JP2003148911A

JP2003148911A - 検査装置および検査方法

Info

Publication number: JP2003148911A
Application number: JP2001343914A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Okawachi; 浩喜大川内
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ステンシルマスクを用いたイオン注入工程にお
いても、所望の位置にイオンが注入されたか否かを検査
できる検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】被検査体のイオン注入箇所を膨張させ得る
励起光を被検査体へ照射する励起光照射手段２と、周波
数の異なる検査用光と参照用光とを発生させ、励起光が
照射された被検査体上に当該検査用光を走査可能な検査
用光照射手段３，４，５と、検査用光の被検査体からの
反射光と参照用光との重ね合わせ光を受光し、当該重ね
合わせ光の光強度を検出する受光手段７，８と、受光手
段により検出された光強度に基づいて、検査用光の走査
方向のコントラスト波形を生成し、当該コントラスト波
形に基づいて、被検査体のイオン注入箇所を検出する検
出手段２０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体装
置の製造において、イオン注入工程での重ね合わせ精度
検査に用いる検査装置および検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体デバイスにおける各パター
ンの重なり具合（重ね合わせによる各パターンの位置ず
れ）を検査する、パターンの重ね合わせ精度の測定は、
例えば、半導体ウェーハ上に形成された合わせずれ測定
マーク、いわゆるボックスマークを二次元画像で検出す
ることで行われている。従来のイオン注入工程でイオン
がウェーハの所定の位置にイオン注入されるかどうかの
検査も半導体ウェーハ上に形成された合わせずれ測定マ
ーク、いわゆるボックスマークを二次元画像で検出する
ことで行われている。

【０００３】ここで、従来のイオン注入工程について、
概略説明する。まず、図８（ａ）に示すように、シリコ
ン等の半導体ウェーハＷ上に、例えばイオン注入のため
のスルー膜等の処理膜１３を形成し、当該処理膜１３上
にレジスト膜Ｒを塗布する。そして、図８（ｂ）に示す
ように、所定のパターンが形成されたフォトマスクＦＭ
を位置合わせして、当該フォトマスクＦＭをマスクとし
て、レジスト膜Ｒの露光を行う。そして、図８（ｃ）に
示すように、露光されたレジスト膜Ｒを現像して、所定
パターンのレジストパターンＲＰを形成する。以上の図
８（ａ）に示すレジスト塗布工程、図８（ｂ）に示す露
光工程、図８（ｃ）に示す現像工程がリソグラフィー工
程と称されるものである。

【０００４】その後、フォトマスクＦＭの位置合わせ
（重ね合わせ）が適切であったか否かを検査するため、
レジストパターンＲＰの重ね合わせ検査を行い、良好で
あると判定された場合に、図９（ｄ）に示すように、レ
ジストパターンＲＰをマスクとして、ウェーハＷにイオ
ン注入を行い、図９（ｅ）に示すように、レジストパタ
ーンＲＰを除去することで、一連のイオン注入工程が完
了することとなる。なお、フォトマスクＦＭの重ね合わ
せが不良であると判定された場合には、図９（ｄ）に示
すイオン注入工程を経ずに、レジストパターンＲＰを一
旦除去し、再度、図８（ａ）から図８（ｃ）に示す工程
を経ることとなる。

【０００５】図１０は、重ね合わせによるパターンの位
置ずれを検査する二次元画像の重ね合わせ精度測定装置
の構成の要部を概略的に示す図である。なお、図１０に
示す装置は、イオン注入工程におけるレジストパターン
の重ね合わせ検査の他にも、他の工程における各パター
ンの位置ずれの検査にも使用されるものである。

【０００６】図１０に示す重ね合わせ精度測定装置は、
ランプ１０１からの可視光をレンズ１０２、ハーフミラ
ー１０３および対物レンズ１０４を介して半導体ウェー
ハＷ上のボックスマークＢＭに照射し、その反射光を上
記対物レンズ１０４、上記ハーフミラー１０３、および
結像レンズ１０５を介してカメラ１０６で受光するよう
に構成されている。

【０００７】図１１は、上記の重ね合わせ精度測定装置
による検査に用いられるボックスマークの形状を概略的
に示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平
面図である。ボックスマークＢＭは、半導体デバイスの
製造プロセスにおいて、各パターンの形成に伴って、半
導体ウェーハＷのダイシングライン上に立体的に順次形
成される。

【０００８】例えば、レジストパターンＲＰとその下層
のタングステンパターン１２との重ね合わせによる位置
ずれを検査する場合にあっては、ボックスマークＢＭ
は、レジストパターンＲＰの形成時にレジストにより形
成されるインナボックスマーク（内側正方形パターン）
ＢＭａと、タングステンパターン１２の形成時にインナ
ボックスマークＢＭａの外側にタングステン膜により形
成されるアウタボックスマーク（外側正方形パターン）
ＢＭｂとからなる。

【０００９】図１２は、上記したボックスマークＢＭと
その反射光像から求められるコントラスト波形との関係
を示す図である。図１２から分かるように、インナボッ
クスマークＢＭａのＸ軸方向およびＹ軸方向の両端座標
位置Ｘｉｌ，Ｘｉｒ，Ｙｉｌ，Ｙｉｒと、アウタボック
スマークＢＭｂのＸ軸方向およびＹ軸方向の両端座標位
置Ｘｏｌ、Ｘｏｒ，Ｙｏｌ，Ｙｏｒでは、それぞれ、半
導体ウェーハＷに対して段差があるため、求められるコ
ントラスト波形ＣＷとしては、その段差の部分にそれぞ
れ明度の変化を伴ったピークをもつ。

【００１０】従って、カメラ１０６で受光した反射光像
の、一つのセクションのコントラスト波形を求めて、そ
れを解析する。例えば、求めたコントラスト波形ＣＷの
ボトム（ピークの頂点）の位置を個々に検出して、アウ
タボックスマークＢＭｂに対するインナボックスマーク
ＢＭａのＸ方向およびＹ方向の位置をそれぞれ算出する
ことで、レジストパターンＲＰとタングステンパターン
１２との重ね合わせによる位置ずれを検査できる。

【００１１】なお、インナボックスマークＢＭａに対す
るアウタボックスマークＢＭｂのＸ方向の位置ずれ量ｄ
ｘは、例えば、次式（１）により計算できる。

【００１２】

【数１】ｄｘ＝｛（Ｘｉｌ＋Ｘｉｒ）／２｝−｛（Ｘｏｌ＋Ｘｏｒ）／２｝（１）

【００１３】同様に、インナボックスマークＢＭａに対
するアウタボックスマークＢＭｂのＹ方向の位置ずれ量
ｄｙは、例えば、次式（２）によって計算できる。

【００１４】

【数２】ｄｙ＝｛（Ｙｉｌ＋Ｙｉｒ）／２｝−｛（Ｙｏｌ＋Ｙｏｒ）／２｝（２）

【００１５】このように、上記した二次元画像の重ね合
わせ精度測定装置では、立体的に形成されたボックスマ
ークＢＭを用いて、重ね合わせによるレジストパターン
ＲＰの位置ずれを検査している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、従来
のように、レジストを塗布して、露光し、現像して、イ
オン注入する窓をレジストパターンＲＰを用いて形成す
るような工程を必要とせず、ウェーハＷに対して直接イ
オン注入を行うステンシルマスクが脚光を浴びてきてい
る。

【００１７】すなわち、図１３に示すように、ステンシ
ルマスクＳＭを用いたイオン注入工程は、イオン注入用
のスルー膜等の処理膜１３が形成された半導体ウェーハ
Ｗ上に、ステンシルマスクＳＭを介して、直接、ウェー
ハＷにイオン注入するものである。

【００１８】この場合に、図１４に示すように、イオン
注入工程後にステンシルマスクＳＭとウェーハＷとの重
ね合わせ精度を測定しようとしても、処理膜１３のイオ
ンが通過した部分１３ａにより構成されるインナボック
スマークＢＭａは段差情報をもたないため、ステンシル
マスクＳＭを用いたイオン注入工程では、ウェーハＷの
所定の位置にイオンが注入されたか否かを検査する手段
がないのが現状である。

【００１９】今後、半導体デバイスの製造では、イオン
注入工程にも大幅な工程削減ができるステンシルマスク
を用いたイオン注入技術が導入されると予想されるた
め、ウェーハＷの所定の位置にイオンが注入されたか否
かを検査できる検査装置および検査方法の開発が切望さ
れている。

【００２０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ステンシルマスクを用いたイオン
注入工程においても、所望の位置にイオンが注入された
か否かを検査できる検査装置および検査方法を提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の検査装置は、被検査体のイオン注入箇所を
膨張させ得る励起光を前記被検査体へ照射する励起光照
射手段と、周波数の異なる検査用光と参照用光とを発生
させ、前記励起光が照射された前記被検査体上に当該検
査用光を走査可能な検査用光照射手段と、前記検査用光
の前記被検査体からの反射光と前記参照用光との重ね合
わせ光を受光し、当該重ね合わせ光の光強度を検出する
受光手段と、前記受光手段により検出された光強度に基
づいて、前記検査用光の走査方向のコントラスト波形を
生成し、当該コントラスト波形に基づいて、前記被検査
体の前記イオン注入箇所を検出する検出手段とを有す
る。

【００２２】上記の本発明の検査装置では、まず、励起
光照射手段により、励起光を被検査体に照射して、被検
査体のイオン注入箇所を膨張させる。この状態で、検査
用光照射手段により、周波数の異なる検査用光と参照用
光とを発生させ、被検査体上に当該検査用光を走査す
る。そして、検査用光の被検査体からの反射光（検出
光）と参照用光とが重ね合わせられ、重ね合わせによっ
て参照用光の周波数と反射光の周波数の差の周波数のう
なりが生じ、この差の周波数のうなりが受光手段によっ
て検出される。このような検出光と参照用光とを干渉さ
せ、発生する差の周波数のうなりの検出は、いわゆる光
ヘテロダイン検出と呼ばれるものである。光ヘテロダイ
ン検出によって、上記の被検査体の膨張によって形成さ
れた微小段差に起因するコントラスト波形が検出手段に
より生成され、当該コントラスト波形に基づいて、被検
査体のイオン注入箇所が検出される。

【００２３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の検査装置は、被検査体のイオン注入箇所を膨張させ
得る励起光を前記被検査体へ照射する励起光照射手段
と、周波数の異なる複数の検査用光と参照用光とを発生
させ、前記励起光が照射された前記被検査体上に異なる
焦点位置をもつ各検査用光を走査可能な検査用光照射手
段と、前記各検査用光の前記被検査体からの各反射光と
前記参照用光との重ね合わせ光を受光し、当該重ね合わ
せ光の光強度を検出する受光手段と、前記受光手段によ
り検出された光強度に基づいて、各焦点位置における前
記各検査用光の走査方向の各コントラスト波形を生成
し、前記各コントラスト波形を合成して、合成された当
該コントラスト波形に基づいて、前記被検査体の前記イ
オン注入箇所を検出する検出手段とを有する。

【００２４】前記検出手段は、合成された前記コントラ
スト波形に基づいて、前記イオン注入箇所の膨張による
変位量を検出し、予め算出されたイオン注入量と膨張に
よる変位量との関係から、イオン注入量を検出する。

【００２５】上記の本発明の検査装置では、検査用光照
射手段により、周波数の異なる複数の検査用光と参照用
光とを発生させ、励起光が照射された被検査体上に異な
る焦点位置をもつ各検査用光を走査する。そして、各検
査用光の被検査体からの各反射光と参照用光との重ね合
わせ光が、受光手段により受光され、当該重ね合わせ光
の光強度が検出される。そして、受光手段により検出さ
れた光強度に基づいて、検出手段により各焦点位置ごと
の各コントラスト波形が生成される。このコントラスト
波形は、各焦点位置における段差形状を反映したコント
ラスト波形となる。そして、検出手段により、各コント
ラスト波形を合成することで、合成されたコントラスト
波形は、被検査体の表面形状を忠実に反映した形状とな
り、被検査体の立体的な表面形状が特定され、当該コン
トラスト波形に基づいて、被検査体のイオン注入箇所が
検出される。また、合成されたコントラスト波形は、被
検査体の表面形状を忠実に反映した形状となるため、イ
オン注入箇所の膨張による高さ方向の変位量を検出する
こともでき、予め算出されたイオン注入量と膨張による
変位量との関係から、イオン注入量が検出される。

【００２６】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の検査方法は、被検査体のイオン注入箇所を膨張させ
得る励起光を前記被検査体へ照射するステップと、周波
数の異なる検査用光と参照用光とを発生させ、前記励起
光が照射された前記被検査体上に当該検査用光を走査す
るステップと、前記検査用光の前記被検査体からの反射
光と前記参照用光とを重ね合わせ、当該重ね合わせ光の
光強度を検出するステップと、検出された前記光強度に
基づいて、前記検査用光の走査方向のコントラスト波形
を生成するステップと、生成された前記コントラスト波
形に基づいて、前記被検査体の前記イオン注入箇所を検
出するステップとを有する。

【００２７】上記の本発明の検査方法では、まず、励起
光を被検査体に照射して、被検査体のイオン注入箇所を
膨張させる。この状態で、周波数の異なる検査用光と参
照用光とを発生させ、被検査体上に当該検査用光を走査
する。そして、検査用光の被検査体からの反射光（検出
光）と参照用光とを重ね合わせ、当該重ね合わせ光の光
強度を検出する。このように、光ヘテロダイン検出によ
って、上記の被検査体の膨張によって形成された微小段
差に起因するコントラスト波形を生成し、当該コントラ
スト波形に基づいて、被検査体のイオン注入箇所が検出
される。

【００２８】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の検査方法は、被検査体のイオン注入箇所を膨張させ
得る励起光を前記被検査体へ照射するステップと、周波
数の異なる複数の検査用光と参照用光とを発生させ、前
記励起光が照射された前記被検査体上に異なる焦点位置
をもつ各検査用光を走査するステップと、前記各検査用
光の前記被検査体からの各反射光と前記参照用光との重
ね合わせ光の光強度を検出するステップと、検出された
前記光強度に基づいて、各焦点位置における前記各検査
用光の走査方向のコントラスト波形を生成するステップ
と、前記各コントラスト波形を合成するステップと、合
成された前記コントラスト波形に基づいて、前記被検査
体の前記イオン注入箇所を検出するステップとを有す
る。

【００２９】前記各コントラスト波形を合成するステッ
プの後に、合成された前記コントラスト波形に基づいて
前記イオン注入箇所の膨張による変位量を検出するステ
ップと、前記検出された変位量と、予め算出されたイオ
ン注入量と膨張による変位量との関係から、イオン注入
量を検出するステップとをさらに有する。

【００３０】上記の本発明の検査方法では、励起光を被
検査体に照射して、被検査体のイオン注入箇所を膨張さ
せた後、被検査体上に異なる焦点位置をもつ複数の検査
用光を走査する。そして、各検査用光の被検査体からの
各反射光と参照用光との重ね合わせ光の光強度を検出
し、検出された光強度に基づいて、各焦点位置における
各検査用光の走査方向のコントラスト波形を生成し、各
コントラスト波形を合成する。この合成されたコントラ
スト波形は、被検査体の表面形状を忠実に反映した形状
となり、被検査体の立体的な表面形状が特定されること
から、当該コントラスト波形に基づいて、被検査体のイ
オン注入箇所が検出される。また、合成されたコントラ
スト波形は、被検査体の表面形状を忠実に反映した形状
となるため、イオン注入箇所の膨張による高さ方向の変
位量を検出することもでき、予め算出されたイオン注入
量と膨張による変位量との関係から、イオン注入量が検
出される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００３２】図１は、本発明が適用された重ね合わせ精
度測定装置（検査装置）の一実施形態の構成を示す図で
ある。

【００３３】図１に示す重ね合わせ精度測定装置１は、
励起用レーザ光源部２と、検査用レーザ光源部３と、レ
ーザ光の周波数をシフトさせる光周波数シフタ部４と、
レーザ光を走査するレーザ走査部５と、対物レンズ６
と、光検出部７と、共焦点ピンホール板８と、カメラ部
９と、結像レンズ１０とを具備するレーザ走査型共焦点
顕微鏡部と、解析部２０と、ウェーハＷを保持し、ウェ
ーハをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向へ高精度に位置決め制御
することが可能なステージ３０とを有している。

【００３４】励起用レーザ光源部２は、半導体ウェーハ
Ｗのイオン注入箇所を膨張させ得る、周期的に強度変調
した励起用レーザ光を照射する。周期的に強度変調した
励起用レーザ光は、例えばパルス出力のレーザ光を指し
ており、例えばＹＡＧレーザやＨｅ−Ｎｅレーザ等が用
いられる。ＹＡＧレーザを用いる場合には、波長が１０
６４ｎｍと５３２ｎｍで、出力は数百ｍｍＷで、パルス
幅が数ｎｍ〜数十ｎｍ、周波数が１０Ｈｚ程度で励起す
る。なお、この励起用レーザ光源部２による作用につい
ては、後述する。

【００３５】検査用レーザ光源部３は、遠紫外レーザ光
源３−１と、可視レーザ光源３−２とを有している。遠
紫外レーザ光源３−１は、比較的波長の短い遠紫外線帯
域の遠紫外レーザ光を出力し、例えば、波長が３５０ｎ
ｍ以下の遠紫外レーザ光を出力し、好ましくは波長が２
００ｎｍ以下の遠紫外レーザ光を使用する。可視レーザ
光源３−２は、可視光帯域の可視レーザ光を出力し、例
えば、波長が４８８ｎｍ程度あるいは３６５ｎｍ程度の
可視レーザ光を出力する。

【００３６】遠紫外レーザ光源３−１から出力されたレ
ーザ光は、光周波数シフタ部４へ入射し、可視レーザ光
源３−２からのレーザ光は、図示しない光学系により、
遠紫外レーザ光源３−１から出力されたレーザ光とは異
なる光路に導かれる。

【００３７】検査用レーザ光源部３は、可視光帯域の可
視レーザ光と、比較的波長の短い遠紫外線帯域の遠紫外
レーザ光とを、検査対象物の種類、検査用途等に応じて
選択して放射できるようになっている。

【００３８】光周波数シフタ部４は、音響光学変調器
（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator)ＡＯＭ０，ＡＯＭ
１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３と、検査用レーザ光源部２の遠
紫外レーザ光源３−１から出力されたレーザ光Ｌの一方
を分岐させて各音響光学変調器ＡＯＭ０，ＡＯＭ１，Ａ
ＯＭ２に入射させるハーフミラーＨＭ１，ＨＭ２，ＨＭ
３と、ハーフミーラーＨＭ３を通過した光を音響光学変
調器ＡＯＭ３へ反射する全反射ミラーＭとを有する。

【００３９】各音響光学変調器ＡＯＭ０，ＡＯＭ１，Ａ
ＯＭ２，ＡＯＭ３は、それぞれ入射されたレーザ光Ｌに
異なる周波数の超音波を加えることで、互いに異なる接
近した周波数にシフトして、互いに異なる周波数のレー
ザ光を出力する。

【００４０】音響光学変調器ＡＯＭ０は、レーザ光Ｌの
周波数をシフトさせて、参照用レーザ光Ｌ０に変換して
出力するが、レーザ光Ｌの周波数を変更せずに素通りさ
せて参照用レーザ光Ｌ０の周波数をレーザ光Ｌと同じ周
波数とする構成としてもよい。また、音響光学変調器Ａ
ＯＭ１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３は、レーザ光Ｌの周波数を
シフトさせて、それぞれ互いに異なる周波数の検査用レ
ーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を出力する。

【００４１】光周波数シフタ部４の出力側には、各音響
光学変調器ＡＯＭ０，ＡＯＭ１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３に
対応して、ハーフミラーＨＭ４〜ＨＭ７が設けられてい
る。

【００４２】ハーフミラーＨＭ４は、音響光学変調器Ａ
ＯＭ０から出力される参照用レーザ光Ｌ０を反射して共
焦点ピンホール板８の共焦点ピンホール８ａに入射させ
る。

【００４３】ハーフミラーＨＭ５〜７は、音響光学変調
器ＡＯＭ１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３からそれぞれ出力され
る検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を反射して、同一の
光路を通じてレーザ走査部５に入射させる。また、ハー
フミラーＨＭ４〜７は、レーザ走査部５から出力される
反射光（検出光）をそれぞれ透過して共焦点ピンホール
板８の共焦点ピンホール８ａに入射させる。

【００４４】レーザ走査部５は、それぞれハーフミラー
ＨＭ５〜７によって反射された光周波数シフタ部４から
の検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をＸ方向およびＹ方
向に走査する。ここでは、機構は図示しないが、例え
ば、ガルバノミラーや、超音波光偏向素子等から構成す
ることができる。

【００４５】対物レンズ６は、ステージ３０に対して光
軸が垂直になるように設けられており、ハーフミラー１
０によって反射される励起用レーザ光源部２から出力さ
れた励起用レーザ光をステージ３０上に保持されたウェ
ーハＷに集光する。また、対物レンズ６の上方に設けら
れたハーフミラー９によって反射され、ハーフミラー１
０を通過する検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をステー
ジ３０上に保持されたウェーハＷに集光する。音響光学
変調器ＡＯＭ１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３からそれぞれ出力
された検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、周波数が互
いに異なるため、例えば、図２に示すように、対物レン
ズ６によって集光された検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３の焦点は、Ｚ方向、すなわち、ウェーハＷの高さ方向
のそれぞれ異なる焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３に形成され
る。

【００４６】光検出部７は、ウェーハＷに入射された検
査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の反射光と参照用レーザ
光Ｌ０とを重ね合わせた重ね合わせ光の光強度を測定
し、電気信号に変換して解析部２０に出力する。ウェー
ハＷに入射された検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の反
射光は、検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路を遡っ
て光検出部７に入射する。このとき、音響光学変調器Ａ
ＯＭ０から出力された参照用レーザ光Ｌ０も反射光と同
一の経路を通って光検出部７に入射するため、参照用レ
ーザ光Ｌ０と反射光とが重ね合わされる。光検出部７
は、例えば、フォトダイオード等によって構成される。

【００４７】共焦点ピンホール板８は、光検出部７によ
って重ね合わせ光の光強度を共焦点検出するための開口
である共焦点ピンホール８ａを有し、光検出部７に対し
て所定の位置に設けられている。共焦点検出は、反射光
をピンホールやスリット等の開口を通過させて受光し、
反射光強度分布の中央部を含む一部の範囲の光強度を検
出する検出方法であり、反射光に付随する各種のノイズ
光が受光面に入らないようにカットし、いわゆるエアリ
ーディスク内の強度のみを測定するため、像のコントラ
スト特性を向上させることができ、光学分解能を向上さ
せることができる。

【００４８】カメラ部９は、検査用レーザ光源３の可視
レーザ光源３−２から出射され、ハーフミラーＨＭ８，
ＨＭ９，ＨＭ１０および対物レンズ６を介してウェーハ
Ｗに入射した可視レーザ光によって得られる一括照明画
像やランプ等の照明画像を観察するために設けられてい
る。なお、このカメラ部９により得られるウェーハＷの
反射光像からは、従来の比較的大きな段差を有するパタ
ーン形状を観察することができる。結像レンズ１０は、
カメラ部９にウェーハの画像を結像させるためのレンズ
である。

【００４９】解析部２０は、図３に示すように、コント
ラスト波形生成部２１と、コントラスト波形合成部２２
と、パターン形状検出部２３と、位置ずれ量算出部２４
と、イオン注入量算出部２５とを有する。

【００５０】コントラスト波形生成部２１は、光検出部
７からの検出信号に基づいて、ウェーハＷ上の各焦点位
置ｆ１，ｆ２，ｆ３におけるレーザ走査部５の走査方向
に沿ったコントラスト波形を生成する。ここで、コント
ラスト波形生成部２１により得られる各コントラスト波
形は、各焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３の近傍の形状を反映
した波形となり、各焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３から離れ
た位置の形状は反映していない。

【００５１】コントラスト波形合成部２２は、コントラ
スト波形生成部２１により生成されたウェーハＷ上の各
焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３におけるコントラスト波形を
合成する。このように各焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３にお
けるコントラスト波形を合成すると、ウェーハＷ上に積
層されたパターンの三次元形状を反映したコントラスト
波形が得られる。

【００５２】パターン形状検出部２３は、コントラスト
波形合成部２２により合成されたコントラスト波形に基
づいて、ウェーハＷ上に積層形成された各パターンのエ
ッジ位置や高さ等の形状を検出する。

【００５３】位置ずれ量算出部２４は、パターン形状検
出部２３により検出された各パターンの位置に基づいて
重ね合わせによる各パターンの位置ずれ（各パターンの
重なり具合）を検出する。

【００５４】イオン注入量算出部２５は、後述するよう
に、パターン形状検出部２３により検出されたイオン注
入箇所の高さ方向の変位量と、予め算出されたイオン注
入量と膨張による変位量との関係から、イオン注入量を
検出する

【００５５】上記構成の重ね合わせ精度測定装置１で
は、例えば、積層膜構造を有するウェーハＷをステージ
３０に搭載し、このウェーハＷに、光周波数シフタ部４
で周波数がシフトした検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３
をレーザ走査部５で走査しながら、対物レンズ６を介し
てウェーハＷに照射する。

【００５６】ウェーハＷから反射した反射光は、対物レ
ンズ６を介して光周波数シフタ部４からの参照用レーザ
光Ｌ０とともに共焦点ピンホール板８の共焦点ピンホー
ル８ａを経て光検出部７で受光される。すなわち、この
重ね合わせ精度測定装置１は、ウェーハＷから反射した
反射光は、参照用レーザ光Ｌ０と重ね合わされ、この重
ね合わせ光のうなり（光の強度が反射光の周波数と参照
用レーザ光の周波数の差の周波数で時間的に変化する現
象）を光検出部７で検出する光ヘテロダイン検出を行
う。このとき、重ね合わせ光は、共焦点ピンホール８ａ
を通過することによって、共焦点検出される。なお、光
ヘテロダイン検出は、周波数の異なる２つのレーザ光を
干渉させ、これを光検出部によって受光し、接近した周
波数をもつ光波の重ね合わせによって生じる差の周波数
でうなりを発生させ、このうなりの位相変化から距離を
測定する検出方法である。

【００５７】次に、上記構成の重ね合わせ精度測定装置
１によりステンシルマスクを用いたイオン注入工程にお
けるイオン注入パターンの位置ずれを検査する方法につ
いて、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

【００５８】ここでは、図５（ａ）に示すように、被検
査対象となるウェーハＷのダイシングラインには、タン
グステンパターン１２が形成され、イオン注入用のスル
ー膜等の処理膜１３が形成されており、ステンシルマス
クによって、ウェーハＷにイオン注入がなされた後に、
イオン注入パターンとタングステンパターン１２との重
ね合わせによる位置ずれを検査する場合を例に説明す
る。

【００５９】まず、重ね合わせ精度測定装置１のステー
ジ３０上に、イオン注入後のウェーハＷを搭載する。そ
して、ウェーハＷの所定のアライメントを行い、ウェー
ハＷを搭載したステージ３０を所定の位置、すなわち、
ウェーハＷのダイシングラインに形成されたタングステ
ンパターンのボックスマークの位置にくるように移動さ
せる（ステップＳＴ１）。

【００６０】次に、励起光レーザ光源２から出射される
周期的に強度変調した励起用レーザ光を対物レンズ６を
介して半導体ウェーハＷに照射する（ステップＳＴ
２）。

【００６１】半導体ウェーハＷに励起用レーザ光を照射
した場合の作用について説明する。従来、特開平３−２
６９３４５号公報に開示されているように、試料に周期
的に強度変調した励起光を照射することで、試料はこの
励起光の吸収により発熱し、これにより熱膨張振動をお
こし、これらの熱応答を計測することで、試料の欠陥を
評価する技術が知られている。

【００６２】ここで、例えば、イオン注入前およびイオ
ン注入されていない箇所におけるウェーハＷを構成する
シリコン単結晶は、図６（ａ）に示すように、シリコン
原子が結晶全体にわたって規則正しく配列している。一
方、ウェーハＷにイオン注入した箇所においては、図６
（ｂ）に示すように、ウェーハＷのシリコン単結晶には
結晶欠陥が発生している。これは、ウェーハ上の処理膜
１３においても同様のことがいえ、イオンが通過した部
分における処理膜には、欠陥が多数発生している。

【００６３】従って、上記の技術を応用して、イオン注
入箇所およびその周囲の半導体ウェーハＷ部分に対し
て、周期的に強度変調した励起用レーザ光を照射する
と、当該励起用レーザ光は、ウェーハＷ上の処理膜１３
により吸収され、処理膜１３はこの励起用レーザ光の吸
収により発熱し、処理膜１３は熱膨張振動をおこす。そ
して、処理膜１３による熱膨張振動は、イオン注入され
た箇所１３ａとイオン注入されていない箇所においてそ
の結晶構造の相違から異なると考えられ、実際に、図５
（ｂ）に示すように、イオン注入されていない箇所に比
べてイオン注入された箇所１３ａの方が、熱膨張振動に
よる変位量が数百ｐｍ程度大きくなることが確認され
た。

【００６４】このようにして、ウェーハＷの処理膜１３
の表面に微小な段差を形成することで、イオン注入され
た領域を示す微小段差のインナボックスマークＢＭａ
（内側正方形パターン）が形成される。従って、以降の
工程においては、このインナボックスマークＢＭａの段
差形状を検出し、さらに、タングステンパターン１３に
より形成されるアウタボックスマークＢＭｂ（外側正方
形パターン）の段差情報を検出する。ここで、アウタボ
ックスマークＢＭｂは、従来と同様の検出方法により段
差情報を検出することができるが、数百ｐｍ程度のイン
ナボックスマークＢＭａの段差情報は、図１０に示した
従来の光学系では検出できないことから、光ヘテロダイ
ン検出する必要がある。

【００６５】すなわち、ウェーハＷに、光周波数シフタ
部４の音響光学変調器ＡＯＭ１，ＡＯＭ２，ＡＯＭ３で
周波数がシフトした検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を
レーザ走査部５によって、Ｘ−Ｙ方向に走査し、対物レ
ンズ６を介してウェーハＷに照射する。

【００６６】ここで、例えば、遠紫外レーザ光源３−１
から出力されるレーザ光Ｌとして、波長が１９３ｎｍ、
周波数が１．６×１０¹⁵Ｈｚのものを使用した場合に、
インナーボックスマークＢＭａの段差を１００ｐｍから
４００ｐｍ程度の範囲で検出したいとする。この場合に
は、検査用レーザ光の焦点深度ＤＯＦが、例えば、１０
０ｐｍ、２５０ｐｍ、４００ｐｍとなる検査用レーザ光
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を生成する。すなわち、焦点深度ＤＯ
Ｆは、λ／ＮＡ² で表されることから、これを周波数ｆ
および光の速度Ｖで表すと、Ｖ／（ｆ×ＮＡ² ）で示さ
れる。従って、上記の式において、Ｖ＝３×１０⁸ ｍ／
ｓ、ＮＡ＝０．９とした場合に、焦点深度１００ｐｍの
検査用レーザ光Ｌ１を生成するには、検査用レーザ光Ｌ
１のシフト後の周波数が３．７×１０¹⁸Ｈｚ、焦点深度
２５０ｐｍの検査用レーザ光Ｌ２を生成するには、検査
用レーザ光Ｌ２のシフト後の周波数が１．５×１０¹⁸Ｈ
ｚ、焦点深度４００ｐｍの検査用レーザ光Ｌ３を生成す
るには、検査用レーザ光Ｌ３のシフト後の周波数が９．
３×１０¹⁷Ｈｚとなるようにすればよい。

【００６７】そして、上記の検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３がウェーハＷに照射されることによるウェーハ
Ｗからの反射光と、参照用レーザ光Ｌ０とを重ね合わせ
た重ね合わせ光の光強度を光検出部７により測定し、解
析部２０のコントラスト波形生成部２１において、各検
査用レーザ光の走査方向（Ｘ方向およびＹ方向）におけ
るコントラスト波形を生成する（ステップＳＴ３）。

【００６８】ここで、タングステンパターン１２のウェ
ーハＷに対する段差が小さい場合、すなわち、各検査用
レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の焦点位置ｆ１からｆ３の間
に、タングステンパターンの段差が存在する場合には、
上記のコントラスト波形にはタングステンパターンの段
差情報が含まれることとなるため、以降のステップＳＴ
４，ＳＴ５の処理は必要なく、ステップＳＴ６へ移行す
る。

【００６９】一方、タングステンパターン１２のウェー
ハＷに対する段差が大きく、各検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３の焦点位置ｆ１〜ｆ３の間にタングステンパタ
ーンの段差が存在しない場合には、ステージ３０により
ウェーハＷをＺ方向に移動させ、検査用光の焦点位置を
タングステンパターンに合わせる（ステップＳＴ４）。

【００７０】そして、このように段差が大きい場合に
は、光ヘテロダイン検出を行わずに、通常の反射光像に
より段差情報を検出すればよい。すなわち、検査用レー
ザ光源３の可視レーザ光源３−２から可視レーザ光を出
力し、出力された可視レーザ光を、ハーフミラーＨＭ
８，ＨＭ９，ＨＭ１０および対物レンズ６を介してウェ
ーハＷに入射させ、当該ウェーハＷからの反射光をカメ
ラ部９で受光し、カメラ部９により反射光のコントラス
ト波形が生成される（ステップＳＴ５）。

【００７１】そして、コントラスト波形生成部２１によ
り生成された各焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３におけるコン
トラスト波形およびカメラ８からのタングステンパター
ンのコントラスト波形をコントラスト波形合成部２２に
より合成することで、インナボックスマークＢＭａおよ
びアウタボックスマークＢＭｂの立体形状が特定される
（ステップＳＴ６）。なお、上述したように、タングス
テンパターン１２の段差によっては、焦点位置ｆ１，ｆ
２，ｆ３におけるコントラスト波形を合成することで、
インナボックスマークＢＭａおよびアウタボックスマー
クＢＭｂの立体形状が特定される。

【００７２】そして、パターン形状検出部２３により、
合成したコントラスト波形に基づいて処理膜１３による
インナボックスマークＢＭａの段差のエッジ位置（段差
部分）を検出し、かつ、タングステンパターン１２によ
るアウタボックスマークＢＭｂの段差のエッジ位置を検
出する（ステップＳＴ７）。

【００７３】その後、位置ずれ量算出部２４により、図
１２を用いて説明したのと同様にして、タングステンパ
ターン１２に対するイオン注入箇所のＸ方向およびＹ方
向における位置ずれ量を算出する（ステップＳＴ８）。
これにより、イオン注入箇所の良否を検査することがで
き、ずれ量が所定のしきい値よりもずれており不良と判
断される場合には、以降の製造プロセスを中止する。ま
た、ずれ量が所定のしきい値内に収まっている場合に
は、ステップ９として、イオン注入量の測定を行う。

【００７４】ステップ９におけるイオン注入量の測定に
ついて、説明する。図７に、一例として処理膜１３に酸
化シリコン膜を用いた場合におけるウェーハＷへのボロ
ン（Ｂ）のイオン注入量と、励起用レーザ光照射後の酸
化シリコン膜の高さ方向（ウェーハＷの主面に垂直方
向）における変位量との関係のシュミレーション結果を
示す。

【００７５】図７に示すように、ウェーハＷへのイオン
注入量の増加とともにイオン注入による結晶欠陥が増加
することから、励起用レーザ光の照射後において、処理
膜１３の熱膨張による変位量が増加することがわかる。

【００７６】従って、予めこのようなシュミレーション
や測定を行うことにより、処理膜１３およびイオンの種
類等の条件毎に上記のイオン注入量と変位量との関係を
示すデータを作成しておき、パターン形状検出部２３に
より検出された処理膜１３の高さ形状（変位量）と、上
記のデータとに基づいて、イオン注入量算出部２５によ
り、処理膜１３に注入されたイオン注入量を検出する。
これにより、イオン注入量の適否を検査することがで
き、イオン注入量が所定の範囲内に収まっておらず、不
良と判断される場合には、以降の製造プロセスを中止す
る。また、イオン注入量が所定の範囲内に収まっている
場合には、以降の製造プロセスに移すこととなる。

【００７７】上述したように、本実施形態に係る重ね合
わせ精度測定装置１によれば、従来の装置では計測不可
能であったステンシルマスクを用いたイオン注入工程で
の重ね合わせ精度測定検査において、直接的にレジスト
パターン等による段差が存在しない場合であっても、イ
オン注入された箇所を検出することができ、この結果、
ステンシルマスクとウェーハとの重ね合わせによる位置
ずれ量を測定することができる。すなわち、イオンが通
過した膜の励起用レーザ光の照射後の変位量は、何百ｐ
ｍ程度であるため、得られるインナボックスマークＢＭ
ａの段差も非常に微小なものであるが、光ヘテロダイン
検出を用いることにより、コントラスト波形の精度を向
上させ、かつ、検出する光のＳ／Ｎ比を向上させること
ができることから、微小段差のインナボックスマークＢ
Ｍａの形状を検出することができる。また、光ヘテロダ
イン検出を用いることにより、レーザ光に比較的微弱光
を用いても精度の良いコントラスト波形が得られるた
め、レーザ光に比較的波長の短い遠紫外レーザ光を使用
でき、光学分解能をさらに向上させることができる。

【００７８】このように、ステンシルマスクを用いたイ
オン注入工程の重ね合わせ精度検査を精度良く行うこと
ができることから、ステンシルマスクを用いてイオン注
入を行った場合であっても、製品の歩留りの向上、品質
の維持が可能となる。

【００７９】また、本実施形態によれば、焦点位置の異
なる複数の検査用レーザ光を用いて光ヘテロダイン検出
を行うことで、二次元画像を得るのと同等の時間で、被
検査対象のウェーハＷの三次元立体画像を得ることがで
きる。これにより、イオンが通過した膜の励起用レーザ
光の照射後の変位量から、イオン注入量を測定すること
もでき、上記したイオン注入箇所の良否とともにイオン
注入量の適否をも同一の装置で検査することにより、測
定時間を短縮することができる。

【００８０】また、本実施形態によれば、光検出部７に
共焦点ピンホール板８を設けて反射光の強度を共焦点検
出することにより、光学分解能を向上させ、コントラス
ト特定を向上させることができる。

【００８１】本発明の検査装置および検査方法は、上記
の実施形態の説明に限定されない。例えば、上述した実
施形態では、光周波数シフタ部４において、検査用レー
ザ光を生成するために、３つの音響光学変調器ＡＯＭ１
〜ＡＯＭ３を用いたが、さらに個数を多くすることで、
重ね合わせ精度を向上させることができる。反対に、処
理膜１３の熱膨張後の形状によっては、例えば、単一の
音響光学変調器ＡＯＭを用いて、単一の焦点によって検
査する構成とすることも可能である。

【００８２】また、光周波数シフタ部４には、例えば、
音響光学偏向器（Acousto-Optic Deflector:ＡＯＤ）や
表面弾性波（Surface Acoustic Wave:ＳＡＷ）素子によ
る音響光学変調器等を用いてもよい。また、共焦点ピン
ホール板８を用いず共焦点検出を行わない構成とするこ
ともできる。この場合には、共焦点検出を行わないた
め、コントラスト特性は多少低下するが、装置構成を簡
略化することができる。

【００８３】また、本実施形態において、タングステン
パターンが大きい場合に、検査用レーザ光Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３の各焦点位置ｆ１，ｆ２，ｆ３におけるコントラス
ト波形と、カメラ部９からの可視レーザ光によるコント
ラスト波形を合成して、インナボックスマークＢＭａ、
およびアウタボックスマークＢＭｂの段差を含むコント
ラスト波形に基づいて、各ボックスマークＢＭａ，ＢＭ
ｂのエッジ位置を検出することとしたが、カメラ部９か
らのコントラスト波形を合成せずに、それぞれ別々にエ
ッジ位置を求めて、当該算出されたエッジ位置からずれ
量を算出することもできる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、ステンシルマスクを用
いたイオン注入工程においても、所望の位置にイオンが
注入されたか否かを検査できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る重ね合わせ精度測定装置の一
例を示す概略構成図である。

【図２】複数の検査用レーザ光を対物レンズで集光して
異なる複数の焦点を形成した状態を示す図である。

【図３】本実施形態に係る重ね合わせ精度測定装置の解
析部の一例を示す概略構成図である。

【図４】本実施形態に係る重ね合わせ精度測定装置を用
いたイオン注入工程後の検査処理を示すフローチャート
である。

【図５】イオン注入後の処理膜に励起用レーザ光を照射
した後の状態を説明するための図である。

【図６】シリコン単結晶へイオン注入する前およびイオ
ン注入した後の結晶状態のイメージ図である。

【図７】イオン注入量と処理膜の変位量との関係を示す
グラフである。

【図８】従来のレジストを用いたイオン注入工程を説明
するための図である。

【図９】従来のレジストを用いたイオン注入工程におい
て、図８の続きの工程を示す図である。

【図１０】従来の重ね合わせによる各パターンの位置ず
れを検査する場合における、二次元画像の重ね合わせ精
度測定装置の構成の要部を概略的に示す図である。

【図１１】重ね合わせ精度測定装置による検査に用いら
れるボックスマークの形状を概略的に示す図であって、
（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。

【図１２】ボックスマークとその反射光像から求められ
るコントラスト波形との関係を示す図である。

【図１３】ステンシルマスクを用いたイオン注入工程を
説明するための図である。

【図１４】ステンシルマスクを用いたイオン注入工程後
の検査を行う際の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１…重ね合わせ精度測定装置、２…励起用レーザ光源
部、３…検査用レーザ光源部、３−１…遠紫外レーザ光
源、３−２…可視レーザ光源、４…光周波数シフタ部、
５…レーザ走査部、６…対物レンズ、７…光検出部、８
…共焦点ピンホール板、９…カメラ部、１０…結像レン
ズ、１２…タングステンパターン、１３…処理膜、２０
…解析部、２１…コントラスト波形生成部、２２…コン
トラスト波形合成部、２３…パターン形状検出部、２４
…位置ずれ量算出部、２５…イオン注入量算出部、３０
…ステージ、１０１…ランプ、１０２…レンズ、１０３
…ハーフミラー、１０４…対物レンズ、１０５…結像レ
ンズ、１０６…カメラ、ＡＯＭ０，ＡＯＭ１，ＡＯＭ
２，ＡＯＭ３…音響光学変調器、ＨＭ１，ＨＭ２，ＨＭ
３，ＨＭ４，ＨＭ５，ＨＭ６，ＨＭ７，ＨＭ８，ＨＭ
９，ＨＭ１０…ハーフミラー、Ｍ…全反射ミラー、Ｗ…
ウェーハ、ＢＭ…ボックスマーク、ＢＭａ…インナボッ
クスマーク、ＢＭｂ…アウタボックスマーク、ＣＷ…コ
ントラスト波形、Ｒ…レジスト膜、ＲＰ…レジストパタ
ーン、ＦＭ…フォトマスク、ＳＭ…ステンシルマスク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA03 AA12 AA20 AA24 BB02 CC19 FF51 GG04 GG23 JJ03 JJ05 JJ18 JJ19 JJ26 LL30 LL57 LL61 MM16 NN01 NN08 PP12 TT07 4M106 AA01 AB20 BA05 CA19 CA39 DB02 DB08 DJ15 DJ18 DJ27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体のイオン注入箇所を膨張させ得る
励起光を前記被検査体へ照射する励起光照射手段と、周波数の異なる検査用光と参照用光とを発生させ、前記
励起光が照射された前記被検査体上に当該検査用光を走
査可能な検査用光照射手段と、前記検査用光の前記被検査体からの反射光と前記参照用
光との重ね合わせ光を受光し、当該重ね合わせ光の光強
度を検出する受光手段と、前記受光手段により検出された光強度に基づいて、前記
検査用光の走査方向のコントラスト波形を生成し、当該
コントラスト波形に基づいて、前記被検査体の前記イオ
ン注入箇所を検出する検出手段とを有する検査装置。
【請求項２】前記受光手段は、前記重ね合わせ光の入射
光路に当該重ね合わせ光の光強度を共焦点検出するため
の開口部を有する請求項１記載の検査装置。
【請求項３】前記検査用光照射手段は、所定の周波数帯域の光を放射する光源部と、前記光源部から放射された光を入力し、当該光を周波数
の異なる検査用光と参照用光とに変換して出力する光周
波数変更手段と、前記光周波数変更手段から出力された検査用光を前記被
検査体に集光して焦点を形成する集光手段と、前記集光された検査用光を前記被検査体上で走査する走
査手段とを有する請求項１記載の検査装置。
【請求項４】前記検査用光の前記被検査体からの反射光
と前記参照用光とを重ね合わせる重ね合わせ手段をさら
に有する請求項１記載の検査装置。
【請求項５】前記被検査体は、イオン注入された層の下
層に、所定のパターンをもつ下層パターンを有し、前記検出手段は、検出した前記被検査体の前記イオン注
入箇所と前記下層パターンとの位置関係に基づいて前記
イオン注入箇所の良否を判定する請求項１記載の検査装
置。
【請求項６】被検査体のイオン注入箇所を膨張させ得る
励起光を前記被検査体へ照射する励起光照射手段と、周波数の異なる複数の検査用光と参照用光とを発生さ
せ、前記励起光が照射された前記被検査体上に異なる焦
点位置をもつ各検査用光を走査可能な検査用光照射手段
と、前記各検査用光の前記被検査体からの各反射光と前記参
照用光との重ね合わせ光を受光し、当該重ね合わせ光の
光強度を検出する受光手段と、前記受光手段により検出された光強度に基づいて、各焦
点位置における前記各検査用光の走査方向の各コントラ
スト波形を生成し、前記各コントラスト波形を合成し
て、合成された当該コントラスト波形に基づいて、前記
被検査体の前記イオン注入箇所を検出する検出手段とを
有する検査装置。
【請求項７】前記受光手段は、前記重ね合わせ光の入射
光路に当該重ね合わせ光の光強度を共焦点検出するため
の開口部を有する請求項６記載の検査装置。
【請求項８】前記検査用光照射手段は、所定の周波数帯域の光を放射する光源部と、前記光源部から放射された光を入力し、当該光を周波数
の異なる複数の検査用光と参照用光とに変換して出力す
る光周波数変更手段と、前記光周波数変更手段から出力された各検査用光を前記
被検査体に集光して各検査用光に対応した複数の異なる
焦点を形成する集光手段と、前記集光された各検査用光を前記被検査体上で走査する
走査手段とを有する請求項６記載の検査装置。
【請求項９】前記各検査用光の前記被検査体からの反射
光と前記参照用光とを重ね合わせる重ね合わせ手段をさ
らに有する請求項６記載の検査装置。
【請求項１０】前記被検査体は、イオン注入された層の
下層に、所定のパターンをもつ下層パターンを有し、前記検出手段は、検出した前記被検査体の前記イオン注
入箇所と前記下層パターンとの位置関係に基づいて前記
イオン注入箇所の良否を判定する請求項６記載の検査装
置。
【請求項１１】前記検出手段は、合成された前記コント
ラスト波形に基づいて、前記イオン注入箇所の膨張によ
る変位量を検出し、予め算出されたイオン注入量と膨張
による変位量との関係から、イオン注入量を検出する請
求項６記載の検査装置。
【請求項１２】被検査体のイオン注入箇所を膨張させ得
る励起光を前記被検査体へ照射するステップと、周波数の異なる検査用光と参照用光とを発生させ、前記
励起光が照射された前記被検査体上に当該検査用光を走
査するステップと、前記検査用光の前記被検査体からの反射光と前記参照用
光とを重ね合わせ、当該重ね合わせ光の光強度を検出す
るステップと、検出された前記光強度に基づいて、前記検査用光の走査
方向のコントラスト波形を生成するステップと、生成された前記コントラスト波形に基づいて、前記被検
査体の前記イオン注入箇所を検出するステップとを有す
る検査方法。
【請求項１３】前記重ね合わせ光の光強度を検出するス
テップにおいて、前記反射光の光強度分布の中央部を含
む一部の範囲の光強度を共焦点検出する請求項１２記載
の検査方法。
【請求項１４】前記被検査体は、イオン注入された層の
下層に、所定のパターンをもつ下層パターンを有し、前記被検査体の前記イオン注入箇所を検出するステップ
の後に、検出した前記被検査体の前記イオン注入箇所と
前記下層パターンとの位置関係に基づいて前記イオン注
入箇所の良否を判定するステップをさらに有する請求項
１２記載の検査方法。
【請求項１５】被検査体のイオン注入箇所を膨張させ得
る励起光を前記被検査体へ照射するステップと、周波数の異なる複数の検査用光と参照用光とを発生さ
せ、前記励起光が照射された前記被検査体上に異なる焦
点位置をもつ各検査用光を走査するステップと、前記各
検査用光の前記被検査体からの各反射光と前記参照用光
との重ね合わせ光の光強度を検出するステップと、検出された前記光強度に基づいて、各焦点位置における
前記各検査用光の走査方向のコントラスト波形を生成す
るステップと、前記各コントラスト波形を合成するステップと、合成された前記コントラスト波形に基づいて、前記被検
査体の前記イオン注入箇所を検出するステップとを有す
る検査方法。
【請求項１６】前記重ね合わせ光の光強度を検出するス
テップにおいて、前記反射光の光強度分布の中央部を含
む一部の範囲の光強度を共焦点検出する請求項１５記載
の検査方法。
【請求項１７】前記被検査体は、イオン注入された層の
下層に、所定のパターンをもつ下層パターンを有し、前記被検査体の前記イオン注入箇所を検出するステップ
の後に、検出した前記被検査体の前記イオン注入箇所と
前記下層パターンとの位置関係に基づいて前記イオン注
入箇所の良否を判定するステップをさらに有する請求項
１５記載の検査方法。
【請求項１８】前記各コントラスト波形を合成するステ
ップの後に、合成された前記コントラスト波形に基づいて前記イオン
注入箇所の膨張による変位量を検出するステップと、前記検出された変位量と、予め算出されたイオン注入量
と膨張による変位量との関係から、イオン注入量を検出
するステップと、をさらに有する請求項１５記載の検査
方法。