JP5944850B2 - 欠陥検査方法及びこれを用いた装置 - Google Patents
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Description
周辺温度や気圧によって空気の屈折率が変化する影響を受けて、検出光学系の焦点位置が変動する
同様に、オフアクシス方式の焦点検出系においても、周辺温度や気圧の影響を受けるため、焦点検出値に誤差が生じる
検出光学系とオフアクシス焦点検出系を固定する部材や位置の違いによる熱膨張起因の焦点誤差が生じる
検出光学系が複数ある場合は、それぞれの検出系において上記1)の焦点位置変化がおこるため、各検出光学系の物点を合わせることが困難である
以上の課題は、光学系周辺の温度と気圧変動が主な原因であるため、これを極力抑制する構造設計や温度安定化のために温調設計がなされているが、光学系と同じチャンバ内にあるモータや電気回路などの発熱及び、天候による気圧変動の影響を受け、無視できるレベルには管理できない。
試料とパターンチップとを載置して移動可能なテーブル部と、このテーブル部に載置され
た試料の表面又はパターンチップの表面に線状に成形された照明光を照射する照明光照射
部と、対物レンズとイメージセンサとを備えた検出光学系をテーブル部の上方の複数の個
所に配置して照明光照射部により線状に成形された照明光が照射された試料から発生した
散乱光のうち複数の個所に配置した複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した
散乱光による像をそれぞれのイメージセンサ上に結像させて検出する検出光学系部と、こ
の検出光学系部の複数の検出光学系において検出した信号を処理して試料表面の欠陥を検
出する信号処理部とを備えて構成し、検出光学系部の複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサは、照明光照射部から線状に成形された照明光をパターンチップに照射したときにパターンチップから発生する散乱光を結像させて形成した像に対して位置を調整する位置調整手段を備えており、パターンチップには、照明光照射部により線状に成形された照明光が照射されたときに検出光学系部の複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズの位置に応じた散乱光を発生させるための複数の繰返しパターンが周期的に形成されていることを特徴とする。
以下、図面を用いて実施例を説明する。
図1Aに、本実施例に係る欠陥検査装置1000の概略の構成を示す。本実施例に係る欠陥検査装置1000は、ステージ部100と、照明光学系200、検出光学系部300、画像処理部75、オペレーションシステム80、機構系制御部85を備えて構成される。
斜方照明系201は、レーザ光源5、シャッタ7、アッテネータ8、ビームエクスパンダ9、平面ミラー10及び13、1/2波長板16,1/4波長板20、平面ミラー25、円筒型集光レンズ30を備え、レーザ光源5から発射したレーザビームの径をビームエクスパンダ9で拡大し、1/2波長板16と1/4波長板20を透過させて偏光の状態を調整し、円筒型集光レンズ30で一方向に長い形状に成形してZステージ105上でウェハチャック101で保持されているウェハ1に斜方から照明する。
検査レシピにて登録された光学条件になるように、光学部品を設定する(S101)。
チャック横に常設されたパターンチップ150を対物レンズ40,50,60の共通物点に移動する(S102)。
パターンチップ150に細線照明光35を照射し、パターンチップ150の表面の高さを合わせる(S103)。
細線照明光35が照射された領域からの回折光を対物レンズ40,50,60にて捕捉し、細線照明光35が照射された領域の幅中心と各イメージセンサ45,55,65の幅(画素の並びと直交する方向の1画素の幅:ウェハスキャン方向に対応する1画素の幅)の中心が一致するようにイメージセンサの移動機構47,49,57,59,67,69にて位置決めする(S104)。
検査対象のウェハ1をローディングし、チャック130にウェハ1を吸着する(S105)。
Xステージ115、Yステージ120、θステージ110にてウェハ1のX,Y,θ(回転)をアライメントする(S106)。
検査開始位置にウェハ1を位置決めし、X方向に等速移動しながらイメージセンサ45,55,65にて連続的に画像を取得する(S107)。このとき、ウェハ1表面の高さを投光器131と受光器135で構成されるオフアクシスAF(Auto Focus)系130第6頁のにて測定し、焦点位置との高さズレが許容範囲を超えた場合は、Zステージ105にて高さ合せを行う。
視野が検査対象領域の端まで到達した場合、Yステージ120をステップ移動して、再びXステージ115を等速走査させながら画像を取得し、検査対象領域の画像が全て検出されるまでこの動作を繰り返し行う(S108)。
パターンチップ150の表面の高さをステップ移動させ、像面の設計位置に固定配置した像面観察カメラ171の画像を検出して検出されたパターン像のコントラストや明るさを算出し、対物レンズ40の焦点面とパターンチップ150の表面の高さが一致する高さを検知する(S1041)。
この位置にパターンチップ150の表面を位置決めして、AF系130の受光部135から出力される検出値を記憶し、このときのAF検出値を焦点面の基準とする(S1042)。
パターンチップ150の表面を焦点面に位置決めした状態でウェハ1に細線照明光35を照射して照明幅が最も絞れるように(細線照明光35の焦点位置がパターンチップ150の表面に合うように)、像面観察カメラ171の画像を検出しながら照明フォーカス調整を行う(S1043)。
次に、各対物レンズ40,50,60の物点と各結像レンズ41,51,61(図1参照、図2では表示を省略)の像点を結んだ周辺光線43’,53’,63’の像面の位置45’,55’,65’ にイメージセンサ40,50,60を位置合せする(S1044)。
このときの位置合せは、図1にて説明した光軸方向Z,Z’,Z’’の移動機構である光軸方向駆動機構47,57,67とセンサ幅方向X,X’,X’’の移動機構である光軸直角方向駆動機構49,59,69にて行う。
パターンチップ150からの回折光や反射光を同時に検出する必要がある。
細線照明光の幅方向について、照明照度分布に対応した検出像の照度分布になることが、好ましい。これは、梨地のような拡散面に細線照明光を照射すると、照明光が照射された位置の凹凸状態によって、反射・散乱される強度が変化するため、ウェハ1上に照射される照明光の幅方向の中心や幅を算出する誤差が大きくなる問題を回避するために必要である。
■位置合せ前の準備動作
1) ウェハ・照明・センサアライメント開始(S501)
2) 照明条件設定(S502)
3) 検出条件設定(S503)
4) 検出系の視野にパターンチップ移動(S504)
5) AFON(S505)
■ウェハ高さ合せ
6) 検出(2)の観察カメラを視野中心へ(S506)
7) パターンチップ高さをステップ移動(S507)
8) 観察カメラの検出像のコントラスト算出(S508)
9) 所定の合焦コントラスト判定範囲と算出したコントラストを比較して合焦判定(S509)
・合焦外判定の場合は、7)へ
・合焦内判定の場合は、10)へ
10) パターンチップ表面が合焦内の状態でAF値を読取り、更新(S510)
11) パターンチップ高さ合せ完(S511)
■照明合せ
12) 駆動系を全て同じ照明条件の前回設定値に移動(S512)
13) 細線照明フォーカス軸をステップ移動(S513)
14) 像面観察カメラの検出にて照明フォーカス許容内外判定(S514)
・フォーカス許容外判定の場合は、15) フォーカス側にステップ移動(S515)
・フォーカス許容内判定の場合は、フォーカス合せ完
16) ステップ14)にてフォーカス内判定した画像より照明中心のX方向ズレ算出(S516)
17) X方向を目標位置に移動(S517)
18) 画像検出を行い、X方向の許容内外判定(S518)
・X位置許容外判定の場合は、17)へ
・X位置許容内判定の場合は、19)照明合せ完(S519)
■リニアセンサ合せ(3検出系のそれぞれについて同様に行う)
20) X方向にステップ移動(S520)
21) 照明中心とセンサ中心のズレ許容内外判定(S521)
・中心ズレ許容外判定の場合は、
22)照明中心とセンサ中心が一致する方向判定(S522)
23)中心が一致する方向にセンサXステップ移動(S523)
21)へ
・中心ズレ許容外判定の場合は、24)へ
24) リニアセンサフォーカスZ方向にステップ移動(S524)
25) フォーカス許容内外判定(S525)
・フォーカス許容外判定の場合は、
26)フォーカス方向判定(S526)
27)フォーカス側にステップ移動(S527)
25)へ
・フォーカス許容外判定の場合は、
28)リニアセンサ合せ完(S528)
・・・オペレーションシステム 85・・・機構系制御部 100・・・ステージ部
130・・・オートフォーカス用高さ検出部 150・・・パターンチップ 171
・・・像面観察カメラ 200・・・照明光学系部 201・・・斜方照明系 202,203・・・垂直照明系 300・・・検出光学系部 400・・・AF検出系 1000,1100・・・欠陥検査装置。
Claims (11)
- 検査対象の試料とパターンチップとを載置して移動可能なテーブル部と、
該テーブル部に載置された前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に線状に成形
された照明光を照射する照明光照射部と、
対物レンズとイメージセンサとを備えた検出光学系を前記テーブル部の上方の複数の個
所に配置して前記照明光照射部により前記線状に成形された照明光が照射された前記試料
から発生した散乱光のうち前記複数の個所に配置した複数の検出光学系のそれぞれの対物
レンズに入射した散乱光による像をそれぞれのイメージセンサ上に結像させて検出する検
出光学系部と、
該検出光学系部の複数の検出光学系において検出した信号を処理して前記試料表面の欠
陥を検出する信号処理部と
を備えて試料を検査する欠陥検査装置であって、
前記検出光学系部の複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサは、前記照明光照射部から線状に成形された照明光を前記パターンチップに照射したときに前記パターンチップから発生する散乱光を結像させて形成した像に対して位置を調整する位置調整手段を備えており、
前記パターンチップには、前記照明光照射部により前記線状に成形された照明光が照射
されたときに前記検出光学系部の複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズの位置に応じ
た散乱光を発生させるための複数の繰返しパターンが周期的に形成されていることを特徴
とする欠陥検査装置。 - 請求項1記載の欠陥検査装置であって、前記照明光照射部は、前記テーブル部に載置された前記試料の表面又は前記パターンチップに線状に成形された照明光を斜め方向から照射する斜方照明部と、前記試料の表面又は前記パターンチップに線状に成形された照明光を垂直方向から照射する垂直照明部とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
- 請求項2に記載の欠陥検査装置であって、前記斜方照明部と前記垂直照明部とは、それぞれ線状に成形した照明光を前記試料の表面又は前記パターンチップの異なる位置に照射することを特徴とする欠陥検査装置。
- 請求項1記載の欠陥検査装置であって、前記検出光学系部は、前記複数の検出光学系として、前記照明光照射部により線状に成形された照明光が照射された前記試料の表面又は前記パターンチップから発生した散乱光のうち前記試料の表面又は前記パターンチップに対して垂直方向に散乱した光を集光して検出する第1の検出光学系と、前記試料の表面又は前記パターンチップに対して斜方に散乱した光を検出する第2の検出光学系とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
- 請求項1記載の欠陥検査装置であって、前記検出光学系部は、前記複数の検出光学系として、前記照明光照射部により線状に成形された照明光が照射された前記試料の表面又は前記パターンチップから発生した散乱光のうち前記試料の表面又は前記パターンチップに対して垂直方向に散乱した光を集光して検出する第1の検出光学系と、前記試料の表面又は前記パターンチップに対して第1の斜方に散乱した光を検出する第2の検出光学系と、前記試料の表面又は前記パターンチップに対して第2の斜方に散乱した光を検出する第3の検出光学系とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
- テーブルに搭載された複数の繰り返しパターンが周期的に形成されたパターンチップに
線状に成形された照明光を照射し、
前記線状に成形された照明光が照射された前記パターンチップから発生した散乱光のう
ち対物レンズとイメージセンサとを備えて前記テーブルの上方の複数の個所に配置した複数の検出光学系のそれぞれの前記対物レンズに入射した散乱光による像を前記複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサで検出し、
該それぞれのイメージセンサで検出した散乱光像の検出信号を用いて前記パターンチッ
プに照射された線状に成形された照明光に対する前記それぞれのイメージセンサの位置を
調整し、
前記テーブルに載置された検査対象の試料に前記線状に成形された照明光を照射して該試
料から発生した散乱光のうち前記複数の検出光学系の前記それぞれの対物レンズに入射し
た散乱光による像を前記複数の検出光学系の前記それぞれのイメージセンサで検出して該
それぞれのイメージセンサで検出した信号を処理することにより前記試料上の欠陥を検出
することを特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項6に記載の欠陥検査方法であって、前記複数の検出光学系の前記それぞれのイメージセンサの位置を調整する工程において、前記それぞれのイメージセンサは、前記線状に成形された照明光を前記パターンチップに照射したときに前記パターンチップから発生して前記複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した散乱光による像に対して少なくとも2軸方向の位置を調整することを特徴とする欠陥検査方法。
- 請求項6又は7に記載の欠陥検査方法であって、前記テーブルに搭載された前記パターンチップに線状に成形された照明光を照射することと、前記テーブルに載置された検査対象の試料に前記線状に成形された照明光を照射することとが、前記テーブルに載置された前記パターンチップ又は前記試料の表面に線状に成形された照明光を斜め方向から照射することと、前記パターンチップ又は前記試料の表面に線状に成形された照明光を垂直方向から照射することとにより行うことを特徴とする欠陥検査方法。
- 請求項8に記載の欠陥検査方法であって、前記斜め方向から照射する前記線状に成形された照明光と前記垂直方向から照射する前記線状に成形された照明光とは、それぞれ前記[前記]パターンチップ又は試料の表面の異なる位置に照射することを特徴とする欠陥検査方法。
- 請求項6又は7に記載の欠陥検査方法であって、前記線状に成形された照明光が照射された前記パターンチップから発生した散乱光のうち前記複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した散乱光による像を前記複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサで検出することと、前記線状に成形された照明光が照射された前記試料から発生した散乱光のうち前記複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した散乱光による像を前記複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサで検出することとが、前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に対して垂直方向に配置した第1のイメージセンサで検出することと、前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に対して斜方に配置した第2のイメージセンサで検出することとを含むことを特徴とする欠陥検査方法。
- 請求項6又は7に記載の欠陥検査方法であって、前記線状に成形された照明光が照射された前記パターンチップから発生した散乱光のうち前記複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した散乱光による像を前記複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサで検出することと、前記線状に成形された照明光が照射された前記試料から発生した散乱光のうち前記複数の検出光学系のそれぞれの対物レンズに入射した散乱光による像を前記複数の検出光学系のそれぞれのイメージセンサで検出することとが、前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に対して垂直方向に配置した第1のイメージセンサで検出することと、前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に対して第1の斜方に配置した第2のイメージセンサで検出すること、前記試料の表面又は前記パターンチップの表面に対して第2の斜方に配置した第3のイメージセンサで検出することとを含むことを特徴とする欠陥検査方法。
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