JP5256003B2 - 光学式検査装置および光学式検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学式検査装置および光学式検査方法に係り、例えば、半導体ウエハを高速に回転させながら検査する光学式検査装置および光学式検査方法に関する。

半導体ウエハの検査装置は、ウエハを回転させながら検査する検査装置と、ウエハをＸＹ方向にスキャンさせて検査する方法の２種類がある。本発明に関する方法は、ウエハを回転させながら半径方向に直線移動させながら、光学的にビームを照射し、ウエハ上で反射してきた散乱光を利用してウエハの異物や欠陥を検出する光学式検査装置および光学式検査方法に関するものである。

ウエハの散乱光強度を検出する方法として、回転ステージに取り付けられた角度検出器（エンコーダ）から出力される信号を使用して、検出信号をＡ／Ｄ変換した後、フィルタなどの信号処理を行い、異物・欠陥の大きさや座表を検出している。

従来、例えば、特許文献１記載の光学式検査装置がある。従来方法によれば、特許文献１の図３に示しているように、光量調整４０によって、内周部と外周部信号の信号特性の違いを補正するために、内周部よりも外周部の方が照明光の照度を上げることで保証している。

特開２００７−３０９７１３号公報

ウエハを回転させ、散乱光強度を計測して異物や欠陥を計測する方法において、異物や欠陥が小さくなると検出信号の振幅が小さくなり、相対的にノイズ成分が大きくなるため、微細欠陥の検出が困難になるという課題がある。ＳＮを向上させる手段として、一般的には、平滑化フィルタを用いて高周波成分を除去し、ノイズ成分を軽減させる方法があるが、外周部分においては、信号の周波数帯域も大きくなるため、平滑化フィルタを用いると信号自信の振幅も下がり、微細欠陥が検出できないという課題がある。

本発明の目的は、ＳＮを向上させ、異物・欠陥検出の検出精度（感度）を向上させる光学式検査装置および光学式検査方法を提供することにある。

本発明の一つの特徴は、欠陥検出を行うデジタル信号処理において、信号の特徴波形と相関演算を行う相関フィルタを設け、入力信号に合わせた相関フィルタ係数を用いて入力信号との相関フィルタ処理を行うことにある。

本発明の他の特徴は、主走査が回転移動で副走査が並進移動から成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照明スポットとして照射する照明部と、前記照明スポットからの光を検出して検出信号に変換する検出部と、前記検出信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出部と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出部と、前記角度座標検出部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・欠陥座標算出部とを具備する光学式検査装置であって、前記粒径算出部は、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、周波数特性が可変な波形相関マッチングフィルタ部を有することである。

本発明の更に他の特徴は、被検査体を回転させながら検査する光学式検査方法において、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照明スポットとして照射し、前記照明スポットからの光を検出して検出信号に変換し、前記検出信号をデジタルデータに変換し、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の角度座標情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度座標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し、異物や欠陥の大きさを算出する際に、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、周波数特性が可変な波形相関マッチングフィルタ処理を行うことである。

本発明によれば、ウエハ被検査体の広い領域（例えば、ウエハ全域）に渡ってＳＮを向上することができるため、異物・欠陥検出の検出精度（感度）を向上させる光学式検査装置および光学式検査方法を提供できる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。

まずは、半導体ウエハの異物・欠陥検出装置の構成例について説明する。

図１２は、本発明の異物・欠陥検出方法を用いた異物・欠陥検査装置の全体構成を示す実施例である。被検査物体である半導体ウエハ１０１はチャック１２０４に真空吸着されており、このチャック１２０４は、回転ステージ１２０６と並進ステージ１２０７から成る被検査物体移動ステージ１２０５，Ｚステージ１２０８上に搭載されている。半導体ウエハ１０１の上方に配置されている照明・検出光学系１２０１は、照明用及び検出用の光学系である。照明光の光源１２０２にはレーザ光源を用いており、光源１２０２から出た照射ビームは照射レンズを通ってスポット形状のビームを形成し、半導体ウエハ１０１に照射され、異物あるいは欠陥１２００にあたって散乱してきた光を光検出器１２０３で検出し、電気信号に変換された後増幅回路１２１１に入力される。検出された雑音を含んだ異物信号は、Ａ／Ｄ変換器１２１２によってデジタル信号に変換され、異物・欠陥判定機構１２１３で、予め定められた検出しきい値と比較され、前記散乱光強度値が前記しきい値以上であれば、異物・欠陥判定機構１２１３は異物・欠陥判定情報を発生する。本発明のフィルタリング処理は、異物・欠陥判定機構にて処理される。

被検査物体移動ステージ１２０５は、主走査である回転移動θと副走査である並進移動Ｒを時間と共に組合せて変化させることで、相対的に照明スポット半導体ウエハ１０１の全表面上で螺旋状に走査させる。

前記回転ステージが１回転する間に、副走査はΔｒだけ移動する。本実施例では、照明スポットの走査は半導体ウエハ１０１の内周から外周に向かって走査を行うが、逆であっても差し支えない。また、本実施例では、半導体ウエハ１０１の内周から外周までの全領域で、前記回転ステージ１２０６を概略角速度一定で、かつ前記並進ステージ１２０７を概略線速度一定で駆動させる。その結果、半導体ウエハ１０１の表面に対する照明スポットの相対移動線速度は、内周に比べて外周で高速となる。被検査物体移動ステージ１２０５には、検査中の主走査座標位置θと副走査座標位置ｒを検出するために、検査座標検出機構１２１４が取り付けてある。本実施例では、主走査座標位置θの検出に光学読み取り式のロータリエンコーダ，副走査座標位置ｒに光学読み取り式のリニアエンコーダを用いているが、共に、高精度で角度または直線上の位置が検出できるセンサであれば、他の検出原理を用いたものでも良い。この構成において、異物あるいは欠陥１２００は照明スポットを通過し、光検出器１２０３からは光散乱光信号が得られる。本実施例では光検出器１２０３として光電子増倍管を用いているが、異物からの散乱光を高感度に検出できる光検出器であれば他の検出原理の光検出器であっても良い。前述のように本実施例では、半導体ウエハ１０１の内周から外周までの全領域で、前記回転ステージ１２０６を角速度一定で駆動させており、半導体ウエハ１０１の表面に対する照明スポットの相対移動線速度は、内周に比べて外周で高速になる。

図１は、単位時間における半導体ウエハの回転角を示した図である。図２は、外周部および内周部の欠陥検出信号の波形を示す図である。ウエハの中心部分を内周とよび、半径が最大のところを外周と呼ぶ。ここでウエハは、一定回転（たとえば４０００rpm）で回転しており、検出された異物の波形の周波数、すなわち、図２におけるガウス波形のパルス幅は、ウエハ上をビームが走査する速度、すなわち、円周の周速度に比例するため、内周ほど２０１の波形のようにパルス幅は大きく、外周になるほど２０２の波形のようにパルス幅は狭くなる。

図７に示す相関フィルタ係数７１１を示す波形（内周の波形）から相関フィルタ係数７１４を示す波形（外周の波形）は、内周から外周にいくほど波形のパルス幅が狭くなることをあらわしたひとつの例である。

半導体ウエハ１０１は概略一定の角速度で回転しているため、照明スポットが外周部を走査しているときは、外周部線速度１０２は高速になり、照明スポットが内周部を走査しているときは、内周部線速度１０３は低速になる。したがって、前記半導体ウエハ１０１上にある異物が前記照明スポットを横切る時間は、前記異物が前記半導体ウエハ１０１の外周部にあるときは、内周部にあるときに比べて短く、そのため図１２に示す光検出器１２０３から増幅器１２１１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２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位置が大きい場所にあるほど、外周異物検出波形２０２のごとく信号ピークの半値幅が小さくなる。一方、内周部すなわち前記異物が副走査方向の半径位置の小さい場所にあるほど、内周異物検出波形２０１のごとく信号ピークの半値幅が大きくなる。

次に、図１２によって本実施例の検査装置における信号処理について説明する。前記光検出器１２０３からの散乱光信号は増幅器１２１１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１２１２で予め定められたサンプリング間隔ΔＴ毎にサンプリングされ、デジタルデータに変換される。前記サンプリング間隔ΔＴは、図２に示す信号波形である外周異物検出波形２０２，内周異物検出波形２０１を十分な時間分解能でサンプリングできるように、Ａ／Ｄ変換サンプリング信号２０３の周期を決める。このサンプリングにより、検出信号に相当する時系列デジタルデータ群が得られる。ところでこの時系列デジタルデータ群は本来必要とする、検出された異物・欠陥の大きさに対応する散乱光の強度情報の他に、雑音成分などの信号成分を含んでいる。一般に雑音信号成分は電気信号の揺らぎや光学系などの機構的な振動などによって変化するため一定値とはならない。そこで、異物・欠陥の大きさを正しく算出するためには、この雑音成分の影響を除去する必要がある。そこで本実施例では、Ａ／Ｄ変換器１２１２の信号について、フィルタリング処理などのデータ処理を行う。

前記データ処理の結果として得られた散乱光強度値は異物・欠陥判定機構１２１５で、予め定められた検出しきい値と比較され、前記散乱光強度値が前記しきい値以上であれば、異物・欠陥判定機構１２１５は異物・欠陥判定情報を発生する。異物・欠陥判定情報が発生すると、異物・欠陥座標検出機構１２１５は前記検査座標検出機構１２１４からの情報に基づいて、検出された異物・欠陥の座標位置を算出する。また、粒径算出機構１２１０は前記散乱光強度値から、検出された異物・欠陥の大きさを算出する。

異物・欠陥座標検出機構１２１５は、Ｒ座標の生成を行うとともに回転しているウエハの回転角θ座標の生成を行う。

図１３は、本実施例の半導体検査装置の信号処理部の構成を示す図である。半導体を検査するためのレーザ光源１３０１から出力した光は半導体ウエハ１０１に照射され、その散乱光を複数のホトマル１３１１，１３１２，１３１３にて受光する。半導体ウエハ１０１は、回転式移動台の上に装着されており、回転しながら矢印１３０２に示すように移動する。ウエハ上に傷などの欠陥や異物などが付着していると散乱光の強度変化が生じ、この光強度変化を複数（実施例では３個）のホトマルで電気信号に変換し、それぞれ増幅回路１３２１，１３２２，１３２３を介して、複数のＡ／Ｄ変換回路１３３１，１３３２，１３３３によって、それぞれ個別にデジタル信号に変換し、さらに欠陥の位置や形を識別するための信号処理回路１３４１，１３４２，１３４３によって個別に信号処理され、上位の信号処理装置１３５１にてさらに複数チャンネルの結果から欠陥の識別を行う。本実施例の信号処理回路は、本図の信号処理回路１３４１，１３４２，１３４３にそれぞれ組込まれている。

図３は、本実施例の半導体検査装置の信号処理回路の詳細構成を示す図である。ホトマル３１０で受光した信号は、電流電圧変換機能を持つ増幅回路３０１および、電圧に変換された信号をＡＤ変換回路３０４の入力信号レベルまで増幅するための増幅回路３０２で所定の信号振幅に増幅され、雑音除去フィルタ（ローパスフィルタ）３０３によって、高周波雑音をカットした後、ＡＤ変換回路３０４でデジタル信号に変換され、デジタル信号処理回路３０５に入力される。デジタル信号処理にて検出された欠陥信号は、欠陥検出処理３０６によって、欠陥の分類処理などが行われ、ホストコンピュータ３０７に出力される。

図４は、図３において、ハードウエアで構成している欠陥検出処理３０６について、欠陥検出処理機能にプロセッサを使用した構成を示す図である。デジタル信号処理回路３０５で検出された欠陥信号について、プロセッサ４０２によって、座標変換や欠陥統合，欠陥分類などを行う。

図４.１は、本実施例のデジタル信号処理の詳細構成を示す図である。デジタル信号処理回路３０５は、デジタルフィルタ４１１，信号振幅補正回路４１２，ＬＯＧ変換回路４１３，閾値処理回路４１４から構成される。ＡＤ変換された信号は、デジタルフィルタ４１１によって、各種のデジタルフィルタ処理を行いノイズ成分を除去した後、信号振幅補正回路４１２によって、欠陥信号のウエハ上の位置にしたがって振幅補正を行う。この振幅補正は、ウエハが回転しながら欠陥・異物を検出しているため、ウエハの外周側と内周側とで周速度が異なるため、同様な大きさの欠陥を検出した場合にも、ウエハ上の半径方向の位置によって振幅が異なるため、これを補正するための機能である。欠陥検出の信号振幅補正を行った後、ＬＯＧ変換回路４１３にてＬＯＧ変換処理と閾値処理回路４１４にて閾値処理が行われ欠陥信号が検出される。本実施例の半導体検査装置は信号振幅が１０⁶以上とダイナミックレンジが大きいため、ＬＯＧ変換された信号が用いられる。

図４.２は、本実施例のデジタル信号処理の別の詳細構成を示す図である。図４.２は、図４.１の信号振幅補正回路４１２とＬＯＧ変換回路４１３とを入れ替えた実施例である。

信号振幅補正回路４１２とＬＯＧ変換回路４１３とを入れ替えることによる、ＡＤ変換回路３０４，デジタルフィルタ４１１についての動作に変化はないが、ＬＯＧ変換回路４１３の前に信号振幅補正回路４１２を実装した場合には、１０⁶オーダーの高精度な振幅補正が必要になる。一方、ＬＯＧ変換回路４１３の後段に信号振幅補正回路４１２を実装した場合には、非線形（ＬＯＧ特性）の信号振幅補正が必要なる。

振幅補正とＬＯＧ変換はどちらを先に行っても振幅補正の機能は実現できる。

図５は、デジタル信号処理回路３０５のデジタルフィルタ４１１と信号振幅補正回路４１２の詳細構成を示す図である。入力信号はレジスタ５０３に入力され、係数メモリ５０１を参照して、積和演算回路５０４により、フィルタ演算処理を行う。フィルタ演算処理された出力信号５０５は振幅補正係数メモリ５０２を参照して、積和演算回路５０６によって、振幅の補正演算処理を行う。積和演算回路５０４は、図６に示すような、入力信号と係数とを用いて、パイプライン（演算結果をシフトしながら積和演算を行う構成）演算を行う。この積和演算は、係数の設定によって、フィルタの機能（たとえば、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ）を可変することができる。

図６は、デジタルフィルタの詳細構成を示す図である。デジタルフィルタは、入力信号Ｘｉｎを逐次保持するレジスタ６０１から６０７と、フィルタ演算を行うためのフィルタ係数を格納するレジスタ６１１から６１７とを入力として、乗算器６２１から６２７，加算器６３１から６３６とによって、積和演算をパイプライン処理にて行うように構成している。本実施例では、７段の積和演算回路構成としているが、積和演算の段数は、処理するフィルタの特性と入力される信号のＡＤ変換のサンプリング周波数とによって定まるものである。本実施例では、式１の積和演算を行っている。

Ｘｏｕｔ＝Σ（Ｘ（ｎ）＊ａ（ｎ）） …式１
（但し、ｎ＝０〜６）

本実施例のフィルタは、一般的なＦＩＲ型フィルタ（ディタルフィルタのひとつで掛け算回路で構成された回路を縦列に多段に接続し段数を多くするほどフィルタに次数が増える）であり、フィルタ係数の値を制御することによってローパスフィルタやバンドパスフィルタ，相関フィルタ等を構成することができる。

ＦＩＲ型フィルタとは、ディタルフィルタのひとつで、掛け算回路で構成された回路を縦列に多段に接続し加算する構成としたデジタルフィルタであり、段数を多くするほどフィルタの次数が増える特徴がある。

また、上記のフィルタ係数は、別途（図示せず）存在するメモリ回路からＣ（ｎ）ｉｎとしてウエハの半径方向の位置に応じたフィルタ係数を読み出しながら、半径方向の位置によって係数を更新する構成となっている。ウエハの半径方向の位置によって係数を可変することで、ウエハ位置に従って、フィルタ特性を可変することが可能になる。

係数レジスタ６１１〜６１７に設定されるフィルタの係数Ｃ（ｎ）は、ウエハの半径Ｒを参照アドレスとして、テーブルメモリから読み出され、半径Ｒが更新されるたびに係数を再設定する構成となっている。半径Ｒの更新周期としては、たとえば、本実施例では、半径０.５mm単位で行っている。

また、フィルタの段数としては、検出された異物波形が１個以上充分に入りきる段数が必要である。

図２は、検出された異物の波形（２０１，２０２）とＡＤ変換を行うサンプリングパルス２０３を示したものであるが、本発明のデジタルフィルタでは、この異物波形が１個充分に入りうる多段の積和演算で構成する必要がある。

実施例では、７段のデジタルフィルタを例に説明しているが、実際の例としては、異物波形のパルス幅を３００ns／最大、ＡＤ変換のサンプリング周波数を８０MHzとして、２５段の積和演算回路で実現している。

図７は、相関フィルタを使用したノイズ除去方法を示す図である。欠陥検出信号７００は、異物検出信号７０１にノイズ成分７０２が重畳された波形となってフィルタ回路（図６のＸｉｎとして入力レジスタ６０１）に入力される。

一方、相関フィルタ係数７１１から相関フィルタ係数７１４に示される係数は図６のＣ（ｎ）ｉｎとして係数レジスタ６１１から６１７に入力される。それぞれの係数レジスタには、図７の相関フィルタ係数７１１の場合、Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６の７種類の係数として、係数レジスタ６１１から６１７に格納される。また、係数は、内周から外周までを数１０種類から数１００種類の係数で構成する。図７では、わかりやすくするために４種類の相関フィルタ係数７１１から７１４としたが、実際には、半径Ｒについて１mm単位で係数を可変するとすれば、３００mmφウエハの場合、１５０種類の係数をメモリテーブルに設定する必要がある。

相関フィルタとして動作させるフィルタ係数としては、内周部の相関フィルタ係数７１１，外周へ向かっての相関フィルタ係数７１２，７１３，７１４と可変していく。図７では、４種類の係数としたが、実際の係数は半径Ｒをある距離で分割した分の係数が必要であり、実際は１００種類から２００種類の係数が必要となる。

相関フィルタ係数７１１から７１４を用いて、ウエハの半径位置にしたがって係数を選択しながら、欠陥検出信号７００との積和演算を行うことで、ノイズ成分を除去した相関フィルタ出力信号７２０を得ることができる。

相関フィルタとは、入力信号（ガウス分布の波形）と用意された相関演算データ（図７の相関フィルタ係数７１１から７１４）との相関マッチング演算を行い、相関度合いの大きいものは増幅して出力し、相関度合いの少ない信号成分は減衰させて出力するように動作する。上記相関演算を行うことによって、正しい入力は増幅して出力し、相関度合いの小さいノイズ成分は減衰して出力することによって、ノイズ成分の除去を行う方法である。

フィルタ回路（図６）の係数レジスタ６１１から６１７では、ウエハの内周の信号を処理する場合のフィルタ係数として７１１に相当する係数を設定し、外周に行くほど半値幅が小さくなるような相関フィルタ係数７１２，７１３と可変していき、外周のフィルタ係数として、相関フィルタ係数７１４の波形に相当する係数を設定することで、相関マッチングを行う。異物検出信号は、同一形状の異物であっても、内周部分で検出された異物信号の半値幅は大きく、外周部分で検出された異物信号の半値幅は小さくなる。具体的な一例としては、内周付近では、５００nsの半値幅となり、外周付近では、１５０ns程度の半値幅になる。

ここで外周付近とは、３００mmφウエハの外周をさしており、照射している光ビームの幅（たとえば１０μｍ）と、４０００rpmで回転しているウエハの半径１５０mmにおける外周の線速度（光ビームかある点を通過する速度）からおおよそ１５０ns程度のガウス波形となる。

図８.１，図８.２は、本実施例のフィルタ回路を相関フィルタとして動作させる場合のフィルタ係数を表す図である。横軸は係数の番号を、縦軸は計数値を表している。本実施例では係数として−７〜０〜＋７までの１５個の係数を使用した例を示している。図８.１は、外周のフィルタ係数８０１，中間のフィルタ係数８０２，内周のフィルタ係数８０３を使用した実施例であり、外周は相関フィルタとして動作し、内周に行くとローパスフィルタとして動作する。図８.２は、外周のフィルタ係数８１１，中間のフィルタ係数８１２，内周のフィルタ係数８１３を使用した実施例であり、外周，内周ともには相関フィルタとして動作する。

図８.１，図８.２では、３種類の係数を説明しているが、これは外周１５０mm，内周２０mm，途中の７５mmを例に挙げたものであり、実際の係数は、１mm単位で細かく設定するため、１５０種類の係数となる。

図９.１は、フィルタ回路をローパスフィルタとして動作させる場合の特性を示す図である。内周部では異物・欠陥検出入力信号の周波数が低く、外周部では、異物・欠陥検出入力信号の周波数が高くなるため、内周部では、カットオフ周波数を小さくし、外周部分ではカットオフ周波数を高くなるようなフィルタ係数９０１，９０２，９０３，９０４を設定する。

図９.２は、フィルタ回路をバンドパスフィルタとして動作させる場合の特性を示す図である。図９.１と同様に、内周部では異物・欠陥検出入力信号の周波数が低く、外周部では、異物・欠陥検出入力信号の周波数が高くなるため、内周部では、通過帯域周波数を小さくし、外周部分では通過帯域周波数を高くなるようなフィルタ係数９１１，９１２，９１３，９１４を設定する。

図９.１，図９.２では、４種類の係数で説明したが、実際には前にも説明したように、３００mmウエハの場合、約１mm単位で係数を設定するとすれば、１５０種類の係数が必要になる。

図１０は、振幅補正回路の動作を表す図である。図４.１の信号振幅補正回路４１２は、入力信号と補正係数との積和演算によって、信号振幅の補正を行う。異物・欠陥検出信号は、ウエハの半径方向の位置によって、同一形状の異物の場合でも、検出信号の半値幅が変化すると同時にアナログ回路やローパスフィルタの影響などによって振幅が変化する。半径方向内周側では、検出信号の半値幅Ｔ１，振幅Ｖ１であった異物が、半径方向の別の場所に同一形状の異物があったとしても、半径の位置によって、半値幅がＴ２〜Ｔ５となり、振幅がＶ２〜Ｖ５と次第に小さくなってくる。

図１１は、振幅補正回路動作の別の実施例を示す図である。図１１のＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５はウエハの半径位置にしたがって可変される振幅補正の係数である。振幅補正回路は、前述の図４.１，図４.２の信号振幅補正回路４１２において実現しており、振幅補正の係数は、フィルタ係数と同様に係数テーブルメモリ内に格納されており、半径の大きさをメモリのアドレスとして入力し、半径の大きさに従って係数を可変しながら信号振幅補正回路に入力され、信号の大きさの補正を行う。振幅補正回路は、内周部分の信号については、Ｖ１＊Ａ１の補正演算を行い、外周部分の信号については、Ｖ５＊Ａ５の補正演算を行うことによって、同一形状の異物について振幅が一定になるように補正を行う。

図１０および図１１では、半径の位置に従って５種類の波形で表現しているが、これは例として５種類を図示したものであり、実際には半径に比例して波形の半地幅や振幅は小さくなる。

本発明の実施例のフィルタ部は、入力信号とフィルタ係数とを積和演算するデジタルフィルタを有し、フィルタ係数を、例えば、照明スポットの被検査体上の位置（例えば半径方向）の大きさによって可変してフィルタ特性を可変する構成とし、係数を可変することで、周波数可変平滑化フィルタ（ローパスフィルタ），周波数可変帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ），相関マッチングフィルタとを構成してもよい。

また、前記フィルタの後段に例えば、照明スポットの被検査体上の位置（例えば内周部と外周部）によって可変して、信号の大きさを可変する信号振幅補正部を設けてもよい。

本発明に好適なフィルタは、波形マッチング（相関演算フィルタ）です。すなわち、フィルタとして一般的なローパスフィルタではなく、マッチングフィルタが好適です。マッチングフィルタの場合には、理想的な検出波形（ガウシアン波形）とマッピング（一致相関）演算を行うため、理想的な波形が入力している場合には、信号波形の減衰はないという特徴があります。

以上記載したように、欠陥検出の分解能（精度）を向上させるためには、検出信号のＳＮ（信号に占める雑音の比率）を向上させることが必要である。例えば、本実施例で記載した検出装置のように、検出信号の電圧範囲（ダイナミックレンジ）の広い信号を取り扱う装置において、欠陥検出を行うデジタル信号処理回路において、信号の特徴波形と相関演算を行う相関フィルタを設け、入力信号に合わせた相関フィルタ係数を用いて入力信号との相関フィルタ処理を行う信号処理回路を設けることにより、ＳＮの改善や欠陥検出の検出感度の精度向上を実現できる。本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内において、種々変形可能である。

本発明の実施例に関する単位時間における半導体ウエハの回転角を示す図。 本発明の実施例に関する外周部および内周部の欠陥検出信号の波形を示す図。 本発明の実施例の半導体検査装置の信号処理回路の詳細構成を示す図。 本発明の実施例の欠陥検出処理機能にプロセッサを使用した構成を示す図。 本発明の実施例のデジタル信号処理の詳細構成を示す図。 本発明の実施例のデジタル信号処理の別の詳細構成を示す図。 本発明の実施例のデジタル信号処理回路３０５のデジタルフィルタ４１１と信号振幅補正回路４１２の詳細構成を示す図。 本発明の実施例のデジタルフィルタの詳細構成を示す図。 本発明の実施例における相関フィルタを使用したノイズ除去方法を示す図。 本発明の実施例におけるフィルタ回路を相関フィルタとして動作させる場合のフィルタ係数を表す図。 本発明の実施例におけるフィルタ回路を相関フィルタとして動作させる場合の別のフィルタ係数を表す図。 本発明の実施例におけるフィルタ回路をローパスフィルタとして動作させる場合の特性を示す図。 本発明の実施例におけるフィルタ回路をバンドパスフィルタとして動作させる場合の特性を示す図。 本発明の実施例の振幅補正回路の動作を表す図。 本発明の実施例の振幅補正回路動作の別の実施例を示す図。 本発明の実施例における異物・欠陥検出方法を用いた装置の全体構成を示す図。 本発明の実施例における半導体検査装置の信号処理部の構成を示す図。

符号の説明

１０１ 半導体ウエハ
２０１ 内周異物検出波形
２０２ 外周異物検出波形
２０３ Ａ／Ｄ変換サンプリング信号
３０１，３０２，１３２１，１３２２，１３２３ 増幅回路
３０３ 雑音除去フィルタ
３０４，１３３１，１３３２，１３３３ Ａ／Ｄ変換回路
３０５ デジタル信号処理回路
３０６ 欠陥検出処理回路
３０７ ホストコンピュータ
３１０，１３１１，１３１２，１３１３ ホトマル
４０２ プロセッサ
４１１ デジタルフィルタ
４１２ 信号振幅補正回路
４１３ ＬＯＧ変換回路
４１４ 閾値処理回路
５０１ 係数メモリ
５０２ 振幅補正係数メモリ
５０４ 積和演算回路
６２１〜６２７ 乗算器
６３１〜６３６ 加算器
７００ 欠陥検出信号
７０１ 異物検出信号
７０２ ノイズ成分
７１１〜７１４ 相関フィルタ係数
７２０ 相関フィルタ出力信号
８０１〜８０３，８１１〜８１３，９０１〜９０４，９１１〜９１４ フィルタ係数
１２００ 異物あるいは欠陥
１２０２ 照明光の光源
１２０３ 光検出器
１２０４ チャック
１２０５ 被検査物体移動ステージ
１２０８ Ｚステージ
１３０１ レーザ光源
１３４１，１３４２，１３４３ 信号処理回路

Claims (8)

1. 主走査が回転移動で副走査が並進移動から成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照明スポットとして照射する照明部と、
   前記照明スポットからの光を検出して検出信号に変換する検出部と、
   前記検出信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出部と、
   前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出部と、
   前記角度座標検出部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・欠陥座標算出部とを具備する光学式検査装置であって、
   前記粒径算出部は、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、周波数特性が可変な波形相関マッチングフィルタ部を有し、
   さらに、前記波形相関マッチングフィルタ部の後段に、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、信号の大きさを可変する信号振幅補正部を有することを特徴とする光学式検査装置。
2. 請求項１において、
   前記照明スポットの位置が、前記被検査物体表面上の半径方向に対して大きくなるほど、前記波形相関マッチングフィルタ部の周波数帯域を大きく、前記信号振幅補正部の補正量を大きくすることを特徴とする光学式検査装置。
3. 請求項１において、
   前記波形相関マッチングフィルタ部は、マッチングデータとして、ガウス波形を用い、
   前記検出信号のガウス波形の時間軸上の信号幅を、前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周波数で割り算した個数以上の段数を有する積和演算で構成したことを特徴とする光学式検査装置。
4. 請求項３において、
   前記波形相関マッチングフィルタ部は、前記検出信号のサンプリングデータを間引いてフィルタ処理可能な構成であることを特徴とする光学式検査装置。
5. 被検査体を回転させながら検査する光学式検査方法において、
   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照明スポットとして照射し、
   前記照明スポットからの光を検出して検出信号に変換し、
   前記検出信号をデジタルデータに変換し、
   前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の角度座標情報を検出し、
   前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、
   前記角度座標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し、
   異物や欠陥の大きさを算出する際に、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、周波数特性が可変な波形相関マッチングフィルタ処理を行い、
   さらに、前記波形相関マッチングフィルタ処理の後に、前記照明スポットの前記被検査物体表面上の位置に対応して、信号の大きさを可変する信号振幅補正処理を行うことを特徴とする光学式検査方法。
6. 請求項５において、
   前記照明スポットの位置が、前記被検査物体表面上の半径方向に対して大きくなるほど、前記波形相関マッチングフィルタ処理の周波数帯域を大きく、前記信号振幅補正処理の補正量を大きくすることを特徴とする光学式検査方法。
7. 請求項６において、
   前記波形相関マッチングフィルタ処理は、マッチングデータとして、ガウス波形を用い、前記検出信号のガウス波形の時間軸上の信号幅を、前記Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数で割り算した個数以上の段数を有する積和演算を用いることを特徴とする光学式検査方法。
8. 請求項７において、
   前記波形相関マッチングフィルタ処理は、前記検出信号のサンプリングデータを間引いてフィルタ処理することを特徴とする光学式検査方法。

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