WO2017013771A1

WO2017013771A1 - 検査装置及び検査方法

Info

Publication number: WO2017013771A1
Application number: PCT/JP2015/070857
Authority: WO
Inventors: 健吾今川; 廉永茂原; 高志広井; 栄治今井; 雅巳幕内
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2018-01-22

Abstract

複雑かつ微小サイズのパターン・欠陥の検査に好適な検査装置とその制御方法を提供するために、移動しているステージに載置された試料に光源部から発射した光を照射し、光が照射された試料からの散乱光を検出するタイミングを制御しながらイメージセンサで検出し、試料からの散乱光を検出したイメージセンサからの出力信号を画像処理部で受けてこの画像処理部で受けた出力信号から試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から試料パターンの欠陥を検出し、画像処理部で処理した結果を画面上に表示する検査装置および欠陥検査方法において、イメージセンサの受光時間を一定にするトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を用いてイメージセンサの受光時間が一定になるように制御して試料からの散乱光を検出するようにした。

Description

検査装置及び検査方法

　本発明は、半導体ウェハ、半導体装置（半導体集積回路装置）、フォトマスク（露光マスク）、液晶パネルなどの欠陥を検査、計測、または観察を行う検査装置及び検査方法に関する。

　本発明に関連する半導体検査装置として、特開２０１０－９１５５２号公報（特許文献１）がある。この公報では、光源を検査対象に照射して、イメージセンサで検出する光学式の検査システム（検査装置）の構成や検査方法の概要が記載されている（特許文献１〔背景技術〕参照）。特許文献１では、フォトマスクを検査対象として記載されているがフォトマスク検査に限定された装置構成ではなく、例えば半導体ウェハを対象とした検査装置（半導体検査装置）では、一例として特許文献1の段落［００６］に記載のように、イメージセンサとステージとを同期させる装置構成を有することがある。

特開２０１０－９１５５２号公報

　ウェハなどの検査対象物を搬送するステージは、機械部品を主たる構成に用いているため、常に一定速度で動作させることが難しく、速度変動が生じてしまう。このような状態で、ステージの移動速度とイメージセンサの検出タイミングとを同期化させた検査装置では、ステージの速度変動に合わせてイメージセンサが光を検出している時間、即ち受光時間（露光時間、撮像時間ともいう）が制御されるため、同一パターンのウェハを検査しても、ステージの測度変動に伴うイメージセンサの受光時間の変動により、同一の明度画像が得られないという課題がある。

　更に、近年の微細化技術による複雑かつ微小パターンや欠陥に、光源（例えば、連続発振やパルス発振のレーザ光など）用いて光照射した場合、ウェハからの散乱光も従来以上に微弱なもとなってきているため、ステージ速度変動に伴う画像の明度変動により、検査感度や欠陥検出率が低下して、市場での不良率増加を招いてしまう課題がある。

　この課題を解決するため、特許文献１記載のセンサ出力値を補正する技術を応用して、ステージ速度変動分をセンサ出力値に補正する手段を設けた場合、センサ出力に重畳したノイズ成分（例えば、センサ内で発生するショットノイズやセンサ出力回路ノイズなど）も増幅されるため、ステージ変動に応じてノイズ量が変動した画像で検査することになる。このため、同一パターンのウェハを検査してもノイズ成分の異なった画像となり、その結果、特に複雑かつ微小パターン検査では、検査感度や欠陥検出率が低下する課題がある。

　本発明は、上記課題を解決して、複雑かつ微小サイズのパターン・欠陥の検査に好適な検査装置及び検査方法を提供するものである。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

　即ち、本発明は、検査装置を、検査対象である試料を載置して移動可能なステージ部と、ステージ部に載置された試料に光を照射する光源部と、光源部からの光が照射された試料からの散乱光を検出するイメージセンサを備えた検出部と、検出部のイメージセンサによる散乱光の検出を制御するセンサ制御部と、試料からの散乱光を検出した検出部からの出力信号を受けて試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から試料パターンの欠陥を検出する画像処理部と、画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、ステージ部を駆動すると共にステージの位置を検出する位置検出部と位置検出部で検出したステージの位置情報に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成部とを有するステージ制御部と、光源部と検出部と画像処理部と表示部とステージ制御部とセンサ制御部とを制御する装置制御部と、ステージ制御部のトリガ信号発生部で生成した信号と装置制御部からステージ制御部に出力した信号とを受けてセンサ制御部で検出部のイメージセンサによる検出を制御するトリガ信号を生成する処理部とを備えて構成した。

　また、本発明は、検査装置を、検査対象である試料を載置して移動可能なステージ部と、ステージ部に載置された試料に光を照射する光源部と、光源部からの光が照射された試料からの散乱光を検出するイメージセンサを備えた検出部と、検出部のイメージセンサによる散乱光の検出を制御するセンサ制御部と、試料からの散乱光を検出した検出部からの出力信号を受けて試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から試料パターンの欠陥を検出する画像処理部と、画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、ステージ部を駆動すると共にステージの位置を検出する位置検出部とこの位置検出部で検出したステージの位置情報に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成部とを有するステージ制御部と、光源部と検出部と画像処理部と表示部とステージ制御部とセンサ制御部とを制御する装置制御部と、装置制御部からステージ制御部に出力した信号を受けてセンサ制御部で検出部のイメージセンサによる検出を制御するトリガ信号を生成する処理部とを備えて構成した。

　更に、本発明では、移動しているステージに載置された試料に光源部から発射した光を照射し、光が照射された試料からの散乱光を検出するタイミングを制御しながらイメージセンサで検出し、試料からの散乱光を検出したイメージセンサからの出力信号を画像処理部で受けてこの画像処理部で受けた出力信号から試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から試料パターンの欠陥を検出し、画像処理部で処理した結果を画面上に表示する欠陥検査方法において、イメージセンサの受光時間を一定にするトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を用いてイメージセンサの受光時間が一定になるように制御して試料からの散乱光を検出するようにした。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

　本発明の代表的な実施の形態によれば、第一に、特に複雑かつ微小サイズのパターン・欠陥を対象とした検査装置の検査感度を向上し、市場での不良率を抑制することができる。第二に、それらを安価な手段、かつ従来の検査装置との互換回路手段によって実現することで、半導体製造メーカ等の投資を抑制できる。

本発明の第１の実施例に係る検査装置の概略の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施例の処理部の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施例の演算・信号発生部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例１における処理部２８において生成する信号のタイミングチャート図である。本発明の実施例１におけるトリガ信号Ｓ１１１を生成する処理の流れを示すフロー図である。本発明の第２の実施例における処理部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例２における演算・信号発生部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例２における処理部２２８において生成する信号のタイミングチャート図である。本発明の第３の実施例に係る検査装置の概略の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例の処理部の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例の演算・信号発生部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例３における処理部３２８において生成する信号のタイミングチャート図である。本発明の比較例の検査装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の比較例の検査装置におけるイメージセンサの受光時間と制御信号の関係を示すタイミングチャート図である。

　本発明は、検査装置において、イメージセンサの受光時間を一定にするトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を用いて、２つ以上の複数配置されたイメージセンサの受光時間が一定になるように同期制御して試料からの散乱光を検出するようにして検査感度を向上させ、より微細な欠陥を高感度に検出できるようにしたものである。

　以下、具体的に本発明の実施例を添付図面に従って説明する。なお、本発明の実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、各実施例における検査装置の基本動作は、上述した従来の検査装置と同様なため省略し、各実施例に関わる動作とその要点に限定して説明する。

　図１は、第１の実施例における検査装置１００の概略構成を示す図である。　
　本実施例における検査装置は、検査対象であるウェハ３０を載置するステージ３１、レーザ光源３２、イメージセンサ１及び１１、装置制御部２０、センサ制御部２２、画像処理部２３、ＧＵＩ２４、処理部２８、ステージ制御部６０を備えている。

　上記構成において、検査装置の操作者は、ＧＵＩ２４（Graphical User Interface）や、装置制御部２０と接続する図示を省略したユーザーインターフェース（例えば、操作パネル、キーボード、検査情報・条件等の記載ファイル（レシピとも呼ぶ）読み込みなど）から検査条件などが設定または選択させる。装置制御部２０では、設定された検査条件にもとづき、レーザ（光源）３２、ステージ制御部６０、センサ制御部２２へ命令を送る。

　レーザ光源３２では、装置制御部２０からの命令（レーザーパワー、波長などのレーザ条件）に応じて、ステージ３１に配置したウェハ３０へ照射光（検査光）３３を出力する。ウェハ３０への照射光３３の照射は、図示しないレンズ、ミラー、フィルタ等を照射光３３の光路または周囲に配置して、スポットや光強度などを調整してもよい。照射光３３が照射されたウェハ３０からは、ウェハ３０に形成されたパターン、欠陥、異物状況に応じた散乱光３４、３５が発生する。実際には複数の散乱光が発生するが、一例として２つの場合を示す。また、図示しないレンズ、ミラー、フィルタ等を散乱光３４、３５の光路またはその周囲に配置して、イメージセンサ１、１１の受光面（一般的にフォトダイオードがアレイ状に配置された光照射面）へ集光するなど調整してもよい。

　ステージ制御部６０は、信号生成部６１、制御部６２、位置検出部６３、トリガ生成部６４を備えている。信号生成部６１では、装置制御部２０からの検査条件命令Ｓ２０にもとづき、ステージ３１を搬送させる向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す命令Ｓ２１と、速度の元となる信号Ｓ１０を生成し、この命令・信号をもとに制御部６２がステージ３１を駆動する。位置検出部６３はステージ３１の速度変動量を検出し、トリガ信号生成部６４で位置検出部６３からの信号に応じて信号Ｓ１０を補正し、ステージ速度変動に同期したトリガ信号Ｓ１１を生成する。

　ステージ制御部６０から出力されたトリガ信号Ｓ１１は，処理部２８に入力し、処理部２８においてこの入力したトリガ信号Ｓ１１に基づいて後述する方法でトリガ信号Ｓ１１１が生成されて、センサ制御部２２に入力する。

　センサ制御部２２では、装置制御部２０からの命令Ｓ２０と、処理部２８から出力されたトリガ信号Ｓ１１１にもとづき、センサ制御信号（イメージセンサ１，１１の受光時間制御信号Ｓ１２、イメージセンサ１，１１を動作させるための制御信号Ｓ１３）と、Ａ／Ｄコンバータ４，１４を動作させるためのＡ／Ｄ制御信号Ｓ１４とを生成する。センサ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３は、ドライバ回路２，５，１２，１５を介して、イメージセンサ１，１１に入力される。

　センサ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３とは、イメージセンサ１，１１とで同期がとれた信号であり、イメージセンサ内部の電荷転送などの動作を制御するもので、例えば、垂直転送信号、水平転送（シフトレジスタ転送）信号などであり、適用するイメージセンサ（例えば、時間遅延積分型（ＴＤＩ：Time Delay Integration）型、リニア型（ライン型）などの電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）やＣＭＯＳセンサなど）の動作に必要な全ての制御信号を示す。このセンサ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３は、当該従事者（イメージセンサの設計者やメーカ、イメージセンサ適用装置の設計者など）であれば、どのような信号種であるかは、容易に（または適用するＣＣＤの仕様にて）把握することができるであろう。

　Ａ／Ｄ制御信号Ｓ１４は、ドライバ６を介して、Ａ／Ｄコンバータ４，１４に入力される。Ａ／Ｄ制御信号Ｓ１４とは、サンプリングクロックを含む信号であり、適用するＡ／Ｄコンバータ仕様に合わせて動作させるに必要な信号を含む構成であっても良い。

　イメージセンサ１，１１は、センサ制御信号のＳ２に応じて一定時間、散乱光３４，３５を受光し、受光した電荷量に相当する電気信号を出力する。センサ１，１１の出力信号は、検出回路３，１３を介してＡ／Ｄコンバータ４，１４にてデジタルデータに変換される。検出回路３，１３はバッファまたはゲインを有したアンプ回路であり、装置構成によっては省略してもよい。Ａ／Ｄコンバータ４，１４は、一般にイメージセンサの出力信号を検出するに用いられる相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）の機能を含むものであってもよい。

　以上の動作を、ステージ３１、イメージセンサ１，１１、レーザ光源３２（または照射光３３）のうち１つまたは複数をＸ、ＹまたはＺの方向に移動させて、操作者が予め設定したウェハ３０の検査領域（ウェハ３０の一部または複数領域、或いは全面）を検査する。

　画像処理部２３では、このようにして得られたイメージセンサ１，１１から出力されてＡ／Ｄコンバータ４，１４でデジタル化した検出信号をもとに画像化し、例えばＧＵＩ２４などに表示する。

　なお、レーザ光源３２は、ウェハ３０に対して、斜めに配置するように図示したが、これに限定されるものではなく、ウェハ３０へ照射光３３を照射できる構成であれば構わず、レーザ光源３２が複数配置される構成であっても良く、光源はレーザに限定されるものではない。また、イメージセンサ１と１１の２つ配置する構成例を示したが、２つ以上のイメージセンサが複数配置された構成であれば構わない。

　本実施例における検査装置の特徴は、トリガ生成部６４とセンサ制御部２２との間に処理部２８を設けた点である。以下、図２，図３を用いて本実施例について説明する。なお、図３における信号１０１（Ｓ１１）は、一例としてステージ３１の位置の誤差が徐々に増加した場合を示す。

　図２は、処理部２８の構成を示す。処理部２８は、期待値生成部５０、ＥＮ生成部５１、カウンタ５２、フリップフロップ回路部５３、５４及び演算・信号発生部５５を備えている。

　期待値生成部５０は、装置制御部２０から出力された検査条件命令Ｓ２０にもとづき、カウント数の期待値Ｓｍ（図３の１０８）とパルス幅の期待値Ｓｔ（図３では省略）とを演算、または予め用意されたテーブルやメモリなど（図示せず）から読み出す。

　ＥＮ生成部５１は、装置制御部２０から出力された検査条件命令Ｓ２０にもとづき、クロック信号ＣＬＫ（図３の１０３）に同期した開始または停止を示すイネーブル信号Ｓｅｎ（図３の１０４）を出力する。本実施例では開始を“Ｈ”、停止を“Ｌ”レベルと定義する。カウンタ５２では、イネーブル信号Ｓｅｎが“Ｈ”の期間、クロック信号ＣＬＫのクロック数をカウントし、カウント数Ｓｃ（図３の１０５）を出力する。

　フリップフロップ回路部５３では、カウンタ５２から出力されたカウント数Ｓｃを、ステージ制御部６０のトリガ生成部６４から出力されたトリガ信号Ｓ１１（図３の１０１）の立上がりでラッチ（保持）して、信号Ｓｃ’として出力する（図３の１０７）。フリップフロップ回路部５４は、トリガ生成部６４から出力されたトリガ信号Ｓ１１（図３の１０１）をクロック信号ＣＬＫ（図３の１０３）の立上がりで同期化さて信号Ｓｒ（図３の１０６）として出力し、信号Ｓｒが“Ｈ”によって、カウンタ５２のカウンタ値がリセット（ゼロクリア）させる。

　演算・信号発生部５５では、フリップフロップ回路部５３から出力された信号Ｓｃ’と、期待値生成部５０から出力されたカウント数の期待値Ｓｍ、パル幅の期待値Ｓｔから演算を行い、この結果をもとに信号Ｓ１１１を生成して出力する。

　センサ制御部２２（図１）では、信号Ｓｃ’を用い、２つのイメージ１，１１とで同期したセンサの受光時間制御信号Ｓ１２（図２，図３の１０９）を出力する。処理部２８（図２Ａ）は、例えばロジック回路やＰＤＬ（Programmable Logic Device），マイコンなどの比較的安価な部品で構成できる。

　次に演算・信号発生部５５の構成とその動作について説明する。演算・信号発生部５５は、図２Ｂに示すように、演算部５５１と信号発生部５５２を備えている。演算部５５１では、カウント数の期待値Ｓｍと信号Ｓｃ’とを用いて演算する。信号発生部５５２では、トリガ信号Ｓ１１１を生成して出力する。信号発生部５５２で生成するトリガ信号Ｓ１１１の“Ｈ”区間と“Ｌ”区間は、式１，式２により決められる。　
　S111の“Ｈ”区間＝Ｓｔ＋（Ｓｃ’－Ｓｍ）×クロック信号周期　　　　（式１）
　S111の“Ｌ”区間＝Ｓｍ×クロック信号周期－（S111の“Ｈ”区間）　　（式２）

　図３のように、装置制御部２０から処理部２８に入力する信号Ｓ１１（１０１）の１周期目に相当する信号は、信号Ｓ１１の２周期目に、２周期目に相当する信号は３周期目にと、１周期遅れて式１，式２により演算される。ここで、パル幅の期待値Ｓｔ＝Ｔａとすると、信号Ｓ１１の１周期目に相当する信号では、Ｓｃ’＝Ｓｍ＝ｘであり、式１によりＳ１１１の“Ｈ”区間＝Ｔａ、Ｓ１０の“Ｌ”区間＝ｘ×クロック信号周期－Ｔａ（＝Ｔ４と定義する）となる。

　図３の例では、ステージ３１の位置の誤差が徐々に増加するため、カウント数Ｓｃ（１０５）も信号Ｓ１１（１０１）周期と共にＸ，Ｙ，Ｚ（Ｘ＜Ｙ＜Ｚ）と増加する。上記と同様に、信号Ｓ１１の２周期目に相当する信号を式１，式２を用いて計算すると、カウント値Ｓｃ’と期待値Ｓｍとの差分によりＳ１１１（１０８）の“Ｈ”区間であるパルス幅が変動（Ｔａ＋Ｔｂ、Ｔｂ＝ｙ－ｘ）し、Ｓ１１１の“Ｌ”区間は、全周期と同等にＴ４と一定にすることができる。即ち、ステージ３１の位置の誤差の変動に応じて、信号Ｓ１（１０１）の周期がＴ１，Ｔ２，Ｔ３と変動しても、イメージセンサの受光時間に相当するＴ４の時間を一定に補正することで、画像の明度変動の課題を解決することができる。

　図２は、処理部２８の構成一例を示したものであり、これに限定されるものではない。本実施例の要点は、信号Ｓ１１の各周期で“Ｈ”となる時間（パルス幅）を調整し、“Ｌ”となる時間を設定された一定時間に補正するというものであり、これ実現する各種構成に変更しても良い。

　図４に、本実施例におけるトリガ信号Ｓ１１１を生成する処理の流れを示す。　
　まず、ＧＵＩ２４又は図示していない入力装置から、検査パラメータを設定する（Ｓｔｅｐ４０１）。次に、この設定されたパラメータに基づいて装置制御部２０からステージ制御部６０に検査条件命令Ｓ２０を送る。ステージ制御部６０では、検査条件命令Ｓ２０を入力して、ステージ３１を移動させる向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す命令Ｓ２１と、ステージ３１の移動速度に関する信号Ｓ１０を作成し、それらを制御部６２へ送り、ステージ３１を制御する（Ｓｔｅｐ４０２）。

　制御部６２からの信号でステージ３１が駆動されると、位置検出部６３でステージ３１の位置を検出して（Ｓｔｅｐ４０３）、その検出信号をトリガ信号生成部６４へ送る。トリガ信号生成部６４では、ステージ３１の位置に関する位置検出部６３からの信号とステージ３１の移動速度に関する信号生成部６１で生成した信号Ｓ１０とを受けてトリガ信号Ｓ１１を生成する（Ｓｔｅｐ４０４）。

　処理部２８では、装置制御部２０から出力された検査条件命令Ｓ２０とステージ制御部６０のトリガ信号生成部６４から出力されたトリガ信号Ｓ１１とクロック信号とを入力して、期待値生成部５０でカウント数の期待値Ｓｍとパルス幅の期待値Ｓｔを算出し、演算・信号発生部５５の側に出力するとともに、ＥＮ生成部５１でイネーブル信号Ｓｅｎを作成してカウンタ５２でカウント数Ｓｃに基づいてフリップフロップ回路５３から出力された信号Ｓｃ’を演算・信号発生部５５の側に出力する（Ｓｔｅｐ４０５）。

　演算・信号発生部５５では、演算部５５１でカウント数の期待値Ｓｍとパルス幅の期待値Ｓｔ及び信号Ｓｃ’を用いて式１及び式２に基づいて信号区間を求め、信号発生部５５２でトリガ信号Ｓ１１１を生成し（Ｓｔｅｐ４０６）、この生成されたトリガ信号Ｓ１１１は、検査条件命令Ｓ２０と共にセンサ制御部２２へ送られる(Ｓｔｅｐ４０７)。

　次に、検査が終了したかを判定し（Ｓｔｅｐ４０８）、終了していない場合には（Ｓｔｅｐ４０８でＮＯの場合）、Ｓｔｅｐ４０２へ戻ってＳｔｅｐ４０７までを実行して次のトリガ信号Ｓ１１１を生成する。検査が終了した場合には（Ｓｔｅｐ４０８でＹＥＳの場合）、一連の捜査を終了する。

　図１０に本実施例の比較例として、図１で説明した処理部２８を備えない場合について説明する。図１０において、図１で説明した本実施例における装置構成と同じ構成については同じ番号を付して、その説明を省略する。

　図１０に示した比較例の検査装置１０００の構成において、ステージ制御部１０６０を構成する信号生成部１０６１では、装置制御部１０２０からの検査条件命令Ｓ１０２０にもとづき、ステージ３１を搬送させる向き（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す命令Ｓ１０２１と、速度の元となる信号Ｓ１０１０を生成し、この命令・信号をもとに制御部１０６２がステージ３１を制御する。位置検出部１０６３はステージ３１の速度変動量を検出し、トリガ信号生成部１０６４で位置検出部１０６３からの信号に応じて信号Ｓ１０１０を補正し、ステージ速度変動に同期したトリガ信号Ｓ１０１１を生成する。

　センサ制御部１０２２では、装置制御部１０２０からの命令Ｓ１０２０と、トリガ信号Ｓ１０１１にもとづき、センサ制御信号（イメージセンサ１００１，１０１１の受光時間制御信号Ｓ１０１２、イメージセンサ動作させるための制御信号Ｓ１０１３）と、Ａ／Ｄコンバータ４，１４を動作させるためのＡ／Ｄ制御信号Ｓ１０１４とを生成する。センサ制御信号Ｓ１０１２，Ｓ１０１３は、ドライバ回路１００２，１００５，１０１２，１０１５を介して、イメージセンサ１００１，１０１１に入力される。

　次に、イメージセンサ１００１，１０１１の受光時間と制御信号の関係について、図１０と図１１を参照して動作概要を説明する。なお、符号が１１００番台は図１１を、その他は図１０を参照するものとする。

　信号１１００（Ｓ１０１０）は、信号生成部１０６１の出力信号で、検査条件命令Ｓ１０２０にもとづき生成され一定周期Ｔ１のトリガ信号である。周期Ｔ１は、ウェハのパターン構造や検査領域などに応じて信号生成部１０６１で決められる。信号１１０１（Ｓ１０１１）は、トリガ信号生成部１０６４の出力信号で、信号１１００（Ｓ１０１０）をステージ誤差情報で補正したものである。

　図１１では、一例としてステージ誤差が徐々に増加した場合を示しており、周期がＴ１，Ｔ２，Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）と徐々に増加している。信号１１０２（Ｓ１０１２）は、イメージセンサ１００１，１０１１の受光時間制御信号であり、センサ制御部１０２２で信号１１０１（Ｓ１０１１）のパルス幅をＴａに変換生成する。Ｔａの幅（時間）は、検査条件命令Ｓ１０２０と適用するイメージセンサ仕様に応じて決定される。信号１１０１（Ｓ１０１１）と信号１１０２（Ｓ１０１２）との時間遅れは、センサ制御部１０２２の処理時間分を示す。信号１１０２（Ｓ１０１２）において、時間Ｔａはイメージセンサ１００１，１０１１の垂直転送、時間Ｔ１’，Ｔ２’，Ｔ３’（Ｔ１’＜Ｔ２’＜Ｔ３’）は、イメージセンサ１００１，１０１１の受光時間に相当する。

　このように、本実施例の比較例として説明した図１０に示したような処理部２８を備えていない検査装置１０００では、ステージの位置の誤差が徐々に増加すると、イメージセンサの受光時間が変化する。一般に、イメージセンサ１００１，１０１１は、同一の光強度で同一の光スポット径であった場合、受光時間に比例してセンサ出力信号量が変化するため、処理部２８を備えていない検査装置１０００では、同一パターンのウェハを検査しても画像の明度変動が生じてしまう。

　これに対して図１乃至図４を用いて説明した本実施例による検査装置１００では、処理部２８でセンサ制御部２２を制御してセンサ１及び１１とを同期化させての受光時間が一定になるようにしたので、検出して得られる画像の明度変動を抑えることができ、より高精度な検査を実現できる。

　図５Ａは、本発明の第２の実施例として、実施例１で説明した検査装置（図１）の処理部２８と置き換える処理部２２８の構成を示す図である。実施例１の処理部２８との差異は、本実施例の処理部２２８における入力信号Ｓ１１を出力信号Ｓ２１１への補正方法である。以下、図５Ａ，図５Ｂ，図６を用いて本実施例について説明する。なお、図６における信号１０１（Ｓ１１）は、実施例１で説明したＳ１０，Ｓ１１と同一であり、一例としてステージ３１の位置の誤差が徐々に増加した場合を示す。

　本実施例における図５Ａに示した処理部２２８は、期待値生成部７０、ＥＮ生成部７１、カウンタ７２、演算・信号発生部７３を備えている。

　期待値生成部７０は、装置制御部２０から出力される検査条件命令Ｓ２０にもとづき、カウント数の期待値Ｓｍ２（図６の１２２）とパルス幅の期待値Ｓｔ２（図６では省略）とを演算、または予め用意されたテーブルやメモリなど（図示せず）から読み出す。ＥＮ生成部７１は、検査条件命令Ｓ２０と信号生成部６１から出力される信号Ｓ１１の周期動作にもとづき、クロック信号ＣＬＫ（図６の１０３）に同期した開始または停止を示すイネーブル信号Ｓｅｎ２（図６の１２０）を出力する。本実施例では開始を“Ｈ”、停止を“Ｌ”レベルと定義する。カウンタ７２では、イネーブル信号Ｓｅｎ２が“Ｈ”の期間、クロック信号ＣＬＫのクロック数をカウントし、カウント数信号Ｓｃ２（図６の１２１）を出力する。

　演算・信号発生部７３では、カウント数信号Ｓｃ２と、カウント数の期待値Ｓｍ２の比較演算を行い、この結果をもとに信号Ｓ２１１を生成してセンサ制御部２２（図１参照）へ出力するとともに、カウンタ値Ｓｃ２とカウンタ期待値Ｓｍ２とが一致すると、信号Ｓ１１をクロック信号ＣＬＫの立ち上がりと同期させた信号Ｓｒ２（図６の１２３）が“Ｈ”出力し、カウンタ７２のカウント値をリセット（ゼロクリア）する。センサ制御部２２（図１）では、信号Ｓｃ２を用い、２つのイメージ１，１１とで同期したイメージセンサの受光時間制御信号Ｓ２２（図５の１２５）を出力する。処理部２２８（図５）は、例えばロジック回路やＰＬＤ（Programmable Logic Device），マイコンなどの比較的安価な部品で構成できる。

　図５Ｂに演算・信号発生部７３の構成を示す。演算・信号発生部７３は、演算部７３１、信号発生部７３２、比較部７３３を備えている。

　次に演算・信号発生部７３の動作について説明する。演算部７３１では、期待値生成部７０から入力した信号であるカウント数の期待値Ｓｍ２とカウンタ７２から入力した信号であるカウント数信号Ｓｃ２とを用いて演算し、その演算結果に基づいて信号発生部７３２でトリガ信号Ｓ２１１を生成してセンサ制御部２２（図１参照）へ出力する。トリガ信号Ｓ２１１の“Ｈ”区間と周期は、式３，式４により決められる。　
　Ｓ211の“Ｈ”区間　＝　Ｓｔ２　　　　　　　　　　　　　（式３）
　Ｓ211の周期　　　　＝　Ｓｍ２×クロック信号周期　　　　（式４）

　ここで、パル幅の期待値Ｓｔ＝Ｔａとすると、式１によりＳ２１１の“Ｈ”区間＝Ｔａ、Ｓ２１１の“Ｌ”区間＝ｎ×クロック信号周期（＝Ｔ５と定義する）となる。図６の例では、信号Ｓ２１１では、パルス幅を期待値Ｔａで固定し、比較部７３３でカウント数Ｓｃ２とカウント期待値Ｓｍ２とを比較して、カウント数Ｓｃ２（１２１）がカウント期待値Ｓｍ２と同一になるとＳ２１１は“Ｈ”に遷移するため、全周期と同等にＴ５と一定にすることができる。即ち、ステージ３１の変動に応じて、信号Ｓ１１（１０１）の周期がＴ１，Ｔ２，Ｔ３と変動しても、イメージセンサ１および１１の受光時間に相当するＴ５の時間を一定に補正することで、画像の明度変動の課題を解決することができる。

　本実施例では、信号Ｓ１１と信号Ｓ２１１との周期遅延がないため、ステージ３１の移動とイメージセンサ１及び１１からの検出信号で生成した画像との位置合わせが容易となるため、実施例１よりも画像処理部２３（図１参照）での処理が容易になる。更に、信号Ｓ２１１のパルス幅、即ちイメージセンサの垂直転送時間が固定できるため、実施例１よりもイメージセンサのイメージラグ（電荷転送残り）特性誤差などのチャネルばらつきを低減できる。

　図５Ａ及び図５Ｂは、処理部２２８の構成の一例を示したものであり、これに限定されるものではない。本実施例の要点は、信号Ｓ１１の各周期で“Ｈ”となる時間（パルス幅）を検査に応じて一定とし、をカウント期待値Ｓｍ２で固定することで一定時間に補正するというものであり、これ実現する各種構成に変更しても良い。

　実施例１，２において、各パラメータ（パルス幅の期待値Ｓｔ，Ｓｔ２、カウント数の期待値Ｓｍ，Ｓｍ２）は、検査装置を開発する当該従事者が、検査仕様と適用するイメージセンサの仕様範囲を鑑みて設定すればよい。また、クロック信号ＣＬＫ（１０４）の周波数は、適用するイメージセンサの仕様と信号Ｓ１’のパルス幅調整のステップ時間から決定すればよく、例えば、５０ＭＨｚや５００ＭＨｚなどを適用する。クロック信号ＣＬＫは複数の周波数を有するクロック信号を切替る構成であってもよい。

　本発明の第３の実施例を図７、図８Ａ、図８Ｂ及び図９を用いて説明する。図７に示した本実施例における検査装置７００において、図１で説明した実施例１における検査装置１００と同じ部品には同じ部品番号を付して、その説明を省略する。　
　図７に示した本実施例における検査装置７００では、ステージ制御部６０のトリガ信号生成部６４で生成したトリガ信号Ｓ１１を装置制御部３２０に入力させ、処理部３２８では、装置制御部３２０から出力された検査条件命令Ｓ２０を用いてトリガ信号Ｓ３１１を作成してセンサ制御部３２２の側へ出力する構成とした点が、実施例１で説明した図１に示した検査装置１００の構成と異なる。

　センサ制御部３２２は、処理部３２８からのトリガ信号Ｓ３１１を受けて、センサ制御信号（イメージセンサ１，１１の受光時間制御信号Ｓ３１２、その他のセンサ動作させるための制御信号Ｓ３１３）と、Ａ／Ｄコンバータ４，１４を動作させるためのＡ／Ｄ制御信号Ｓ３１４とを生成する。

　一方、本実施例においては、トリガ信号生成部６４で生成したステージ３１の速度の変動誤差情報が反映されたトリガ信号Ｓ１１を装置制御部３２０へ入力し、装置制御部３２０は、入力したトリガ信号Ｓ１１に基づいて画像ずれ補正信号Ｓ３２１を生成して画像処理部３２３へ出力する。画像処理部３２３では、イメージセンサ１および１１から出力された信号を、画像ずれ補正信号Ｓ３２１に基づいて位置ずれを補正しながらそれぞれのイメージセンサ出力信号に基づく画像を生成する。これにより、ステージ３１の速度の変動誤差の影響を受けないより高精度な画像を得ることができる。

　図８Ａに処理部３２８の構成を示す。処理部３２８は、ＥＮ生成部３５１、カウンタ３５２、検査レート設定部３５３、演算・信号発生部３５５を備えている。

　ＥＮ生成部３５１は、装置制御部３２０から出力された検査条件命令Ｓ２０に基づき、クロック信号ＣＬＫ（図９の９０３）に同期した開始または停止を示すイネーブル信号Ｓｅｎ３（図９の９０４）とパルス幅期待値Ｓｔ３（図９では省略）を出力する。本実施例では開始を“Ｈ”、停止を“Ｌ”レベルと定義する。カウンタ３５２では、イネーブル信号Ｓｅｎ３が“Ｈ”の期間、クロック信号ＣＬＫのクロック数をカウントし、カウント数Ｓｃ３（図９の９０５）を演算・信号発生部３５５へ出力する。また、検査レート設定部３５３は、検査条件命令Ｓ２０を受けて、検査レート信号Ｓｉ３（図９の９０６）を作成して演算・信号発生部３５５へ出力する。

　演算・信号発生部３５５の構成を図８Ｂに示す。演算・信号発生部３５５は、演算部３５５１、信号発生部３５５２、比較部３５５３を備えている。演算部３５５１には、ＥＮ生成部３５１で生成したイネーブル信号Ｓｅｎ３とカウンタ３５２から出力されたカウント数Ｓｃ３に関する信号及びクロック信号ＣＬＫが入力されて演算を行い、その結果を信号発生部３５５２へ出力する。信号発生部３５５２は、演算部３５５１からの信号を受けてトリガ信号Ｓ３１１を生成してセンサ制御部３２２へ出力する。信号発生部３５５２で生成するトリガ信号Ｓ３１１“Ｈ”区間と“Ｌ”区間は、式５，式６により決められる。
　Ｓ311の“Ｈ”区間＝　Ｓｔ３　　　　（式５）
　Ｓ311の“Ｌ”区間＝Ｓｅｎ３×クロック信号周期－（Ｓ311の“Ｈ”区間）（式６）
ここで、パルス幅期待値Ｓｔ３＝Ｔａとすると、式５によりＳ３１１の“Ｈ”区間＝Ｔａ、Ｓ３１１の“Ｌ”区間＝ｎ×クロック周期―Ｔａ（＝Ｔ６と定義する）となる。

　比較部３５５３では、カウンタ３５２から出力されたカウント数Ｓｃ３と検査レート設定部３５３から出力された検査レート設定値Ｓｉ３とを比較して、カウント数Ｓｃ３と検査レート設定値Ｓｉ３とが同一になるとリセット信号Ｓｒ３を出力し、カウンタ３５２のリセット信号入力端子へ入力して、カウント数Ｓｃ３をゼロにリセットする。

　本実施例の特徴は、センサ制御とステージ制御とを分離して制御する方式とし、画像処理部でステージ制御による誤差を補正する構成としたことでる。このため、独立制御に適したリニア型のイメージセンサ適用装置に好適である。この構成としたことにより、他の実施例よりも容易にイメージセンサ１および１１からの出力信号により生成される画像の明度変動を検査に影響を与えない程度までに小さくすることができる。

　実施例１乃至３は、従来の検査装置に処理部を配置することで課題を解決することができるため、従来の検査装置と互換をもたせることができる。このため、従来の検査装置の回路や機能の入れ替え等によって、装置の高性能化が図れる。これによって、半導体製造メーカでは、設備投資を抑制できる効果が得られる。

　実施例本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換・統合をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

　また、上記した実施例では、本発明の動作・効果を分かりやすく説明するため、一例としてステージが徐々に増加する場合で説明したが、ステージの増加に限定されるものではなく、ステージが変動する検査装置において上記した全ての実施例が適用でき、課題解決とその効果を実現できることは言うまでもない。

　１、１１・・・イメージセンサ　　２、５、１２、１５・・・ドライバ回路　　３、１３・・・検出回路　　４、１４・・・Ａ／Ｄコンバータ　　２０，３２０・・・装置制御部　　２２，３２２・・・センサ制御部　　２３，３２３・・・画像処理部　　２４，３２４・・・ＧＵＩ　　２８，２２８，３２８・・・処理部　　３０・・・ウェハ　　３１・・・ステージ　　３２・・・レーザ光源　　６０・・・ステージ制御部

Claims

　検査対象である試料を載置して移動可能なステージ部と、
　前記ステージ部に載置された前記試料に光を照射する光源部と、
　前記光源部からの光が照射された前記試料からの散乱光を検出するイメージセンサを備えた検出部と、
　前記検出部のイメージセンサによる前記散乱光の検出を制御するセンサ制御部と、
　前記試料からの散乱光を検出した前記検出部からの出力信号を受けて前記試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から前記試料パターンの欠陥を検出する画像処理部と、
　前記画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、
　前記ステージ部を駆動すると共に前記ステージの位置を検出する位置検出部と前記位置検出部で検出した前記ステージの位置情報に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成部とを有するステージ制御部と、
　前記光源部と前記検出部と前記画像処理部と前記表示部と前記ステージ制御部と前記センサ制御部とを制御する装置制御部と、
　前記ステージ制御部の前記トリガ信号発生部で生成した信号と前記装置制御部から前記ステージ制御部に出力した信号とを受けて前記センサ制御部で前記検出部のイメージセンサによる検出を制御するトリガ信号を生成する処理部と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
　請求項１記載の検査装置であって、前記処理部は、前記ステージ制御部の前記トリガ信号発生部で生成した信号を、前記装置制御部から前記ステージ制御部に出力した信号を用いて補正演算して、前記イメージセンサを同期化して受光時間を一定にする前記トリガ信号を生成することを特徴とする検査装置。
　請求項１記載の検査装置であって、前記検出部は前記イメージセンサを複数備え、前記処理部は、前記ステージ制御部の前記トリガ信号発生部で生成した信号を、前記装置制御部から前記ステージ制御部に出力した信号を用いて補正演算して、前記複数のイメージセンサの受光時間を一定にする前記トリガ信号を生成することを特徴とする検査装置。
　検査対象である試料を載置して移動可能なステージ部と、
　前記ステージ部に載置された前記試料に光を照射する光源部と、
　前記光源部からの光が照射された前記試料からの散乱光を検出するイメージセンサを備えた検出部と、
　前記検出部のイメージセンサによる前記散乱光の検出を制御するセンサ制御部と、
　前記試料からの散乱光を検出した前記検出部からの出力信号を受けて前記試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から前記試料パターンの欠陥を検出する画像処理部と、
　前記画像処理部で処理した結果を表示する表示部と、
　前記ステージ部を駆動すると共に前記ステージの位置を検出する位置検出部と前記位置検出部で検出した前記ステージの位置情報に基づいてトリガ信号を生成するトリガ信号生成部とを有するステージ制御部と、
　前記光源部と前記検出部と前記画像処理部と前記表示部と前記ステージ制御部と前記センサ制御部とを制御する装置制御部と、
　前記装置制御部から前記ステージ制御部に出力した信号を受けて前記センサ制御部で前記検出部のイメージセンサによる検出を制御するトリガ信号を生成する処理部と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
　請求項４記載の検査装置であって、前記検出部は前記イメージセンサを複数備え、前記処理部は、前記ステージ制御部の前記トリガ信号発生部で生成した信号を、前記装置制御部から前記ステージ制御部に出力した信号を用いて補正演算して、前記複数のイメージセンサを同期化して受光時間を一定にする前記トリガ信号を生成することを特徴とする検査装置。
　請求項４記載の検査装置であって、前記イメージセンサはリニア型のイメージセンサであることを特徴とする検査装置。
　請求項４記載の検査装置であって、前記装置制御部は、前記ステージ制御部の前記トリガ信号生成部で生成したトリガ信号を受けて、前記画像処理部で生成する前記試料パターンの画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正信号を生成し、前記生成した位置ずれ補正信号を前記画像処理部へ出力することを特徴とする検査装置。
　移動しているステージに載置された試料に光源部から発射した光を照射し、
　前記光が照射された前記試料からの散乱光を検出するタイミングを制御しながらイメージセンサで検出し、
　前記試料からの散乱光を検出した前記イメージセンサからの出力信号を画像処理部で受けて前記画像処理部で前記受けた出力信号から前記試料パターンの画像を生成してこの生成した画像から前記試料パターンの欠陥を検出し、
　前記画像処理部で処理した結果を画面上に表示する、
欠陥検査方法であって、
　前記イメージセンサの受光時間を一定にするトリガ信号を生成し、
　前記生成したトリガ信号を用いて前記イメージセンサの受光時間が一定になるように制御して前記試料からの散乱光を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
　請求項８記載の欠陥検査方法であって、前記トリガ信号を、前記ステージの位置情報に基づいて生成したトリガ信号を前記ステージを駆動する信号を用いて補正することにより生成することを特徴とする欠陥検査方法。
　請求項８記載の欠陥検査方法であって、前記イメージセンサがリニア型のイメージセンサであり、前記トリガ信号を、前記ステージを駆動する信号を用い生成することを特徴とする欠陥検査方法。
　請求項８記載の検査方法であって、前記ステージの位置情報に基づいてトリガ信号を生成し、前記生成したトリガ信号を受けて、前記画像処理部で生成する前記試料パターンの画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正信号を生成することを特徴とする検査方法。
　請求項８記載の欠陥検査方法であって、前記試料からの散乱光を複数のイメージセンサで検出し、前記トリガ信号を前記複数のイメージセンサの受光時間を一定にするように生成することを特徴とする欠陥検査方法。