パターン検査装置およびパターン検査方法
【課題】ウエハの構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても欠陥を精度よく検出でき、かつ、スループットが速いパターン検査装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、パターン検出装置は、光を発生する光源と、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器とを備える。さらに、前記装置は、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器を備える。さらに、前記装置は、前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器を備える。さらに、前記装置は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部とを備える。
【解決手段】実施形態によれば、パターン検出装置は、光を発生する光源と、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器とを備える。さらに、前記装置は、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器を備える。さらに、前記装置は、前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器を備える。さらに、前記装置は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパターン検査装置では、ランプ光源の光をウエハに照射し、ウエハからの反射光を二次元検出器に結像して画像を取得し、ウエハ上の繰り返しパターンの同一箇所から得られた画素値同士を比較することで、ウエハの欠陥の有無を判定する。
【０００３】
ウエハに照射する光の波長は、ランプ光源の広い波長域の中から、バンドパスフィルタを使って、ウエハの構造や欠陥に適した波長域を選択することで設定される。この場合、ウエハ面内、ウエハ間、ロット間における下地構造のばらつきや、欠陥の高さのばらつきなどにより、適切な波長が変化してしまい、欠陥を見逃すことがあった。
【０００４】
また、従来のパターン検査装置では、ウエハに照射する光として、一定のエリアを照明する光を使用しているが、このような光に代えて、スポットビームを使用することも考えられる。しかしながら、この場合には、スポットビームでウエハ上をスキャンする必要があるため、一定のエリアを照明する光を使用する場合に比べ、スループットが遅いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９６８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウエハの構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても欠陥を精度よく検出でき、かつ、スループットが速いパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の実施形態によるパターン検出装置は、光を発生する光源と、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器とを備える。さらに、前記装置は、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器を備える。さらに、前記装置は、前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器を備える。さらに、前記装置は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部とを備える。
【０００８】
また、別の実施形態によるパターン検査方法では、光を発生させ、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する。さらに、前記方法では、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する。さらに、前記方法では、分光された前記ラインビームを二次元検出器で検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を前記二次元検出器から出力する。さらに、前記方法では、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較し、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図２】パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図３】パターン検査方法の第１の例を説明するためのグラフである。
【図４】パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図５】パターン検査方法の第１の例を説明するためのグラフである。
【図６】パターン検査方法の第２の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図７】パターン検査方法の第２の例を説明するためのグラフである。
【図８】第２実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図９】第３実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図１０】空間フィルタの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００１２】
図１のパターン検査装置は、光源１１と、凸レンズ１２と、集光レンズである第１のシリンドリカルレンズ１３と、対物レンズである第２のシリンドリカルレンズ１４と、結像レンズである第３のシリンドリカルレンズ１５と、グレーティング１６と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１７と、比較部１８と、判定部１９とを備えている。
【００１３】
光源１１は、広い波長帯域を有する白色光源である。本実施形態では、光源１１としてランプ光源を使用する。ランプ光源の例としては、Ｈｇ（水銀）ランプ、Ｘｅ（キセノン）ランプ、ハロゲンランプなどが挙げられる。
【００１４】
光源１１から発せられた白色光は、凸レンズ１２において平行光となる。この白色光はさらに、第１のシリンドリカルレンズ１３により、ラインビームに整形されてウエハ２１上に照射される。第１のシリンドリカルレンズ１３は、集光器の例である。
【００１５】
ウエハ２１で反射したラインビームは、散乱により発散した光を平行光にする第２のシリンドリカルレンズ１４を通過した後、第３のシリンドリカルレンズ１５によりグレーティング１６上に結像される。そして、このラインビームは、グレーティング１６により分光される。グレーティング１６は、分光器の例である。
【００１６】
グレーティング１６に入射するラインビームは、白色光であり、様々な波長の光を含んでいる。この白色光を構成する光は、グレーティング１６において、波長に応じて進む角度が変えられて、ＣＣＤセンサ１７上に照射される。よって、ＣＣＤセンサ１７の受光面では、波長の違いに対応した情報が一方向に沿って検出され、ラインビーム内の位置の違いに対応した情報がその直交方向に沿って検出される。図１では、前者の方向がＸ方向として示され、後者の方向がＹ方向として示されている。
【００１７】
このように、ＣＣＤセンサ１７は、グレーティング１６により分光されたラインビームを一括で検出する。そして、ＣＣＤセンサ１７は、検出したラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する。この出力信号は、比較部１８に供給される。ＣＣＤセンサ１７は、二次元検出器の例である。
【００１８】
図１のパターン検査装置では、このようなスペクトル情報を取得する処理が、ウエハ２１上の繰り返しパターンに対して行われる。そして、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報が、比較部１８に供給される。
【００１９】
比較部１８は、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報を比較する。具体的に言うと、繰り返しパターンは、同一形状を有するパターンを複数含んでおり、比較部１８は、これらのパターンの対応箇所から得られたスペクトル同士を比較する。比較部１８による比較処理は、例えば、ウエハ２１上に作製された隣り合うＩＣチップ間や、１つのＩＣチップ内の繰り返し回路パターン内で行われる。
【００２０】
そして、判定部１９は、スペクトル情報の比較結果に基づいて、ウエハ２１の欠陥の有無を判定する。このように、本実施形態では、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報を比較することで、ウェハ２１の欠陥の有無を判定することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態では、ウエハ２１からの反射光のスペクトル情報を利用して欠陥検出を行う。そのため、ウエハ２１に照射する光として、ウエハ２１の構造や欠陥に適した波長域に設定した光ではなく、白色光を使用する。よって、本実施形態によれば、一度に複数の波長を使って検査を行うことができるため、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００２２】
ウエハ２１の構造のばらつきの例としては、ウエハ２１上の層の膜厚のばらつき、回路パターンの線幅や高さのばらつき、屈折率や吸収率の変化を伴うウエハ２１上の層の物質のばらつきなどが挙げられる。ウエハ２１の欠陥のばらつきの例としては、欠陥の高さやサイズのばらつき、誘電体やメタルなど欠陥の材質の違いなどが挙げられる。
【００２３】
また、本実施形態では、ウエハ２１に照射する光として、スポットビームではなく、ラインビームを使用する。そのため、ウエハ２１上をラインビームでスキャンすることで、スポットビームでウエハ２１上をスキャンする場合に比べ、ウエハ面内のスペクトル情報を高速に取得できる。よって、本実施形態によれば、スループットの速いパターン検査を行うことができる。
【００２４】
なお、ウエハ２１に照射する光は、波長域の広がりのある光であれば、白色光以外の光であってもよい。これにより、白色光を使用する場合と同様に、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても欠陥を精度よく検出することが可能となる。
【００２５】
（１）パターン検査方法の第１の例
次に、図２〜図５を参照し、第１実施形態のパターン検査方法の第１の例について説明する。
【００２６】
図２、図３はそれぞれ、パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００２７】
図２(ａ)は、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。図２(ａ)において、ウエハ２１は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に順に形成された積層層１０２〜１０５と、積層層１０５上に形成されたパターン層１１１を備えている。パターン層１１１の例としては、配線パターンが形成された配線層などが挙げられる。
【００２８】
図２(ｂ)は、図２(ａ)と同様に、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。ただし、図２(ａ)が、良品の断面を示しているのに対し、図２(ｂ)は、欠陥Ｘを有する不良品の断面を示している。
【００２９】
以下、図２(ａ)の検査位置を第１の検査位置と呼び、図２(ｂ)の検査位置を第２の検査位置と呼ぶことにする。
【００３０】
比較部１８が行う比較方法の一例として、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル同士の差分を算出する方法が挙げられる。この比較処理では、例えば、あるＩＣチップ上のあるパターンと、別のＩＣチップ上の対応箇所にある、前記パターンと同一形状のパターンとの間で、上記差分を算出する。この場合、前者のパターンと後者のパターンは、各々が繰り返しパターンである必要はなく、前者のパターンや後者のパターンと同一形状の複数のパターンがＩＣチップ間で繰り返されることで、繰り返しパターンが形成されている。また、上記の比較処理では、例えば、同じＩＣチップ上の繰り返しパターン内において、この繰り返しパターンを構成するあるパターンと、この繰り返しパターンを構成する、前記パターンと同一形状の別のパターンとの間で、上記差分を算出する。
【００３１】
ここで、図３(ａ)、図３(ｂ)はそれぞれ、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所である第１、第２の検査位置から得られたスペクトルを示し、図３(ｃ)は、これらのスペクトル同士の差分を示す。よって、図３(ｃ)は、第１、第２の検査位置を比較対象とした場合の比較結果に相当する。なお、図３(ａ)〜図３(ｃ)の横軸、縦軸はそれぞれ、ラインビームの波長と強度を示す。
【００３２】
第１、第２の検査位置に欠陥がなければ、図３(ｃ)に示す差分強度は、いずれの波長においても小さな値になるはずである。しかしながら、この例では、第２の検査位置に欠陥があるため、第２の検査位置のスペクトルでは、図３(ｂ)に示すように、ある波長で強度が変化する。その結果、図３(ｃ)に示す差分強度は、この波長において大きな値となっている。
【００３３】
そこで、判定部１９は、図３(ｃ)に示す差分強度に基づいて、欠陥の有無を判定する。具体的には、この差分強度が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合には、欠陥があると判定する。一方、この差分強度が、いずれの波長においても閾値より小さい場合には、欠陥がないと判定する。図３(ｃ)では、この閾値の例が、Ｉthで示されている。
【００３４】
なお、比較部１８は、２箇所の検査位置を比較する際、一方の検査位置を判定済みの検査位置とし、他方のウエハ２１を未判定の検査位置としてもよい。この場合、判定部１９は、後者の検査位置の欠陥の有無を判定することになる。
【００３５】
また、比較部１８は、２箇所の検査位置を比較する際、両方の検査位置を未判定の検査位置としてもよい。この場合、判定部１９は例えば、「いずれかの検査位置に欠陥がある」または「いずれの検査位置にも欠陥がない」という判定結果を出力する。
【００３６】
また、図３(ｂ)に示す強度変化は、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつかなければ、特定の決まった波長に現れる。しかしながら、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつくと、ウエハ２１の構造や欠陥に適した波長が変化するため、強度変化が現れる波長が変化してしまう。そのため、従来のパターン検査装置は、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつくと、欠陥を見逃すことがあった。一方、本実施形態によれば、以下のように、このような欠陥も精度よく検出することができる。
【００３７】
図４、図５はそれぞれ、図２、図３と同様に、パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００３８】
図４(ａ)、図４(ｂ)はそれぞれ、図２(ａ)、図２(ｂ)と同様に、良品、不良品の断面を示している。ただし、図２(ａ)、図２(ｂ)に示す積層層１０４の厚さが、Ｔ1であるのに対し、図４(ａ)、図４(ｂ)に示す積層層１０４の厚さは、Ｔ1よりも厚いＴ2となっている。すなわち、図４(ａ)、図４(ｂ)に示すウエハ２１は、図２(ａ)、図２(ｂ)に示すウエハ２１と異なる構造を有している。
【００３９】
以下、図４(ａ)の検査位置を第１の検査位置と呼び、図４(ｂ)の検査位置を第２の検査位置と呼ぶことにする。
【００４０】
図５(ａ)、図５(ｂ)はそれぞれ、図３(ａ)、図３(ｂ)と同様に、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所である第１、第２の検査位置から得られたスペクトルを示す。また、図５(ｃ)は、図３(ｃ)と同様に、これらのスペクトル同士の差分を示す。
【００４１】
この例では、第２の検査位置に欠陥があるため、第２の検査位置のスペクトルでは、図５(ｂ)に示すように、ある波長で強度が変化する。ただし、この波長は、図３(ｂ)において強度が変化した波長とは異なっている。その結果、図５(ｃ)に示す差分強度は、図３(ｃ)に示す差分強度と異なる波長において大きな値となっている。
【００４２】
従来のパターン検査装置は、このようなウエハ構造の変化があると、欠陥を精度よく検出することができなかった。しかしながら、本実施形態では、上記の差分強度がいずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、欠陥があると判定するため、このようなウエハ構造の変化があっても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００４３】
（２）パターン検査方法の第２の例
次に、図６、図７を参照し、第１実施形態のパターン検査方法の第２の例について説明する。
【００４４】
図６、図７はそれぞれ、パターン検査方法の第２の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００４５】
図６(ａ)は、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。図６(ａ)において、ウエハ２１は、半導体基板２０１と、半導体基板２０１上に形成されたパターン層２０２を備えている。パターン層２０２の例としては、配線パターンが形成された配線層などが挙げられる。
【００４６】
図６(ｂ)と図６(ｃ)は、図６(ａ)と同様に、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。ただし、図６(ａ)が、良品の断面を示しているのに対し、図６(ｂ)と図６(ｃ)は、欠陥２１１を有する不良品の断面を示している。また、図６(ｂ)に示す欠陥２１１の高さは、Ｈ1であるのに対し、図６(ｃ)に示す欠陥２１１の高さは、Ｈ1よりも低いＨ2となっている。すなわち、図６(ｂ)と図６(ｃ)では、欠陥の高さにばらつきがある。
【００４７】
以下、図６(ａ)〜図６(ｃ)の検査位置をそれぞれ、第１〜第３の検査位置と呼ぶことにする。
【００４８】
比較部１８は、第１の例の場合と同様に、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル同士の差分を算出する。ここで、図７(ａ)〜図７(ｃ)はそれぞれ、第１〜第３の検査位置から得られたスペクトルを示す。また、図７(ｄ)は、第１、第２の検査位置から得られたスペクトル同士の差分を示し、図７(ｅ)は、第１、第３の検査位置から得られたスペクトル同士の差分を示す。そして、判定部１９も、第１の例の場合と同様に、これらの差分に基づいて、欠陥の有無を判定する。
【００４９】
図７(ｂ)に示す強度変化と、図７(ｃ)に示す強度変化は、欠陥の高さのばらつきを反映して、異なる波長で現れている。その結果、図７(ｂ)に示す差分強度と、図７(ｃ)に示す差分強度は、異なる波長において大きな値となっている。
【００５０】
従来のパターン検査装置は、このような欠陥構造の変化があると、欠陥を精度よく検出することができなかった。しかしながら、本実施形態では、上記の差分強度がいずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、欠陥があると判定するため、このような欠陥構造の変化があっても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００５１】
図７(ｂ)では、強度が変化する波長が３００ｎｍとなっており、図７(ｃ)では、強度が変化する波長が５５０ｎｍとなっている。本発明者らの知見によれば、これら強度が変化する波長は、欠陥の高さに依存している。よって、本実施形態のパターン検査装置は、強度が変化する波長から欠陥の高さを推定してもよい。このような推定処理は、例えば、欠陥の高さと強度が変化する波長との対応関係を調べ、その対応表を予めパターン検査装置内に格納しておくことで実現可能である。
【００５２】
（３）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、ウエハ２１からの反射光のスペクトル情報を利用して欠陥検出を行う。よって、本実施形態によれば、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態では、ウエハ２１に照射する光として、スポットビームではなく、ラインビームを使用する。よって、本実施形態によれば、スポットビームを使用する場合に比べ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００５６】
図１のパターン検査装置の光学系は、開口数ＮＡが比較的大きいため、第３のシリンドリカルレンズ（結像レンズ）１５を備えている。これに対し、図８のパターン検査装置の光学系は、開口数ＮＡが比較的小さいため、第３のシリンドリカルレンズ１５は設けられていない。図８の構成には、第３のシリンドリカルレンズ１５が不要な分、製造コストが安価になるという利点がある。
【００５７】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となり、かつ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００５８】
なお、第１、第２実施形態では、グレーティング１６およびＣＣＤセンサ１７として、これらが一体化されたスペクトルカメラを採用してもよい。
【００５９】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００６０】
図９のパターン検査装置は、ランプ光源１１、グレーティング１６、ＣＣＤセンサ１７の代わりに、それぞれスーパーコンティニウム光源３１、プリズム３２、ＣＭＯＳセンサ３３を備えている。
【００６１】
スーパーコンティニウム光源３１は、白色光として、スーパーコンティニウム光と呼ばれる広帯域なレーザー光を発生する白色光源である。スーパーコンティニウム光源３１には、ランプ光源１１に比べ、光量を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善できるという効果がある。
【００６２】
プリズム３２は、グレーティング１６と同様、ウエハ２１で反射したラインビームを分光する分光器である。また、ＣＭＯＳセンサ３３は、ＣＣＤセンサ１７と同様、分光されたラインビームを検出する二次元検出器である。
【００６３】
なお、第１、第３のシリンドリカルレンズ１３、１５はそれぞれ、シリンドリカルレンズ以外の集光器、結像器に置き換えてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、光源３１とウエハ２１の設置位置との間の光路上、またはウエハ２１の設置位置とプリズム３２との間の光路上に、偏光子や検光子を配置してもよい。これにより、例えば、欠陥ごとにその検出に適した偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光、右楕円偏光、左楕円偏光など）を選択することが可能となり、欠陥の検出感度を上げることができる。
【００６５】
例えば、配線パターンを検査する際、配線が断線するオープン欠陥を検査する場合には、配線方向に平行に振動する偏光を使用することが望ましい。一方、配線同士がつながってしまうショート欠陥を検査する場合には、配線方向に垂直に振動する偏光を使用することが望ましい。よって、配線パターンを検査する際には、欠陥の種類に適した偏光を選択するようにしてもよい。
【００６６】
また、偏光子や検光子を使用する場合には、ＣＭＯＳセンサ３３において、ラインビームの強度の代わりに、ラインビームから得られたＰ偏光とＳ偏光の強度差や位相差を検出してもよい。
【００６７】
図９に示す符号Ｐ1は、凸レンズ１２と第１のシリンドリカルレンズ１３との間の光路上の点を示す。また、符号Ｐ2は、第２のシリンドリカルレンズ１４と第３のシリンドリカルレンズ１５との間の光路上の点を示す。本実施形態では、偏光子や検光子を、例えば点Ｐ1や点Ｐ2に配置する。
【００６８】
また、図９に示す符号αは、ウエハ２１に対する照明光学系の角度、すなわち、ラインビームの入射角を示す。また、符号βは、ウエハ２１に対する結像光学系の角度、すなわち、ラインビームの出射角を示す。これらの角度が等しければ、パターン検査装置の光学系は明視野光学系となり、これらの角度が異なっていれば、パターン検査装置の光学系は暗視野光学系となる。本実施形態は、どちらの光学系にも適用可能である。
【００６９】
入射角αと出射角βが等しい場合でも、照明光学系の光路上と、結像光学系の光路上のそれぞれに、図１０に示す空間フィルタを設置することで、暗視野光学系を構成することができる。
【００７０】
図１０は、これらの空間フィルタの構成を示す概略図である。図１０(ａ)は、照明光学系の光路上の空間フィルタ３４を示し、図１０(ｂ)は、結像光学系の光路上の空間フィルタ３５を示す。符号４１、４３は、これらの空間フィルタ３４、３５への入射光を示し、符号４２、４４は、これらの空間フィルタ３４、３５からの透過光を示す。
【００７１】
空間フィルタ３４は例えば、図９に示す点Ｐ1に配置され、空間フィルタ３５は例えば、図９に示す点Ｐ2に配置される。これらの空間フィルタ３４、３５によれば、ウエハ２１への照射光を構成する光成分の角度や、プリズム３２への入射光を構成する光成分の角度を選択することが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態では、欠陥の種類や下地パターンの構造などに応じて、照明光学系の光路上や結像光学系の光路上に、欠陥を強調する空間フィルタや、ノイズを低減する空間フィルタを配置してもよい。
【００７３】
また、本実施形態のパターン検査装置は、上述の構成要素以外の構成要素を備えていてもよい。このような構成要素の例としては、リレーレンズのような、倍率を変換する機能を有する光学素子などが挙げられる。
【００７４】
第３実施形態によれば、第１、第２実施形態と同様、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となり、かつ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００７５】
なお、第１から第３実施形態の構成は、部分的に組み合わせて使用してもよい。例えば第１実施形態において、ランプ光源１１、グレーティング１６、ＣＣＤセンサ１７のうちのランプ光源１１のみを、スーパーコンティニウム光源３１に置き換えてもよい。
【００７６】
以上、第１から第３実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１１：ランプ光源、１２：凸レンズ、
１３：第１のシリンドリカルレンズ（集光レンズ）、
１４：第２のシリンドリカルレンズ（対物レンズ）、
１５：第３のシリンドリカルレンズ（結像レンズ）、
１６：グレーティング、１７：ＣＣＤセンサ、１８：比較部、１９：判定部、
２１：ウエハ、３１：スーパーコンティニウム光源、
３２：プリズム、３３：ＣＭＯＳセンサ、３４、３５：空間フィルタ、
４１、４３：入射光、４２、４４：透過光、
１０１：半導体基板、１０２〜１０５：積層層、１１１：パターン層、
２０１：半導体基板、２０２：パターン層、２１１：欠陥
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパターン検査装置では、ランプ光源の光をウエハに照射し、ウエハからの反射光を二次元検出器に結像して画像を取得し、ウエハ上の繰り返しパターンの同一箇所から得られた画素値同士を比較することで、ウエハの欠陥の有無を判定する。
【０００３】
ウエハに照射する光の波長は、ランプ光源の広い波長域の中から、バンドパスフィルタを使って、ウエハの構造や欠陥に適した波長域を選択することで設定される。この場合、ウエハ面内、ウエハ間、ロット間における下地構造のばらつきや、欠陥の高さのばらつきなどにより、適切な波長が変化してしまい、欠陥を見逃すことがあった。
【０００４】
また、従来のパターン検査装置では、ウエハに照射する光として、一定のエリアを照明する光を使用しているが、このような光に代えて、スポットビームを使用することも考えられる。しかしながら、この場合には、スポットビームでウエハ上をスキャンする必要があるため、一定のエリアを照明する光を使用する場合に比べ、スループットが遅いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９６８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウエハの構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても欠陥を精度よく検出でき、かつ、スループットが速いパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の実施形態によるパターン検出装置は、光を発生する光源と、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器とを備える。さらに、前記装置は、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器を備える。さらに、前記装置は、前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器を備える。さらに、前記装置は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部とを備える。
【０００８】
また、別の実施形態によるパターン検査方法では、光を発生させ、前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する。さらに、前記方法では、前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する。さらに、前記方法では、分光された前記ラインビームを二次元検出器で検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を前記二次元検出器から出力する。さらに、前記方法では、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較し、前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図２】パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図３】パターン検査方法の第１の例を説明するためのグラフである。
【図４】パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図５】パターン検査方法の第１の例を説明するためのグラフである。
【図６】パターン検査方法の第２の例を説明するためのウエハ断面図である。
【図７】パターン検査方法の第２の例を説明するためのグラフである。
【図８】第２実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図９】第３実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図１０】空間フィルタの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００１２】
図１のパターン検査装置は、光源１１と、凸レンズ１２と、集光レンズである第１のシリンドリカルレンズ１３と、対物レンズである第２のシリンドリカルレンズ１４と、結像レンズである第３のシリンドリカルレンズ１５と、グレーティング１６と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ１７と、比較部１８と、判定部１９とを備えている。
【００１３】
光源１１は、広い波長帯域を有する白色光源である。本実施形態では、光源１１としてランプ光源を使用する。ランプ光源の例としては、Ｈｇ（水銀）ランプ、Ｘｅ（キセノン）ランプ、ハロゲンランプなどが挙げられる。
【００１４】
光源１１から発せられた白色光は、凸レンズ１２において平行光となる。この白色光はさらに、第１のシリンドリカルレンズ１３により、ラインビームに整形されてウエハ２１上に照射される。第１のシリンドリカルレンズ１３は、集光器の例である。
【００１５】
ウエハ２１で反射したラインビームは、散乱により発散した光を平行光にする第２のシリンドリカルレンズ１４を通過した後、第３のシリンドリカルレンズ１５によりグレーティング１６上に結像される。そして、このラインビームは、グレーティング１６により分光される。グレーティング１６は、分光器の例である。
【００１６】
グレーティング１６に入射するラインビームは、白色光であり、様々な波長の光を含んでいる。この白色光を構成する光は、グレーティング１６において、波長に応じて進む角度が変えられて、ＣＣＤセンサ１７上に照射される。よって、ＣＣＤセンサ１７の受光面では、波長の違いに対応した情報が一方向に沿って検出され、ラインビーム内の位置の違いに対応した情報がその直交方向に沿って検出される。図１では、前者の方向がＸ方向として示され、後者の方向がＹ方向として示されている。
【００１７】
このように、ＣＣＤセンサ１７は、グレーティング１６により分光されたラインビームを一括で検出する。そして、ＣＣＤセンサ１７は、検出したラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する。この出力信号は、比較部１８に供給される。ＣＣＤセンサ１７は、二次元検出器の例である。
【００１８】
図１のパターン検査装置では、このようなスペクトル情報を取得する処理が、ウエハ２１上の繰り返しパターンに対して行われる。そして、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報が、比較部１８に供給される。
【００１９】
比較部１８は、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報を比較する。具体的に言うと、繰り返しパターンは、同一形状を有するパターンを複数含んでおり、比較部１８は、これらのパターンの対応箇所から得られたスペクトル同士を比較する。比較部１８による比較処理は、例えば、ウエハ２１上に作製された隣り合うＩＣチップ間や、１つのＩＣチップ内の繰り返し回路パターン内で行われる。
【００２０】
そして、判定部１９は、スペクトル情報の比較結果に基づいて、ウエハ２１の欠陥の有無を判定する。このように、本実施形態では、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル情報を比較することで、ウェハ２１の欠陥の有無を判定することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態では、ウエハ２１からの反射光のスペクトル情報を利用して欠陥検出を行う。そのため、ウエハ２１に照射する光として、ウエハ２１の構造や欠陥に適した波長域に設定した光ではなく、白色光を使用する。よって、本実施形態によれば、一度に複数の波長を使って検査を行うことができるため、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００２２】
ウエハ２１の構造のばらつきの例としては、ウエハ２１上の層の膜厚のばらつき、回路パターンの線幅や高さのばらつき、屈折率や吸収率の変化を伴うウエハ２１上の層の物質のばらつきなどが挙げられる。ウエハ２１の欠陥のばらつきの例としては、欠陥の高さやサイズのばらつき、誘電体やメタルなど欠陥の材質の違いなどが挙げられる。
【００２３】
また、本実施形態では、ウエハ２１に照射する光として、スポットビームではなく、ラインビームを使用する。そのため、ウエハ２１上をラインビームでスキャンすることで、スポットビームでウエハ２１上をスキャンする場合に比べ、ウエハ面内のスペクトル情報を高速に取得できる。よって、本実施形態によれば、スループットの速いパターン検査を行うことができる。
【００２４】
なお、ウエハ２１に照射する光は、波長域の広がりのある光であれば、白色光以外の光であってもよい。これにより、白色光を使用する場合と同様に、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても欠陥を精度よく検出することが可能となる。
【００２５】
（１）パターン検査方法の第１の例
次に、図２〜図５を参照し、第１実施形態のパターン検査方法の第１の例について説明する。
【００２６】
図２、図３はそれぞれ、パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００２７】
図２(ａ)は、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。図２(ａ)において、ウエハ２１は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に順に形成された積層層１０２〜１０５と、積層層１０５上に形成されたパターン層１１１を備えている。パターン層１１１の例としては、配線パターンが形成された配線層などが挙げられる。
【００２８】
図２(ｂ)は、図２(ａ)と同様に、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。ただし、図２(ａ)が、良品の断面を示しているのに対し、図２(ｂ)は、欠陥Ｘを有する不良品の断面を示している。
【００２９】
以下、図２(ａ)の検査位置を第１の検査位置と呼び、図２(ｂ)の検査位置を第２の検査位置と呼ぶことにする。
【００３０】
比較部１８が行う比較方法の一例として、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル同士の差分を算出する方法が挙げられる。この比較処理では、例えば、あるＩＣチップ上のあるパターンと、別のＩＣチップ上の対応箇所にある、前記パターンと同一形状のパターンとの間で、上記差分を算出する。この場合、前者のパターンと後者のパターンは、各々が繰り返しパターンである必要はなく、前者のパターンや後者のパターンと同一形状の複数のパターンがＩＣチップ間で繰り返されることで、繰り返しパターンが形成されている。また、上記の比較処理では、例えば、同じＩＣチップ上の繰り返しパターン内において、この繰り返しパターンを構成するあるパターンと、この繰り返しパターンを構成する、前記パターンと同一形状の別のパターンとの間で、上記差分を算出する。
【００３１】
ここで、図３(ａ)、図３(ｂ)はそれぞれ、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所である第１、第２の検査位置から得られたスペクトルを示し、図３(ｃ)は、これらのスペクトル同士の差分を示す。よって、図３(ｃ)は、第１、第２の検査位置を比較対象とした場合の比較結果に相当する。なお、図３(ａ)〜図３(ｃ)の横軸、縦軸はそれぞれ、ラインビームの波長と強度を示す。
【００３２】
第１、第２の検査位置に欠陥がなければ、図３(ｃ)に示す差分強度は、いずれの波長においても小さな値になるはずである。しかしながら、この例では、第２の検査位置に欠陥があるため、第２の検査位置のスペクトルでは、図３(ｂ)に示すように、ある波長で強度が変化する。その結果、図３(ｃ)に示す差分強度は、この波長において大きな値となっている。
【００３３】
そこで、判定部１９は、図３(ｃ)に示す差分強度に基づいて、欠陥の有無を判定する。具体的には、この差分強度が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合には、欠陥があると判定する。一方、この差分強度が、いずれの波長においても閾値より小さい場合には、欠陥がないと判定する。図３(ｃ)では、この閾値の例が、Ｉthで示されている。
【００３４】
なお、比較部１８は、２箇所の検査位置を比較する際、一方の検査位置を判定済みの検査位置とし、他方のウエハ２１を未判定の検査位置としてもよい。この場合、判定部１９は、後者の検査位置の欠陥の有無を判定することになる。
【００３５】
また、比較部１８は、２箇所の検査位置を比較する際、両方の検査位置を未判定の検査位置としてもよい。この場合、判定部１９は例えば、「いずれかの検査位置に欠陥がある」または「いずれの検査位置にも欠陥がない」という判定結果を出力する。
【００３６】
また、図３(ｂ)に示す強度変化は、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつかなければ、特定の決まった波長に現れる。しかしながら、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつくと、ウエハ２１の構造や欠陥に適した波長が変化するため、強度変化が現れる波長が変化してしまう。そのため、従来のパターン検査装置は、ウエハ２１の構造や欠陥がばらつくと、欠陥を見逃すことがあった。一方、本実施形態によれば、以下のように、このような欠陥も精度よく検出することができる。
【００３７】
図４、図５はそれぞれ、図２、図３と同様に、パターン検査方法の第１の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００３８】
図４(ａ)、図４(ｂ)はそれぞれ、図２(ａ)、図２(ｂ)と同様に、良品、不良品の断面を示している。ただし、図２(ａ)、図２(ｂ)に示す積層層１０４の厚さが、Ｔ1であるのに対し、図４(ａ)、図４(ｂ)に示す積層層１０４の厚さは、Ｔ1よりも厚いＴ2となっている。すなわち、図４(ａ)、図４(ｂ)に示すウエハ２１は、図２(ａ)、図２(ｂ)に示すウエハ２１と異なる構造を有している。
【００３９】
以下、図４(ａ)の検査位置を第１の検査位置と呼び、図４(ｂ)の検査位置を第２の検査位置と呼ぶことにする。
【００４０】
図５(ａ)、図５(ｂ)はそれぞれ、図３(ａ)、図３(ｂ)と同様に、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所である第１、第２の検査位置から得られたスペクトルを示す。また、図５(ｃ)は、図３(ｃ)と同様に、これらのスペクトル同士の差分を示す。
【００４１】
この例では、第２の検査位置に欠陥があるため、第２の検査位置のスペクトルでは、図５(ｂ)に示すように、ある波長で強度が変化する。ただし、この波長は、図３(ｂ)において強度が変化した波長とは異なっている。その結果、図５(ｃ)に示す差分強度は、図３(ｃ)に示す差分強度と異なる波長において大きな値となっている。
【００４２】
従来のパターン検査装置は、このようなウエハ構造の変化があると、欠陥を精度よく検出することができなかった。しかしながら、本実施形態では、上記の差分強度がいずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、欠陥があると判定するため、このようなウエハ構造の変化があっても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００４３】
（２）パターン検査方法の第２の例
次に、図６、図７を参照し、第１実施形態のパターン検査方法の第２の例について説明する。
【００４４】
図６、図７はそれぞれ、パターン検査方法の第２の例を説明するためのウエハ断面図とグラフである。
【００４５】
図６(ａ)は、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。図６(ａ)において、ウエハ２１は、半導体基板２０１と、半導体基板２０１上に形成されたパターン層２０２を備えている。パターン層２０２の例としては、配線パターンが形成された配線層などが挙げられる。
【００４６】
図６(ｂ)と図６(ｃ)は、図６(ａ)と同様に、図１のウエハ２１の断面の一例を示す。ただし、図６(ａ)が、良品の断面を示しているのに対し、図６(ｂ)と図６(ｃ)は、欠陥２１１を有する不良品の断面を示している。また、図６(ｂ)に示す欠陥２１１の高さは、Ｈ1であるのに対し、図６(ｃ)に示す欠陥２１１の高さは、Ｈ1よりも低いＨ2となっている。すなわち、図６(ｂ)と図６(ｃ)では、欠陥の高さにばらつきがある。
【００４７】
以下、図６(ａ)〜図６(ｃ)の検査位置をそれぞれ、第１〜第３の検査位置と呼ぶことにする。
【００４８】
比較部１８は、第１の例の場合と同様に、ウエハ２１上の繰り返しパターンの同一箇所から得られたスペクトル同士の差分を算出する。ここで、図７(ａ)〜図７(ｃ)はそれぞれ、第１〜第３の検査位置から得られたスペクトルを示す。また、図７(ｄ)は、第１、第２の検査位置から得られたスペクトル同士の差分を示し、図７(ｅ)は、第１、第３の検査位置から得られたスペクトル同士の差分を示す。そして、判定部１９も、第１の例の場合と同様に、これらの差分に基づいて、欠陥の有無を判定する。
【００４９】
図７(ｂ)に示す強度変化と、図７(ｃ)に示す強度変化は、欠陥の高さのばらつきを反映して、異なる波長で現れている。その結果、図７(ｂ)に示す差分強度と、図７(ｃ)に示す差分強度は、異なる波長において大きな値となっている。
【００５０】
従来のパターン検査装置は、このような欠陥構造の変化があると、欠陥を精度よく検出することができなかった。しかしながら、本実施形態では、上記の差分強度がいずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、欠陥があると判定するため、このような欠陥構造の変化があっても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００５１】
図７(ｂ)では、強度が変化する波長が３００ｎｍとなっており、図７(ｃ)では、強度が変化する波長が５５０ｎｍとなっている。本発明者らの知見によれば、これら強度が変化する波長は、欠陥の高さに依存している。よって、本実施形態のパターン検査装置は、強度が変化する波長から欠陥の高さを推定してもよい。このような推定処理は、例えば、欠陥の高さと強度が変化する波長との対応関係を調べ、その対応表を予めパターン検査装置内に格納しておくことで実現可能である。
【００５２】
（３）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、ウエハ２１からの反射光のスペクトル情報を利用して欠陥検出を行う。よって、本実施形態によれば、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態では、ウエハ２１に照射する光として、スポットビームではなく、ラインビームを使用する。よって、本実施形態によれば、スポットビームを使用する場合に比べ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００５６】
図１のパターン検査装置の光学系は、開口数ＮＡが比較的大きいため、第３のシリンドリカルレンズ（結像レンズ）１５を備えている。これに対し、図８のパターン検査装置の光学系は、開口数ＮＡが比較的小さいため、第３のシリンドリカルレンズ１５は設けられていない。図８の構成には、第３のシリンドリカルレンズ１５が不要な分、製造コストが安価になるという利点がある。
【００５７】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となり、かつ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００５８】
なお、第１、第２実施形態では、グレーティング１６およびＣＣＤセンサ１７として、これらが一体化されたスペクトルカメラを採用してもよい。
【００５９】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態のパターン検査装置の光学系の構成を示す概略図である。
【００６０】
図９のパターン検査装置は、ランプ光源１１、グレーティング１６、ＣＣＤセンサ１７の代わりに、それぞれスーパーコンティニウム光源３１、プリズム３２、ＣＭＯＳセンサ３３を備えている。
【００６１】
スーパーコンティニウム光源３１は、白色光として、スーパーコンティニウム光と呼ばれる広帯域なレーザー光を発生する白色光源である。スーパーコンティニウム光源３１には、ランプ光源１１に比べ、光量を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善できるという効果がある。
【００６２】
プリズム３２は、グレーティング１６と同様、ウエハ２１で反射したラインビームを分光する分光器である。また、ＣＭＯＳセンサ３３は、ＣＣＤセンサ１７と同様、分光されたラインビームを検出する二次元検出器である。
【００６３】
なお、第１、第３のシリンドリカルレンズ１３、１５はそれぞれ、シリンドリカルレンズ以外の集光器、結像器に置き換えてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、光源３１とウエハ２１の設置位置との間の光路上、またはウエハ２１の設置位置とプリズム３２との間の光路上に、偏光子や検光子を配置してもよい。これにより、例えば、欠陥ごとにその検出に適した偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光、右楕円偏光、左楕円偏光など）を選択することが可能となり、欠陥の検出感度を上げることができる。
【００６５】
例えば、配線パターンを検査する際、配線が断線するオープン欠陥を検査する場合には、配線方向に平行に振動する偏光を使用することが望ましい。一方、配線同士がつながってしまうショート欠陥を検査する場合には、配線方向に垂直に振動する偏光を使用することが望ましい。よって、配線パターンを検査する際には、欠陥の種類に適した偏光を選択するようにしてもよい。
【００６６】
また、偏光子や検光子を使用する場合には、ＣＭＯＳセンサ３３において、ラインビームの強度の代わりに、ラインビームから得られたＰ偏光とＳ偏光の強度差や位相差を検出してもよい。
【００６７】
図９に示す符号Ｐ1は、凸レンズ１２と第１のシリンドリカルレンズ１３との間の光路上の点を示す。また、符号Ｐ2は、第２のシリンドリカルレンズ１４と第３のシリンドリカルレンズ１５との間の光路上の点を示す。本実施形態では、偏光子や検光子を、例えば点Ｐ1や点Ｐ2に配置する。
【００６８】
また、図９に示す符号αは、ウエハ２１に対する照明光学系の角度、すなわち、ラインビームの入射角を示す。また、符号βは、ウエハ２１に対する結像光学系の角度、すなわち、ラインビームの出射角を示す。これらの角度が等しければ、パターン検査装置の光学系は明視野光学系となり、これらの角度が異なっていれば、パターン検査装置の光学系は暗視野光学系となる。本実施形態は、どちらの光学系にも適用可能である。
【００６９】
入射角αと出射角βが等しい場合でも、照明光学系の光路上と、結像光学系の光路上のそれぞれに、図１０に示す空間フィルタを設置することで、暗視野光学系を構成することができる。
【００７０】
図１０は、これらの空間フィルタの構成を示す概略図である。図１０(ａ)は、照明光学系の光路上の空間フィルタ３４を示し、図１０(ｂ)は、結像光学系の光路上の空間フィルタ３５を示す。符号４１、４３は、これらの空間フィルタ３４、３５への入射光を示し、符号４２、４４は、これらの空間フィルタ３４、３５からの透過光を示す。
【００７１】
空間フィルタ３４は例えば、図９に示す点Ｐ1に配置され、空間フィルタ３５は例えば、図９に示す点Ｐ2に配置される。これらの空間フィルタ３４、３５によれば、ウエハ２１への照射光を構成する光成分の角度や、プリズム３２への入射光を構成する光成分の角度を選択することが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態では、欠陥の種類や下地パターンの構造などに応じて、照明光学系の光路上や結像光学系の光路上に、欠陥を強調する空間フィルタや、ノイズを低減する空間フィルタを配置してもよい。
【００７３】
また、本実施形態のパターン検査装置は、上述の構成要素以外の構成要素を備えていてもよい。このような構成要素の例としては、リレーレンズのような、倍率を変換する機能を有する光学素子などが挙げられる。
【００７４】
第３実施形態によれば、第１、第２実施形態と同様、ウエハ２１の構造や欠陥がばらついて適切な波長が変化しても、欠陥を精度よく検出することが可能となり、かつ、スループットの速いパターン検査を行うことが可能となる。
【００７５】
なお、第１から第３実施形態の構成は、部分的に組み合わせて使用してもよい。例えば第１実施形態において、ランプ光源１１、グレーティング１６、ＣＣＤセンサ１７のうちのランプ光源１１のみを、スーパーコンティニウム光源３１に置き換えてもよい。
【００７６】
以上、第１から第３実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１１：ランプ光源、１２：凸レンズ、
１３：第１のシリンドリカルレンズ（集光レンズ）、
１４：第２のシリンドリカルレンズ（対物レンズ）、
１５：第３のシリンドリカルレンズ（結像レンズ）、
１６：グレーティング、１７：ＣＣＤセンサ、１８：比較部、１９：判定部、
２１：ウエハ、３１：スーパーコンティニウム光源、
３２：プリズム、３３：ＣＭＯＳセンサ、３４、３５：空間フィルタ、
４１、４３：入射光、４２、４４：透過光、
１０１：半導体基板、１０２〜１０５：積層層、１１１：パターン層、
２０１：半導体基板、２０２：パターン層、２１１：欠陥
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する光源と、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器と、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器と、
前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器と、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部と、
前記光源と前記ウエハの設置位置との間、または前記ウエハの設置位置と前記分光器との間に配置された偏光子または検光子とを備え、
前記光源は、白色光を発生するランプ光源またはスーパーコンティニウム光源であり、
前記比較部は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記ラインビーム同士の強度の差分を算出し、
前記判定部は、前記ラインビーム同士の強度の差分が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、前記ウエハに欠陥があると判定する、
パターン検査装置。
【請求項２】
光を発生する光源と、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器と、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器と、
前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器と、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えるパターン検査装置。
【請求項３】
前記光源は、白色光を発生する白色光源である、請求項２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記白色光源は、ランプ光源またはスーパーコンティニウム光源である、請求項３に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記比較部は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記ラインビーム同士の強度の差分を算出する、請求項２から４のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記ラインビーム同士の強度の差分が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、前記ウエハに欠陥があると判定する、請求項５に記載のパターン検査装置。
【請求項７】
さらに、前記光源と前記ウエハの設置位置との間、または前記ウエハの設置位置と前記分光器との間に配置された偏光子または検光子を備える、請求項２から６のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項８】
光を発生させ、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射し、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光し、
分光された前記ラインビームを二次元検出器で検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を前記二次元検出器から出力し、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較し、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する、
パターン検査方法。
【請求項１】
光を発生する光源と、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器と、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器と、
前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器と、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部と、
前記光源と前記ウエハの設置位置との間、または前記ウエハの設置位置と前記分光器との間に配置された偏光子または検光子とを備え、
前記光源は、白色光を発生するランプ光源またはスーパーコンティニウム光源であり、
前記比較部は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記ラインビーム同士の強度の差分を算出し、
前記判定部は、前記ラインビーム同士の強度の差分が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、前記ウエハに欠陥があると判定する、
パターン検査装置。
【請求項２】
光を発生する光源と、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射する集光器と、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光する分光器と、
前記分光器により分光された前記ラインビームを検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を出力する二次元検出器と、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較する比較部と、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えるパターン検査装置。
【請求項３】
前記光源は、白色光を発生する白色光源である、請求項２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記白色光源は、ランプ光源またはスーパーコンティニウム光源である、請求項３に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記比較部は、前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記ラインビーム同士の強度の差分を算出する、請求項２から４のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記ラインビーム同士の強度の差分が、いずれかの波長において閾値よりも大きい場合に、前記ウエハに欠陥があると判定する、請求項５に記載のパターン検査装置。
【請求項７】
さらに、前記光源と前記ウエハの設置位置との間、または前記ウエハの設置位置と前記分光器との間に配置された偏光子または検光子を備える、請求項２から６のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項８】
光を発生させ、
前記光をラインビームに整形してウエハ上に照射し、
前記ウエハで反射した前記ラインビームを分光し、
分光された前記ラインビームを二次元検出器で検出し、前記ラインビームのスペクトル情報を保持する信号を前記二次元検出器から出力し、
前記ウエハ上の繰り返しパターンの対応箇所から得られた前記スペクトル情報を比較し、
前記スペクトル情報の比較結果に基づいて、前記ウエハの欠陥の有無を判定する、
パターン検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６１１８５（Ｐ２０１３−６１１８５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８６５６（Ｐ２０１１−１９８６５６）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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