(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して、光源からの光を測定対象物の表面へ斜めに照射し、測定対象物と光学系を相対的に変位させて上記光源からの照射光を測定対象物の表面上で螺旋走査させるとともに、上記測定対象物の表面からの鏡面反射光を受光し、この鏡面反射光に基づき、感度の安定性を保つために照射光を測定対象物表面に対してオートフォーカスを行いながら、上記測定対象物の表面から反射した散乱光を受光し、測定対象物の表面上の異物を検出し、異物の座標を求める測定対象物表面の検査方法において、
測定対象物表面上の異物を検出したときに、異物の散乱信号がスライスレベルを越えたら、そこをスタート点の座標とし、その後、異物の散乱信号がスライスレベルを下回ったら、そこをエンド点の座標とし、さらに、測定対象物表面上の異物を検出したときの測定対象物の表面からの鏡面反射光の受光位置に基づき、測定対象物表面上の異物を検出したときの基準面からの、オートフォーカスが行われている照射光が照射されている測定対象物表面の変位量を求め、その変位量を利用して異物の水平方向のデータであるスタート点とエンド点の座標位置を演算により補正することにより、測定対象物表面の高さが変化しても測定対象物表面上の異物の水平方向の正しい座標を求め、該座標を用いることによりＳＥＭによる観察・分析時間の短縮がはかれることを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の測定対象物表面の検査方法において、
さらに、スタート点とエンド点の間で異物散乱が最も大きなところをピーク点としてそのピークレベル値とその座標とし、その測定対象物の変位量を利用して、異物の水平方向のデータであるピーク点の座標を演算により補正することにより、測定対象物表面の高さが変化しても測定対象物表面上の異物の水平方向の正しい座標を求めることを特徴とする表面検査方法。
【請求項３】
光学系を介して、光源からの光を測定対象物の表面へ斜めに照射し、測定対象物と光学系を相対的に変位させて上記光源からの照射光を測定対象物の表面上で螺旋走査させるとともに、上記測定対象物の表面からの鏡面反射光を受光し、この鏡面反射光に基づき、感度の安定性を保つために照射光を測定対象物表面に対してオートフォーカスを行いながら、測定対象物の表面から反射した散乱光を受光し、測定対象物の表面上の異物を検出し、異物の座標位置を記録する測定対象物表面の検査方法において、
測定対象物表面上の異物を検出したときに、異物の散乱信号が最も大きかったところをピークとしてピークレベルとピーク座標値を求め、さらに、そのときの測定対象物の表面からの鏡面反射光の受光位置に基づき、測定対象物表面上の異物を検出したときの基準面からの、オートフォーカスが行われている照射光が照射されている測定対象物表面の変位量を求め、その変位量を利用して異物のピーク座標値を演算により補正することにより、測定対象物表面の高さが変化しても測定対象物表面上の異物の水平方向の正しい座標を求め、該座標を用いることによりＳＥＭによる観察・分析時間の短縮がはかれることを特徴とする表面検査方法。
【請求項４】
光源と、
その光源からの光を被検査表面へ斜めに照射する照射光学系と、
該照射光学系で照射された測定対象物からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、
上記照射光学系で照射された測定対象物からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、
測定対象物を相対的に変位させて上記光源からの照射光を測定対象物の表面上で螺旋走査させる変位部と、
第１受光光学系の第1受光信号と該変位部による相対変位に基づき異物の座標を求める演算部と、を有し、
上記照射光学系は、第２受光光学系で受光した鏡面反射光に基づき、感度の安定性を保つために照射光を測定対象物表面に対してオートフォーカスを行うものであり、
上記演算部は、測定対象物表面上の異物を検出したときに、異物の散乱信号がスライスレベルを越えたら、そこをスタート点とし、その後、異物の散乱信号がスライスレベルを下回ったら、そこをエンド点とし、さらに、測定対象物表面上の異物を検出したときの測定対象物の表面からの鏡面反射光の受光位置に基づき、測定対象物表面上の異物を検出したときの基準面からの、オートフォーカスが行われている照射光が照射されている測定対象物表面の変位量を求め、その変位量を利用して異物の水平方向のデータであるスタート点とエンド点の座標位置を演算により補正することにより、測定対象物表面の高さが変化しても測定対象物表面上の異物の水平方向の正しい座標を求め、該座標を用いることによりＳＥＭによる観察・分析時間の短縮がはかれることを特徴とする表面検査装置。
【請求項５】
上記散乱信号を受光した際に、異物の散乱信号がスライスレベルを越えたスタート点と、その後異物の散乱信号がスライスレベルを下回ったエンド点の間で異物の散乱信号が最も大きいところを上記異物のピークとして求め、そのピーク座標値を、その際の測定対象物の高さ信号を用いて補正して求めるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【請求項６】
光源と、
その光源からの光を被検査表面へ斜めに照射する照射光学系と、
該照射光学系で照射された測定対象物からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、
上記照射光学系で照射された測定対象物からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、
上記照射光学系と上記測定対象物を相対的に変位させて上記光源からの照射光を測定対象物の表面上で螺旋走査させる変位部と、
第１受光光学系の第1受光信号と該変位部による相対変位に基づき異物の座標を求める演算部と、を有し、
上記照射光学系は、第２受光光学系で受光した鏡面反射光に基づき、感度の安定性を保つために照射光を測定対象物表面に対してオートフォーカスを行うものであり、
上記演算部は、測定対象物表面上の異物を検出したときに、異物の散乱信号が最も大きかったところをピークとしてピークレベルとピーク座標値を求め、さらに、そのときの測定対象物の表面からの鏡面反射光の受光位置に基づき、測定対象物表面上の異物を検出したときの基準面からのオートフォーカスが行われている照射光が照射されている測定対象物表面の変位量を求め、その変位量を利用して異物のピーク座標値を演算により補正することにより、測定対象物表面の高さが変化しても測定対象物表面上の異物の水平方向の正しい座標を求め、該座標を用いることによりＳＥＭによる観察・分析時間の短縮がはかれることを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物表面（以下ウェハを代表例として説明する）の検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体ウェハの表面検査方法においては、光源からの光を光学系を介してウェハの表面に照射するとともに、ウェハの表面から反射した散乱光を別の光学系を介して光電変換素子で受光し、その間に、ウェハと光学系を相対的に変位させて、ウェハの表面上の異物を検査し、異物が検出されたときは、その異物の座標位置を記録していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ウェハに反りがあると、ウェハ表面上の異物を検査した時、異物について検出された３次元の座標位置のうち異物の平面方向の座標位置がウェハの反りにより基準面からずれて検出されて記録されることになる。
【０００４】
本発明の目的は、ウェハに反りがあっても、異物の平面方向の座標位置を正確に検出して記録できる、ウェハの高さ信号による座標位置の補正をすることができる表面検査方法及び表面検査装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による表面検査方法は、請求項１〜３に記載のとおりである。
【０００６】
また、本発明による表面検査装置は、請求項４〜６に記載のとおりである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、測定対象物（ウェハ）の高さ情報に基いて異物の検出位置をソフトウエアで補正するものである。
【０００８】
ウェハに反りがあると、ウェハ表面は、中心部分にいくにしたがって基準面から高さ方向にずれの度合いが大きくなっている。そのため、異物の平面方向の座標位置は間違って検出されて記録されることになる。
【０００９】
そこで、本発明においては、ウェハ表面の高さ方向の変化を測定し、それにより異物の位置情報を補正する。すなわち、ウェハ表面上の異物の検査時に、ウェハの高さを測定し、そのウェハの高さ信号を利用して異物の座標位置を補正する。たとえば、ウェハ表面上の異物を検査している時に、常時、ウェハの高さを測定し、異物を検出したとき、そのときのウェハの高さ位置を利用して、異物の検出された座標位置を補正する。
【００１０】
ウェハの高さ信号（情報）は、ウェハ表面に照射する光をオートフォーカスする従来公知のオートフォーカス手段によって得ることができる。本発明は、そのオートフォーカス手段によって得たウェハの高さ信号（情報）を利用することが好ましい。この種のオートフォーカス手段は、感度の安定性を保つために使用されてきたものであるが、ウェハの高さ信号（情報）に関する補正手段として利用するのである。そうすることにより、ウエハの反りに自動的に応じて異物に対し最適な感度を保つことができ、かつ、そのウェハの高さ信号を利用して異物の座標位置を補正することができるという相乗効果が得られるのである。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明による螺旋走査方式の表面検査装置の一例を示している。光源１１０と、この光源１１０からの光を測定対象物たるウエハ１１１の表面に照射する照射光学系１１２と、照射光学系１１２で照射されたウエハ１１１表面の異物から反射された散乱光を受光して受光信号を形成する第１受光光学系１１３と、受光光学系１１３で受光された光を第１受光信号として出力する光電変換素子１１４と、照射光学系１１２で照射されたウエハ１１１表面で鏡面反射された反射光を受光し集光する第２受光光学系１１５と、第２受光光学系１１５で集光された反射光の位置を出力する受光部１１６と、ウエハ１１１の表面と照射光学系１１２並びに第１及び第２受光光学系１１３、１１５とに相対的な直線変位を与える直線変位部１１７と、測定対象物１１１の表面と照射光学系１１２及び第１及び第２受光光学系１１３、１１５とに相対的な回転変位を与える回転変位部１１８とを有し、照射された光がウエハ１１１の表面上を螺旋走査するように構成されている。直線変位部１１７と回転変位部１１８には、それぞれモーター１１９、１２０が接続されている。
【００１２】
ここで受光部１１６の出力は、測定対象物の高さ変化によって生じる反射光の位置を示すもので、ポジションセンシティブディテクタＰＳＤ、リニアセンサ又はエリアセンサなどで構成できる。
【００１３】
この高さ方向位置検出は、光てこ方式としてよく知られている。
【００１４】
図２においては、光電変換素子からの出力信号は、ＡＭＰ回路部、Ａ／Ｄ変換回路部を介してピーク検出回路部に送られピーク検出処理がなされて演算同期回路部に送られる。
【００１５】
受光部１１６からの信号が、高さ検出回路部及びＡ／Ｄ変換回路部を介して演算同期回路部に入力される。これはウエハの高さ情報に相当する。
【００１６】
演算同期回路部は、ウエハの高さ信号に基づき異物の座標に所定の補正を施す。その補正後の異物の測定データはメモリ部に記憶され、必要に応じて表示部で表示される。
【００１７】
図４は、本発明によるウェハ表面の検査方法において使用する座標位置の補正方法の一例を示している。
【００１８】
本発明によるウェハ表面の検査方法においては、光学系を介して、光源からの光をウェハの表面に照射するとともに、ウェハの表面から反射した散乱光を光学系を介して光電変換素子で受光し、その間に、ウェハと光学系を相対的に変位させて、ウェハの表面上の異物を検査し、異物の３次元の座標位置を記録する。
【００１９】
ウェハ表面上の異物の検査時に、ウェハの高さは、常時、測定している。そして異物を検出したとき、そのときのウェハの高さ位置を求めて、その値を異物の検出された座標位置のうち異物の平面方向の座標位置に加算または減算して補正する。必要に応じて、ウェハの高さ位置の補正に合わせて、ウェハの他の方向の位置も補正する。
【００２０】
たとえば、ウェハに上向きの反りがあると、ウェハ表面は、中心部分にいくにしたがって基準面から高さ方向の上向きににずれの度合いが大きくなっている。そのため、異物の高さ方向の座標位置は上向きの反りの分だけずれて検出されて記録されることになる。
【００２１】
図４は、異物の平面方向の位置情報に基いて座標位置を補正する例を示している。レーザー光１が光学系を介して光源からの光をウェハ表面に照射されるとともに、ウェハ表面から反射した散乱光が光学系（図示せず）を介して光電変換素子で受光される。
【００２２】
そこで、本発明においては、ウェハ表面の高さ方向の変化を従来公知のオートフォーカス手段を用いて測定し、それにより異物の平面方向の座標位置や、必要ならば他の方向の座標位置を補正する。
【００２３】
図１に示す表面検査装置で螺旋走査した際に、光電変換素子で得られる異物からの散乱光を含んだ受光信号の一例を、図３に示す。
【００２４】
図２のピーク検出回路部は、光電変換素子からの信号に応じて、走査に従い異物からの散乱信号がスライスレベルを越えたらその時点をスタート位置とし、エンコーダーからの信号によりＥＮｍ  ｓｔａｒｔ  ｄａｔａ、直線変位部１１７による変位量に応じてＹｍ  ｓｔａｒｔ  ｄａｔａを、クロック回路ＣＬＫからのクロック信号からＸｍ  ｓｔａｒｔ  ｄａｔａを、その座標データを出力する。
【００２５】
その後異物散乱信号が、スライスレベルを下回ったらそこをエンド位置としてその座標を、エンコーダーからの信号によりＥＮｍ  ｅｎｄ  ｄａｔａ、直線変位部１１７による変位量に応じてＹｍ  ｅｎｄ  ｄａｔａを、クロック回路ＣＬＫからのクロック信号からＸｍ  ｅｎｄ  ｄａｔａを、その座標データを出力する。
【００２６】
スタート位置とエンド位置の間で異物散乱信号が最も大きかったところをピークとして、そのピークレベル値及びその座標を、エンコーダーからの信号によりＥＮｍ  ｄａｔａ、直線変位部１１７による変位量に応じてＹｍ  ｄａｔａを、クロック回路ＣＬＫからのクロック信号からＸｍ  ｄａｔａ、ピークレベルをＤｍ  ｐｅａｋとして出力する。
【００２７】
ここで、図４に示すように、受光部１１６からの出力信号に基づき演算同期回路部が、ウエハ表面上の異物検査時に基準面２を基準としてウエハの高さがｄＺだけ変位した場合、基準面に入射する光と基準面とのなす角度をθとすると、ピーク検出回路部により得られた径方向の座標Ｙｍ…に対して補正量ｄＹだけ補正を施す。
【００２８】
ここで、ｄＹ＝ｄＺ／tan θである。
【００２９】
例えば、補正後のピークの座標は、Ｙｍ  ｄａｔａ−ｄＹとして求める。
【００３０】
螺旋走査の場合には、径方向にしか座標値にずれが生じないが、他の走査方式に適用する場合には高さの変位がズレとして現れる方向の座標について補正を施す。
【００３１】
【発明の効果】
近年では感度の安定性だけでなく、分析装置による異物の観察・成分分析が実施されることが多く、ＳＥＭが使用されることが多い。しかしＳＥＭは分解能が高いが、視野が狭くなるため、その異物を発見するために多くの時間が必要とされている。そのために異物検出装置には、データのより正確な位置情報（座標）が求められている。
【００３２】
また、測定装置は、様々な表面状態を有する測定対象物に関しても検出感度をより向上させなければならないため、表面の情報になるべく影響を受けない工夫がなされ、その結果、低い角度から光を入射させなければならなくなった。
【００３３】
また、測定対象物の大口径化と裏面への配慮から、測定対象物を面で保持することが困難になり、測定中の測定対象物の平面度が失われている。
【００３４】
このような技術背景を勘案すると、次のような本発明による効果は、非常に顕著なものである。
【００３５】
（１）低入射光学系・大口径化や保持方法による測定対象物（ウェハ）の歪みや反りなどに影響されることなく、検出された異物のより正確な座標データを得ることができる。
【００３６】
（２）座標データの精度が向上するため、ＳＥＭなどによる観察・分析時間の短縮がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の表面検査装置の一例を示す図である。
【図２】  本発明の実施例の一つを示すブロック図である。
【図３】  異物からの散乱信号を含む光電変換素子の出力を示す図である。
【図４】  ウエハの高さが変化した場合に、補正方法を示した図である。
【符号の説明】
１    レーザー光
２    基準面
３    補正前のピークデータ
４    補正後のピークデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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