WO2010106596A1 - 検査方法および検査装置 - Google Patents

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    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection

Definitions

  • the present invention relates to an inspection technique for an optical inspection apparatus.
  • the present invention relates to an inspection method for inspecting foreign matter or defects on the surface of a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process, an inspection device for inspecting foreign matter or defects, and a semiconductor device inspection method and inspection device.
  • the present invention also relates to an inspection method and an inspection apparatus for DISK and glass substrates other than wafers.
  • the inspection threshold is set according to the magnitude of scattered light from the object to be inspected, but generally the same value is set on the entire surface of the object to be inspected.
  • a common threshold is used in a plurality of detectors.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 can be cited as related to these.
  • the actual condition of the surface of the object to be inspected is not uniform, and with a uniform inspection threshold on the entire surface of the object to be inspected, the detection sensitivity of the area with the least noise is reduced due to the restriction of the area with the largest noise. There are challenges.
  • An object of the present invention is to provide an inspection method or an inspection apparatus that can cope with a change in the surface state of an object to be inspected and can improve detection sensitivity.
  • an illumination system that irradiates an inspection object with illumination light, a detection unit that detects scattered light from the inspection object, a plurality of spatially independent detectors, and the plurality of The inspection apparatus includes a signal processing unit that processes each output signal of the detector under independent processing conditions.
  • Another feature of the present invention is an inspection method for irradiating an inspection object with illumination light to detect scattered light from the inspection object with a plurality of spatially independent detectors.
  • each output signal of the detector is signal-processed under independent processing conditions.
  • an inspection apparatus that can cope with a change in the surface state of an object to be inspected and can improve detection sensitivity.
  • Another aspect of the present invention is to provide an inspection method that can cope with a change in the surface state of an object to be inspected and can improve detection sensitivity.
  • Example of this invention it is explanatory drawing which shows an example of optical system structure in case of four detectors, and distribution of the reflected / scattered light from a sample.
  • it is explanatory drawing which shows an example of the area
  • It is explanatory drawing which shows the example of another wafer with a pattern in the Example of this invention.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a surface inspection apparatus that is an embodiment of the present invention.
  • the light emitted from the light source 1 passes through the light amount adjustment mechanism 2 that can adjust the brightness, the optical axis correction mechanism 3, and the zoom mechanism 5, and is applied to the sample 8 that is an object to be inspected.
  • the light emitted from the zoom mechanism 5 is switched to the vertical optical path or the oblique optical path by the vertical oblique irradiation switching mirror 6a.
  • the vertically branched light is condensed by the condensing lens 7a and irradiated on the sample 8.
  • the sample 8 is mounted on the XYZ ⁇ stage 9.
  • the XYZ ⁇ stage is configured to be movable in the respective axial directions of an X axis and a Y axis parallel to the sample surface, a Z axis perpendicular to the sample surface, and a ⁇ axis that enables the sample to rotate.
  • it is used for focus adjustment to image the irradiated light by movement in the Z-axis direction, and on the sample surface during surface inspection scanning by movement between the ⁇ -axis direction and the X-axis or Y-axis direction.
  • the spot of irradiated light moves spirally from the center of an object to be inspected, such as a wafer, or from the periphery to the center.
  • the spot of light irradiated on the sample surface moves from the center of the object to be inspected, such as a wafer, to the outer periphery, or from the outer periphery to the center. Move concentrically. Reflected / scattered light from the sample 8 by the irradiated light is guided to the detector 11 by the detection lens 10. Thereafter, the detected light signal is digitally encoded by the A / D converter 12.
  • the foreign matter / defect determination mechanism 13 is connected to an input unit 131 such as a keyboard or a mouse and an output unit 132 such as a display or a printer that performs display related to the inspection process.
  • an input unit 131 such as a keyboard or a mouse
  • an output unit 132 such as a display or a printer that performs display related to the inspection process.
  • the output unit 132 is configured to arbitrarily select the signals of the plurality of detectors and the signal processing results and display them on the same screen such as a display. Also good.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration of a plurality of spatially independent detectors and signal processing.
  • the number of detectors is three. Reflected / scattered light from the sample 8 is guided to the photoelectric conversion surfaces of the detectors 22, 32, and 42 by the detection lenses 21, 31, and 41, respectively.
  • the three outputs of the detectors 22, 32 and 42 are combined with the output of the adder 4 to generate four types of signals in this example.
  • These signals are digitally encoded by the A / D converters 23, 33, 43, and 53, and then detected from foreign matter and defects by the thresholds Th1, Th2, Th3, and Th4 that are different from each other by the determination processors 24, 34, 44, and 54, respectively. Are distinguished and determined, and the results Df1, Df2, Df3, and Df4 are output.
  • FIG. 3 shows an example of the operation and configuration of the adder 4.
  • the outputs of the detectors L1, L2, and L3 are output to the outputs L1, L2, and L3 via the gain amplifiers 311, 312, and 313 and the A / D converters 341, 342, and 343, respectively.
  • the outputs of the gain amplifiers 311, 312, 313 are input to the addition amplifier 331 via the gain amplifiers 321, 322, 323, and become an output ⁇ L via the A / D converter 351.
  • gain values G1, G2, and G3 are set for the detection signals of the detectors so as to maximize the SN ratio of the added signals output from the detectors L1, L2, and L3.
  • FIG. 4 shows an example of a calculation process procedure of gain values G1, G2, and G3 that maximize the SN ratio of the addition signal shown in FIG.
  • the processing is started (step 401, expressed as S401 in the figure, the same applies hereinafter), the noise signal values L1n, L2n, and L3n of each detector are measured (step 402).
  • the minimum noise value is selected from these (step 403). In this example, it is L1n.
  • G1 1 (reference)
  • G2 L1n / L2n
  • a calculated value is set in the gain amplifier of each detector (S405), and the process ends (step 406).
  • FIG. 5 shows an example of the operation and configuration of processing when digital data is used.
  • the outputs of the detectors L1, L2, and L3 are output to the outputs L1, L2, and L3 via the gain amplifiers 511, 512, and 513 and the A / D converters 521, 522, and 523, respectively. Further, the outputs L1, L2, and L3 become noise detection signals L1n, L2n, and L3n by the noise detection circuit 30, and are input to the minimum value detection circuit 40 and the gain calculation circuit 50. Based on the minimum value selected by the minimum value selection circuit 40 (in the example of FIG. 5, L1n is selected as the minimum value because L1n> L2n> L3n), the gain calculation circuit 50 performs gain calculation processing.
  • the gain signals G1, G2, G3 are calculated.
  • G3 L1n / L3n.
  • the gain calculation circuits 61, 62, and 63 outputs L1, L2, and L3 and gain signals G1, G2, and G3 are input, gain calculation processing is performed based on these, and output signals S1, S2, and S3 are output.
  • S3 L3 * (L1n / L3n).
  • these output signals S1, S2, S3 are added and outputted as ⁇ S.
  • the logic for maximizing the S / N ratio of the sum signal of each detector is the same as that shown in FIG. 4, but in the analog signal processing circuit of FIG. 3, the noise value of each detector is measured in advance and the gain value is set. While it is necessary to calculate and set the gain value for maximizing the S / N ratio of the addition signal of each detector in real time in the configuration of FIG. 5, the setting is made for each more detailed area. The detection sensitivity can be improved.
  • FIG. 6 shows an example of the operational configuration of the determination processor.
  • An output AD1 of the A / D converter can be stored in the memory 604 by calculating a threshold value Th1r according to an arithmetic logic that is input to the arithmetic unit 603 and set in advance through an arithmetic logic set via the Bus 602 according to an instruction from the CPU 601.
  • Memory address generation at the time of writing the threshold value Th1r and reading the threshold value Th1m is performed based on an encoder signal mounted on the inspection stage.
  • the inspection position is recognized according to the memory address, and the calculated threshold value corresponding to the inspection position is written into the memory 604 and the inspection threshold value at the time of inspection is read out.
  • the memory 604 can be read and written via the bus 602 according to instructions from the CPU 601.
  • the register 605 can set the threshold Th1f via the Bus 602 according to an instruction from the CPU 601.
  • the threshold value input to the comparator 607 can select any of Th1r, Th1m, and Th1f in the selection circuit 606 based on the selection code SC1 set by the instruction of the CPU 601.
  • the selected threshold value Th1 is determined by the output AD1 of the A / D converter and the comparator 607, and if AD1> Th1, the determination result Df1 outputs a code with a defect and a defect data value AD1.
  • SC1 selects Th1f to detect a specified size or larger, Th1r to inspect with an optimum threshold according to the surface condition of the object to be inspected, and Th1m to specify inspection sensitivity for each region of the object to be inspected. Threshold selection can be set according to the inspection purpose.
  • FIG. 7 shows an example of the optical system configuration and the distribution of reflected / scattered light from the sample when there are four detectors.
  • Reflected / scattered light from the sample 8 due to the light irradiated to the sample 8 by the illumination lens 7b passes through the detection lenses 21, 31, 41, 71 arranged at spatially independent positions.
  • 32, 42 and 72 are converted into electric signals, respectively.
  • the signal intensity output from each detector 22, 32, 42, 72 differs in intensity distribution for each signal intensity distribution map D1s, D2s, D3s, D4s depending on the surface state of the sample, crystal structure, and the like. For each of the signal intensity distribution maps D1s, D2s, D3s, and D4s shown in the lower half of FIG.
  • the signal intensity is high in the regions (1), (2), (3), and (4). Yes.
  • the threshold value is generated by the determination processor function of FIG. 6 according to the magnitude of the signal intensity, so that the entire surface of the sample can be inspected under optimum conditions regardless of the state of the sample.
  • Each of the detectors 22, 32, 42, and 72 can capture the signal of the entire sample surface and inspect it with an optimum threshold corresponding to the signal intensity.
  • Fig. 11 shows the reprocessing configuration when there are three detectors. From the foreign matter / defect determination mechanism 13, the inspection results for each of the three detectors and the addition signals of the three detectors are output as four files Df 1 to Df 4 and stored in the inspection result storage / reprocessing mechanism 15.
  • the stored file is calculated under the conditions set by the input unit 131 and stored as a new file.
  • the calculation conditions are, for example, a logical product such as detection only by the detector (1), detection by the detector (1) and the detector (3), or logical detection such as detection by either the detector (1) or the detector (2).
  • There are processes such as sum, larger than specified defect size, smaller or specified defect size range.
  • both the above-mentioned AND and defect size conditions can be applied simultaneously.
  • the difference in the shape and size of the foreign matter / defect is the difference in the azimuth angle, elevation angle, and scattering intensity of the scattered light.
  • the foreign matter / defects can be classified by reprocessing the detected presence / absence of each detector and the defect size under appropriate conditions.
  • the comparison of chip data is not used in the detection processing logic, it is not necessary to input information such as chip size and arrangement as the inspection condition, and the optimum value of the inspection threshold is automatically calculated by the function shown in FIG. Therefore, it is possible to greatly shorten the work time for obtaining the inspection conditions.
  • the above processing is simultaneously performed according to the detection signal by a plurality of detectors as shown in FIG. 7, and the results of the detectors are added and output in the same manner as the inspection results of the detectors.
  • Application Example 3 An application example to inspection of another wafer with a pattern will be described with reference to FIG. As described in Application Example 2, since it is not necessary to input information such as chip size and arrangement as inspection conditions, when the chip arrangement is not in a matrix (houndstooth), or when different types of chips are mixed, or For both inspection samples, an appropriate threshold value is calculated for each of the detectors arranged at spatially different positions and for each inspection region (region P or region NP) by the function shown in FIG. Regardless of the state, it is possible to determine defects and foreign matter.
  • an optical inspection apparatus is equipped with a function for setting an inspection threshold for each region and a function for setting an inspection threshold for each of a plurality of spatially independent detectors.
  • the detection sensitivity is maximized by maximizing the detection signal S / N ratio by the optimum signal calculation processing and setting the optimum threshold value.
  • the noise from the object to be inspected changes depending on the surface state and crystal structure of the object to be inspected, but the detection signal S / N ratio can be maximized and the optimum threshold value can be set by the optimum signal calculation process without being affected by it.
  • detection sensitivity can be improved.
  • An illumination system for irradiating an object to be inspected with illumination light, a detection unit for detecting scattered light from the object to be inspected, a plurality of spatially independent detectors, and output signals of the plurality of detectors independently And a signal processing unit that performs signal processing under the processed conditions.
  • the signal processing unit that performs processing under the independent processing conditions includes a determination processing unit that sets a threshold value independently for each detector of the plurality of detectors and performs determination processing.
  • the signal processing unit for processing under the independent processing conditions is configured to perform determination processing by changing a threshold value for determining noise and defects for each detector of the plurality of detectors and for each individual region of the inspected object.
  • An inspection apparatus having a determination processing unit. 4). Above 1.
  • the inspection apparatus having a display unit that arbitrarily selects each output signal of the plurality of detectors and the signal processing result and displays the result on the same screen. 5). Above 1.
  • the inspection apparatus having a signal processing unit that reprocesses signal processing results of a plurality of detectors under an arbitrary condition. 6). Above 1.
  • the inspection apparatus for calculating a gain setting value that maximizes the SN ratio of the addition result signal of the output signals from the plurality of detectors and setting the values to the plurality of detectors in the signal processing unit. 7).
  • the scattered light from the inspection object is detected by a plurality of spatially independent detectors, and each output signal of the plurality of detectors is detected.
  • An inspection method that processes signals under independent processing conditions. 8). Above 7.
  • the processing under the independent processing condition is an inspection method in which a threshold value is independently set for each of the detectors of the plurality of detectors for determination processing. 9. Above 7. In this case, the processing under the independent processing conditions is performed by changing the threshold value for discriminating noise and defects for each detector of the plurality of detectors and for each individual region of the inspection object. . 10. Above 7.
  • each output signal of the plurality of detectors and the signal processing result are arbitrarily selected and displayed on the same screen.
  • the aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.
  • the present invention is also applied to a case where there is a crystal wall interface in a certain direction like an epitaxial wafer.
  • the inspection process may be performed by selecting the information of the detector that outputs the smallest signal among the signals detected from the independent detectors. This is because the scattered light caused by the crystal wall interface should have a directional characteristic, so in any one of a plurality of detectors arranged to cover all directions, this crystal wall interface This is because it can be expected not to detect scattered light caused by the above.

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Abstract

　被検査体の個々の領域に対しノイズの大きさに応じて領域毎に異なる閾値を設定することで表面状態の変化に対応でき検出感度向上を図ることにある。　領域毎に検査閾値を設定する機能を搭載し且つ、空間的に独立した複数の検出器毎に検査閾値を設定する機能を搭載する。被検査体からのノイズの大きさは同じ領域でも空間的な方向によって異なる。よって、検出器毎，被検査体の領域毎に被検査体からのノイズの大きさに応じて最適な信号演算処理による検出信号ＳＮ比の最大化と最適な閾値設定を行うことで、検出感度の最大化を図る。

Description

検査方法および検査装置
　本発明は、光学式検査装置の検査技術に関するものである。例えば、半導体デバイスの製造工程で半導体ウェーハ表面の異物や欠陥などを検査する検査方法，異物や欠陥などを検査する検査装置、及び半導体デバイスの検査方法及び検査装置に関するものである。また、ウェーハ以外のＤＩＳＫやガラス基板の検査方法及び検査装置に関するものである。
　従来の光学式検査装置では、被検査体からの散乱光の大きさに応じて検査閾値を設定するが、被検査体全面で同一の値を設定しているのが一般的である。また、複数の検出器において共通した閾値を使用している。これらに関連するものとして、例えば、特許文献１や特許文献２が挙げられる。
特開平９－３０４２８９号公報 特開平７－１１３７５９号公報
　しかしながら、実際の被検査体表面の状態は一様で無く、被検査体全面で一様の検査閾値では、ノイズの最も大きい領域の制約を受けノイズの小さい領域の検出感度を下げる結果となるという課題がある。
　本発明の一つの目的は、被検査体の表面状態の変化に対応でき、検出感度向上を図れる検査方法又は検査装置を提供することにある。
　本発明の一つの特徴は、被検査体に照明光を照射する照明系と、前記被検査体からの散乱光を検出する検出部と、空間的に独立した複数の検出器と、前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理する信号処理部とを有する検査装置にある。
　本発明の他の特徴は、被検査体に照明光を照射して検査する検査方法において、前記被検査体からの散乱光を、空間的に独立した複数の検出器にて検出し、前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理する検査方法にある。
　本発明の上記特徴及びその他の特徴は、以下の記載で更に説明される。
　本発明の一つの態様によれば、被検査体の表面状態の変化に対応でき、検出感度向上を図れる検査装置を提供することにある。
　本発明の他の態様によれば、被検査体の表面状態の変化に対応でき、検出感度向上を図れる検査方法を提供することにある。
本発明の実施例における表面検査装置の装置構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施例における空間的に独立した検出器および信号処理の構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施例における加算器４の作用・構成の一例を示す説明図である。 図３で示した加算信号のＳＮ比を最大化するゲイン値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の算出処理手順の一例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるデジタルデータを用いた場合の処理の作用・構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施例における判定処理器の作用構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施例において、検出器が４個の場合の光学系構成と試料からの反射・散乱光の分布の一例を示す説明図である。 本発明の実施例において、ウェーハ外周部の傾斜している領域の一例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるパターン付きウェーハの一例を示す説明図である。 本発明の実施例における別のパターン付きウェーハの例を示す説明図である。 本発明の実施例において、検出器が３個の場合の信号処理結果を任意の条件にて再処理する信号処理部の一例を示す説明図である。
　以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
　図１に、本発明の実施例である表面検査装置の装置構成の一例を示す。光源１から照射された光は、明るさを調整することができる光量調整機構２，光軸補正機構３、およびズーム機構５を通り、被検査体である試料８に照射される。ズーム機構５から照射された光は垂直斜方照射切り替えミラー６ａで垂直光路または斜方光路に切り替えられる。垂直に分岐された光は、集光レンズ７ａにて集光され試料８に照射される。試料８は、ＸＹＺθステージ９上に搭載される。ＸＹＺθステージは、試料表面に平行なＸ軸およびＹ軸、試料表面に垂直なＺ軸、試料を回転可能にするθ軸の各軸方向に移動可能に構成される。一般には、Ｚ軸方向の動きにより、照射された光を結像するための焦点調整に用いられ、θ軸方向とＸ軸又はＹ軸方向との移動により、表面検査走査中は、試料表面に照射された光のスポットが、ウェーハなどの被検査体中心から外周、または外周から中心に向かって螺旋状に移動する。また、θ軸方向とＸ軸又はＹ軸方向との移動により、表面検査走査中は、試料表面に照射された光のスポットが、ウェーハなどの被検査体中心から外周、または外周から中心に向かって同心円状に移動する。照射された光による試料８からの反射・散乱光は、検出レンズ１０により検出器１１に導かれる。その後、検出された光の信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によりデジタル符号化される。その後、異物・欠陥判定機構１３による異物・欠陥判定処理にて、試料８からと異物・欠陥からの反射・散乱光による信号を区別・判定し、異物・欠陥を検出する。異物・欠陥判定機構１３には、キーボード又はマウスなどの入力部１３１や検査処理に関する表示を行うディスプレイ又はプリンタなどの出力部１３２が接続される。検出器１１が後述の図２記載のように複数ある場合、出力部１３２は、複数の検出器の信号および信号処理結果を任意に選択しディスプレイなどの同一画面内に表示できるように構成しても良い。
　図２に、空間的に独立した複数の検出器および信号処理の構成の一例を示す。本例では、検出器の数を３個としている。試料８からの反射・散乱光は、検出レンズ２１，３１，４１により、それぞれ、検出器２２，３２，４２の光電変換面に導かれる。検出器２２，３２，４２の３個の出力は、加算器４の出力と併せて本例では４種の信号が生成される。これらの信号はＡ／Ｄ変換器２３，３３，４３，５３でデジタル符号化の後、判定処理器２４，３４，４４，５４にて各々異なる閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，Ｔｈ４により異物・欠陥からの反射・散乱光による信号を区別・判定し、結果Ｄｆ１，Ｄｆ２，Ｄｆ３，Ｄｆ４を出力する。
　図３には、加算器４の作用・構成の一例を示す。本例では、検出器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の３個の検出器としている。検出器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の出力は、それぞれ、ゲインアンプ３１１，３１２，３１３を経由し、Ａ／Ｄ変換器３４１，３４２，３４３を介して、出力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３となる。更に、ゲインアンプ３１１，３１２，３１３の出力は、ゲインアンプ３２１，３２２，３２３を経由し、加算アンプ３３１に入力され、Ａ／Ｄ変換器３５１を介して、出力ΣＬとなる。ゲインアンプ３２１，３２２，３２３については、検出器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３出力の加算信号のＳＮ比を最大化する様に各検出器の検出信号毎にゲイン値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が設定される。
　図４に、図３で示した加算信号のＳＮ比を最大化するゲイン値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の算出処理手順の一例を示す。処理が開始されると（ステップ４０１、図中ではＳ４０１と表記する。以下同様。）、各検出器のノイズ信号値Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎを測定する（ステップ４０２）。この中から最小値のノイズ値を選択する（ステップ４０３）。本例ではＬ１ｎとする。設定すべきゲインは、最小値を基準＝１とし、残りの検出信号のノイズ値がＬ１ｎと同じになる値となる。本例ではＧ１＝１（基準），Ｇ２＝Ｌ１ｎ／Ｌ２ｎ，Ｇ３＝Ｌ１ｎ／Ｌ３ｎと算出される（ステップ４０４）。各検出器のゲインアンプに算出値を設定し（Ｓ４０５）、終了となる（ステップ４０６）。
　図５に、デジタルデータを用いた場合の処理の作用・構成の一例を示す。検出器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の出力は、それぞれ、ゲインアンプ５１１，５１２，５１３を経由し、Ａ／Ｄ変換器５２１，５２２，５２３を介して、出力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３となる。さらに、出力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、ノイズ検出回路３０で、ノイズ検出信号Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎとなり、最小値検出回路４０およびゲイン算出回路５０へ入力される。最小値選択回路４０で選択された最小値（図５の例ではＬ１ｎ＞Ｌ２ｎ＞Ｌ３ｎであるため最小値としてＬ１ｎが選択される。）に基づいて、ゲイン算出回路５０において、ゲイン算出処理がなされ、ゲイン信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が算出される。図５の例では、Ｇ１＝１，Ｇ２＝Ｌ１ｎ／Ｌ２ｎ，Ｇ３＝Ｌ１ｎ／Ｌ３ｎである。ゲイン演算回路６１，６２，６３では、出力Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、ゲイン信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が入力され、それらに基づきゲイン演算処理がなされ、出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が出力される。図５の例では、Ｓ１＝Ｌ１，Ｓ２＝Ｌ２＊（Ｌ１ｎ／Ｌ２ｎ），Ｓ３＝Ｌ３＊（Ｌ１ｎ／Ｌ３ｎ）である。加算回路７０において、これら出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が加算処理されΣＳとして出力される。ΣＳ＝Ｓ１＝Ｌ１＋Ｓ２＋Ｓ３となる。各検出器の加算信号のＳＮ比を最大化する論理は図４で示したものと同じであるが、図３のアナログ信号での処理回路では予め各検出器のノイズ値を測定しゲイン値を算出し設定しておく必要があるのに対し、本図５の構成ではリアルタイムで各検出器の加算信号のＳＮ比を最大化するゲイン値が算出できるため、より詳細な領域毎にその設定が可能となり検出感度の向上が実現できる。
　図６に、判定処理器の作用構成の一例を示す。Ａ／Ｄ変換器の出力ＡＤ１は、演算器６０３に入力され予め設定された演算論理またはＣＰＵ６０１の指示によりＢｕｓ６０２を介して設定された演算論理に従い閾値Ｔｈ１ｒが算出されメモリ６０４に格納できる。閾値Ｔｈ１ｒの書込みおよび閾値Ｔｈ１ｍの読出し時のメモリアドレス生成は検査ステージに実装されているエンコーダ信号を基に行われる。そのメモリアドレスに従い検査位置を認識し検査位置に対応する算出閾値のメモリ６０４への書込み及び検査時の検査閾値の読出しが行われる。また、メモリ６０４はＣＰＵ６０１の指示によりＢｕｓ６０２を介して読出し、書込みが可能である。レジスタ６０５はＣＰＵ６０１の指示によりＢｕｓ６０２を介して閾値Ｔｈ１ｆを設定可能である。比較器６０７への閾値入力はＣＰＵ６０１の指示により設定された選択コードＳＣ１に基づき選択回路６０６においてＴｈ１ｒ，Ｔｈ１ｍ，Ｔｈ１ｆのいずれかが選択可能である。選択された閾値Ｔｈ１はＡ／Ｄ変換器の出力ＡＤ１と比較器６０７で大小判定されＡＤ１＞Ｔｈ１の場合、判定結果Ｄｆ１は欠陥有りの符号と欠陥データ値ＡＤ１を出力する。ＳＣ１は指定サイズ以上を検出する場合はＴｈ１ｆ、被検査体の表面状態に応じた最適な閾値で検査する場合はＴｈ１ｒ、被検査体の領域別に検査感度を指定する場合はＴｈ１ｍを選択する様に検査目的により閾値選択の設定が可能である。
　図７に、検出器が４個の場合の光学系構成と試料からの反射・散乱光の分布の一例を示す。照明レンズ７ｂにより、試料８に照射された光による試料８からの反射・散乱光は、空間的に独立した位置に配置された検出レンズ２１，３１，４１，７１を介して、検出器２２，３２，４２，７２にて、各々電気信号に変換される。各検出器２２，３２，４２，７２から出力される信号強度は、試料の表面状態，結晶構造などにより信号強度分布マップＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓ，Ｄ４ｓ毎に強度分布が異なる。図７下半分に示される、信号強度分布マップＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓ，Ｄ４ｓ毎に、領域（１），領域（２），領域（３），領域（４）で信号強度が高い状態を表している。信号強度の大きさに応じて、前記図６の判定処理器機能により、閾値が生成されることにより、試料全面を試料の状態によらず最適条件で検査可能である。各検出器２２，３２，４２，７２は試料全面の信号を取り込み信号強度に対応した最適な閾値で検査可能である。
　図１１に検出器が３個の場合の再処理構成を示す。異物・欠陥判定機構１３からは３つの検出器毎及び３つの検出器の加算信号での検査結果が４つのファイルＤｆ１～Ｄｆ４として出力され検査結果格納再処理機構１５に格納される。格納されたファイルは入力部１３１より設定された条件にて演算され新しいファイルとして格納される。演算条件は例えば検出器（１）のみで検出、検出器（１）と検出器（３）で検出などの論理積や検出器（１）と検出器（２）のどちらかで検出などの論理和，指定欠陥サイズより大きい，小さい、または指定欠陥サイズ範囲での処理などがある。また、上記の論理積和と欠陥サイズの両条件を同時に適用可能である。検出器（１），検出器（２），検出器（３）は空間的に独立しているため、異物・欠陥の形状，サイズの違いが散乱光の方位角，仰角，散乱強度の違いとして検出され各検出器での検出有無、欠陥サイズを適正な条件で再処理を行うことで異物・欠陥の分類が可能となる。
〔応用例１〕
　図８を用いて、ウェーハ外周部の検査への応用例を説明する。ウェーハ外周部の領域ＥＧ（例えば、ベベル領域）の検査では、平坦部ＦＴと同一の閾値ではウェーハからのノイズが大きく検査できない。ウェーハ外周部の領域ＥＧのノイズが大きい要因は、主にウェーハが傾斜していることと、表面状態が平坦部ＦＴに比べて粗いことによる。上記領域ＥＧでは、ウェーハからのノイズが大きい検出器は図６を用いて説明した機能により、最適な閾値が計算され、ウェーハ表面からの強度（ノイズ成分）を排除し誤検出なく検査可能となる。また、ウェーハ表面からの入射光は小さい検出器では、図６で示された機能により、適正な閾値が計算され、高感度で欠陥・異物の判定が可能となる。
〔応用例２〕
　図９を用いて、パターン付きウェーハの検査への応用例を説明する。パターン付きウェーハについては、検査照明の走査軌跡が螺旋状または同心円となる回転ステージを用いたシステム構成を有する場合は、パターンからの散乱光ノイズはウェーハ回転角度により変化し、散乱光を一つの検出器で電気信号に変換すると、ウェーハの多くの領域でノイズが大きく、ウェーハ上の欠陥・異物の判定ができない、または著しく検出感度が低下する。
　しかし、空間的に異なる位置に複数の検出器を配置し且つウェーハからのノイズに対応し最適な閾値を領域毎に算出し検査することで、チップが形成されているチップ形成領域Ｐにおいて、パターンからの散乱光が小さい検出器が存在し、図６で示された機能により適正な閾値は計算され欠陥・異物の判定が可能となる。また、チップが形成されていない領域ＮＰにはチップが存在しないため、ウェーハからの散乱光ノイズは低くなり、自動的に検査閾値も小さく、連続的に検査可能となる。ウェーハからの散乱光強度に応じて閾値は自動生成されるため領域Ｐ，領域ＮＰの配置パターンや、領域割合によらず、同一の走査シーケンスで検査可能となり、ウェーハの処理枚数の増加が可能となる。
　また、検出処理論理にチップデータの比較を用いていないため、検査条件としてチップサイズ，配列などの情報を入力する必要がないことと、図６に示す機能により検査閾値の最適値が自動計算されるため、検査条件出しの作業時間の大幅な短縮が可能である。上記の処理は、図７に示したように複数の検出器で検出信号に応じて同時に行われ、各検出器の結果を足し合せ各検出器の検査結果と同様に出力される。
〔応用例３〕
　図１０を用いて、別のパターン付きウェーハの検査への応用例を説明する。応用例２で説明したとおり、検査条件としてチップサイズ，配列などの情報を入力する必要がないため、チップの配列がマトリクス状（千鳥格子）でない場合、または異種のチップが混在する場合、またはその両方の検査試料であっても、図６の機能により、空間的に異なる位置に配置された検出器毎、且つ検査領域（領域Ｐや領域ＮＰ）毎に適正な閾値が計算され、試料表面の状態に関わらず欠陥・異物の判定が可能となる。
　以上述べたように、本明細書では、例えば、被検査体の個々の領域に対しノイズの大きさに応じて領域毎に異なる閾値を設定することで表面状態の変化に対応でき検出感度向上を図ることが開示される。更に、検出感度の向上はノイズレベルの低減によってなされているため、ノイズ変動に起因して検出再現率が低くなっていた微小な欠陥は、感度の向上により、その検出信号の再現率が向上するため、サイジングのばらつきも改善が可能となる。
　また、例えば、光学式検査装置において、領域毎に検査閾値を設定する機能を搭載し且つ、空間的に独立した複数の検出器毎に検査閾値を設定する機能を搭載することが開示される。
　また、例えば、被検査体からのノイズの大きさは同じ領域でも空間的な方向によって異なる点に注目し、検出器毎、被検査体の領域毎に被検査体からのノイズの大きさに応じて最適な信号演算処理による検出信号ＳＮ比の最大化と最適な閾値設定を行うことで、検出感度の最大化を図ることが開示される。
　また、被検査体の表面状態，結晶構造により被検査体からのノイズは領域毎に変化するがそれに影響されずに最適な信号演算処理による検出信号ＳＮ比の最大化と最適な閾値設定が可能となり検出感度の向上を実現できることが開示される。
　さらに、例えば、以下の特徴が開示される。
１．被検査体に照明光を照射する照明系と、前記被検査体からの散乱光を検出する検出部と、空間的に独立した複数の検出器と、前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理する信号処理部とを有する検査装置。
２．上記１．において、前記独立した処理条件で処理する信号処理部は、前記複数の検出器の検出器毎に、独立して閾値を設定し判定処理する判定処理部を有する検査装置。
３．上記１．において、前記独立した処理条件で処理する信号処理部は、前記複数の検出器の検出器毎に、かつ、被検査体の個別領域毎に、ノイズと欠陥を判別する閾値を変化させて判定処理する判定処理部を有する検査装置。
４．上記１．において、前記複数の検出器の各出力信号および前記信号処理結果を任意に選択し同一画面内に表示する表示部を有する検査装置。
５．上記１．において、複数の検出器の信号処理結果を任意の条件にて再処理する信号処理部を有する検査装置。
６．上記１．において、前記信号処理部において、前記複数の検出器からの出力信号の加算結果信号のＳＮ比が最大となるゲイン設定値を算出し、複数の検出器にその値を設定する検査装置。
７．被検査体に照明光を照射して検査する検査方法において、前記被検査体からの散乱光を、空間的に独立した複数の検出器にて検出し、前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理する検査方法。
８．上記７．において、前記独立した処理条件で処理するとは、前記複数の検出器の検出器毎に、独立して閾値を設定し判定処理する検査方法。
９．上記７．において、前記独立した処理条件で処理するとは、前記複数の検出器の検出器毎に、かつ、被検査体の個別領域毎に、ノイズと欠陥を判別する閾値を変化させて判定処理する検査方法。
１０．上記７．において、前記複数の検出器の各出力信号および前記信号処理結果を任意に選択し同一画面内に表示する検査方法。
１１．上記７．において、複数の検出器の信号処理結果を任意の条件にて再処理する検査方法。
１２．上記７．において、前記複数の検出器からの出力信号の加算結果信号のＳＮ比が最大となるゲイン設定値を算出し、複数の検出器にその値を設定する検査方法。
　また、本発明の態様は、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。例えば、本発明は、エピタキシャルウェーハの様に一定方向に結晶の壁界面がある場合も適用される。この場合は、各独立した検出器から検出された信号のうち最も小さい信号を出力している検出器の情報を選択して検査処理を行うという構成にすればよい。これは、結晶の壁界面に起因した散乱光は方位的に特性を有するはずであるため、全方位を網羅するように配置された複数の検出器のうちのいずれかでは、この結晶の壁界面に起因した散乱光を検出しないことを期待できるためである。
１　光源
２　光量調整機構
３　光軸補正機構
５　ズーム機構
６ａ　垂直斜方照射切り替えミラー
７ａ　集光レンズ
８　試料
９　ＸＹＺθステージ
１０　検出レンズ
１１　検出器
１２　Ａ／Ｄ変換器
１３　異物・欠陥判定機構
１３１　入力部
１３２　出力部

Claims (12)

  1. 　被検査体に照明光を照射する照明系と、
    　前記被検査体からの散乱光を検出する検出部と、
    　空間的に独立した複数の検出器と、
    　前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理する信号処理部とを有することを特徴とする検査装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記独立した処理条件で処理する信号処理部は、前記複数の検出器の検出器毎に、独立して閾値を設定し判定処理する判定処理部を有することを特徴とする検査装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記独立した処理条件で処理する信号処理部は、前記複数の検出器の検出器毎に、かつ、被検査体の個別領域毎に、ノイズと欠陥を判別する閾値を変化させて判定処理する判定処理部を有することを特徴とする検査装置。
  4. 　請求項１において、
    　前記複数の検出器の各出力信号および前記信号処理結果を任意に選択し同一画面内に表示する表示部を有することを特徴とする検査装置。
  5. 　請求項１において、
    　複数の検出器の信号処理結果を任意の条件にて再処理する、再処理しないの選択および複数の検出器の信号処理結果を任意の条件にて再処理する信号処理部を有する検査装置。
  6. 　請求項１において、
    　前記信号処理部において、前記複数の検出器からの出力信号の加算結果信号のＳＮ比が最大となるゲイン設定値を算出し、複数の演算器にその値を設定することを特徴とする検査装置。
  7. 　被検査体に照明光を照射して検査する検査方法において、
    　前記被検査体からの散乱光を、空間的に独立した複数の検出器にて検出し、
    　前記複数の検出器の各出力信号を独立した処理条件で信号処理することを特徴とする検査方法。
  8. 　請求項７において、
    　前記独立した処理条件で処理するとは、前記複数の検出器の検出器毎に、独立して閾値を設定し判定処理することを特徴とする検査方法。
  9. 　請求項７において、
    　前記独立した処理条件で処理するとは、前記複数の検出器の検出器毎に、かつ、被検査体の個別領域毎に、ノイズと欠陥を判別する閾値を変化させて判定処理することを特徴とする検査方法。
  10. 　請求項７において、
    　前記複数の検出器の各出力信号および前記信号処理結果を任意に選択し同一画面内に表示することを特徴とする検査方法。
  11. 　請求項７において、
    　複数の検出器の信号処理結果を任意の条件にて再処理することを特徴とする検査方法。
  12. 　請求項７において、
    　前記複数の検出器からの出力信号の加算結果信号のＳＮ比が最大となるゲイン設定値を算出し、複数の検出器にその値を設定することを特徴とする検査方法。
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