欠陥検査方法及び欠陥検査装置
【課題】
ダイ比較方式を用いた光学式半導体欠陥検査方法及び検査装置に関して、より微細な欠陥や回路パターンにおけるショート欠陥を、より高い感度で検出する検査方法及び検査装置を提供する必要があった。
【解決手段】
基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置を提供する
ダイ比較方式を用いた光学式半導体欠陥検査方法及び検査装置に関して、より微細な欠陥や回路パターンにおけるショート欠陥を、より高い感度で検出する検査方法及び検査装置を提供する必要があった。
【解決手段】
基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置を提供する
【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検査方法及び装置に係り、特に半導体デバイス、ホトマスク、液晶等の欠陥を工学的に検査する方法、及びその装置に関する。
【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と検出したくない欠陥を分類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（検出ヘッド）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増加及び欠陥検出性能向上を図った欠陥検査装置が開発・製造販売されるようになってきており、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、例えばリソグラフィ工程、成膜工程、エッチング工程等の工程において発生したパターン欠陥や異物を、その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、その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、その画像をもとに、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）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、基板上の欠陥個数等が出力される。
【０００５】
予め設定した欠陥個数しきい値Ncに対し、実際に検出した欠陥個数Ntが小さい場合には、基板はそのまま次工程へ送付される。一方、欠陥個数Ntの方が欠陥個数しきい値Ncよりも大きい場合には、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】
ところで、被検査対象である半導体基板は、図４に示すように同一パターンを持つ部分４０１及び４０１’（以下ダイと呼ぶ）が規則的に並んでいる。欠陥判定は、この隣接するダイのダイ内座標の同一位置における画像を比較することで行われる。この際、従来の暗視野光学系を用いた欠陥検査照明光学系では、照明光の偏光はS偏光、P偏光、円偏光が用いられていた。これは、Si基板上の異物のみを検査対象とすると、S偏光照明とP偏光照明で必要な検出性能が得られるためである。また、酸化膜のような透明膜上にある異物に対しては、円偏光照明を用いることで、膜厚変動による散乱光量変動の影響を減らすことが可能であるためである。すなわち、基板上もしくは膜上異物の検出性能を向上させるためには、S偏光照明、P偏光照明、円偏光照明で十分であった。一方、パターン付のウェハであっても、パターンピッチが光の波長と同程度の場合には、問題なくパターン間の欠陥などを検出することが可能であった。
【０００７】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パターン付ウェハの場合、パターンピッチが光の波長よりも細かい場合には、半導体パターン自体が偏光特性を持つようになるため、パターンからの回折光の偏光特性も変化し、その結果欠陥検出性能も低下する問題があった。特に、高いパターンを有するウェハの場合、パターンの底にあるショート欠陥を高感度で検出するのは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであって、検出したい欠陥の散乱光特性に応じて照明の偏光を制御することにより、高感度の欠陥検出を実現する欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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とおりである。
（１）基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置である。
（２）（１）記載の検査装置であって、前記照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から前記光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置である。
（３）基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して第一の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第一の照明光学系と、前記基板表面に対して第二の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第二の照明光学系と、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系より照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系各々は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置である。
（４）（３）記載の検査装置であって、前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とはほぼ同一となるように調整されており、前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、ほぼ同一の偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置である。
（５）（３）記載の検査装置であって、前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とほぼ直交するように調整されており、前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、異なる偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より高いパターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係る検査装置の第一の実施形態について、図１に示す検査装置のブロック図を用いて説明する。検査装置１は、光源１１から射出された光を適宜整形して基板（ウェハ）１００表面に照射する照明光学系１０と、基板１００からの散乱光を検出・撮像する検出光学系２０と、基板１００を搬送する基板搬送系３０と、自動焦点合わせをするための焦点測定系５０と、検出光学系２０により検出された散乱光信号・画像を処理する画像処理系６０と、全体を制御する制御・処理系、並びにインターフェース系９０とを適宜有して構成される。
【００１４】
照明光学系１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１から射出された光を所定の方向へ導く反射ミラー１６・１７と、光の偏光状態を制御する偏光制御ユニット１３と、所定のビーム形状に整形する集光レンズ１５と、を適宜用いて構成される。
レーザ光源１１としては、ウェハ表面近傍の微小な欠陥を検出するには、短波長の紫外または真空紫外のレーザビームを発振し、かつ出力１Ｗ以上の高出力のものが用いられる。ウェハ内部の欠陥を検出するには、可視あるいは赤外のレーザビームを発振するものが用いられる。
【００１５】
また、集光レンズ１５として、シリンドリカルレンズを用いることで、レーザ光の照射されるウェハ表面上の領域が、ある方向に長く、それに垂直な方向には短い形状となる。あるいは、複数のプリズムから構成されるアナモフィック光学系を用い、光軸に垂直な平面内における一方向のみに関してビーム径を変化させた後、円形レンズを使ってウェハ上にてある方向に長く、それに垂直な方向には短い形状の領域の照明を行うことも可能である。アナモフィック光学系は、光軸調整が容易になる点で有効である。
【００１６】
本実施形態では、光源１１から出射された光は、偏光制御ユニット１３によって、直線偏光でかつ基板上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられる。さらに、偏光制御された光は、レンズ１５としてシリンドリカルレンズを用いることで、シート状ビームに変形されて基板１００表面に照射される。なお、偏光制御ユニット１３による照明光の偏光状態の調整方法は、図３に示すように、偏光照明となる照明軸からの回転角が照明方位角と照明仰角から求めた回転角となるように調整すればよい。
【００１７】
ここで、図２に示す通り、ウェハの走査方向がｘ軸方向の場合には、ウェハ上でシート状に照明される領域１９は、ウェハの走査方向と直交する方向、すなわち、ほぼｙ軸方向に長くなるようにする。このとき、照明光のウェハ上照射領域１９と、図１に示す光センサ２５との位置関係は、検出光学系２０を通して共役になっている。シート状領域を光センサ２５によって一括して検出することにより、ウェハ１００の表面画像を高速に取得することが可能となる。また、後述するように、本実施形態では照明光の方位角φ及び仰角αは数段階で切り替えて使用する構成とし、照明光の方位角は図２（ｂ）に示すφ≒０°とするよりも、図２（ａ）に示すようにφ＝１５°〜７５°程度、望ましくはφ≒４５°として用いる。
【００１８】
検出光学系２０は、対物レンズ２１と、空間フィルタ２２と、結像レンズ２３と、光センサ２５と、アナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄと略す）変換ユニット２６とを適宜有して構成される。ここで、光センサ２５としては、ラインセンサやＴＤＩセンサを適宜用いればよい。この場合、ステージの送り速度とTDIセンサのラインレートとライン間隔と光学系倍率の積が一致する、いわゆるTDI動作が必要であり、そのためにはステージの制御系とTDIセンサの同期を取るための機構（図示せず）が必要である。
また、結像レンズ２３と光センサ２５の間に偏光フィルタ又はアッテネータを設置してもよい。偏光フィルタを挿入した場合には、偏光フィルタの向きを調整するにより、検出されるサンプル表面からの散乱光の偏光成分を、任意に選ぶことが可能である。また、アッテネータを挿入した場合には、照明光の光量を変えずに、光センサ２５に入射する光量を低減できるため、光センサ２５の出力電流が飽和することを防ぐことが可能である。
これらの結像系により、図２に示す照射領域１９の像が光センサ２５上に結像される。光センサ２５からの出力は、Ａ／Ｄ変換ユニット２６によってデジタル変換された後、画像処理系６０に入力される。
【００１９】
基板搬送系３０は、Ｘステージ３１と、Ｙステージ３２と、Ｚステージ３３と、θステージ３４と、基板が搭載される基板チャック３５とを適宜有して構成される。
【００２０】
焦点測定系５０は、焦点測定用の照明光学系５１と、焦点測定用の検出光学系５２と、光センサ５３と、焦点ずれ算出処理ユニット５４と、を適宜有して構成される。焦点測定系５０では、照明光学系５１よりウェハに照射された光による散乱光を検出光学系５２及び光センサ５３で検出し、検出された信号に基づいて、焦点ずれ算出処理ユニット５４にて隣接ダイ間画像位置ずれ情報を算出する周期を超えない範囲で、雑音成分を低減できる程度十分に長い時間にわたる焦点ずれ値の測定量の平均を算出する。この焦点ずれ値を利用することで、測定視野内の座標とウェハ上座標との位置関係のずれを補正することができる。
【００２１】
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と、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とを適宜有して構成される。
【００２２】
制御・処理系は、レーザ光源１１を制御する照明光源制御ユニット８１と、偏光制御ユニット１３を制御するユニットコントローラ８２と、空間フィルタ２２を制御する空間フィルタ制御ユニット８３と、光センサ２５を制御するセンサ制御ユニット８４と、画像処理系６０から出力される欠陥情報のマージ処理や分類処理を実施する欠陥情報処理ユニット８５と、基板搬送系３０を制御する搬送系制御ユニット８６と、これら全体をつかさどる制御ユニット８９とを適宜有して構成される。
【００２３】
インターフェース系９０は、制御・処理系にて処理・出力された欠陥情報を蓄積するデータ蓄積部９１と、検査条件設定や制御処理情報入力を実施する入力部９２と、欠陥情報や制御処理情報を表示する表示部９３とを適宜有して構成される。
【００２４】
次に、照明方位角とパターン回折光のフーリエ変換面上での分布の関係について、図５を用いて説明する。
一般に、ウェハ上のパターンは、x軸方向に長くy軸方向に並んでいるパターンとy軸方向に長くx軸方向に並んでいるパターンが多くを占める。このため、暗視野照明をした場合のパターンからの回折光のフーリエ変換面上での分布２１７３は、この領域に照射される照明光２１７１に対して正反射光の位置にあたる直接反射方向２１７２を中心としたx軸方向及びy軸方向へ長く、十字の形に強度が大きい部分が分布する。
【００２５】
ここで、例えば照明方位がφ≒０°もしくはφ≒９０°である場合には、それぞれ図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、いずれも検出光学系２０の対物レンズ２１の開口２２１にパターンからの回折光が入ってくる。一般にパターンからの回折光に比べて欠陥からの散乱光は微量のため、これらの照明方位の場合には、欠陥の検出が困難となる。この場合、フーリエ変換面上に空間フィルタ等を設置することにより、パターンからの回折光を抑制することができるが、これと同時に散乱光をも遮光してしまうため、感度低下の問題が生じる。
【００２６】
一方、照明方位がφ≒４５°の場合は、検出開口２２１のサイズを適切に選ぶことで、図５（ａ）に示すように、上記パターンからの回折光のうち強度の大きい部分を自動的に検出せずに済ませることができる。このため、特定のパターン回折光に限って空間フィルタを用いて遮光することにより、欠陥の検出感度を向上させることができる。なお、落射照明の場合のパターン回折光の分布は、図５（ｄ）に示す通り、対物レンズ２１の開口２２１の大部分にパターンからの回折光が広がってしまうため、パターンを検出せずに欠陥だけを見ることはより困難である。
【００２７】
図６は、照射する光の波長より細かいピッチの金属による線状の繰り返しパターンを照明光にとって透明な材料の基板（例えばガラス等）上に形成したものに対し、パターンの並び方向と同一の偏光成分の光を落射方向（ａ）並びに斜め方向（ｃ）から照射した場合、パターンの長さ方向と同一の偏光成分の光を落射方向（ｂ）並びに斜め方向（ｄ）から照射した場合、の照射光の透過率の概略を示したものである。図６に示す通り、パターンの並び方向と同一の偏光成分の光[（ａ）（ｃ）]の透過率は、パターンの長さ方向と同一の偏光成分の光[（ｂ）（ｄ）]の透過率よりも約１０〜１００倍程度大きい。この特徴は、フィルタに垂直に照明された場合だけでなく、斜方から照明した場合にも成り立つ。
【００２８】
ここで、図６（ａ）乃至（ｄ）と同じ条件のもと、パターンの底にあるショート欠陥７０１からの散乱光について、図７（ａ）乃至（ｄ）にて検討する。ショート欠陥７０１に照明光を到達させようとした場合、落射照明の方が効率がよい。しかしながら、図５にて前述の通り、パターン回折光による欠陥検出感度低下を踏まえ、パターン回折光を検出しないようにすることを考慮すると、斜方照明でかつ照明方位角が０°や９０°からある程度離れた方位角（例えば、φ＝１５°〜７５°、望ましくはφ≒４５°）からの照明が、欠陥検出に適している。
以上を踏まえると、ウェハ表面近傍でパターン並び方向に偏光した光を、斜方照明でかつウェハの走査方向に対してφ≒４５°の方位角から照明した場合[（ｃ）]が、最も欠陥７０１の検出感度が高くなる。このため、本実施例では、φ＝４５°を例として説明している。
【００２９】
次に、本実施形態に係る検査装置の検査フローについて、図８及び図９を用いて説明する。
図８に示す通り、まず、検査装置１に基板１００をロードし（ステップ８０１）、基板搬送系３０の基板チャック３５に固定する。検査装置１はアライメント動作することにより、基板の傾きをなくすように調整すると共に、基板の原点座標を求める。これと並行し、又はこれと前後して、照明の偏光状態が基板上でx方向すなわちx方向ステージ３１の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ８０２）。
続いて、固定された基板１００をx方向ステージ３１によって走査し、これに同期した検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ８０３）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ８０４）。y方向へステップ移動しながらx方向の走査を繰り返し、基板１００全体の表面画像取得が完了次第、基板１００は検査装置１からアンロードされる（ステップ８０５）。
【００３０】
ここで、検査フローのうち検出光学系２０及び画像処理系６０の動作フローの詳細について説明する。
検出光学系２０では、基板１００表面にて生じる回折光及び散乱光を、光センサ２５及びＡ／Ｄ変換ユニット２６にて光電変換及びＡ／Ｄ変換することにより、表面画像を得て、この表面画像データを隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１に送信する。隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１では、隣接ダイ間の位置ずれ情報を１／１０画素単位で算出し、データ処理ユニット６２に送信する。データ処理ユニット６２では、表面画像と位置ずれ情報をもとにダイ間の差画像を算出し、この差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行う。生じた欠陥座標や特徴量、欠陥画像をまとめて欠陥情報として制御・処理系に伝送される。
【００３１】
さらに、検査フローのうち欠陥判定処理フローの詳細について、図９を用いて説明する。
まず、検査画像Ａ、参照画像となる隣接ダイ画像Ａ’、及び両者間の位置ずれ情報を用いて差画像Ａ’’を算出し、これをｘステージ１回走査分（以下１列分と呼ぶ）だけ繰り返す（ステップ９０１）。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の明るさばらつきσを画素ごとに算出する（ステップ９０２）。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ｋ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（ステップ９０３）。この決定した欠陥判定しきい値と差画像の明るさの絶対値を画素ごとに比較し、欠陥判定しきい値Tを差画像Ａ’’の明るさの絶対値Lが上回った場合、その画素位置に相当する基板１００上の座標に欠陥が存在すると判定する（ステップ９０４）。
【００３２】
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、この欠陥判定処理フローによれば、隣接ダイ間画像の差画像Ａ’’を求めた後、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、隣接する２つ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、検査対象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よく、ダイ間の明るさの差情報を用いて欠陥判定するものであれば適宜用いることができる。また、必ずしも算出する差画像は隣接ダイ間である必要はなく、離れた位置関係にあるダイ間にて差画像を算出してもよい。
【００３３】
また、本実施形態に係る検査装置の他の検査フローについて、図１３を用いて説明する。検査装置１に基板１００をロードし（ステップ１３０１）、基板搬送系３０のウェハチャック３４に固定する。これと並行し、又はこれに前後して、照明の偏光状態が基板上でx方向すなわちx方向ステージ３１の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ１３０２）。続いて固定された基板１００はx方向ステージ３１によって走査されるが、これに同期して検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ１３０３）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ１３０４）。
【００３４】
次に、基板１００表面全体を走査して表面画像の取得が完了すると（ステップ１３０５）、照明偏光が基板上でy方向すなわちy方向ステージ３２の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ１３０６）。続いて固定された基板１００はx方向ステージ３１によって走査されるが、これに同期して検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ１３０７）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ１３０８）。
基板１００表面全体を走査して表面画像の取得が完了した後（ステップ１３０９）、基板１００をアンロードする（ステップ１３１０）。
検査対象となる基板はx方向に並行なパターンとy方向に並行なパターンとが混在しているものがあるところ、本検査フローによれば、偏光状態を変えて基板１００からの散乱光を取得することにより、基板全面に亘ってパターンの底にあるショート欠陥を高感度で検出することができる。なお、上記フローでは、基板表面全体を２回走査する例を示したが、基板１００上のパターンの配置に応じて偏光状態を適宜切り替えて、同一箇所を２回走査することなく検査するフローを用いてもよい。
【００３５】
以上、本発明に係る検査装置の第一の実施形態によれば、パターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出することができる。
【００３６】
次に、本発明に係る検査装置の第一の実施形態の変形例について説明する。
第一の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例について、図１０を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面の照射領域１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、偏光ビームスプリッタ１００１を経て、第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２上に基板表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１００１を挿入することにより、異なる偏光成分の光が第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２に分離して結像される。第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２の出力は、Ａ／Ｄ変換機２６・１００３によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。
【００３７】
検出光学系２０の第二の変形例について、図１１を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面の照射領域１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を経て、互いに間隔をあけて配置した第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１１０１上に表面画像として結像される。ここで、第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１とで検出される基板１００表面から散乱光は、散乱された基板表面の位置が異なることとなる。
【００３８】
ここで、第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１の間隔をｄとし、検出光学系２０の光学倍率をＡとし、基板表面撮像部分の動作フローについて図１４を用いて説明する。
図１４（ａ）は、第一の動作フローを示すものである。まず、あるタイミングで第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時に基板表面を撮像する（ステップ１４０１）。次に、ステージ系により基板が２×ｄ／Ａだけ移動した後、再び第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０２）。この際、画像処理系では逐次位置合わせ・欠陥検出処理がなされる（ステップ１４０３）。これを基板端まで繰り返すことで（ステップ１４０４）、基板表面全体を撮像する。検出光学系２０の第二の変形例を用い、この第一の動作フローで処理することにより、光センサを１つだけの使用した場合に比べて、２倍高速に表面画像を取得することが可能となる。
【００３９】
図１４（ｂ）は、第二の動作フローを示すものである。まず、あるタイミングで第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０５）。次に、ステージ系によりサンプルがｄ／Ａだけ移動した後、再び第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０６）。この動作により、ある同一の表面位置を第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１のそれぞれにて１回ずつ、合計２回撮像される。画像処理系では、この２つの像を例えば加算・平均化等することにより、電気的雑音の少ない基板表面画像を取得して欠陥検出処理がなされる（ステップ１４０７）。これを基板端まで繰り返すことで（ステップ１４０８）、基板表面全体を撮像する。検出光学系２０の第二の変形例を用い、この第二の動作フローで処理することにより、電気的雑音の少ない基板表面画像を取得することが可能となり、高感度の欠陥検出が実現できる。
【００４０】
次に、検出光学系２０の第三の変形例について、図１２を用いて説明する。本第三の変形例は第二の変形例に対して、アッテネータ１２０１が一方の光センサ２５の前に挿入したものである。本第三の変形例を用い、図１４（ｂ）の動作フローを行った場合、同様に、ある同一の表面位置を第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて１回ずつ、合計２回撮像されるが、検出される光量がそれぞれ異なるため、この２つの像を適宜処理することにより、通常１００程度である光センサのダイナミックレンジを拡大することが可能となる。なお、第二の変形例において第一の光センサ２５及び第二の光センサ１１０１をそれぞれ異なる感度にすることでも、ダイナミックレンジの拡大が可能となる。
【実施例２】
【００４１】
本発明に係る検査装置の第二の実施形態について、図１５に示す検査装置のブロック図を用いて説明する。なお、ここでは第一の実施形態と同一の構成については省略し、相違点を主として説明する。検査装置１は、第１の照明光学系１０と、第２の照明光学系１５１０と、検出光学系２０と、基板搬送系３０と、焦点測定系５０（図示しない）と、画像処理系６０と、制御・処理系と、インターフェース系９０とを適宜有して構成される。
【００４２】
第一の照明光学系１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１から射出された光を所定の方向へ導く反射ミラー１６・１７と、偏光制御ユニット１３と、集光レンズ１５のほか、反射ミラー１７と偏向制御ユニット１３との間に光分割素子１５０１を適宜有して構成される。
また、第二の照明光学系７０は、光分割素子１５０１により分割されたレーザ光源１１からの光を所定の方向へ導く反射ミラー１５１６・１５１７と、ユニットコントローラ１５８２により制御される偏向制御ユニット１５１３と、集光レンズ１５１５とを適宜有して構成される。ここでは、一のレーザ光源１１を用いてレーザ光を分割した例を示すが、第一の照明光学系と第二の照明光学系とで異なるレーザ光源を適宜用いても構わない。
光源１１から出射された光は、反射ミラー１７で反射された後、光分割素子１５０１にて２つの光ビームに分割され、一方の光は第一の照明光学系１０、もう一方の光は第二の照明光学系１５１０の入射光となる。
【００４３】
まず、第一の照明光学系を通過する光ビームについて説明する。偏光制御ユニット１３によって、直線偏光でかつ基板１００上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられ、シリンドリカルレンズ等の集光レンズ１５にてシート状ビーム１８に変形されて基板１００表面（照明領域１９、図示しない）を照射する。
【００４４】
次に、第二の照明光学系１５１０を通過する光ビームについて説明する。第一の照明光学系の場合と同様、偏光制御ユニット１５１３によって、直線偏光でかつ基板上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられ、シリンドリカルレンズ等の集光レンズ１５１５にてシート状ビーム１５１８に変形されて基板１００表面（照明領域１５１９、図示しない）を照射する。
ここで、基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。ここでは、照明領域１９と照明領域１５１９とがほぼ一致し、基板表面での偏光方向１９α・βと偏光方向１５１９α・βとがほぼ一致するように、偏光制御ユニット１３及び１５１３を調整する。
照明光の基板上照射領域１９及び１５１９にて散乱された光のうち対物レンズ２１に入射した光は、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を通って光センサ２５上に結像される。光センサ２５は、センサドライバ８４によって、光センサ２５の出力に同期してＡ／Ｄ変換器２６によってデジタル変換するように、同期動作するように駆動されている。デジタル変換結果は、隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１により位置合わせが行われ、データ処理ユニット６２によって、位置合わせ後のダイ間差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行う。検出された欠陥情報は、欠陥情報処理ユニット８５にてマージ処理や分類処理が行われる。その結果は、制御ユニット８９に集約され、インターフェース系９０にてデータ保存・画面表示等がなされる。
【００４５】
ここで、２つの照明光学系１０・１５１０を有する本実施形態による基板１００近傍の照明光の条件について、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）に示す通り、第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は、照明方位角１６０１、照明仰角１６０２という条件で基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系１５１０からのシート状ビーム１５１８は、照明方位角１６１１、照明仰角１６１２という条件で、基板１００表面の照明領域１９と重なる照明領域１５１９を照射する。基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。またここでは、照明領域１９と照明領域１５１９がほぼ一致し、基板表面でのシート状ビーム１８の偏光方向１９αとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９αがほぼ一致するように（図１６（ｂ））、又は、シート状ビーム１８の偏光方向１９βとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９βがほぼ一致するように（図１６（ｃ））、偏光制御ユニット１３及び１５１３、並びに反射ミラー１６及び１５１６を調整する。偏光制御ユニット１３及び１５１３の調整の方法としては、Ｓ偏光照明となる照明軸１６０３からの回転角が、それぞれ照明方位角１６０１と照明仰角１６０２、照明方位角１６１１と照明仰角１６１２から求めた回転角１６０４及び１６１４となるように、調整する。このように調整することで、照明領域１９及び１５１９での２つの光の偏光方向１９α・β及び１５１９α・βとをほぼ一致にすることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、１スポットを２方向より照明することで、一方向からでは影となっていたパターンの側面や底にある欠陥まで検出することができ、より高感度な検査が可能となる。なお、本実施形態の動作フローについては、第一の実施形態で示したものを適宜用いればよい。
【００４７】
次に、本実施形態の検査装置を用い、２方向より異なる２スポットを照明する例について、図１７を用いて説明する。図１７（ａ）に示す通り、第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は、照明方位角１６０１、照明仰角１６０２という条件で基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系からのシート状ビーム１５１８は、照明方位角１６１１、照明仰角１６１２という条件で基板１００表面の照明領域１９とは異なる領域の照明領域１５１９を、それぞれ照射する。基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。またここでは、図１７（ｂ）に示すように、基板表面での偏光方向１９αと偏光方向１５１９βとがほぼ直交するように、偏光制御ユニット１３及び１５１３、及び反射ミラー１６及び１５１６を調整する。偏光制御ユニット１３及び１５１３の調整の方法は、Ｓ偏光照明となる照明軸１６０３からの回転角が、それぞれ照明方位角１６０１と照明仰角１６０２、照明方位角１６１１と照明仰角１６１２から求めた回転角１６０４及び１６１４となるように調整する。このように調整することで、照明領域１９及び１５１９での２つの光の偏光方向１９α及び１５１９βとがほぼ直交させることができる。
【００４８】
本形態によれば、各々偏光状態が異なる２スポットで基板を走査するため、１回の走査でx方向パターン及びy方向パターン各々の底にある欠陥を検出することが可能となる。なお、ここではシート状ビーム１８の偏光方向１９αとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９βの組合せを示したが、シート状ビーム１８の偏光方向１９βとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９αの組合せであっても構わない。また、動作フローについては、第一の実施形態で示したものを適宜用いればよい。
【００４９】
次に、本発明に係る検査装置の第二の実施形態の変形例について説明する。
第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例について、図１８を用いて説明する。第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系１５１０からのシート状ビーム１５１８は基板１００表面の照明領域１５１９を、それぞれ照射する。基板表面の領域１９は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を介して光センサ２５の表面と共役になるように、また、基板表面の領域１５１９は光センサ１８０１の表面と共役になるように、検出光学系２０が構成されている。本第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例によれば、照明条件（偏光方向等）の異なる２つの領域１９・１５１９を光センサ２５・１８０１によりそれぞれ撮像することでき、これらを適宜処理することで最適な欠陥検出が可能となる。なお、２つの領域１９と領域１５１９とは必ずしも隣接している必要はなく、所定の距離１８０２離れていても構わない。
【００５０】
第二の実施形態における検出光学系２０の第二の変形例について、図１９を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、偏光ビームスプリッタ１９０１を経て、光センサ１８０１及び位置１９０４上に基板表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１９０１により、異なる偏光成分の光が光センサ１８０１及び位置１９０４に分離して結像される。ここで、偏光ビームスプリッタ１９０１にて分離された偏光成分のみが光センサ１８０１によって検出される。アナログ・デジタル変換機１９０２によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。一方で、照明光ビーム１５１８の基板１００表面照射領域１５１９からの散乱光についても同様に、結像光学系２０を経て光センサ２５及び位置１９０３上に基板１００表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１９０１によって、異なる偏光成分の光が光センサ４５及び位置４７に分離して結像される。ここで、偏光ビームスプリッタ１９０１にて分離された偏光成分のみが光センサ２５によって検出される。アナログ・デジタル変換機２６によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。本形態によれば、２つの領域１９と領域１５１９と間の距離１９０５が離れておらず、例えほぼ重なっていたとしても、偏光ビームスプリッタ１９０１を用いるため所望の偏光成分をのみを抽出することができる。
【００５１】
第二の実施形態における検出光学系２０の第三の変形例について、図２０を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を介して、光センサ２５上に基板表面画像として結像される。光センサ２５上には偏光フィルム２００１が貼り付けられている。これにより、偏光フィルム２００１を透過可能な偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像を光センサ２５にて検出できる。また、照明光ビーム１５１８の基板１００表面照射領域１５１９からの散乱光についても同様に、検出光学系２０を経て光センサ１８０１表面上に結像された結果を検出可能である。ここでも、光学センサ１８０１上に偏光フィルム２００２を貼り付けることにより、これを透過可能な偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像のみを光センサにて検出できる。
【００５２】
次に、第二の実施形態における検出光学系２０の第四の変形例について、図２１を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、並びにウォラストン・プリズム２１０１を経て、基板表面画像として光センサ上に結像される。また、照明光ビーム７８による散乱光も同様にして光センサ上に結像される。ここで、本形態では、ウォラストン・プリズム２１０１を用いることにより、偏光成分の異なる散乱光を分離される。分離された光は、光センサ表面と同じ高さに、わずかにずれた位置で、かつ光センサ表面と同じ高さに結像される。本形態では、これら両方の散乱光を検出できるように光センサを２本のラインセンサで構成して、各散乱光交成分を別々のセンサで検出するものである。
【００５３】
第二の実施形態における検出光学系２０の第五の変形例について、図２２を用いて説明する。前述の第四の変形例とほぼ同様の構成であるが、光センサ２５・１８０１がそれぞれ１本のラインセンサで構成されており、かつベース２２０１上に固定されている点で相違する。ベース２２０１は、ウォラストン・プリズム２１０１にて横方向にシフトされた２つの像の間の距離と同じだけの距離２２０２、照明ビームの照射領域の並び方向へ並行移動が可能である。これにより、ウォラストン・プリズム２１０１にて分離・結像された偏光成分の異なる成分を、別々に検出することが可能になる。ウォラストン・プリズム２１０１による横方向シフト量は、照明光ビーム１５１８の基板表面照射領域１５１８からの散乱光についても同様なので、ベース２２０１に光センサ２５・１８０１が固定されていても、ウォラストン・プリズム２１０１にて分離・結像された偏光成分の異なる成分を、別々に検出することが可能である。
【００５４】
第二の実施形態における検出光学系２０の第六の変形例について、図２３を用いて説明する。図１８に示す第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例とほぼ同様の構成であるが、結像レンズ２３と光センサ２５・１８０１各々との間に検光子２３０１・２３０２を配置した点で相違する。本形態によれば、配置した検光子２３０１・２３０２を任意の偏光方向に回転させることで、所望の偏光成分の散乱光からなる基板１００表面の結像画像を光センサ２５・１８０１にて検出することができる。
【００５５】
第二の実施形態における検出光学系２０の第七の変形例について、図２４を用いて説明する。本形態では、前述の第六の変形例と同様に、検光子２３０１・２３０２を配置し、この検光子を任意の偏光方向に回転させることで、所望の偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像を光センサにて検出することができる。さらに、本形態においては光センサ２５・１８０１をそれぞれ２本の近接したラインセンサで構成している。２本のラインセンサは共に、領域１９・１５１９が検出光学系２０にて結像される領域内に入るよう配置される。さらに、２本のラインセンサのうち１本のセンサ表面に光アッテネーションフィルム２４０１を貼り付け、光センサ全体で大きなダイナミックレンジを確保できるように構成されている。
【００５６】
第二の実施形態における検出光学系２０の第八の変形例について、図２５を用いて説明する。基板１００表面領域１９・１５１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、検光子２３０１、２３０２、２３０３、２３０４を経て、光センサ２５・１８０１上に基板表面画像として、それぞれ結像される。ここで、光センサ２５・１８０１は２本の近接したラインセンサで構成している。２本のラインセンサはそれぞれ、領域１９が検出光学系２０にて結像される領域内、領域１５１９が検出光学系２０にて結像される領域内に入るように設置される。また、各ラインセンサに偏光フィルムを貼り付け、光センサ２５全体及び光センサ１８０１全体で各偏光成分の散乱光を検出できるように、それぞれ構成されている。なお、ここでは偏光フィルムを光センサ表面に貼り付ける構成としたが、光センサと結像レンズの間に検光子を設置する構成としてもよい。また、第二の実施形態における検出光学系２０の第九の変形例として、図２６に示すように、中央の２本のセンサにて検出される偏光成分を一致させることで、貼り付けるべき偏光フィルムの枚数を減らすように構成してもよい。
【００５７】
上記説明した各検出光学系２０は所望の条件に合わせて適宜選択すればよく、各検出光学系を用いた場合の動作フローは実施例１記載のものと同様である。
【００５８】
以上のように、本発明に係る検査装置及び検査方法は、隣接するダイの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ところ、、１度のx方向ステージ走査にて、２つ以上の同一位置のダイ画像を一度に取得することにより、走査に起因する両画像の差が小さくなるように工夫され、より高いパターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出可能である。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更・組合せすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る検査装置の第一の実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る検査装置による線状照明の説明図である。
【図３】照明光学系により偏光方向を調整する方法の説明図である。
【図４】被検査対象基板のチップレイアウトと走査方向を示す図である。
【図５】検査光学系のフーリエ変換面における直接反射光、パターン回折光、及び検出光学系開口の位置関係の概略を示す図である。
【図６】ガラス基板上に作成された金属の繰返しパターン部に対して光を照射した場合の、光の透過率の概略を示す図である。
【図７】金属の繰返しパターン部のパターン間の底に形成されたショート欠陥に対し、照明光が欠陥に到達する率の概略を示す図である。
【図８】本発明に係る検査装置の第一の動作フローを示す図である。
【図９】本発明に係る検査装置による欠陥判定処理フローを示す図である。
【図１０】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第一変形例を示す図である。
【図１１】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第二変形例を示す図である。
【図１２】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第三変形例を示す図である。
【図１３】本発明に係る検査装置の第二の動作フローを示す図である。
【図１４】本発明に係る検査装置のステージ動作に着目した動作フローを示す図である。
【図１５】本発明に係る検査装置の第二の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明に係る検査装置の第二の実施形態による同一領域・２スポット照明の基板照明領域の詳細を示した図である。
【図１７】本発明に係る検査装置の第二の実施形態による隣接領域・２スポット照明の基板照明領域の詳細を示した図である。
【図１８】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第一変形例を示す図である。
【図１９】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第二変形例を示す図である。
【図２０】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第三変形例を示す図である。
【図２１】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第四変形例を示す図である。
【図２２】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第五変形例を示す図である。
【図２３】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第六変形例を示す図である。
【図２４】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第七変形例を示す図である。
【図２５】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第八変形例を示す図である。
【図２６】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第九変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 検査装置、１０ 照明光学系、１１ レーザ光源、１３ 偏光制御手段、１８ 照明ビーム、１９ 照明領域、２０ 検出光学系、２１ 対物レンズ、２２ 空間フィルタ、２３ 結像レンズ、２５ 光センサ３０ 基板搬送系、５０ 焦点測定系、６０ 画像処理系、９０ インターフェース系、１００ 基板、１５１０ 第二の照明光学系
【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検査方法及び装置に係り、特に半導体デバイス、ホトマスク、液晶等の欠陥を工学的に検査する方法、及びその装置に関する。
【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と検出したくない欠陥を分類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（検出ヘッド）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増加及び欠陥検出性能向上を図った欠陥検査装置が開発・製造販売されるようになってきており、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、例えばリソグラフィ工程、成膜工程、エッチング工程等の工程において発生したパターン欠陥や異物を、その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、その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、その画像をもとに、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）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、基板上の欠陥個数等が出力される。
【０００５】
予め設定した欠陥個数しきい値Ncに対し、実際に検出した欠陥個数Ntが小さい場合には、基板はそのまま次工程へ送付される。一方、欠陥個数Ntの方が欠陥個数しきい値Ncよりも大きい場合には、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】
ところで、被検査対象である半導体基板は、図４に示すように同一パターンを持つ部分４０１及び４０１’（以下ダイと呼ぶ）が規則的に並んでいる。欠陥判定は、この隣接するダイのダイ内座標の同一位置における画像を比較することで行われる。この際、従来の暗視野光学系を用いた欠陥検査照明光学系では、照明光の偏光はS偏光、P偏光、円偏光が用いられていた。これは、Si基板上の異物のみを検査対象とすると、S偏光照明とP偏光照明で必要な検出性能が得られるためである。また、酸化膜のような透明膜上にある異物に対しては、円偏光照明を用いることで、膜厚変動による散乱光量変動の影響を減らすことが可能であるためである。すなわち、基板上もしくは膜上異物の検出性能を向上させるためには、S偏光照明、P偏光照明、円偏光照明で十分であった。一方、パターン付のウェハであっても、パターンピッチが光の波長と同程度の場合には、問題なくパターン間の欠陥などを検出することが可能であった。
【０００７】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パターン付ウェハの場合、パターンピッチが光の波長よりも細かい場合には、半導体パターン自体が偏光特性を持つようになるため、パターンからの回折光の偏光特性も変化し、その結果欠陥検出性能も低下する問題があった。特に、高いパターンを有するウェハの場合、パターンの底にあるショート欠陥を高感度で検出するのは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであって、検出したい欠陥の散乱光特性に応じて照明の偏光を制御することにより、高感度の欠陥検出を実現する欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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とおりである。
（１）基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置である。
（２）（１）記載の検査装置であって、前記照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から前記光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置である。
（３）基板表面を検査する検査装置であって、前記基板表面に対して第一の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第一の照明光学系と、前記基板表面に対して第二の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第二の照明光学系と、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系より照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有し、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系各々は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置である。
（４）（３）記載の検査装置であって、前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とはほぼ同一となるように調整されており、前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、ほぼ同一の偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置である。
（５）（３）記載の検査装置であって、前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とほぼ直交するように調整されており、前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、異なる偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より高いパターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係る検査装置の第一の実施形態について、図１に示す検査装置のブロック図を用いて説明する。検査装置１は、光源１１から射出された光を適宜整形して基板（ウェハ）１００表面に照射する照明光学系１０と、基板１００からの散乱光を検出・撮像する検出光学系２０と、基板１００を搬送する基板搬送系３０と、自動焦点合わせをするための焦点測定系５０と、検出光学系２０により検出された散乱光信号・画像を処理する画像処理系６０と、全体を制御する制御・処理系、並びにインターフェース系９０とを適宜有して構成される。
【００１４】
照明光学系１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１から射出された光を所定の方向へ導く反射ミラー１６・１７と、光の偏光状態を制御する偏光制御ユニット１３と、所定のビーム形状に整形する集光レンズ１５と、を適宜用いて構成される。
レーザ光源１１としては、ウェハ表面近傍の微小な欠陥を検出するには、短波長の紫外または真空紫外のレーザビームを発振し、かつ出力１Ｗ以上の高出力のものが用いられる。ウェハ内部の欠陥を検出するには、可視あるいは赤外のレーザビームを発振するものが用いられる。
【００１５】
また、集光レンズ１５として、シリンドリカルレンズを用いることで、レーザ光の照射されるウェハ表面上の領域が、ある方向に長く、それに垂直な方向には短い形状となる。あるいは、複数のプリズムから構成されるアナモフィック光学系を用い、光軸に垂直な平面内における一方向のみに関してビーム径を変化させた後、円形レンズを使ってウェハ上にてある方向に長く、それに垂直な方向には短い形状の領域の照明を行うことも可能である。アナモフィック光学系は、光軸調整が容易になる点で有効である。
【００１６】
本実施形態では、光源１１から出射された光は、偏光制御ユニット１３によって、直線偏光でかつ基板上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられる。さらに、偏光制御された光は、レンズ１５としてシリンドリカルレンズを用いることで、シート状ビームに変形されて基板１００表面に照射される。なお、偏光制御ユニット１３による照明光の偏光状態の調整方法は、図３に示すように、偏光照明となる照明軸からの回転角が照明方位角と照明仰角から求めた回転角となるように調整すればよい。
【００１７】
ここで、図２に示す通り、ウェハの走査方向がｘ軸方向の場合には、ウェハ上でシート状に照明される領域１９は、ウェハの走査方向と直交する方向、すなわち、ほぼｙ軸方向に長くなるようにする。このとき、照明光のウェハ上照射領域１９と、図１に示す光センサ２５との位置関係は、検出光学系２０を通して共役になっている。シート状領域を光センサ２５によって一括して検出することにより、ウェハ１００の表面画像を高速に取得することが可能となる。また、後述するように、本実施形態では照明光の方位角φ及び仰角αは数段階で切り替えて使用する構成とし、照明光の方位角は図２（ｂ）に示すφ≒０°とするよりも、図２（ａ）に示すようにφ＝１５°〜７５°程度、望ましくはφ≒４５°として用いる。
【００１８】
検出光学系２０は、対物レンズ２１と、空間フィルタ２２と、結像レンズ２３と、光センサ２５と、アナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄと略す）変換ユニット２６とを適宜有して構成される。ここで、光センサ２５としては、ラインセンサやＴＤＩセンサを適宜用いればよい。この場合、ステージの送り速度とTDIセンサのラインレートとライン間隔と光学系倍率の積が一致する、いわゆるTDI動作が必要であり、そのためにはステージの制御系とTDIセンサの同期を取るための機構（図示せず）が必要である。
また、結像レンズ２３と光センサ２５の間に偏光フィルタ又はアッテネータを設置してもよい。偏光フィルタを挿入した場合には、偏光フィルタの向きを調整するにより、検出されるサンプル表面からの散乱光の偏光成分を、任意に選ぶことが可能である。また、アッテネータを挿入した場合には、照明光の光量を変えずに、光センサ２５に入射する光量を低減できるため、光センサ２５の出力電流が飽和することを防ぐことが可能である。
これらの結像系により、図２に示す照射領域１９の像が光センサ２５上に結像される。光センサ２５からの出力は、Ａ／Ｄ変換ユニット２６によってデジタル変換された後、画像処理系６０に入力される。
【００１９】
基板搬送系３０は、Ｘステージ３１と、Ｙステージ３２と、Ｚステージ３３と、θステージ３４と、基板が搭載される基板チャック３５とを適宜有して構成される。
【００２０】
焦点測定系５０は、焦点測定用の照明光学系５１と、焦点測定用の検出光学系５２と、光センサ５３と、焦点ずれ算出処理ユニット５４と、を適宜有して構成される。焦点測定系５０では、照明光学系５１よりウェハに照射された光による散乱光を検出光学系５２及び光センサ５３で検出し、検出された信号に基づいて、焦点ずれ算出処理ユニット５４にて隣接ダイ間画像位置ずれ情報を算出する周期を超えない範囲で、雑音成分を低減できる程度十分に長い時間にわたる焦点ずれ値の測定量の平均を算出する。この焦点ずれ値を利用することで、測定視野内の座標とウェハ上座標との位置関係のずれを補正することができる。
【００２１】
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と、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とを適宜有して構成される。
【００２２】
制御・処理系は、レーザ光源１１を制御する照明光源制御ユニット８１と、偏光制御ユニット１３を制御するユニットコントローラ８２と、空間フィルタ２２を制御する空間フィルタ制御ユニット８３と、光センサ２５を制御するセンサ制御ユニット８４と、画像処理系６０から出力される欠陥情報のマージ処理や分類処理を実施する欠陥情報処理ユニット８５と、基板搬送系３０を制御する搬送系制御ユニット８６と、これら全体をつかさどる制御ユニット８９とを適宜有して構成される。
【００２３】
インターフェース系９０は、制御・処理系にて処理・出力された欠陥情報を蓄積するデータ蓄積部９１と、検査条件設定や制御処理情報入力を実施する入力部９２と、欠陥情報や制御処理情報を表示する表示部９３とを適宜有して構成される。
【００２４】
次に、照明方位角とパターン回折光のフーリエ変換面上での分布の関係について、図５を用いて説明する。
一般に、ウェハ上のパターンは、x軸方向に長くy軸方向に並んでいるパターンとy軸方向に長くx軸方向に並んでいるパターンが多くを占める。このため、暗視野照明をした場合のパターンからの回折光のフーリエ変換面上での分布２１７３は、この領域に照射される照明光２１７１に対して正反射光の位置にあたる直接反射方向２１７２を中心としたx軸方向及びy軸方向へ長く、十字の形に強度が大きい部分が分布する。
【００２５】
ここで、例えば照明方位がφ≒０°もしくはφ≒９０°である場合には、それぞれ図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、いずれも検出光学系２０の対物レンズ２１の開口２２１にパターンからの回折光が入ってくる。一般にパターンからの回折光に比べて欠陥からの散乱光は微量のため、これらの照明方位の場合には、欠陥の検出が困難となる。この場合、フーリエ変換面上に空間フィルタ等を設置することにより、パターンからの回折光を抑制することができるが、これと同時に散乱光をも遮光してしまうため、感度低下の問題が生じる。
【００２６】
一方、照明方位がφ≒４５°の場合は、検出開口２２１のサイズを適切に選ぶことで、図５（ａ）に示すように、上記パターンからの回折光のうち強度の大きい部分を自動的に検出せずに済ませることができる。このため、特定のパターン回折光に限って空間フィルタを用いて遮光することにより、欠陥の検出感度を向上させることができる。なお、落射照明の場合のパターン回折光の分布は、図５（ｄ）に示す通り、対物レンズ２１の開口２２１の大部分にパターンからの回折光が広がってしまうため、パターンを検出せずに欠陥だけを見ることはより困難である。
【００２７】
図６は、照射する光の波長より細かいピッチの金属による線状の繰り返しパターンを照明光にとって透明な材料の基板（例えばガラス等）上に形成したものに対し、パターンの並び方向と同一の偏光成分の光を落射方向（ａ）並びに斜め方向（ｃ）から照射した場合、パターンの長さ方向と同一の偏光成分の光を落射方向（ｂ）並びに斜め方向（ｄ）から照射した場合、の照射光の透過率の概略を示したものである。図６に示す通り、パターンの並び方向と同一の偏光成分の光[（ａ）（ｃ）]の透過率は、パターンの長さ方向と同一の偏光成分の光[（ｂ）（ｄ）]の透過率よりも約１０〜１００倍程度大きい。この特徴は、フィルタに垂直に照明された場合だけでなく、斜方から照明した場合にも成り立つ。
【００２８】
ここで、図６（ａ）乃至（ｄ）と同じ条件のもと、パターンの底にあるショート欠陥７０１からの散乱光について、図７（ａ）乃至（ｄ）にて検討する。ショート欠陥７０１に照明光を到達させようとした場合、落射照明の方が効率がよい。しかしながら、図５にて前述の通り、パターン回折光による欠陥検出感度低下を踏まえ、パターン回折光を検出しないようにすることを考慮すると、斜方照明でかつ照明方位角が０°や９０°からある程度離れた方位角（例えば、φ＝１５°〜７５°、望ましくはφ≒４５°）からの照明が、欠陥検出に適している。
以上を踏まえると、ウェハ表面近傍でパターン並び方向に偏光した光を、斜方照明でかつウェハの走査方向に対してφ≒４５°の方位角から照明した場合[（ｃ）]が、最も欠陥７０１の検出感度が高くなる。このため、本実施例では、φ＝４５°を例として説明している。
【００２９】
次に、本実施形態に係る検査装置の検査フローについて、図８及び図９を用いて説明する。
図８に示す通り、まず、検査装置１に基板１００をロードし（ステップ８０１）、基板搬送系３０の基板チャック３５に固定する。検査装置１はアライメント動作することにより、基板の傾きをなくすように調整すると共に、基板の原点座標を求める。これと並行し、又はこれと前後して、照明の偏光状態が基板上でx方向すなわちx方向ステージ３１の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ８０２）。
続いて、固定された基板１００をx方向ステージ３１によって走査し、これに同期した検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ８０３）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ８０４）。y方向へステップ移動しながらx方向の走査を繰り返し、基板１００全体の表面画像取得が完了次第、基板１００は検査装置１からアンロードされる（ステップ８０５）。
【００３０】
ここで、検査フローのうち検出光学系２０及び画像処理系６０の動作フローの詳細について説明する。
検出光学系２０では、基板１００表面にて生じる回折光及び散乱光を、光センサ２５及びＡ／Ｄ変換ユニット２６にて光電変換及びＡ／Ｄ変換することにより、表面画像を得て、この表面画像データを隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１に送信する。隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１では、隣接ダイ間の位置ずれ情報を１／１０画素単位で算出し、データ処理ユニット６２に送信する。データ処理ユニット６２では、表面画像と位置ずれ情報をもとにダイ間の差画像を算出し、この差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行う。生じた欠陥座標や特徴量、欠陥画像をまとめて欠陥情報として制御・処理系に伝送される。
【００３１】
さらに、検査フローのうち欠陥判定処理フローの詳細について、図９を用いて説明する。
まず、検査画像Ａ、参照画像となる隣接ダイ画像Ａ’、及び両者間の位置ずれ情報を用いて差画像Ａ’’を算出し、これをｘステージ１回走査分（以下１列分と呼ぶ）だけ繰り返す（ステップ９０１）。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の明るさばらつきσを画素ごとに算出する（ステップ９０２）。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ｋ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（ステップ９０３）。この決定した欠陥判定しきい値と差画像の明るさの絶対値を画素ごとに比較し、欠陥判定しきい値Tを差画像Ａ’’の明るさの絶対値Lが上回った場合、その画素位置に相当する基板１００上の座標に欠陥が存在すると判定する（ステップ９０４）。
【００３２】
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、この欠陥判定処理フローによれば、隣接ダイ間画像の差画像Ａ’’を求めた後、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、隣接する２つ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、検査対象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よく、ダイ間の明るさの差情報を用いて欠陥判定するものであれば適宜用いることができる。また、必ずしも算出する差画像は隣接ダイ間である必要はなく、離れた位置関係にあるダイ間にて差画像を算出してもよい。
【００３３】
また、本実施形態に係る検査装置の他の検査フローについて、図１３を用いて説明する。検査装置１に基板１００をロードし（ステップ１３０１）、基板搬送系３０のウェハチャック３４に固定する。これと並行し、又はこれに前後して、照明の偏光状態が基板上でx方向すなわちx方向ステージ３１の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ１３０２）。続いて固定された基板１００はx方向ステージ３１によって走査されるが、これに同期して検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ１３０３）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ１３０４）。
【００３４】
次に、基板１００表面全体を走査して表面画像の取得が完了すると（ステップ１３０５）、照明偏光が基板上でy方向すなわちy方向ステージ３２の走査方向とほぼ一致するように、ユニットコントローラ８２により偏光制御ユニット１３を調整する（ステップ１３０６）。続いて固定された基板１００はx方向ステージ３１によって走査されるが、これに同期して検出光学系２０によって基板１００の表面画像が取得される（ステップ１３０７）。取得された表面画像は隣接ダイの同じ位置での表面画像と比較することによって、欠陥の有無を判定する（ステップ１３０８）。
基板１００表面全体を走査して表面画像の取得が完了した後（ステップ１３０９）、基板１００をアンロードする（ステップ１３１０）。
検査対象となる基板はx方向に並行なパターンとy方向に並行なパターンとが混在しているものがあるところ、本検査フローによれば、偏光状態を変えて基板１００からの散乱光を取得することにより、基板全面に亘ってパターンの底にあるショート欠陥を高感度で検出することができる。なお、上記フローでは、基板表面全体を２回走査する例を示したが、基板１００上のパターンの配置に応じて偏光状態を適宜切り替えて、同一箇所を２回走査することなく検査するフローを用いてもよい。
【００３５】
以上、本発明に係る検査装置の第一の実施形態によれば、パターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出することができる。
【００３６】
次に、本発明に係る検査装置の第一の実施形態の変形例について説明する。
第一の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例について、図１０を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面の照射領域１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、偏光ビームスプリッタ１００１を経て、第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２上に基板表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１００１を挿入することにより、異なる偏光成分の光が第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２に分離して結像される。第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１００２の出力は、Ａ／Ｄ変換機２６・１００３によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。
【００３７】
検出光学系２０の第二の変形例について、図１１を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面の照射領域１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を経て、互いに間隔をあけて配置した第一の光センサ２５並びに第二の光センサ１１０１上に表面画像として結像される。ここで、第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１とで検出される基板１００表面から散乱光は、散乱された基板表面の位置が異なることとなる。
【００３８】
ここで、第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１の間隔をｄとし、検出光学系２０の光学倍率をＡとし、基板表面撮像部分の動作フローについて図１４を用いて説明する。
図１４（ａ）は、第一の動作フローを示すものである。まず、あるタイミングで第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時に基板表面を撮像する（ステップ１４０１）。次に、ステージ系により基板が２×ｄ／Ａだけ移動した後、再び第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０２）。この際、画像処理系では逐次位置合わせ・欠陥検出処理がなされる（ステップ１４０３）。これを基板端まで繰り返すことで（ステップ１４０４）、基板表面全体を撮像する。検出光学系２０の第二の変形例を用い、この第一の動作フローで処理することにより、光センサを１つだけの使用した場合に比べて、２倍高速に表面画像を取得することが可能となる。
【００３９】
図１４（ｂ）は、第二の動作フローを示すものである。まず、あるタイミングで第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０５）。次に、ステージ系によりサンプルがｄ／Ａだけ移動した後、再び第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて同時にサンプル表面を撮像する（ステップ１４０６）。この動作により、ある同一の表面位置を第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１のそれぞれにて１回ずつ、合計２回撮像される。画像処理系では、この２つの像を例えば加算・平均化等することにより、電気的雑音の少ない基板表面画像を取得して欠陥検出処理がなされる（ステップ１４０７）。これを基板端まで繰り返すことで（ステップ１４０８）、基板表面全体を撮像する。検出光学系２０の第二の変形例を用い、この第二の動作フローで処理することにより、電気的雑音の少ない基板表面画像を取得することが可能となり、高感度の欠陥検出が実現できる。
【００４０】
次に、検出光学系２０の第三の変形例について、図１２を用いて説明する。本第三の変形例は第二の変形例に対して、アッテネータ１２０１が一方の光センサ２５の前に挿入したものである。本第三の変形例を用い、図１４（ｂ）の動作フローを行った場合、同様に、ある同一の表面位置を第一の光センサ２５と第二の光センサ１１０１にて１回ずつ、合計２回撮像されるが、検出される光量がそれぞれ異なるため、この２つの像を適宜処理することにより、通常１００程度である光センサのダイナミックレンジを拡大することが可能となる。なお、第二の変形例において第一の光センサ２５及び第二の光センサ１１０１をそれぞれ異なる感度にすることでも、ダイナミックレンジの拡大が可能となる。
【実施例２】
【００４１】
本発明に係る検査装置の第二の実施形態について、図１５に示す検査装置のブロック図を用いて説明する。なお、ここでは第一の実施形態と同一の構成については省略し、相違点を主として説明する。検査装置１は、第１の照明光学系１０と、第２の照明光学系１５１０と、検出光学系２０と、基板搬送系３０と、焦点測定系５０（図示しない）と、画像処理系６０と、制御・処理系と、インターフェース系９０とを適宜有して構成される。
【００４２】
第一の照明光学系１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１から射出された光を所定の方向へ導く反射ミラー１６・１７と、偏光制御ユニット１３と、集光レンズ１５のほか、反射ミラー１７と偏向制御ユニット１３との間に光分割素子１５０１を適宜有して構成される。
また、第二の照明光学系７０は、光分割素子１５０１により分割されたレーザ光源１１からの光を所定の方向へ導く反射ミラー１５１６・１５１７と、ユニットコントローラ１５８２により制御される偏向制御ユニット１５１３と、集光レンズ１５１５とを適宜有して構成される。ここでは、一のレーザ光源１１を用いてレーザ光を分割した例を示すが、第一の照明光学系と第二の照明光学系とで異なるレーザ光源を適宜用いても構わない。
光源１１から出射された光は、反射ミラー１７で反射された後、光分割素子１５０１にて２つの光ビームに分割され、一方の光は第一の照明光学系１０、もう一方の光は第二の照明光学系１５１０の入射光となる。
【００４３】
まず、第一の照明光学系を通過する光ビームについて説明する。偏光制御ユニット１３によって、直線偏光でかつ基板１００上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられ、シリンドリカルレンズ等の集光レンズ１５にてシート状ビーム１８に変形されて基板１００表面（照明領域１９、図示しない）を照射する。
【００４４】
次に、第二の照明光学系１５１０を通過する光ビームについて説明する。第一の照明光学系の場合と同様、偏光制御ユニット１５１３によって、直線偏光でかつ基板上で偏光がx方向もしくはy方向になるように偏光方向を整えられ、シリンドリカルレンズ等の集光レンズ１５１５にてシート状ビーム１５１８に変形されて基板１００表面（照明領域１５１９、図示しない）を照射する。
ここで、基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。ここでは、照明領域１９と照明領域１５１９とがほぼ一致し、基板表面での偏光方向１９α・βと偏光方向１５１９α・βとがほぼ一致するように、偏光制御ユニット１３及び１５１３を調整する。
照明光の基板上照射領域１９及び１５１９にて散乱された光のうち対物レンズ２１に入射した光は、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を通って光センサ２５上に結像される。光センサ２５は、センサドライバ８４によって、光センサ２５の出力に同期してＡ／Ｄ変換器２６によってデジタル変換するように、同期動作するように駆動されている。デジタル変換結果は、隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１により位置合わせが行われ、データ処理ユニット６２によって、位置合わせ後のダイ間差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行う。検出された欠陥情報は、欠陥情報処理ユニット８５にてマージ処理や分類処理が行われる。その結果は、制御ユニット８９に集約され、インターフェース系９０にてデータ保存・画面表示等がなされる。
【００４５】
ここで、２つの照明光学系１０・１５１０を有する本実施形態による基板１００近傍の照明光の条件について、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）に示す通り、第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は、照明方位角１６０１、照明仰角１６０２という条件で基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系１５１０からのシート状ビーム１５１８は、照明方位角１６１１、照明仰角１６１２という条件で、基板１００表面の照明領域１９と重なる照明領域１５１９を照射する。基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。またここでは、照明領域１９と照明領域１５１９がほぼ一致し、基板表面でのシート状ビーム１８の偏光方向１９αとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９αがほぼ一致するように（図１６（ｂ））、又は、シート状ビーム１８の偏光方向１９βとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９βがほぼ一致するように（図１６（ｃ））、偏光制御ユニット１３及び１５１３、並びに反射ミラー１６及び１５１６を調整する。偏光制御ユニット１３及び１５１３の調整の方法としては、Ｓ偏光照明となる照明軸１６０３からの回転角が、それぞれ照明方位角１６０１と照明仰角１６０２、照明方位角１６１１と照明仰角１６１２から求めた回転角１６０４及び１６１４となるように、調整する。このように調整することで、照明領域１９及び１５１９での２つの光の偏光方向１９α・β及び１５１９α・βとをほぼ一致にすることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、１スポットを２方向より照明することで、一方向からでは影となっていたパターンの側面や底にある欠陥まで検出することができ、より高感度な検査が可能となる。なお、本実施形態の動作フローについては、第一の実施形態で示したものを適宜用いればよい。
【００４７】
次に、本実施形態の検査装置を用い、２方向より異なる２スポットを照明する例について、図１７を用いて説明する。図１７（ａ）に示す通り、第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は、照明方位角１６０１、照明仰角１６０２という条件で基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系からのシート状ビーム１５１８は、照明方位角１６１１、照明仰角１６１２という条件で基板１００表面の照明領域１９とは異なる領域の照明領域１５１９を、それぞれ照射する。基板の走査方向がx軸方向の場合には、基板上でシート状に照明される領域は、基板の走査方向と直交する方向、すなわちほぼy軸方向に長く照明する。またここでは、図１７（ｂ）に示すように、基板表面での偏光方向１９αと偏光方向１５１９βとがほぼ直交するように、偏光制御ユニット１３及び１５１３、及び反射ミラー１６及び１５１６を調整する。偏光制御ユニット１３及び１５１３の調整の方法は、Ｓ偏光照明となる照明軸１６０３からの回転角が、それぞれ照明方位角１６０１と照明仰角１６０２、照明方位角１６１１と照明仰角１６１２から求めた回転角１６０４及び１６１４となるように調整する。このように調整することで、照明領域１９及び１５１９での２つの光の偏光方向１９α及び１５１９βとがほぼ直交させることができる。
【００４８】
本形態によれば、各々偏光状態が異なる２スポットで基板を走査するため、１回の走査でx方向パターン及びy方向パターン各々の底にある欠陥を検出することが可能となる。なお、ここではシート状ビーム１８の偏光方向１９αとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９βの組合せを示したが、シート状ビーム１８の偏光方向１９βとシート状ビーム１５１８の偏光方向１５１９αの組合せであっても構わない。また、動作フローについては、第一の実施形態で示したものを適宜用いればよい。
【００４９】
次に、本発明に係る検査装置の第二の実施形態の変形例について説明する。
第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例について、図１８を用いて説明する。第一の照明光学系１０からのシート状ビーム１８は基板１００表面の照明領域１９を、第二の照明光学系１５１０からのシート状ビーム１５１８は基板１００表面の照明領域１５１９を、それぞれ照射する。基板表面の領域１９は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を介して光センサ２５の表面と共役になるように、また、基板表面の領域１５１９は光センサ１８０１の表面と共役になるように、検出光学系２０が構成されている。本第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例によれば、照明条件（偏光方向等）の異なる２つの領域１９・１５１９を光センサ２５・１８０１によりそれぞれ撮像することでき、これらを適宜処理することで最適な欠陥検出が可能となる。なお、２つの領域１９と領域１５１９とは必ずしも隣接している必要はなく、所定の距離１８０２離れていても構わない。
【００５０】
第二の実施形態における検出光学系２０の第二の変形例について、図１９を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、偏光ビームスプリッタ１９０１を経て、光センサ１８０１及び位置１９０４上に基板表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１９０１により、異なる偏光成分の光が光センサ１８０１及び位置１９０４に分離して結像される。ここで、偏光ビームスプリッタ１９０１にて分離された偏光成分のみが光センサ１８０１によって検出される。アナログ・デジタル変換機１９０２によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。一方で、照明光ビーム１５１８の基板１００表面照射領域１５１９からの散乱光についても同様に、結像光学系２０を経て光センサ２５及び位置１９０３上に基板１００表面画像として結像される。ここで偏光ビームスプリッタ１９０１によって、異なる偏光成分の光が光センサ４５及び位置４７に分離して結像される。ここで、偏光ビームスプリッタ１９０１にて分離された偏光成分のみが光センサ２５によって検出される。アナログ・デジタル変換機２６によってそれぞれデジタル変換された後、画像処理系６０にて欠陥検出が行われ、インターフェース系９０にて欠陥検出の結果が画面表示もしくは蓄積される。本形態によれば、２つの領域１９と領域１５１９と間の距離１９０５が離れておらず、例えほぼ重なっていたとしても、偏光ビームスプリッタ１９０１を用いるため所望の偏光成分をのみを抽出することができる。
【００５１】
第二の実施形態における検出光学系２０の第三の変形例について、図２０を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３を介して、光センサ２５上に基板表面画像として結像される。光センサ２５上には偏光フィルム２００１が貼り付けられている。これにより、偏光フィルム２００１を透過可能な偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像を光センサ２５にて検出できる。また、照明光ビーム１５１８の基板１００表面照射領域１５１９からの散乱光についても同様に、検出光学系２０を経て光センサ１８０１表面上に結像された結果を検出可能である。ここでも、光学センサ１８０１上に偏光フィルム２００２を貼り付けることにより、これを透過可能な偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像のみを光センサにて検出できる。
【００５２】
次に、第二の実施形態における検出光学系２０の第四の変形例について、図２１を用いて説明する。照明光ビーム１８の基板１００表面照射領域１９からの散乱光は、結像光学系２０すなわち対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、並びにウォラストン・プリズム２１０１を経て、基板表面画像として光センサ上に結像される。また、照明光ビーム７８による散乱光も同様にして光センサ上に結像される。ここで、本形態では、ウォラストン・プリズム２１０１を用いることにより、偏光成分の異なる散乱光を分離される。分離された光は、光センサ表面と同じ高さに、わずかにずれた位置で、かつ光センサ表面と同じ高さに結像される。本形態では、これら両方の散乱光を検出できるように光センサを２本のラインセンサで構成して、各散乱光交成分を別々のセンサで検出するものである。
【００５３】
第二の実施形態における検出光学系２０の第五の変形例について、図２２を用いて説明する。前述の第四の変形例とほぼ同様の構成であるが、光センサ２５・１８０１がそれぞれ１本のラインセンサで構成されており、かつベース２２０１上に固定されている点で相違する。ベース２２０１は、ウォラストン・プリズム２１０１にて横方向にシフトされた２つの像の間の距離と同じだけの距離２２０２、照明ビームの照射領域の並び方向へ並行移動が可能である。これにより、ウォラストン・プリズム２１０１にて分離・結像された偏光成分の異なる成分を、別々に検出することが可能になる。ウォラストン・プリズム２１０１による横方向シフト量は、照明光ビーム１５１８の基板表面照射領域１５１８からの散乱光についても同様なので、ベース２２０１に光センサ２５・１８０１が固定されていても、ウォラストン・プリズム２１０１にて分離・結像された偏光成分の異なる成分を、別々に検出することが可能である。
【００５４】
第二の実施形態における検出光学系２０の第六の変形例について、図２３を用いて説明する。図１８に示す第二の実施形態における検出光学系２０の第一の変形例とほぼ同様の構成であるが、結像レンズ２３と光センサ２５・１８０１各々との間に検光子２３０１・２３０２を配置した点で相違する。本形態によれば、配置した検光子２３０１・２３０２を任意の偏光方向に回転させることで、所望の偏光成分の散乱光からなる基板１００表面の結像画像を光センサ２５・１８０１にて検出することができる。
【００５５】
第二の実施形態における検出光学系２０の第七の変形例について、図２４を用いて説明する。本形態では、前述の第六の変形例と同様に、検光子２３０１・２３０２を配置し、この検光子を任意の偏光方向に回転させることで、所望の偏光成分の散乱光からなる基板表面の結像画像を光センサにて検出することができる。さらに、本形態においては光センサ２５・１８０１をそれぞれ２本の近接したラインセンサで構成している。２本のラインセンサは共に、領域１９・１５１９が検出光学系２０にて結像される領域内に入るよう配置される。さらに、２本のラインセンサのうち１本のセンサ表面に光アッテネーションフィルム２４０１を貼り付け、光センサ全体で大きなダイナミックレンジを確保できるように構成されている。
【００５６】
第二の実施形態における検出光学系２０の第八の変形例について、図２５を用いて説明する。基板１００表面領域１９・１５１９からの散乱光は、対物レンズ２１、空間フィルタ２２、結像レンズ２３、検光子２３０１、２３０２、２３０３、２３０４を経て、光センサ２５・１８０１上に基板表面画像として、それぞれ結像される。ここで、光センサ２５・１８０１は２本の近接したラインセンサで構成している。２本のラインセンサはそれぞれ、領域１９が検出光学系２０にて結像される領域内、領域１５１９が検出光学系２０にて結像される領域内に入るように設置される。また、各ラインセンサに偏光フィルムを貼り付け、光センサ２５全体及び光センサ１８０１全体で各偏光成分の散乱光を検出できるように、それぞれ構成されている。なお、ここでは偏光フィルムを光センサ表面に貼り付ける構成としたが、光センサと結像レンズの間に検光子を設置する構成としてもよい。また、第二の実施形態における検出光学系２０の第九の変形例として、図２６に示すように、中央の２本のセンサにて検出される偏光成分を一致させることで、貼り付けるべき偏光フィルムの枚数を減らすように構成してもよい。
【００５７】
上記説明した各検出光学系２０は所望の条件に合わせて適宜選択すればよく、各検出光学系を用いた場合の動作フローは実施例１記載のものと同様である。
【００５８】
以上のように、本発明に係る検査装置及び検査方法は、隣接するダイの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ところ、、１度のx方向ステージ走査にて、２つ以上の同一位置のダイ画像を一度に取得することにより、走査に起因する両画像の差が小さくなるように工夫され、より高いパターンの底にあるショート欠陥をも高感度で検出可能である。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更・組合せすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る検査装置の第一の実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る検査装置による線状照明の説明図である。
【図３】照明光学系により偏光方向を調整する方法の説明図である。
【図４】被検査対象基板のチップレイアウトと走査方向を示す図である。
【図５】検査光学系のフーリエ変換面における直接反射光、パターン回折光、及び検出光学系開口の位置関係の概略を示す図である。
【図６】ガラス基板上に作成された金属の繰返しパターン部に対して光を照射した場合の、光の透過率の概略を示す図である。
【図７】金属の繰返しパターン部のパターン間の底に形成されたショート欠陥に対し、照明光が欠陥に到達する率の概略を示す図である。
【図８】本発明に係る検査装置の第一の動作フローを示す図である。
【図９】本発明に係る検査装置による欠陥判定処理フローを示す図である。
【図１０】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第一変形例を示す図である。
【図１１】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第二変形例を示す図である。
【図１２】本発明に係る検査装置の第一の実施形態における検出光学系の第三変形例を示す図である。
【図１３】本発明に係る検査装置の第二の動作フローを示す図である。
【図１４】本発明に係る検査装置のステージ動作に着目した動作フローを示す図である。
【図１５】本発明に係る検査装置の第二の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明に係る検査装置の第二の実施形態による同一領域・２スポット照明の基板照明領域の詳細を示した図である。
【図１７】本発明に係る検査装置の第二の実施形態による隣接領域・２スポット照明の基板照明領域の詳細を示した図である。
【図１８】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第一変形例を示す図である。
【図１９】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第二変形例を示す図である。
【図２０】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第三変形例を示す図である。
【図２１】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第四変形例を示す図である。
【図２２】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第五変形例を示す図である。
【図２３】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第六変形例を示す図である。
【図２４】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第七変形例を示す図である。
【図２５】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第八変形例を示す図である。
【図２６】本発明に係る検査装置の第二の実施形態における検出光学系の第九変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 検査装置、１０ 照明光学系、１１ レーザ光源、１３ 偏光制御手段、１８ 照明ビーム、１９ 照明領域、２０ 検出光学系、２１ 対物レンズ、２２ 空間フィルタ、２３ 結像レンズ、２５ 光センサ３０ 基板搬送系、５０ 焦点測定系、６０ 画像処理系、９０ インターフェース系、１００ 基板、１５１０ 第二の照明光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面を検査する検査装置であって、
前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、
前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、
前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を有し、
前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置であって、
前記欠陥検出手段では、前記検査画像と前記参照画像との間の位置ずれ量を算出し、前記算出された位置ずれ量の情報を用いて位置ずれ量を補正した前記検査画像並びに前記参照画像を比較して欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検査装置であって、
前記照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から前記光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、前記散乱光のうち所定の偏光成分を選択する手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の検査装置であって、
前記所定の偏光成分を選択する手段は偏光ビームスプリッタであることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、対物レンズと、空間レンズと、結像レンズとを有し、
さらに、前記結像レンズにより前記散乱光が結像される面上に配置された第一の光センサと、前記第一の光センサと間隔をあけて前記散乱光の結像される面上に配置された配置された第二の光センサとを有することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の検査装置であって、
前記第一の光センサと前記第二の光センサのうち、一方の光センサと前記結像レンズとの間にはアッテネータが配置されていることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の検査装置であって、
前記第一の光センサは、前記第二の光センサとは異なる感度に設定されていることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
基板表面を検査する検査装置であって、
前記基板表面に対して第一の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第一の照明光学系と、
前記基板表面に対して第二の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第二の照明光学系と、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系より照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、
前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を有し、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系各々は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項９記載の検査装置であって、
前記欠陥検出手段では、前記検査画像と前記参照画像との間の位置ずれ量を算出し、前記算出された位置ずれ量の情報を用いて位置ずれ量を補正した前記検査画像並びに前記参照画像を比較して欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とはほぼ同一となるように調整されていることを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の検査装置であって、
前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、ほぼ同一の偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１３】
請求項９又は１０記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とほぼ直交するように調整されていることを特徴とする検査装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の検査装置であって、
前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、異なる偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による光と前記第二の照明光学系による光は同時に前記基板表面のほぼ同一箇所を照射することを特徴とする検査装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、前記散乱光のうち所定の偏光成分を選択する手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の検査装置であって、
前記所定の偏光成分を選択する手段は偏光ビームスプリッタであることを特徴とする検査装置。
【請求項１８】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による光と前記第二の照明光学系による光は前記基板表面上のほぼ隣接する位置を照射することを特徴とする検査装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、対物レンズと、空間レンズと、結像レンズとを有し、
さらに、前記第一の照明光学系の光による前記基板表面からの第一の散乱光の像を撮像する第一の光センサと、前記第二の照明光学系の光による前記基板表面からの第二の散乱光の像を撮像する第二の光センサとを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれ偏光フィルムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれウォラストン・プリズムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の検査装置であって、
さらに、前記第一の光センサと前記第二の光センサとを固定するベース部材を有し、
前記ベース部材は横方向に移動可能であることを特徴とする検査装置。
【請求項２３】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれ検光子を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２４】
請求項９乃至２３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置。
【請求項１】
基板表面を検査する検査装置であって、
前記基板表面に対して斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する照明光学系と、
前記照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、
前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を有し、
前記照明光学系は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置であって、
前記欠陥検出手段では、前記検査画像と前記参照画像との間の位置ずれ量を算出し、前記算出された位置ずれ量の情報を用いて位置ずれ量を補正した前記検査画像並びに前記参照画像を比較して欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検査装置であって、
前記照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から前記光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、前記散乱光のうち所定の偏光成分を選択する手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の検査装置であって、
前記所定の偏光成分を選択する手段は偏光ビームスプリッタであることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、対物レンズと、空間レンズと、結像レンズとを有し、
さらに、前記結像レンズにより前記散乱光が結像される面上に配置された第一の光センサと、前記第一の光センサと間隔をあけて前記散乱光の結像される面上に配置された配置された第二の光センサとを有することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の検査装置であって、
前記第一の光センサと前記第二の光センサのうち、一方の光センサと前記結像レンズとの間にはアッテネータが配置されていることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の検査装置であって、
前記第一の光センサは、前記第二の光センサとは異なる感度に設定されていることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
基板表面を検査する検査装置であって、
前記基板表面に対して第一の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第一の照明光学系と、
前記基板表面に対して第二の斜め方向から直線偏光した光を線状に照射する第二の照明光学系と、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系より照射された光による前記基板表面からの散乱光による像を撮像する検出光学系と、
前記検出光学系により撮像された前記基板の複数の表面画像の中から選択された検査画像と前記検査画像とは異なる前記複数の表面画像の中から選択された参照画像とを比較して欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を有し、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系各々は、前記基板の走査方向又は走査方向に直交する方向に合わせて前記光の偏光方向を制御する偏光制御手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項９記載の検査装置であって、
前記欠陥検出手段では、前記検査画像と前記参照画像との間の位置ずれ量を算出し、前記算出された位置ずれ量の情報を用いて位置ずれ量を補正した前記検査画像並びに前記参照画像を比較して欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とはほぼ同一となるように調整されていることを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の検査装置であって、
前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、ほぼ同一の偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１３】
請求項９又は１０記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向は、前記第二の照明光学系による前記基板表面上での光の偏光方向とほぼ直交するように調整されていることを特徴とする検査装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の検査装置であって、
前記検出光学系では、前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系による照明領域に対応するように配置した複数の光センサにより、異なる偏光状態の散乱光を一括検出することを特徴とする検査装置。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による光と前記第二の照明光学系による光は同時に前記基板表面のほぼ同一箇所を照射することを特徴とする検査装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、前記散乱光のうち所定の偏光成分を選択する手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の検査装置であって、
前記所定の偏光成分を選択する手段は偏光ビームスプリッタであることを特徴とする検査装置。
【請求項１８】
請求項９乃至１４のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系による光と前記第二の照明光学系による光は前記基板表面上のほぼ隣接する位置を照射することを特徴とする検査装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の検査装置であって、
前記検出光学系は、対物レンズと、空間レンズと、結像レンズとを有し、
さらに、前記第一の照明光学系の光による前記基板表面からの第一の散乱光の像を撮像する第一の光センサと、前記第二の照明光学系の光による前記基板表面からの第二の散乱光の像を撮像する第二の光センサとを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれ偏光フィルムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれウォラストン・プリズムを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の検査装置であって、
さらに、前記第一の光センサと前記第二の光センサとを固定するベース部材を有し、
前記ベース部材は横方向に移動可能であることを特徴とする検査装置。
【請求項２３】
請求項１９記載の検査装置であって、
前記第一の光センサ及び前記第二の光センサと前記結像レンズとの間にはそれぞれ検光子を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２４】
請求項９乃至２３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記第一の照明光学系及び前記第二の照明光学系は、前記基板の走査方向に対して１５°から７５°傾いた方位角から光が照射されるように構成されていることを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１０−２５７１３（Ｐ２０１０−２５７１３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６６５１（Ｐ２００８−１８６６５１）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【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２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【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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