JP3699958B2 - 欠陥検出装置及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
欠陥検出装置及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3699958B2 JP3699958B2 JP2002530633A JP2002530633A JP3699958B2 JP 3699958 B2 JP3699958 B2 JP 3699958B2 JP 2002530633 A JP2002530633 A JP 2002530633A JP 2002530633 A JP2002530633 A JP 2002530633A JP 3699958 B2 JP3699958 B2 JP 3699958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- illumination
- unit
- angle
- incident angle
- semiconductor wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの検査対象に対して照明光を照射し、この検査対象からの光の像を基に欠陥検査を行う欠陥検出装置、及びそのプログラムを記憶したコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造工程では、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどのマクロ検査が行われる。このマクロ検査は、半導体ウェハ表面に照明光を照射し、その正反射光、回折光、散乱光などを撮像装置により撮像し、その画像データを画像処理することによって、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出している。
【０００３】
図３は、従来例に係るマクロ検査装置の概略図である。ステージ１上には半導体ウェハ２が載置され、その斜め上方に照明部３が配置されるとともに、半導体ウェハ２に対する照明部３の対向位置に撮像部４が配置されている。このマクロ検査装置では、照明部３から照明光を半導体ウェハ２上に照射し半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像するのに際し、回折光を検出するために半導体ウェハ２に対する照明角度を可変設定している。
【０００４】
この照明角度の設定方法では、照明部３から照明光を半導体ウェハ２上に照射しながら、その照明角度、すなわち照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を、例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変する。そして、半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像し、その画像データから一次回折光を取り込める角度を求め、その角度に照明部３を設定する。
【０００５】
しかしながら、検査される半導体ウェハ２には、その種類ごとに、形成されているチップのパターンの形状や方向が異なるものや、そのパターンのピッチが異なるものがある。これら各半導体ウェハ２の検査を行うとすると、半導体ウェハ２の種類が変わるごとに、照明角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変して、撮像された画像データを見ながら一次回折光を良好に取り込める入射角度を求めて照明装置３の傾き角度を設定しなければならず、検査に多くの時間がかかる。
【０００６】
また、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンの形状、方向又はピッチの違いにより、撮像部が半導体ウェハ２上のパターンから回折光を良好に取り込める入射角度及びその方向が異なる。このため、回折光が取り込める最適な角度及びその方向に照明装置３を設定できるとは限らない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定できる欠陥検出装置を提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定するためのプログラムを記憶した、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の欠陥検出装置は、検査対象に対して照明光を照射する照明部と、前記検査対象から回折光を撮像する撮像部とを備え、前記撮像部により撮像された画像データから前記検査対象の欠陥検査を行う欠陥検出装置において、前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を求める回折角度算出部と、前記検査対象に対し前記照明部の入射角度を変更する照明角度制御部と、この照明角度制御部により前記照明部の前記検査対象に対する入射角度を可変して得られた前記撮像部の画像データから、入射角度に対する輝度分布を求める輝度分布演算部と、この輝度分布演算部により求められた輝度分布と前記回折角度算出部により算出された前記入射角度とを比較し、この入射角度に最も近い前記輝度分布における輝度ピークに対応する入射角度に前記照明部を設定する照明設定部と、を具備している。
【００１０】
本発明のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体は、検査対象に対して照明部から照明光を照射して、前記検査対象からの回折光を撮像部で撮像してその画像データを基に前記検査対象の検査を行なうに際し、コンピュータに、前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を演算する工程と、前記検査対象に対する前記照明部の入射角度を可変して前記撮像部で取得された画像データから、前記照明部の入射角度に対する輝度分布を求める工程と、この求められた輝度分布から、前記演算して求められた入射角度に最も近い輝度ピークの角度を前記照明部の入射角度として求めて、前記照明部の入射角度を制御する工程と、を実行させるためのプログラムを記憶している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図である。図１において、図３と同一な部分には同符号を付してある。図１に示す欠陥検出装置は、半導体ウェハや、液晶等のフラットパネルディスプレイのガラス基板など、基板表面に規則的なパターンが形成された検査対象に対して欠陥検出を行う。
【００１３】
ステージ１上には、検査対象である半導体ウェハ２が載置されている。ステージ１の上方には、ライン状の照明部３とラインセンサカメラなどからなる撮像部４とが配置されている。照明部３は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、ライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射する。撮像部４は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの回折光を、１ラインずつ撮像する。なお、撮像部４は、光軸が所定角度傾いた状態で固定されている。また照明部３は、半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、所定の範囲内で調整できるように回動可能に設けられ、電気的または機械的ストッパにより所望の位置に固定できるようになっている。
【００１４】
検出装置本体１０には、撮像部４、画像表示部５、ステージ移送回転制御部６、光学系制御部７、照明角度制御部８、及び基板搬送部９が接続されている。光学系制御部７と照明角度制御部８には、照明部３が接続されている。ステージ移送回転制御部６には、ステージ１が接続されている。
【００１５】
検出装置本体１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する入射角度（傾き角度）及びその照明方向を自動設定するために必要な各種制御を実行する機能を有している。検出装置本体１０は、半導体ウェハ２の欠陥検査を行うために必要な±ｎ（自然数、ｎ＝１，２，…）次の回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及びその照明方向を設定する。検出装置本体１０内では、ＣＰＵ（コンピュータ）からなる主制御部１１に、プログラムメモリ１２、画像メモリ１３、入力部１４、出力部１５、及び検査結果メモリ２０が接続されている。さらに検出装置本体１０内では、プログラムメモリ１２に記憶されているプログラムが実行されることにより、回折角度算出部１６、輝度分布演算部１７、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９の各機能が作動する。
【００１６】
プログラムメモリ１２は、主制御部１１によって読み取り可能である。プログラムメモリ１２には、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、固定された撮像部４により回折光を撮像するのに最適な照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求め、この回折角度になるように照明部３を回動する制御など、欠陥検出に係る制御プログラムが記憶されている。撮像部４から出力された画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、その画像データが画像メモリ１３に記憶される。
【００１７】
入力部１４は、所定のデータベースから入力されるか、あるいは検査者が例えばキーボードやマウスを用いて入力する半導体ウェハ２の設計情報や、照明装置３から出力される照明光の波長などの各種情報を取り込む機能を有している。なお、上記設計情報は、半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚などからなる。
【００１８】
回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求める。また、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２からの回折光のうち所望の±ｎ次回折光の回折角度を求める。この場合、検査者により所望される±ｎ次回折光が、入力部１４のキーボードやマウスの操作で設定される。
【００１９】
回折角度算出部１６は、前述したように撮像部４で撮像される最適な回折角度に対応する照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を演算する機能を有している。具体的には、例えば一次回折角度は、次式（１）を演算することで求めることができる。すなわち、回折角度をθｄ、照明光の入射角をθｉ、回折次数をｍ、半導体ウェハ２のパターンピッチをｐ、照明光の波長をλとすると、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ …（１）
となる。回折角度算出部１６は、上記式（１）を演算することにより、回折角度θｄを求める。
【００２０】
なお、上記式（１）は以下のように導かれる。回折条件として、２次元の周期構造をもつ平面格子（パターン）から生じる回折光は次の条件を満たす。
【００２１】
Ｋｄ’＝＋Ｋｉ’Ｇ …（２）
Ｋｉ’：入射光（照明光）の波数ベクトルＫｉの格子平面に平行な成分
Ｋｄ’：回折光の波数ベクトルＫｄの格子平面に平行な成分
Ｇ：平面格子の逆格子ベクトル
ここで、平面格子を１次元格子に限定し、入射面を格子の長さ方向に垂直な面にとった場合、（２）式は、
ｎｄｋ0ｓｉｎθｄ＝ｎｉｋ0ｓｉｎθｉ＋ｍＫ …（３）
ｎｉ：入射側の屈折率、ｎｄ：回折側の屈折率
θｉ：入射角、θｄ：回折角
となる。ここで
ｋ0＝２Ｑ／λ0 λ0：（真空中の）光の波長
Ｋ＝２Ｑ／ｐ ｐ：格子の周期（パターンピッチ）
ｍ：回折次数
ｎｄ＝ｎｉ＝１
であり、（３）式は、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ
となる。
【００２２】
輝度分布演算部１７は、照明部３の入射角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変したときに、撮像部４での撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データから、図２に示すような照明光の入射角度に対する実際の輝度分布を求める。
【００２３】
照明設定部１８は、回折角度算出部１６により算出されたｍ次回折角度に対応する照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。また、照明設定部１８は、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された回折角度とを比較し、この回折角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度として選択する。照明設定部１８は、選択した回折角度に照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。
【００２４】
照明角度制御部８は、照明設定部１８からの指示に従って、撮像部４において回折光を撮像する最適な回折角度となるように照明部３を回動させて半導体ウェハ２に対する入射角度を設定する。また、照明角度制御部８とステージ移送回転制御部６は、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させ、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を二次元で可変する機能も有している。なお、照明角度制御部８により照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する代りに、ステージ移送回転制御部６によりステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を二次元で可変するようにしてもよい。
【００２５】
欠陥検査部１９は、撮像部４に最適な回折光が取り込まれるように半導体ウェハ２に対する入射角度に照明部３を設定した後に、撮像部４での撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。検査結果メモリ２０は、欠陥検査部１９により検出された欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を記憶する。画像表示部５は、欠陥検査部１９により検出された欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を表示する。
【００２６】
ステージ移送回転制御部６は、撮像部４での撮像に同期したピッチで、半導体ウェハ２を載置したステージ１を一方向（Ｘ方向）に移動させ、またステージ１の回転及び位置決めを制御する。半導体ウェハ２を回転する際には、ステージ１自体を回転させることもできるが、一軸移動可能なステージ１上に半導体ウェハ２を載置する回転ステージを設け、この回転ステージを回転させることが好ましい。
【００２７】
光学系制御部７は、照明部３の光量や、干渉画像を取得する場合に図示しない干渉フィルタを挿入する制御を行なう。照明角度制御部８は、前述したように主制御部１１の指示に応じて照明部３の半導体ウェハ２表面に対する入射角度を制御する。基板搬送部９は、半導体ウェハ２を１枚ずつ図示しない収納ストッカ（カセット）から取り出してステージ１上に載置し、欠陥検査の後、ステージ１上の半導体ウェハ２をストッカに戻す。
【００２８】
以下、上記の如く構成された欠陥検出装置の動作について説明する。まず、基板搬送部９により、図示しないストッカから検査対象の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。そして、ステージ移送回転制御部６により、半導体ウェハ２を載置したステージ１の位置決めがされる。その後、半導体ウェハ２に対して以下の欠陥検査方法が実行される。
【００２９】
第１の欠陥検査方法について説明する。まず、所定のデータベースから、あるいは検査者によるキーボードやマウスの操作により、当該半導体ウェハ２の設計情報、例えば半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長などが、入力部１４を介して検出装置本体１０に取り込まれる。この半導体ウェハ２の設計情報は、回折角度算出部１６に送られる。
【００３０】
主制御部１１は、プログラムメモリ１２内のプログラムを読み取り、回折角度算出部１６、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９に対して動作を指示する。回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、上記式（１）を演算して、半導体ウェハ２からの一次の回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度及びその照明方向を求める。例えば、ＤＲＡＭのようなパターンが規則正しく配列された半導体ウェハ２に対しては、回折角度算出部１６にて最も狭いパターンピッチに対応した演算がなされる。また、システムＬＳＩのようなパターンが不規則に配列された半導体ウェハ２に対しては、回折角度算出部１６にて広範囲な検査が可能なパターンピッチに対応した演算がなされる。
【００３１】
次に、照明設定部１８は、回折角度算出部１６により算出されたｍ次の回折角度に対応する入射角度を受け取り、この入射角度の指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって指示された入射角度に設定される。この場合、照明角度制御部８は、照明光を半導体ウェハ２に照射する二次元的な方向の指示があれば、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させるか、またはステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する。
【００３２】
この状態で、主制御部１１の指示による光学系制御部７の制御で照明部３から照明光が出力されると、この照明光は、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより発生するｍ次回折光を取り込める最適な入射角度及びその照明方向で、半導体ウェハ２へ照射される。なお、製造された半導体ウェハ２と設計情報との誤差により、上記のように自動設定された照明部３の入射角度に対して微調整が必要な場合がある。この場合検査者は、微調整の指令を入力部１４から出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって、指示に応じた角度調整がなされる。
【００３３】
この半導体ウェハ２からの回折光又は干渉光は、撮像部４により撮像され、その画像信号が撮像部４から出力される。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００３４】
欠陥検査部１９は、撮像部４の撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して、半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。欠陥検査部１９は、検出した欠陥の情報を検査結果メモリ２０に記憶するとともに、画像表示部５に表示する。
【００３５】
次に、第２の検査方法について説明する。まず、所定のデータベースから、あるいは検査者によるキーボードやマウスの操作により、当該半導体ウェハ２の設計情報、例えば半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長などが、入力部１４を介して検出装置本体１０に取り込まれる。この半導体ウェハ２の設計情報は、回折角度算出手段１６に送られる。
【００３６】
主制御部１１は、プログラムメモリ１２内のプログラムを読み取り、回折角度算出部１６、輝度分布演算部１７、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９に対して動作を指示する。回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、上記式（１）を演算して、半導体ウェハ２からの一次の回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度及びその入射方向を求める。
【００３７】
次に、主制御部１１は、出力部１５を介して照明角度制御部８に対して、照明部３の入射角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変する指令を発する。これにより照明角度制御部８の駆動によって、照明部３から半導体ウェハ２の表面に照射される照明光の入射角度が、＋２０°〜−２０°の範囲で可変される。このとき撮像部４は、半導体ウェハ２からの回折光を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００３８】
次に、輝度分布演算部１７は、上記のように照明部３の角度を＋２０°〜−２０°の範囲で可変したときの画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データから図２に示すような照明光の入射角度に対する実際の輝度分布を求める。
【００３９】
次に、照明設定部１８は、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された入射角度とを比較し、この入射角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度として選択する。照明設定部１８は、選択した回折角度に対応する照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３の入射角度は、照明角度制御部８の駆動によって指示された回折角度に設定される。この場合、照明角度制御部８は、照明光を半導体ウェハ２に照射する二次元的な方向の指示があれば、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させるか、またはステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する。
【００４０】
この状態で、主制御部１１の指示による光学系制御部７の制御で照明部３から照明光が出力されると、この照明光は、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより発生する回折光が取り込める最適な入射角度及び照明方向で、半導体ウェハ２へ照射される。なお、製造された半導体ウェハ２と設計情報との誤差により、上記のように自動設定された照明部３の入射角度に対して微調整が必要な場合がある。この場合検査者は、微調整の指令を入力部１４から出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって、指示に応じた角度調整がなされる。
【００４１】
この半導体ウェハ２からの回折光又は干渉光は、撮像部４により撮像され、その画像信号が撮像部４から出力される。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００４２】
欠陥検査部１９は、撮像部４の撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して、半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。欠陥検査部１９は、検出した欠陥の情報を検査結果メモリ２０に記憶するとともに、画像表示部５に表示する。
【００４３】
上記第１及び第２の検査方法では、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及び照明方向を求めている。しかし、半導体ウェハ２の種類により、自動設定された回折角度に設定して得られる回折光より他の回折光の方が観察し易ければ、検査者がその旨を入力部１４でキーボードやマウスを操作して所望するｎ次の回折光を指定する。これにより回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて指定されたｎ次の回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及び照明方向を求める。
【００４４】
また、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２に形成されているチップパターンの方向が２方向である場合は、両方向の各チップの回折光を撮像部４により共に観察できる照明部３の入射角度及びその照明方向を、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて求めることが可能である。
【００４５】
この場合、設定された照明部３から出力された照明光により発生した回折光を、撮像部４で撮像し、その画像データを欠陥検査部１９により画像処理することで、２方向のチップパターンの半導体ウェハ２表面における各チップの傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出できる。
【００４６】
また、半導体ウェハ２にて三次元の階層構造を有している場合、回折角度算出部１６では、その設計情報の膜厚を基に各層での回折角度を演算できる。これにより、半導体ウェハ２の下地の影響による回折光の角度を演算せず、表面の層の影響により発生する回折光について回折角度を演算し、撮像することができる。
【００４７】
また、ステージ移送回転制御部６では、上述したようにステージ１の移送制御とともに回転制御を行うことができる。このステージ１の回転制御は、検査対象である半導体ウェハ２のパターンの向きに対応するよう制御される。照明部３からライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射しながら、ステージ１を直線方向（Ｘ方向）に移動させる場合、半導体ウェハ２のパターンの向きによって、回折光が撮像できないことがある。例えば、パターンの向きが照明光のライン方向に対して９０°をなす場合、回折光を撮像できなくなる。このような場合、ステージ移送回転制御部６にてステージ１を回転制御し、例えばステージ１をその中心の鉛直線に対して９０°回転させる。これにより、半導体ウェハ２のパターンの向きが照明光のライン方向と同じになるため、回折光を撮像することができる。
【００４８】
また、照明角度制御部８にて、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を三次元で制御することもできる。上記実施の形態では、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を二次元で制御しているため、指向性が高い状態で回折光を撮像できるとは限らない。しかし、照明部３を三次元で動作させることで、半導体ウェハ２のパターンに応じて、最も指向性の高い回折光を撮像できる。これにより、傾き角度を二次元で制御するのみでは捕らえられなかったパターンからの回折光などを撮像できる。また、照明部３を三次元で制御する代わりに、ステージ移送回転制御部６にてステージ１を三次元で揺動するよう制御しても、同様の効果が得られる。
【００４９】
また、照明部３はライン状の照明光を照射するものに限らず、放射状の照明光を照射するものも適用できる。この場合は、放射状の照明光をレンズにてライン状に変換する。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、半導体ウェハ２を検査対象として説明したが、本欠陥検出装置は、例えば液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイのガラス基板表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥検査にも適用できる。
【００５１】
以上のように本実施の形態においては、半導体ウェハ２の設計情報（例えば、半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長）に基づいて、回折光を撮像するのに最適な照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求め、この算出された入射角度に照明部３の入射角度又は照明方向を設定する。これにより、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチのパターン設計の違いにより、例えば一次回折光が取り込める角度及びその方向が変わっても、その一次回折光を取り込める最適な入射角度及び照明方向に自動的に照明部３を設定でき、かつその検査に多くの時間がかからない。
【００５２】
また、半導体ウェハ２の種類によっては、他のｎ次の回折光の方が観察し易ければ、入力部１４で所望するｎ次回折データを指定することにより、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及びその方向を求めることができる。
【００５３】
また、半導体ウェハ２に形成されているチップパターンの方向が２方向であるものについては、両方向の各チップの回折光が共に観察できるように照明部３の入射角度及びその方向を半導体ウェハ２の設計情報に基づいて求めることが可能である。
【００５４】
さらに、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された回折角度とを比較し、この回折角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度とし、その回折角度に対応するように照明部３の入射角度を設定する。これにより、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより、例えば一次回折光が取り込める回折角度及び回折方向が変わっても、自測の輝度分布からこの一次回折光を取り込める最適な入射角度及び照明方向に自動的に照明部３を設定でき、かつその検査に多くの時間がかからない。
【００５５】
本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定できる欠陥検出装置を提供できる。
【００５７】
また本発明によれば、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定するためのプログラムを記憶した、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置における照明光の角度を可変したときに得られる輝度分布図。
【図３】従来例に係るマクロ検査装置の概略図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの検査対象に対して照明光を照射し、この検査対象からの光の像を基に欠陥検査を行う欠陥検出装置、及びそのプログラムを記憶したコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造工程では、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどのマクロ検査が行われる。このマクロ検査は、半導体ウェハ表面に照明光を照射し、その正反射光、回折光、散乱光などを撮像装置により撮像し、その画像データを画像処理することによって、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出している。
【０００３】
図３は、従来例に係るマクロ検査装置の概略図である。ステージ１上には半導体ウェハ２が載置され、その斜め上方に照明部３が配置されるとともに、半導体ウェハ２に対する照明部３の対向位置に撮像部４が配置されている。このマクロ検査装置では、照明部３から照明光を半導体ウェハ２上に照射し半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像するのに際し、回折光を検出するために半導体ウェハ２に対する照明角度を可変設定している。
【０００４】
この照明角度の設定方法では、照明部３から照明光を半導体ウェハ２上に照射しながら、その照明角度、すなわち照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を、例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変する。そして、半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像し、その画像データから一次回折光を取り込める角度を求め、その角度に照明部３を設定する。
【０００５】
しかしながら、検査される半導体ウェハ２には、その種類ごとに、形成されているチップのパターンの形状や方向が異なるものや、そのパターンのピッチが異なるものがある。これら各半導体ウェハ２の検査を行うとすると、半導体ウェハ２の種類が変わるごとに、照明角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変して、撮像された画像データを見ながら一次回折光を良好に取り込める入射角度を求めて照明装置３の傾き角度を設定しなければならず、検査に多くの時間がかかる。
【０００６】
また、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンの形状、方向又はピッチの違いにより、撮像部が半導体ウェハ２上のパターンから回折光を良好に取り込める入射角度及びその方向が異なる。このため、回折光が取り込める最適な角度及びその方向に照明装置３を設定できるとは限らない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定できる欠陥検出装置を提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定するためのプログラムを記憶した、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の欠陥検出装置は、検査対象に対して照明光を照射する照明部と、前記検査対象から回折光を撮像する撮像部とを備え、前記撮像部により撮像された画像データから前記検査対象の欠陥検査を行う欠陥検出装置において、前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を求める回折角度算出部と、前記検査対象に対し前記照明部の入射角度を変更する照明角度制御部と、この照明角度制御部により前記照明部の前記検査対象に対する入射角度を可変して得られた前記撮像部の画像データから、入射角度に対する輝度分布を求める輝度分布演算部と、この輝度分布演算部により求められた輝度分布と前記回折角度算出部により算出された前記入射角度とを比較し、この入射角度に最も近い前記輝度分布における輝度ピークに対応する入射角度に前記照明部を設定する照明設定部と、を具備している。
【００１０】
本発明のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体は、検査対象に対して照明部から照明光を照射して、前記検査対象からの回折光を撮像部で撮像してその画像データを基に前記検査対象の検査を行なうに際し、コンピュータに、前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を演算する工程と、前記検査対象に対する前記照明部の入射角度を可変して前記撮像部で取得された画像データから、前記照明部の入射角度に対する輝度分布を求める工程と、この求められた輝度分布から、前記演算して求められた入射角度に最も近い輝度ピークの角度を前記照明部の入射角度として求めて、前記照明部の入射角度を制御する工程と、を実行させるためのプログラムを記憶している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図である。図１において、図３と同一な部分には同符号を付してある。図１に示す欠陥検出装置は、半導体ウェハや、液晶等のフラットパネルディスプレイのガラス基板など、基板表面に規則的なパターンが形成された検査対象に対して欠陥検出を行う。
【００１３】
ステージ１上には、検査対象である半導体ウェハ２が載置されている。ステージ１の上方には、ライン状の照明部３とラインセンサカメラなどからなる撮像部４とが配置されている。照明部３は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、ライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射する。撮像部４は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの回折光を、１ラインずつ撮像する。なお、撮像部４は、光軸が所定角度傾いた状態で固定されている。また照明部３は、半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、所定の範囲内で調整できるように回動可能に設けられ、電気的または機械的ストッパにより所望の位置に固定できるようになっている。
【００１４】
検出装置本体１０には、撮像部４、画像表示部５、ステージ移送回転制御部６、光学系制御部７、照明角度制御部８、及び基板搬送部９が接続されている。光学系制御部７と照明角度制御部８には、照明部３が接続されている。ステージ移送回転制御部６には、ステージ１が接続されている。
【００１５】
検出装置本体１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する入射角度（傾き角度）及びその照明方向を自動設定するために必要な各種制御を実行する機能を有している。検出装置本体１０は、半導体ウェハ２の欠陥検査を行うために必要な±ｎ（自然数、ｎ＝１，２，…）次の回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及びその照明方向を設定する。検出装置本体１０内では、ＣＰＵ（コンピュータ）からなる主制御部１１に、プログラムメモリ１２、画像メモリ１３、入力部１４、出力部１５、及び検査結果メモリ２０が接続されている。さらに検出装置本体１０内では、プログラムメモリ１２に記憶されているプログラムが実行されることにより、回折角度算出部１６、輝度分布演算部１７、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９の各機能が作動する。
【００１６】
プログラムメモリ１２は、主制御部１１によって読み取り可能である。プログラムメモリ１２には、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、固定された撮像部４により回折光を撮像するのに最適な照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求め、この回折角度になるように照明部３を回動する制御など、欠陥検出に係る制御プログラムが記憶されている。撮像部４から出力された画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、その画像データが画像メモリ１３に記憶される。
【００１７】
入力部１４は、所定のデータベースから入力されるか、あるいは検査者が例えばキーボードやマウスを用いて入力する半導体ウェハ２の設計情報や、照明装置３から出力される照明光の波長などの各種情報を取り込む機能を有している。なお、上記設計情報は、半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚などからなる。
【００１８】
回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、半導体ウェハ２からの回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求める。また、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２からの回折光のうち所望の±ｎ次回折光の回折角度を求める。この場合、検査者により所望される±ｎ次回折光が、入力部１４のキーボードやマウスの操作で設定される。
【００１９】
回折角度算出部１６は、前述したように撮像部４で撮像される最適な回折角度に対応する照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を演算する機能を有している。具体的には、例えば一次回折角度は、次式（１）を演算することで求めることができる。すなわち、回折角度をθｄ、照明光の入射角をθｉ、回折次数をｍ、半導体ウェハ２のパターンピッチをｐ、照明光の波長をλとすると、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ …（１）
となる。回折角度算出部１６は、上記式（１）を演算することにより、回折角度θｄを求める。
【００２０】
なお、上記式（１）は以下のように導かれる。回折条件として、２次元の周期構造をもつ平面格子（パターン）から生じる回折光は次の条件を満たす。
【００２１】
Ｋｄ’＝＋Ｋｉ’Ｇ …（２）
Ｋｉ’：入射光（照明光）の波数ベクトルＫｉの格子平面に平行な成分
Ｋｄ’：回折光の波数ベクトルＫｄの格子平面に平行な成分
Ｇ：平面格子の逆格子ベクトル
ここで、平面格子を１次元格子に限定し、入射面を格子の長さ方向に垂直な面にとった場合、（２）式は、
ｎｄｋ0ｓｉｎθｄ＝ｎｉｋ0ｓｉｎθｉ＋ｍＫ …（３）
ｎｉ：入射側の屈折率、ｎｄ：回折側の屈折率
θｉ：入射角、θｄ：回折角
となる。ここで
ｋ0＝２Ｑ／λ0 λ0：（真空中の）光の波長
Ｋ＝２Ｑ／ｐ ｐ：格子の周期（パターンピッチ）
ｍ：回折次数
ｎｄ＝ｎｉ＝１
であり、（３）式は、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ
となる。
【００２２】
輝度分布演算部１７は、照明部３の入射角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変したときに、撮像部４での撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データから、図２に示すような照明光の入射角度に対する実際の輝度分布を求める。
【００２３】
照明設定部１８は、回折角度算出部１６により算出されたｍ次回折角度に対応する照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。また、照明設定部１８は、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された回折角度とを比較し、この回折角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度として選択する。照明設定部１８は、選択した回折角度に照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。
【００２４】
照明角度制御部８は、照明設定部１８からの指示に従って、撮像部４において回折光を撮像する最適な回折角度となるように照明部３を回動させて半導体ウェハ２に対する入射角度を設定する。また、照明角度制御部８とステージ移送回転制御部６は、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させ、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を二次元で可変する機能も有している。なお、照明角度制御部８により照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する代りに、ステージ移送回転制御部６によりステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を二次元で可変するようにしてもよい。
【００２５】
欠陥検査部１９は、撮像部４に最適な回折光が取り込まれるように半導体ウェハ２に対する入射角度に照明部３を設定した後に、撮像部４での撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。検査結果メモリ２０は、欠陥検査部１９により検出された欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を記憶する。画像表示部５は、欠陥検査部１９により検出された欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を表示する。
【００２６】
ステージ移送回転制御部６は、撮像部４での撮像に同期したピッチで、半導体ウェハ２を載置したステージ１を一方向（Ｘ方向）に移動させ、またステージ１の回転及び位置決めを制御する。半導体ウェハ２を回転する際には、ステージ１自体を回転させることもできるが、一軸移動可能なステージ１上に半導体ウェハ２を載置する回転ステージを設け、この回転ステージを回転させることが好ましい。
【００２７】
光学系制御部７は、照明部３の光量や、干渉画像を取得する場合に図示しない干渉フィルタを挿入する制御を行なう。照明角度制御部８は、前述したように主制御部１１の指示に応じて照明部３の半導体ウェハ２表面に対する入射角度を制御する。基板搬送部９は、半導体ウェハ２を１枚ずつ図示しない収納ストッカ（カセット）から取り出してステージ１上に載置し、欠陥検査の後、ステージ１上の半導体ウェハ２をストッカに戻す。
【００２８】
以下、上記の如く構成された欠陥検出装置の動作について説明する。まず、基板搬送部９により、図示しないストッカから検査対象の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。そして、ステージ移送回転制御部６により、半導体ウェハ２を載置したステージ１の位置決めがされる。その後、半導体ウェハ２に対して以下の欠陥検査方法が実行される。
【００２９】
第１の欠陥検査方法について説明する。まず、所定のデータベースから、あるいは検査者によるキーボードやマウスの操作により、当該半導体ウェハ２の設計情報、例えば半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長などが、入力部１４を介して検出装置本体１０に取り込まれる。この半導体ウェハ２の設計情報は、回折角度算出部１６に送られる。
【００３０】
主制御部１１は、プログラムメモリ１２内のプログラムを読み取り、回折角度算出部１６、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９に対して動作を指示する。回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、上記式（１）を演算して、半導体ウェハ２からの一次の回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度及びその照明方向を求める。例えば、ＤＲＡＭのようなパターンが規則正しく配列された半導体ウェハ２に対しては、回折角度算出部１６にて最も狭いパターンピッチに対応した演算がなされる。また、システムＬＳＩのようなパターンが不規則に配列された半導体ウェハ２に対しては、回折角度算出部１６にて広範囲な検査が可能なパターンピッチに対応した演算がなされる。
【００３１】
次に、照明設定部１８は、回折角度算出部１６により算出されたｍ次の回折角度に対応する入射角度を受け取り、この入射角度の指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって指示された入射角度に設定される。この場合、照明角度制御部８は、照明光を半導体ウェハ２に照射する二次元的な方向の指示があれば、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させるか、またはステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する。
【００３２】
この状態で、主制御部１１の指示による光学系制御部７の制御で照明部３から照明光が出力されると、この照明光は、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより発生するｍ次回折光を取り込める最適な入射角度及びその照明方向で、半導体ウェハ２へ照射される。なお、製造された半導体ウェハ２と設計情報との誤差により、上記のように自動設定された照明部３の入射角度に対して微調整が必要な場合がある。この場合検査者は、微調整の指令を入力部１４から出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって、指示に応じた角度調整がなされる。
【００３３】
この半導体ウェハ２からの回折光又は干渉光は、撮像部４により撮像され、その画像信号が撮像部４から出力される。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００３４】
欠陥検査部１９は、撮像部４の撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して、半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。欠陥検査部１９は、検出した欠陥の情報を検査結果メモリ２０に記憶するとともに、画像表示部５に表示する。
【００３５】
次に、第２の検査方法について説明する。まず、所定のデータベースから、あるいは検査者によるキーボードやマウスの操作により、当該半導体ウェハ２の設計情報、例えば半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長などが、入力部１４を介して検出装置本体１０に取り込まれる。この半導体ウェハ２の設計情報は、回折角度算出手段１６に送られる。
【００３６】
主制御部１１は、プログラムメモリ１２内のプログラムを読み取り、回折角度算出部１６、輝度分布演算部１７、照明設定部１８、及び欠陥検査部１９に対して動作を指示する。回折角度算出部１６は、入力部１４から取り込まれた半導体ウェハ２の設計情報に基づいて、上記式（１）を演算して、半導体ウェハ２からの一次の回折光を撮像部４により撮像するのに最適な、照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度及びその入射方向を求める。
【００３７】
次に、主制御部１１は、出力部１５を介して照明角度制御部８に対して、照明部３の入射角度を例えば＋２０°〜−２０°の範囲で可変する指令を発する。これにより照明角度制御部８の駆動によって、照明部３から半導体ウェハ２の表面に照射される照明光の入射角度が、＋２０°〜−２０°の範囲で可変される。このとき撮像部４は、半導体ウェハ２からの回折光を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００３８】
次に、輝度分布演算部１７は、上記のように照明部３の角度を＋２０°〜−２０°の範囲で可変したときの画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データから図２に示すような照明光の入射角度に対する実際の輝度分布を求める。
【００３９】
次に、照明設定部１８は、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された入射角度とを比較し、この入射角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度として選択する。照明設定部１８は、選択した回折角度に対応する照明部３の入射角度を設定するための指令を、出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３の入射角度は、照明角度制御部８の駆動によって指示された回折角度に設定される。この場合、照明角度制御部８は、照明光を半導体ウェハ２に照射する二次元的な方向の指示があれば、照明部３を半導体ウェハ２の上方にて半導体ウェハ２と平行をなす状態で一体的に回転させるか、またはステージ１を回転させて、照明光を半導体ウェハ２に照射する方向を可変する。
【００４０】
この状態で、主制御部１１の指示による光学系制御部７の制御で照明部３から照明光が出力されると、この照明光は、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより発生する回折光が取り込める最適な入射角度及び照明方向で、半導体ウェハ２へ照射される。なお、製造された半導体ウェハ２と設計情報との誤差により、上記のように自動設定された照明部３の入射角度に対して微調整が必要な場合がある。この場合検査者は、微調整の指令を入力部１４から出力部１５を介して照明角度制御部８へ送出する。これにより照明部３は、照明角度制御部８の駆動によって、指示に応じた角度調整がなされる。
【００４１】
この半導体ウェハ２からの回折光又は干渉光は、撮像部４により撮像され、その画像信号が撮像部４から出力される。この画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化されて、画像データとして検出装置本体１０の画像メモリ１３に記憶される。
【００４２】
欠陥検査部１９は、撮像部４の撮像により得られた画像データを画像メモリ１３から読み取り、この画像データを画像処理して、半導体ウェハ２の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出する。欠陥検査部１９は、検出した欠陥の情報を検査結果メモリ２０に記憶するとともに、画像表示部５に表示する。
【００４３】
上記第１及び第２の検査方法では、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及び照明方向を求めている。しかし、半導体ウェハ２の種類により、自動設定された回折角度に設定して得られる回折光より他の回折光の方が観察し易ければ、検査者がその旨を入力部１４でキーボードやマウスを操作して所望するｎ次の回折光を指定する。これにより回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて指定されたｎ次の回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及び照明方向を求める。
【００４４】
また、回折角度算出部１６は、半導体ウェハ２に形成されているチップパターンの方向が２方向である場合は、両方向の各チップの回折光を撮像部４により共に観察できる照明部３の入射角度及びその照明方向を、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて求めることが可能である。
【００４５】
この場合、設定された照明部３から出力された照明光により発生した回折光を、撮像部４で撮像し、その画像データを欠陥検査部１９により画像処理することで、２方向のチップパターンの半導体ウェハ２表面における各チップの傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥を検出できる。
【００４６】
また、半導体ウェハ２にて三次元の階層構造を有している場合、回折角度算出部１６では、その設計情報の膜厚を基に各層での回折角度を演算できる。これにより、半導体ウェハ２の下地の影響による回折光の角度を演算せず、表面の層の影響により発生する回折光について回折角度を演算し、撮像することができる。
【００４７】
また、ステージ移送回転制御部６では、上述したようにステージ１の移送制御とともに回転制御を行うことができる。このステージ１の回転制御は、検査対象である半導体ウェハ２のパターンの向きに対応するよう制御される。照明部３からライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射しながら、ステージ１を直線方向（Ｘ方向）に移動させる場合、半導体ウェハ２のパターンの向きによって、回折光が撮像できないことがある。例えば、パターンの向きが照明光のライン方向に対して９０°をなす場合、回折光を撮像できなくなる。このような場合、ステージ移送回転制御部６にてステージ１を回転制御し、例えばステージ１をその中心の鉛直線に対して９０°回転させる。これにより、半導体ウェハ２のパターンの向きが照明光のライン方向と同じになるため、回折光を撮像することができる。
【００４８】
また、照明角度制御部８にて、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を三次元で制御することもできる。上記実施の形態では、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を二次元で制御しているため、指向性が高い状態で回折光を撮像できるとは限らない。しかし、照明部３を三次元で動作させることで、半導体ウェハ２のパターンに応じて、最も指向性の高い回折光を撮像できる。これにより、傾き角度を二次元で制御するのみでは捕らえられなかったパターンからの回折光などを撮像できる。また、照明部３を三次元で制御する代わりに、ステージ移送回転制御部６にてステージ１を三次元で揺動するよう制御しても、同様の効果が得られる。
【００４９】
また、照明部３はライン状の照明光を照射するものに限らず、放射状の照明光を照射するものも適用できる。この場合は、放射状の照明光をレンズにてライン状に変換する。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、半導体ウェハ２を検査対象として説明したが、本欠陥検出装置は、例えば液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイのガラス基板表面における傷、ダスト、むら、汚れなどの欠陥検査にも適用できる。
【００５１】
以上のように本実施の形態においては、半導体ウェハ２の設計情報（例えば、半導体ウェハ２のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長）に基づいて、回折光を撮像するのに最適な照明光の半導体ウェハ２に対する入射角度を求め、この算出された入射角度に照明部３の入射角度又は照明方向を設定する。これにより、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチのパターン設計の違いにより、例えば一次回折光が取り込める角度及びその方向が変わっても、その一次回折光を取り込める最適な入射角度及び照明方向に自動的に照明部３を設定でき、かつその検査に多くの時間がかからない。
【００５２】
また、半導体ウェハ２の種類によっては、他のｎ次の回折光の方が観察し易ければ、入力部１４で所望するｎ次回折データを指定することにより、半導体ウェハ２の設計情報に基づいて回折光を撮像するのに最適な照明部３の入射角度及びその方向を求めることができる。
【００５３】
また、半導体ウェハ２に形成されているチップパターンの方向が２方向であるものについては、両方向の各チップの回折光が共に観察できるように照明部３の入射角度及びその方向を半導体ウェハ２の設計情報に基づいて求めることが可能である。
【００５４】
さらに、輝度分布演算部１７により求められた実際の輝度分布と回折角度算出部１６により算出された回折角度とを比較し、この回折角度に一致するか又は最も近い輝度分布における輝度ピークの角度を回折角度とし、その回折角度に対応するように照明部３の入射角度を設定する。これにより、半導体ウェハ２に形成されているチップのパターンやそのピッチの違いにより、例えば一次回折光が取り込める回折角度及び回折方向が変わっても、自測の輝度分布からこの一次回折光を取り込める最適な入射角度及び照明方向に自動的に照明部３を設定でき、かつその検査に多くの時間がかからない。
【００５５】
本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定できる欠陥検出装置を提供できる。
【００５７】
また本発明によれば、検査を行うのに必要な回折光を取り込める最適な角度に照明光を設定するためのプログラムを記憶した、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置における照明光の角度を可変したときに得られる輝度分布図。
【図３】従来例に係るマクロ検査装置の概略図。
Claims (11)
- 検査対象に対して照明光を照射する照明部と、前記検査対象から回折光を撮像する撮像部とを備え、前記撮像部により撮像された画像データから前記検査対象の欠陥検査を行う欠陥検出装置において、
前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を求める回折角度算出部と、
前記検査対象に対し前記照明部の入射角度を変更する照明角度制御部と、
この照明角度制御部により前記照明部の前記検査対象に対する入射角度を可変して得られた前記撮像部の画像データから、入射角度に対する輝度分布を求める輝度分布演算部と、
この輝度分布演算部により求められた輝度分布と前記回折角度算出部により算出された前記入射角度とを比較し、この入射角度に最も近い前記輝度分布における輝度ピークに対応する入射角度に前記照明部を設定する照明設定部と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出装置。 - 前記回折角度算出部は、前記検査対象の設計情報と指定された回折光の回折次数とに基づき、前記検査対象に対する前記照明光の入射角度を求めることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記回折角度算出部は、前記検査対象の階層構造に対し、その設計情報の膜厚を基に表面層に対する回折角度を演算することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記照明角度制御部は、前記照明設定部により設定された前記照明部の入射角度を微調整する入力部を有することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記検査対象の設計情報は、パターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、及び前記照明光の波長の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記回折角度算出部は、回折角度をθｄ、前記照明光の入射角をθｉ、回折次数をｍ、前記検査対象のパターンピッチをｐ、前記照明光の波長をλとした場合、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ
を演算することにより、前記回折角度を求めることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。 - 前記照明角度制御部は、更に前記検査対象の中心を軸にして前記照明部を回転制御する機能を備え、前記検査対象に対する前記照明部の入射角度及び入射方向を二次元的に可変することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記照明角度制御部は、更に前記検査対象を載置するステージを回転制御する機能を備え、前記検査対象に対する前記照明部の入射角度及び入射方向を二次元的に可変することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記照明部は、前記検査対象に対してライン状の照明を照射するライン照明部からなり、また前記撮像部は前記検査対象上に照射されたライン照明光による回折光を撮像するラインセンサカメラからなり、更に前記検査対象は前記ライン照明部のライン状の照明と交差する方向に一次元駆動するステージ上に載置されることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
- 前記一次元駆動するステージは、前記検査対象を載置する回転ステージと、この回転ステージを回転制御する機能を備え、前記照明部の入射方向に対して前記検査対象を回転させることを特徴とする請求項９記載の欠陥検出装置。
- 検査対象に対して照明部から照明光を照射して、前記検査対象からの回折光を撮像部で撮像してその画像データを基に前記検査対象の検査を行なうに際し、
コンピュータに、
前記検査対象の設計情報に基づいて、前記回折光を撮像するのに最適な前記照明光の前記検査対象に対する入射角度を演算する工程と、
前記検査対象に対する前記照明部の入射角度を可変して前記撮像部で取得された画像データから、前記照明部の入射角度に対する輝度分布を求める工程と、
この求められた輝度分布から、前記演算して求められた入射角度に最も近い輝度ピークの角度を前記照明部の入射角度として求めて、前記照明部の入射角度を制御する工程と、
を実行させるためのプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292938 | 2000-09-26 | ||
| JP2000292938 | 2000-09-26 | ||
| PCT/JP2001/008295 WO2002027305A1 (fr) | 2000-09-26 | 2001-09-25 | Dispositif de detection de defauts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2002027305A1 JPWO2002027305A1 (ja) | 2004-02-05 |
| JP3699958B2 true JP3699958B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=18775802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002530633A Expired - Fee Related JP3699958B2 (ja) | 2000-09-26 | 2001-09-25 | 欠陥検出装置及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6753542B2 (ja) |
| JP (1) | JP3699958B2 (ja) |
| KR (1) | KR100705983B1 (ja) |
| AU (1) | AU2001288115A1 (ja) |
| TW (1) | TWI285738B (ja) |
| WO (1) | WO2002027305A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009139333A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マクロ検査装置、マクロ検査方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4529366B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2010-08-25 | 株式会社ニコン | 欠陥検査装置、欠陥検査方法及びホールパターンの検査方法 |
| US7220978B2 (en) * | 2003-04-15 | 2007-05-22 | The University Of South Carolina | System and method for detecting defects in semiconductor wafers |
| JP2007003376A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Toppan Printing Co Ltd | 周期性パターンムラ検査装置および周期性パターン撮像方法 |
| JP4661441B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2011-03-30 | 凸版印刷株式会社 | 周期構造の欠陥測定装置 |
| JP2007212260A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | 反射率測定装置、反射率測定方法及び表示パネルの製造方法 |
| JP5119602B2 (ja) * | 2006-03-08 | 2013-01-16 | 凸版印刷株式会社 | 周期性パターンの欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
| JPWO2007132925A1 (ja) * | 2006-05-15 | 2009-09-24 | 株式会社ニコン | 表面検査装置 |
| JP2008014650A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Olympus Corp | 表面欠陥検査装置 |
| US20080079936A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Caterpillar Inc. | Internal thread inspection probe |
| JP5175605B2 (ja) * | 2008-04-18 | 2013-04-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン形状検査方法 |
| KR101018151B1 (ko) * | 2009-02-06 | 2011-02-28 | 삼성전기주식회사 | 표면 측정 장치 및 표면 측정 방법 |
| JP2011075310A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Toppan Printing Co Ltd | むら検査方法及びむら検査装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363187A (en) * | 1990-09-12 | 1994-11-08 | Nikon Corporation | Light scanning apparatus for detecting foreign particles on surface having circuit pattern |
| US5252836A (en) * | 1991-03-07 | 1993-10-12 | U.S. Natural Resources, Inc. | Reflective grain defect scanning |
| US5936254A (en) * | 1997-03-11 | 1999-08-10 | Nikon Research Corporation Of America | Thin film detection method and apparatus |
| JP3832028B2 (ja) * | 1997-06-06 | 2006-10-11 | 株式会社ニコン | 基板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
| JPH11281585A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Nikon Corp | 検査方法及び装置 |
| JP4470239B2 (ja) * | 1999-07-29 | 2010-06-02 | 株式会社ニコン | 欠陥検出方法および装置 |
| TW500920B (en) * | 2000-03-24 | 2002-09-01 | Olympus Optical Co | Defect detecting apparatus |
| JP2002139451A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-05-17 | Nikon Corp | 表面検査装置 |
-
2001
- 2001-09-24 TW TW090123507A patent/TWI285738B/zh active
- 2001-09-25 KR KR1020037002521A patent/KR100705983B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-09-25 AU AU2001288115A patent/AU2001288115A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-25 WO PCT/JP2001/008295 patent/WO2002027305A1/ja not_active Application Discontinuation
- 2001-09-25 JP JP2002530633A patent/JP3699958B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-21 US US10/394,379 patent/US6753542B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009139333A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マクロ検査装置、マクロ検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002027305A1 (fr) | 2002-04-04 |
| KR20030027060A (ko) | 2003-04-03 |
| AU2001288115A1 (en) | 2002-04-08 |
| US20030178588A1 (en) | 2003-09-25 |
| JPWO2002027305A1 (ja) | 2004-02-05 |
| US6753542B2 (en) | 2004-06-22 |
| KR100705983B1 (ko) | 2007-04-11 |
| TWI285738B (en) | 2007-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4671573B2 (ja) | 基板搬送装置及び外観検査装置 | |
| JP3699958B2 (ja) | 欠陥検出装置及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 | |
| US7283237B2 (en) | Overlay targets with isolated, critical-dimension features and apparatus to measure overlay | |
| US10410335B2 (en) | Inspection method and inspection apparatus | |
| US7697139B2 (en) | Surface inspection apparatus | |
| US7719672B2 (en) | Macro inspection apparatus and microscopic inspection method | |
| JP4460659B2 (ja) | 薄膜の膜厚計測方法及びその装置並びにそれを用いた薄膜デバイスの製造方法及びその製造装置 | |
| US20070146685A1 (en) | Dynamic wafer stress management system | |
| WO1999054924A1 (fr) | Dispositif et procede permettant de mesurer l'epaisseur d'un film mince, et procede et dispositif de production d'un film mince utilisant les premiers | |
| WO2007145223A1 (ja) | 起伏検査装置、起伏検査方法、起伏検査装置の制御プログラム、記録媒体 | |
| TW201643405A (zh) | 具有減少聚焦誤差靈敏度之光學度量 | |
| JP4948009B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスの成膜装置 | |
| JP2005106754A (ja) | 形状検査装置及び半導体装置の製造方法 | |
| WO2020013699A1 (en) | Optical inspection device and method | |
| JP4552202B2 (ja) | 表面検査装置 | |
| JP4035558B2 (ja) | 表面検査装置 | |
| JP2000028535A (ja) | 欠陥検査装置 | |
| JP2006003168A (ja) | 表面形状の測定方法およびその装置 | |
| WO2023119587A1 (ja) | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 | |
| WO2023152848A1 (ja) | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 | |
| JP2010107465A (ja) | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 | |
| JP4756785B2 (ja) | 表面検査方法および装置 | |
| JP2006105748A (ja) | ビーム入射を伴う分析方法 | |
| JP2005274161A (ja) | 欠陥検査装置 | |
| JPH05187846A (ja) | 半導体集積装置リードの検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050405 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050606 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050705 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050711 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090715 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100715 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100715 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110715 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |