JP2010161216A - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストを上昇させることなく光量調整が可能なパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。
【解決手段】パターン検査装置100は、光照射手段1と、検査用撮像手段2と、検査手段3と、調整用撮像手段4と、フォーカス調整手段5と、光量調整手段6と、メモリ7とを備える。予めパターン検査を行う前に、調整用画像の輝度情報xと、検査用照射光量zとの相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて、パターン検査時には、調整用画像の輝度画像xに対応する検査用照射光量zを設定するので、検査エリア21の膜厚による検査用画像の輝度情報のばらつきを抑制できる。これにより、最適な検査用照射光量zが設定できることになり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥も起きなくなって、精度よくパターン検査を行うことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体ウエハに光を照射し、その反射光に基づいてパターン欠陥を検出するパターン検査装置およびパターン検査方法に関する。
半導体ウエハ上に形成したパターンの欠陥を検査するために、パターン検査装置が用いられる。パターン検査装置では、半導体ウエハに光を照射し、その反射光を検査用画像として取得して参照画像と比較し、断線や短絡、異物混入等のパターン欠陥を検出する。正確に画像の比較を行うためには、フォーカス調整と半導体ウエハに照射する光の明るさ(光量)調整が必要である。フォーカスが合っていないと、パターンの輪郭が不明瞭になるため、正確な画像の比較が困難になる。一般に、パターン検査装置はオートフォーカス機能を備えており、フォーカス調整を自動的に行えるようにしている。一方、光量調整が不適切であると、検査用画像の明るさも不適切となり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥が生じるおそれがある。ここで、検出漏れとは、例えば検査用画像が暗すぎる場合に、黒い異物を検出できないことである。また、擬似欠陥とは、検査用画像の明るさと参照画像の明るさが極端に違うと、欠陥が存在しない場合であっても、欠陥と判定されることである。
通常、半導体ウエハ上の複数箇所についてパターン検査を行う場合、最初の一箇所または数箇所のみの検査用画像に基づいて光量調整が行われる。この調整された一定の光量にてその後のパターン検査を行うが、同一パターンであっても、検査箇所によって光の反射率は異なるため、検査用画像の明るさは必ずしも一定ではない。そのため、一定の光量でパターン検査を行うと、上記パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥を生じてしまうおそれがある。
特許文献1には、パターン検査用とは別のカメラを用いて光量調整を行い、検査用画像を一定の明るさに保つ手法が開示されている。しかしながら、光量調整専用のカメラを使用するため、パターン検査装置の大型化やコスト上昇を招くという問題がある。
特開2003−121367号公報
本発明は、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ、適切な光量調整を行うことが可能なパターン検査装置およびパターン検査方法を提供するものである。
本発明の一態様によれば、半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射する光照射手段と、前記光照射手段が照射した光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する検査用撮像手段と、前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行う検査手段と、前記光照射手段が照射した光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する調整用撮像手段と、前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御する光量調整手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置が提供される。
本発明によれば、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ、適切な光量調整を行うことができる。
以下、本発明に係るパターン検査装置およびパターン検査方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。パターン検査装置100は、光照射手段1と、検査用撮像手段2と、検査手段3と、調整用撮像手段4と、フォーカス調整手段5と、光量調整手段6と、メモリ7とを備えている。
光照射手段1は、被検査半導体ウエハ(以下、単にウエハと呼ぶ)101上の検査エリアおよび調整エリアに光を照射する。検査用撮像手段2は、ウエハ101上の検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する。検査手段3は、検査用画像と参照画像を比較し、ウエハ101のパターン欠陥を検出する。調整用撮像手段4は、ウエハ101上の調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する。フォーカス調整手段5は、調整用画像のフォーカス調整を行う。光量調整手段6は、光照射手段1がウエハ101に照射する光の光量を調整する。メモリ7は、後述する相関関係や検査用照射光量を記憶する。
図2は、パターン検査装置100の処理動作の一例を示すフローチャートである。同図は、ウエハ上の同一パターンを有する複数箇所について、連続してパターン検査を行うことを念頭においている。調整用撮像手段4が生成した調整用画像は、フォーカス調整のみならず、光量調整にも用いられる。このため、光量調整のための撮像手段を別個に設ける必要はない。以下では、本実施形態の特徴の1つである光量調整の手法を中心に説明する。
まず、パターン検査を開始する前の検査レシピ作成時に、光量調整手段6は、調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係を取得する(ステップS1)。図3は、このステップS1の詳細手順の一例を示すフローチャートである。図3を用いて、ステップS1を詳しく説明する。
初めに、光量調整手段6は、ウエハ101上の調整エリアでの反射光に基づいて生成される調整用画像の輝度情報xと、検査エリアでの反射光に基づいて生成される検査用画像の輝度情報yとの相関関係を取得する(ステップS11)。ここで、輝度情報とは、各画像の明るさを示すものであり、例えば各画像の平均の輝度とする。輝度情報は、輝度値そのものであってもよいし、画像をディジタル信号で表現する場合は、輝度値に相当するディジタル値であってもよい。
図4は、ウエハ101上に設けられる検査エリアと調整エリアの位置関係を模式的に示す図である。調整エリア22は、パターン検査装置100でのウエハ101の移動方向に対して検査エリア21より前方に設定される。調整エリア22を検査エリア21よりも前方に設ける理由は、ウエハ101の移動を止めることなく、まず調整エリア22を利用してフォーカス調整および光量調整を行い、その後連続して検査エリア21を利用してパターン検査を行うためである。このように、光量調整手段6は、パターン検査に先立ってフォーカス調整および光量調整に必要な調整用画像を生成する。検査エリア21と調整エリア22は、ウエハ101の移動速度と、フォーカス調整および光量調整に要する時間を考慮して設定される。
図4には、検査エリア21と調整エリア22が一対しか図示されていないが、実際には、ウエハ101内に同一チップが複数形成されているので、1枚のウエハ内に同一のパターンを有する複数の検査エリア21が設けられている。また、1つのチップ内に同一パターンが複数形成される場合もあり、同一チップ内に複数の検査エリア21が設けられることもある。各検査エリア21に対応して、それぞれ調整エリア22が設けられている。また、検査エリア21の大きさは、例えば、半径500μmの円形に設定される。なお、図4に示す円は、模式的に描かれたものであり、必ずしもウエハの外形を表すものではない。
図5は、調整用画像の輝度情報xと検査用画像の輝度情報yとの相関関係の一例を示すグラフであり、横軸は調整用画像の輝度情報x、縦軸は検査用画像の輝度情報yである。図5(a),(b)では、xとyとの関係をそれぞれ、y=f1(x),y=f2(x)としている。図5(b)を用いて、より具体的にステップS11を説明する。まず、光照射手段1は、ある光量Lで調整エリア22に光を照射し、光量調整手段6は調整用画像の輝度情報x0を取得する。また、光照射手段1は、同じ光量Lで検査エリア21に光を照射し、光量調整手段6は検査用画像の輝度情報y0を取得する。このようにして、点(x0,y0)がプロットされる。光照射手段1が照射する光量をM,N,Oと段階的に変化させて、検査用画像と調整用画像の輝度情報をそれぞれ取得していくことで、図5に示す相関関係が得られる。
図5(a)では両者の関係が線形であるが、図5(b)のように非線形になることもある。これは、調整用撮像手段4が有する撮像装置(図1には不図示)が、検査用撮像手段2が有する撮像装置(不図示)と比べて安価である場合など、両撮像装置の特性が異なることがあるためである。
図5(a)と図5(b)の各グラフは、グラフの形状が異なるものの、調整用画像の輝度が高くなるにつれて、検査用画像の輝度も高くなる点では一致する。これはすなわち、調整用画像の輝度によって、検査用画像の輝度を推測できることを意味する。
なお、図5(a)と図5(b)では、それぞれ4つのプロットを取って相関関係を取得しているが、プロットの数には特に制限はない。
次に、光量調整手段6は、検査用画像の輝度情報yと検査用照射光量zとの相関関係を取得する(ステップS12)。図6は、異なる複数の検査エリアについての検査用画像の輝度情報yと検査用照射光量zとの相関関係の一例を示すグラフであり、横軸は検査用画像の輝度情報y、縦軸は検査用照射光量zである。同図では、yとzとの関係をz=g(y)としている。
図6を用いて、より具体的にステップS12を説明する。まず、光照射手段1がある検査エリア21(検査エリアPとする)に調整に使用する一定光量の光を照射し、光量調整手段6は検査用画像の輝度情報y1を取得する。次に、光量調整手段6が、検査エリアPに照射される光の光量を調整し、検査用画像の輝度情報が予め定めた目標値と一致するときの光量(検査用照射光量)z1を取得する。このようにして、点(y1,z1)がプロットされる。光照射手段1が照射する検査エリアをQ,R,Sと複数の検査エリアで取得していくことで、図6に示す相関関係が得られる。図6は、光照射手段1が上記一定光量の光を検査エリア21に照射したときに得られる検査用画像の輝度情報がyである場合は、パターン検査を行う際の照射光量をg(y)とすればよいことを示している。
目標値は、パターン検査を行う際に、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥の発生が抑えられる検査用画像の輝度情報値(明るさ)とする。
ここで図6に示すように、上記一定光量の光が、同一パターンを有する検査エリアP〜Sに照射されているにも関わらず、検査用画像の輝度情報yが一定にならず(例えば、検査エリアPではy1であるが、検査エリアQではy2である)、その結果、検査用照射光量zを調整する必要がある(例えば、検査エリアPではz1であるが、検査エリアQではz2である)のは、主に以下の理由による。図7は、ウエハ101に形成される膜を模式的に示す図である。図7に示す膜厚dは、同一パターンであってもウエハ間やチップ間でばらつきが存在する。膜厚dと照射光の波長との関係に応じて、検査用画像は、ウエハ101表面で反射する光L1と膜の表面で反射する光L2とが強めあう場合は明るくなるし、弱めあう場合は暗くなる。ウエハ101上の位置によって、膜厚dが異なるため、図6に示すように、一定光量の光を照射しても、検査用画像の輝度情報は一定にならない。
図8は、膜厚dと光の反射率との関係の一例を示すグラフである。照射する光を波長365nmのUV(Ultra Violet)光源を持つケーラー照明とし、二酸化ケイ素(SiO)膜とアルミニウム(Al)膜の単層膜についてシミュレーションを行って得られたグラフである。アルミニウム膜の場合、膜厚dが0.25nmおよび0.3nmのときの光の反射率は、それぞれ約55%と72%であり、約17%の差がある。通常は、単層膜でなく複数の膜が形成されており、複数の膜厚それぞれがばらつくことがあるため、実際は図8より光の反射率がばらつくことが想定される。
上記一定光量の光を照射して得られる、検査用画像の輝度情報yは、照射された検査エリアにおける光の反射率に相当する。図6の例では、y1<y2であるから、検査エリアQより検査エリアPにおける光の反射率のほうが低いことを示している。このように、上記一定光量の光が照射されたときの検査用画像の輝度情報yが小さいほど、照射された検査エリアにおける反射率が低いことを示しており、この場合は、パターン検査時に照射する検査用照射光量zを大きくする必要がある。
このように、同一のパターンであっても検査エリアが異なると、膜厚の違いにより光の反射率にばらつきが存在し、検査用画像の明るさが必ずしも一定とならないため、パターン検査を正確に行うためには光量調整は必須である。
なお、図6の相関関係は、1枚のウエハ内に複数の検査エリア21を設定して取得してもよいし、同一ロット内の複数のウエハ、あるいは、ロットが異なる複数のウエハで複数の検査エリア21を設定して取得してもよい。できるだけ多くの膜厚に基づいて相関関係を取得するためには、ウエハの中心側と外周側等、膜厚がばらつくことが予想される複数の場所に検査エリア21を設定して相関関係を取得するのが望ましい。また、ウエハ101上に予め膜厚の異なる複数のパターンを形成しておいて、相関関係を取得してもよい。
次に、光量調整手段6は、ステップS11,S12で得られた各相関関係に基づいて、調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係を算出する(ステップS13)。図9は、調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係の一例を示す図であり、横軸は調整用画像の輝度情報x、縦軸は検査用照射光量zである。図9(a)のグラフは、図5(a)と図6の各グラフを合成することにより得られる。同様に、図9(b)のグラフは、図5(b)と図6の各グラフを合成することにより得られる。より具体的には、xとzとの関係は、それぞれ下記(1),(2)式のようになる。
z=g(y)=g(f1(x)) ・・・(1)
z=g(y)=g(f2(x)) ・・・(2)
図9(a)と図9(b)のグラフは、調整用画像の輝度情報xが大きいほど検査用照射光量zを小さくすることを示している。このような相関関係に基づいて、光量調整手段6は、ウエハ101に上記一定光量の光が照射されたときに得られる調整用画像の輝度情報xからパターン検査時に照射すべき光量(検査用照射光量)zを算出する。これにより、検査エリア21の膜厚、すなわち、光の反射率によらず検査用画像の輝度情報yを常に一定に保ってパターン検査を行うことができる。
以上のようにして、取得した調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係を光量調整手段6はメモリ7に登録する(図2のステップS2)。より具体的には、図6のグラフ上に存在する特定のいくつかの調整用画像の輝度情報xと対応する検査用照射光量zとを組にしてメモリ7に記憶する。その後、パターン検査装置100はパターン検査を開始する。パターン検査の手法は以下の通りである。
光照射手段1は、調整エリア22に上記一定光量の光を照射する(ステップS3)。次に、光量調整手段6は、調整用画像の輝度情報xを取得し(ステップS4)、メモリ7に登録されている図9の相関関係に基づいて検査用照射光量zを算出する(ステップS5)。より具体的には、ステップS4で取得した調整用画像の輝度情報xに対応する検査用照射光量zがメモリ7に記憶されている場合はその検査用照射光量zを読み出す。該当する調整用画像の輝度情報xに対応する検査用照射光量zがメモリ7に記憶されていない場合は、その調整用画像の輝度情報xに近接した輝度情報に対応する検査用照射光量zをメモリ7から読み出して補間処理を行い、調整用画像の輝度情報xに対応する検査用照射光量zを算出する。
光量調整手段6は、光照射手段1が照射する光量が検査用照射光量zとなるよう光照射手段1を調整する(ステップS6)。そして、光照射手段1は検査エリア21に検査用照射光量zの光を照射して、検査用撮像手段2が生成する検査用画像に基づいて、検査手段3はパターン検査を行う(ステップS7)。
なお、ステップS2では、調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係を表す近似式を光量調整手段6が保持しておき、ステップS5では、光量調整手段6が、この近似式に基づいて、調整用画像の輝度情報xに対応する検査用照射光量zを算出することとしてもよい。この場合、メモリ7の代わりに、近似式を演算する論理回路を設ければよい。
また、図2には示していないが、フォーカス調整は光量調整と並行して行われる。そのため、ステップS4で光量調整手段6が調整用画像の輝度情報xを取得する際に、フォーカスが合っているか否か不明である。しかし、通常はフォーカスが大きくずれることはなく、仮にフォーカスが合っていない状態であっても、合っている状態とほぼ等しい調整用画像の輝度情報xが得られるので、パターン検査にはほとんど影響しない。なお、ウエハ101の移動速度が遅い場合や、フォーカス調整を高速に行える場合は、フォーカス調整を先に行って、フォーカスが合った状態で光量調整を行ってもよい。また、下記のようにして、フォーカス状態に応じた調整用画像の輝度情報xを取得することもできる。
図10は、フォーカス状態と調整用画像の輝度情報xとの関係の一例を示すグラフである。同図は、合焦状態では、調整用画像の輝度情報xの値は大きくなるが、フォーカスがずれるにつれて、調整用画像の輝度情報xの値が小さくなることを示している。フォーカス調整手段5は、予め図10の関係を取得しておき、図2のステップS4では、フォーカス調整手段5が調整用画像の輝度情報およびフォーカス状態を取得し、フォーカス状態に応じた補正を行って、調整用画像の輝度情報xを光量調整手段6に伝えるようにしてもよい。これにより、光量調整手段6は、フォーカス状態を考慮して、より高精度に調整用画像の輝度情報xを取得することができる。
本実施形態は、ウエハ101を常に移動しながら、フォーカス調整および光量調整と、その後のパターン検査を行うことを念頭に置いている。上述したように、ウエハ101上の調整エリア22は検査エリア21よりも移動方向前方に配置されているため、光源照射手段1が光の照射方向を一定にしていても、ステップS3では調整エリア22に光を照射でき、かつステップS7では検査エリア21に光を照射できる。本実施形態では、照射される光が調整エリア22から検査エリア21へ移動する間にフォーカス調整および光量調整(ステップS6)を行うので、調整のためにウエハ101の移動を止める必要はなく、短期間でパターン検査を行うことができ、パターン検査のスループットを向上できる。
このように、第1の実施形態では、予めパターン検査を行う前に、調整用画像の輝度情報xと、検査用照射光量zとの相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて、パターン検査時には、調整用画像の輝度画像xに対応する検査用照射光量zを設定するので、検査エリア21の膜厚による検査用画像の輝度情報のばらつきを抑制できる。これにより、最適な検査用照射光量zが設定できることになり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥も起きなくなって、精度よくパターン検査を行うことができる。また、フォーカス調整にも用いられる調整用撮像手段4を流用して光量調整を行うため、光量調整専用の撮像手段を新たに設ける必要がなく、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ適切な光量調整を行うことができる。
(第2の実施形態)
以下の実施形態では、図1のパターン検査装置100を実現する具体例を示す。
図11は、本発明の第2の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図11では、図1と共通する構成部分には同一の符号を付している。光照射手段1は、光量制御手段11と、光源12と、ハーフミラー13と、対物レンズ14とを有する。検査用撮像手段2は、検査用イメージセンサ21を有する。検査手段3は、画像比較手段31と、欠陥検出手段32とを有する。調整用撮像手段4は、調整用イメージセンサ41と、ミラー42とを有する。フォーカス調整手段5は、ステージ制御手段51と、XYZステージ52とを有する。また、図11は、検査手段3と、ステージ制御手段51と、光量調整手段6と、メモリ7とは、一台のコンピュータ8に内蔵される例を示している。
図11は、フォーカス調整とパターン検査とで同一の光源12を用いるTTL(Through the Lens)方式を採用する例を示している。
フォーカス調整および光量調整時の処理動作は以下の通りである。光源12から照射された光は、ハーフミラー13で反射されて、ウエハ101上の調整エリア22に入射される。ウエハ101での反射光は対物レンズ14で集光され、ミラー42を介して調整用イメージセンサ41で撮像される。調整用イメージセンサ41が撮像した調整用画像に基づいて、ステージ制御手段51はXYZステージ52の高さを調整してフォーカス調整を行う。
また、光量調整手段6は、調整用画像の輝度情報xを取得する。さらに、光量調整手段6は、上述のようにして予め取得した調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係に基づいてパターン検査時に光源12が照射する検査用照射光量zを算出する。
一方、パターン検査時の処理動作は以下の通りである。光量調整手段6は、光源12が照射する光量が検査用照射光量zとなるよう光量制御手段11を調整する。照射光量の調整は、例えば、光源12に流れる電流量を調整して行う。光源12が照射した光は、ハーフミラー13で反射されて、ウエハ101上の検査エリア21に入射される。ウエハ101での反射光は対物レンズ14で集光され、検査用イメージセンサ21で撮像される。画像比較手段31は、検査用イメージセンサ21が撮像した検査用画像と参照画像とを比較し、比較結果に基づいて、欠陥検出手段31は欠陥の有無を判定する。参照画像としては、例えば、1チップ内に複数の検査エリアが存在する場合は、隣接する検査エリアの画像を参照画像とし(Cell to Cell方式)、1チップ内に検査エリアが1つしか存在しない場合は、隣接するチップの検査エリアの画像を参照画像とする(Die to Die方式)。
なお、光源12が照射する光の種類に特に制限はなく、複数の波長帯(例えば波長帯250〜600nm)を有するランプ光であってもよいし、単一波長のレーザ光であってもよい。また、調整用および検査用イメージセンサ21,41は、CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサでもよいし、CCD(Charge Coupled Device)カメラでもよい。
このように、第2の実施形態では、フォーカス調整および光量調整用とパターン検査用とで同一の光源12を用いるため、パターン検査装置100のコストを極めて低く抑えつつ、適切な光量調整を行うことができる。
(第3の実施形態)
第2の実施形態では、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで同一の光源12を用いるが、以下に説明する第3の実施形態では、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで別個の光源を用いるものである。
図12は、本発明の第3の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図12では、図11と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。光照射手段1は、光量制御手段11と、検査用光源12aと、調整用光源12bと、ハーフミラー13a,13bとを有する。
図12は、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで別個の光源12a,12bを用いるOut of the Axis方式を採用する。
フォーカス調整および光量調整の際には、調整用光源12bから照射された一定光量の調整用光がハーフミラー13bで反射されて、ウエハ101上の調整エリア22に入射される。以下、図11と同様に、フォーカス調整手段5はフォーカス調整を行い、光量調整手段6は検査用照射光量zを算出する。
パターン検査の際には、光量調整手段6は、光源12aが照射する光量が検査用照射光量zとなるよう光量制御手段11を調整する。光源12aが照射した光は、ハーフミラー13aで反射されて、ウエハ101上の検査エリア21に入射される。以下、図11と同様に、検査手段3は検査用画像に基づいてパターン検査を行う。
このように、第3の実施形態では、フォーカス調整および光量調整用とパターン検査用とで別個の光源12a,12bを用いるので、検査用光源12a,調整用光源12bからの照射角度や、ハーフミラー13a,13bの位置等を別個に調整可能である。そのため、調整エリア22と検査エリア21の設定位置の自由度が高くなり、両者の距離を図11より大きくできる。その結果、光量調整手段6が調整用画像の輝度情報xを取得してから、パターン検査を開始するまでにフォーカス調整および光量調整を行うための十分な時間を確保でき、より高精度にフォーカス調整および光量調整ができる。また、ウエハ101の移動速度を早く設定できるため、パターン検査のスループットを向上できる。
なお、光の反射率は光源の波長にも依存するため、図12の場合、検査用光源12aと調整用光源12bの波長は同一とすることが望ましい。レーザ光を用いてパターン検査を行う場合、レーザ光源はランプ光源より安価であるため、光源を2つ使用する図12であってもそれほど検査コストが上昇しない。よって、上記の効果が得られる図12の方式が望ましい。一方、ランプ光でパターン検査を行う場合、高価なランプ光源を2つ使用すると検査コストが上昇するので、図11の方式が望ましい。
(第4の実施形態)
以下に説明する第4の実施形態は、図11と図12の方式を組み合わせたものであり、フォーカスおよび光量調整とパターン検査とで同一の光源12を用い、ハーフミラーによって調整用の光とパターン検査用の光とをそれぞれ生成するものである。
図13は、本発明の第4の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図13では、図12と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。光照射手段1は、光量制御手段11と、光源12と、ハーフミラー13a,13cとを有する。
フォーカス調整および光量調整の際には、光源12から照射され、ハーフミラー13cで分岐される光の一部が、ウエハ101の調整エリア22に入射される。パターン検査の際には、検査用照射光量zで光源12から照射され、ハーフミラー13cを通過した光の別の一部がハーフミラー13aで反射され、ウエハ101の検査エリア21に入射される。
このように、第4の実施形態では、光源12が照射する光から、ハーフミラー13cによって調整用の光と検査用の光とをそれぞれ生成するので、図11と同様にパターン検査装置100のコストを抑えつつ、図12と同様に高精度にフォーカス調整および光量調整ができる。
図11〜図13に示したパターン検査装置100はあくまで一例に過ぎず、種々の変形が可能である。例えば、図11等では、光量制御手段11は、光源12等が照射する光の光量を直接制御することとしたが、光源12等が照射する光量は一定とし、ND(Neutral Density)フィルタを用いてウエハ101に当たる光量を調整してもよい。また、コンピュータ8は、図11等に示した構成部分以外を含んでいてもよいし、2台以上のコンピュータに分散してコンピュータ8の処理を実現することも可能である。
上述した実施形態で説明したパターン検査装置100の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、パターン検査装置100の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
また、パターン検査装置100の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
本発明の第1の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。 パターン検査装置100の処理動作の一例を示すフローチャート。 ステップS1の詳細手順の一例を示すフローチャート。 ウエハ101上に設けられる検査エリアと調整エリアの位置関係を模式的に示す図。 調整用画像の輝度情報xと検査用画像の輝度情報yとの相関関係の一例を示すグラフ。 検査用画像の輝度情報yと検査用照射光量zとの相関関係の一例を示すグラフ。 ウエハ101に形成される膜を模式的に示す図。 膜厚dと光の反射率との関係の一例を示すグラフ。 調整用画像の輝度情報xと検査用照射光量zとの相関関係の一例を示す図。 フォーカス状態と調整用画像の輝度情報xとの関係の一例を示すグラフ。 本発明の第2の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。 本発明の第3の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。 本発明の第4の実施形態に係るパターン検査装置100を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。
1 光照射手段
2 検査用撮像手段
3 検査手段
4 調整用撮像手段
5 フォーカス調整手段
6 光量調整手段
12 光源
12a 検査用光源
12b 調整用光源
13c ハーフミラー
21 検査エリア
22 調整エリア
100 パターン検査装置
101 ウエハ

Claims (5)

  1. 半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射する光照射手段と、
    前記光照射手段が照射した光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する検査用撮像手段と、
    前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行う検査手段と、
    前記光照射手段が照射した光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する調整用撮像手段と、
    前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御する光量調整手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置。
  2. 前記調整用画像の明るさと、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないようにするための前記光照射手段の照射光量との相関関係を予め取得する相関関係取得手段をさらに備え、
    前記光量調整手段は、前記調整用画像の明るさと前記相関関係とに基づいて、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御することを特徴とする請求項1に記載のパターン検査装置。
  3. 前記光量調整手段の処理に並行して、前記調整用画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整手段をさらに備え、
    前記半導体ウエハを移動しながら、前記光量調整手段および前記フォーカス調整手段の処理と、前記検査手段の処理とを連続的に行えるように、前記調整エリアは前記検査エリアよりも前記半導体ウエハの移動方向の前方に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のパターン検査装置。
  4. 前記光照射手段は、前記調整エリアおよび前記検査エリアの両方に光を照射する単一の光源を有するか、または、前記調整エリアおよび前記検査エリアにそれぞれに対応して設けられる複数の光源を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のパターン検査装置。
  5. 半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射するステップと、
    前記照射された光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成するステップと、
    前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行うステップと、
    前記照射された光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成するステップと、
    前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記検査エリアに照射される光の光量を制御するステップと、を備えることを特徴とするパターン検査方法。
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