(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の回路パターン又は配線パターンの良否を判定する検査装置の特性評価方法であって、
前記被検査物を載置するステージ上で前記被検査物と重ならない位置に設けられた光学系特性を評価するパターン、アライメント特性を評価するパターン、照度分布特性を評価するパターンを前記検査装置の検出手段で検出し、
前記検出して得た前記それぞれのパターンの画像を処理することにより前記検査装置の光学系特性、アライメント特性、照度分布特性の情報を得、
これらの情報から前記検査装置のそれぞれの特性を評価する
ことを特徴とする検査装置の特性評価方法。
【請求項２】
被検査物の回路パターン又は配線パターンの良否を判定する検査装置の特性評価方法であって、
前記被検査物を載置するステージ上で前記被検査物と重ならない位置に設けられた光学系特性を評価するパターン、アライメント特性を評価するパターン、照度分布特性を評価するパターン、ステージ走行特性を評価するパターンを前記検査装置の検出手段で検出し、
前記検出して得た前記それぞれのパターンの画像を処理することにより前記検査装置の光学系特性、アライメント特性、照度分布特性、ステージ走行特性の情報を得、
これらの情報から前記検査装置のそれぞれの特性を評価する
ことを特徴とする検査装置の特性評価方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記光学系特性を評価するパターンは、検出光量を測定するパターン、オートフォーカスを測定するパターン、解像度を測定するパターンである
ことを特徴とする検査装置の特性評価方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記光学系特性を評価するパターンは、検出光量を測定するパターン、オートフォーカスを測定するパターン、解像度を測定するパターンであり、
前記光学系特性の評価パターンに加えて、前記検出手段で検出する評価パターンとして、前記ステージの走行性能を評価するステージ走行性能を評価するパターンを有する
ことを特徴とする検査装置の特性評価方法。
【請求項５】
被検査物の回路パターン又は配線パターンの良否を判定する検査装置であって、
前記被検査物を載置して移動可能なステージ手段と、
前記ステージ手段上で前記被検査物を載置する領域と重ならない領域に設置された光学系特性を評価するパターン、アライメント特性を評価するパターン、照度分布特性を評価するパターンを有する検査装置の特性評価パターン部と、
前記特性評価パターン部のそれぞれのパターンの画像を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたパターンの画像から前記検査装置の光学系特性、アライメント特性、及び照度分布特性の情報を得る画像処理手段と、
前記画像処理手段で得た情報から前記検査装置のそれぞれの特性を評価する特性評価手段と、を備えた
ことを特徴とする特性評価機能を有する検査装置。
【請求項６】
被検査物の回路パターン又は配線パターンの良否を判定する検査装置であって、
前記被検査物を載置して移動可能なステージ手段と、
前記ステージ手段上で前記被検査物を載置する領域と重ならない領域に設置された光学系特性を評価するパターン、アライメント特性を評価するパターン、照度分布特性を評価するパターン、ステージ走行特性を評価するパターンを有する検査装置の特性評価パターン部と、
前記特性評価パターン部のそれぞれのパターンの画像を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたパターンの画像から前記検査装置の光学系特性、アライメント特性、照度分布特性、ステージ走行特性の情報を得る画像処理手段と、
前記画像処理手段で得た情報から前記検査装置のそれぞれの特性を評価する特性評価手段と、を備えた
ことを特徴とする特性評価機能を有する検査装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記光学系特性を評価するパターンは、検出光量を測定するパターン、オートフォーカスを測定するパターン、解像度を測定するパターンである
ことを特徴とする特性評価機能を有する検査装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記光学系特性を評価するパターンは、検出光量を測定するパターン、オートフォーカスを測定するパターン、解像度を測定するパターンであり、
前記光学系特性の評価パターンに加えて、前記検出手段で検出する評価パターンとして、前記ステージの走行性能を評価するステージ走行性能を評価するパターンを有する
ことを特徴とする特性評価機能を有する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ、ＴＦＴ液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の半導体基板等の被検査対象物上に形成された微細な回路パターンまたは配線パターンからなる被検査パターンの高精度な寸法を測定、検出する被検査対象物上のパターン検査装置、前記被検査対象物上のパターンにおける微細な欠陥検査を行う被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置の検査性能評価方法及びそのための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、たとえば、半導体ウェハ、ＴＦＴ液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等上に形成された回路パターンまたは配線パターンからなる被検査パターンは、高集積化のニーズに対応して微細化が図られている。ところで、高集積化に伴って回路パターンまたは配線パターンはますます微細化されるため、検出しなければならない欠陥についても益々微小なものとなる。このように微細な欠陥の検出が、回路パターンまたは配線パターンを製造する際、これら回路パターンまたは配線パターンの良否を判定する上で非常に重要な課題となってきている。
【０００３】
しかし、前記微細化がさらに進んで、回路パターンまたは配線パターン等の被検査パターンにおいて、微小欠陥検出が結像光学系の解像限界に達してきたので、本質的な解像度の向上が求められている。
【０００４】
このように本質的な解像度の向上を図る従来技術としては、特開平５−１６０００２号公報に記載されたものが知られている。この従来技術には，マスク上に形成された微細な回路パターンに対して、光源空間フィルタにより多数の仮想の点光源を配列して構成された輪帯状の拡散照明を施す照明手段と、該照明手段によってほぼ一様に拡散照明されたマスクを透過もしくは反射する上記微細なパターンからの回折光を十分に取り込み、この取り込まれた光の内、０次回折光又は低次回折光の少なくとも一部を遮光する結像空間フィルタを有する光学的瞳を有し、該光学的瞳を通過して結像された回路パターンを受光して画像信号を得る受光手段と、該受光手段から得られる画像信号とマスクパターンデータ又はウェハパターンデータ又は転写シュミレータからのデータと比較してパターンを検査する比較手段とを備えたパターン検査装置について記載されている。
【０００５】
またこの従来技術においては、パターン形状データに応じて光源空間フィルタ及び結像空間フィルタの形状を制御することについて記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、被検査対象物上の微細なパターンに対して輪帯状の拡散照明を施して、対物レンズの開口（瞳）内に上記微細なパターンからの回折光を十分に取り込んで高解像度の画像信号を得て微細なパターンの欠陥を検出しているが、検査装置自体の状態を監視し、常に一定の状態に装置性能を保つ機能がないため、高信頼度で微細な欠陥を検出する点について十分考慮されていないという課題を有していた。
【０００７】
つまり、従来の装置では、光学系が熱等の影響を受け、焦点位置、解像度などが変動した場合、これを検出し、補正する手段がなかった。また、アライメントについても、ドリフト等を補正する手段がなく、さらに、照度分布においては、ダミーの平坦なウェハを用いて測定する必要があった。
【０００８】
また、ステージの走行性については、その性能を評価する手だてがなかったため、ある一定の時期がきたら交換するか、著しく性能が低下し、その原因がステージであることが判明したとき交換していた。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、半導体ウェハ、ＴＦＴ液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の半導体基板の被検査対象物上に存在する様々な微細パターンを高信頼度で検出できるようにした被検査対象物上のパターン検査装置の検査性能評価方法及びそのための装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
被検査物の回路パターン又は配線パターンの良否を判定する検査装置の特性評価方法であって、
前記被検査物を載置するステージ上で前記被検査物と重ならない位置に設けられた光学系特性を評価するパターン、アライメント特性を評価するパターン、照度分布特性を評価するパターンを前記検査装置の検出手段で検出し、
前記検出して得た前記それぞれのパターンの画像を処理することにより前記検査装置の光学系特性、アライメント特性、照度分布特性の情報を得、
これらの情報から前記検査装置のそれぞれの特性を評価する
ことを特徴とする検査装置の特性評価方法。
【００１１】
本発明によれば、パターン検査装置における重要な種々の点検項目の基礎的条件を検出し補正することができるため、常に最適の規定された状態に検査装置を管理することが可能となり、信頼性の高い検査が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係わるパターン検査装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１３】
第１図は本発明のパターン検査装置の一実施の形態を示す構成図である。即ち、１は対物レンズであり、２は被検査パターンの一例である半導体ウェハである。３は被検査パターンの一例である半導体ウェハ２を照明する照明光源である。４はＸ，Ｙ，Ｚ，θ（回転）ステージであり、被検査パターンの一例である半導体ウェハ２を搭載するものである。
【００１４】
５は、光学系の焦点位置、倍率、解像度、照度分布、アライメント及びステージ４の走行性能の評価が可能なパターンを有し且つ前記パタ−ンからの光量を検出する検出素子を有する検査性能評価検出器で、図２に示すようにステージ４上のステージ可動範囲内で半導体ウェハ２と重ならない位置に、半導体ウェハ２と高さが同じとなるように設定されている。検出器５は図３に示す検出光量及びオートフォーカス検査用の領域５aと、解像度検査用の領域５bと、アライメント検査用の領域５cと、照明光量検査用の領域５dと、ステージ検査用の領域５eと、欠陥検出評価用の領域５fからなり、パターンは図４のように例えば Si基板をエッチングするか、もしくは図５に示すようにガラス基板を成膜し、これをエッチングすることにより得る。
【００１５】
６はハーフミラーであり、照明光源３からの光を反射させて対物レンズ１を通して半導体ウェハ２に対してたとえば明視野照明を施すように構成している。７は第２対物レンズで、所望の位置に対物レンズの倍率で像を結像させるものである。８、９はハーフミラーで半導体ウェハ２からの反射光の一部を反射させるものであり、１０はズームレンズである。
【００１６】
１１はアライメント用センサであり、１２はオートフォーカス用センサであり、１３は明視野検出用イメージセンサである。１４はステージ４の制御部であり、１５は照明光源３の制御部である。１６はアライメントの制御部であり、１７はオートフォーカスの制御部であり、１８はズームレンズの制御部である。１９は明視野検出の制御部であり、２０は装置本体である。２１は透過率可変部で、例えば液晶のように任意の位置の明るさを変えられるもので、２２はその制御部である。
【００１７】
次に動作について説明する。対物レンズ１の検出領域に検出器５の検出光量及びオートフォーカス検査用の領域５aがくるようにステージ４を移動させる。次にステージ４をＺ方向にある決められたステップで移動させてオートフォーカス用センサ１２で明るさ情報を検出する。
【００１８】
そして、各ステップ毎にステージ４を走査して検出器５を等速で移動させつつ、もしくはステージ４を固定してイメージセンサ１３により検出器５上の５aの明るさ情報（濃淡画像信号）を検出する。この得られた画像信号の値が最も高いＺ位置をベストフォーカス位置として明視野検出制御部１９に情報が送られる。ベストフォーカス位置の算出にはたとえば図６に示すように山登り式に各位置での明るさをプロットし、たとえば２次曲線近似し、頂点位置をベストフォーカス位置と設定する。
【００１９】
また、オートフォーカス用センサ１２で得られた画像信号よりオートフォーカス制御部１７により、ベストフォーカス位置を求め、この情報が明視野検出制御部１９に送られる。この２つの情報の差分が装置オフセットであり、これが本体２０に送られ、新たな装置オフセットとして登録される。ベストフォーカス位置と算出されたＺ位置で得られた画像信号に対してイメージセンサ１３での光量分布を新たな明レベルの分布として本体２０で登録される。
【００２０】
上記手法によりベストフォーカス位置とされたＺ位置において検出器５の解像度検査用領域５ｂがくるようにステージ４を移動させる。解像度検査用５ｂには図７に示すように少なくとも１種類以上のパターンを具備する。図８は図７の実施の形態の別のパターン例であり、水平、垂直なパターンが一体となったL字型パターンである。そしてステージ４を走査して検出器５を等速で移動させつつ、イメージセンサ１３により検出器５上の解像度検査用領域５ｂのパターンの明るさ情報（濃淡画像信号）を検出する。
【００２１】
この検出信号（図９）より解像度を評価し、装置２０検査に支障を来す解像度低下がみられるかを判断して、支障を来すようなら異常信号を発し、メンテナンスを促す。また、明視野検出制御部１９により図９の検出画像からパターンピッチｐを求め、これより倍率を算出し、ズームレンズ１０の倍率変動を求め、ズームレンズ制御部１８に倍率変動量情報を送り、補正する。
【００２２】
次に、検出器５上のアライメント検査用領域５ｃがくるようにステージ４を移動させ、アライメントセンサ１１でアライメント検査用領域５ｃ上のアライメントパターンを検出する。アライメントパターンとしては、図１０に示す例えば十字マークがある。アライメント制御部１６でアライメント位置を算出しステージ４のアライメント位置座標と比較し、ステージ制御部１４で位置ずれ量を補正する。
【００２３】
次に検出器５上の光量測定領域５ｄにステージ４を移動し、図１１に示すように検出器５に内蔵された検出素子２３で図１２に示すような遮光部２４と透過部２５とからなるパターンを用いて光量を測定する。これを、ステージ４を逐次移動しながら行うことにより、図１３に示すような照明照度分布を測定する。
【００２４】
この照明照度分布が装置初期状態と異なる場合、照明光源制御部１５によりランプハウス位置を調整する。さらにこの情報は明視野検出制御部１９に送られ、イメージセンサ１３上の照度分布と比較し、照度分布変動の原因が照明、検出光学系ののいずれかにあるかを判定する。照明系に照度分布変動の原因がある場合はランプハウス制御部１５によりランプハウス状態を最適化する、もしくは透過率可変制御部２２により透過率可変部２１の透過率を変え、照度分布が一様となるように制御する。また、照度分布が仕様未達となったときには、この情報を本体２０に転送し、異常信号を発し、メンテナンスを促す。
【００２５】
光量測定用パターンとしては、図１４に示すようなパターンなら一方向への移動を行うことで領域全域の照度分布を測定することができる。さらに図１５のようなパターンならステージ４を移動することなく領域全域の照度分布を測定することができる。このとき分布の測定方法としては図１６に示すように各々のピンホールを通過した光が干渉しないように多数のセンサを配置する方法と図１７に示すように１次元もしくは２次元イメージセンサの検出領域を分けて領域内で信号を加算することによって得る方法がある。
【００２６】
次に検出器５上のステージ検査用領域５eがくるようにステージ４を移動させる。そしてステージ４を走査して検出器５を等速で移動させつつ、イメージセンサ１３により検出器５上のステージ検査用領域５eのパターンの明るさ情報（濃淡画像信号）を検出する。この検出信号よりステージの走行性能を評価し、装置２０で検査に支障を来すステージ走行性能低下がみられるかを判断して、支障を来すようなら異常信号を発し、メンテナンスを促す。
【００２７】
ステージ検査用領域５eのパターンとして図１８のようなラインアンドスペースを用いる。この水平方向のラインアンドスペースパターンはステージのピッチング評価に用いる。また垂直方向のラインアンドスペースパターンは定速性の評価に用いる。
【００２８】
図１９は図１８のパターンの別の実施の形態で千鳥格子状パターンにすることにより、一度にピッチングと定速性の評価が行える。
【００２９】
次に検出器５上の欠陥検出評価用領域５ｆがくるようにステージ４を移動させる。そしてステージ４を走査して検出器５を等速で移動させつつ、イメージセンサ１３により検出器５上のステージ検査用領域５ｆのパターンの明るさ情報（濃淡画像信号）を検出する。そして欠陥がある部分の検出信号と欠陥がない部分の検出信号により欠陥検出性能を評価し、装置２０で検査に支障を来す欠陥検出性能低下がみられるかを判断して、支障を来すようなら異常信号を発し、メンテナンスを促す。
【００３０】
図２０は評価用パターンの実施の形態で、少なくとも間隔の異なる２種類以上のラインアンドスペースに少なくとも大きさの異なる２種類以上のかけとふくらみパターンを形成する。
【００３１】
図２１は図２０のパターンと直行する向きのパターン上に欠陥を具備した実施の形態で図２２は図２０と図２１両方具備したパターン実施の形態である。図２３は孤立の欠陥の実施の形態で、明視野検出のみならず、暗視野検出を行うときに有効である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、検査装置それ自体の種々の点検項目の基礎的条件を検出し補正することができるため、常に最適の規定された状態に管理することが可能となり、信頼性の高い検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被検査パターンの検査装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】検出器のステージ上での配置図である。
【図３】検出器上のパターンを表した図である。
【図４】パターン形状断面の一実施の形態である。
【図５】パターン形状断面の一実施の形態である。
【図６】ｚと明るさ情報の関係を表したものである。
【図７】解像度評価用パターンの一実施の形態である。
【図８】解像度評価用パターンの一実施の形態である。
【図９】検出信号を表した図である。
【図１０】アライメント評価用パターンの一実施の形態である。
【図１１】検出器のステージへの内蔵状態を表した図である。
【図１２】照明光量評価用のパターンの一実施の形態である。
【図１３】照明照度分布を表した図である。
【図１４】照明光量評価用のパターンの一実施の形態である。
【図１５】照明光量評価用のパターンの一実施の形態である。
【図１６】照明光量を測定するセンサの一実施の形態である。
【図１７】照明光量を測定するセンサの一実施の形態である。
【図１８】ステージ評価用のパターンの一実施の形態である。
【図１９】ステージ評価用のパターンの一実施の形態である。
【図２０】欠陥検出性能評価用のパターンの一実施の形態である。
【図２１】欠陥検出性能評価用のパターンの一実施の形態である。
【図２２】欠陥検出性能評価用のパターンの一実施の形態である。
【図２３】欠陥検出性能評価用のパターンの一実施の形態である。
【符号の説明】
１  対物レンズ
２  半導体ウェハ
３  照明光源
４  X,Y,Z,θステージ
５  検査性能評価検出器
６  ハーフミラー
７  第２対物レンズ
８  ハーフミラー
９  ハーフミラー
１０  ズームレンズ
１１  アライメント用センサ
１２  オートフォーカス用センサ
１３  明視野検出用イメージセンサ
１４  ステージ制御部
１５  照明光源制御部
１６  アライメント制御部
１７  オートフォーカス制御部
１８  ズームレンズ制御部
１９  明視野検出制御部
２０  装置本体
２１  透過率可変部
２２  透過率可変部制御部
２３  検出素子
２４  遮光部
２５  透過部
２６  かけパターン
２７  ふくらみパターン
２８  孤立欠陥
【図１】
0003732560.tif 000002
【図２】
0003732560.tif 000003
【図３】
0003732560.tif 000004
【図４】
0003732560.tif 000005
【図５】
0003732560.tif 000006
【図６】
0003732560.tif 000007
【図７】
0003732560.tif 000008
【図８】
0003732560.tif 000009
【図９】
0003732560.tif 000010
【図１０】
0003732560.tif 000011
【図１１】
0003732560.tif 000012
【図１２】
0003732560.tif 000013
【図１３】
0003732560.tif 000014
【図１４】
0003732560.tif 000015
【図１５】
0003732560.tif 000016
【図１６】
0003732560.tif 000017
【図１７】
0003732560.tif 000018
【図１８】
0003732560.tif 000019
【図１９】
0003732560.tif 000020
【図２０】
0003732560.tif 000021
【図２１】
0003732560.tif 000022
【図２２】
0003732560.tif 000023
【図２３】
0003732560.tif 000024