JP2008151663A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ウエハ等の被検物体の欠陥検査を行う検査装置に関し、最適な装置条件の決定に掛かる時間を短縮することを目的とする。
【解決手段】 被検物体を照明する検査光の発光部と、前記検査光が前記被検物体により回折した回折光に基づく物体像を撮像する撮像部と、前記発光部の近傍に配置され前記被検物体を照明するモニタ光の発生部と、前記撮像部に入射する前記検査光の回折光に略比例する光量の前記モニタ光の回折光が入射する位置に配置されるモニタ部とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエハ等の被検物体の欠陥検査を行う検査装置に関する。

被検物体からの回折光に基づいて検査用の画像を取り込み、この画像を利用して欠陥検査を行う装置が知られている。この検査装置では、画像を取り込む前に、回折光の進行方向をカメラなどの撮像装置の光軸方向に略一致させる必要がある。このため、例えば被検物体を支持するステージのチルト角などの装置条件をステップ的に変化させて、ステージの停止ごとにカメラから撮像信号を取り込み、最適な装置条件を決定している。最適な装置条件とは、回折光の進行方向とカメラの光軸方向とが略一致するような条件である。
特開２００１−２８９７９３号公報

しかしながら、従来の検査装置では、条件出しの際、例えばステージの停止ごとにカメラから撮像信号を取り込むため、最適な装置条件の決定までに長い時間が掛かるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、最適な装置条件の決定に掛かる時間を短縮することができる検査装置を提供することを目的とする。

第１の発明の検査装置は、被検物体を照明する検査光の発光部と、前記検査光が前記被検物体により回折した回折光に基づく物体像を撮像する撮像部と、前記発光部の近傍に配置され前記被検物体を照明するモニタ光の発生部と、前記撮像部に入射する前記検査光の回折光に略比例する光量の前記モニタ光の回折光が入射する位置に配置されるモニタ部とを有することを特徴とする。

第２の発明の検査装置は、第１の発明の検査装置において、前記検査光の回折光の進行方向と前記撮像部の光軸方向との成す角度に関わる装置条件を連続的に変化させて前記モニタ部から光量信号を取り込み、前記光量信号と前記装置条件との関係に基づいて前記装置条件の最適条件を決定する決定部と、前記装置条件を前記最適条件に設定して前記撮像部から撮像信号を取り込み、前記撮像信号に基づいて検査用の画像を生成する生成部とを有することを特徴とする。

第３の発明の検査装置は、第２の発明の検査装置において、前記決定部は、前記撮像部における光量が最大となる前記装置条件を前記最適条件として決定することを特徴とする。
第４の発明の検査装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の検査装置において、前記検査光の発光部からの光を平行にして前記被検物体に照射する光学系を有することを特徴とする。

第５の発明の検査装置は、第１ないし第４のいずれか１の発明の検査装置において、前記被検物体を傾斜するチルト機構を有することを特徴とする。
第６の発明の検査装置は、第１ないし第５のいずれか１の発明の検査装置において、前記被検物体を回転する回転機構を有することを特徴とする。

本発明の検査装置によれば、最適な装置条件の決定に掛かる時間を短縮することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の検査装置の一実施形態を示している。
この検査装置は、ステージ１１、照明光学系１３、撮像光学系１５、制御部１７、欠陥検出部１９を有している。
ステージ１１は、テーブル２１、チルト機構２３を有している。

テーブル２１上には、被検物体Ｗが固定可能とされている。被検物体Ｗは、例えば半導体ウエハや液晶ガラス基板などであり、その表面に繰り返しパターン（配線パターンなどのライン・アンド・スペース状等のパターン）が形成されている。テーブル２１は、チルト機構２３によりピン部材２５を中心にチルト可能とされている。テーブル２１は、回動可能にベース部材２７に支持されている。

照明光学系１３は、検査光用発光部２９、モニタ光用発光部３１、凹面鏡３３を有している。検査光用発光部２９は、被検物体Ｗを照明する検査光を発光する。モニタ光用発光部３１は、検査光用発光部２９の近傍に配置され被検物体Ｗを照明するモニタ光を発光する。検査光用発光部２９およびモニタ光用発光部３１からは、予め定められた同一波長の光が発光される。検査光用発光部２９およびモニタ光用発光部３１からの光は、凹面鏡３３で反射され照明光学系１３の光軸に沿って被検物体Ｗの表面に斜め方向から平行光として入射する。このとき、被検物体Ｗの表面の繰り返しパターンから所定方向に検査用またはモニタ用の回折光が発生する。

撮像光学系１５は、凹面鏡３５、撮像部３７、モニタ部３９を有している。凹面鏡３５は、被検物体Ｗからの回折光を撮像部３７およびモニタ部３９に反射する。撮像部３７は、ＣＣＤカメラ等からなり、検査光の被検物体Ｗからの回折光に基づく物体像を撮像する。モニタ部３９は、フォトダイオード等の光電変換素子（例えばピンフォトダイオード）からなる受光素子４１を有しており、モニタ光の被検物体Ｗからの回折光を受光する。モニタ部３９は、撮像部３７に入射する検査光の回折光に略比例する光量のモニタ光の回折光が入射する撮像部３７の近傍の位置に配置されている。

制御部１７は、モニタ光用発光部３１のみをオンにした状態で、チルト機構２３を駆動し、モニタ光の回折光の進行方向と撮像部３７の光軸方向との成す角度に関わる装置条件を連続的に変化させる。そして、モニタ部３９から光量信号を取り込み、光量信号と装置条件との関係に基づいて装置条件の最適条件を決定する。そして、決定された最適条件の装置条件にチルト機構２３を駆動し、検査光用発光部２９のみをオンにした状態で、撮像部３７による撮像を行う(詳細は後述する)。

欠陥検出部１９は、制御部１７を介して撮像部３７からの撮像信号を取り込み、この撮像信号に基づいて検査用の画像を生成する。そして、生成した検査用の画像と予め記憶している良品画像とを比較することにより、被検物体Ｗの欠陥を検出する。
図２は、上述した検査装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１：制御部１７は、検査対象ロットの製品情報（ロット番号やウエハ種類、パターン種類等）を登録する。

ステップＳ２：検査対象ロットの製品と同一な１枚の良品ウエハを被検物体Ｗとしてステージ１１上に載置する。良品ウエハの表面には、理想的な形状の繰り返しパターンが全体的に形成されている。そのピッチは、ロット内の製品ウエハに形成された繰り返しパターンのピッチと同じである。被検物体Ｗは、凹面鏡３３からの照明光が繰り返しパターンの延在方向に対して９０度方向から入射するようにテーブル２１上に載置される。

ステップＳ３：モニタ光用発光部３１をオンにする。この時、検査光用発光部２９はオフである。
ステップＳ４：制御部１７は、ステージ１１のチルト角を初期値（例えば最小リミット）に設定し、チルト機構２３を駆動するチルト制御を開始する。この実施形態では、チルト制御が、予め定めた最終値（例えば最大リミット）まで継続して行われる。さらに、このチルト制御は、ステージ１１のチルト角を一定の速度で連続的に変化させるように行われる。

ステップＳ５：制御部１７は、モニタ部３９の受光素子４１から光量信号を取り込む。光量信号は、被検物体Ｗからの回折光の光量をモニタした結果であり、例えば図３に示すように、チルト角θｔの変化に応じて光量信号が変化する。この光量信号の変化は制御部１７のメモリに記憶される。
すなわち、被検物体Ｗの繰り返しパターンのピッチをｐ、照明光の波長をλ、回折次数をｍ、被検物体Ｗが水平の時、つまりステージ１１をチルトしていない時の被検物体Ｗの法線を基準として被検物体Ｗと交わる照明光の光軸角度をθi、同様に被検物体Ｗと交わる回折光の光軸角度をθｄ、また、チルト角をθｔとすると以下の式が成り立つ。

sin(θi＋θｔ）−sin(θｄ−θｔ）＝ ｍλ／ｐ ……(１)
この式(１)から回折光の進行方向は、照明光の波長λと、被検物体Ｗの繰り返しパターンのピッチｐと、ステージ１１のチルト角θｔとに依存して変化することがわかる。従って、チルト角θｔを変化させると、図３に示すように光量信号が変化する。そして、光量信号が最大になるチルト角において、被検物体Ｗからの回折光を最も良好に撮像することができる。

ステップＳ６：ステージ１１のチルト角が、予め定めた最終値になったところでステージ１１のチルトを終了する。
ステップＳ７：モニタ光用発光部３１をオフにする。
ステップＳ８：制御部１７は、メモリに記憶された図３に示す光量信号とチルト角との関係に基づいて、光量信号が最大となるチルト角を最適なチルト角として決定する。この最適なチルト角は、制御部１７のメモリに記憶される。

ステップＳ９：制御部１７は、チルト機構２３を駆動して、ステージ１１を最適なチルト角に設定する。
ステップＳ１０：制御部１７は、検査光用発光部２９をオンにする。
ステップＳ１１：制御部１７は、撮像部３７によりステージ１１に載置される良品ウエハを撮像する。

ステップＳ１２：撮像部３７から良品ウエハの撮像信号を欠陥検出部１９に取り込む。欠陥検出部１９は、良品ウエハによる撮像信号に基づいて良品画像を生成し、これをメモリに記憶する。
ステップＳ１３：検査対象である検査用ウエハをステージ１１に載置する。
ステップＳ１４：制御部１７は、撮像部３７によりステージ１１に載置される検査用ウエハを撮像する。

ステップＳ１５：撮像部３７から検査用ウエハの撮像信号を欠陥検出部１９に取り込む。
ステップＳ１６：欠陥検出部１９は、検査用ウエハの撮像信号に基づいて検査用の画像を生成し、この検査用ウエハの画像と良品ウエハの画像との比較により、検査用ウエハの良否判定（欠陥検査）を行う。

そして、図２のステップＳ１３〜ステップＳ１６の動作を繰り返して、検査対象ロット内の他の検査用ウエハについても同様の欠陥検査を行い、必要な枚数についての欠陥検査を終えると、処理を終了する。
上述した検査装置では、最適なチルト角を決定するために、検査用の撮像部３７とは別に、応答速度の速い受光素子４１を備えたモニタ部３９を設けたので、ステージ１１のチルト角を連続的に変化させて受光素子４１から光量信号を取り込み、チルト角と光量信号との関係に基づいて、短時間で、最適なチルト角を決定することができる。その所要時間は、ステージ１１のチルト開始からチルト終了までの連続スキャンの時間だけであり、従来の条件出しの所要時間に比べて非常に短くなる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、テーブル２１をチルト機構２３によりチルトした例について説明したが、例えば、テーブルをチルトする代わりにモニタ部および撮像部を移動するようにしても良い。
(２)上述した実施形態では、被検物体Ｗを凹面鏡３３からの照明光が繰り返しパターンに対して９０度方向から入射するようにテーブル２１上に載置した例について説明したが、例えば、テーブルを回転する回転機構を設け、テーブルを回転しながらモニタ部による撮像信号の取得を行い、光量信号が最大になる回転位置にテーブル位置を設定するようにしても良い。

(３)上述した実施形態では、モニタ光発生部として検査用発光部２９とは別にモニタ発光部３１を設けたが、検査用発光部２９の光の一部をビームスプリッター等で分岐しても良い。

本発明の検査装置の一実施形態を示す説明図である。 図１の検査装置の動作を示すフローチャートである。 光量信号とチルト角との関係を示す説明図である。

符号の説明

１１…ステージ、１３…照明光学系、１５…撮像光学系、１７…制御部、１９…欠陥検出部、２１…テーブル、２３…チルト機構、２９…検査光用発光部、３１…モニタ光用発光部、３３，３５…凹面鏡、３７…撮像部、３９…モニタ部、４１…受光素子、Ｗ…被検物体。

Claims (6)

1. 被検物体を照明する検査光の発光部と、
   前記検査光が前記被検物体により回折した回折光に基づく物体像を撮像する撮像部と、
   前記発光部の近傍に配置され前記被検物体を照明するモニタ光の発生部と、
   前記撮像部に入射する前記検査光の回折光に略比例する光量の前記モニタ光の回折光が入射する位置に配置されるモニタ部と、
   を有することを特徴とする検査装置。
2. 請求項１記載の検査装置において、
   前記検査光の回折光の進行方向と前記撮像部の光軸方向との成す角度に関わる装置条件を連続的に変化させて前記モニタ部から光量信号を取り込み、前記光量信号と前記装置条件との関係に基づいて前記装置条件の最適条件を決定する決定部と、
   前記装置条件を前記最適条件に設定して前記撮像部から撮像信号を取り込み、前記撮像信号に基づいて検査用の画像を生成する生成部と、
   を有することを特徴とする検査装置。
3. 請求項２記載の検査装置において、
   前記決定部は、前記撮像部における光量が最大となる前記装置条件を前記最適条件として決定することを特徴とする検査装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の検査装置において、
   前記検査光の発光部からの光を平行にして前記被検物体に照射する光学系を有することを特徴とする検査装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の検査装置において、
   前記被検物体を傾斜するチルト機構を有することを特徴とする検査装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の検査装置において、
   前記被検物体を回転する回転機構を有することを特徴とする検査装置。

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