JP2011174892A

JP2011174892A - 検査装置

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Publication number: JP2011174892A
Application number: JP2010041004A
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Inventors: Mitsuaki Amamiya; 光陽雨宮
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Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-09-08
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Abstract

【課題】設定された精度の検査結果を得るのに要する時間の点で有利な検査装置を提供する。
【解決手段】異物または欠陥としての不具合に関して物体を検査する検査装置は、光を照射された物体からの光を検出し、当該光の強度が閾値を超えた前記物体上の位置を示す信号を出力する検出部と、前記物体上の位置に異物または欠陥としての不具合が存在することを示す情報を出力する制御部と、前記物体上の位置に前記不具合が存在する確率を示す情報を記憶する記憶部と、前記不具合の検査漏れの数に対する上限値を示す情報を入力する操作部と、を備える。前記制御部は、前記検出部に既定回数（少なくとも１回）前記検出を行わせ、推定された総数と前記記憶部に記憶された情報が示す前記確率とに基づいて、決定された全回数から前記既定回数を減じた残り回数の前記検出を前記検出部に行わせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、異物または欠陥としての不具合に関して物体を検査する検査装置に関する。

半導体露光用のマスクに塵等の異物が付着していると、その異物がウエハに転写されるため、マスク等の基板に付着した異物を検査する検査装置が重要な役割を果たしている。この検査装置は、異物のほか、基板の表面に存在する欠陥なども検査の対象とする。この検査装置を用いて２種類の検査を行うことができる。その１つは、基板そのものに存在している異物、欠陥の検査であり、以下、単純検査と呼ぶ。他の１つは、ある工程で基板に新たに付着した異物、新たに加わった欠陥の検査であり、以下、増加検査と呼ぶ。

単純検査は、基板に付着している異物や欠陥の検査で、もっとも広く行われる検査である。例えば、極端紫外線（ＥＵＶ）露光用のマスクは、その製作工程で、多層膜を形成するガラス基板、多層膜が形成されたマスク基板、パターンが形成されたマスクなど、多くの工程で、異物検査あるいは多層膜の位相検査、マスクパターンの欠陥検査等が行われる。特定された欠陥や異物の位置をもとに、異物の除去や修正が行われる。増加検査とは、特定の工程で付着した異物の数を測定するもので、対象とする工程の前後で単純検査を行い、その異物の数の増減を求める。例えば、マスクの搬送工程による付着異物数を測定して発塵工程を特定したり、多層膜の蒸着前後で欠陥の数を測定して無欠陥工程の開発に利用したりする。用途や検査対象に応じて様々な検査装置が使用される。例えば、異物検査装置やＥＵＶマスクの位相検査装置は、集光させたレーザ光やＥＵＶ光を測定対象の基板上で走査させ、その反射光や散乱光を測定して異物を発見する。その他、ＣＣＤで画像として測定する場合もある。

単純検査と増加検査のいずれでも、検査は高い信頼性が要求されるが、検出限界付近の微細な異物の測定では、検出確率が１００％にならないことから生じる欠陥や異物の数え落としと、擬似信号による誤認とが生じる。擬似信号による誤認は、ノイズの信号が閾値を超えたために検査装置が誤ってノイズを異物であると判断するものである。これらの不確定要素から異物の計数誤差が生じる。そのため、複数回検査して、同一位置に複数回発見される信号だけを存在する異物とみなす測定方法がとられる。この方法は、１回しか検出されない信号を擬似信号として排除するものである。非特許文献１には、マスク基板の検査で、擬似信号を取り除くために複数回検査することが示されている。また、特許文献１には、印刷装置の欠陥検査で、複数回印刷することが示されている。

特開平２００５−２０５７９６号公報

Proc. of SPIE, Vol. 6517, 65171Z (2007)

検査を繰り返し、閾値を超える信号が同一位置に複数回得られた場合だけ、そこに実際に異物が存在するとみなす検査では、擬似信号を排除しうるが、検査を繰り返す回数が多くなるので検査に要する時間が長くなる。
本発明は、設定された精度の検査結果を得るのに要する時間の点で有利な検査装置を提供することを例示的目的とする。

本発明は、光を照射された物体からの光を検出し、当該光の強度が閾値を超えた前記物体上の位置を示す信号を出力する検出部と、前記検出部により行われた全回数（少なくとも２回）の前記検出において前記検出部から所定回数（少なくとも２回）以上出力された前記信号が示す前記物体上の位置に異物または欠陥としての不具合が存在することを示す情報を出力する制御部と、を備え、前記不具合に関して前記物体を検査する検査装置であって、前記検出部から出力された前記信号が示す前記物体上の位置に前記不具合が存在する確率を示す情報を記憶する記憶部と、前記不具合の検査漏れの数に対する上限値を示す情報を入力する操作部と、を備え、前記制御部は、前記物体に対して前記検出部に既定回数（少なくとも１回）前記検出を行わせ、当該検出により出力された前記信号を用いて前記不具合の総数を推定し、推定された前記総数と前記記憶部に記憶された情報が示す前記確率とに基づいて、前記操作部により入力された情報が示す前記上限値を前記検査漏れの数が超えないために行うべき前記全回数を決定し、決定された前記全回数から前記既定回数を減じた残り回数の前記検出を前記検出部に行わせる、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、設定された精度の検査結果を得るのに要する時間の点で有利な検査装置を提供することができる。

検査の様子を示す図異物の信号強度を示す図単純検査のフローチャート検出確率、誤差率及び検査回数の関係を示す図異物のサイズと信号強度及び検出確率との関係を示す図異物の信号位置を示す図単純検査の別例のフローチャート増加検査のフローチャート

［検査の原理］
物体に付着した異物または物体に存在する欠陥である不具合を検査する検査の原理を説明する。異物、欠陥を含む不具合を「異物」で代表させ、以下、「異物」は、基板に付着した塵等の異物に加え、基板の表面に存在する欠陥をも含むものとする。本発明の検査装置は、単純検査及び増加検査のいずれにおいても、設定された異物の検出精度が達成できる検出処理の最少の回数だけ検出処理を実施する。まず、検出処理の回数と検出確率との関係を説明する。異物の検出確率と擬似信号の発生率は、一様で２項分布に従うと仮定し、単純検査について説明した後、増加検査について説明する。

単純検査
本発明の検査装置は、物体に光を照射し、物体から発生する散乱光を検出し、検出された散乱光の強度が閾値を超えた物体上の位置に異物が存在すると判断して異物が存在することを示す信号（異物信号）を出力する。検査装置は、検出処理を行い、行った全ての検出処理において異物信号が所定回数（少なくとも２回）以上出力された物体上の位置に異物が存在すると判断する。この異物の存在を判断するための検出処理の所定回数を以下では「基準回数」と呼ぶこととする。一方、検査装置は、同一位置での出力回数が基準回数未満の異物信号を擬似信号であるとみなす。行った検出処理の回数をｍ、基準回数をｋとすると、基準回数は２以上の整数であり、ｍ≧ｋである。このとき、ｍ回の検出処理による異物の検出漏れの数（計数誤差）の期待値Nerrは、以下の式１で表せる。

基準回数ｋは、例えば２であるが、位置検出分解能が低い、あるいはノイズが多い場合には、基準回数ｋを３以上とすればよい。ここで、Pは１回の検出処理において特定位置で異物を検出する確率、P_qは１回の検出処理において特定位置で擬似信号を検出する確率である。換言すれば、Pは、出力された信号が示す物体上の位置に異物が存在する確率であり、P_qは、出力された信号が擬似信号である確率である。Niは、１５０×１５０ｍｍ^２の物体（例えば基板）の検査範囲に存在する異物の総数（異物数）であり、Ｎqは基板の検査範囲（すなわち１５０×１５０ｍｍ^２）における擬似信号数である。式１の右辺における第１項の成分は、実際に存在する異物を見落とす期待値で、第２項の成分は擬似信号を異物と誤認する期待値である。Nerrは検出漏れの異物数を示すものであるので、第１項の成分と第２項の成分との符号は逆になる。また、検査装置の１回の検出処理において検出確率Pは、一般に、図５の破線で示すように、検出限界付近では異物のサイズが小さくなると異物を検出する確率は小さくなる。

また、特定位置で擬似信号を検出する確率Pqは、異物の検出の位置分解能と検査面全面における擬似信号数とに依存する。位置検出分解能の範囲内で検出された異物は同一位置と認識される。そのため、位置分解能が１００×１００μｍ^２で、擬似信号数Nqの場合、１回目の検査の擬似信号の領域である特定領域はNq*（１００×１００μｍ^２）／(１５０×１５０ｍｍ^２)＝４×１０^−７*Nqとなる。また、２回目の検査の擬似信号がこの領域で発生する可能性Pqは、４×１０^−７*Nq²となる。擬似信号数Nqが１０個でも第２項は４×１０^−５となり、事実上、第２項は０と見做せる。従って、計数誤差の期待値Nerrは、式２で表わせる。

異物の計数誤差の期待値Nerrの付着した異物数Niに対する割合、すなわち異物の検出漏れの確率Nerr／Niを誤差率Rerrと定義すると、誤差率Rerrは次式３で表される。

図４Ａに、１回の検出処理において特定位置で異物を検出する確率Pと誤差率Rerrとの関係を示す。横軸に検出確率Pを、縦軸に誤差率Rerrをとり、検出処理が行われた全回数ｍを変数に取った。擬似信号を検出するために検出処理を２回以上行う場合、検出処理の全回数ｍが増加するに従って誤差率Rerrが小さくなることがわかる。図４Ｂに検出処理の全回数ｍに対する誤差率Rerrを示す。横軸に検出処理の回数ｍを、縦軸に誤差率Rerrを、変数に検出確率Pをとった。

式２、式３から明らかなように、検出処理の回数ｍを算出するためには、１回の検出処理において特定位置で異物を検出する確率Pと、異物の計数誤差の期待値Nerr及び基板に付着した異物数Ni、又は、誤差率Rerrとを取得する必要がある。そのうち、異物の計数誤差の期待値Nerrと誤差率Rerrとのいずれかは目標値として入力される。異物の計数誤差の期待値Nerrが目標値として入力された場合、基板に付着した異物数Niが判明すれば、この異物数Niと異物の計数誤差の期待値Nerrとから、誤差率Rerrは、Rerr=Nerr／Niの関係を用いて算出可能である。したがって、この場合に検出処理の回数ｍを決定するために取得すべき変数は、異物の検出確率Pと基板に付着した異物数Niとの２つである。また、誤差率Rerrが目標値として入力された場合、検出処理の回数ｍを決定するために取得すべき変数は、異物の検出確率Pのみである。

（異物の検出確率Pの取得手法）
大きさがわかった標準粒子、例えばPSL(polystyrene latex)を散布した基板を検査して、異物のサイズと出力の大きさ、異物のサイズの検出確率Pとの関係の情報を取得する。この情報は、例えば図５で示される情報であり、取得した情報を検査装置の記憶部に格納しておく。

（基板に付着した異物数Niの取得手法）
検査対象の基板に対して検査装置により検出処理を１回以上実行する。１回目、２回目、・・・、ｋ回目の検出処理で検出された異物信号数をそれぞれN₁、N₂、・・・、N_ｋとし、ｋ回の検出処理のすべてで共通して検出された異物信号数をN_1ｋとする。基板に付着した異物数Niは不明であるが、次の手法のいずれかで暫定的に決定できる。
（１）１回目（又は２回目、・・・、ｋ回目）の検出処理で得られた異物信号数N₁（又はN₂、・・・、N_ｋ）を検出確率Pで割った値を基板上の異物数Niとして暫定的に決定する。
Ni＝N₁／P（又はN₂／P、・・・、N_k／P）・・・（４）
この手法は初期異物数に比べて擬似信号が少ない場合に有効である。
（２）ｋ回の検出処理で共通して検出された異物信号数N_1ｋを検出確率Pのｋ乗で割った値を異物数Niとして暫定的に決定する。
Ni＝N_1k／P^ｋ・・・（５）
この手法は、初期異物数に比べて擬似信号が多い場合に適切に初期異物数を暫定的に決定できる。また、（１）と（２）の手法は、図５の異物サイズに対する検出確率Pの情報が事前に得られている場合に有効である。
（３）上記（２）の手法において、検出確率Pは（N₁/Ni）、（N₂/Ni）,・・・、（N_k/Ni）で近似できるから、これらを辺々掛け合わせると、次式が得られる。
P^k=N₁×N_２×・・・×N_ｋ/Ni^k
さらに、この式を上記（２）の手法のNi＝N_1ｋ／P^ｋの算出式に代入して、Pを消去すれば、NiがN₁〜N_ｋとN_1ｋで表せる。
Ni＝(N₁×N_２×・・・×N_ｋ／N_1k)^{1/(ｋ−１)}・・・（６）

例えば基準回数を２回とし（１）の手法でＮｉを暫定的に決定する場合、第１回目の検出処理で検出確率Pが９０%の異物信号が９個得られた場合、異物数Niは１０個（９÷９０％）と暫定的に決定される。検査漏れ（異物の計数誤差）の期待値Nerrを０．０１個にするためには、誤差率(Nerr/Ni)を０．１%（０．０１÷１０）以下にする必要がある。式２又は式３、式３をグラフ化した図４Ｂから、目標検出精度である計数誤差の上限値０．０１個を満たすに必要な検出処理の回数ｍの値以上であって当該ｍの値に最も近い整数５が必要回数として算出される。したがって、検出処理の残り回数（ｍ−ｋ）は５−２＝３回と算出される。この例では、１回だけ検出処理を行い、当該１回の検出処理の検出結果を用いて異物数Niを推定した。この異物数Niの推定のために行う検出処理の回数を「既定回数（少なくとも１回）」と呼ぶとすると、先の例における既定回数は１回である。

ここで、ｍ回の検出処理のうちの最終回であるｍ回目の検出処理の意味を考える。最終回を除く１〜（ｍ−１）回目の検出処理のうちの１回だけ検出された異物が、ｍ回目の検出処理で検出され検出回数が２回になって現実の異物とみなせるかどうかを判断するのに使用される異物信号のみが意味を有する。従って、ｍ回目の検出処理では、（ｍ−１）回目までの検出処理で１回しか検出されていない異物信号の位置のみを対象とした検出処理をすれば、それまでの（ｍ−１）回の検出処理と同じ検出精度で検出処理したことになる。（ｍ−１）回の検出処理で１回しか検出されていない異物の位置の検出処理は、全面の検出処理に要する時間に比べて極めて短時間でできるので、事実上（ｍ−１）回の処理時間でｍ回の検出処理ができることになる。

増加検査
先に述べたように、増加検査とは、基板を特定の処理（プロセス）において使用することで付着した異物数を求める検査である。増加検査と単純検査の差は、増加検査では、基板を特定のプロセスで使用する前後でそれぞれ複数回の検出処理が実施されることにある。特定のプロセスで使用する前の検出処理を前検査、後の検出処理を後検査と呼ぶことにする。増加検査の計数誤差の期待値Nerrは、式７で表わせる。ここで、ｍ１とｍ２はそれぞれ前検査及び後検査における検出処理回数で、Naがプロセスで付着した異物数である。

式７の右辺の第１項の成分は、前検査で検出しなかったにもかかわらず後検査で異物を検出してプロセスでの使用によって付着した異物と誤認識する期待値、第２項の成分はプロセスでの使用によって付着した異物を後検査で検査漏れする期待値である。また、第３項の成分は、擬似信号をプロセスでの使用によって付着した異物と誤認識する期待値である。式７において、Pq＜１０^−４なので、第２項の成分のうち前方の｛｝の値は１であると近似でき、また、第３項の成分は無視できる。そうすると、誤差率RerrをNerr/Naと定義すれば、式７は次式８に変形できる。

［実施例１］
図１に検査装置を用いた異物検査の様子を示す。検査装置は、基板２上を走査しながら、不図示の光源から細く絞ったレーザ光１を被検査物であるマスク（基板）２に照射する。レーザ光１が基板２に付着した異物５ａ，５ｂに照射されると、散乱光３が発生し、検出器４がその散乱光を検出する。検出された散乱光３の強度が閾値を超えた場合、信号処理部６は、散乱光３の強度が閾値を超えた基板２の上の位置に異物が存在することを示す異物信号を出力する。光源、検出器４、信号処理部６は検査装置の検出部７を構成している。検査装置は、さらに、記憶部８、操作部９、制御部１０を備える。大きさがわかった標準粒子、例えばPSL(polystyrene latex)を散布した基板の検出処理によって検出部７が取得した異物の大きさと信号強度、検出確率との情報は記憶部８に記憶される。また、操作部９を介して、許容可能な異物の計数誤差Nerrや誤差率Rerrが入力される。制御部１０は、検出部７による複数回の検出処理の結果、記憶部８により記憶された異物の大きさと検出確率Ｐとの関係を示す情報、操作部９を介して入力された計数誤差Nerr、誤差率Rerrを用いて検出処理の必要回数を算出する。制御部１０は、また算出された回数の検出処理を検出部７に行わせ、その検出結果から基板２に付着した異物の大きさ、位置を決定する。

基板上の位置に対応した散乱光の強度を図２に示す。実線と破線がそれぞれ、第1回目と第２回目の検出処理時の出力とする。レーザ光１が異物５に照射されると、散乱光３の強度が増加し、異物の存在がわかる。例えば、制御部１０は、散乱光の強度が閾値Ｖ_０を超えれば異物が存在するとみなして異物の有無を判断し、さらには散乱光の強度の大きさで異物の大きさも判断できる。ところが、検出限界の付近の異物を検出しようとすると、異物からの散乱光の強度とノイズとの差が小さくなるため、位置Ｘ３に異物がないにも関わらず、第１回目の検出処理では閾値Ｖ_０以上の散乱光が出現し、異物と誤認されることがある。このような異物と誤認されるノイズ信号を擬似信号と呼ぶ。擬似信号が出現する位置は、ランダムであるため複数回の検出処理を行った場合に２回同じ位置に出現する可能性は極めて小さい。例えば、図２の第２回目の検出処理では、位置Ｘ３での散乱光の強度は閾値Ｖ_０より小さくなっている。逆に検出限界の異物からの散乱光の強度は閾値Ｖ_０より小さくなることがある。その場合、異物の数え落しが出現し、複数回の検出処理を行っても全ての検出処理で異物を検出できるわけではない。ある大きさの異物を検出する確率は、検出確率として表す。

本実施例の検査装置は、検出処理すべき一つの基板に対して基準回数（ただし、基準回数は２以上）以上のある回数の検出処理を行う。検査装置は、行った全ての検出処理において基準回数以上にわたって異物信号が出力された基板上の位置に異物が存在すると判断することで擬似信号を排除する。検出処理の回数を増加させると、検査時間が増大するため、目的の検出精度で最短の検査時間となるような検出処理の最適の回数を算出する手法を説明する。

図３に、単純検査の一例のフローチャートを示す。第１ステップで、制御部１０は、異物の大きさ毎の検出確率を示す情報を記憶部８から取得する。図５は、検査対象の基板の検出処理前に予め検出された異物の大きさに対する検出部７の出力と異物の検出確率Pとの関係を示す情報である。この情報は、粒子径の分かったPolystyrene latex(ＰＳＬ)を散布した基板を、同一粒子が検査装置を用いたＭ回の検出処理で検出される回数Ｎを求めて、各粒子径に対して検出確率P（＝N／M）を計算することで得ることができる。さらに、この検出確率を算出する際に信号強度と異物の大きさとの関係を示す情報も得ておく。
第２ステップで、操作部９を介して、大きさ７０ｎｍの異物に対して検出漏れの数の許容可能な範囲の上限の値０．１個が入力される。第３ステップで、検出部７は、基板に対して検出処理を２回実施する。第４ステップで、制御部１０は、基板に実際に存在する異物数Niを暫定的に決定する。制御部１０がステップ１で記憶部８から取得した図５の情報から７０ｎｍの異物の検出確率は９５％であることがわかる。第３ステップの２回の異物検査で、２回とも検出された７０ｎｍの異物数が９０個とすると、実際の異物数Niは、９０／(０．９５×０．９５)で９９．８個と暫定的に決定される。

第５ステップで、制御部１０は、計数誤差Nerrが０．１個となる検出処理の残り必要回数を求める。暫定的に決定された異物数Niは９９．８個であるため、誤差率Rerr（=Nerr/Ni）は、０．１％となる。この誤差率と式３又は図４Ｂとから検出処理の必要回数は３．５回となる。通常算出された必要回数は小数となるが、制御部１０は、それを切り上げた回数、即ち４回を検出処理の必要回数と算出する。４回の検出処理を行えば異物を見落とす数は、１枚のマスク当たり０．１個より小さい値となることがわかる。既に第３ステップで２回の検出処理が行われたので、検出処理の必要回数に満たない残り回数は２回と算出される。第６ステップで検出部７は、残り回数２回の検出処理を実施する。第７ステップで、制御部１０は、第３ステップ及び第６ステップで実施した計４回の検出処理結果から、実際の異物の大きさ、位置を決定する。即ち、２回以上同じ位置で検出された異物信号を選択し、その位置に異物が付着しているとして認識する。以上の異物位置をもとに、異物の除去または基板の修正が行われる。なお、第１ステップは、同一の検査条件では１回実施しておけばよく、通常の場合の検出処理は第２ステップから実施される。第５ステップで算出された検出処理回数４回は最低必要回数であって、それ以上の回数の検出処理を実施することは何ら問題ない。

ここで、６０ｎｍの異物に対しても０．２個以下の精度で検出したい場合、第２ステップで、７０ｎｍの異物に対して許容計数誤差０．１個、６０ｎｍの異物に対して許容計数誤差０．２個と入力される。第３ステップで検出部７が６０ｎｍの異物を８１個検出するとすると、図５から得られる６０ｎｍの異物に対する検出確率９０％を使用して、６０ｎｍの異物数は１００個と暫定的に決定される。即ち誤差率は０．２%で、図４Ｂから必要回数は４．３回となる。７０ｎｍ相当の異物に対して求めた必要回数は３．５回だった。したがって、７０ｎｍと６０ｎｍの異物に対して求めた必要回数のうち多い回数、即ち５回を必要回数として選択する。

最後の１回の検出処理に関して、検査時間を短縮することができる。図６に過去３回目までの検出処理における異物信号の検出状況を示した。○、△、×が、それぞれ第１回目から３回目までの検出処理で散乱光の強度が閾値を超える異物信号が検出された位置とする。最後の４回目の検出処理は、３回目までの検出処理で回しか出現していない位置での異物信号が異物か擬似信号かを判別することなので、位置P1と位置P2でだけ検査すれば、最後の１回の検出処理の目的を達成できる。その結果、検査時間の短縮が可能となる。

［実施例２］
検査装置に入力する計数誤差に関する条件として、許容異物数を付着異物数で割った誤差率を使用する場合を、図７のフローチャートを用いて説明する。第１ステップは、実施例１と同じである。第２ステップで、操作部９を介して７０ｎｍの異物に対して許容される誤差率０．１％が検査装置に入力される。誤差率０．１％は、７０ｎｍの異物が１０００個あった場合、検出できない異物が１個しか許容されない、あるいは、１００個の異物が付着している基板１０枚の検出処理で、検出できない異物が１枚の基板の１個しか許容されないことを意味する。第３ステップで、制御部１０は、誤差率０．１％と例えば図４Ｂの情報とから検出処理の回数３．５回を算出し、その回数を切り上げて必要回数を４回と算出する。第４ステップで、検出部７は、必要回数４回の検出処理を実施する。第５ステップは、実施例１の第７ステップと同じステップなので説明を省略する。

［実施例３］
検査装置を用いて増加検査を行う実施例３を図８のフローチャートを用いて説明する。先に述べたように、増加検査とは、基板を特定の処理（プロセス）で使用することにより基板に付着する異物を決定する検査である。その計数誤差は式７で、または計数誤差を付着した異物数で割った値である誤差率は式８で与えられる。実施例１と相違するステップのみを説明する。本実施例では、ステップ７の基板を特定の処理（プロセス）で使用する前後で、それぞれ複数回の検出処理が実施される。プロセスでの使用前の異物検査を前検査、後の異物検査を後検査と呼ぶことにする。第２ステップで、７０ｎｍの異物の許容計数誤差Nerrが入力される。次に実施例１の単純検査と同様に、第３ステップ３で検出部７は２回の検出処理を実施し、第４ステップで制御部１０は、基板の異物数Niを暫定的に決定する。次に、第５ステップ５で、制御部１０は、前検査の検出処理の残り回数を算出する。

増加検査の計数誤差Nerrは式７で表わせるように、付着異物数Naが求まらないと決定できない。式7は、指定値である許容計数誤差Nerrを満たす条件（検査回数ｍ1、初期異物数Ni）の範囲を示すためにあるので、式９の不等式で書き直すことができる。

ここで、式９の右辺をみると、第２項の成分及び第３項の成分は、式９の右辺の値を減じる成分である。従って、式１０を満たす検査回数ｍ1’を求め、式９のｍ１に代入すれば式９を満たすことは明らかである。

式１０の、第１項の成分は前検査で検出できなった異物を後検査で検出して新しく付着した異物と誤認識する誤差であり、そのうちの｛｝の部分が前検査の誤差率Rerr1であり、その後ろのΣ部分は、後検査で異物を検出する確率であり１に近いが１を超えない。従って、増加測定の計数誤差Nerr、基板の異物数Ni、前検査の誤差率Rerr1が、式１１を満たせばよい。すなわち、未知の付着異物数Naを含まない式１１が成立するようにすれば、増加検査の許容計数誤差Nerrを満たすことができる。

今、増加検査の計数誤差Nerr＝０．２個が求められ、第４ステップ４で暫定的に決定された異物数Niが１００個とすると、前検査の誤差率Rerr1は、Rerr1＜Nerr／Ni＝０．００２＝０．２%となる。７０ｎｍの異物の検出確率は９５％であり、前検査の誤差率Rerr1は０．２％を超えていればよいので、図４Ｂを用いると、前検査の検出処理の必要回数は３．３回と算出されるので切り上げられて４回と算出される。第６ステップで、検出部７は、必要回数に満たない残り回数２回の検出処理を実施し、前検査が終了する。次に、第７ステップで、基板が特定の処理で使用され、その後、検査装置は、第８〜１１ステップの後検査を実施する。後検査では、第８ステップ８で検出部７が、２回の検出処理を実施し、第９ステップで、制御部１０は、特定の処理での使用により基板に付着した異物の数Naの推定を行う。第９ステップ９では、前検査で正確に異物が検査されたとして、第８ステップ８で実施した２回の検出処理で、前検査で検出されなかった新しい位置に２回とも検出された異物数Ｎa１に、検出確率Pの２乗で割った値をNaとして使用する。Na1が９個の場合、基板に付着した異物数は１０個であると暫定的に決定される。次に第１０ステップで、制御部１０は、検出処理の必要回数を算出する。許容誤差０．１個と基盤に付着した異物数から誤差率は１％となり、図４Ｂから後検査の検出処理の必要回数は２．８回と算出されるので切り上げられて３回と決定される。第１１ステップで、検出部７は、必要回数に満たない残り回数１回の検出処理を実施して、後検査が終了する。最後に、第１２ステップで、制御部１０は、前検査における４回の検出処理と後検査における３回の検出処理で得られた異物位置から、後検査のみで検出された異物の大きさ、位置が決定される。特定の処理での使用により基板に付着した異物は、後検査の３回の検出処理のうち少なくとも２回の検出処理において同一位置で検出された信号とする。このようにして、増加検査を高精度で検査できる。

ここで、高精度あるいは高効率な検査のために、以下の方法も取りえる。第１０ステップで後検査の検出処理の必要回数を算出し、決定する場合に、前検査の計数誤差が小さいとして、単純検査で使用した式３から求められた図を使用した。しかし、単純検査と増加検査の誤差の期待値は、それぞれ式２と式７で表され、両者の間には差があるため、増加検査では式７で計算したグラフを用いてもよい。また、前述の様に、計数誤差の期待値を示す式７は、第１項の成分と第２項の成分の符号は逆であるため期待値が負になる場合がある。これは、単に、付着異物数が小さく出ているに過ぎないので絶対値をとって計算すればよい。あるいは、第２項の成分のみで計数誤差を算出してもよい。さらに、前検査における検出処理の必要回数を決定するために、前検査の開始前に付着異物数を推定して、式７で計算したグラフを用いてもよい。あるいは、発塵工程を特定する実験では、同一の基板を繰り返し使用して前検査以前の全検査を前検査の検査として使用して、前検査の検出処理の回数を増やして、式７の右辺における第１項の成分の計数誤差を事実上無視できる値にしてもよい。

計数誤差の期待値を示す式７は、第１項の成分と第２項の成分の符号は逆であるため、両者が打ち消しあって、計数誤差の期待値が０となる場合がある。その場合、第２項の成分の符号を敢えて正にして計数誤差を大きく見積もることで、式７から算出される精度より高精度な検査をすることができる。また、後検査の最後の１回の検査に関して、１回しか出現していない信号の位置のみを検査して、検査時間を短縮できることは、単純検査と同様であるが、増加検査ではさらに検査位置を少なくできる。後検査で１回しか出現していない信号の位置のうち、前検査で１回でも信号が得られた位置は、前検査時に、既に異物が付着していたことを示すものであるから、後検査の最後の検査位置から除外でき、かつこれらは付着異物でないと判断できる。以上、実施例１〜３で検査される異物は、基板に付着した塵埃に限られるものではなく、マスク基板の欠陥、マスクのパターン欠陥、多層膜マスクの位相欠陥、さらに基板に形成した回路の欠陥であってもよい。また、本実施例では、走査型の検査装置で説明したが、検査光を一括照射して、その反射光をＣＣＤで画像として検査する場合にも適用可能である。また、実施例１で基板に検査光を照射して、異物からの散乱光を測定するものとして説明したが、異物からの反射光または蛍光線を異物からの信号光としてもよい。

以上の実施例において、異物の大きさを実寸法として入力する場合を説明したが、異物の大きさに対応する信号強度で入力してもよい。これは、検査可能な粒子を全て異物として認識させたい場合に有効となる。その場合、標準粒子による異物の検出確率Ｐの取得が必ずしも必要ではなく、検出確率Ｐは次に示す別の方法で取得してもよい。

既に、基板に付着した異物数Niの取得手法で示したように、検査対象の基板に対して検査装置により検出処理を２回以上実行する。１回目、２回目、・・・、ｋ回目の検出処理で検出された異物信号数をそれぞれN₁、N₂、・・・、N_ｋとし、ｋ回の検出処理のすべてで共通して検出された異物信号数をN_1ｋとする。ここで、式６を式５に代入して、Niを消去して、検出確率ＰをN₁、N₂、・・・、N_ｋとN_1ｋで書き表して、式１２を得る。
Ｐ＝N_1ｋ ^{１/（ｋ−１）}／（(N₁×N_２×・・・×N_ｋ)^{1/ｋ(ｋ−１)}）・・・（１２）
例えば、検査回数２回（Ｋ＝２）の場合で、N₁＝N₂＝90、N₁₂＝81が得られたとすると、Ｐ＝N_1ｋ／(N₁×N_２)^1/2となり、Ｐ=90％が得られる。この様にして得られた検出確率Ｐを記憶部で記憶しておき、既に述べた実施例の処理に従って、必要な検査回数を得ることができる。

Claims

光を照射された物体からの光を検出し、当該光の強度が閾値を超えた前記物体上の位置を示す信号を出力する検出部と、
前記検出部により行われた全回数（少なくとも２回）の前記検出において前記検出部から所定回数（少なくとも２回）以上出力された前記信号が示す前記物体上の位置に異物または欠陥としての不具合が存在することを示す情報を出力する制御部と、を備え、前記不具合に関して前記物体を検査する検査装置であって、
前記検出部から出力された前記信号が示す前記物体上の位置に前記不具合が存在する確率を示す情報を記憶する記憶部と、
前記不具合の検査漏れの数に対する上限値を示す情報を入力する操作部と、を備え、
前記制御部は、
前記物体に対して前記検出部に既定回数（少なくとも１回）前記検出を行わせ、当該検出により出力された前記信号を用いて前記不具合の総数を推定し、
推定された前記総数と前記記憶部に記憶された情報が示す前記確率とに基づいて、前記操作部により入力された情報が示す前記上限値を前記検査漏れの数が超えないために行うべき前記全回数を決定し、
決定された前記全回数から前記既定回数を減じた残り回数の前記検出を前記検出部に行わせる、ことを特徴とする検査装置。
前記既定回数をｋとし、ｋ回の前記検出のうち１回目、２回目、・・・、ｋ回目の前記検出で出力された信号の数をそれぞれN₁、N₂、・・・、N_kとし、ｋ回の前記検出のすべてで出力された信号の数をN_1kとし、前記確率をPとするとき、前記制御部は、前記総数を、N₁／P、N₂／P、・・・、N_k／P、N_1k／P^ｋ又は(N₁×N_２×・・・×N_ｋ／N_1k)^{1/(ｋ−１)}として推定する、ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記確率をPとし、前記上限値をNerrとし、前記物体上の検査範囲に存在する不具合の総数をNiとするとき、前記制御部は、

を満たすｍの値以上であって当該ｍの値に最も近い整数を前記全回数として決定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
光を照射された物体からの光を検出し、当該光の強度が閾値を超えた前記物体上の位置を示す信号を出力する検出部と、
前記検出部により行われた全回数（少なくとも２回）の前記検出において前記検出部から所定回数（少なくとも２回）以上出力された前記信号が示す前記物体上の位置に異物または欠陥としての不具合が存在することを示す情報を出力する制御部と、を備え、前記不具合に関して前記物体を検査する検査装置であって、
前記検出部から出力された前記信号が示す前記物体上の位置に前記不具合が存在する確率を示す情報を記憶する記憶部と、
前記不具合の検査漏れの確率に対する上限値を示す情報を入力する操作部と、を備え、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶された情報が示す前記確率に基づいて、前記操作部により入力された情報が示す前記上限値を前記検査漏れの確率が超えないために行うべき前記全回数を決定し、
決定された前記全回数の前記検出を前記検出部に行わせる、ことを特徴とする検査装置。
前記検出部に前記検出を行わせる回数をｋ（ただしｋは２以上）とし、前記確率をPとし、前記上限値をRerrとするとき、前記制御部は、

を満たすｍの値以上であって当該ｍの値に最も近い整数を前記全回数として決定する、ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
前記制御部は、前記全回数のうち最終回を除く全ての回の前記検出において１回のみ前記検出部から出力された前記信号が示す前記物体上の位置のみを対象として前記最終回の前記検出を前記検出部に行わせる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の検査装置。
前記制御部は、
前記物体を特定の処理において使用する前および後のそれぞれにおいて、前記全回数だけ前記検出を前記検出部に行わせ、
前記後において前記制御部により出力された前記信号の示す前記物体上の位置のうち、前記前において前記制御部により出力された前記信号の示す前記物体上の位置でない前記物体上の位置に、前記特定の処理において増加した前記不具合が存在する、ことを示す情報を出力する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の検査装置。
前記検出部に前記検出を行わせる回数をｋ（ただしｋは２以上の整数）とし、ｋ回の前記検出のうち１回目、２回目、・・・、ｋ回目の前記検出で出力された信号の数をそれぞれN₁、N₂、・・・、N_kとし、ｋ回の前記検出のすべてで出力された信号の数をN_1kとするとき、前記確率をN_1ｋ ^{１/（ｋ−１）}／（(N₁×N_２×・・・×N_ｋ)^{1/ｋ(ｋ−１)}）として推定する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検査装置。