JP2011075431A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥座標精度を向上し、検出欠陥座標誤差を低減可能な光学式欠陥検査装置を実現する。
【解決手段】標準試料に作り込み欠陥が形成され異物欠陥判定機構１１により、欠陥が判定されてデータ処理部１２に欠陥データが供給される。データ処理部１１は、標準試料の作り込み欠陥と検出欠陥との座標ずれ量を算出し、感度（装置感度（輝度、明るさ等））の確認を行い、ハードによる補正の実行に進む、座標ずれが一定値未満であれば、ソフトによる補正を実行する。ソフト補正の場合、標準試料全体の座標補正を行い座標ずれ量を算出し確認する。座標ずれ量が許容外であれば標準試料の分割した領域毎に座標補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス等の製造工程で被検査物表面の異物や欠陥等を検査する光学式の表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。

光学的欠陥検査装置で検出した欠陥の座標精度は、例えば半導体デバイスにおいて、欠陥箇所の特定、および欠陥をレビュー装置にて観察し、欠陥の分類、合否判定に重要な性能となっている。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、欠陥の座標精度の要求は年々厳しいものとなってきている。

従来の光学式欠陥検査装置では、実異物を用いて欠陥位置の特定や補正、および欠陥レビュー装置での観察のための欠陥検出座標補正を行っていた。従来の座標補正方法は、回転方向ずれ量、伸縮ずれ量、搬送ずれ量、光軸ずれ量を算出し、被検査体全体で補正を行っていた。

また、レビュー装置の従来技術では、既知の欠陥を使用してある程度大きいサイズの欠陥で座標補正を行った後、小さいサイズの欠陥で微補正を行い、レビュー装置の座標を補正するのが一般的であった。

特許文献に記載されているように、欠陥検査装置での欠陥検出結果を基に、欠陥サイズや位置を予測し欠陥をすばやく画面内に捕捉できるようにレビュー装置側で補正するのが一般的である。

また、被検査体をレビュー装置にて観察した欠陥位置を基準として、欠陥検査装置で同じ被検査体を検査した結果から座標を補正し、異なる試料を検査する。

異なる試料を欠陥検査装置で検査した結果を基にレビュー装置で欠陥を観察するが、実際には、レビュー装置で、再度、実欠陥に合わせた座標補正を行っている。

特開２００６−１４５２６９号公報

光学式欠陥検査装置においては、欠陥座標精度の向上が要求されているが、被検査体の全体的な座標補正では、個々の領域における誤差（試料のうねり等によるもの）を補正しきれないという課題が存在している。

本発明の目的は、欠陥座標精度を向上し、検出欠陥座標誤差を低減可能な表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法を実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法において、予め座標が既知の欠陥が形成された標準試料に照明光を照射し、上記標準試料からの散乱光を検出して表面の欠陥の画像座標を補正し、補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査する。

欠陥座標精度を向上し、検出欠陥座標誤差を低減可能な表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法を実現することができる。

本発明が適用される光学式欠陥検査装置の概略構成図である。 本発明の実施例１における標準試料の領域分割例を示す図である。 本発明の実施例１における標準試料の作り込み欠陥の説明図である。 本発明の実施例１における標準試料の作り込み欠陥と検出した欠陥画像との差の説明図である。 本発明の実施例１において、検出した欠陥画像から判明可能な情報の説明図である。 本発明の実施例１において、粗調整後、微調整を行なう場合の説明図である。 本発明の実施例１における、動作フローチャートである。 本発明の実施例１におけるデータ処理制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施例１において、明るさ補正を行うことで、検査結果の大きさを補正可能であることの説明図である。 本発明とは異なる例であって、比較例における全体概略動作フローチャートである。 本発明における全体概略動作フローチャートである。 標準試料の他の分割例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１である光学式表面欠陥検査装置の概略構成図である。

図１において、光源１から照射された光は、明るさを調整することができる光量調整機構２、および光軸補正機構３を通り、ミラー４ａ、集光レンズ５ａを介して被検査体６に照射される。また、光源１から照射された光は、光量調整機構２、光軸補正機構３を通り、ミラー４ａ、ミラー４ｂ、ミラー４ｃ、集光レンズ５ｂを介して被検査体６に照射される。

被検査体６は、回転ステージ、および直進Xステージ、および高さ方向Zステージを有するＸＺシータステージ７上に配置されており、それぞれのステージには位置座標がわかるスケールが配置されている。

また、欠陥検査装置は、被検査体６の欠陥からの散乱光を検出した位置の座標を、ステージ７のスケールより記録し、欠陥座標を算出する欠陥データ処理部１１、および欠陥位置を補正するデータ処理部１２を有する。また、欠陥検査装置は、データ処理部１２からの指令信号によって、ステージ７を移動させる試料搬送部１３を備えている。

被検査体６から散乱された光は、レンズ８、検出器９、増幅器１０を介して異物欠陥判定機構１１に送られる。

上述のステージ位置、および散乱光データから被検査体６の欠陥の位置、大きさ、形状をデータ処理制御部１２にて解析する。

データ処理制御部１２にて検出座標の補正や機構部（ステージ７、明るさ補正機構２、光軸補正機構３へのフィードバック制御を行って、これらの動作を制御し、最終的な被検査体６の欠陥情報として出力する。

図２は、本発明の実施例１における標準試料６ｈの領域分割例を示す図である。分割領域の大きさ、形状は、任意で指定することが可能であるが、データ処理時間は、領域数、形状に依存するため、必要最低限に設定することが望ましい。

図２に示した例は、分割領域の形状が正方形の場合の例である。

図３は、本発明の実施例１における標準試料６ｈに欠陥を形成した例を示す図である。図３の例は、格子状に等間隔で既知の位置に作り込み欠陥１６を配置している（予め座標が既知の欠陥が形成される）。欠陥は、散乱光によって、検出可能な形状、サイズ、位置となっている。

なお、欠陥は、格子状の領域に少なくとも１つ形成される。

作り込み欠陥１６の大きさ形状は、使用目的によって任意に設定することが望ましい。また、作り込み欠陥１６は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置により形成される。

図４は、本発明の実施例１における標準試料６ｈに加工された作り込み欠陥を検査した結果を示す図である。図４において、作り込み欠陥１６と検出欠陥１７とを併せて表示している。

図５は、本発明の実施例１において、標準試料６ｈを検査した結果から判明する位置ずれ情報を示す図である。

図５において、検査結果から、パラメータである回転方向ずれ量、伸縮(倍率)ずれ量、オフセット(搬送誤差)ずれ量、光軸ずれ量のパラメータ情報が得られる。例えば、上記パラメータを補正することで被検査体６をレビュー装置での検出位置情報を参照データとし、欠陥検査装置で得られた検査結果を参照データに合わせ込み、検出位置を補正することが可能となる。

図６は、上記のパラメータで粗調整（全体座標を補正（例えば、座標全体をX（Y）軸方向に移動補正））した後、更に被検査体６をメッシュ状に分割し、分割した領域毎に位置座標を微調整（他の領域とは独立して位置調整）する方法を示す図である。この微調整で粗調整で補正しきれない誤差（試料のうねりなど）を補正することが可能となり、誤差を低減することができる。

例えば、粗補正後の検出位置が図６に示すような場合、領域aにある欠陥１７は矢印の方向の位置１７ｈに微補正を行う。同様に、領域ｂ、ｃでも矢印の方向に微補正を行い、被検査体６全面で領域毎に微補正を行うことで、さらに高精度に欠陥位置を検出することが可能となる。

図７は、本発明の実施例１における欠陥検査装置の、位置補正の動作フローチャートであり、図８は、図７に示した動作フローを実行するデータ処理部の機能ブロック図である。

図７のステップＳ１において、ＦＩＢ２０により、標準試料６ｈに作り込み欠陥が形成され、異物欠陥判定機構１１により、欠陥が判定されて、データ処理部１２の座標ずれ量算出部１２ａに欠陥データが供給される。

ステップＳ２において、座標ずれ量算出部１２ａは、標準試料６ｈの作り込み欠陥１６と検出欠陥１７との座標ずれ量を算出し、感度（装置感度（輝度、明るさ等））の確認を行う。座標位置にずれが無ければ、または座標位置ずれが所定範囲内であれば、装置補正は行わない（ステップＳ３）。

ステップＳ２において、座標位置ずれが、所定値以上の場合は、補正方法決定部１２ｂが補正方法を決定する（ステップ４）。ステップＳ４において、座標ずれがある一定値以上であれば、ハードによる補正の実行（散乱光の検出機構の機械的、光学的調整）に進む、座標ずれが一定値未満であれば、ソフトによる補正を実行する。

ステップＳ４において、ハード補正が必要であると判断すると、ステップＳ５に進み、補正指令部１２ｃが、明るさ補正機構２、光軸補正機構３等に補正指令信号を供給する。次に、ステップＳ６に進み、補正指令部１２ｃは、上記感度を確認し、許容値以内であれば、補正は終了する（ステップＳ７）。

ステップＳ６において、感度ずれ量が許容値を超えている場合は、ステップＳ８に進み、補正指令部１２ｃは、感度補正を行うため、明るさ補正機構２等に補正指令信号を供給する。そして、補正を終了する（ステップＳ９）。

ステップＳ４において、ソフト補正で補正が可能であると判断すると、ステップＳ１０に進み、粗補正部１２ｄにおいて、標準試料全体の座標補正を行う（粗補正）。

そして、ステップＳ１１に進み、粗補正部１２ｄが座標ずれ量を算出し、算出したずれ量が許容値以内か否かを判断する。算出したずれ量が許容値内であれば、ステップＳ１２にて、粗補正部１２ｄが感度を確認し、許容値内であれば、ステップＳ１３に進み、補正は終了となる。

ステップＳ１２で、確認した感度が許容外であれば、ステップＳ１４にて、粗補正部１２ｄが感度補正を行う。

ステップＳ１１において、計算した座標ずれ量が許容外であれば、ステップＳ１５に進み、微補正部１２ｅが、標準試料６ｈの分割した各領域毎に座標補正を行う。

そして、ステップＳ１６において、感度確認を行い、座標ずれ量が許容値内であれば、ステップＳ１７で補正終了となる。

ステップＳ１６において、感度ずれ量が許容値外であれば、ステップＳ１８にて感度補正を行い、補正終了となる（ステップＳ１９）。

上述したように、本発明の実施例１においては、作り込み欠陥１６を配置した標準試料６ｈを検査することで、検出した欠陥の座標を補正することができる。

標準試料６ｈの作り込み欠陥１６は、既知のサイズ(輝度)、位置に配置しているので、標準試料６ｈを検査することで、ステージ位置情報、搬送誤差、ビームの落射位置、および検出した輝度情報が得られることになる。

これらの情報を基に、試料搬送部１３、ステージ部７など補正機構部に、フィードバックして座標位置補正を行うことで、検出位置補正のみならず輝度(大きさ)や被検査体の面内分布を補正することが可能となる。

例えば、図９に示すように、作り込み欠陥１６ａのサイズが５０ｎｍで、検査結果の検出欠陥１７ａのサイズが４６ｎｍである場合には、検出結果に補正を行うか、明るさ補正機構にて明るさを上げてやることで、検査結果である検出欠陥１７ａを５０ｎｍに補正することができ、装置の経時変化による感度低下を標準試料検査毎に補正可能となり、装置安定稼動状態を常に維持できる。

図１０は、本発明とは異なり、標準試料を用いることなく、補正、欠陥確認を行う場合の例の全体動作フローチャートであり、本発明との比較のための一例を示す図である。

図１１は、本発明の実施例の、標準試料を用いて補正、欠陥確認を行う場合の全体動作フローチャートである。

図１０において、検査装置Ｂにより、検査試料Ａが検査され（ステップＳ２０）、レビュー装置Ａにて検査試料Ａのレビューが行われる（ステップＳ２１）。

そして、レビュー装置Ａにて検査試料Ａの座標位置情報が取得される（ステップＳ２２）。

続いて、検査装置Ｂにより、レビュー装置Ａによる座標位置情報に合わせて、座標補正が行われる（ステップＳ２３）。

次に、検査装置Ｂは、補正した座標を用いて検査試料Ｂを検査する（ステップＳ２４）。そして、レビュー装置Ａにより検査試料Ｂのレビュー補正が行われ（ステップＳ２５）、欠陥位置の特定、欠陥分類が行われる（ステップＳ２６）。

図１０に示した例においては、検査試料Ａをレビュー装置Ａにて座標位置情報を得て、その情報により、検査装置Ｂの座標補正が行われている。したがって、検査装置Ｂが検査した試料は、レビュー装置Ａによりレビューしなければならず、他のレビュー装置を使用する場合は、あらためて検査装置Ｂにより検査した試料をレビューして、座標位置情報を取得する必要がある。

これに対して、図１１に示した本発明の場合は、検査装置、レビュー装置共に標準試料を用いて、座標補正を行っているので、検査装置、レビュー装置を限定することなく、欠陥検査を行うことができる。

つまり、図１１において、欠陥が形成された標準試料を、レビュー装置及び検査装置が用いて、座標補正を行う（ステップＳ３０、Ｓ３１）。これにより、レビュー装置と検査装置が共通の座標を有することになる。

そして、検査装置は、検査試料Ｂを検査し（ステップＳ３２）、レビュー装置が検査試料Ｂをレビュー補正し（ステップＳ３３）、欠陥位置を特定して、欠陥を分類する（ステップＳ３４）。

なお、本発明で使用した標準試料にはＦＩＢ加工やステッパー加工が用いられ、欠陥が形成される。これらの加工方法では作り込み欠陥の加工位置情報や設計情報が容易に入手可能である。

図１０に示した例では、検査試料Aを検査装置、およびレビュー装置間を行き来させて座標補正を行う必要があり、座標補正にも時間を要する。

本発明においては、標準試料の加工情報、設計情報を使用し、検査装置およびレビュー装置で個々に加工情報、または設計情報を基に座標補正しておけば、検査装置に対するレビュー装置を特定することなくなどのレビュー装置でも同等の性能で欠陥観察が可能なライン構築が可能となる。

また、座標精度が向上することで、近い距離にある欠陥同士を分離することができ、欠陥形状の把握が容易になり、欠陥種分類においても分類精度向上に繋がる。

欠陥同士の分離が可能となり、検出欠陥個数のばらつきを抑え、装置毎の機差が低減できる。

欠陥検出装置での搬送誤差、光軸ずれを補正することが可能となり、装置の安定性向上、装置状態の管理の容易化を可能とし、安定した検査装置状態を実現することができる。

また、欠陥検出装置での座標精度が向上することで、欠陥レビュー装置での観察時間の低減、および観察制度が向上するため、半導体製造工程での歩留り向上を実現することができる。

また、被検査体全面に既知の点に複数の作り込み欠陥を配置した被検査体を標準座標校正用ウエハとすることで、標準試料の加工位置情報や設計値が予め入手できるため、検査装置、レビュー装置それぞれで検査やレビューしてから補正する必要がなくなり、大幅な時間短縮に繋がる。

さらには、複数の装置において座標誤差を無くすことができ、レビュー装置を限定することなく観察可能なライン構築が可能となる。

なお、図２に示した例は、標準試料６ｈを複数の同面積の正方形に分割する
例を示したが、図１２に示すように、複数の同心円状に分割し、かつ、半径方向に延びる複数の線により、分割された領域とすることもできる。さらに、複数の正方形に分割し、正方形の面積が、標準試料６ｈの中央部を大とし、周辺部を小とすることも可能である。

１・・・光源、２・・・明るさ補正機構、３・・・光軸補正機構、４ａ〜４ｃミラー、５ａ、５ｂ、８・・・集光レンズ、６・・試料、６ｈ・・・標準試料、７・・・ＸＺシータステージ、９・・・検出器、１０・・・増幅器、１１・・・異物・欠陥判定機構、１２・・・データ処理・フィードバック制御部（データ処理制御部）、１２ａ・・・座標ずれ量算出部、１２ｂ・・・補正方法決定部、１２ｃ・・・補正指令部、１２ｄ・・・粗補正部、１２ｅ・・・微補正部、１３・・・試料搬送部、１６・・・作り込み欠陥、１７・・・検出欠陥、２０・・・ＦＩＢ装置

Claims (14)

1. 被検体に照明光を照射し、上記被検体からの散乱光を検出し、上記被検体の表面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法において、
   予め座標が既知の欠陥を標準試料に形成し、
   上記標準試料に照明光を照射し、上記標準試料からの散乱光を検出し、
   検出した上記標準試料の表面の欠陥の画像座標を、上記既知の座標に基づいて補正し、
   補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
2. 請求項１に記載の表面欠陥検査方法において、
   検出した上記標準試料の表面の欠陥の画像座標と上記既知の座標との差を算出し、上記座標差が所定値より大か否かを判断し、上記座標差が所定値より大の場合は、上記散乱光の検出機構を調整し、上記座標差が所定値以下の場合は、上記座標差に基いて、得られた画像座標を補正して、補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
3. 請求項２に記載の表面欠陥検査方法において、
   上記座標差が所定値以下の場合は、上記標準試料の座標に基づいて、得られた画像座標の全体の座標を補正し、補正した全体の座標と上記標準試料の座標との全体差を算出し、算出した全体差が許容外の場合は、上記標準試料を複数の領域に分割し、分割した領域毎に、上記標準試料と、上記得られた画像座標との領域差を算出し、上記分割した領域毎に、画像座標を補正して、補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
4. 請求項３に記載の表面欠陥検査方法において、
   上記座標差は、回転方向ずれ量、伸縮ずれ量、搬送ずれ量、光軸ずれ量であることを特徴とする表面欠陥検査方法。
5. 請求項１に記載の表面欠陥検査方法において、
   上記複数の欠陥は、上記標準試料の全面に均等に形成され、上記散乱光によって検出可能な形状、サイズ、位置を有することを特徴とする表面欠陥検査方法。
6. 請求項３に記載の表面欠陥検査方法において、
   上記標準試料の分割された複数の領域には、少なくとも１つの欠陥が形成されていることを特徴とする表面欠陥検査方法。
7. 請求項３に記載の表面欠陥検査方法において、
   上記分割した領域毎に、画像座標を補正した後、欠陥感度が許容外か否かを判断し、許容外であれば、上記欠陥検出感度を許容内となるように補正することを特徴とする表面欠陥検査方法。
8. 光源と、
   被検体が配置され、移動可能なステージと、
   上記光源からの光を上記ステージ上に配置された被検体に照射する照明手段と、
   上記被検体からの散乱光を検出する散乱光検出手段と、
   上記散乱光検出手段により検出された散乱光に基づいて、上記被検体の表面の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   上記ステージ及び上記照明手段の動作を制御し、予め座標が既知の欠陥が形成された標準試料に照明光を照射し、上記標準試料からの散乱光を検出し、検出した上記標準試料の表面の欠陥の画像座標を、上記既知の座標に基づいて補正するデータ処理制御部と、
   を備えることを特徴とする表面欠陥検査装置。
9. 請求項８に記載の表面欠陥検査装置において、
   上記データ処理制御部は、検出した上記標準試料の表面の欠陥の画像座標と上記既知の座標との差を算出し、上記座標差が所定値より大か否かを判断し、上記座標差が所定値より大の場合は、上記散乱光検出手段を調整し、上記座標差が所定値以下の場合は、上記座標差に基いて、得られた画像座標を補正して、補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査装置。
10. 請求項９に記載の表面欠陥検査装置において、
    上記データ処理制御部は、上記座標差が所定値以下の場合は、上記標準試料の座標に基づいて、得られた画像座標の全体の座標を補正し、補正した全体の座標と上記標準試料の座標との全体差を算出し、算出した全体差が許容外の場合は、上記標準試料を複数の領域に分割し、分割した領域毎に、上記標準試料と、上記得られた画像座標との領域差を算出し、上記分割した領域毎に、画像座標を補正して、補正した画像座標に基づいて、被検査体の表面の欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査装置。
11. 請求項１０に記載の表面欠陥検査装置において、
    上記座標差は、回転方向ずれ量、伸縮ずれ量、搬送ずれ量、光軸ずれ量であることを特徴とする表面欠陥検査装置。
12. 請求項８に記載の表面欠陥検査装置において、
    上記複数の欠陥は、上記標準試料の全面に均等に形成され、上記散乱光によって検出可能な形状、サイズ、位置を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
13. 請求項１０に記載の表面欠陥検査装置において、
    上記標準試料の分割された複数の領域には、少なくとも１つの欠陥が形成されていることを特徴とする表面欠陥検査装置。
14. 請求項１０に記載の表面欠陥検査装置において、
    上記分割した領域毎に、画像座標を補正した後、欠陥感度が許容外か否かを判断し、許容外であれば、上記欠陥検出感度を許容内となるように補正することを特徴とする表面欠陥検査装置。

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