(57)【要約】【課題】  試料上の欠陥からの散乱光強度が、欠陥径に応じて微小になった場合には、センサから出力される検出信号にはセンサ素子自身の暗ノイズの占める割合が大きくなり、微小な欠陥の検出が困難となる。また、レーザ光源はパルス発振しているため、センサから出力される検出信号にはレーザ光源のパルス成分も重畳することになり、高精度に欠陥を検査することが困難となる。【解決手段】  試料の表面にパルス発振してレーザビームを照射する照射手段と、前記照射手段による照射により該試料の表面より発生した散乱光を検出する検出手段と、前記照射手段により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成し、該遅延信号を用いて前記検出手段により検出された散乱光を処理する処理部とを備えた欠陥検査装置である。【選択図】  図１
2012132791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面にパルス発振してレーザビームを照射する照射手段と、
前記照射手段による照射により該試料の表面より発生した散乱光を検出する検出手段と、
前記照射手段により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成し、該遅延信号を用いて前記検出手段により検出された散乱光を処理する処理部と
を備えた欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の欠陥検査装置であって、
前記処理部は、前記照射手段により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成する遅延制御部と、前記遅延制御部にて生成された該遅延信号を用いて前記検出手段により検出された散乱光をサンプリングするＡ／Ｄ変換回路とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の欠陥検査装置であって、
前記遅延制御部では、前記照射手段により照射された該レーザビームに基づき、該レーザビームのサンプリングタイミングの最適値を求めることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の欠陥検査装置であって、
前記処理部は、該レーザビームをもとにして前記照射手段による照射に同期したクロック信号を生成するクロック検出部を有し、
前記遅延制御部は、該クロック信号を遅延調整して遅延信号を生成することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
試料の表面にパルス発振してレーザビームを照射する照射工程と、
前記照射工程による照射により、該試料の表面から発生した散乱光を検出する検出工程と、
前記照射工程により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成し、該遅延信号を用いて前記検出工程において検出された散乱光を処理する処理工程と
を備えた欠陥検査方法。
【請求項６】
請求項５記載の欠陥検査方法であって、
前記処理工程は、前記照射工程により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成する遅延制御工程と、前記遅延制御工程にて生成された該遅延信号を用いて前記検出工程において検出された散乱光をサンプリングするＡ／Ｄ変換工程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の欠陥検査方法であって、
前記遅延制御工程では、前記照射工程において照射された該レーザビームに基づき、該レーザビームのサンプリングタイミングの最適値を求めることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の欠陥検査方法であって、
前記処理工程は、該レーザビームをもとにして前記照射工程による照射に同期したクロック信号を生成するクロック検出工程を有し、
前記遅延制御工程は、該クロック信号を遅延調整して遅延信号を生成することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項９】
所定のクロック信号を出力する基準クロック発生回路と、
前記基準クロック発生回路が出力するクロック信号に基づいて、試料の表面にパルス発振してレーザビームを照射する照射手段と、
前記照射手段による照射により該試料の表面より発生した散乱光を検出する検出手段と、
前記基準クロック発生回路が出力するクロック信号に基づいて、前記検出手段にて検出された散乱光を処理する処理部と
を備える欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査方法および欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や薄膜基板等の製造ラインにおいて製品の歩留まりを維持・向上するために、半導体基板や薄膜基板等の表面に存在する欠陥の検査が行われることが必要である。
試料表面の微小な欠陥を検出するために、例えば、ウエ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。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、特開２００８−２０３７４号公報（特許文献１）がある。この公報には、「パルス発振レーザを発射する光源手段と、該光源手段から発射されたレーザの偏光の状態を制御して試料に照射する照明光学系手段と、前記試料からの反射散乱光を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、を備えた欠陥検査装置」が開示されている（特許請求の範囲参照）。
【０００４】
ここで欠陥とは、ウエハ上に付着するパーティクル（異物）や結晶欠陥ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）、研磨により生じるスクラッチなどである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０３７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている欠陥検査装置では、パルス発振レーザを発射する光源手段と該光源手段から発射されたレーザの偏光の状態を制御して試料に照射する照明光学系手段が開示されているが、例えば、試料上の欠陥からの散乱光強度が、欠陥径に応じて微小になった場合には、センサから出力される検出信号にはセンサ素子自身の暗ノイズの占める割合が大きくなり、微小な欠陥の検出が困難となる。また、レーザ光源はパルス発振しているため、センサから出力される検出信号にはレーザ光源のパルス成分も重畳することになり、高精度に欠陥を検査することが困難となる。
そこで、本発明は、センサ素子の暗ノイズおよびレーザ光源のパルス発振による影響を低減する欠陥の検査方法および検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、試料の表面にパルス発振してレーザビームを照射する照射手段と、前記照射手段による照射により該試料の表面より発生した散乱光を検出する検出手段と、前記照射手段により照射された該レーザビームに基づき遅延信号を生成し、該遅延信号を用いて前記検出手段により検出された散乱光を処理する処理部とを備えた欠陥検査装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、センサ素子の暗ノイズおよびレーザ光源のパルス発振による影響を低減して、微小な欠陥を検出することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一の実施の形態に係る欠陥検査装置の構成図の例である。
【図２】欠陥検査装置の検出動作の例である。
【図３】クロック検出回路の構成図及び動作の例である。
【図４】遅延制御部の最適設置値を求めるフローチャートの例である。
【図５】データ処理部の構成図の例である。
【図６】欠陥検出結果を示すモニター図の例である。
【図７】第二の実施の形態に係る欠陥検査装置の構成図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例では、センサ素子の暗ノイズおよびレーザ光源のパルス発振による影響を低減する欠陥検査装置の例を説明する。
【００１２】
図１は、本実施例の欠陥検査装置の構成図の例である。
欠陥検査装置１００は、レーザ光源２、反射板３、レンズ４、５、センサ６、ＩＶ変換回路７、Ａ／Ｄ変換回路８、データ処理部９、ＣＰＵ１０、マップ出力部１１、ステージ制御部１２、回転ステージ１３、並進ステージ１４、クロック検出部２０、遅延制御部２４を有して構成される。
【００１３】
ステージ部は、半導体ウエハ１などの試料を載置する回転ステージ１３と並進ステージ１４とを構成してなる。
照明光学系は、パルス発振のレーザビーム（レーザ光）を出射するレーザ光源２と、レーザ光源２より出射するレーザビームをウエハ１に照射する方向に反射させる反射板３と、反射板３により反射されたレーザビーム（レーザ出力）５１を集光・結像させるレンズ４と、を有して構成される。
検出光学系は、照明光学系により照射されたウエハ１の表面から発生する散乱光を集光・結像させるレンズ５と、レンズ５により集光・結像された散乱光を検出してセンサ出力５２として出力するセンサ６と、を有して構成される。
【００１４】
処理部は、レーザ光源２から出射されたレーザビームを検出してレーザ光源２に同期したクロック信号を生成するクロック検出部２０と、クロック検出部２０にて生成されたクロック信号に基づきサンプリングタイミングの最適設置値を求める遅延制御部２４と、センサ出力５２をＩＶ変換して出力するＩＶ変換回路７と、ＩＶ変換回路７からの出力を遅延制御部２４からの遅延信号に基づきサンプリングしてＡＤＣ出力５３として出力するＡ／Ｄ変換回路８と、ＡＤＣ出力５３をデータ処理して欠陥を抽出するデータ処理部９と、データ処理部９によるデータ処理の結果を送信するＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０から出力されたデータ処理結果をマップ出力するマップ出力部１１と、ＣＰＵ１０から出力されたデータ処理結果に基づき、ステージ部の移動制御を行うステージ制御部１２と、を有して構成される。
【００１５】
図２は、欠陥検査装置１００における、レーザ出力５１、センサ出力５２、ＡＤＣ出力５３の検出動作の例である。
照明光学系のレンズ４を介してウエハ１の表面に照射されるレーザビームをレーザ出力５１、検出光学系のセンサ６から出力された信号をセンサ出力５２、Ａ／Ｄ変換回路８により変換されて出力された信号をＡＤＣ出力５３と呼ぶ。
このときレーザ出力５１はパルス発振しており、欠陥からの散乱光によるセンサ６からのセンサ出力信号５２もパルス状の信号となる。従って、センサ出力信号５２では、レーザ光源２からレーザ光が出力された瞬間のみが有効な信号であり、レーザ光源２からレーザ光が出力されていない期間は無効で、センサ６自身の暗ノイズが出力される。
【００１６】
検査中は、ウエハ１を載置した回転ステージ１３と並進ステージ１４とを移動させることによりウエハ１表面の全面を照射する。つまり、ＣＰＵ１０からの制御によりステージ制御部１２がウエハ１を回転ステージ１３によって回転動作させるとともに、並進ステージ１４によって直線動作させることで、ウエハ１上に照射されるレーザ光は、ウエハ１の全面でらせん状の軌跡となり、ウエハ１の全表面を検査することができる。
【００１７】
ウエハ１上に欠陥が存在する場合、レーザ光５１を照射することでウエハ１の表面から散乱光が発生する。この散乱光を、レンズ５を介してセンサ６で検出する。センサ６から出力される検出信号（センサ出力５２）は、ＩＶ変換回路７を介してＡ／Ｄ変換回路８でサンプリングされる。
【００１８】
図３は、クロック検出部２０の構成図及び動作の例である。クロック検出部２０は、レーザ光源２から出射されるレーザビームを検出するセンサ２１と、センサ２１で検出されたレーザビームをＩＶ変換するＩＶ変換回路２２と、ＩＶ変換回路２２にて変換された信号をもとにレーザ光源２に同期したクロック信号を生成するクロック再生回路２３（比較回路２６、分周回路２７および逓倍回路２８を備える）を有する。クロック検出部２０では、レーザ光源２から出射され反射板３を透過したレーザ光を元に、レーザ光源２に同期したクロック信号を生成する。
クロック検出部２０で生成されたクロック信号を、遅延調整部（遅延制御部）２４を介して遅延調整し、これに基づいてＩＶ変換回路７が出力する信号をＡ／Ｄ変換回路８でサンプリングし、ＡＤＣ出力５３を得る。
【００１９】
レーザ光の入射により、センサ２１、ＩＶ変換回路２２を介して生成される信号は、さらに比較回路２６で比較電圧２５と比較されて比較回路出力６１で示すパルス上の信号となる。その後、分周回路２７で分周してレーザ発振の２分の１の周波数である分周回路出力６２に変換し、さらに逓倍回路２８を介して分周回路出力６２の２倍の周波数となるクロック信号を生成する。この結果、再生クロック６３は、比較回路出力６１、すなわちレーザ発振と同一周波数であり、かつデューティ比が約５０％のクロック信号となる。この再生クロック６３を用いて、後段の遅延調整部２４、Ａ／Ｄ変換回路８、データ処理部９を動作させる。
なお、ここでは説明のため、分周回路２７を２分の１、逓倍回路２８を２倍としたが、レーザ発振に基づいてＡ／Ｄ変換回路８が所望の動作による同等の効果を得られるものであれば、この比率に拘らないことは言うまでもない。クロック生成回路２３に含まれる分周回路２７、逓倍回路２８は、これらを統合してＰＬＬ回路を用いてもよい。加えて、遅延手段を用いてデューティ比が約５０％に近いクロック信号を生成してもよい。
【００２０】
図４は、遅延制御部２４において、サンプリングタイミングの最適設置値を求めるフローチャートの例である。
欠陥検査装置１００では、レーザ光源２からレーザ光が出力された瞬間のみが有効な検出信号であることから、前記の再生クロックに基づいてＡ／Ｄ変換回路８で検出信号をサンプリングする際には、サンプリングタイミングを最適に設定する必要がある。
【００２１】
遅延制御部２４におけるサンプリングタイミングの最適設置値は、欠陥検査装置１００のキャリブレーション動作としてウエハ１へのレーザビーム照射や散乱光検出などの欠陥検査前に実行される。
実行フローは、まず変数Ｎを０に設定（step１０１）し、その変数Ｎに従って遅延制御部におけるサンプリングタイミングの遅延設定値を設定する（step１０２）。その後、Ａ／Ｄ変換回路８でＭ点のデータをサンプリングし（step１０３）、サンプリングデータの平均値を算出する（step１０４）。平均値の算出結果を変数Ｎをアドレスに対応させたメモリに格納し（step１０５）、変数Ｎを増加させる（step１０６）。変数Ｎが予め定めた終了値以下の場合は（step１０７）、step１０２から１０６を繰り返し、変数Ｎが終了値を超えた場合はメモリに格納した平均値の算出結果を比較して平均値が最大となるＮを特定する（step１０８）。レーザ光が出力された瞬間のセンサ６出力は、センサ６自身の暗ノイズよりも大きくなるため、再生クロックの遅延設定値は平均値が最大となるＮに対応することになる。
【００２２】
図５は、欠陥検査装置１００におけるデータ処理部９の構成図の例である。
データ処理部９は、ピーク検出回路３３、位置検出クロック３１により動作するカウンタ回路３２、ホールド回路３４を有して構成される。
ここで、位置検出クロック３１は、ウエハ１を回転させる回転ステージ１３およびウエハ１を並進させる並進ステージ１４の動作に同期して発振するクロック信号であるとともに、ウエハ１上に照射されるビームの位置に関連した信号であり、欠陥検出装置１００内部において、たとえばステージ制御部１２で生成される（図示せず）。
ピーク検出回路３３は、Ａ／Ｄ変換回路８の出力データと遅延制御部２４にて定めたサンプリングタイミングの最適設置値データとに基づき、サンプリングデータのピーク値を検出し、これに基づき欠陥検出情報３６を出力する。同時に、ピーク検出回路３３によるピーク検出回路からの送信結果とカウンタ回路３２からの信号と遅延制御部２４にて定めたサンプリングタイミングの最適設置値データとに基づいて、ホールド回路３４ではカウンタ回路３２の出力を保持して位置情報３７を出力する。また、Ａ／Ｄ変換回路８の出力データは欠陥径情報３５となる。後段のＣＰＵ１０では、前記の、欠陥検出情報３６、欠陥径情報３５、位置情報３７に基づいて、マップ出力部１２を介して、モニター図として欠陥検出結果を出力する。
【００２３】
図６は、欠陥検出結果を示すモニター図の例である。
ウエハ１の表面をｒとθにより規定した基準座標上のどの位置に欠陥が検出されたかを示す。図５にて述べたように、欠陥径情報３５と欠陥検出情報３６と位置情報３７とが得られるため、図６のモニター図においては、抽出された欠陥の欠陥情報として欠陥径と位置とが表示されている。
【実施例２】
【００２４】
本実施例では、センサ素子の暗ノイズおよびレーザ光源のパルス発振による影響を低減するだけでなく、装置構成を簡略化して低コスト化を実現する欠陥検査装置についての例を説明する。
【００２５】
図７は、本実施例の欠陥検査装置の構成図の例である。なお、説明が煩雑になることを避けるため、実施例１と同一の符号をつけた構成要素についての説明は省略する。
図７で示した欠陥検査装置１００は、基準クロック発生回路４０を有する点が特徴部分である。基準クロック発生回路４０が出力するクロック信号に基づいてレーザ光源２ではレーザ発振動作するとともに、遅延調整回路３４を介してＡ／Ｄ変換回路８とデータ処理部９にて検出動作を行う。
【００２６】
本実施例に係る欠陥検査装置を図１に示した欠陥検査装置１００と比較すると、クロック検出部２０を用いずに共通した基準クロックでレーザ発振と検出動作を実現することが可能であり、センサ素子の暗ノイズおよびレーザ光源のパルス発振による影響を低減するだけでなく、レーザ出力強度に依存せずに安定した検出動作を実現するとともに、装置構成要素を抑制して低コスト化が可能となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除。置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、ＣＰＵがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【００２７】
以上、本発明の形態を実施例を用いて説明したが、本発明を適用することで、欠陥検査装置において、センサ出力を最適なタイミングでレーザ光源のパルス発光に同期してサンプリングすることができ、非発光時のセンサ出力信号に含まれるセンサ素子の暗ノイズ検出を除去することが可能となる。また、レーザ光源のパルス発光と同じ周波数でサンプリングするため、ビット分解能が少なく高価な高速Ａ／Ｄ変換器を用いずに、高ビット分解能であり安価なＡ／Ｄ変換器を適用することが出来、欠陥検査装置の検出精度を上げるとともに、低コスト化を図ることが出来る。
【符号の説明】
【００２８】
１  ウエハ、２  レーザ光源、３  反射板、４、５  レンズ、６  センサ、７  ＩＶ変換回路、８  Ａ／Ｄ変換回路、９  データ処理部、１０  ＣＰＵ、１１  マップ出力部、１２  ステージ制御部、１３  回転ステージ、１４  並進ステージ、２０  クロック検出部、２１  センサ、２２  ＩＶ変換回路、２３  クロック再生回路、２４  遅延制御部、２５  比較電圧、２６  比較回路、２７  分周回路、２８  逓倍回路、３１  位置検出クロック、３２  カウンタ回路、３３  ピーク検出回路、３４  ホールド回路、３５  欠陥径情報、３６  欠陥検出情報、３７  位置情報、４０  基準クロック発生回路、１００  欠陥検査装置
【図１】
2012132791.tif 000003
【図２】
2012132791.tif 000004
【図３】
2012132791.tif 000005
【図４】
2012132791.tif 000006
【図５】
2012132791.tif 000007
【図６】
2012132791.tif 000008
【図７】
2012132791.tif 000009