JP4959225B2 - 光学式検査方法及び光学式検査装置 - Google Patents
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Description
(1)前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御
するか、または、
(2)前記レーザ光源から発せられるレーザ光の光量を調節する光量調節手段
を備えると共に、
(3)前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節手段を制御するようにし、より具体的には、外周部の検査時には内周部の検査時よりも照明スポットの照度を増加させるものである。これは前記のように、異物や欠陥からの散乱・回折・反射光は照明スポットの照度に比例するので、前記照度を大きくすることにより前記「正味の信号量」における「発生する光の持続時間」の減少分を補うようにしたものである。一方で、照射するレーザ光により発生する熱エネルギーによって被検査物体の温度、特にその表面近傍の温度が上昇する効果は、照射レーザ光の照度を一定とすると、静止せず移動している被検査物体にレーザ光が照射される場合には、下記文献1)に記載されているように、被検査物体の移動線速度の増大と共に上昇温度は小さくなる。これは、逆に上昇を許容する温度が一定であるとすると、移動線速度が大きい場合ほど、大きなレーザ照度が許されるということである。
1)レーザプロセス技術ハンドブック pp.224−230
(4)前記被検査物体移動ステージの回転速度(主走査速度)と並進速度(副走査速度)の組合せで決まる線速度に基づいて制御
するか、または、
(5)前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御
するか、または、
(6)前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブル
を備えると共に、
(7)前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御
するようにしたものである。また本発明は、これらの制御において照明スポットの照度の変化を、
(8)前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つ
ように行うか、または、
(9)前記被検査物体表面の一部または全面で、前記照明スポットにおける照度を前記線速度の概略1/2乗に比例するよう制御
する技術も含む。
(10)前記異物,欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正
する技術も含む。また、この補正のために、
(11)前記レーザ光源または前記光量調節手段から前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタ
を備える技術も含む。以下、本発明をより詳細に説明する。
130は、異物,欠陥判定情報が発生すると、検出された異物,欠陥の座標位置を算出する。検出された異物,欠陥の座標位置が求まると、続いて粒径算出機構120は前記異物,欠陥に対応する実測定値の中で最大のデシタルデータから、検出された異物,欠陥の大きさを算出する。ただし、前記光量調節機構40により前記照明スポット3の照度を変化させた場合には、その変化に対応して(比例して)同一の異物でも散乱光強度が変化してしまうため、前記大きさの算出は、前記最大のデシタルデータの値を前記フォトダイオード16でモニタした照射強度で補正した後に行う。
d1に設定する。本実施例では、照明スポット3の走査は半導体ウェーハ100の内周から外周に向かって行うが、逆であっても差し支えない。また、本実施例では、半導体ウェーハ100の内周から外周までの概略全領域で、前記回転ステージ103を概略角速度一定で、かつ前記並進ステージ104を概略線速度一定で駆動させる。その結果、半導体ウェーハ100の表面に対する照明スポット3の相対移動線速度は、内周に比べて外周で大きくなる。そのため、前記半導体ウェーハ100上にある異物が前記照明スポット3の短軸d2の距離を横切る時間は、前記異物が前記半導体ウェーハ100の外周部にあるときは、内周部にあるときに比べて短く、そのため前記光検出器7から前記増幅器26を経て得られる散乱光信号の時間変化波形は、一般的に図4に示すように、外周部すなわち前記異物が副走査方向の半径が大きい場所にあるほど、信号ピークの半値幅が小さくなる。1つの異物や欠陥が前記照明スポット3を1回横切ったときに発生する散乱光信号の有効全信号量は、実質的にこの信号ピーク波形の面積に比例すると考えて良い。一方、これら異物,欠陥の検出時の雑音成分としては、前記半導体ウェーハ100表面上の照明された前記照明スポット3領域から発生する背景散乱光に由来するショットノイズが一般的に支配的であり、前記背景散乱光の光量は前記線速度には依らず一定である。そこで、前記照明スポット3の大きさおよび照度が一定で、前記被検査物体移動ステージを主走査回転速度一定かつ副走査速度一定で駆動した場合には、同一異物が半導体ウェーハ100上の内周部にあるときと外周部にあるときとでは、外周部にあるときの方が有効全信号量が小さくなり、ひいては信号検出のS/N比が低下するであろうことは容易に予測可能である。もちろん、前記被検査物体移動ステージの外周部における線速度を落とすことで前記有効全信号量の低下を防ぐことは可能であるが、その場合には、同時に検査スループットの低下を招いてしまうことも容易に予測可能である。
∴ 上昇温度=一定 の条件下では、
照明スポットの平均照度/(熱源移動の線速度の1/2乗)=一定
一方、異物,欠陥からの散乱光強度は前記異物や欠陥が照明される照度に比例することが知られているので、このように線速度が大きいほど照度を大きくできることは、前述の線速度が大きいほど前記有効全信号量が低下してしまう効果を、完全ではなくても補償することを可能にする。そこで本実施例では、上式における[照明スポットの平均照度/
(熱源移動の線速度の1/2乗)]の許容値Pmax を前記半導体ウェーハ100の特性に基づいて予め定めておく。そして実際の検査時には、照度制御部50は被検査物体移動ステージ102から線速度情報を受け取り、前記半導体ウェーハ100上の照明スポット3における照度が、Pmax と前記線速度情報から決まる許容照度値になるよう前記光量調節機構40を制御する。この結果、外周部の方が内周部に比べて、前記照明スポット3内の照度を大きくすることができ、線速度の違いによって生じる感度低下を、完全ではなくても補償することができ、従来技術の異物,欠陥検査装置に比べて、異物や欠陥の検出感度を内周から外周の全体にわたって改善することが可能になる。ただし、前記半導体ウェーハ100の外縁部すなわちウェーハエッジ周辺に前記照明スポット3が掛かると、通常の異物や欠陥に比べて非常に大きな散乱光が発生し、前記ウェーハエッジ近傍では前記光検出器7が飽和してしまい、異物,欠陥の検出が出来なくなることが起こる。そのため本実施例では、前記照度制御部50は前記半導体ウェーハ100の外周部に向かって前記照明スポット3の照度を増大させていくが、前記ウェーハエッジ近傍まで来ると、逆に前記照明スポット3の照度を抑制するように制御する。
100上の前記照明スポット3部分の表面温度を検査中に実測し、その温度測定値が許容値を超えないように前記光量調節機構40を制御するようにしても良い。この構成を、第三の実施例として、図6に示す。
21…照射ビーム、26…増幅器、30…A/D変換器、40…光量調節機構、50…照度制御部、100…半導体ウェーハ、101…チャック、102…被検査物体移動ステージ、103…回転ステージ、104…並進ステージ、105…Zステージ、106…検査座標検出機構、108…異物,欠陥判定機構、110…照明・検出光学系、120…粒径算出機構、130…異物,欠陥座標検出機構、200…光量制御テーブル、220…表面温度センサ。
Claims (31)
- 主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位する被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明手段と、
前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するA/D変換手段と、
前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出手段と、
前記電気信号または前記デジタルデータから被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥の存在を判定する異物,欠陥判定手段と、前記デジタルデータから前記判定された異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、検査座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物,欠陥座標算出手段とを備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・走査しながら、前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥を検出する光学式検査方法において、
前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御するステップと、
前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体移動ステージの回転速度と並進速度との組合せで決まる線速度に基づいて制御するステップと、
前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略1/2乗に比例するよう制御するステップと、を有することを特徴とする光学式検査方法。 - 主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位する被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光の光量を調節する光量調節手段と、
前記光量調節手段からの出射光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明手段と、
前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するA/D変換手段と、
前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出手段と、
前記電気信号または前記デジタルデータから被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥の存在を判定する異物,欠陥判定手段と、前記デジタルデータから前記判定された異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、検査座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物,欠陥座標算出手段とを備え、
前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・走査しながら、前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥を検出する光学式検査方法において、
前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節手段を制御するステップと、
前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略1/2乗に比例するよう制御するステップと、を有することを特徴とする光学式検査方法。 - 請求項1または2記載の光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御することを特徴とする光学式検査方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の光学式検査方法において、
前記照明スポットの照度の制御は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように行われるものであることを特徴とする光学式検査方法。 - 請求項3記載の光学式検査方法において、
前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブルを備え、前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御することを特徴とする光学式検査方法。 - 請求項5記載の光学式検査方法において、前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする光学式検査方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の光学式検査方法において、前記異物,欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正するステップを備えることを特徴とする光学式検査方法。
- 請求項7記載の光学式検査方法において、前記レーザ光源または光量調節手段から、前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタを備え、前記異物,欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを前記照明光量モニタからの信号を用いて補正するステップを備えることを特徴とする光学式検査方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の光学式検査方法において、前記被検査物体の外縁部周辺では前記照明スポットの照度を低く抑えるよう構成したことを特徴とする光学式検査方法。
- 主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位する被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明光学系と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出機構と、前記電気信号をデジタルデータに変換するA/D変換器と、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出機構と、前記電気信号または
前記デジタルデータから被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥の存在を判定する異物,欠陥判定機構と、前記デジタルデータから前記判定された異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出機構と、検査座標検出機構からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物,欠陥座標算出機構とを備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・走査しながら、前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥を検出する光学式検査装置において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御する制御機構を備え、
さらに、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構を、前記被検査物体移動ステージの回転速度と並進速度の組合せで決まる線速度に基づいて制御するように構成し、
さらに、前記制御機構は前記照明スポットにおける照度が、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略1/2乗に比例するよう前記レーザ光源または前記光量調節機構を制御することを特徴とする光学式検査装置。 - 主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位する被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光の光量を調節する光量調節機構と、前記光量調節機構からの出射光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明光学系と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出機構と、前記電気信号をデジタルデータに変換するA/D変換器と、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座
標データとして検出する検査座標検出機構と、前記電気信号または前記デジタルデータから被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥の存在を判定する異物,欠陥判定機構と、前記デジタルデータから前記判定された異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出機構と、検査座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物,欠陥座標算出機構とを備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・走査しながら、前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥を検出する光学式検査装置におい
て、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節機構を制御する制御機構を備え、
さらに、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構を、前記被検査物体移動ステージの回転速度と並進速度の組合せで決まる線速度に基づいて制御するように構成し、
さらに、前記制御機構は前記照明スポットにおける照度が、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略1/2乗に比例するよう前記レーザ光源または前記光量調節機構を制御することを特徴とする光学式検査装置。 - 請求項11記載の光学式検査装置において、前記光量調節機構に、
(1)光透過率を変化させたフィルタ
(2)偏光子または偏光ビームスプリッタと、1/2波長板の組合せから成る光アッテネータ
(3)音響光学変調器
のいずれか一つを用いることを特徴とする光学式検査装置。 - 請求項10,11のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構を前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御することを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項10,11のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構の制御を、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇が概略一定に保たれるように行われるものであることを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項10,11のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブルを備え、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構の制御を、前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御することを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項15記載の光学式検査装置において、前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項10〜16のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記異物,欠陥判定機構および前記粒径算出機構は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正する手段を備えることを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項17記載の光学式検査装置において、前記レーザ光源または光量調節手段から、前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタを備え、前記異物,欠陥判定機構および前記粒径算出機構は前記デジタルデータを前記照明光量モニタからの信号を用いて補正する手段を備えることを特徴とする光学式検査装置。
- 請求項10〜18のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記被検査物体の外縁部周辺では前記照明スポットの照度を低く抑えるよう構成したことを特徴とする光学式検査装置。
- 基板の異常を検出するための検査方法において、
前記基板を回転移動、及び直線移動させるステップと、
前記基板に光を照明するステップと、
前記光の照明によって前記基板に形成された照明スポットの照度を、前記回転移動の速度と前記直線移動の速度との組合せで決まる線速度に基づいて変更するステップと、
前記照明スポットにおける照度を、前記線速度の概略1/2乗に比例させるステップと、を有することを特徴とする検査方法。 - 請求項20に記載の検査方法において、
前記光の照明によって発生する温度は、前記基板の内周から外周にわたって一定であることを特徴とする検査方法。 - 請求項20に記載の検査方法において、
前記直線移動をした場合の前記照明スポットの座標と前記座標における前記照明スポットの照度との関係を表現する光量制御テーブルを得るステップと、
前記照明スポットの照度を、前記光量制御テーブルを使用して変更するステップを有することを特徴とする検査方法。 - 請求項22記載の検査方法において、
前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記光の照明によって発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする検査方法。 - 請求項20に記載の検査方法において、
前記基板からの光をデジタルデータとして得るステップと、
前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度を使用して変更するステップを備えることを特徴とする検査方法。 - 請求項20に記載の検査方法において、
前記基板の外周部では前記照明スポットの照度を前記基板の内周部での照度より低く抑えるステップを有することを特徴とする光学式検査方法。 - 基板の異常を検出するための検査装置において、
前記基板に光を照明する照明光学部と、
前記基板を前記光に対して相対的に回転移動、及び直線移動させる走査部と、
前記光の照明によって前記基板に形成された照明スポットの照度を、前記回転移動の速度と前記直線移動の速度との組合せで決まる線速度に基づいて変更する処理部と、を有し、
前記処理部は、前記照明スポットにおける照度を、前記線速度の概略1/2乗に比例させることを特徴とする検査装置。 - 請求項26に記載の検査装置において、
前記処理部は、
前記光の照明によって発生する温度を、前記基板の内周から外周にわたって一定に保つことを特徴とする検査装置。 - 請求項26に記載の検査装置において、
前記処理部は、
前記直線移動をした場合の前記照明スポットの座標と前記座標における前記照明スポットの照度との関係を表現する光量制御テーブルを使用して、前記照明スポットの照度を変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項28に記載の検査装置において、
前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記光の照明によって発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする検査装置。 - 請求項26に記載の検査装置において、
前記基板からの光をデジタルデータとして得る検出光学部と、を有し、
前記処理部は、
前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度を使用して変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項28に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記基板の外周部では前記照明スポットの照度を前記基板の内周部での照度より低く抑えることを特徴とする検査装置。
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