間フィルタ（図示せず）をフーリエ変換面に設けることにより、チップの表面に存在する欠陥から発生した散乱光のみによる結像を作ることができる。リニアセンサ１３０は、複数の光電変換素子をＹ軸方向に配列して構成され、ステージ装置１０による被検査物の走査毎に走査ラインの散乱光を検出して電気信号に変換し、画像処理装置３００内の暗視野画像作成装置３１０へ検出信号を出力する。暗視野画像作成装置３１０は、リニアセンサ１３０の検出信号をＡ／Ｄ変換し、ディジタル値に変換して記憶する。ステージ装置１０による走査範囲のＸ／Ｙ走査が終了すると、暗視野画像作成装置３１０は記憶した検出信号のディジタル値から走査範囲のウェハ１の暗視野画像を作成する。なお、本実施の形態では散乱光の検出にリニアセンサ１３０を使用しているが、光電子増倍管等のポイントセンサやエリアセンサを用いてもよい。
【００１３】
一方、明視野系光学装置２００は、白色光照射装置２１０と、集光レンズ２２０と、ハーフミラー２３０と、対物レンズ２４０と、結像レンズ２５０と、ＣＣＤカメラ２６０とを備えている。白色光照射装置２１０から照射された白色光は、集光レンズ２２０を通過した後、ハーフミラー２３０で反射されてウェハ１に垂直に照射される。ウェハ１の表面で反射された白色光の反射光は、対物レンズ２４０で集光されてハーフミラー２３０を通過した後、結像レンズ２５０でＣＣＤカメラ２６０の受光面に結像される。ＣＣＤカメラ２６０の出力は画像処理装置３００内の明暗視野画像作成装置３２０へ送られ、明視野画像作成装置３２０でウェハ１の明視野画像が作成される。なお、本実施の形態では反射光の検出にＣＣＤカメラ２６０を使用しているが、光電子増倍管等のポイントセンサやリニアセンサを用い、ステージ装置１０による走査範囲のＸ／Ｙ走査が終了してから明視野画像作成装置３２０で明視野画像を作成してもよい。
【００１４】
次に、画像処理装置３００の動作を、図２及び図３により説明する。図２は本発明の微小欠陥のレビュー方法の一実施の形態を示すフローチャートであり、図３は表示装置の表示画面例を示す図である。最初に欠陥検出装置３３０は、暗視野画像作成装置３１０に記憶された散乱光の検出信号のディジタル値からチップ２の表面の欠陥を検出する（ステップ４１０）。欠陥の検出は、検査対象のチップの走査ラインのデータと、隣接するチップの同じ走査ラインのデータを比較することにより行う。次に明視野画像作成装置３２０は、チップ２の明視野画像を作成する（ステップ４２０）。続いて表示制御装置３４０は、欠陥検出装置３３０で検出した欠陥の存在を通知する画面及び明視野画像作成装置３２０で作成したチップ２の明視野画像を表示装置３５０に同時に表示し、検査者はこの画面を見て欠陥を確認する（ステップ４３０）。このとき、欠陥検出装置３３０で検出した欠陥の存在を通知する画面としては、ウェハ１上にチップが配列された状態を示すマップ画面を用い、欠陥が検出された場合はマップ画面の該当するチップ上に欠陥が存在することを丸いマークで表示する。
【００１５】
図３（ａ）は、ウェハ１のチップ２の表面に欠陥３が存在し、欠陥３が明視野画像で表示できる大きさであった場合の表示装置３５０の表示画面例を示すものである。この場合、画面右のマップ画面には欠陥検出装置３３０で検出した欠陥が存在することがチップ２に丸いマークで表示され、画面左の明視野画像にはチップ２の欠陥３が現れる。従って、検査者は両方の画面を見ながら欠陥３を確認することができ（ステップ４４０）、レビューは終了する。一方、図３（ｂ）は、ウェハ１のチップ２の表面に欠陥３が存在し、欠陥３が明視野画像で表示できない微小なものであった場合の表示装置３５０の表示画面例を示すものである。この場合、画面右のマップ画面には欠陥検出装置３３０で検出した欠陥が存在することがチップ２に丸いマークで表示されるが、画面左の明視野画像には欠陥が現れない。従って、検査者はチップ２の表面に本当に欠陥が存在するのか、あるいは装置の誤検出なのか確認することができない（ステップ４４０）。
【００１６】
チップ２の明視野画像で欠陥が確認できない場合、暗視野画像作成装置３１０は、検査者の指示によりチップ２の暗視野画像を作成する（ステップ４５０）。続いて表示制御装置３４０は、暗視野画像作成装置３１０で作成したチップ２の暗視野画像及び明視野画像作成装置３２０で作成したチップ２の明視野画像を表示装置３５０に同時に表示し、検査者はこの画面を見て欠陥を確認する（ステップ４６０）。図３（ｃ）は、このときの表示装置３５０の表示画面例を示すものである。この場合、画面右の暗視野画面にはチップ２の欠陥３が現れ、画面左の明視野画像にはチップ２の欠陥３が現れない。従って、検査者は両画像を見比べて明視野画像では表示できない微小な欠陥が存在することを確認することができる。
【００１７】
なお、以上説明した実施の形態において、欠陥検出装置３３０は暗視野画像作成装置３１０に記憶された散乱光の検出信号のディジタル値から欠陥検出を行っているが、リニアセンサ１３０の検出信号を直接入力して行ってもよい。また、欠陥検出装置３３０で検出した欠陥の存在を通知する画面としては、図３のマップ画面に限らず、被検査物の欠陥の存在を通知するものであればよい。
【００１８】
この実施の形態によれば、被検査物の明視野画像と暗視野画像を表示装置に同時に表示することにより、検査者は両画像を見比べて明視野画像では表示できない微小な欠陥が存在することを確認することができる。また、明視野画像で表示できる大きさの欠陥のみが存在する場合は暗視野画像を表示する必要がなくなるので、効率良くレビューを行うことができる。
【００１９】
本発明は、上述したウェハの検査に限らず、プリント基板や磁気ディスク基板等の基板の検査、及びの液晶パネル等の検査にも適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の欠陥検査装置及び方法によれば、従来の欠陥検査装置では確認できなかった微小な欠陥を容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の微小欠陥のレビュー装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】  本発明の微小欠陥のレビュー方法の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】  表示装置の表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ウェハ
２…チップ
３…欠陥
１０…ステージ装置
１００…暗視野系光学装置
２００…明視野系光学装置
３００…画像処理装置
３１０…暗視野画像作成装置
３２０…明視野画像作成装置
３３０…欠陥検出装置
３４０…表示制御装置
３５０…表示装置
【図１】
0004414533.tif 000002
【図２】
0004414533.tif 000003
【図３】
0004414533.tif 000004