JP2011185715A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査対象物の検査の実行には、多数の検査条件データの設定が必要である。しかし、オペレータが各項目に、検査条件データのパラメータを任意の数値によって設定する方法は作業負担が大きい。また、設定作業に個人差が現れるパラメータもある。
【解決手段】オペレータが必要最低限のパラメータを最初に設定すると、当該パラメータに基づいて検査装置が被検査対象物を自動的に評価し、評価結果から被検査対象物の検査に必要な検査条件データのパラメータを算出し、検査レシピを自動的にセットアップする。
【選択図】図７

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関し、例えば半導体ウェハ等の被検査対象物の表面から異物、傷、欠陥、汚れその他の異常箇所を検査する装置及びその方法に関する。

例えば半導体ウェハの欠陥を検出する検査装置では、レーザー光等の検査光を半導体ウェハの表面に照射し、半導体ウェハの表面で発生した反射光又は散乱光を検出することにより、半導体ウェハの表面に存在する欠陥を検出する。この種の検査装置は、半導体ウェハの品種及び検査工程に対応した検査条件データを必要とし、当該検査条件データの設定又は作成に多くの時間を必要とする。

例えば特許文献１には、検査画像と参照画像の差分から異常部の特徴量を求め、検査閾値の変更により異常部を選択表示する機能を検査装置に搭載することにより、オペレータによる検査閾値の設定作業を簡易化する手法が開示されている。また例えば特許文献２には、異種の複数装置からのデータを収集して一覧表示することにより、表面粗さの検査が可能な平坦な検査範囲を簡単に指定可能とする手法が開示されている。

特開２００５−１１６７６８号公報 特開２００９−１６８６７２号公報

前述したように、半導体ウェハの測定や検査には、多数の検査条件データを設定する必要がある。しかし、従来の検査装置の場合には、検査条件データに関するパラメータ等をオペレータ自身が個別に任意の数値として設定する必要があり、その設定に多くの手間と時間を要している。また、設定項目の中には、例えばレーザパワー、空間フィルタ、判定（検査）閾値等のように、設定作業に従事するオペレータの個人差が現れ易いパラメータもある。

そこで、発明者らは、検査条件データの設定作業（セットアップ）を簡易化でき、しかも設定値に出現し得る個人差を効果的に抑制できる発明を提供する。

本発明は、オペレータが必要最低限のパラメータを最初に設定すると、当該パラメータに基づいて被検査対象物を検査装置が自動的に評価し、評価結果から被検査対象物の検査に必要な検査条件データのパラメータを算出し、検査レシピを自動的にセットアップする。

本発明によれば、検査条件データの設定作業に要する時間を低減できると共に、設定値に出現し得る個人差を効果的に抑制することができる。

実施の形態に係る検査装置の概略構成図。 検査装置で実行される検査手順を説明するフローチャート。 検査装置における検査光の走査例を説明する図。 検査条件データの作成（設定）手順を説明するフローチャート。 検査条件データの作成に使用されるパラメータ設定画面の一例を示す図。 チップマトリックスの確認画面例を示す図。 検査で使用する閾値の選択入力を支援する表示画面例を説明する図。 チップマトリックスの評価結果を表示する画面例を示す図。 アライメントの評価結果を表示する画面例を示す図。 空間フィルタの評価結果を表示する画面例を示す図。 閾値の評価結果を表示する画面例を示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、後述する装置構成や処理プロセスの内容は一例であり、実施の形態と既知の技術の組み合わせや置換により他の実施の形態を実現することもできる。
以下の説明では、実施の形態に係る検査装置が、暗視野画像を用いた光学式検査装置である場合について説明する。図１に、実施の形態に係る検査装置の概略構成を示す。実施の形態に係る検査装置は、照明部３００、検出部４００、Ｘスケール３０、Ｙスケール４０及び処理装置１００を有している。なお、検査装置は、外部計算装置２００を更に有していても良い。

図２に、実施の形態に係る検査装置で実行される検査方法のフローチャートを示す。まず、ステップ５０１において、半導体ウェハが検査装置内のＸＹステージ上にロードされる。次のステップ５０２では、入力装置１７０から照明部３００、検出部４００及びＸＹステージの動作速度等の検査条件データが設定され、半導体ウェハの検査が開始される。

次のステップ５０３では、照明部３００が検査条件で設定された位置に移動される。続くステップ５０４では、検出部４００が、検査条件で設定された位置に移動される。ステップ５０３及び５０４が完了すると、照明手段１０ａより検査光が半導体ウェハ１の表面に照射され、ステップ５０５に示すＸＹステージのスキャン動作が開始される。ＸＹステージのスキャン動作により、半導体ウェハ１の表面全面が検査光によって走査される。

半導体ウェハ１に照射された検査光は、半導体ウェハ１の表面のパターンや欠陥で散乱される。ステップ５０６では、この散乱光を検出部４００の検出器５０ａで受光する。この実施の形態の場合、検出器５０ａとして、ＴＤＩ（time delay integration）センサを使用する。

ステップ５０７では、検出器５０ａで受光された散乱光の強度が電気信号に変換される。この電気信号は、画像信号として処理装置１００に出力される。

ステップ５０８では、処理装置１００の画像処理装置１２０が画像信号を画像処理し、欠陥判定装置１３０に出力する。ステップ５０９では、欠陥判定装置１３０が画像処理済みのデータに基づいて異物や欠陥の候補を判定し、判定結果を検査結果記憶装置１５０に出力する。ステップ５１０では、欠陥候補群と判定された検査結果が検査結果表示装置１６０に表示される。ステップ５１１では、半導体ウェハ１がアンロードされ、処理動作が終了する。

この種の検査装置は、半導体ウェハ１の表面にチップを構成するパターンが形成されている場合、通常、検出された散乱光の強度から画像信号を作成する。検査装置は、検査エリア（検査チップ又は検査ショット）の画像信号と参照エリア（参照チップ又は参照ショット）の画像信号を比較し、両者の差分がしきい値以上である箇所を異物と判定する。参照エリアには、検査エリアの隣接エリア（隣接チップ或いは隣接ショット）又は予め用意した良品エリア（良品チップ或いは良品ショット）が用いられる。なお、検査装置に対する要求感度及び要求検査時間は、顧客の管理方法、半導体ウェハの品種及び工程によっても大きく異なる。

図１に戻る。照明部３００は、例えば所定波長のレーザー光等の検査光を発生するレーザー装置であり、検査光を被検査対象物である半導体ウェハ１の表面へ照射する。表面にチップ２が形成された半導体ウェハ１は少なくともＸＹステージに搭載されており、少なくともＸＹ方向への移動が可能である。ＸＹステージがＸ方向及びＹ方向へ移動することによって、照明部３００から照射された検査光が半導体ウェハ１の表面を走査する。

照明手段１０ａは、半導体ウェハ１の表面から仰角１１ａのように角度をつけた状態で検査光を斜めに照射する。照明手段１０ａは、仰角を任意に切替えることが可能な機構を有している。また、照明手段１０ａは、照明角度１２ａのようにステージのＸ方向に対して角度をつけて検査光を照射する。照明手段１０ａは、Ｘ又はＹ方向に対する角度を任意に切替えることが可能な機構を有している。照明手段１０ａは、前述した仰角角度切替え機構とＸＹ方向角度切替え機構の両方を有している。

照明手段１０ａは、被検査対象物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより、照明光の偏光を任意で切替えることができる機構を有している。照明手段１０ａは、検査光を常に被検査対象物である半導体ウェハ１の表面の所定箇所に照射できるような自動調整機構を有している。

図３に、検査光の走査例を示す。半導体ウェハ１を搭載したＸＹステージがＸ方向へ移動すると、照明手段１０ａ又は１０ｂから照射された検査光が、半導体ウェハ１上に形成されたチップ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの並び方向（矢印Ｓ１で示す方向）に表面に沿って移動し、１ラインの走査が行われる。次に、ＸＹステージがＹ方向へ移動する。そして、ＸＹステージが１ライン目の走査時と反対向きにＸ方向に移動すると、検査光がチップ２ｄ、２ｃ、２ｂ、２ａの並び方向（矢印Ｓ２で示す方向）に表面に沿って移動し、２ライン目の走査が行われる。これらの動作を繰り返すことにより、半導体ウェハ１の表面全体の走査を実行する。

図１に戻る。半導体ウェハ１の表面に照射された検査光は、半導体ウェハ１の表面のパターンや欠陥により散乱する。このため、半導体ウェハ１の表面からは散乱光が発生する。検出部４００は、例えば集光レンズ、ＴＤＩセンサ等で構成される。検出部４００は、半導体ウェハ１の表面で発生した散乱光を受光し、検出器５０ａにおいて散乱光の強度を電気信号に変換し、画像信号として処理装置１００に出力する。この実施の形態の場合、検出器５０ａにはＴＤＩセンサを使用する。もっとも、検出器５０ａにはＣＣＤセンサを使用しても良い。

検出部４００は、対物レンズ２０ａを有する。対物レンズ２０ａは、半導体ウェハ１の表面で発生した散乱光を受光し集光するレンズである。この実施の形態に係る検出部４００では、検出器５０ａ用に対物レンズ２０ａを個別に持つ機構を有している。検出部４００は、検出目的である異物及び欠陥等の散乱光以外を遮断するために（例えば半導体ウェハ上の繰り返しパターンからの回折光を遮断するために）、空間フィルタ２１ａを有している。空間フィルタ２１ａは、例えば半導体ウェハ上の繰り返しパターンのＸＹ格子状の回折光間隔に応じて、回折光を遮断する幅及び回折光を遮断する位置を任意で切替えられる機構を有している。この機構により、空間フィルタ２１ａは、半導体ウェハ上の繰り返しパターンのＸＹ格子状の回折光を遮断する。

検出部４００は、結像レンズ２２ａを有する。結像レンズ２２ａは、被検査対象物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより検出感度を変更できるように、個別に異なる倍率を持つ何本かの結像レンズを任意に切替え可能な機構を有している。結像レンズ２２ａ及び結像レンズ２２ｂは、被検査対象物の種類又は検出したい欠陥の大きさにより検出感度を変更できるように、一本でも倍率を自在に切替え可能なズームレンズのような結像レンズを有していても良い。

照明部３００と検出部４００は、照明手段１０ａ専用の対物レンズ２０ａ、空間フィルタ２１ａ、結像レンズ２２ａ、検出器５０ａと、照明手段１０ｂ専用の対物レンズ２０ｂ、空間フィルタ２１ｂ、結像レンズ２２ｂ、検出器５０ｂとを有する複数の照明手段と検出手段の抱き合わせで構成されていても良い。

Ｘスケール３０及びＹスケール４０は、例えばレーザースケール等からなる。Ｘスケール３０及びＹスケール４０は、半導体ウェハ１を載せたＸＹステージのＸ方向位置及びＹ方向位置をそれぞれ検出し、その位置情報を処理装置１００へ出力する。

処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０、画像処理装置１２０、欠陥判定装置１３０、座標管理装置１４０、検査結果記憶装置１５０、検査結果表示装置１６０、入力装置１７０及び結果処理装置１８０を備えている。

Ａ／Ｄ変換器１１０は、検出器５０ａ又は５０ｂを含む検出部４００から入力したアナログ形式の画像信号をディジタル形式の画像信号に変換して出力する。画像処理装置１２０は、画像比較回路１２１、しきい値演算回路１２２及びしきい値格納回路１２３を備えている。

画像比較回路１２１は、例えば遅延回路と差分検出回路を備えており、検出部４００で検出された検査エリアの画像信号を参照エリアの対応画素の画像信号と比較して両者の差分を検出する比較手段としての役割を果たす。遅延回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０から画像信号を入力して遅延することにより、図２に示した走査で現在検査光が照射されている検査エリアの１つ前の検査エリア（既に検査光の照射が終了した検査エリア）の画像信号を出力する。差分検出回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０からの現在検査光が照射されている検査エリアの画像信号と遅延回路からの画像信号とを入力し、両者の差分を検出して出力する。これにより、画像比較回路１２１は、検査エリアとこれに隣接する参照エリアの画像信号を比較する。

検査エリアの表面に欠陥が存在する場合、欠陥で散乱した散乱光が、隣接するチップ相互の画像信号の差分となって現れる。なお、画像比較回路１２１は、遅延回路の代わりに予め用意した良品チップの画像信号のデータを記憶したメモリを備え、良品の検査エリアの画像信号と現在検査光が照射されている検査エリアの画像信号を比較しても良い。

しきい値演算回路１２２は、例えば各検査エリアに対応する画素の画像信号の統計値に基づいて、当該対応画素の画像信号の差分と比較するためのしきい値を演算するしきい値演算手段として機能する。つまり、Ａ／Ｄ変換器１１０からの検査エリアの画像信号と遅延回路からの各参照エリアの画像信号を画素毎に対応させ、各検査エリア間でばらつき（標準偏差）量を算出し、そのばらつき量に基づいて欠陥の有無の判定に用いるしきい値データを算出する。しきい値格納回路１２３には、しきい値演算回路１２２から入力されたしきい値が、座標管理装置１４０から入力された検査エリアの座標情報に対応付けられて保存される。

欠陥判定装置１３０は、判定回路１３１及び係数テーブル１３２、１３３を備えている。係数テーブル１３２、１３３には、しきい値演算回路１２２で演算されたしきい値を変更するための係数が、半導体ウェハ上の座標情報と対応付けられて格納されている。係数テーブル１３２、１３３は、座標管理装置１４０からの座標情報を入力し、その座標情報に対応する係数を判定回路１３１へ出力する。係数テーブル１３２、１３３に格納された係数は、判定回路１３１に出力された際に、対応座標のしきい値に乗じられる。これにより、例えば多数の同一製品を検査する場合、過去の検査・分析データの蓄積から、欠陥の生じ易い検査エリア内の箇所或いは半導体ウェハ上の箇所（エッジ近傍等）とそうでない箇所とでしきい値が柔軟に調整される。

判定回路１３１には、画像比較回路１２１からの検査エリアと参照エリアとの対応画素の画像信号の差分信号と、しきい値格納回路１２３から読み出された対応画素のしきい値データと、係数テーブル１３２、１３３から入力された対応画素のしきい値変更用の係数が入力される。

判定回路１３１は、画像処理装置１２０から入力されたしきい値に、係数テーブル１３２、１３３から入力した対応画素の係数を乗じて判定用しきい値を作成する。そして、画像比較回路１２１からの差分信号と対応画素の判定用しきい値とを比較し、欠陥の有無を判定する。ここでは、差分信号が判定用しきい値以上である場合に当該画素が欠陥からの散乱光によるものと判定し、その検査結果を検査結果記憶装置１５０へ出力する。また、判定回路１３１は、判定に用いたしきい値の情報を検査結果記憶装置１５０へ出力する。

座標管理装置１４０は、Ｘスケール３０及びＹスケール４０から入力したウェハステージの位置情報（すなわち、半導体ウェハ１の位置情報）に基づき、半導体ウェハ１上の検査光が現在照射している位置のＸ座標及びＹ座標を検出して、その座標情報を画像処理装置１２０や欠陥判定装置１３０、検査結果記憶装置１５０に出力する。この座標管理装置１４０には、半導体ウェハ１上の各検査エリアの配置情報が記憶されている。座標管理装置１４０に記憶された各検査エリアの配置情報が、前述したように画像処理装置１２０や係数テーブル１３２、１３３に出力される。

検査結果記憶装置１５０は、欠陥判定装置１３０から入力した検査結果と、座標管理装置１４０から入力した対応画素の座標情報とを対応付けて記憶する。検査結果記憶装置１５０は、欠陥判定装置１３０から入力したしきい値の情報を、対応画素の検査結果又は座標情報と対応付けて記憶する。検査結果は、装置内の気圧及び気温の変化に伴う検出部の焦点の変動を補正する機能を備えている。

検査結果表示装置１６０は、検査結果記憶装置１５０から入力した検査結果情報を表示する。また、検査結果表示装置１６０は、欠陥候補をレビューする時の欠陥候補画像を表示する。なお、検査結果表示装置１６０は、特許請求の範囲おける表示部の一例である。照明部３００と検出部４００が複数の照明手段と検出手段を有している場合、検査結果表示装置１６０は、各手段に対応する個別の検出結果表示と、複数の検出結果の合成表示が可能である。

入力装置１７０は、例えば検査結果のレビューを行う場合、検査結果表示装置１６０のマップ上から欠陥候補を選択する際に使用される。また、入力装置１７０は、欠陥候補番号（No.）の入力にも使用される。さらに、入力装置１７０は、欠陥候補が欠陥か擬似欠陥かの判定結果の入力にも使用される。なお、入力装置１７０は、特許請求の範囲における入力部の一例である。

結果処理装置１８０は、例えば入力装置１７０で選択された欠陥候補が真の欠陥か擬似欠陥かの判定結果に基づいて、欠陥候補群から擬似欠陥群を削除する処理を実行する。また、結果処理装置１８０は、擬似欠陥群を検出しないしきい値の演算を実行する。なお、結果処理装置１８０は、特許請求の範囲における処理部の一例である。

外部計算装置２００は、例えば検査結果記憶装置１５０の検査結果に対する欠陥候補のレビューをオフラインで行い、検査条件データを作成する。

続いて、実施の形態に係る検査装置による検査条件データの作成手順を説明する。図４に、実施の形態に係る検査条件データの作成手順例を示す。

ステップ６０１では、検査条件データの設定に必要なパラメータが設定される。すなわち、必要最小限のパラメータが設定される。パラメータの設定には、例えば図５に示すユーザインターフェース画面（パラメータ設定ウィンドウ）が使用される。なお、ウィンドウ内の入力欄に対するパラメータの設定は入力装置１７０を通じて実行される。ステップ６０１において入力装置１７０を通じて入力されるパラメータは、ウェハサイズ欄７０１、製品設定欄７０２、プロセス設定欄７０３、チップサイズ設定欄７０５、ショット内チップ数設定欄７０８、ウェハＥｄｇｅ設定欄７０９等である。もっとも、検査対象である半導体ウェハのＣＡＤ設計データが存在する場合には、CAD Data 読込ボタン７０６の画面上でのクリック操作を通じ、当該ＣＡＤ設計データに関するデータファイルを検出装置に読み込ませても良い。これらの設定パラメータに基づいて、検査装置は半導体ウェハを評価し、評価結果に基づいて検査条件データを自動的に算出し、レシピとして設定する。

ステップ６０２では、検査ステージとしてのＸＹステージ上に半導体ウェハ１が搬送される。続くステップ６０３においては、ウェハアライメントが実施され、ウェハセンタのステージ座標が検査装置の側で自動的に算出される。ステップ６０４では、ウェハセンタ付近にてチップの原点画像をマニュアル操作により探索し、チップ原点登録ボタン７０７の画面上でのクリック操作を通じて登録する。登録した画像は、後にチップマトリックスの確認に使用される。

次のステップ６０５では、検査装置が、チップマトリックスを作成する。すなわち、半導体ウェハ上にチップをマトリクス状に配置する。検査装置は、(1) チップ原点のステージ座標、(2) ウェハセンタのステージ座標、(3) チップサイズ及び(4) ウェハサイズに基づいて、ウェハ面上に配置されるチップ数が最大になるようにチップマトリックスを作成する。ここで、ステージ座標は、Ｘスケール３０とＹスケール４０からの位置情報として与えられる。もっとも、CAD Data 読込ボタン７０６によって読み込まれたCADデータファイルがある場合、検査装置は、当該CADデータファイルを取込み、チップマトリックスを設定する。

ステップ６０６では、検査装置が、半導体ウェハ面上にチップマトリクスが正しく作成されているか否かを自動的に判定する。この際、検査装置は、図６の矢印で示すようにＸＹステージを走査して半導体ウェハ端のチップの画像を取得する。また、検査装置は、ステップ６０４で登録したチップ原点の画像を使用して半導体ウェハ面上に形成されたチップの隅を認識し、画像をマッチングさせて正しいか否かを判定する。より具体的には、検査装置は、半導体ウェハ端のチップの画像と半導体ウェハ面上の位置データの記録を残す。次に、検査装置は、半導体ウェハ上にチップが正しく配置されているか確認する。検査装置は、例えば最外周に配置されているチップの原点を画像認識で確認する。なお、検査装置は、その際のステージ座標を取得し、半導体ウェハ外周位置とEdge位置に基づいて、現在位置よりも更に外周にチップを配置できるか否かを判定する。

ステップ６０７では、検査装置は、アライメントマークを登録する。この際、検査装置は、図５のパラメータ設定ウィンドウにおけるアライメントマーク選択欄７１１において、オペレータが選択したアライメントマーク（形）とアライメント位置の座標設定欄７１０で登録された位置情報とに基づいてＸＹステージを移動させる。そして、検査装置は、ウェハセンタより左側に配置されているチップのアライメントマークを画像認識する。検査装置は、このとき認識した画像を登録してマスター画像とする。もっとも、他の装置で登録した画像を取り込んで使用する手法を用いても良い。また、CAD DATA 読み込みボタン７０６のクリック操作を通じて読込んだ CADデータがあれば、そのデータを取込んで使用しても良い。

ステップ６０８では、検査装置は、ショット内チップ情報からウェハセンタより右側に配置されているチップのアライメントマークへ移動してアライメントマークを画像認識して半導体ウェハの傾きを補正する。

次に、検査装置は、製品設定欄７０２に設定された製品（ロジック/メモリ）の情報とプロセス設定欄７０３に設定されたプロセス（成膜/CMP/エッチング等）の情報とを選択的に読み出す。この後、検査装置は、読み出した情報に最適な照明条件（照明手段１０ａ、１０ｂ、照明仰角１１ａ、１１ｂ、照明ＸＹ方向角１２ａ、１２ｂ）を、検査結果記憶装置１５０又は外部検査装置２００のデータベースから読み出す。なお、データベースには、製品情報とプロセス情報の組み合わせに対応する照明条件が関連付けられて登録されている。

また、検査装置は、検査モード欄７０４に設定された検査モード（高速モード/高感度モード等）の情報を読み出す。この後、検査装置は、読み出した検査モードに最適な検査倍率を、検査結果記憶装置１５０又は外部検査装置２００のデータベースから読み出し、当該検査倍率が得られるように結像レンズ２２ａを動かす。データベースには、検査モードに対応する検査倍率が関連づけられて登録されている。さらに、検査装置は、読み出した検査モードに最適な検査速度を検査結果記憶装置１５０又は外部検査装置２００のデータベースから読み出し、当該検査速度が得られるようにステージ速度を設定する。この設定は、ＸＹステージの速度を可変的に制御可能な機能を検査装置が有している場合に用いられる。また、データベースには、検査モードに対応する検査速度が関連づけられて登録されている。

ステップ６０９では、検査装置が、空間フィルタ２１ａのパラメータを自動的に設定する。検査装置は、指定された領域のフーリエ画像を取得し、輝点が存在する箇所を画像処理にて認識する。この後、検査装置は、輝点の存在箇所の情報に基づいて輝点の間隔及び位置等を算出し、当該間隔及び位置等に基づいて空間フィルタ２１ａ及び２１ｂを設定するパラメータを算出する。なお、輝点の間隔及び位置に基づいて空間フィルタ２１ａ及び２１ｂのパラメータを算出には既知の技術を採用する。

空間フィルタ２１ａ及び２１ｂは、フィルタの本数を変えた種類のファイルタと、フィルタ全体を移動させることのできる機構と、フィルタの間隔を制御できる機構を備えている。検査装置は、これら機構の移動量とフィルタの間隔を設定するパラメータを自動的に算出することによりフィルタを設定する。なお、検査装置は、オペレータの確認用に、空間フィルタ２１ａ及び２１ｂのパラメータ設定前後のフーリエ画像を登録する。また、検査装置は、チップ内の登録座標及びその観察画像も登録しておく。

ステップ６１０では、検査装置が、設定済みのパラメータに基づいて第１のテストスキャンを実行する。設定済みのパラメータには、ステップ６０１で設定されたパラメータ（検査条件データを算出するためのパラメータ）、ステップ６０５で作成及び設定されたチップマトリックスの情報、ステップ６０９で設定された空間フィルタのパラメータが含まれる。

検査装置は、例えば製品（ロジック/メモリ）情報及びプロセス（成膜/CMP/エッチング等）情報を読み出すと、当該情報に対応する照明条件（照明手段１０ａ、１０ｂ、照明仰角１１ａ、１１ｂ、照明ＸＹ方向角１２ａ、１２ｂの照明条件）を設定し、設定された照明条件に基づいて第１のテストスキャンを行う。なお、製品情報及びプロセス情報に対応する照明条件（検査条件データ）は、検査結果記憶装置１５０又は外部検査装置２００のデータベースに格納されている。因みに、第１のテストスキャンには、照明条件としてデータベースから読み出されるレーザパワーの初期設定値が使用される。

ステップ６１１では、検査装置は、レーザパワーの再設定を実行する。検査装置は、初期設定値のレーザパワーを用いて撮像した画像のヒストグラムを算出し、当該ヒストグラムのレベルのピークが指定範囲内になるようにレーザパワーを再設定する。例えばヒストグラムのレベルのピークが指定範囲より大きい場合、検査装置は、レーザパワーを初期設定値より小さい値に変更する。一方、ヒストグラムのレベルのピークが指定範囲より小さい場合、検査装置は、レーザパワーを初期設定値より大きい値に変更する。

ステップ６１２では、検査装置は、ステップ６１１で設定されたレーザパワーを確認するために第２のテストスキャンを実行する。

ステップ６１３では、検査装置は、第２のテストスキャンで取得された画像を確認し、ヒストグラムのレベルのピークが指定範囲内であるか否かを再び判定する。ヒストグラムのレベルのピークが指定範囲外の場合、検査装置は、ステップ６１１の処理に戻り、再度レーザパワーを調整し直す。一方、ヒストグラムのレベルのピークが指定範囲内の場合、検査装置は、次のステップ６１４に進む。この際、検査装置は、レーザパワーの設定を変更する前後の画像を残す。

ステップ６１４では、検査装置は、異物等の判定用の閾値を決定するために第３のテストスキャンを実行する。検査装置は、前ステップまでに設定済みのパラメータに基づいて第３のテストスキャンを実行する。設定済みのパラメータには、ステップ６０１で設定されたパラメータ（検査条件データを算出するためのパラメータ）、ステップ６０５で作成及び設定されたチップマトリックスの情報、ステップ６０９で設定された空間フィルタのパラメータ、ステップ６１１で設定されたレーザパワーのパラメータが含まれる。

検査装置は、例えば製品（ロジック/メモリ）情報及びプロセス（成膜/CMP/エッチング等）情報を読み出すと、当該情報に対応する照明条件（照明手段１０ａ、１０ｂ、照明仰角１１ａ、１１ｂ、照明ＸＹ方向角１２ａ、１２ｂの照明条件）を設定し、設定された照明条件に基づいて第３のテストスキャンを行う。なお、製品情報及びプロセス情報に対応する照明条件（検査条件データ）は、検査結果記憶装置１５０又は外部検査装置２００のデータベースに格納されている。

検査装置は、図５のパラメータ設定ウィンドウで設定された製品情報及びプロセス情報に対応する初期閾値を使用し、異物や欠陥を判定する。初期閾値を用いて検出された異物や欠陥等（以下、「異物等」や「欠陥等」ともいう。）の候補の位置情報は、Ｘスケール３０及びＹスケール４０の位置情報として検査結果記憶装置１５０に記憶される。

次のステップ６１５において、検査装置は、異物等の候補の位置情報を検査記憶装置１５０又は画像処理装置１２０の記憶領域から読み出し、当該位置にＸＹステージを移動させた後、付属の顕微鏡により該当領域の観察画像を取得する。すなわち、レビュー画像を取得する。この後、検査装置は、各位置に対応する検査画像（第３のテストスキャンで取得）とレビュー画像とをデータベースの記憶領域から取得する。

図７に、検査装置が自動的に表示する閾値設定用の画面例を示す。この実施の形態の場合、画面上には、一覧表８００、閾値パラメータ欄８０６、検出カウント欄８０７、検出マップ８０８、チップ重ね合わせ結果８０９、ヒストグラム８１０が配置される。一覧表８００は、異物及び欠陥の番号（No.）８０１、検査画像８０２、レビュー画像８０３、異物情報（輝度、閾値、サイズ）８０４、判定結果８０５を表示項目とする。

従って、異物等の各候補について、検査画像８０２、レビュー画像８０３、異物情報（輝度、閾値、サイズ）８０４、判定結果８０５が一組として表示される。これらの情報は、位置情報を検査記憶装置１５０又は外部計算装置２００に記憶されており、検査装置は、当該領域から各情報を読み出して検査結果表示装置１６０の画面上に表示する。一覧表８００には、複数の異物候補に関する情報が表示される。

このため、オペレータは、一度に複数の異物候補の情報を確認でき、マクロ的な観点から閾値パラメータを判断することができる。一覧表８００に表示される異物及び欠陥の数は、図５に示すパラメータ設定ウィンドウの欠陥表示数設定欄７１２によって任意の数を設定することができる。

検出カウント欄８０７は、異物等のサイズ別にカウントされた数を表示する一覧表である。オペレータは、検出カウント欄８０７を確認することによって、半導体ウェハ１から検出された異物等のサイズをマクロ的に把握できる。

検出マップ８０８は、閾値と異物等の検出個数の関係をオペレータがマクロ的に把握できるように形成された図表である。横軸（特許請求の範囲における第１の軸に対応する。）が閾値であり、縦軸（特許請求の範囲における第２の軸に対応する。）が検出個数である。

ここで、横軸の閾値は、各欠陥等の候補が欠陥等と判定されるための閾値の境界値であり、検査装置が候補毎に算出する。各候補に固有の閾値は、例えば各候補の輝度情報及びサイズ情報に基づいて算出される。また例えば、前述した閾値の調整手法のように、候補の位置情報に応じた係数を算出された閾値に乗算して値を調整する仕組みを採用しても良い。算出された各候補に固有の判定閾値は、一覧表８００内の異物情報８０４の一項目として画面上に表示される。

なお、ステップ６０１におけるパラメータの設定からこの処理動作までの処理動作は、基本的に検査装置が自動的に実行する。すなわち、図５に示すパラメータ設定ウィンドウに対する設定入力後は、検査装置が空間フィルタの設定及びレーザパワーの設定等を自動的に実行する。

ステップ６１６においては、検査装置は、オペレータによる異物等判定用の閾値の設定入力の受付処理を実行する。検査装置は、検出マップ８０８に表示されたカーソル８１２の横軸上の位置に対応する閾値を入力する。オペレータは、カーソル８１２を検出マップ８１０の横軸方向に自由に動かすことができる。カーソル８１２の移動は、入力装置１７０に対するオペレータの操作が反映される。カーソル８１２の下部先端には、カーソル位置の閾値８１１が表示される。従って、カーソル８１２の移動に伴って閾値８１１の数値も変化する。閾値８１２を確認することにより、オペレータは、閾値を正確な数値として把握できる。

この実施の形態の場合、一覧表８００の表示内容は、検出マップ８０８のカーソル８１２の位置に連動して変化する。一覧表８００には、カーソル８１２に対応する閾値より大きい数値を有する欠陥等の候補に関する情報だけが表示される。従って、カーソル８１２が閾値を大きくする方向に移動された場合には、変更後の閾値より小さい閾値を有する欠陥等の情報が一覧表８００から削除される。一方、カーソル８１２が閾値を小さくする方向に移動された場合には、変更後の閾値より大きい閾値を有する欠陥等の情報が一覧表８００に追加される。この表示内容の変化により、オペレータは、閾値の微調整又は選定の正確性を表示サンプル数や表示内容の変化として確認できる。

ステップ６１７では、オペレータが擬似欠陥の有無を確認する作業を実行する。この確認動作は、オペレータが行う。オペレータは、例えば擬似欠陥と判断した欠陥等の候補に対応する判定結果８０５の欄に、その旨を示すマーク等を付する。もっとも、擬似欠陥ではないと判断した欠陥等の候補に対応する判定結果８０５の欄に、その旨を示すマーク等を付しても良い。いずれにしても、擬似欠陥に関する情報が一覧表８００を通じて設定入力されると、検査装置は、入力結果に従って閾値パラメータ欄８０６を自動的に決定する。

検査装置は、例えば判定結果８０５で欠陥等の候補として選択された異物番号（No.）のうち最も小さい閾値を選定し、当該閾値を閾値パラメータ欄８０６に自動的に設定する。反対に、閾値パラメータ欄８０６にオペレータが数値を入力すると、検査装置は、入力された数値より小さい閾値を有する欠陥等の候補を一覧表８００から削除する。勿論、閾値パラメータ欄８０６に入力された数値に応じて、検出マップ８０８のカーソル８１２の表示位置も自動的に調整される。

また、オペレータがチップ重ね合わせ結果８０９を確認し、確認結果に基づいて特定の欠陥等の候補を擬似欠陥と判断した場合（特定の欠陥等の半導体ウェハ上の箇所を選択入力すると）、検査装置は、一覧表８００と検出マップ８０８の中から擬似欠陥に対応する情報を削除する。検査装置は、オペレータによるチップ重ね合わせ結果８０９も加味して閾値を算出する。このように、閾値等の判定閾値の設定には、オペレータの判断が必要とされる。ただし、オペレータは、一覧表８００や検出マップ８０８等のマクロ的な情報に基づいて客観的に閾値を判断できるため、従来技術に比して、オペレータによって最終的に設定される閾値の幅を狭めることができる。

全ての検査条件データが揃うと、検査装置は、ステップ６１８のウェハ検査を実行する。なお、図８−図１１に示すように、全ての検査条件データ（マトリクス、アライメント、空間フィルタ、閾値）が揃うと、検査装置は、検査条件データの評価結果を検査結果表示装置１６０に表示可能とする。評価結果の内容は、各項目の設定前後の表示を可能にし、後で確認できるようにする。

評価した結果に対してパラメータをチューニングしたい項目があれば、該当項目を選択して再度パラメータの調整を実行する。この調整は、検査装置が自動的に再評価して算出しても良いし、オペレータ自身がマニュアル操作で調整しても良い。このため、図８−図１１の各図には、自動調整の実行を指示するボタンとマニュアル調整の実行を指示するボタンが画面内右上に記載されている。

なお、前述の実施の形態においては、ステップ６０１におけるパラメータ設定ウィンドウの表示項目に対する入力を除き、基本的に検査装置が自動的にパラメータを設定する場合について説明した。しかしながら、前述した全ての項目を、オペレータによるマニュアル入力によって設定できる仕組みを採用することもできる。また、パラメータ（検査条件データ）の設定結果を外部記憶装置等に記憶してデータベース化すれば、統計処理により精度良く検査条件データを決定することができる。

ステップ６１８のウェハ検査が終了すると、検査装置は、ステップ６１９において検査が終了した半導体ウェハをアンロードし、一連の検査動作を終了する。

以上の通り、本実施の形態に係る検査装置の場合には、ステップ６０１における検査条件データ算出用のパラメータの設定入力後は、欠陥等の判定閾値の設定入力までを自動化できるため、検査条件データの作成に要する時間を従来技術に比して短縮することができる。例えば空間フィルタの設定パラメータやレーザパワーの設定パラメータを自動的に算出できる。結果的に、当該設定パラメータに個人差が現れる事態を回避できる。

また、本実施の形態に係る検査装置の場合には、欠陥等の判定閾値の設定時に、複数候補に関連する情報（一覧表８００）と複数候補の閾値別の分布情報（検査マップ８０８）等とが操作画面上に表示される。そして、オペレータは、これらマクロ的な視点で加工された情報に基づいて、判定閾値を選択的に設定することができる。この結果、判定閾値の設定に要する時間を従来に比して短縮できる。また、複数候補についてのマクロ的な情報に基づいて判定閾値を設定できるため、従来手法に比して設定値に個人差が生じ難く、個人差が生じてもその数値の幅を従来手法に比して抑制することができる。

本発明は半導体ウェハの検査に限らず、液晶基板、ハードディスク、フォトマスク基板など、様々な被検査対象物の表面の傷、欠陥、汚れその他の異常箇所の検査に広く適用できる。

１ 半導体ウェハ
２ チップ
１０ａ、１０ｂ 照明手段
１１ａ、１１ｂ 照明仰角
１２ａ、１２ｂ 照明ＸＹ方向角
２０ａ、２０ｂ 対物レンズ
２１ａ、２１ｂ 空間フィルタ
２２ａ、２２ｂ 結像レンズ
３０ Ｘスケール
４０ Ｙスケール
５０ａ、５０ｂ 検出器
１００ 処理装置
１１０ Ａ／Ｄ変換器
１２０ 画像処理装置
１２１ 画像比較回路
１２２ しきい値演算回路
１２３ しきい値格納回路
１３０ 欠陥判定装置
１３１ 判定回路
１３２、１３３ 係数テーブル
１４０ 座標管理装置
１５０ 検査結果記憶装置
１６０ 検査結果表示装置
１７０ 入力装置
１８０ 結果処理装置
２００ 外部計算装置
３００ 照明部
４００ 検出部
７０１ ウェハサイズ欄
７０２ 製品設定欄
７０３ プロセス設定欄
７０４ 検査モード設定欄
７０５ チップサイズ設定欄
７０６ CAD DATA 読み込みボタン
７０７ チップ原点登録ボタン
７０８ ショット内チップ数設定欄
７０９ ウェハEdge設定欄
７１０ アライメント位置の座標設定欄
７１１ アライメントマーク選択欄
７１２ 欠陥表示数設定欄
８００ 異物検出一覧表
８０１ 異物No.
８０２ 検査画像
８０３ レビュー画像
８０４ 異物情報システム部
８０５ 判定結果
８０６ 閾値パラメータ欄
８０７ 検出カウント欄
８０８ 検出マップ
９００ マトリックス評価結果
１０００ アライメント評価結果
１１００ 空間フィルタ評価結果
１２００ 閾値評価結果

Claims (12)

1. 検査装置において、
   被検査対象物を移動するステージと、
   前記被検査対象物に検査光を照射する第１の光学系と、
   前記被検査対象物からの光を検出する検出系と、
   前記被検査対象物の像を取得する第２の光学系と、
   前記検出系の検出結果と閾値とに基づいて、前記被検査対象物の表面から異常箇所の候補を検出する第１の処理部と、
   前記第１の処理部により検出された複数の異常箇所の候補を、各候補の検査画像及びレビュー画像及び固有の判定閾値と共に一覧表示する表示部と、
   前記表示部を通じ、検査に使用する閾値を選択的に設定可能な入力部と
   を有し、
   前記第１の処理部は、前記入力部により選択的に設定された閾値を用いて前記非検査対象物の表面から異常箇所の候補を検出する
   ことを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記表示部は、
   第１の軸を閾値とし、第２の軸を異常箇所の個数とするヒストグラム図を表示する
   ことを特徴とする検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置において、
   前記入力部は、
   前記第１の軸上の位置の指定を通じ、前記閾値を設定入力する機能を有する
   ことを特徴とする検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置において、
   前記第１の軸上の位置は、表示画面上におけるカーソルの表示位置を通じて指定される
   ことを特徴とする検査装置。
5. 請求項３に記載の検査装置において、
   前記第１の軸上の位置に指定を通じた閾値の設定入力に連動し、前記表示部に一覧表示される異常箇所の候補の数が増減する
   ことを特徴とする検査装置。
6. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記検査画像は暗視野画像であり、前記レビュー画像は明視野画像である
   ことを特徴とする検査装置。
7. 被検査対象物を移動するステージと、前記被検査対象物に検査光を照射する第１の光学系と、前記被検査対象物からの光を検出する検出系と、前記被検査対象物の像を取得する第２の光学系と、前記検出系の検出結果と閾値に基づいて前記被検査対象物の表面から異常箇所の候補を検出する第１の処理部と、検出結果を表示する表示部とを有する検査装置における検査方法において、
   検出された複数の異常箇所の候補を、前記第１の処理部が、各候補の検査画像及びレビュー画像及び固有の判定閾値と共に前記表示部に一覧表示するステップと、
   検査に使用する閾値を、前記表示部に対する選択的な設定入力を通じて受け付けるステップと、
   前記第１の処理部が、前記受け付けた閾値を用い、前記非検査対象物の表面から異常箇所の候補を検出するステップと
   を有することを特徴とする検査方法。
8. 請求項７に記載の検査方法において、
   第１の軸を閾値とし、第２の軸を異常箇所の個数とするヒストグラム図を前記表示部に表示するステップを有する
   ことを特徴とする検査方法。
9. 請求項８に記載の検査方法において、
   前記第１の軸上の位置の指定を通じ、前記閾値の設定入力を受け付けるステップを有する
   ことを特徴とする検査方法。
10. 請求項９に記載の検査方法において、
    前記第１の軸上の位置は、表示画面上におけるカーソルの表示位置を通じて指定される
    ことを特徴とする検査方法。
11. 請求項９に記載の検査方法において、
    前記第１の軸上の位置に指定を通じた閾値の設定入力に連動し、前記表示部に一覧表示される異常箇所の候補の数が増減する
    ことを特徴とする検査方法。
12. 請求項７に記載の検査方法において、
    前記検査画像は暗視野画像であり、前記レビュー画像は明視野画像である
    ことを特徴とする検査方法。

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