基板上欠陥検査方法及びその装置
【課題】
検査レンズの波面収差は欠陥検出感度を低下させる傾向があり、波面収差の装置間差が、検査感度一致度を下げる原因の一つとなっていた。特に検査レンズの外側は波面収差が大きくなる傾向があるため、(a)像高が高い場合、(b)光が低仰角方向へ強く散乱される欠陥を検出する場合、収差の影響を受けやすくなる。
【解決手段】
本発明では上記課題を達成するために、以下の手段を備えたシステムとして構成されるようにした。
(1)：レーザ等の光源、及び照明光学系、
(2)：検出光学系レンズの波面収差を測定可能な瞳面観測系、もしくは波面収差測定方式、
(3)：収差の大きい瞳面上の領域を遮光可能な2次元空間フィルタ、
(4)：(2)及び(3)を持つ散乱光を検出するための１つまたは複数の欠陥検出光学系及び光検出器、
(5)：波面収差測定に用いる点光源。
検査レンズの波面収差は欠陥検出感度を低下させる傾向があり、波面収差の装置間差が、検査感度一致度を下げる原因の一つとなっていた。特に検査レンズの外側は波面収差が大きくなる傾向があるため、(a)像高が高い場合、(b)光が低仰角方向へ強く散乱される欠陥を検出する場合、収差の影響を受けやすくなる。
【解決手段】
本発明では上記課題を達成するために、以下の手段を備えたシステムとして構成されるようにした。
(1)：レーザ等の光源、及び照明光学系、
(2)：検出光学系レンズの波面収差を測定可能な瞳面観測系、もしくは波面収差測定方式、
(3)：収差の大きい瞳面上の領域を遮光可能な2次元空間フィルタ、
(4)：(2)及び(3)を持つ散乱光を検出するための１つまたは複数の欠陥検出光学系及び光検出器、
(5)：波面収差測定に用いる点光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて得られた被検査対象物の画像と参照画像とを比較し、その差異から微細パターン欠陥や異物などを検出する方法及び装置にかかわり、特に半導体ウェハ、ホトマスク、液晶等の外観検査を行う方法、装置、及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、半導体デバイスが形成される基板（ウェハ）を数百に上る製造工程で処理して製品となる。各工程では基板（ウェハ）上に異物が付着したり、パターン形成の工程ばらつき等によってパターン欠陥が生じるが、これらは半導体デバイスが不良品となる原因である。また半導体デバイスの欠陥検査システムでは、パターンの微細化の進展に伴って、より微細な欠陥や異物を検出するだけではなく、興味のある対象（ＤＯＩ (Defect Of Interest)）の検出が求められると同時に、多種のDOIや検出したくない欠陥を分類に対するニーズが高まっている。このようなニーズに応えるために、近年複数の検出光学系及び画像処理系（以下、検出ヘッドと呼ぶ）を備え、各検出光学系での検出信号を用いることにより、検出可能な欠陥種の増加及び欠陥検出性能向上が図った欠陥検査装置が開発・製造販売されるようになり、このような新しい欠陥検査装置が半導体製造ラインに適用されつつある。
【０００３】
半導体デバイスの欠陥検査装置は、例えばリソ工程、成膜工程、エッチ工程等の工程において発生したパターン欠陥や異物を、該工程が完了した後の基板表面を検査することによって検出し、該工程の装置のクリーニング実施指令を出したり、既に致命的な欠陥が生じた状態の基板を次工程以降に流すことによる不良品の発生を、早期に検出するのに使用する。
【０００４】
前の工程で所定の処理が施された半導体デバイスを形成途中の基板は、検査装置にロードされる。半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）の表面の画像が撮像取得され、該画像をもとに、特開２００３−８３９０７号公報、特開２００３−９８１１３号公報、特開２００３−２７１９２７号公報等に記載されているような欠陥信号判定しきい値欠陥判定処理を行うことによって欠陥判定が行われ、基板上の欠陥個数他が出力される。
【０００５】
予め設定した欠陥個数しきい値Ncに対し、該検出欠陥個数Ntが小さい場合には、そのまま次工程へ送付する。欠陥個数Ntが大きい場合には、前工程装置のクリーニング実施指令を出した後、基板の再生可否を判断する。基板が再生可能と判断された場合には、洗浄工程にて基板を洗浄した後、再度本検査工程を通して次工程へ送付する。
【０００６】
被検査対象である半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）は、図７に示すように同一パターンを持つ部分１および１’（以下ダイと呼ぶ）が規則的に並んでいる。本発明が対象としている欠陥検査方法及び欠陥検査装置は、隣接するダイ同士でダイ内座標が同一である位置の画像を比較して、両者の差をもとに欠陥検出判定するものである。
【０００７】
上記収差が原因で生ずる欠陥検出性能低下に対応するため、特開２００６−２５０７３９号公報にあるように、収差を補正する光学系を備えた欠陥検査装置が提案されている。一般に収差は、対物レンズ視野内の位置によって異なる一方、収差補正光学系で補正が可能な収差は１種類のみであり、例えばＣＤドライブやＤＶＤドライブ等のピックアップ光学系については、視野中心のみ収差補正ができれば十分性能が発揮されるため、上記の収差補正光学系を適用することで格段の性能向上が認められる。しかしながら半導体検査装置では、スループット向上のため、μｍレベルの空間分解能を保ちつつ数ｍｍ以上の非常に広い視野を用いて検査を行うのが一般的であり、上記収差補正光学系では収差を補正しきれないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2003−83907号公報
【特許文献２】特開2003−98113号公報
【特許文献３】特開2003−271927号公報
【特許文献４】特開2006−250739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、半導体欠陥検査システムでは、より微細なＤＯＩの検出、及び高速検査に対する要求の高まる一方、製造ラインには複数台の検査装置が配置されることが多く、装置間の検査感度一致度（マッチング）向上が強く求められている。
【００１０】
また従来の半導体欠陥検査システムでは、検査レンズの波面収差は欠陥検出感度を低下させる傾向があり、波面収差の装置間差が、検査感度一致度を下げる原因の一つとなっていた。特に検査レンズの外側は波面収差が大きくなる傾向があるため、(a)像高が高い場合、(b)光が低仰角方向へ強く散乱される欠陥を検出する場合、対物レンズの収差の影響を受けやすくなっている。
【００１１】
本発明の目的は、光学式の欠陥検査装置において、対物レンズの収差の装置間差の影響を受けることなく、複数の検査装置間で検査感度のばらつきが少ない欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明では、検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、テーブル手段に保持された試料の表面を照明する照明手段と、照明手段で照明された試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、検出光学系手段で検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、テーブル手段と照明手段と検出光学系手段と信号処理手段とを制御する制御手段とを備えた欠陥検査装置において、照明手段にはテーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を備え、検出光学系手段の瞳面観察部は、点光源部から射出され対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、照明手段で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを更に備えて構成した。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明では、光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、光を照射された試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察し、照明光で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報と観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて空間フィルタの遮光パターンを調整するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、波面収差の影響が低減されて欠陥検出感度を向上させることができる。さらに、波面収差が原因で生じる装置間の欠陥検査感度の差(機差)を低減させることが可能になり、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】欠陥検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】円錐曲面レンズによりウェハのｙ軸方向に対してφ回転し、ｚ時期方向にα傾斜した方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。
【図１Ｃ】円錐曲面レンズによりｙ軸に沿った方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。
【図２】基板の検査工程の流れを示したフロー図である。
【図３】基板の検査条件の設定の流れを示したフロー図である。
【図４】基板の検査方法の基板検査工程のフローのうち検査装置の検出光学系、画像処理系、制御処理系の動作の流れを示したフロー図である。
【図５】基板の検査工程の欠陥判定処理の流れを示したフロー図である。
【図６Ａ】ウェハ上の隣接するダイ間の同一形状パターンを示すウェハの平面図である。
【図６Ｂ】ウェハ上に多数形成されたダイを撮像して得られる参照パターンと検査パターンとの関係を示すウェハの平面図である。
【図６Ｃ】差画像と差画像のＡ−Ａライン上の画像信号を示す図である。
【図７Ａ】点光源形成光学系の概略の構成及び搬送系との関係を示すブロック図である。
【図７Ｂ】点光源形成光学系の出射側の概略の構成を示す正面の断面図である。
【図８】検出光学系中の対物レンズの収差を実測する処理の流れを示したフロー図である。
【図９】瞳面に設置された空間フィルタにて収差が大きい領域を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。
【図１０Ａ】波面収差と散乱光の強度分布を観察して得た画像及び空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。
【図１０Ｂ】波面収差の大きな領域及び散乱光強度の津用領域を空間フィルタでマスクした状態及びその時の空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。
【図１１】瞳面に設置された空間フィルタにて、ウェハ上の一領域のパターンからの回折光を、遮光するように設定する
【図１２】瞳面に設置された空間フィルタにて遮光する領域を設定するＧＵＩ画面の図である。
【図１３Ａ】遮光領域設定用の初期状態のＧＵＩ画面の図である。
【図１３Ｂ】遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む空間フィルタのピクセルを自動的に遮光領域と設定された状態を示すＧＵＩ画面の図である。
【図１４】瞳面に設置された空間フィルタにてウェハ上の複数の領域のパターンからの回折光を遮光するように設定する
【図１５】瞳面に設置された空間フィルタにて対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域およびパターンからの回折光を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。
【図１６】瞳面に設置された空間フィルタにて、対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに、指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域を遮光するように設定するＧＵＩ画面の図である。
【図１７】半導体デバイス製造ラインの構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施例を、図１乃至図１７により説明する。
検査装置１のブロック図を図１Ａに示す。
検査装置１は、照明光学系１０、基板搬送系２０、検出光学系３０、フォーカス測定系５０、画像処理系６０、制御処理系８０、インターフェース系９０、瞳面観測系３１０を備えて構成されている。
照明光学系１０は、レーザ光源１１とビーム整形用のレンズ１２を備え、レーザ光源１１から出射された光をレンズ１２にて適宜整形して、被検査基板（ウェハ）１００上の線状の領域をほぼ均一な照度で照明する。
【００１７】
基板搬送系２０は、Ｘステージ２１、Ｙステージ２２、Ｚステージ２３、基板チャック２４、θステージ２５を備えている。また、基板チャック２４に隣接し、かつ、ウェハ表面とほぼ同じ高さに、後述する対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源１０９が載置されている。図１Ａに示した構成においては、基板チャック２４として、静電チャックを用いた場合を示している。
【００１８】
検出光学系３０は、対物レンズ３１、２次元空間フィルタ３２、結像レンズ３３、光センサ３５、Ａ／Ｄ変換ユニット３６を備えている。また、結像レンズ３３と光センサ３５の間に偏光フィルタ３４を設置してもよい。図１Ａでは、偏光フィルタ３４が含まれた構成図が示されている。さらに、２次元空間フィルタ３２には、遮光パターン形状を制御する空間フィルタ制御ユニット８６が接続されている。
【００１９】
瞳面観測系３１０は、対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布を観測できるように、レンズ３１１及び３１３、エリアセンサ３１５が構成されている。また、ビームスプリッタ３１８を介してエリアセンサ３１５と共役な位置にアレイレンズ３１６が設置され、エリアセンサ３１７と合わせてシャックハルトマン型の波面センサが構成されている。
フォーカス測定系５０は、照明光学系５１、検出光学系５２、光センサ５３、フォーカスずれ算出処理ユニット５４を備えている。
【００２０】
画像処理系６０は、隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１、ダイ間差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行うデータ処理ユニット６２を備えている。
【００２１】
制御・処理系８０は、少なくとも搬送系２０を制御するための搬送系制御ユニット８１、照明光源制御ユニット８２、検出光学系３０で搬送系２０の動きと同期してフォーカス制御された画像を取得するためのセンサ制御ユニット８３、画像処理系６０から出力される欠陥情報６１１を用いて検出した欠陥の分類処理を実施する欠陥情報処理ユニット８４、そして全体をつかさどる制御ユニット８９を備えている。
【００２２】
インターフェース系９０は、少なくとも制御・処理系８０にて処理・出力された欠陥情報６５０を蓄積するデータ蓄積部９１、検査条件設定や制御処理情報入力を実施する入力部９２、欠陥情報６５０や制御処理情報を表示したり照明条件・検査条件などをユーザが入力するのに用いる表示部９３を備えている。また、外部通信ライン９４を備え、外部のデータサーバ(図示せず)やデータ処理手段(図示せず)などにつながっていて検査結果のデータを出力したり、検査対象のウェハに関する情報(設計データ、プロセス処理データなど)を受け取ったりする。
【００２３】
次に、上記した構成におけるウェハ１００上の欠陥検査の動作について説明する。照明光学系１０の光源１１から出射された光は、レンズ１２を透過することにより長手方向には平行光で長手に直角な方向には集光されたシート状ビームに変形されて図１Ｂ又は図１Ｃに示すようなウェハ１００の表面の線状の領域１９９を照射する。
図１Ｂに、本実施例でウェハ１００上の線状の領域１９９を照明するためにレーザ光源１１から発射されたレーザを整形する整形用レンズ１２として用いられている円錐曲面レンズの効果について示す。
【００２４】
整形用レンズ１２である円錐曲面レンズは、ウェハ１００のｙ軸方向に対してφ回転し、かつｚ軸方向に角度α傾斜した方向から、ウェハ１００上のｙ軸方向に沿った線状の領域１９９に焦点を合わせてｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させたレーザ光を照射する。このときウェハ１００は、搬送系制御ユニット８１で制御されたＸステージ２１が一定の速度で移動することにより、ｘ軸方向に沿って一定の速度で移動し、レーザが照射されるウェハ１００上の線状の領域１９９がｘ軸方向に沿って走査される。
【００２５】
一方、搬送系制御ユニット８１でＹステージ２２を制御してウェハ１００をｙ軸の方向に一定速度で移動させる場合には、ウェハ１００上で線状に照明される領域は、ウェハ１００の走査方向と直交する方向、すなわちほぼｘ軸方向に長く照明する。ここで円錐曲面レンズ１２を用いると、ウェハ１００上でｙ軸方向に短軸を、ｘ方向に長軸を持つ線状の領域１９９にあったスリット状ビームを形成することが可能である。
【００２６】
照明光のウェハ１００上の照射領域１９９と、光センサ３５の位置は、検出光学系３０を通して共役の位置になっている。線状の領域１９９を光センサ３５によって一括して検出することによって、ウェハ１００の表面画像３０１を高速に取得することが可能となっている。
【００２７】
図１Ｃには、ウェハ１００上への照明光の入射方向とウェハ１００上の線状の照明領域の方向とが一致している場合の照明系を示す。この場合に用いる整形用レンズ１２８は、透過する光をｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させ、ウェハ１００上の線状の照明領域のほぼ全域に亘って焦点が合うように整形用レンズ１２８の長手方向に順次焦点位置が変化する構造になっている。
【００２８】
上記に説明した照明光学系１０でウェハ１００を照明することにより、ウェハ１００の表面からは回折光及び散乱光が生じるが、このうち基板１００に形成されたパターンからの散乱光・回折光により対物レンズ３１の出射瞳位置に形成された回折光パターンを、この出射瞳位置または出射瞳位置と共役な関係にある位置に配置された空間フィルタ３２で遮光し、この空間フィルタ３２で遮光されずに空間フィルタ３２を透過した散乱光を結像レンズ３３で偏光フィルタ３４を介して第１の検出光学系３０の光センサ３５の検出面上に結像させて光センサ３５で検出する。光センサ３５は散乱光を検出し光電変換して検出した散乱光の強度に応じたアナログ信号を出力し、これをＡ／Ｄ変換ユニット３６でデジタル信号に変換することにより、表面画像３０１が得られる。
【００２９】
得られた表面画像３０１は隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理されて、図７Ｂに示すように、表面画像３０１と隣接ダイの同一領域を撮像して得られた画像３０２からダイ間の差画像３０３を算出し、データ処理ユニット６２に送られてこの差画像３０３を用いて欠陥判定・検出処理を行う。さらに、検出した欠陥について欠陥の特徴量（欠陥のサイズ、形状、座標等）を抽出し、この抽出した特徴量の情報を用いて欠陥を分類する。得られた処理結果を欠陥情報６１１(図１参照)として制御・処理系８０に伝送する。欠陥情報６１１には、欠陥座標の他に、欠陥特徴量、欠陥画像、及び検査画像などが含まれる。以上が検出光学系３０及び画像処理系６０の動作フローである。
【００３０】
ここで空間フィルタ３２としてＭＥＭＳ（微小電気機械素子）シャッターアレイを用いても良い。この場合、散乱光の偏光特性が空間フィルタ３２によって失われないため、偏光フィルタ３４を併用することで、より高感度な欠陥検査が可能となる。
【００３１】
次に、制御処理系８０及びインターフェース系９０の動作フローを説明する。
画像処理系６０から伝送された欠陥情報６１１を各欠陥の座標情報を用いて同一欠陥を判定してマージした後、入出力手段９２及び蓄積手段９１を通してファイル情報として出力されたり、ディスプレイ９３の画面上に画面出力される。
【００３２】
次に、本発明に関わる検査装置を用いた基板検査工程のフローを、図２を用いて説明する。
ウェハ１００が検査装置１にロードされ（Ｓ２０１）基板チャック２４で保持される。検査装置１はアライメント動作することにより（Ｓ２０２）、ウェハ１００の傾きをなくすと同時に、ウェハの基準点（ノッチ）を検出してウェハ原点座標を求める（Ｓ２０３）。
【００３３】
次に、搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を一定の速度で移動させることによりウェハ１００を照明光学系１０及び検出光学系３０に対して走査して（Ｓ２０４）、照明光学系１０からの照明光により線状の領域が照明されたウェハ１００の表面近傍の光学的画像３０１（図７参照）を検出光学系３０で撮像して取得する（Ｓ２０５）。得られた画像をもとに、画像処理系６０でウェハ１００の表面近傍の欠陥及び異物の有無を欠陥判定処理（Ｓ２０６）を行うことによって実施する。なお、表面近傍の光学的画像３０１の取得が完了し次第、ウェハ１００は検査装置１からアンロードされ（Ｓ２０７）、検査結果が出力される（Ｓ２０８）。
本発明に関わる検査装置を用いた基板検査条件の設定フローを図３に示す。
まず被検査ウェハ１００のダイサイズや配列等の基本的な設計情報を外部通信ライン９４を介して外部の設計データサーバから入力する(Ｓ３０１)。次に、入力した設計情報に基づいて照明角度(方位、仰角)や照明偏光などの照明条件を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０２)。次に、空間フィルタ設定以外の検出光学条件(光学倍率、検光の有無等)を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０３)。欠陥処理パラメータを表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０４)。被検査ウェハ１００が装置にロード済でなければウェハ１００をロードし(Ｓ３０５)、アライメントを合わせる(Ｓ３０６)。次に、ウェハ１００上のパターンのうち、空間フィルタで回折光を除去したいパターンのある領域が、照明光が照射される領域に入るようにウェハを移動させる(Ｓ３０７)。
【００３４】
次に、検出光学系３０のフーリエ変換面に形成されるフーリエ変換面画像を瞳面観察系３１０で撮像して表示部９３の画面上に表示し、このフーリエ変換面画像が表示された表示部９３画面上で空間フィルタ３２の遮光領域を設定する(Ｓ３０８)。
【００３５】
あらかじめ収差の大きさに応じて設定した遮光領域と、前段で設定した遮光領域を足し合わせた領域を検査時の遮光領域として設定する（Ｓ３０９）。なお、この遮光領域の設定の仕方については、後述する。
以上で設定された検査条件でウェハを試し検査し（Ｓ３１０）、十分な欠陥検出感度が達成できれば基板検査条件設定を終了する。
【００３６】
図４に、被検査基板表面をスリット状ビームで照明し光センサ３５としてＴＤＩセンサ（時間遅延積分型センサ）を用いて基板表面の検査画像を検出する場合の、動作フローを示す。
【００３７】
まず基板１００を検査装置１の搬送系２０にロードし、ウェハチャック３４にて基板１００を固定する（Ｓ４０１）。次に基板１００上のアライメントマーク（図示せず）を用いて、ウェハアライメントを実施し、基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットと傾きを測定する（Ｓ４０２）。
【００３８】
基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも大きい場合には、搬送系制御ユニット８１でθステージ２５を制御してウェハチャック３４で固定された基板１００の傾きがほぼ０になるように調整した後、基板１００のアライメントを再度実施して基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットを再度測定する。測定の結果、基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも小さくなったら次のステップへ進む。
次に、図３のフロー図で説明したような手順で初期設定したように空間フィルタを制御して、予め設定した領域を遮光する（Ｓ４０３）。
【００３９】
次に搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を制御してＸステージ２１を一定の速度で走査する（Ｓ４０４）。Ｘステージ２１はウェハ上の検査対象領域にスリット状ビームが照射されている間はほぼ等速で移動させる。
スリット状ビームの照明領域がウェハ上になる範囲で、レーザ光源１１のシャッタ（図示せず）を開け、スリット状に成形したビームによるウェハ上の線状の領域の照明を実施する（Ｓ４０５）。
【００４０】
Ｘステージ２１の走査に同期してＴＤＩセンサによるウェハ１００からの散乱光の検出を動作させ、基板１００の表面画像３０１を一括して取得する（Ｓ４０６）。
Ｘステージ２１の１回の走査が完了したら、予め指示しておいた基板上の測定領域全体の基板表面画像が取得するまで（Ｓ４０７）、光センサで一括して測定できる幅だけＹステージ２２を移動させ（Ｓ４０８）、Ｘステージ２１の走査を繰返し実施する。完了したら基板１００をアンロードして（Ｓ４０９）、検査を終了する。
【００４１】
次に図５及び図６を用いて欠陥判定処理のフローの例について説明する。
まずＸステージ２１を連続的に一定の速度で動させながら順次取得した検査画像３０１、参照画像となる隣接ダイ画像３０２とを画像処理系６０の隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理して求めた両者間の位置ずれ情報を用いて検査画像３０１と参照画像３０２との位置を合わせ、この位置を合わせた両画像間の差画像３０３を算出（Ｓ５０１）することを、ｘステージ１回走査分（以下１列分と呼ぶ）だけ繰り返す。
【００４２】
次に、１列分の複数ダイの同一部分に相当する場所の差画像３０３の明るさのばらつき量を各画素ごとに算出する（Ｓ５０２）。
次に、ユーザインタフェースを用いて予め設定しておいた係数αを上記明るさばらつきσに掛け合わせることによって、注目している画素の欠陥判定しきい値Ｔを決定する（Ｓ５０３）。
そして、決定した欠陥判定しきい値Ｔと差画像３０３の明るさの絶対値Ｌを各画素ごとに比較し、欠陥判定しきい値Ｔを差画像の明るさの絶対値が上回った場合、その画素位置に相当する基板１００上座標に欠陥が存在すると判定する（Ｓ５０４）。
【００４３】
このフローを、予め指定した検査領域の画像、もしくは取得された基板１００上の全ての検査画像について、繰返し処理することによって、基板１００上の欠陥判定及び欠陥座標を算出する。
なお上記では、隣接ダイ間画像の差画像３０３を求めた後に明るさばらつきσを求め、明るさばらつきσからしきい値Ｔを算出し、このしきい値Ｔをもとに欠陥の判定を実施しているが、欠陥の判定方法は、特許文献１に記載されているような、隣接する２つの領域の画像の画像明るさを合わせこんだ後、上記処理と同様に差画像を算出して欠陥判定を実施する方法や、特許文献３に記載されているような、検査対称画像と参照画像の明るさやコントラストなどの特徴を軸に持つ多次元空間に投票したデータをもとに欠陥判定を実施する方法であっても良く、すなわち検査対象画像と参照画像明るさ情報に基づいて欠陥判定するものであれば良い。
【００４４】
次に、検査に先立って行う、対物レンズ３１の波面収差を検出し、その分布を補正する方法について説明する。
先ず図１８を用いて、対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源を形成する点光源形成光学系１０９について説明する。
点光源形成光学系１０９は、カップリングレンズ１９２、光ファイバー１９３、コリメートレンズ１９５、集光レンズ１９６、視野絞り１９７を備えて構成される。
この点光源形成光学系１０９には、レーザ光源１１から発射されたレーザを用いる。すなわち、レーザ光源１１から出力されたレーザをレーザの光路に対して出し入れ可能に設置されたミラー１９１で反射させてカップリングレンズ１９２に入射させ、カップリングレンズ１９２を用いて光ファイバー１９３の一端に導光する。この光ファイバー１９３に入射したレーザを光ファイバー１９３のもう一方の端から出力させてレンズ１９５でコリメートし、対物レンズ３１よりもＮＡの大きいレンズ１９６で集光し、このレンズ１９６の焦点近傍に設置した視野絞り１９７に設けた開口１９８を通過させ、視野絞りを出てきた光を点光源１０９として用いる。この視野絞り１９７の位置は、搬送系２０に保持された状態のウェハ１００の表面高さとほぼ同じになるように設定する。
【００４５】
点光源形成光学系１０９の構成は、本実施例では簡単のため上記の通りとしたが、他に良く知られている方法でもよい。
また、点光源形成光学系１０９は基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接して設置されている構成として説明したが、基板搬送系２０に着脱可能な構成として、波面収差計測時に基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接させて設置し、ウェハ１００の検査時には基板搬送系から取り外すようにしてもよい。
【００４６】
次に、図８を用いて収差を実測する処理のフローの例について説明する。
先ず、点光源形成光学系１０９の視野絞り１９７の開口部１９８から検査に使用する光と同一の波長を持つ光、即ちレーザ光源１１から発射されてミラー１９１で反射されてカップリングレンズ１９２を介して光ファイバー１９３に入射したレーザを出射させる（Ｓ８０１）。
この視野絞り１９７の開口部１９８から出射して対物レンズを透過したレーザ光を瞳面測定系３１０で観察して波面収差を検出するが、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、波面収差の分布を知るために、予め設定しておいた対物レンズ３１の視野内の複数の像点での収差を測定する。そこで、該当する視野内の像点に視野絞り１９７の開口部１９８がほぼ位置するように、搬送系２０を駆動して各ステージの位置を制御する（Ｓ８０２）。
【００４７】
各ステージの位置が制御された状態で点光源１０９から出射して対物レンズ３１を透過した光について瞳面測定系３１０を用いて対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布をエリアセンサ３１５で、波面収差をアレイレンズ３１６を介してエリアセンサ３１７で観測することにより対物レンズ３１の瞳面における光強度分布と波面収差とを、それぞれ測定する（Ｓ８０３）。
このとき波面収差は欠陥検出感度に影響を与えうるため、前回測定した波面収差を逐次保存しておき、今回測定した結果との比較を行って、装置状態が前回測定時から大きく変わっていないことを確認してもよい。
【００４８】
また、波面収差と合わせてｚステージの座標を測定しておき、波面収差を各成分に分解した際のデフォーカス成分をｚステージ座標から差し引くことで、装置内における温度変化を主とする環境変化によって生じるデフォーカス量を測定し、フォーカス測定系５０が出力するフォーカス測定値を補正してもよい。
以上が、特定点での波面収差測定の手順である。
【００４９】
上記の通り、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、予め設定しておいた視野内の全ての点について、それぞれ波面収差を測定してもよい（Ｓ８０４）。
【００５０】
ウェハ検査時にはミラー１９１をレーザの光路から退避させて点光源形成光学系１０９を消灯し、レーザ光源１１から出射したレーザを円錐曲面レンズ１２に入射させ成形してウェハ１００上の線状の領域１０９を照明する。（Ｓ８０５）。
【００５１】
次に、図９及び図１０Ａと図１０Ｂを用いて、対物レンズの波面収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定する実施例について説明する。図９には、遮光領域を設定するための処理フローを、また、図１０Ａ及び図１０Ｂには、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の例を示す。
【００５２】
まず、測定済の波面収差分布結果が保存されていればその結果を、保存されていなければ波面収差分布を実測した結果を表示する（Ｓ９０１）。図１０Ａにその例を示す。ＧＵＩ画面上には、点光源形成光学系１０９を用いてエリアセンサ３１７で検出して得た対物レンズ３１の瞳面における波面収差の分布１０４１と、線状の領域１９９が照明されたウェハ１００からの散乱光による対物レンズ３１の瞳面上の光像をエリアセンサ３１５で検出して得たパターン領域からの瞳面における回折光の強度分布１０５１と、空間フィルタの遮光領域１０５４とを重ねて表示する。
【００５３】
次に、波面収差が許容範囲を超える領域を遮光するという考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ９０２）。ＧＵＩ画面上で波面収差に対する許容範囲、及び回折光強度に対する遮光しきい値を設定する。図１０Ａの波面収差の瞳面分布１０４１に対しては、図１０Ｂに示すように、ＧＵＩ画面上に表示されたスライドバー９３４２を動かすか、もしくは窓９３４３に数値を入力することにより、収差許容範囲を設定できる。この設定した収差許容範囲から外れた収差が測定された領域を遮光するよう、図１０Ｂに示すように、例えば２次元に配置した開閉シャッタのマトリックスで構成した空間フィルタ３２のピクセルを自動的に遮光領域（図１０Ｂの１０４２で白く塗りつぶされた領域）と指定することができる。
【００５４】
また、図１０Ａに示した回折光強度分布１０５１に対し、スライドバー９３５２を動かすか、もしくは窓９３５３に数値を入力することにより、図１０Ｂの１０５２に示したように遮光しきい値を設定することができ、設定した遮光しきい値よりも輝度値が大きい領域を空間フィルタのピクセルが遮光領域（図１０Ｂの１０５２で白く塗りつぶされた領域）に設定した状態を示す。また、図１０Ｂの１０５５には、遮光パターン１０４２と１０５２とをマージした遮光領域（図１０Ｂの１０５５で白く塗りつぶされた領域）を示している。
【００５５】
閾値を用いて自動的に設定した遮光領域に対して、マウス等のポインティングデバイスを用いて、空間フィルタ３２の所望のピクセルに対応するＧＵＩ上で所望の空間フィルタ３２のピクセルをクリックすると、遮光領域の設定がｏｎ／ｏｆｆされると同時に、塗りつぶしもｏｎ／ｏｆｆされる。
【００５６】
また、この方法によって、ＧＵＩ上で設定した閾値を用いて空間フィルタ３２の遮光領域を自動的に設定することの代わりに、ＧＵＩ上で空間フィルタの各ピクセルの遮光ｏｎ／ｏｆｆを設定することも可能である。
【００５７】
遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、全視野に占める遮光領域の割合を一定値以下(例えば４０％以下)に設定し、その範囲内で遮光領域を決定するようにする。
【００５８】
なお、この図１０Ａ及びＢのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるＰＳＬ球（ポリスチレンラテックス製の球）の検査画像をシミュレーション計算した結果９３５５を示してもよい。
【００５９】
検査画像の計算方法は、ウェハ上ＰＳＬ球に照明した場合の瞳面上での光散乱光分布を、各照明条件について位相を含めて予め計算しておき、遮光領域を考慮してフーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて結像計算する。
【００６０】
このときＰＳＬ球のサイズによって散乱光分布が大きく異なるため、遮光条件が同じでも、検査画像が受ける影響の大きさが変わってくる。
【００６１】
本実施例では、大小２種類のＰＳＬ球のシミュレーション画像を示すことにより、現在設定中の遮光領域による欠陥検査感度への影響を、複数の観点から確認することとしている。
【００６２】
次に、図１１を用いてウェハ表面に形成されたパターンからの回折光を、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について説明する。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１１０１）。
次に、搬送系制御ユニット８１で基板搬送計２０を制御して基板１００を移動させウェハ１００の回折光を遮光したいパターン部が照明光学系１０による線状の照明領域に入るようにする（Ｓ１１０２）。
【００６３】
この状態で、照明光学系１０によりレーザ光が照射されたパターンからの回折光を含むウェハ１００からの散乱光のうち、対物レンズ３１を透過して対物レンズ３１の出射側の瞳面上に形成された像を瞳面観察系３１０のレンズ系３１１と３１３を介して光センサ３１５の検出面上に結像させて瞳面の画像を取得する（Ｓ１１０３）。
【００６４】
つぎに、この取得した瞳面の画像のうち、強い回折光を検出した領域（図１０Ａの１０５１に相当）を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１１０４）。
ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１１０５）。これは、上記図９を用いて説明したように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。図１２に空間フィルタ３２による遮光領域の設定状態１２６１を確認するＧＵＩの実施例を示す。予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、空間フィルタ３２による遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（強度分布+遮光領域）１２６１を表示しておく。
【００６５】
続いて、空間フィルタ３２が所望の遮光パタンになるように設定されている状態でウェハ１００からの回折光を遮光したいパターン部を含む領域からの散乱光により瞳面分布を実測し（Ｓ１１０６）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１１０７）。
【００６６】
図１２に空間フィルタによる遮光領域の設定状態を確認するＧＵＩの実施例を示す。
予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（瞳面強度分布９３６１）を表示しておく。
【００６７】
次に、瞳面強度分布１０５１（図１０Ａ参照）を取得したパターン領域が照明領域１０９に入るように移動した後、予め設定された遮光パターンが形成されている空間フィルタ３２を介して瞳面強度分布１２６１を新たに取得する。瞳面強度分布１２６１及び１２６２を比較することにより、遮光領域１２５４が設定したとおりに空間フィルタ３２によって遮光されていることを確認する。これが作業者の設定ミス等によってうまくいっていない場合、もしくは、追加で遮光したい領域がある場合、設定追加ボタンを押すことで、遮光領域設置画面に戻る。そこで設定を修正することができる。問題ない場合には確認ボタンを押して、空間フィルタの遮光領域確認を完了する。
【００６８】
第１の実施例の、ウェハ上パターンからの回折光を遮光するように、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１２及び図１５を用いて説明する。
図１３Ａ及びＢに、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の実施例を示す。
図１３Ａは初期状態である。
複数の予め設定したパターン領域からの、瞳面における回折光の強度分布１３５１と１３５１’とを、空間フィルタの遮光領域を示す図１３５４とを表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９４５２を動かすか、もしくは窓９４５３に数値を入力することにより、遮光しきい値を設定する。遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む、空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。
【００６９】
図１３Ｂに、一部領域が遮光領域と設定された状態を示している。
なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。
【００７０】
各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１３５２、１３５２’を、マージした遮光領域１３５５を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。
【００７１】
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の標準欠陥であるＰＳＬ球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、上記図１０の説明と同様である。
【００７２】
次に図１４を用いて、ウェハ表面近傍に形成された複数の領域からのパターン回折光について、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について、説明する。
【００７３】
パターン回折光を遮光したい１つもしくはそれ以上の領域を、予め指定しておく。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１４０１）。
次に、回折光を遮光したいパターン部が照明光照射領域に入るよう、ステージ系を動作させて基板１００を移動する（Ｓ１４０２）。
パターンからの回折光を含む、瞳面画像を取得する（Ｓ１４０３）。ここで、上記にて指定しておいた１つもしくはそれ以上の、回折光を遮光したいパターンが存在する領域の瞳面画像を取得する（Ｓ１４０４）。
【００７４】
必要な瞳面画像が取得できたら、次に強い回折光を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１４０５）。ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１４０６）。これは、上記図９の説明でも載せたように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。特に本実施例のように、複数領域のパターン回折光を遮光する場合には、遮光領域が広くなりがちであるため注意する。遮光領域が広くなりすぎた場合は、遮光する回折光を減らすなどの検討を行って、遮光領域を減らす検討を繰り返す。
【００７５】
続いて、空間フィルタが設定されている状態で瞳面画像３２３５’を実測し（Ｓ１４０７）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１４０８）。遮光領域に問題が無ければ、本実施例における空間フィルタ設定は完了である。
【００７６】
次に第１の実施例の、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するために、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１５及び図１６を用いて説明する。
【００７７】
まず図１５を用いて、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定するフローの実施例について説明する。
【００７８】
予め設定した対物レンズの視野内の各点について、波面収差分布が測定・保存されていない場合には、各点にて収差分布を実測する（Ｓ１５０１）。対物視野内の各点における波面収差が、許容範囲を超える領域を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１５０２）。
【００７９】
ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１５０３）。これは、遮光領域を大きくすると対物レンズのＮＡを小さくしたのと同じ効果があり、検査画像の解像度が落ち、これに伴って欠陥検出感度が落ちる傾向があるため、これを防ぐ。設定した遮光領域を保存し、空間フィルタを制御して遮光領域を設定する（Ｓ１５０４）。
【００８０】
続いて、空間フィルタが設定されている状態で対物レンズの収差分布を実測し（Ｓ１５０５）、対物レンズの収差が大きい部分が遮光されていることを確認する（Ｓ１５０６）。
要修正事項があれば、再度遮光領域を設定し、問題なければ、遮光領域を保存する（Ｓ１５０７）。
【００８１】
図１６に、視野内各点における波面収差が共通して大きくなっている領域を遮光するように設定するためのＧＵＩ画面の実施例を示す。複数の予め設定した視野内各点における波面収差を、空間フィルタの遮光領域と重ねて表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９５４２を動かすか、もしくは窓９５４３に数値を入力することにより、収差の許容範囲を設定する。
【００８２】
設定した収差の許容範囲を共通して外れている収差測定領域を含む空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。
【００８３】
各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１６４１、１６４１’を、マージした遮光領域１６４４を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。
【００８４】
なお図１６にあるように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるPSL球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、前記図１０の説明と同様である。
【００８５】
なお、図１６では示していないが、a) 遮光を提案する領域の明示、b) 現在選択中の遮光領域で検査した場合のシミュレーション画像を表示、といった、要遮光領域入力画面表示でアシスト機能があってもよい。この時、標準状態の画像及び標準状態との差を表す画像が表示されてもよい。
【００８６】
次に、本発明を半導体デバイスの製造ラインで用いられる複数の検査装置に適用した実施例を図１７を用いて説明する。図１７には、半導体デバイスの製造ラインの構成の一例として、複数のプロセス処理装置、すなわち、ウェハ上にスパッタリング又はＣＶＤで薄膜を形成する薄膜形成装置１７０１、薄膜上にレジストを塗布し回路パターンを露光し現像するレジスト露光現像装置１７０２、レジストパターンをマスクにして前記薄膜をエッチングして除去するエッチング装置１７０３、レジストのマスクパターンを除去するレジスト除去装置１７０４、レジストが除去されて露出した薄膜パターンを保護するための保護膜形成装置１７０５等を備えた構成をしめす。これらのプロセス処理装置を備えた半導体デバイスの製造ラインにおいて、各プロセス処理装置で処理されたウェハ１００上の欠陥を検査するために、複数の欠陥検査装置１７１１〜１７１３が並んでいる状態を示す。ここで検査装置１７１１〜１７１３は、図１に示したような構成のウェハ上に発生した異物欠陥を検査する検査装置である。このようなライン構成において、本発明を適用した実施例を説明する。
検査装置１７１１〜１７１３のそれぞれについて、検査の準備段階で、先ず、図８のフロー図で説明したように、点光源形成光学系１０９を用いて対物レンズ３１の波面収差を測定し対物レンズ３１の波面収差の分布を測定して、波面収差が予め設定したレベル以上になる部分を空間フィルタ３２で遮光するように遮光パターンを設定する。
【００８７】
次に、図３で説明したフローに沿って検査条件を設定する。そして、Ｓ３０８のステップにおいて、線状の領域１０９を照明されたウェハ１００からの散乱光により対物レンズ３１の瞳面上に形成された光像を瞳面観測系３１０のエリアセンサ３１５で撮像してウェハ上の繰り返しパターンからの散乱光により発生した回折光パターンの発生位置を確認し、この回折光パターンを遮光するように空間フィルタ３２の遮光パターンを設定する。更にＳ３０９のステップで対物レンズ３１の波面収差の分布に対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとウェハからの回折光パターンに対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとを組合わせた遮光パターンを形成する。この組合わせた遮光パターンを用いて、図４で説明したフローに沿ってウェハ上の欠陥を検査する。
【００８８】
このようにして遮光パターンが調整された空間フィルタを用いて検査を行うことにより、各検査装置１７１１〜１７１３特有の対物レンズの波面収差の装置間の差、即ち機差を低減させて検査が行われるので各検査装置１７１１〜１７１３間の欠陥検出感度をそろえることが可能になる。これにより、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【００８９】
即ち、本発明によれば、上記した実施例で説明したように、機差の発生の重要な要因の一つである対物レンズの収差を各検査装置間で合わせ込む事ができるので、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・装置本体 １０・・・照明光学系 １１・・・レーザ光源 １２・・・ビーム整形用レンズ ２０・・・基板搬送系 ２１・・・Ｘステージ ２２・・・Ｙステージ ２３・・・Ｚステージ ２４・・・基板固定支持部（ウェハチャック） ２５・・・θステージ ３０・・・欠陥検出光学系 ３１・・・対物レンズ ３２・・・空間フィルタ ３３・・・結像レンズ ３４・・・偏光フィルタ ３５・・・光センサ ３６・・・Ａ／Ｄ変換ユニット ５０・・・フォーカス測定系 ６０・・・画像処理系 ６２・・欠陥判定・検出ユニット ８０・・・全体制御系 ９０・・・インターフェース系 ９１・・・記憶部 ９２・・・入出力手段 ９３・・・表示手段 １００・・・被検査基板 １０９・・・点光源 １９９・・・サンプル表面の照明領域 ３１０・・・瞳面観察系。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて得られた被検査対象物の画像と参照画像とを比較し、その差異から微細パターン欠陥や異物などを検出する方法及び装置にかかわり、特に半導体ウェハ、ホトマスク、液晶等の外観検査を行う方法、装置、及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、半導体デバイスが形成される基板（ウェハ）を数百に上る製造工程で処理して製品となる。各工程では基板（ウェハ）上に異物が付着したり、パターン形成の工程ばらつき等によってパターン欠陥が生じるが、これらは半導体デバイスが不良品となる原因である。また半導体デバイスの欠陥検査システムでは、パターンの微細化の進展に伴って、より微細な欠陥や異物を検出するだけではなく、興味のある対象（ＤＯＩ (Defect Of Interest)）の検出が求められると同時に、多種のDOIや検出したくない欠陥を分類に対するニーズが高まっている。このようなニーズに応えるために、近年複数の検出光学系及び画像処理系（以下、検出ヘッドと呼ぶ）を備え、各検出光学系での検出信号を用いることにより、検出可能な欠陥種の増加及び欠陥検出性能向上が図った欠陥検査装置が開発・製造販売されるようになり、このような新しい欠陥検査装置が半導体製造ラインに適用されつつある。
【０００３】
半導体デバイスの欠陥検査装置は、例えばリソ工程、成膜工程、エッチ工程等の工程において発生したパターン欠陥や異物を、該工程が完了した後の基板表面を検査することによって検出し、該工程の装置のクリーニング実施指令を出したり、既に致命的な欠陥が生じた状態の基板を次工程以降に流すことによる不良品の発生を、早期に検出するのに使用する。
【０００４】
前の工程で所定の処理が施された半導体デバイスを形成途中の基板は、検査装置にロードされる。半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）の表面の画像が撮像取得され、該画像をもとに、特開２００３−８３９０７号公報、特開２００３−９８１１３号公報、特開２００３−２７１９２７号公報等に記載されているような欠陥信号判定しきい値欠陥判定処理を行うことによって欠陥判定が行われ、基板上の欠陥個数他が出力される。
【０００５】
予め設定した欠陥個数しきい値Ncに対し、該検出欠陥個数Ntが小さい場合には、そのまま次工程へ送付する。欠陥個数Ntが大きい場合には、前工程装置のクリーニング実施指令を出した後、基板の再生可否を判断する。基板が再生可能と判断された場合には、洗浄工程にて基板を洗浄した後、再度本検査工程を通して次工程へ送付する。
【０００６】
被検査対象である半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）は、図７に示すように同一パターンを持つ部分１および１’（以下ダイと呼ぶ）が規則的に並んでいる。本発明が対象としている欠陥検査方法及び欠陥検査装置は、隣接するダイ同士でダイ内座標が同一である位置の画像を比較して、両者の差をもとに欠陥検出判定するものである。
【０００７】
上記収差が原因で生ずる欠陥検出性能低下に対応するため、特開２００６−２５０７３９号公報にあるように、収差を補正する光学系を備えた欠陥検査装置が提案されている。一般に収差は、対物レンズ視野内の位置によって異なる一方、収差補正光学系で補正が可能な収差は１種類のみであり、例えばＣＤドライブやＤＶＤドライブ等のピックアップ光学系については、視野中心のみ収差補正ができれば十分性能が発揮されるため、上記の収差補正光学系を適用することで格段の性能向上が認められる。しかしながら半導体検査装置では、スループット向上のため、μｍレベルの空間分解能を保ちつつ数ｍｍ以上の非常に広い視野を用いて検査を行うのが一般的であり、上記収差補正光学系では収差を補正しきれないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2003−83907号公報
【特許文献２】特開2003−98113号公報
【特許文献３】特開2003−271927号公報
【特許文献４】特開2006−250739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、半導体欠陥検査システムでは、より微細なＤＯＩの検出、及び高速検査に対する要求の高まる一方、製造ラインには複数台の検査装置が配置されることが多く、装置間の検査感度一致度（マッチング）向上が強く求められている。
【００１０】
また従来の半導体欠陥検査システムでは、検査レンズの波面収差は欠陥検出感度を低下させる傾向があり、波面収差の装置間差が、検査感度一致度を下げる原因の一つとなっていた。特に検査レンズの外側は波面収差が大きくなる傾向があるため、(a)像高が高い場合、(b)光が低仰角方向へ強く散乱される欠陥を検出する場合、対物レンズの収差の影響を受けやすくなっている。
【００１１】
本発明の目的は、光学式の欠陥検査装置において、対物レンズの収差の装置間差の影響を受けることなく、複数の検査装置間で検査感度のばらつきが少ない欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明では、検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、テーブル手段に保持された試料の表面を照明する照明手段と、照明手段で照明された試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、検出光学系手段で検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、テーブル手段と照明手段と検出光学系手段と信号処理手段とを制御する制御手段とを備えた欠陥検査装置において、照明手段にはテーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を備え、検出光学系手段の瞳面観察部は、点光源部から射出され対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、照明手段で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを更に備えて構成した。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明では、光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、光を照射された試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察し、照明光で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報と観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて空間フィルタの遮光パターンを調整するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、波面収差の影響が低減されて欠陥検出感度を向上させることができる。さらに、波面収差が原因で生じる装置間の欠陥検査感度の差(機差)を低減させることが可能になり、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】欠陥検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】円錐曲面レンズによりウェハのｙ軸方向に対してφ回転し、ｚ時期方向にα傾斜した方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。
【図１Ｃ】円錐曲面レンズによりｙ軸に沿った方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。
【図２】基板の検査工程の流れを示したフロー図である。
【図３】基板の検査条件の設定の流れを示したフロー図である。
【図４】基板の検査方法の基板検査工程のフローのうち検査装置の検出光学系、画像処理系、制御処理系の動作の流れを示したフロー図である。
【図５】基板の検査工程の欠陥判定処理の流れを示したフロー図である。
【図６Ａ】ウェハ上の隣接するダイ間の同一形状パターンを示すウェハの平面図である。
【図６Ｂ】ウェハ上に多数形成されたダイを撮像して得られる参照パターンと検査パターンとの関係を示すウェハの平面図である。
【図６Ｃ】差画像と差画像のＡ−Ａライン上の画像信号を示す図である。
【図７Ａ】点光源形成光学系の概略の構成及び搬送系との関係を示すブロック図である。
【図７Ｂ】点光源形成光学系の出射側の概略の構成を示す正面の断面図である。
【図８】検出光学系中の対物レンズの収差を実測する処理の流れを示したフロー図である。
【図９】瞳面に設置された空間フィルタにて収差が大きい領域を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。
【図１０Ａ】波面収差と散乱光の強度分布を観察して得た画像及び空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。
【図１０Ｂ】波面収差の大きな領域及び散乱光強度の津用領域を空間フィルタでマスクした状態及びその時の空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。
【図１１】瞳面に設置された空間フィルタにて、ウェハ上の一領域のパターンからの回折光を、遮光するように設定する
【図１２】瞳面に設置された空間フィルタにて遮光する領域を設定するＧＵＩ画面の図である。
【図１３Ａ】遮光領域設定用の初期状態のＧＵＩ画面の図である。
【図１３Ｂ】遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む空間フィルタのピクセルを自動的に遮光領域と設定された状態を示すＧＵＩ画面の図である。
【図１４】瞳面に設置された空間フィルタにてウェハ上の複数の領域のパターンからの回折光を遮光するように設定する
【図１５】瞳面に設置された空間フィルタにて対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域およびパターンからの回折光を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。
【図１６】瞳面に設置された空間フィルタにて、対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに、指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域を遮光するように設定するＧＵＩ画面の図である。
【図１７】半導体デバイス製造ラインの構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施例を、図１乃至図１７により説明する。
検査装置１のブロック図を図１Ａに示す。
検査装置１は、照明光学系１０、基板搬送系２０、検出光学系３０、フォーカス測定系５０、画像処理系６０、制御処理系８０、インターフェース系９０、瞳面観測系３１０を備えて構成されている。
照明光学系１０は、レーザ光源１１とビーム整形用のレンズ１２を備え、レーザ光源１１から出射された光をレンズ１２にて適宜整形して、被検査基板（ウェハ）１００上の線状の領域をほぼ均一な照度で照明する。
【００１７】
基板搬送系２０は、Ｘステージ２１、Ｙステージ２２、Ｚステージ２３、基板チャック２４、θステージ２５を備えている。また、基板チャック２４に隣接し、かつ、ウェハ表面とほぼ同じ高さに、後述する対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源１０９が載置されている。図１Ａに示した構成においては、基板チャック２４として、静電チャックを用いた場合を示している。
【００１８】
検出光学系３０は、対物レンズ３１、２次元空間フィルタ３２、結像レンズ３３、光センサ３５、Ａ／Ｄ変換ユニット３６を備えている。また、結像レンズ３３と光センサ３５の間に偏光フィルタ３４を設置してもよい。図１Ａでは、偏光フィルタ３４が含まれた構成図が示されている。さらに、２次元空間フィルタ３２には、遮光パターン形状を制御する空間フィルタ制御ユニット８６が接続されている。
【００１９】
瞳面観測系３１０は、対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布を観測できるように、レンズ３１１及び３１３、エリアセンサ３１５が構成されている。また、ビームスプリッタ３１８を介してエリアセンサ３１５と共役な位置にアレイレンズ３１６が設置され、エリアセンサ３１７と合わせてシャックハルトマン型の波面センサが構成されている。
フォーカス測定系５０は、照明光学系５１、検出光学系５２、光センサ５３、フォーカスずれ算出処理ユニット５４を備えている。
【００２０】
画像処理系６０は、隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１、ダイ間差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行うデータ処理ユニット６２を備えている。
【００２１】
制御・処理系８０は、少なくとも搬送系２０を制御するための搬送系制御ユニット８１、照明光源制御ユニット８２、検出光学系３０で搬送系２０の動きと同期してフォーカス制御された画像を取得するためのセンサ制御ユニット８３、画像処理系６０から出力される欠陥情報６１１を用いて検出した欠陥の分類処理を実施する欠陥情報処理ユニット８４、そして全体をつかさどる制御ユニット８９を備えている。
【００２２】
インターフェース系９０は、少なくとも制御・処理系８０にて処理・出力された欠陥情報６５０を蓄積するデータ蓄積部９１、検査条件設定や制御処理情報入力を実施する入力部９２、欠陥情報６５０や制御処理情報を表示したり照明条件・検査条件などをユーザが入力するのに用いる表示部９３を備えている。また、外部通信ライン９４を備え、外部のデータサーバ(図示せず)やデータ処理手段(図示せず)などにつながっていて検査結果のデータを出力したり、検査対象のウェハに関する情報(設計データ、プロセス処理データなど)を受け取ったりする。
【００２３】
次に、上記した構成におけるウェハ１００上の欠陥検査の動作について説明する。照明光学系１０の光源１１から出射された光は、レンズ１２を透過することにより長手方向には平行光で長手に直角な方向には集光されたシート状ビームに変形されて図１Ｂ又は図１Ｃに示すようなウェハ１００の表面の線状の領域１９９を照射する。
図１Ｂに、本実施例でウェハ１００上の線状の領域１９９を照明するためにレーザ光源１１から発射されたレーザを整形する整形用レンズ１２として用いられている円錐曲面レンズの効果について示す。
【００２４】
整形用レンズ１２である円錐曲面レンズは、ウェハ１００のｙ軸方向に対してφ回転し、かつｚ軸方向に角度α傾斜した方向から、ウェハ１００上のｙ軸方向に沿った線状の領域１９９に焦点を合わせてｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させたレーザ光を照射する。このときウェハ１００は、搬送系制御ユニット８１で制御されたＸステージ２１が一定の速度で移動することにより、ｘ軸方向に沿って一定の速度で移動し、レーザが照射されるウェハ１００上の線状の領域１９９がｘ軸方向に沿って走査される。
【００２５】
一方、搬送系制御ユニット８１でＹステージ２２を制御してウェハ１００をｙ軸の方向に一定速度で移動させる場合には、ウェハ１００上で線状に照明される領域は、ウェハ１００の走査方向と直交する方向、すなわちほぼｘ軸方向に長く照明する。ここで円錐曲面レンズ１２を用いると、ウェハ１００上でｙ軸方向に短軸を、ｘ方向に長軸を持つ線状の領域１９９にあったスリット状ビームを形成することが可能である。
【００２６】
照明光のウェハ１００上の照射領域１９９と、光センサ３５の位置は、検出光学系３０を通して共役の位置になっている。線状の領域１９９を光センサ３５によって一括して検出することによって、ウェハ１００の表面画像３０１を高速に取得することが可能となっている。
【００２７】
図１Ｃには、ウェハ１００上への照明光の入射方向とウェハ１００上の線状の照明領域の方向とが一致している場合の照明系を示す。この場合に用いる整形用レンズ１２８は、透過する光をｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させ、ウェハ１００上の線状の照明領域のほぼ全域に亘って焦点が合うように整形用レンズ１２８の長手方向に順次焦点位置が変化する構造になっている。
【００２８】
上記に説明した照明光学系１０でウェハ１００を照明することにより、ウェハ１００の表面からは回折光及び散乱光が生じるが、このうち基板１００に形成されたパターンからの散乱光・回折光により対物レンズ３１の出射瞳位置に形成された回折光パターンを、この出射瞳位置または出射瞳位置と共役な関係にある位置に配置された空間フィルタ３２で遮光し、この空間フィルタ３２で遮光されずに空間フィルタ３２を透過した散乱光を結像レンズ３３で偏光フィルタ３４を介して第１の検出光学系３０の光センサ３５の検出面上に結像させて光センサ３５で検出する。光センサ３５は散乱光を検出し光電変換して検出した散乱光の強度に応じたアナログ信号を出力し、これをＡ／Ｄ変換ユニット３６でデジタル信号に変換することにより、表面画像３０１が得られる。
【００２９】
得られた表面画像３０１は隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理されて、図７Ｂに示すように、表面画像３０１と隣接ダイの同一領域を撮像して得られた画像３０２からダイ間の差画像３０３を算出し、データ処理ユニット６２に送られてこの差画像３０３を用いて欠陥判定・検出処理を行う。さらに、検出した欠陥について欠陥の特徴量（欠陥のサイズ、形状、座標等）を抽出し、この抽出した特徴量の情報を用いて欠陥を分類する。得られた処理結果を欠陥情報６１１(図１参照)として制御・処理系８０に伝送する。欠陥情報６１１には、欠陥座標の他に、欠陥特徴量、欠陥画像、及び検査画像などが含まれる。以上が検出光学系３０及び画像処理系６０の動作フローである。
【００３０】
ここで空間フィルタ３２としてＭＥＭＳ（微小電気機械素子）シャッターアレイを用いても良い。この場合、散乱光の偏光特性が空間フィルタ３２によって失われないため、偏光フィルタ３４を併用することで、より高感度な欠陥検査が可能となる。
【００３１】
次に、制御処理系８０及びインターフェース系９０の動作フローを説明する。
画像処理系６０から伝送された欠陥情報６１１を各欠陥の座標情報を用いて同一欠陥を判定してマージした後、入出力手段９２及び蓄積手段９１を通してファイル情報として出力されたり、ディスプレイ９３の画面上に画面出力される。
【００３２】
次に、本発明に関わる検査装置を用いた基板検査工程のフローを、図２を用いて説明する。
ウェハ１００が検査装置１にロードされ（Ｓ２０１）基板チャック２４で保持される。検査装置１はアライメント動作することにより（Ｓ２０２）、ウェハ１００の傾きをなくすと同時に、ウェハの基準点（ノッチ）を検出してウェハ原点座標を求める（Ｓ２０３）。
【００３３】
次に、搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を一定の速度で移動させることによりウェハ１００を照明光学系１０及び検出光学系３０に対して走査して（Ｓ２０４）、照明光学系１０からの照明光により線状の領域が照明されたウェハ１００の表面近傍の光学的画像３０１（図７参照）を検出光学系３０で撮像して取得する（Ｓ２０５）。得られた画像をもとに、画像処理系６０でウェハ１００の表面近傍の欠陥及び異物の有無を欠陥判定処理（Ｓ２０６）を行うことによって実施する。なお、表面近傍の光学的画像３０１の取得が完了し次第、ウェハ１００は検査装置１からアンロードされ（Ｓ２０７）、検査結果が出力される（Ｓ２０８）。
本発明に関わる検査装置を用いた基板検査条件の設定フローを図３に示す。
まず被検査ウェハ１００のダイサイズや配列等の基本的な設計情報を外部通信ライン９４を介して外部の設計データサーバから入力する(Ｓ３０１)。次に、入力した設計情報に基づいて照明角度(方位、仰角)や照明偏光などの照明条件を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０２)。次に、空間フィルタ設定以外の検出光学条件(光学倍率、検光の有無等)を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０３)。欠陥処理パラメータを表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０４)。被検査ウェハ１００が装置にロード済でなければウェハ１００をロードし(Ｓ３０５)、アライメントを合わせる(Ｓ３０６)。次に、ウェハ１００上のパターンのうち、空間フィルタで回折光を除去したいパターンのある領域が、照明光が照射される領域に入るようにウェハを移動させる(Ｓ３０７)。
【００３４】
次に、検出光学系３０のフーリエ変換面に形成されるフーリエ変換面画像を瞳面観察系３１０で撮像して表示部９３の画面上に表示し、このフーリエ変換面画像が表示された表示部９３画面上で空間フィルタ３２の遮光領域を設定する(Ｓ３０８)。
【００３５】
あらかじめ収差の大きさに応じて設定した遮光領域と、前段で設定した遮光領域を足し合わせた領域を検査時の遮光領域として設定する（Ｓ３０９）。なお、この遮光領域の設定の仕方については、後述する。
以上で設定された検査条件でウェハを試し検査し（Ｓ３１０）、十分な欠陥検出感度が達成できれば基板検査条件設定を終了する。
【００３６】
図４に、被検査基板表面をスリット状ビームで照明し光センサ３５としてＴＤＩセンサ（時間遅延積分型センサ）を用いて基板表面の検査画像を検出する場合の、動作フローを示す。
【００３７】
まず基板１００を検査装置１の搬送系２０にロードし、ウェハチャック３４にて基板１００を固定する（Ｓ４０１）。次に基板１００上のアライメントマーク（図示せず）を用いて、ウェハアライメントを実施し、基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットと傾きを測定する（Ｓ４０２）。
【００３８】
基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも大きい場合には、搬送系制御ユニット８１でθステージ２５を制御してウェハチャック３４で固定された基板１００の傾きがほぼ０になるように調整した後、基板１００のアライメントを再度実施して基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットを再度測定する。測定の結果、基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも小さくなったら次のステップへ進む。
次に、図３のフロー図で説明したような手順で初期設定したように空間フィルタを制御して、予め設定した領域を遮光する（Ｓ４０３）。
【００３９】
次に搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を制御してＸステージ２１を一定の速度で走査する（Ｓ４０４）。Ｘステージ２１はウェハ上の検査対象領域にスリット状ビームが照射されている間はほぼ等速で移動させる。
スリット状ビームの照明領域がウェハ上になる範囲で、レーザ光源１１のシャッタ（図示せず）を開け、スリット状に成形したビームによるウェハ上の線状の領域の照明を実施する（Ｓ４０５）。
【００４０】
Ｘステージ２１の走査に同期してＴＤＩセンサによるウェハ１００からの散乱光の検出を動作させ、基板１００の表面画像３０１を一括して取得する（Ｓ４０６）。
Ｘステージ２１の１回の走査が完了したら、予め指示しておいた基板上の測定領域全体の基板表面画像が取得するまで（Ｓ４０７）、光センサで一括して測定できる幅だけＹステージ２２を移動させ（Ｓ４０８）、Ｘステージ２１の走査を繰返し実施する。完了したら基板１００をアンロードして（Ｓ４０９）、検査を終了する。
【００４１】
次に図５及び図６を用いて欠陥判定処理のフローの例について説明する。
まずＸステージ２１を連続的に一定の速度で動させながら順次取得した検査画像３０１、参照画像となる隣接ダイ画像３０２とを画像処理系６０の隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理して求めた両者間の位置ずれ情報を用いて検査画像３０１と参照画像３０２との位置を合わせ、この位置を合わせた両画像間の差画像３０３を算出（Ｓ５０１）することを、ｘステージ１回走査分（以下１列分と呼ぶ）だけ繰り返す。
【００４２】
次に、１列分の複数ダイの同一部分に相当する場所の差画像３０３の明るさのばらつき量を各画素ごとに算出する（Ｓ５０２）。
次に、ユーザインタフェースを用いて予め設定しておいた係数αを上記明るさばらつきσに掛け合わせることによって、注目している画素の欠陥判定しきい値Ｔを決定する（Ｓ５０３）。
そして、決定した欠陥判定しきい値Ｔと差画像３０３の明るさの絶対値Ｌを各画素ごとに比較し、欠陥判定しきい値Ｔを差画像の明るさの絶対値が上回った場合、その画素位置に相当する基板１００上座標に欠陥が存在すると判定する（Ｓ５０４）。
【００４３】
このフローを、予め指定した検査領域の画像、もしくは取得された基板１００上の全ての検査画像について、繰返し処理することによって、基板１００上の欠陥判定及び欠陥座標を算出する。
なお上記では、隣接ダイ間画像の差画像３０３を求めた後に明るさばらつきσを求め、明るさばらつきσからしきい値Ｔを算出し、このしきい値Ｔをもとに欠陥の判定を実施しているが、欠陥の判定方法は、特許文献１に記載されているような、隣接する２つの領域の画像の画像明るさを合わせこんだ後、上記処理と同様に差画像を算出して欠陥判定を実施する方法や、特許文献３に記載されているような、検査対称画像と参照画像の明るさやコントラストなどの特徴を軸に持つ多次元空間に投票したデータをもとに欠陥判定を実施する方法であっても良く、すなわち検査対象画像と参照画像明るさ情報に基づいて欠陥判定するものであれば良い。
【００４４】
次に、検査に先立って行う、対物レンズ３１の波面収差を検出し、その分布を補正する方法について説明する。
先ず図１８を用いて、対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源を形成する点光源形成光学系１０９について説明する。
点光源形成光学系１０９は、カップリングレンズ１９２、光ファイバー１９３、コリメートレンズ１９５、集光レンズ１９６、視野絞り１９７を備えて構成される。
この点光源形成光学系１０９には、レーザ光源１１から発射されたレーザを用いる。すなわち、レーザ光源１１から出力されたレーザをレーザの光路に対して出し入れ可能に設置されたミラー１９１で反射させてカップリングレンズ１９２に入射させ、カップリングレンズ１９２を用いて光ファイバー１９３の一端に導光する。この光ファイバー１９３に入射したレーザを光ファイバー１９３のもう一方の端から出力させてレンズ１９５でコリメートし、対物レンズ３１よりもＮＡの大きいレンズ１９６で集光し、このレンズ１９６の焦点近傍に設置した視野絞り１９７に設けた開口１９８を通過させ、視野絞りを出てきた光を点光源１０９として用いる。この視野絞り１９７の位置は、搬送系２０に保持された状態のウェハ１００の表面高さとほぼ同じになるように設定する。
【００４５】
点光源形成光学系１０９の構成は、本実施例では簡単のため上記の通りとしたが、他に良く知られている方法でもよい。
また、点光源形成光学系１０９は基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接して設置されている構成として説明したが、基板搬送系２０に着脱可能な構成として、波面収差計測時に基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接させて設置し、ウェハ１００の検査時には基板搬送系から取り外すようにしてもよい。
【００４６】
次に、図８を用いて収差を実測する処理のフローの例について説明する。
先ず、点光源形成光学系１０９の視野絞り１９７の開口部１９８から検査に使用する光と同一の波長を持つ光、即ちレーザ光源１１から発射されてミラー１９１で反射されてカップリングレンズ１９２を介して光ファイバー１９３に入射したレーザを出射させる（Ｓ８０１）。
この視野絞り１９７の開口部１９８から出射して対物レンズを透過したレーザ光を瞳面測定系３１０で観察して波面収差を検出するが、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、波面収差の分布を知るために、予め設定しておいた対物レンズ３１の視野内の複数の像点での収差を測定する。そこで、該当する視野内の像点に視野絞り１９７の開口部１９８がほぼ位置するように、搬送系２０を駆動して各ステージの位置を制御する（Ｓ８０２）。
【００４７】
各ステージの位置が制御された状態で点光源１０９から出射して対物レンズ３１を透過した光について瞳面測定系３１０を用いて対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布をエリアセンサ３１５で、波面収差をアレイレンズ３１６を介してエリアセンサ３１７で観測することにより対物レンズ３１の瞳面における光強度分布と波面収差とを、それぞれ測定する（Ｓ８０３）。
このとき波面収差は欠陥検出感度に影響を与えうるため、前回測定した波面収差を逐次保存しておき、今回測定した結果との比較を行って、装置状態が前回測定時から大きく変わっていないことを確認してもよい。
【００４８】
また、波面収差と合わせてｚステージの座標を測定しておき、波面収差を各成分に分解した際のデフォーカス成分をｚステージ座標から差し引くことで、装置内における温度変化を主とする環境変化によって生じるデフォーカス量を測定し、フォーカス測定系５０が出力するフォーカス測定値を補正してもよい。
以上が、特定点での波面収差測定の手順である。
【００４９】
上記の通り、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、予め設定しておいた視野内の全ての点について、それぞれ波面収差を測定してもよい（Ｓ８０４）。
【００５０】
ウェハ検査時にはミラー１９１をレーザの光路から退避させて点光源形成光学系１０９を消灯し、レーザ光源１１から出射したレーザを円錐曲面レンズ１２に入射させ成形してウェハ１００上の線状の領域１０９を照明する。（Ｓ８０５）。
【００５１】
次に、図９及び図１０Ａと図１０Ｂを用いて、対物レンズの波面収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定する実施例について説明する。図９には、遮光領域を設定するための処理フローを、また、図１０Ａ及び図１０Ｂには、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の例を示す。
【００５２】
まず、測定済の波面収差分布結果が保存されていればその結果を、保存されていなければ波面収差分布を実測した結果を表示する（Ｓ９０１）。図１０Ａにその例を示す。ＧＵＩ画面上には、点光源形成光学系１０９を用いてエリアセンサ３１７で検出して得た対物レンズ３１の瞳面における波面収差の分布１０４１と、線状の領域１９９が照明されたウェハ１００からの散乱光による対物レンズ３１の瞳面上の光像をエリアセンサ３１５で検出して得たパターン領域からの瞳面における回折光の強度分布１０５１と、空間フィルタの遮光領域１０５４とを重ねて表示する。
【００５３】
次に、波面収差が許容範囲を超える領域を遮光するという考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ９０２）。ＧＵＩ画面上で波面収差に対する許容範囲、及び回折光強度に対する遮光しきい値を設定する。図１０Ａの波面収差の瞳面分布１０４１に対しては、図１０Ｂに示すように、ＧＵＩ画面上に表示されたスライドバー９３４２を動かすか、もしくは窓９３４３に数値を入力することにより、収差許容範囲を設定できる。この設定した収差許容範囲から外れた収差が測定された領域を遮光するよう、図１０Ｂに示すように、例えば２次元に配置した開閉シャッタのマトリックスで構成した空間フィルタ３２のピクセルを自動的に遮光領域（図１０Ｂの１０４２で白く塗りつぶされた領域）と指定することができる。
【００５４】
また、図１０Ａに示した回折光強度分布１０５１に対し、スライドバー９３５２を動かすか、もしくは窓９３５３に数値を入力することにより、図１０Ｂの１０５２に示したように遮光しきい値を設定することができ、設定した遮光しきい値よりも輝度値が大きい領域を空間フィルタのピクセルが遮光領域（図１０Ｂの１０５２で白く塗りつぶされた領域）に設定した状態を示す。また、図１０Ｂの１０５５には、遮光パターン１０４２と１０５２とをマージした遮光領域（図１０Ｂの１０５５で白く塗りつぶされた領域）を示している。
【００５５】
閾値を用いて自動的に設定した遮光領域に対して、マウス等のポインティングデバイスを用いて、空間フィルタ３２の所望のピクセルに対応するＧＵＩ上で所望の空間フィルタ３２のピクセルをクリックすると、遮光領域の設定がｏｎ／ｏｆｆされると同時に、塗りつぶしもｏｎ／ｏｆｆされる。
【００５６】
また、この方法によって、ＧＵＩ上で設定した閾値を用いて空間フィルタ３２の遮光領域を自動的に設定することの代わりに、ＧＵＩ上で空間フィルタの各ピクセルの遮光ｏｎ／ｏｆｆを設定することも可能である。
【００５７】
遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、全視野に占める遮光領域の割合を一定値以下(例えば４０％以下)に設定し、その範囲内で遮光領域を決定するようにする。
【００５８】
なお、この図１０Ａ及びＢのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるＰＳＬ球（ポリスチレンラテックス製の球）の検査画像をシミュレーション計算した結果９３５５を示してもよい。
【００５９】
検査画像の計算方法は、ウェハ上ＰＳＬ球に照明した場合の瞳面上での光散乱光分布を、各照明条件について位相を含めて予め計算しておき、遮光領域を考慮してフーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて結像計算する。
【００６０】
このときＰＳＬ球のサイズによって散乱光分布が大きく異なるため、遮光条件が同じでも、検査画像が受ける影響の大きさが変わってくる。
【００６１】
本実施例では、大小２種類のＰＳＬ球のシミュレーション画像を示すことにより、現在設定中の遮光領域による欠陥検査感度への影響を、複数の観点から確認することとしている。
【００６２】
次に、図１１を用いてウェハ表面に形成されたパターンからの回折光を、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について説明する。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１１０１）。
次に、搬送系制御ユニット８１で基板搬送計２０を制御して基板１００を移動させウェハ１００の回折光を遮光したいパターン部が照明光学系１０による線状の照明領域に入るようにする（Ｓ１１０２）。
【００６３】
この状態で、照明光学系１０によりレーザ光が照射されたパターンからの回折光を含むウェハ１００からの散乱光のうち、対物レンズ３１を透過して対物レンズ３１の出射側の瞳面上に形成された像を瞳面観察系３１０のレンズ系３１１と３１３を介して光センサ３１５の検出面上に結像させて瞳面の画像を取得する（Ｓ１１０３）。
【００６４】
つぎに、この取得した瞳面の画像のうち、強い回折光を検出した領域（図１０Ａの１０５１に相当）を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１１０４）。
ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１１０５）。これは、上記図９を用いて説明したように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。図１２に空間フィルタ３２による遮光領域の設定状態１２６１を確認するＧＵＩの実施例を示す。予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、空間フィルタ３２による遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（強度分布+遮光領域）１２６１を表示しておく。
【００６５】
続いて、空間フィルタ３２が所望の遮光パタンになるように設定されている状態でウェハ１００からの回折光を遮光したいパターン部を含む領域からの散乱光により瞳面分布を実測し（Ｓ１１０６）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１１０７）。
【００６６】
図１２に空間フィルタによる遮光領域の設定状態を確認するＧＵＩの実施例を示す。
予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（瞳面強度分布９３６１）を表示しておく。
【００６７】
次に、瞳面強度分布１０５１（図１０Ａ参照）を取得したパターン領域が照明領域１０９に入るように移動した後、予め設定された遮光パターンが形成されている空間フィルタ３２を介して瞳面強度分布１２６１を新たに取得する。瞳面強度分布１２６１及び１２６２を比較することにより、遮光領域１２５４が設定したとおりに空間フィルタ３２によって遮光されていることを確認する。これが作業者の設定ミス等によってうまくいっていない場合、もしくは、追加で遮光したい領域がある場合、設定追加ボタンを押すことで、遮光領域設置画面に戻る。そこで設定を修正することができる。問題ない場合には確認ボタンを押して、空間フィルタの遮光領域確認を完了する。
【００６８】
第１の実施例の、ウェハ上パターンからの回折光を遮光するように、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１２及び図１５を用いて説明する。
図１３Ａ及びＢに、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の実施例を示す。
図１３Ａは初期状態である。
複数の予め設定したパターン領域からの、瞳面における回折光の強度分布１３５１と１３５１’とを、空間フィルタの遮光領域を示す図１３５４とを表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９４５２を動かすか、もしくは窓９４５３に数値を入力することにより、遮光しきい値を設定する。遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む、空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。
【００６９】
図１３Ｂに、一部領域が遮光領域と設定された状態を示している。
なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。
【００７０】
各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１３５２、１３５２’を、マージした遮光領域１３５５を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。
【００７１】
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の標準欠陥であるＰＳＬ球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、上記図１０の説明と同様である。
【００７２】
次に図１４を用いて、ウェハ表面近傍に形成された複数の領域からのパターン回折光について、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について、説明する。
【００７３】
パターン回折光を遮光したい１つもしくはそれ以上の領域を、予め指定しておく。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１４０１）。
次に、回折光を遮光したいパターン部が照明光照射領域に入るよう、ステージ系を動作させて基板１００を移動する（Ｓ１４０２）。
パターンからの回折光を含む、瞳面画像を取得する（Ｓ１４０３）。ここで、上記にて指定しておいた１つもしくはそれ以上の、回折光を遮光したいパターンが存在する領域の瞳面画像を取得する（Ｓ１４０４）。
【００７４】
必要な瞳面画像が取得できたら、次に強い回折光を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１４０５）。ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１４０６）。これは、上記図９の説明でも載せたように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。特に本実施例のように、複数領域のパターン回折光を遮光する場合には、遮光領域が広くなりがちであるため注意する。遮光領域が広くなりすぎた場合は、遮光する回折光を減らすなどの検討を行って、遮光領域を減らす検討を繰り返す。
【００７５】
続いて、空間フィルタが設定されている状態で瞳面画像３２３５’を実測し（Ｓ１４０７）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１４０８）。遮光領域に問題が無ければ、本実施例における空間フィルタ設定は完了である。
【００７６】
次に第１の実施例の、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するために、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１５及び図１６を用いて説明する。
【００７７】
まず図１５を用いて、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定するフローの実施例について説明する。
【００７８】
予め設定した対物レンズの視野内の各点について、波面収差分布が測定・保存されていない場合には、各点にて収差分布を実測する（Ｓ１５０１）。対物視野内の各点における波面収差が、許容範囲を超える領域を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１５０２）。
【００７９】
ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１５０３）。これは、遮光領域を大きくすると対物レンズのＮＡを小さくしたのと同じ効果があり、検査画像の解像度が落ち、これに伴って欠陥検出感度が落ちる傾向があるため、これを防ぐ。設定した遮光領域を保存し、空間フィルタを制御して遮光領域を設定する（Ｓ１５０４）。
【００８０】
続いて、空間フィルタが設定されている状態で対物レンズの収差分布を実測し（Ｓ１５０５）、対物レンズの収差が大きい部分が遮光されていることを確認する（Ｓ１５０６）。
要修正事項があれば、再度遮光領域を設定し、問題なければ、遮光領域を保存する（Ｓ１５０７）。
【００８１】
図１６に、視野内各点における波面収差が共通して大きくなっている領域を遮光するように設定するためのＧＵＩ画面の実施例を示す。複数の予め設定した視野内各点における波面収差を、空間フィルタの遮光領域と重ねて表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９５４２を動かすか、もしくは窓９５４３に数値を入力することにより、収差の許容範囲を設定する。
【００８２】
設定した収差の許容範囲を共通して外れている収差測定領域を含む空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。
【００８３】
各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１６４１、１６４１’を、マージした遮光領域１６４４を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。
【００８４】
なお図１６にあるように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるPSL球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、前記図１０の説明と同様である。
【００８５】
なお、図１６では示していないが、a) 遮光を提案する領域の明示、b) 現在選択中の遮光領域で検査した場合のシミュレーション画像を表示、といった、要遮光領域入力画面表示でアシスト機能があってもよい。この時、標準状態の画像及び標準状態との差を表す画像が表示されてもよい。
【００８６】
次に、本発明を半導体デバイスの製造ラインで用いられる複数の検査装置に適用した実施例を図１７を用いて説明する。図１７には、半導体デバイスの製造ラインの構成の一例として、複数のプロセス処理装置、すなわち、ウェハ上にスパッタリング又はＣＶＤで薄膜を形成する薄膜形成装置１７０１、薄膜上にレジストを塗布し回路パターンを露光し現像するレジスト露光現像装置１７０２、レジストパターンをマスクにして前記薄膜をエッチングして除去するエッチング装置１７０３、レジストのマスクパターンを除去するレジスト除去装置１７０４、レジストが除去されて露出した薄膜パターンを保護するための保護膜形成装置１７０５等を備えた構成をしめす。これらのプロセス処理装置を備えた半導体デバイスの製造ラインにおいて、各プロセス処理装置で処理されたウェハ１００上の欠陥を検査するために、複数の欠陥検査装置１７１１〜１７１３が並んでいる状態を示す。ここで検査装置１７１１〜１７１３は、図１に示したような構成のウェハ上に発生した異物欠陥を検査する検査装置である。このようなライン構成において、本発明を適用した実施例を説明する。
検査装置１７１１〜１７１３のそれぞれについて、検査の準備段階で、先ず、図８のフロー図で説明したように、点光源形成光学系１０９を用いて対物レンズ３１の波面収差を測定し対物レンズ３１の波面収差の分布を測定して、波面収差が予め設定したレベル以上になる部分を空間フィルタ３２で遮光するように遮光パターンを設定する。
【００８７】
次に、図３で説明したフローに沿って検査条件を設定する。そして、Ｓ３０８のステップにおいて、線状の領域１０９を照明されたウェハ１００からの散乱光により対物レンズ３１の瞳面上に形成された光像を瞳面観測系３１０のエリアセンサ３１５で撮像してウェハ上の繰り返しパターンからの散乱光により発生した回折光パターンの発生位置を確認し、この回折光パターンを遮光するように空間フィルタ３２の遮光パターンを設定する。更にＳ３０９のステップで対物レンズ３１の波面収差の分布に対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとウェハからの回折光パターンに対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとを組合わせた遮光パターンを形成する。この組合わせた遮光パターンを用いて、図４で説明したフローに沿ってウェハ上の欠陥を検査する。
【００８８】
このようにして遮光パターンが調整された空間フィルタを用いて検査を行うことにより、各検査装置１７１１〜１７１３特有の対物レンズの波面収差の装置間の差、即ち機差を低減させて検査が行われるので各検査装置１７１１〜１７１３間の欠陥検出感度をそろえることが可能になる。これにより、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【００８９】
即ち、本発明によれば、上記した実施例で説明したように、機差の発生の重要な要因の一つである対物レンズの収差を各検査装置間で合わせ込む事ができるので、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・装置本体 １０・・・照明光学系 １１・・・レーザ光源 １２・・・ビーム整形用レンズ ２０・・・基板搬送系 ２１・・・Ｘステージ ２２・・・Ｙステージ ２３・・・Ｚステージ ２４・・・基板固定支持部（ウェハチャック） ２５・・・θステージ ３０・・・欠陥検出光学系 ３１・・・対物レンズ ３２・・・空間フィルタ ３３・・・結像レンズ ３４・・・偏光フィルタ ３５・・・光センサ ３６・・・Ａ／Ｄ変換ユニット ５０・・・フォーカス測定系 ６０・・・画像処理系 ６２・・欠陥判定・検出ユニット ８０・・・全体制御系 ９０・・・インターフェース系 ９１・・・記憶部 ９２・・・入出力手段 ９３・・・表示手段 １００・・・被検査基板 １０９・・・点光源 １９９・・・サンプル表面の照明領域 ３１０・・・瞳面観察系。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に保持された前記試料の表面を照明する照明手段と、
該照明手段で照明された前記試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と前記対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、
該検出光学系手段で検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、
前記テーブル手段と前記照明手段と前記検出光学系手段と前記信号処理手段とを制御する制御手段と
を備えた欠陥検査装置であって、
前記照明手段は前記テーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を有し、
前記検出光学系手段の瞳面観察部は、前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
画面を有する表示手段を更に備え、該表示手段の画面上に前記検出光学系手段の瞳面観察部の波面観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射され光の波面の分布の情報と、前記検出光学系手段の瞳面観察部の光強度分布観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記検出光学系手段は前記対物レンズを透過した光のうち特定の領域の光を遮光する空間フィルタ部と該空間フィルタ部の遮光パターンを制御する遮光パターン制御部とを更に有し、該遮光パターン制御部は前記波面観察系で観察された前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と、前記光強度分布観察系で観察された前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布の情報とに基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記波面の情報と前記強度分布の情報とを画面上に表示する表示手段を更に備え、前記遮光パターン制御部は、前記波面の情報と前記強度分布の情報とが表示された画面上で設定された前記空間フィルタ部の遮光パターンの情報に基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、
該光を照射された前記試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、
該検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
欠陥検査方法であって、
前記試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察し、
前記照明光で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、
前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項８】
前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と、前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示画面上に並べて表示することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と前記試料からの散乱光の強度分布の情報とが表示された画面上で前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項１】
検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に保持された前記試料の表面を照明する照明手段と、
該照明手段で照明された前記試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と前記対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、
該検出光学系手段で検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、
前記テーブル手段と前記照明手段と前記検出光学系手段と前記信号処理手段とを制御する制御手段と
を備えた欠陥検査装置であって、
前記照明手段は前記テーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を有し、
前記検出光学系手段の瞳面観察部は、前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
画面を有する表示手段を更に備え、該表示手段の画面上に前記検出光学系手段の瞳面観察部の波面観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射され光の波面の分布の情報と、前記検出光学系手段の瞳面観察部の光強度分布観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記検出光学系手段は前記対物レンズを透過した光のうち特定の領域の光を遮光する空間フィルタ部と該空間フィルタ部の遮光パターンを制御する遮光パターン制御部とを更に有し、該遮光パターン制御部は前記波面観察系で観察された前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と、前記光強度分布観察系で観察された前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布の情報とに基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記波面の情報と前記強度分布の情報とを画面上に表示する表示手段を更に備え、前記遮光パターン制御部は、前記波面の情報と前記強度分布の情報とが表示された画面上で設定された前記空間フィルタ部の遮光パターンの情報に基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、
該光を照射された前記試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、
該検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
欠陥検査方法であって、
前記試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察し、
前記照明光で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、
前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項８】
前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と、前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示画面上に並べて表示することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と前記試料からの散乱光の強度分布の情報とが表示された画面上で前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−５３１８６（Ｐ２０１１−５３１８６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４７６７（Ｐ２００９−２０４７６７）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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