JP2009150725A - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】欠陥検査装置において、上方検出系や斜方検出系などの複数の検出系を使用する場合、一つの検出系の視野に対して、他の検出系の視野の位置を補正することによって、検査感度の低減を防ぐことが出来る。また、部品ばらつきや組立て誤差による、検査装置ごとの光軸ばらつきを低減することができる。
【選択図】図7
Description
xs1=x0・cosβ+z0・sinβ、及び
zs1=−x0・sinβ+z0・cosβ
で表される演算式によって、斜方検出系のxz座標系における欠陥の座標(xs1,zs1)を算出し、この欠陥の座標(xs1,zs1)に対応する結像位置に第1の検出器が配置されるように検出器移動手段を制御する。
図1は、本発明の実施形態による欠陥検査装置の概略構成を示す図である。図1において、欠陥検査装置は、ウェハ等の試料をxyz方向及びz軸周りに移動させるステージ系300と、試料上に検査用照明光を照射する照明光学系100と、試料からの反射光を検出する上方検出光学系200と、試料からの反射光を検出する傾斜検出光学系500と、演算処理や信号処理等を行う制御系400と、を備えている。
図2を参照して、照明光学系100の3つのビームスポット結像部110、120、130について説明する。図2は、試料(基板)1であるウェハを上から見た図である。第1のビームスポット結像部110を経由してx軸方向の検査用照明光11が照射され、第2のビームスポット結像部120を経由してy軸に対して−45度傾斜した方向の検査用照明光12が照射され、第3のビームスポット結像部130を経由してy軸に対して45度傾斜した方向の検査用照明光13が照射される。第1のビームスポット結像部110の反対側に、斜方検出系500が配置されている。
図5を参照して照明光学系100の3つのビームスポット結像部110、120及び130の構造の例を説明する。レーザ光源101から出射したレーザビームは、ハーフミラー等の第1の分岐光学要素141によって2つの光路に分岐する。一方はミラー142、143を反射し第1のビームスポット結像部110を構成する凹レンズ144に入射する。こうして、第1のビームスポット結像部110からの照明光11が生成される。他方はハーフミラー等の第2の分岐光学要素145によって2つの光路に分岐する。一方は、ミラー146を反射し、第2のビームスポット結像部120を構成する凹レンズ147に入射する。こうして、第2のビームスポット結像部120からの照明光12が生成される。他方は第3のビームスポット結像部130を構成する凹レンズ148に入射する。こうして、第3のビームスポット結像部130からの照明光13が生成される。
上方検出光学系200について説明する。基板(試料)1上に検査用照明光が照射され、スリット状のビームスポット3が生成されると、散乱光を含む反射光が出射される。この出射光は、透明薄膜上面、下面、基板上の回路パターン、異物等の欠陥から出射される。この出射光は、上方検出光学系200の検出レンズ201、空間フィルタ202、結像レンズ203を経由し、検出器205によって受光され、そこで光電変換される。レーザ光源101からのビーム光束の照度(パワー)は、NDフィルタ104またはレーザパワーを制御することにより変化させることができるため、検出器205の出力のダイナミックレンジを変えることができる。
次に空間フィルタ202について説明する。検査用照明光を試料上の繰り返しパターンに照射すると回折光縞(回折干渉光縞)が生成される。回折光縞が検出器205によって受光されると誤差信号が生成され、異物等の欠陥を検出することができない。空間フィルタ202は、繰り返しパターンからの回折光によるフーリエ変換像を遮光するために、対物レンズ201の空間周波数領域、即ちフーリエ変換の結像位置(射出瞳に相当する。)に配置される。
次に、検出しようとする異物等の欠陥サイズに応じて検出感度を調整する方法について説明する。TDIセンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205の基板(試料)1上の画素サイズを小さくすると、スループットは落ちるが、より微小な異物等の欠陥を検出することができる。1次元検出器(イメージセンサ)205の画素について基板(試料)1上での像のサイズが可変となるように、3種類の検出光学系200を用意する。例えば、0.1μm以下程度の異物等の欠陥を検出する場合には、基板(試料)1上の画素サイズを小さくする検出光学系200に切り換える。このような構成を実現する方法として、レンズ群204を切り換える。例えば、基板(試料)1から、TDIセンサ等の1次元検出器205までの光路長が変化しないように、レンズの構成を設計しておくと良い。もちろん、このような設計が難しい場合、レンズの切り換えに併せて、センサまでの距離を変えられるような機構を用いても良い。また、センサ自体の画素サイズを変えたものを切り換えても良い。
続いて、図6を参照して、斜方検出系500について説明する。斜方検出系500の光軸は、試料表面に対して所定の傾斜角βだけ傾斜している。特許文献1に記載されているように、透明薄膜の下面からの散乱光の検出量を低減するためには、斜方検出系500の光軸を、出射角が約80°から約90°までの範囲の出射光を検出するように配置する必要がある。
ビーム照射位置600(図2におけるビームスポット3に相当)は、図7に示すように上方検出系200に具備されたビーム位置検出器205によって検出される。これはハーフミラーなどの光学分岐要素212(またはミラー)によって、一次元検出器205と光学的に同じ結像位置を有するCCDセンサであり、1次元検出器205の視野内に適切にビームが当たることを確認するために用いられる。これによって、ウェハへのビームの照明位置の、座標系330におけるx座標を求めることができる。このセンサはCCDセンサ以外にも、2次元センサ、あるいはビーム位置を求めることが出来るように配置された1次元センサであってよい。
zs1=−x0・sinβ+z0・cosβ ・・・ (2)
以下、一次元検出器501の位置補正の流れを説明する。図9は、一次元検出器501の位置補正処理を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS1において、検出系の倍率、照明系の仰角などの検査条件が決定される。例えば、演算処理部401が、入力部404から入力された、所望のスループット値やウェハの種類等に応じた検査条件を図示しないメモリから取得するようにする。
Claims (6)
- 試料における欠陥を検査するための欠陥検査装置であって、
前記試料を移動させるステージと、
前記試料の表面に所定の入射角を有する検査用照明光を前記試料の表面に照射し、前記試料の表面にビームスポットを生成する照明光学系と、
前記試料の表面に対して所定の傾斜角にて傾斜した第1の光軸を有し、前記ビームスポットからの光を検出する第1の検出器と、この第1の検出器を移動させるための検出器移動手段と、を有する斜方検出系と、
前記試料の表面の法線に沿った第2の光軸を有し、前記ビームスポットからの光を検出する第2の検出器を有する上方検出系と、
処理制御部を有し、前記斜方検出系と前記上方検出系の出力を用いて前記試料の欠陥を検出する信号処理系と、を備え、
前記処理制御部は、前記ステージを制御して前記第2の光軸方向に前記試料を移動させて前記上方検出系の焦点距離を調整し、前記試料の移動量に応じて前記検出器移動手段を制御して前記斜方検出系における前記第1の検出器の位置を移動させることを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記試料の移動前の前記欠陥の座標を(0,0)、前記上方検出系のxz座標系における前記欠陥の座標を(x0,z0)、前記斜方検出系の傾斜xz座標系における前記欠陥の座標を(xs1,zs1)、前記斜方検出系の傾斜角をβとすると、前記処理制御部は、
xs1=x0・cosβ+z0・sinβ、及び
zs1=−x0・sinβ+z0・cosβ
で表される演算式によって、前記斜方検出系のxz座標系における欠陥の座標(xs1,zs1)を算出し、この欠陥の座標(xs1,zs1)に対応する結像位置に前記第1の検出器が配置されるように前記検出器移動手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。 - 前記照明光学系は、スリット状の前記ビームスポットを生成することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。
- 前記照明光学系は、前記斜方検出系と対向する方向から検査用照明光を前記試料の表面に照射する第1の照明ビームスポット結像部と、この第1の照明ビームスポット結像部による検査用照明光の方向に対して所定の角度だけずれた方向から検査用照明光を照射する第2の照明ビームスポット結像部と、この第2の照明ビームスポット結像部による検査用照明光の方向に対して所定の角度だけずれた方向から検査用照明光を照射する第3の照明ビームスポット結像部とを有し、前記第1、第2、及び第3の照明ビームスポット結像部の少なくとも1つを用いて前記ビームスポットを生成することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。
- 前記斜方検出系における前記検出器移動手段は、前記第1の検出器を前記傾斜xz座標系におけるx方向及びz方向に移動させる2つの一軸ステージにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。
- 検査対象における欠陥を検査するための欠陥検査装置であって、
前記検査対象を移動させるステージと、
前記検査対象の表面に所定の入射角を有する検査用照明光を前記検査対象の表面に照射し、前記検査対象の表面にビームスポットを生成する照明光学系と、
前記検査対象の表面に対して第1の光軸を有し、前記ビームスポットからの光を検出する第1の検出器と、この第1の検出器を移動させるための検出器移動手段と、を有する第1の検出系と、
前記検査対象の表面に対して第2の光軸を有し、前記ビームスポットからの光を検出する第2の検出器を有する第2の検出系と、
処理制御部を有し、前記第1の検出系と前記上方検出系の出力を用いて前記検査対象の欠陥を検出する信号処理系と、を備え、
前記処理制御部は、前記ステージを制御して前記第2の光軸方向に前記検査対象を移動させて前記第2の検出系の焦点距離を調整し、前記検査対象の移動量に応じて前記検出器移動手段を制御して前記第1の検出系における前記第1の検出器の位置を移動させることを特徴とする欠陥検査装置。
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