欠陥検査装置および欠陥検査方法
【課題】
欠陥信号を低下させて欠陥を見逃してしまうことのない欠陥検査装置および欠陥検査方法と提供する。
【解決手段】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、この光が照射された検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、光が照射された検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定する欠陥検査方法及びその装置とした。
欠陥信号を低下させて欠陥を見逃してしまうことのない欠陥検査装置および欠陥検査方法と提供する。
【解決手段】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、この光が照射された検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、光が照射された検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定する欠陥検査方法及びその装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶基板を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩや液晶基板を製造する際に、被加工対象物（例えば半導体ウエハ）上に形成される繰り返しパターンがある。このようなＬＳＩや液晶基板の製造において、被加工対象物の表面に異物が付着したり、または欠陥が発生すると、例えば、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因となる。ここで、回路パターンの微細化に伴い、被加工対象物上に形成されるパターン（非欠陥部）と、微細な異物や欠陥を弁別することが困難になってきている。
ここで欠陥とは、被検査対象物である試料上に付着するパーティクルや結晶欠陥ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）、研磨により生じるスクラッチなどである。
【０００３】
特許文献１（特開２００７−２７３５１３号公報）においては、検査試料に斜方より光を入射し、試料の繰り返しパターンからの回折パターンを遮光する空間フィルタを備えた暗視野欠陥検査システム及び方法であって、前記空間フィルタの設定状態を欠陥検査に先立ち、検査体の一部の繰り返しパターンからの回折光を補正試験対象として、空間フィルタにより減光した回折光の光量を計測するステップと、回折光の光量をしきい値と比較するステップと、回折光の光量がしきい値以下となるように空間フィルタを再設定するステップを備えた方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２００８−１１６４０５号公報）においては、検査試料に斜方より光を入射し、試料の繰り返しパターンからの回折パターンを遮光する空間フィルタを備えた暗視野欠陥検査システム及び方法であって、前記回折パターンを観察するステップと、観察した回折パターンを画像処理により認識するステップと、認識した回折パターンを遮光する空間フィルタ形状を生成するステップとを備えた方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７３５１３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている発明及び特許文献２に記載されている発明では、繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥検出感度の向上を図っているが、回折光を遮光する空間フィルタを挿入することで、欠陥散乱光をも遮光してしまうことについては配慮されておらず、欠陥信号の低下を招き、欠陥の見逃しが生じてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、欠陥信号を低下させて欠陥を見逃してしまうことのない欠陥検査装置および欠陥検査方法と提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明では、できるだけ少ない遮光面積の空間フィルタにて繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥信号の光量を確保しつつ、回折光の漏れにより生じたノイズ成分を画像処理にて除去することを目的とする。ここで回折光により生じるノイズ成分は空間フィルタの形状、位置に依存するため、繰り返しパターンからの回折光の一部を異なる空間フィルタで遮光した２枚の画像を統合的に処理することでノイズ成分を除去し、欠陥検出感度向上を狙う。
【０００９】
即ち、上記した目的を達成するために、本発明では、欠陥検査装置を、表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射する照明手段と、この照明手段により光が照射された検査対象物から発生した反射、回折、散乱光を集光する集光手段と、この集光手段により集光された検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐する光路分岐手段と、この光路分岐手段により分岐された反射、回折、散乱光のうち第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して特定の反射、回折、散乱光を遮光する第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタと、この第１の空間フィルタを透過した光による像を形成する第１の結像手段と、この第１の結像手段で形成された像を検出して第１の画像を取得する第１の画像取得手段と、光路分岐手段により分岐されて第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタと、この第２の空間フィルタを透過した光による像を形成する第２の結像手段と、この第２の結像手段で形成された像を検出して第２の画像を取得する第２の画像取得手段と、第１の画像取得手段で取得した第１の画像と第２の画像取得手段で取得した第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定する画像処理を行う画像処理手段とを備えて構成した。
【００１０】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、欠陥検査方法を、表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、この光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光し、この集光された検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐し、この分岐により第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタにて遮光し、
この第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を形成し、この形成した第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、分岐により第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタにて遮光し、この第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を形成し、この形成した第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、できるだけ少ない遮光面積の空間フィルタにて繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥信号の光量を確保しつつ、回折光の漏れにより生じたノイズ成分を画像処理により除去することで、欠陥検出感度向上の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例１乃至４に係る光学式検査装置の照明光学系の平面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例１乃至４に係る光学式検査装置の照明光学系の側面図である。
【図２】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の第１の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の第２の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置における処理の流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の実施例１に係る光学式検査装置の空間フィルタ設定方法を示すフロー図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施例１に係る光学式検査装置において２つの画像の相関度が高い状態を示すグラフ、（ｂ）は２つの画像の相関度が低い状態を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１に係る光学式検査方法の空間フィルタ形状と検出画像の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る光学式検査装置の空間フィルタ設定方法を示すフロー図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る光学式検査装置の画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例を、以下に図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明に係る光学式検査装置の第1の実施例を、図１乃至図６を用いて説明する。以下では、半導体ウエハの暗視野検査装置による検査を例にとって説明する。
【００１５】
図１Ａは、本発明に係る光学式検査装置の第１の実施例を示す図である。
実施例１に係る光学式検査装置は、照明光学系１１０、ステージ部１７０、撮像光学系（検出光学系）１２０ａ、１２０ｂ及び信号処理・制御系２５０とを備えて構成されている。照明光学系１１０は、ステージ部１７０に載置された被検査対象物である試料（半導体ウエハ）１００に照明光を半導体ウェハ１００の表面の法線方向に対して傾いた方向から照射し（斜方照明）、照射された半導体ウエハ１００から散乱する散乱光を検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにより検出する。その際、ステージ部１７０を平面内で駆動することによりステージ部１７０に載置された半導体ウエハ１００上を照明光学系１１０からの照明光で走査する。信号処理・制御系２５０は、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにより検出された半導体ウエハ１００からの散乱光を処理して半導体ウエハ１００上に存在する欠陥を検出する。
【００１６】
〔照明光学系１１０〕
照明光学系１１０は、レーザ光源１１１、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ１１２、ビームエキスパンダ１１３、偏光板や波長板を備えてなる偏光生成部１１４、検査対象（半導体ウエハ）１００に線状のビームを照射するための線状ビーム生成部１１５を備えて構成される。
レーザ光源１１１は、レーザビームを出射する。このとき、光源１１１には、気体レーザ、半導体レーザ、固体レーザや、面発光レーザなどが利用可能である。波長は赤外、可視域、紫外を用いることができるが、波長が短くなるほど光学的な分解能が向上するため、微細欠陥を見る際にはＵＶ（Ultra Violet:紫外線)、ＤＵＶ（Deep Ultra Violet:深紫外線）、ＶＵＶ（Vacuum Ultra Violet:真空紫外線）、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet:極端紫外線）などの紫外域の光を用いるとよい。
ビーム整形手段１１３は、レーザ光源１１１から出射されたレーザビームを整形する。本実施例では、ビーム成形手段１１３を、図１Ｂ及び図１Ｃに示すようにレーザ光源１１１から出射されたレーザビームの径を拡大するビームエキスパンダ１１３１と拡大されたレーザを平行光に成形するコリメートレンズ１１３２で構成する。
偏光生成部１１４は、偏光板１１４１や波長板１１４２を備えて構成され、ビーム成形手段１１３のビームエキスパンダ１１３１でビーム径を拡大された光の偏光特性を調整する。線状ビーム生成部１１５はシリンドリカルレンズ１１５１を備えている。
【００１７】
図１Ｂは照明光学系１１０の平面図、図１Ｃはその正面図である。
【００１８】
上記した構成において、レーザ光源１１１から出射されたレーザビームは、ＮＤフィルタ１１２で光量が調整され、ビーム成形手段１１３でビームエキスパンダ１１３１によりビーム径が拡大されてコリメ−トレンズ１１３２で平行光に成形され、偏向制御部１１４で偏光の状態が制御され、線状ビーム生成部１１５のシリンドリカルレンズ１１５１により一方向に集光され、y軸と平行な線状ビーム１０１となって半導体ウェハ１００の表面の線状の領域に照射される。このとき、図１Ｂに示す照明光学系のｙ軸からの照明方位βは、ｙ軸方向を含む任意の方向から照射することができる。また、図１Ｃに示す照明光学系のｚ軸からの角度である極角γについては、０から９０度の範囲内にて選択する。
このとき、偏光生成部１１４は線状ビーム生成部１１５の後におかれていても良い。この場合は偏光生成部１１４で偏光調整されたビームはレンズを通過することがないのでレンズの収差によるずれが生じることなく半導体ウエハ１００に照射することが可能となる。
このようにして形成された線状ビーム１０１は、ステージｙ方向が線状ビーム１０１の長手方向となるように半導体ウエハ１００の表面に照射される。
【００１９】
〔検出光学系１２０ａ及び１２０ｂ〕
図１Ａに示した構成では、２つの検出光学系１２０ａ及び１２０ｂを備えている。検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの機能は同様のため、ここでは検出光学系１２０ａについて詳細に説明する。
検出光学系１２０ａは、対物レンズ１２１、空間フィルタ１２３ａ、偏光解析器１２４ａ、結像レンズ１２５、ラインセンサ１２６ａとを備えて構成される。また光路中の対物レンズ１２１と空間フィルタ１２３ａ間のビームスプリッタ１２２にて光路が分離され、ビームスプリッタ１２２透過光が検出光学系１２０ａに、反射光が検出光学系１２０ｂの光路となる。また、光学系１２０ａ及び１２０ｂの対物レンズ１２１の出射側の瞳を観察する瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂを持つ。瞳観察系１２８ａ及び１２８ｂへは検出光学系１２０ａの光路中に出し入れ可能なビームサンプラー１２７ａ及び検出光学系１２０ｂの光路中に出し入れ可能なビームサンプラー１２７ｂを用いて光学系１２０ａ及び１２０ｂから瞳観察系へ光を導く。なお、瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂの代わりに空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの位置および形状と、ラインセンサにて取得される画像の強度の関係をあらかじめ求めておいて、その関係から瞳位置での強度分布を把握することが出来れば、瞳面を直接観察する瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂを省略することができる。
対物レンズ１２１は、半導体ウエハ１００の表面から散乱した反射、散乱、回折光を集光する。
空間フィルタ１２３ａは、対物レンズ１２１にて集光された半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光の一部を遮光する。ここで、空間フィルタ１２３ａは、対物レンズ１２１の出射側の瞳位置又は瞳位置と等価（共役）な位置に配置される。空間フィルタ１２３ａは縦横の方向に複数の本数、太さにて配置できる棒状の遮光フィルタ、瞳面にて２次元に所望の箇所を透過、遮光させることができるフィルタなどを利用される。特に２次元フィルタには、液晶などの電気光学効果を利用したものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systemｓ）などを用いる。なお、本実施例では、照明光をｙ方向が長手となる線状にするため、線状ビーム生成部１１５にてｙ方向に集光している。したがって、瞳面の回折パターンは集光ＮＡに依存したｙ方向に広がりを持つ回折パターンとなる。この場合には、一方向に配置した棒状のフィルタにより適切に回折光を除去することができる。
【００２０】
偏光解析器１２４ａは、空間フィルタ１２３ａで遮光されなかった散乱光の偏光特性を調整する。偏光生成部１２４ａは、例えば１／４波長板や１／２波長板、偏光板を備えて構成され、これらはそれぞれが個別に回転制御し、任意の偏光を透過させることが可能となる。
【００２１】
結像レンズ１２５は、空間フィルタ１２４ａで遮光されなかった散乱光を透過させてその光学像を結像させる。ここで、空間フィルタ１２４ａと結像レンズ１２５ａとの位置は逆であっても良い。
【００２２】
ラインセンサ１２６ａは、結像レンズ１２５により結像された散乱光の像がラインセンサ１２４の検出面上に結像されるような位置に配置されており、散乱光の光学像を検出する。ラインセンサ１２６ａとしては、例えば、ＴＤＩ（Time Delay Integration）イメージセンサ：時間遅延積分型イメージセンサ,ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの何れかを用いればよい。
このようにして検出された散乱光に基づく信号は、Ａ／Ｄ変換部１２９ａでラインセンサ１２６ａから出力されたアナログ信号が増幅された後にデジタル信号に変換されて信号処理・制御部２５０に送られて処理される。
【００２３】
検出光学系１２０ｂについても同様にして半導体ウェハ１００からの散乱光の光学像が検出され信号処理・制御部２５０に送られて処理が行われるが、空間フィルタ１２３ｂにより遮光する箇所を検出光学系１２０ａと異なる形状、位置に設定し、異なる光学条件の２画像を一度に取得する。ここで、空間フィルタ１２４ａ及び１２４ｂの形状、位置によりラインセンサ１２６ａ又は１２６ｂで検出される画像に含まれるノイズ成分が異なるため、２画像を統合的に処理することでノイズが抑制された画像を得ることが可能になり、欠陥検出性能の向上が可能となる。なお、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの設定方法については後述する。
【００２４】
〔ステージ部１７０〕
ステージ部１７０は、ｘステージ１７０ａ、ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄを備えて構成される。
ｘステージ１７０ａは、検査対象試料である表面に微細なパターンが形成された半導体ウエハ１００を載置してｘ方向に移動可能なステージである。
ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄもそれぞれ同様に、検査対象試料である表面に微細なパターンが形成された半導体ウエハ１００を載置してｙ方向、ｚ方向、θ方向に移動可能なステージである。
【００２５】
〔信号処理・制御部２５０〕
信号処理・制御部２５０は、画像処理部２００、操作部２１０、制御部２２０、表示部２３０、高さ検出部１６０とを備えて構成される。
【００２６】
画像処理部２００は、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂで増幅されてデジタル化された信号から散乱光の像の画像１２６１および１２６２を作成し、この作成した半導体ウエハ１００からの散乱光による画像１２６１及び１２６２を処理し、欠陥を抽出する。
【００２７】
図２は、本発明に係る光学式検査装置の第１の実施例における画像処理部２００の概略構成を示すブロック図である。はじめに検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と、検出光学系１２０ｂにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６２とをｙステージ１７０ｂの位置情報を用いて生成し、この生成した画像１２６１と１２６２とを画像位置合せ処理部２００１で画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２００２でビームスプリッタ１２２透過光と反射光の効率の違い、偏光解析部１２４ａ及び１２４ｂの透過率の違い、検出レンズ１２５の透過率の違い、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂの効率の違いなどによって発生した画像１２６１及び１２６２の明るさの違いを補正し、統合処理部２００３でこの明るさの違いを補正した２枚の画像１２６１と１２６２とを統合処理して１枚の新たな画像１２６８を構築する。例えば、明るさの違いを補正した２枚の画像１２６１と１２６２とを重み付け加算、掛け算等により統合して画像１２６８を構築する。ここで、画像１２６１と画像１２６２は空間フィルタ１２３ａと１２３ｂとで半導体ウェハ１００からの散乱光を遮光するためのフィルタの条件（フィルタのパターン）を異なる条件に設定して得られた画像であり、それぞれの条件で取得された画像中の欠陥信号３２１は共通に光るけれども、ノイズ成分３２２は光る箇所が異なるため、統合処理により得られた画像１２６８では、ノイズ成分３２２が低減され欠陥信号３２１が顕在化される。
【００２８】
次に、欠陥判定部２００４でこの新しく構築した画像１２６８より欠陥を抽出する。欠陥判定部２００４では、本来同一の形状に形成された隣接パターン又は隣接ダイの同じ位置のパターンをラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂにて撮像して得た画像を画像１２６１及び１２６２と同様に統合して得られた画像（参照画像：図示せず）と、画像１２６８を比較処理し欠陥候補を抽出する。比較処理には画像１２６８と参照画像の減算処理等が用いられる。このとき、欠陥からの散乱光は、正常部からの散乱光と異なることから、欠陥からの散乱光が強調された画像が得られる。正常部は暗く、欠陥部は明るい画像が取得されるため、求めた差画像にしきい値処理を施し欠陥を判定することができる。なお、しきい値画像は、たとえば、複数の正常部の統計的な明るさから決定する。次に、欠陥分類サイジング部２００５でこの抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
【００２９】
画像処理部２００の第1の変形例を図３に示す。第１の変形例における画像処理部２００’では、検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と、隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて取得した参照画像１２６１ｒとを生成し、画像位置合せ処理部２０１１ａで、この生成した画像１２６１と参照画像１２６１ｒとをセンサの画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２０１２ａで試料表面及び表層の薄膜の厚さなどの試料起因もしくは検査時のレンズとウエハとの高さの違いなどの光学系起因による検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの明るさを補正し、差分処理部２０１３ａで検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの対応する画素同士を引き算する差分処理を施して差分画像１２６１ｄを得る。この場合、隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づいて生成した参照画像１２６１ｒは、図示していない画像メモリに一旦記憶され、画像メモリから画像位置合わせ処理部２０１１ａに呼び出されて画像１２６１との画素単位以下の精度で位置合わせ処理が行われる。また、検出光学系１２０ｂより取得した信号から欠陥を含む画像１２６３と参照画像１２６３ｒを生成し、この画像１２６３と参照画像１２６３ｒについても同様の構成により処理が施されて差分画像１２６３ｄが得られる。
【００３０】
次に、欠陥判定部２０１４において、差分画像１２６１ｄの輝度値を横軸ｘ１とし、差分画像１２６３ｄの輝度値を縦軸ｘ２とする直交座標系を構成して２つの差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄの対応する画素の輝度をこの直交座標系にプロットする。直交座標系のｘ１、ｘ２空間にて、ノイズは欠陥画像と参照画像の引き残しであるためｘ１、ｘ２成分共に小さく、原点付近に分布する。一方、欠陥画像は輝度がノイズと比較し大きく、ｘ１、ｘ２空間において原点より離れた位置にプロットされる。そこで、直交座標系の原点付近に境界３５０を設けることでノイズ３２２と欠陥３２１を分離し、欠陥判定する。境界３５０には円や直線の組み合わせ等を使用することができる。例えば、円を用いる場合には、半径をＡとし、境界線は次式（数１）を満たす領域に引けばよい。
【００３１】
【数１】
【００３２】
本実施例では２枚の画像についての例を示したが、３枚以上を用いても同様の処理を用いることができる。この抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、分類・サイジング処理部２０１５において欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
【００３３】
画像処理部２００の第２の変形例を図４に示す。第２の変形例における画像処理部２００”では、検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて取得した参照画像１２６１ｒとを生成し、画像位置合せ処理部２０２１ａで、この生成した画像１２６１と参照画像１２６１ｒとをセンサの画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２０２２ａで試料表面及び表層の薄膜の厚さなどの試料起因もしくは検査時のレンズとウエハとの高さの違いなどの光学系起因による検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの明るさを補正し、差分処理部２０２３ａで検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの対応する画素同士を引き算する差分処理を施して差分画像１２６１ｄを得る。この、差分画像１２６１ｄを得るまでの処理は、図３で説明した第１の変形例と同じである。
【００３４】
次に、閾値処理部２０２７ａで差分画像１２６１ｄに対し、閾値を設け、閾値以上の輝点を欠陥候補として抽出する閾値処理を施す。閾値は、たとえば、複数の正常部の統計的な明るさから決定する。また、検出光学系１２０ｂより取得した散乱光に基づいて生成した欠陥を含む画像１２６３と参照画像１２６３ｒについても、２０２１aから２０２３aまでと同様の処理２０２１ｂから２０２３ｂまでを施し差分画像１２６３ｄを取得し、閾値処理２０２７ｂにより、欠陥候補を抽出する。次に欠陥判定結果統合処理部２０２８で閾値処理２０２７a及び２０２７ｂにより差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄより抽出した欠陥候補を統合する。統合方法は例えば、差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄより抽出した欠陥候補の共通部分を用いる。最後に、分類サイジング処理部２０２９で上記方法により抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
操作部２１０は、人が検査装置をオペレーションする部分であり、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を介して、検査レシピの作成、作成したレシピによる検査の指示、及び検査結果のマップ表示や検出した欠陥の特徴量表示などが行われる。
制御部２２０は、装置の各部位を制御する。例えば、後述の高さ検出器１６０からの検出結果を受信し、ステージ部１７０のｘステージ１７０ａ、ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄの位置を制御したり、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂ、偏光解析部１２４ａ及び１２４ｂに制御信号を送ったりする。
高さ検出部１６０は、半導体レーザ等の光発信機１６１から検査対象である半導体ウェハ１００の表面に照射されたビームの直接反射光を検出して検出面上におけるこの反射光の位置情報を得、この得た反射光の位置情報より、検査中のステージ部１７０のステージ高さを検出し、検出結果を制御部２２０に送る。ステージ高さにずれが生じている場合は、この高さ検出部での検出結果に基づき制御部２２０からの制御信号を用いてｚステージ１７０ｃを駆動してステージの高さずれを補正し、検査対象のデフォーカスを防ぐ。
【００３５】
図５は、本発明に係る光学式検査方法の第1の実施例を示すフロー図である。
照明光学系１１０によりレーザ光源１１１から発射されたレーザビームをＮＤフィルタ１１２で光量を調整し、ビーム成形部１１３でビーム径を拡大して平行ビームを形成し、偏光生成部１１４で所望の偏光状態とし、さらに線状ビーム生成部１１５で線状に整形し、この線状に成形した照明光をｘステージ１７０ａによりｘ方向に連続的に移動している半導体ウエハ１００に斜め方向から照射する（Ｓ１００）。この線状に成形した照明光の照射により半導体ウエハ１００から発生した反射、散乱、回折光で対物レンズ１２１に入射した光のうち半導体ウェハ１００に形成された繰り返しパターンからの反射、散乱、回折光を対物レンズ１２１の出射側の瞳位置に設置された空間フィルタ１２３ａ又は１２３ｂで遮光し（Ｓ１０１）、空間フィルタ１２３ａ又は１２３ｂで遮光されなかった半導体ウェハ１００からの反射、散乱、回折光による光学像を検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにて検出して２枚の画像を同時に取得し（Ｓ１０２）、画像処理部２００で２枚の画像を統合して１枚の画像を生成し（Ｓ１０３）、この統合した画像をあらかじめ生成しておいた参照画像と比較して欠陥候補を抽出し（Ｓ１０４）、検出した画像による欠陥候補の分布の違い、明るさの違いなどの情報から欠陥種の分類およびサイジングなどを行う（Ｓ１０５）。
【００３６】
次に各ステップの詳細な動作内容を説明する。
（Ｓ１００）
Ｓ１００では、照明光学系１１０の光源１１１から出射されたレーザビームをビーム整形手段１１３にて整形し、偏光生成部１１４によって偏光状態を調整する。その後、線状ビーム生成部１１５にて線状ビームに成型し、半導体ウエハ１００に照射する。 このとき、光学式の暗視野検査装置では、制御部２２０でｙステージ１７０ｂを制御してｙ方向（又は−ｙ方向）に一定の速度で移動させることにより半導体ウエハ１００を照明光学系１１０及び検出光学系（１２０ａ及び１２０ｂ）に対して一方向に連続的に移動させながら照明光を半導体ウエハ１００上に照射して走査する。
（Ｓ１０１）
半導体ウエハ１００上の線状ビームが照射された領域から発生した反射、散乱、回折光の一部は検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの対物レンズ１２１に入射して集光され、ビームスプリッタ１２２で光路が分岐される。このうち、ビームスプリッタ１２２を透過した光は、検出光学系１２０ａの光路を進んで空間フィルタ１２３ａに到達し、空間フィルタ１２３ａに形成された遮光パターンにより半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光のうち半導体ウェハ１００上に形成された繰り返しパターンからの反射・散乱・回折光により発生した光パターンが遮光される。空間フィルタ１２３ａで遮光されずに空間フィルタ１２３ａを通過した光は偏光制御部１２４ａに入射し、偏光の状態が制御されて偏光制御部１２４ａから出射し、結像レンズ１２５により空間フィルタ１２３ａで遮光されなかった散乱光の像が形成される。この散乱光の像の結像位置に検出面が位置するように設置されたラインセンサ１２６ａにより散乱光の像が検出される。一方、ビームスプリッタ１２２で分岐された光のうちビームスプリッタ１２２で反射された光は、検出光学系１２０ｂの光路を進んで空間フィルタ１２３ｂに到達し、空間フィルタ１２３ｂに形成された遮光パターンにより半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光のうち半導体ウェハ１００上に形成された繰り返しパターンからの反射・散乱・回折光により発生した光パターンが遮光される。空間フィルタ１２３ａで遮光されずに空間フィルタ１２３ａを通過した光は偏光制御部１２４ｂに入射し、偏光の状態が制御されて偏光制御部１２４ａから出射し、結像レンズ１２５により空間フィルタ１２３ｂで遮光されなかった散乱光の像が形成される。この散乱光の像の結像位置に検出面が位置するように設置されたラインセンサ１２６ａにより散乱光の像が検出される。ここで、空間フィルタの設定方法については後述する。
【００３７】
（Ｓ１０２）
Ｓ１０１で偏光特性が調整された散乱光の像をラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂにより検出した信号は、それぞれＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂでＡ/Ｄ変換された後画像処理部２００に入り、半導体ウエハ１００の表面に関する画像が生成される。
（Ｓ１０３）
Ｓ１０２にて生成された２枚の画像について位置合せ部２００１でラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂの画素単位以下の精度で位置合せをし、明るさ補正部２００２で位置を合わせた２枚の画像の明るさの補正を行った後に統合処理部２００３で明るさを補正した２枚の画像を統合し、新たな画像を生成する（詳細は上記の画像処理部２００の説明を参照）。
【００３８】
（Ｓ１０４）
Ｓ１０３にて生成した統合画像を欠陥判定部２００４において図示していない記憶部に記憶させておいた参照画像（詳細は上記の画像処理部２００の説明を参照）との比較を行い、その差より欠陥候補を抽出する。
【００３９】
（Ｓ１０５）
Ｓ１０４にて抽出した欠陥候補を欠陥分類サイジング部２００５において、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂでの分布の違いや、欠陥の輝度などの情報より、欠陥種の分類やサイジングを行う。
【００４０】
一般に、回折光はパターン構造に垂直に生じる。検査対象である半導体ウエハ１００の構造は、図１の主軸ｘ,ｙ方向のライン状パターンが多い。回折光は、ライン状パターンの並びの方向に対して垂直に生じるため、ｙ, ｘ方向に多く回折光がある。照明光学系１１０による照明の仰角と、検出光学系１２０ａ又は１２０ｂの対物レンズ１２１のＮＡを適切に設定することで、検出光学系１２０ａ又は１２０ｂに、半導体ウエハ１００のライン状パターンからの回折光がなるべく入らないよう装置を構成することができる。対物レンズ１２１内に入ってきた回折光に関しては、前述の空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂにて除去する。
【００４１】
本発明では、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの設定の違いによる画像のノイズ特性の違いを利用し、ノイズを抑制し欠陥信号を顕在化する。図６に空間フィルタ設定のフローを示す。ウエハ上の検査対象部位からの回折光を空間フィルタで全て遮光し（Ｓ２００）、空間フィルタを設定している状態での検査対象部位の平均強度Ｔをラインセンサにて取得した画像より特定し（Ｓ２０１）、平均強度Ｔ以上の任意の値をしきい値Ｔｔｈと設定し、検査対象部位がＴｔｈ以下となるような空間フィルタ設定にて複数の画像を取得し（Ｓ２０２）、取得した画像数ｎより２枚選択しｎＣ２通りの組合せについて検査対象部位の強度の相関を計算し（Ｓ２０３）、２枚の画像間にて最も相関の低い組合せとなる２画像を取得できる空間フィルタ設定を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し検査する（Ｓ２０４）。
【００４２】
次に各ステップの詳細を説明する。
（Ｓ２００）
Ｓ２００では、従来の空間フィルタの設定方法（特許文献１、２）と同様に、検査対象パターンからの回折光を対物レンズの出射側の瞳面上で全て遮光するよう空間フィルタを設定する。従来の検査方法ではこの回折光を全て遮光する空間フィルタ設定にて検査を実施するが、この条件ではパターン回折光のみならず欠陥信号をも遮光してしまっている。
【００４３】
（Ｓ２０１）
Ｓ２００で設定した空間フィルタを用いてラインセンサで画像を取得し、空間フィルタにて回折光が除去された検査対象部位の平均強度Ｔを算出する。このとき、検査対象部位の強度を算出できるラインセンサ以外の観察用カメラ等を用いてもよい。
【００４４】
（Ｓ２０２）
Ｓ２０１にて算出した検査対象部位の平均強度Ｔに係数αを掛け、Ｔｔｈ＝Ｔ×αで表すＴｔｈをしきい値と設定し、しきい値以下の強度となる空間フィルタ設定のｎ条件にて検査対象部位を測定する。αは回折光の漏れをある程度許容し、欠陥検出信号の確保を狙う目的で設定する。このとき、αを大きくとってしまうと、欠陥信号がノイズ成分に埋もれてしまうため、平均強度Ｔと同等な微小欠陥を検出する際には、例えばα＝１．１程度に設定する。
【００４５】
（Ｓ２０３）
Ｓ２０２にて、求めたｎ通りの空間フィルタ設定の中から２つを選択し、計ｎＣ２通りの場合について相関計算を行う。図７（ａ）及び（ｂ）のように選択した２画像の各対応画素について、それぞれの明るさを２軸にプロットし、相関係数を計算する。図７（ａ）に示すように２画像の相関が高い場合には、各画素のノイズの輝度レベルが類似しており、その２枚の画像を統合しても、同様の画像となるため、ＳＮＲ向上への効果は少ない。一方、図７（ｂ）に示すように相関が低い場合には、各画素にてノイズの輝度レベルが異なるため、２画像を統合することでノイズの輝度レベルを抑制することができ、ＳＮＲ向上（欠陥顕在化）の効果が見込まれる。図８に異なる空間フィルタを適用したときに得られる画像の例を模式的に示す。瞳面８００にはウエハ上のパターン起因の輝点８１０が複数存在する。検出系１２０ａでは、全ての輝点８１０を遮光するよう空間フィルタ１２３ａを設定する。このとき得られる画像１２６１は、ノイズの輝度も低いが、欠陥信号の一部も空間フィルタ１２３ａの遮光により低下する。一方、検出系１２０ｂでは、瞳面８００での輝点８１０の一部のみを空間フィルタ１２３ｂにて遮光しているので、ここで得られる画像１２６２のノイズの輝度は画像１２６１と比較し、高くなるが、欠陥信号も高くなる。ここで、ノイズの起因となる瞳面８００上の輝点８１０の遮光位置が異なるため画像１２６１及び１２６２におけるノイズの相関は低くなる傾向が強い。したがって、画像１２６１及び１２６２を統合処理部２００３で統合処理８５０することにより、画像１２６８のようなノイズ成分が抑制され、欠陥信号が顕在化する。
【００４６】
（Ｓ２０４）
Ｓ２０３にて求めた最も相関の低くなる２つの空間フィルタ設定を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに適用し、検査を実施する。
【実施例２】
【００４７】
本発明に係る光学式検査装置の第２の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例における装置の構成は実施例１で説明した図１に示した構成と同じである。
本実施例は実施例１と、空間フィルタの設定条件を求めるところに光学シミュレーションを用いるところが異なる。ここでは実施例１との違いのみ説明する。
【００４８】
図９に光学シミュレーションを用いた空間フィルタ設定のフローを示す。ウエハ上の検査対象部位をモデル化し、対象部位からの回折パターンを除去する空間フィルタを適用し得られる像を求め（Ｓ３００）、検査対象部位の平均強度Ｔを算出し（Ｓ３０１）、平均強度Ｔ以上の任意の値をしきい値Ｔｔｈと設定し、検査対象部位がＴｔｈ以下となるような空間フィルタ設定にて複数の画像を取得し（Ｓ３０２）、取得した画像数ｎより２枚選択しｎＣ２通りの組合せについて統合処理計算を施し（Ｓ３０３）、検査部位のノイズが最も低い組み合わせを選択し（Ｓ３０４）、Ｓ３０４にて決定した画像組み合わせを算出した際の空間フィルタ形状を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し実検査する（Ｓ３０５）。
【００４９】
次に各ステップの詳細を説明する。
（Ｓ３００）
Ｓ３００では、検査対象部位をモデル化し、光学シミュレーションにより瞳免状での検査対象部位からの反射、屈折、散乱光を計算し、空間フィルタを適用し、ラインセンサにて取得される像を算出する。ここで、空間フィルタは、従来の設定方法（特許文献１、２）と同様に、検査対象パターンからの回折光を全て遮光するよう空間フィルタを設定する。なお、従来の検査方法ではこの回折光を全て遮光する空間フィルタ設定にて検査を実施するが、この条件ではパターン回折光のみならず欠陥信号をも遮光してしまっている。
【００５０】
（Ｓ３０１）
Ｓ３００で設定した空間フィルタの条件下で計算されたラインセンサで取得されるべき画像について、空間フィルタにて回折光が除去された検査対象部位の平均強度Ｔを算出する。
【００５１】
（Ｓ３０２）
Ｓ３０１にて求めた空間フィルタ適用後の検査対象部位の平均強度Ｔに係数αを掛け、Ｔｔｈ＝Ｔ×αで表すＴｔｈをしきい値と設定し、しきい値以下の強度となる空間フィルタ設定のｎ個の条件にて検査対象部位の計算を行う。αは回折光の漏れをある程度許容し、欠陥検出信号の確保を狙う目的で設定する。このとき、αを大きくとってしまうと、欠陥信号がノイズ成分に埋もれてしまうため、平均強度Ｔと同等な微小欠陥を検出する際には、例えばα＝１．１程度に設定する。
【００５２】
（Ｓ３０３）
Ｓ３０２にて、求めたｎ通りの空間フィルタ設定の中から２つを選択し、統合処理を行う。ここで、統合処理には、例えば、重み付け加算、掛け算等により画像を用いる。
【００５３】
（Ｓ３０４）
Ｓ３０２にて計算されたnC2通りの統合された画像の検査対象部位の平均強度を算出し、最も低い値となるものを選択する。
【００５４】
（Ｓ３０５）
Ｓ３０４にて決定した画像組み合わせを算出した際の空間フィルタ形状を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し実検査する。
【実施例３】
【００５５】
本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例を、図１０乃至図１１を用いて説明する。
図１０は、本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例の光学系の概略の構成を示す図、図１１は、本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例における画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【００５６】
本実施例の構成は、実施例１の図１に示した構成に斜方検出光学系（１２０ｃ及び１２０ｄ）を加えたものである。即ち、図１０に示した照明光学系１１０、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂ、高さ検出部１６０、ステージ部１７０の構成は、それぞれ実施例１で説明した図１に示した構成と同じである。本実施例においては、斜方検出光学系１２０ｃ及び１２０ｄを加えることで、上方への反射、散乱、回折光を検出する検出光学系（上方検出光学系）１２０ａ及び１２０ｂでは捕らえられなかった欠陥信号を捕捉することができるため、検出できる欠陥種が増加し、欠陥検出感度も向上する。
斜方検出光学系（１２０ｃ及び１２０ｄ）は実施例１で図１を用いて説明した上方検出光学系（１２０ａ及び１２０ｂ）と同様に、対物レンズ１２１ｃ、空間フィルタ１２３ｃ及び１２３ｄ、偏光解析器１２４ｃ及び１２４ｄ、結像レンズ１２５ｃ、ラインセンサ１２６ｃ及び１２６ｄとを備えて構成される。また光路中の対物レンズ１２１ｃと空間フィルタ１２３ｃ間のビームスプリッタ１２２ｃにて光路が分離され、ビームスプリッタ１２２ｃ透過光が斜方検出光学系１２０ｃに、反射光が斜方検出光学系１２０ｄの光路となる。ここで空間フィルタ１２３ｃ及び１２３ｄの形状と位置も上方検出系の空間フィルタ１２０ａ及び１２０ｂと同様に、形状及び位置が異なる。また、図１０に示した構成では省略しているが、上方検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの光路中には実施例１で説明したように瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂが設けられており、斜方検出光学系１２０ｃ及び１２０ｄの光路中にも瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂに相当する瞳観察光学系が設けられている。
信号処理・制御部１２５０は、画像処理部１２００、操作部１２１０、制御部１２２０、表示部１２３０、高さ検出部１６０とを備えて構成される。
【００５７】
画像処理部１２００は、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂで増幅されてデジタル化された信号、及びラインセンサ１２６ｃ及び１２６ｄで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ｃ及び１２９ｄで増幅されてデジタル化された信号から散乱光の像の画像１２６１および１２６２を作成し、この作成した半導体ウエハ１００からの散乱光による画像１２６１及び１２６２を処理し、欠陥を抽出する。
【００５８】
図１１は、実施例３における画像処理部１２００の概略構成を示すブロック図である。画像処理部１２００は実施例１で図２を用いて説明した画像処理部２００とほぼ同じ構成をしており、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂで検出した信号から生成した画像を処理する位置合せ部２００１、明るさ補正部２００２、統合処理部２００３、欠陥判定部２００４を備えている。画像処理部１２００は、更に、検出光学系１２０ｃにおいて検出した散乱光に基づいて生成した画像１２６３と、検出光学系１２０ｄにおいて検出した散乱光に基づいて生成した画像１２６４を処理する位置合せ部２００１ｃ、明るさ補正部２００２ｃ、統合処理部２００３ｃ、欠陥判定部２００４ｃを備えている。そして、画像処理部１２００は、欠陥判定部２００４と２００４ｃとでそれぞれ判定した結果を統合する欠陥判定結果統合部２００６を備え、この統合した結果を用いて欠陥分類サイジング部２００５で欠陥の分類及び欠陥のサイジングを行なう構成となっている。微小欠陥の散乱方向は一様ではないため、上方検出光学系１２０ａおよび１２０ｂと斜方検出光学系１２０ｃと１２０ｄの２方位の検出系を備えることで、欠陥補足率の向上の他に、上方検出光学系１２０ａおよび１２０ｂで検出した欠陥の強度信号と斜方検出光学系１２０ｃおよび１２０ｄで検出した欠陥の信号強度を比較することにより欠陥分類、サイジング精度の向上が可能となる。
【００５９】
なお、上記に説明した実施例３においては、画像処理部１２００の構成を実施例１の図２で説明した構成に準じて説明したが、実施例１で説明した図３又は図４に示した構成に準じた構成とすることもできる。
【実施例４】
【００６０】
本発明に係る光学式検査装置の第４の実施例を、図１２を用いて説明する。
実施例３の光学系との違いは上方検出系及び斜方検出系中の光路分岐がないところである。本発明では空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｃの設定方法の違いによりウエハ上のパターン起因のノイズを抑制するのが狙いであるため、本実施例の構成においては、レシピ作製および検査の際は、検出系１２０ａ及び検出系１２０ｃにおいてそれぞれ２通りの空間フィルタを設定し、２回検査を実施することで、実施例３と同様の画像を取得する。画像取得後の処理方法については実施例３と同様のため説明を省略する。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の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が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１００・・・半導体ウエハ １０１・・・線状ビーム １１０・・・照明光学系
１１１・・・レーザ光源 １１２・・・ＮＤフィルタ １１３・・・ビームエキスパンダ
１１４・・・偏光発生器 １１５・・・線状ビーム生成部 １２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ・・・検出光学系 １２１、１２１ｃ・・・対物レンズ １２２、１２２ｃ・・・ビームスプリッタ １２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ・・・空間フィルタ １２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ・・・偏光解析器 １２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ・・・ラインセンサ １２７ａ、１２７ｂ・・・ビームサンプラー
１２８ａ、１２８ｂ・・・瞳面観察光学系 １２６１、１２６２、１２６４、１２６５・・・撮像画像 １２６８、１２６９・・・統合画像 １６０・・・高さ検出部 １６１・・・光発信機 １７０・・・ステージ部 １７０ａ・・・ｘステージ １７０ｂ・・・yステージ １７０ｃ・・・zステージ １７０ｄ・・・θステージ ２００、１２００・・・画像処理部 ２１０、１２１０・・・操作部 ２２０、１２２０・・・制御部 ２３０，１２３０・・・表示部 ２５０，１２５０・・・信号処理・制御系 ２００１，２０１１ａ、２０１１ｂ、２０２１ａ、２０２１ｂ、２００１ｃ・・・位置合わせ部 ２００２，２０１２ａ、２０１２ｂ、２０２２ａ、２０２２ｂ、２００２ｃ・・・明るさ補正部 ２００３，２００３ａ、２００３ｃ・・・統合処理部 ２０１３ａ、２０１３ｂ、２０２３ａ、２０２３ｂ・・・差分処理部 ２００４，２０１４、２００４ａ、２００４ｃ・・・欠陥判定部 ２０２８、２００６・・・欠陥判定結果統合部 ２００５，２００５ｃ、２０２９・・・欠陥分類・サイジング部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶基板を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩや液晶基板を製造する際に、被加工対象物（例えば半導体ウエハ）上に形成される繰り返しパターンがある。このようなＬＳＩや液晶基板の製造において、被加工対象物の表面に異物が付着したり、または欠陥が発生すると、例えば、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因となる。ここで、回路パターンの微細化に伴い、被加工対象物上に形成されるパターン（非欠陥部）と、微細な異物や欠陥を弁別することが困難になってきている。
ここで欠陥とは、被検査対象物である試料上に付着するパーティクルや結晶欠陥ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）、研磨により生じるスクラッチなどである。
【０００３】
特許文献１（特開２００７−２７３５１３号公報）においては、検査試料に斜方より光を入射し、試料の繰り返しパターンからの回折パターンを遮光する空間フィルタを備えた暗視野欠陥検査システム及び方法であって、前記空間フィルタの設定状態を欠陥検査に先立ち、検査体の一部の繰り返しパターンからの回折光を補正試験対象として、空間フィルタにより減光した回折光の光量を計測するステップと、回折光の光量をしきい値と比較するステップと、回折光の光量がしきい値以下となるように空間フィルタを再設定するステップを備えた方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２００８−１１６４０５号公報）においては、検査試料に斜方より光を入射し、試料の繰り返しパターンからの回折パターンを遮光する空間フィルタを備えた暗視野欠陥検査システム及び方法であって、前記回折パターンを観察するステップと、観察した回折パターンを画像処理により認識するステップと、認識した回折パターンを遮光する空間フィルタ形状を生成するステップとを備えた方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７３５１３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている発明及び特許文献２に記載されている発明では、繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥検出感度の向上を図っているが、回折光を遮光する空間フィルタを挿入することで、欠陥散乱光をも遮光してしまうことについては配慮されておらず、欠陥信号の低下を招き、欠陥の見逃しが生じてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、欠陥信号を低下させて欠陥を見逃してしまうことのない欠陥検査装置および欠陥検査方法と提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明では、できるだけ少ない遮光面積の空間フィルタにて繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥信号の光量を確保しつつ、回折光の漏れにより生じたノイズ成分を画像処理にて除去することを目的とする。ここで回折光により生じるノイズ成分は空間フィルタの形状、位置に依存するため、繰り返しパターンからの回折光の一部を異なる空間フィルタで遮光した２枚の画像を統合的に処理することでノイズ成分を除去し、欠陥検出感度向上を狙う。
【０００９】
即ち、上記した目的を達成するために、本発明では、欠陥検査装置を、表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射する照明手段と、この照明手段により光が照射された検査対象物から発生した反射、回折、散乱光を集光する集光手段と、この集光手段により集光された検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐する光路分岐手段と、この光路分岐手段により分岐された反射、回折、散乱光のうち第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して特定の反射、回折、散乱光を遮光する第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタと、この第１の空間フィルタを透過した光による像を形成する第１の結像手段と、この第１の結像手段で形成された像を検出して第１の画像を取得する第１の画像取得手段と、光路分岐手段により分岐されて第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタと、この第２の空間フィルタを透過した光による像を形成する第２の結像手段と、この第２の結像手段で形成された像を検出して第２の画像を取得する第２の画像取得手段と、第１の画像取得手段で取得した第１の画像と第２の画像取得手段で取得した第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定する画像処理を行う画像処理手段とを備えて構成した。
【００１０】
また、上記した目的を達成するために、本発明では、欠陥検査方法を、表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、この光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光し、この集光された検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐し、この分岐により第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタにて遮光し、
この第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を形成し、この形成した第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、分岐により第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタにて遮光し、この第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を形成し、この形成した第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、できるだけ少ない遮光面積の空間フィルタにて繰り返しパターンからの回折光を遮光し、欠陥信号の光量を確保しつつ、回折光の漏れにより生じたノイズ成分を画像処理により除去することで、欠陥検出感度向上の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例１乃至４に係る光学式検査装置の照明光学系の平面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例１乃至４に係る光学式検査装置の照明光学系の側面図である。
【図２】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の第１の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置の画像処理部の第２の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１及び２に係る光学式検査装置における処理の流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の実施例１に係る光学式検査装置の空間フィルタ設定方法を示すフロー図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施例１に係る光学式検査装置において２つの画像の相関度が高い状態を示すグラフ、（ｂ）は２つの画像の相関度が低い状態を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１に係る光学式検査方法の空間フィルタ形状と検出画像の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る光学式検査装置の空間フィルタ設定方法を示すフロー図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る光学式検査装置の画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例を、以下に図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明に係る光学式検査装置の第1の実施例を、図１乃至図６を用いて説明する。以下では、半導体ウエハの暗視野検査装置による検査を例にとって説明する。
【００１５】
図１Ａは、本発明に係る光学式検査装置の第１の実施例を示す図である。
実施例１に係る光学式検査装置は、照明光学系１１０、ステージ部１７０、撮像光学系（検出光学系）１２０ａ、１２０ｂ及び信号処理・制御系２５０とを備えて構成されている。照明光学系１１０は、ステージ部１７０に載置された被検査対象物である試料（半導体ウエハ）１００に照明光を半導体ウェハ１００の表面の法線方向に対して傾いた方向から照射し（斜方照明）、照射された半導体ウエハ１００から散乱する散乱光を検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにより検出する。その際、ステージ部１７０を平面内で駆動することによりステージ部１７０に載置された半導体ウエハ１００上を照明光学系１１０からの照明光で走査する。信号処理・制御系２５０は、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにより検出された半導体ウエハ１００からの散乱光を処理して半導体ウエハ１００上に存在する欠陥を検出する。
【００１６】
〔照明光学系１１０〕
照明光学系１１０は、レーザ光源１１１、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ１１２、ビームエキスパンダ１１３、偏光板や波長板を備えてなる偏光生成部１１４、検査対象（半導体ウエハ）１００に線状のビームを照射するための線状ビーム生成部１１５を備えて構成される。
レーザ光源１１１は、レーザビームを出射する。このとき、光源１１１には、気体レーザ、半導体レーザ、固体レーザや、面発光レーザなどが利用可能である。波長は赤外、可視域、紫外を用いることができるが、波長が短くなるほど光学的な分解能が向上するため、微細欠陥を見る際にはＵＶ（Ultra Violet:紫外線)、ＤＵＶ（Deep Ultra Violet:深紫外線）、ＶＵＶ（Vacuum Ultra Violet:真空紫外線）、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet:極端紫外線）などの紫外域の光を用いるとよい。
ビーム整形手段１１３は、レーザ光源１１１から出射されたレーザビームを整形する。本実施例では、ビーム成形手段１１３を、図１Ｂ及び図１Ｃに示すようにレーザ光源１１１から出射されたレーザビームの径を拡大するビームエキスパンダ１１３１と拡大されたレーザを平行光に成形するコリメートレンズ１１３２で構成する。
偏光生成部１１４は、偏光板１１４１や波長板１１４２を備えて構成され、ビーム成形手段１１３のビームエキスパンダ１１３１でビーム径を拡大された光の偏光特性を調整する。線状ビーム生成部１１５はシリンドリカルレンズ１１５１を備えている。
【００１７】
図１Ｂは照明光学系１１０の平面図、図１Ｃはその正面図である。
【００１８】
上記した構成において、レーザ光源１１１から出射されたレーザビームは、ＮＤフィルタ１１２で光量が調整され、ビーム成形手段１１３でビームエキスパンダ１１３１によりビーム径が拡大されてコリメ−トレンズ１１３２で平行光に成形され、偏向制御部１１４で偏光の状態が制御され、線状ビーム生成部１１５のシリンドリカルレンズ１１５１により一方向に集光され、y軸と平行な線状ビーム１０１となって半導体ウェハ１００の表面の線状の領域に照射される。このとき、図１Ｂに示す照明光学系のｙ軸からの照明方位βは、ｙ軸方向を含む任意の方向から照射することができる。また、図１Ｃに示す照明光学系のｚ軸からの角度である極角γについては、０から９０度の範囲内にて選択する。
このとき、偏光生成部１１４は線状ビーム生成部１１５の後におかれていても良い。この場合は偏光生成部１１４で偏光調整されたビームはレンズを通過することがないのでレンズの収差によるずれが生じることなく半導体ウエハ１００に照射することが可能となる。
このようにして形成された線状ビーム１０１は、ステージｙ方向が線状ビーム１０１の長手方向となるように半導体ウエハ１００の表面に照射される。
【００１９】
〔検出光学系１２０ａ及び１２０ｂ〕
図１Ａに示した構成では、２つの検出光学系１２０ａ及び１２０ｂを備えている。検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの機能は同様のため、ここでは検出光学系１２０ａについて詳細に説明する。
検出光学系１２０ａは、対物レンズ１２１、空間フィルタ１２３ａ、偏光解析器１２４ａ、結像レンズ１２５、ラインセンサ１２６ａとを備えて構成される。また光路中の対物レンズ１２１と空間フィルタ１２３ａ間のビームスプリッタ１２２にて光路が分離され、ビームスプリッタ１２２透過光が検出光学系１２０ａに、反射光が検出光学系１２０ｂの光路となる。また、光学系１２０ａ及び１２０ｂの対物レンズ１２１の出射側の瞳を観察する瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂを持つ。瞳観察系１２８ａ及び１２８ｂへは検出光学系１２０ａの光路中に出し入れ可能なビームサンプラー１２７ａ及び検出光学系１２０ｂの光路中に出し入れ可能なビームサンプラー１２７ｂを用いて光学系１２０ａ及び１２０ｂから瞳観察系へ光を導く。なお、瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂの代わりに空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの位置および形状と、ラインセンサにて取得される画像の強度の関係をあらかじめ求めておいて、その関係から瞳位置での強度分布を把握することが出来れば、瞳面を直接観察する瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂを省略することができる。
対物レンズ１２１は、半導体ウエハ１００の表面から散乱した反射、散乱、回折光を集光する。
空間フィルタ１２３ａは、対物レンズ１２１にて集光された半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光の一部を遮光する。ここで、空間フィルタ１２３ａは、対物レンズ１２１の出射側の瞳位置又は瞳位置と等価（共役）な位置に配置される。空間フィルタ１２３ａは縦横の方向に複数の本数、太さにて配置できる棒状の遮光フィルタ、瞳面にて２次元に所望の箇所を透過、遮光させることができるフィルタなどを利用される。特に２次元フィルタには、液晶などの電気光学効果を利用したものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systemｓ）などを用いる。なお、本実施例では、照明光をｙ方向が長手となる線状にするため、線状ビーム生成部１１５にてｙ方向に集光している。したがって、瞳面の回折パターンは集光ＮＡに依存したｙ方向に広がりを持つ回折パターンとなる。この場合には、一方向に配置した棒状のフィルタにより適切に回折光を除去することができる。
【００２０】
偏光解析器１２４ａは、空間フィルタ１２３ａで遮光されなかった散乱光の偏光特性を調整する。偏光生成部１２４ａは、例えば１／４波長板や１／２波長板、偏光板を備えて構成され、これらはそれぞれが個別に回転制御し、任意の偏光を透過させることが可能となる。
【００２１】
結像レンズ１２５は、空間フィルタ１２４ａで遮光されなかった散乱光を透過させてその光学像を結像させる。ここで、空間フィルタ１２４ａと結像レンズ１２５ａとの位置は逆であっても良い。
【００２２】
ラインセンサ１２６ａは、結像レンズ１２５により結像された散乱光の像がラインセンサ１２４の検出面上に結像されるような位置に配置されており、散乱光の光学像を検出する。ラインセンサ１２６ａとしては、例えば、ＴＤＩ（Time Delay Integration）イメージセンサ：時間遅延積分型イメージセンサ,ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの何れかを用いればよい。
このようにして検出された散乱光に基づく信号は、Ａ／Ｄ変換部１２９ａでラインセンサ１２６ａから出力されたアナログ信号が増幅された後にデジタル信号に変換されて信号処理・制御部２５０に送られて処理される。
【００２３】
検出光学系１２０ｂについても同様にして半導体ウェハ１００からの散乱光の光学像が検出され信号処理・制御部２５０に送られて処理が行われるが、空間フィルタ１２３ｂにより遮光する箇所を検出光学系１２０ａと異なる形状、位置に設定し、異なる光学条件の２画像を一度に取得する。ここで、空間フィルタ１２４ａ及び１２４ｂの形状、位置によりラインセンサ１２６ａ又は１２６ｂで検出される画像に含まれるノイズ成分が異なるため、２画像を統合的に処理することでノイズが抑制された画像を得ることが可能になり、欠陥検出性能の向上が可能となる。なお、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの設定方法については後述する。
【００２４】
〔ステージ部１７０〕
ステージ部１７０は、ｘステージ１７０ａ、ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄを備えて構成される。
ｘステージ１７０ａは、検査対象試料である表面に微細なパターンが形成された半導体ウエハ１００を載置してｘ方向に移動可能なステージである。
ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄもそれぞれ同様に、検査対象試料である表面に微細なパターンが形成された半導体ウエハ１００を載置してｙ方向、ｚ方向、θ方向に移動可能なステージである。
【００２５】
〔信号処理・制御部２５０〕
信号処理・制御部２５０は、画像処理部２００、操作部２１０、制御部２２０、表示部２３０、高さ検出部１６０とを備えて構成される。
【００２６】
画像処理部２００は、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂで増幅されてデジタル化された信号から散乱光の像の画像１２６１および１２６２を作成し、この作成した半導体ウエハ１００からの散乱光による画像１２６１及び１２６２を処理し、欠陥を抽出する。
【００２７】
図２は、本発明に係る光学式検査装置の第１の実施例における画像処理部２００の概略構成を示すブロック図である。はじめに検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と、検出光学系１２０ｂにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６２とをｙステージ１７０ｂの位置情報を用いて生成し、この生成した画像１２６１と１２６２とを画像位置合せ処理部２００１で画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２００２でビームスプリッタ１２２透過光と反射光の効率の違い、偏光解析部１２４ａ及び１２４ｂの透過率の違い、検出レンズ１２５の透過率の違い、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂの効率の違いなどによって発生した画像１２６１及び１２６２の明るさの違いを補正し、統合処理部２００３でこの明るさの違いを補正した２枚の画像１２６１と１２６２とを統合処理して１枚の新たな画像１２６８を構築する。例えば、明るさの違いを補正した２枚の画像１２６１と１２６２とを重み付け加算、掛け算等により統合して画像１２６８を構築する。ここで、画像１２６１と画像１２６２は空間フィルタ１２３ａと１２３ｂとで半導体ウェハ１００からの散乱光を遮光するためのフィルタの条件（フィルタのパターン）を異なる条件に設定して得られた画像であり、それぞれの条件で取得された画像中の欠陥信号３２１は共通に光るけれども、ノイズ成分３２２は光る箇所が異なるため、統合処理により得られた画像１２６８では、ノイズ成分３２２が低減され欠陥信号３２１が顕在化される。
【００２８】
次に、欠陥判定部２００４でこの新しく構築した画像１２６８より欠陥を抽出する。欠陥判定部２００４では、本来同一の形状に形成された隣接パターン又は隣接ダイの同じ位置のパターンをラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂにて撮像して得た画像を画像１２６１及び１２６２と同様に統合して得られた画像（参照画像：図示せず）と、画像１２６８を比較処理し欠陥候補を抽出する。比較処理には画像１２６８と参照画像の減算処理等が用いられる。このとき、欠陥からの散乱光は、正常部からの散乱光と異なることから、欠陥からの散乱光が強調された画像が得られる。正常部は暗く、欠陥部は明るい画像が取得されるため、求めた差画像にしきい値処理を施し欠陥を判定することができる。なお、しきい値画像は、たとえば、複数の正常部の統計的な明るさから決定する。次に、欠陥分類サイジング部２００５でこの抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
【００２９】
画像処理部２００の第1の変形例を図３に示す。第１の変形例における画像処理部２００’では、検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と、隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて取得した参照画像１２６１ｒとを生成し、画像位置合せ処理部２０１１ａで、この生成した画像１２６１と参照画像１２６１ｒとをセンサの画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２０１２ａで試料表面及び表層の薄膜の厚さなどの試料起因もしくは検査時のレンズとウエハとの高さの違いなどの光学系起因による検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの明るさを補正し、差分処理部２０１３ａで検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの対応する画素同士を引き算する差分処理を施して差分画像１２６１ｄを得る。この場合、隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づいて生成した参照画像１２６１ｒは、図示していない画像メモリに一旦記憶され、画像メモリから画像位置合わせ処理部２０１１ａに呼び出されて画像１２６１との画素単位以下の精度で位置合わせ処理が行われる。また、検出光学系１２０ｂより取得した信号から欠陥を含む画像１２６３と参照画像１２６３ｒを生成し、この画像１２６３と参照画像１２６３ｒについても同様の構成により処理が施されて差分画像１２６３ｄが得られる。
【００３０】
次に、欠陥判定部２０１４において、差分画像１２６１ｄの輝度値を横軸ｘ１とし、差分画像１２６３ｄの輝度値を縦軸ｘ２とする直交座標系を構成して２つの差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄの対応する画素の輝度をこの直交座標系にプロットする。直交座標系のｘ１、ｘ２空間にて、ノイズは欠陥画像と参照画像の引き残しであるためｘ１、ｘ２成分共に小さく、原点付近に分布する。一方、欠陥画像は輝度がノイズと比較し大きく、ｘ１、ｘ２空間において原点より離れた位置にプロットされる。そこで、直交座標系の原点付近に境界３５０を設けることでノイズ３２２と欠陥３２１を分離し、欠陥判定する。境界３５０には円や直線の組み合わせ等を使用することができる。例えば、円を用いる場合には、半径をＡとし、境界線は次式（数１）を満たす領域に引けばよい。
【００３１】
【数１】
【００３２】
本実施例では２枚の画像についての例を示したが、３枚以上を用いても同様の処理を用いることができる。この抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、分類・サイジング処理部２０１５において欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
【００３３】
画像処理部２００の第２の変形例を図４に示す。第２の変形例における画像処理部２００”では、検出光学系１２０ａにおいて取得した散乱光に基づく画像１２６１と隣接するダイやセルなどにおいて画像１２６１の取得箇所と同形状の部位にて取得した参照画像１２６１ｒとを生成し、画像位置合せ処理部２０２１ａで、この生成した画像１２６１と参照画像１２６１ｒとをセンサの画素単位以下の精度で位置合わせし、明るさ補正部２０２２ａで試料表面及び表層の薄膜の厚さなどの試料起因もしくは検査時のレンズとウエハとの高さの違いなどの光学系起因による検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの明るさを補正し、差分処理部２０２３ａで検査画像１２６１と参照画像１２６１ｒの対応する画素同士を引き算する差分処理を施して差分画像１２６１ｄを得る。この、差分画像１２６１ｄを得るまでの処理は、図３で説明した第１の変形例と同じである。
【００３４】
次に、閾値処理部２０２７ａで差分画像１２６１ｄに対し、閾値を設け、閾値以上の輝点を欠陥候補として抽出する閾値処理を施す。閾値は、たとえば、複数の正常部の統計的な明るさから決定する。また、検出光学系１２０ｂより取得した散乱光に基づいて生成した欠陥を含む画像１２６３と参照画像１２６３ｒについても、２０２１aから２０２３aまでと同様の処理２０２１ｂから２０２３ｂまでを施し差分画像１２６３ｄを取得し、閾値処理２０２７ｂにより、欠陥候補を抽出する。次に欠陥判定結果統合処理部２０２８で閾値処理２０２７a及び２０２７ｂにより差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄより抽出した欠陥候補を統合する。統合方法は例えば、差分画像１２６１ｄ及び１２６３ｄより抽出した欠陥候補の共通部分を用いる。最後に、分類サイジング処理部２０２９で上記方法により抽出した欠陥候補の散乱光分布や強度などの特徴から、欠陥判定、分類・サイジングが行われる。
操作部２１０は、人が検査装置をオペレーションする部分であり、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を介して、検査レシピの作成、作成したレシピによる検査の指示、及び検査結果のマップ表示や検出した欠陥の特徴量表示などが行われる。
制御部２２０は、装置の各部位を制御する。例えば、後述の高さ検出器１６０からの検出結果を受信し、ステージ部１７０のｘステージ１７０ａ、ｙステージ１７０ｂ、ｚステージ１７０ｃ、θステージ１７０ｄの位置を制御したり、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂ、偏光解析部１２４ａ及び１２４ｂに制御信号を送ったりする。
高さ検出部１６０は、半導体レーザ等の光発信機１６１から検査対象である半導体ウェハ１００の表面に照射されたビームの直接反射光を検出して検出面上におけるこの反射光の位置情報を得、この得た反射光の位置情報より、検査中のステージ部１７０のステージ高さを検出し、検出結果を制御部２２０に送る。ステージ高さにずれが生じている場合は、この高さ検出部での検出結果に基づき制御部２２０からの制御信号を用いてｚステージ１７０ｃを駆動してステージの高さずれを補正し、検査対象のデフォーカスを防ぐ。
【００３５】
図５は、本発明に係る光学式検査方法の第1の実施例を示すフロー図である。
照明光学系１１０によりレーザ光源１１１から発射されたレーザビームをＮＤフィルタ１１２で光量を調整し、ビーム成形部１１３でビーム径を拡大して平行ビームを形成し、偏光生成部１１４で所望の偏光状態とし、さらに線状ビーム生成部１１５で線状に整形し、この線状に成形した照明光をｘステージ１７０ａによりｘ方向に連続的に移動している半導体ウエハ１００に斜め方向から照射する（Ｓ１００）。この線状に成形した照明光の照射により半導体ウエハ１００から発生した反射、散乱、回折光で対物レンズ１２１に入射した光のうち半導体ウェハ１００に形成された繰り返しパターンからの反射、散乱、回折光を対物レンズ１２１の出射側の瞳位置に設置された空間フィルタ１２３ａ又は１２３ｂで遮光し（Ｓ１０１）、空間フィルタ１２３ａ又は１２３ｂで遮光されなかった半導体ウェハ１００からの反射、散乱、回折光による光学像を検出光学系１２０ａ及び１２０ｂにて検出して２枚の画像を同時に取得し（Ｓ１０２）、画像処理部２００で２枚の画像を統合して１枚の画像を生成し（Ｓ１０３）、この統合した画像をあらかじめ生成しておいた参照画像と比較して欠陥候補を抽出し（Ｓ１０４）、検出した画像による欠陥候補の分布の違い、明るさの違いなどの情報から欠陥種の分類およびサイジングなどを行う（Ｓ１０５）。
【００３６】
次に各ステップの詳細な動作内容を説明する。
（Ｓ１００）
Ｓ１００では、照明光学系１１０の光源１１１から出射されたレーザビームをビーム整形手段１１３にて整形し、偏光生成部１１４によって偏光状態を調整する。その後、線状ビーム生成部１１５にて線状ビームに成型し、半導体ウエハ１００に照射する。 このとき、光学式の暗視野検査装置では、制御部２２０でｙステージ１７０ｂを制御してｙ方向（又は−ｙ方向）に一定の速度で移動させることにより半導体ウエハ１００を照明光学系１１０及び検出光学系（１２０ａ及び１２０ｂ）に対して一方向に連続的に移動させながら照明光を半導体ウエハ１００上に照射して走査する。
（Ｓ１０１）
半導体ウエハ１００上の線状ビームが照射された領域から発生した反射、散乱、回折光の一部は検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの対物レンズ１２１に入射して集光され、ビームスプリッタ１２２で光路が分岐される。このうち、ビームスプリッタ１２２を透過した光は、検出光学系１２０ａの光路を進んで空間フィルタ１２３ａに到達し、空間フィルタ１２３ａに形成された遮光パターンにより半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光のうち半導体ウェハ１００上に形成された繰り返しパターンからの反射・散乱・回折光により発生した光パターンが遮光される。空間フィルタ１２３ａで遮光されずに空間フィルタ１２３ａを通過した光は偏光制御部１２４ａに入射し、偏光の状態が制御されて偏光制御部１２４ａから出射し、結像レンズ１２５により空間フィルタ１２３ａで遮光されなかった散乱光の像が形成される。この散乱光の像の結像位置に検出面が位置するように設置されたラインセンサ１２６ａにより散乱光の像が検出される。一方、ビームスプリッタ１２２で分岐された光のうちビームスプリッタ１２２で反射された光は、検出光学系１２０ｂの光路を進んで空間フィルタ１２３ｂに到達し、空間フィルタ１２３ｂに形成された遮光パターンにより半導体ウエハ１００の表面からの反射、散乱、回折光のうち半導体ウェハ１００上に形成された繰り返しパターンからの反射・散乱・回折光により発生した光パターンが遮光される。空間フィルタ１２３ａで遮光されずに空間フィルタ１２３ａを通過した光は偏光制御部１２４ｂに入射し、偏光の状態が制御されて偏光制御部１２４ａから出射し、結像レンズ１２５により空間フィルタ１２３ｂで遮光されなかった散乱光の像が形成される。この散乱光の像の結像位置に検出面が位置するように設置されたラインセンサ１２６ａにより散乱光の像が検出される。ここで、空間フィルタの設定方法については後述する。
【００３７】
（Ｓ１０２）
Ｓ１０１で偏光特性が調整された散乱光の像をラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂにより検出した信号は、それぞれＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂでＡ/Ｄ変換された後画像処理部２００に入り、半導体ウエハ１００の表面に関する画像が生成される。
（Ｓ１０３）
Ｓ１０２にて生成された２枚の画像について位置合せ部２００１でラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂの画素単位以下の精度で位置合せをし、明るさ補正部２００２で位置を合わせた２枚の画像の明るさの補正を行った後に統合処理部２００３で明るさを補正した２枚の画像を統合し、新たな画像を生成する（詳細は上記の画像処理部２００の説明を参照）。
【００３８】
（Ｓ１０４）
Ｓ１０３にて生成した統合画像を欠陥判定部２００４において図示していない記憶部に記憶させておいた参照画像（詳細は上記の画像処理部２００の説明を参照）との比較を行い、その差より欠陥候補を抽出する。
【００３９】
（Ｓ１０５）
Ｓ１０４にて抽出した欠陥候補を欠陥分類サイジング部２００５において、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂでの分布の違いや、欠陥の輝度などの情報より、欠陥種の分類やサイジングを行う。
【００４０】
一般に、回折光はパターン構造に垂直に生じる。検査対象である半導体ウエハ１００の構造は、図１の主軸ｘ,ｙ方向のライン状パターンが多い。回折光は、ライン状パターンの並びの方向に対して垂直に生じるため、ｙ, ｘ方向に多く回折光がある。照明光学系１１０による照明の仰角と、検出光学系１２０ａ又は１２０ｂの対物レンズ１２１のＮＡを適切に設定することで、検出光学系１２０ａ又は１２０ｂに、半導体ウエハ１００のライン状パターンからの回折光がなるべく入らないよう装置を構成することができる。対物レンズ１２１内に入ってきた回折光に関しては、前述の空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂにて除去する。
【００４１】
本発明では、空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂの設定の違いによる画像のノイズ特性の違いを利用し、ノイズを抑制し欠陥信号を顕在化する。図６に空間フィルタ設定のフローを示す。ウエハ上の検査対象部位からの回折光を空間フィルタで全て遮光し（Ｓ２００）、空間フィルタを設定している状態での検査対象部位の平均強度Ｔをラインセンサにて取得した画像より特定し（Ｓ２０１）、平均強度Ｔ以上の任意の値をしきい値Ｔｔｈと設定し、検査対象部位がＴｔｈ以下となるような空間フィルタ設定にて複数の画像を取得し（Ｓ２０２）、取得した画像数ｎより２枚選択しｎＣ２通りの組合せについて検査対象部位の強度の相関を計算し（Ｓ２０３）、２枚の画像間にて最も相関の低い組合せとなる２画像を取得できる空間フィルタ設定を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し検査する（Ｓ２０４）。
【００４２】
次に各ステップの詳細を説明する。
（Ｓ２００）
Ｓ２００では、従来の空間フィルタの設定方法（特許文献１、２）と同様に、検査対象パターンからの回折光を対物レンズの出射側の瞳面上で全て遮光するよう空間フィルタを設定する。従来の検査方法ではこの回折光を全て遮光する空間フィルタ設定にて検査を実施するが、この条件ではパターン回折光のみならず欠陥信号をも遮光してしまっている。
【００４３】
（Ｓ２０１）
Ｓ２００で設定した空間フィルタを用いてラインセンサで画像を取得し、空間フィルタにて回折光が除去された検査対象部位の平均強度Ｔを算出する。このとき、検査対象部位の強度を算出できるラインセンサ以外の観察用カメラ等を用いてもよい。
【００４４】
（Ｓ２０２）
Ｓ２０１にて算出した検査対象部位の平均強度Ｔに係数αを掛け、Ｔｔｈ＝Ｔ×αで表すＴｔｈをしきい値と設定し、しきい値以下の強度となる空間フィルタ設定のｎ条件にて検査対象部位を測定する。αは回折光の漏れをある程度許容し、欠陥検出信号の確保を狙う目的で設定する。このとき、αを大きくとってしまうと、欠陥信号がノイズ成分に埋もれてしまうため、平均強度Ｔと同等な微小欠陥を検出する際には、例えばα＝１．１程度に設定する。
【００４５】
（Ｓ２０３）
Ｓ２０２にて、求めたｎ通りの空間フィルタ設定の中から２つを選択し、計ｎＣ２通りの場合について相関計算を行う。図７（ａ）及び（ｂ）のように選択した２画像の各対応画素について、それぞれの明るさを２軸にプロットし、相関係数を計算する。図７（ａ）に示すように２画像の相関が高い場合には、各画素のノイズの輝度レベルが類似しており、その２枚の画像を統合しても、同様の画像となるため、ＳＮＲ向上への効果は少ない。一方、図７（ｂ）に示すように相関が低い場合には、各画素にてノイズの輝度レベルが異なるため、２画像を統合することでノイズの輝度レベルを抑制することができ、ＳＮＲ向上（欠陥顕在化）の効果が見込まれる。図８に異なる空間フィルタを適用したときに得られる画像の例を模式的に示す。瞳面８００にはウエハ上のパターン起因の輝点８１０が複数存在する。検出系１２０ａでは、全ての輝点８１０を遮光するよう空間フィルタ１２３ａを設定する。このとき得られる画像１２６１は、ノイズの輝度も低いが、欠陥信号の一部も空間フィルタ１２３ａの遮光により低下する。一方、検出系１２０ｂでは、瞳面８００での輝点８１０の一部のみを空間フィルタ１２３ｂにて遮光しているので、ここで得られる画像１２６２のノイズの輝度は画像１２６１と比較し、高くなるが、欠陥信号も高くなる。ここで、ノイズの起因となる瞳面８００上の輝点８１０の遮光位置が異なるため画像１２６１及び１２６２におけるノイズの相関は低くなる傾向が強い。したがって、画像１２６１及び１２６２を統合処理部２００３で統合処理８５０することにより、画像１２６８のようなノイズ成分が抑制され、欠陥信号が顕在化する。
【００４６】
（Ｓ２０４）
Ｓ２０３にて求めた最も相関の低くなる２つの空間フィルタ設定を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに適用し、検査を実施する。
【実施例２】
【００４７】
本発明に係る光学式検査装置の第２の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例における装置の構成は実施例１で説明した図１に示した構成と同じである。
本実施例は実施例１と、空間フィルタの設定条件を求めるところに光学シミュレーションを用いるところが異なる。ここでは実施例１との違いのみ説明する。
【００４８】
図９に光学シミュレーションを用いた空間フィルタ設定のフローを示す。ウエハ上の検査対象部位をモデル化し、対象部位からの回折パターンを除去する空間フィルタを適用し得られる像を求め（Ｓ３００）、検査対象部位の平均強度Ｔを算出し（Ｓ３０１）、平均強度Ｔ以上の任意の値をしきい値Ｔｔｈと設定し、検査対象部位がＴｔｈ以下となるような空間フィルタ設定にて複数の画像を取得し（Ｓ３０２）、取得した画像数ｎより２枚選択しｎＣ２通りの組合せについて統合処理計算を施し（Ｓ３０３）、検査部位のノイズが最も低い組み合わせを選択し（Ｓ３０４）、Ｓ３０４にて決定した画像組み合わせを算出した際の空間フィルタ形状を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し実検査する（Ｓ３０５）。
【００４９】
次に各ステップの詳細を説明する。
（Ｓ３００）
Ｓ３００では、検査対象部位をモデル化し、光学シミュレーションにより瞳免状での検査対象部位からの反射、屈折、散乱光を計算し、空間フィルタを適用し、ラインセンサにて取得される像を算出する。ここで、空間フィルタは、従来の設定方法（特許文献１、２）と同様に、検査対象パターンからの回折光を全て遮光するよう空間フィルタを設定する。なお、従来の検査方法ではこの回折光を全て遮光する空間フィルタ設定にて検査を実施するが、この条件ではパターン回折光のみならず欠陥信号をも遮光してしまっている。
【００５０】
（Ｓ３０１）
Ｓ３００で設定した空間フィルタの条件下で計算されたラインセンサで取得されるべき画像について、空間フィルタにて回折光が除去された検査対象部位の平均強度Ｔを算出する。
【００５１】
（Ｓ３０２）
Ｓ３０１にて求めた空間フィルタ適用後の検査対象部位の平均強度Ｔに係数αを掛け、Ｔｔｈ＝Ｔ×αで表すＴｔｈをしきい値と設定し、しきい値以下の強度となる空間フィルタ設定のｎ個の条件にて検査対象部位の計算を行う。αは回折光の漏れをある程度許容し、欠陥検出信号の確保を狙う目的で設定する。このとき、αを大きくとってしまうと、欠陥信号がノイズ成分に埋もれてしまうため、平均強度Ｔと同等な微小欠陥を検出する際には、例えばα＝１．１程度に設定する。
【００５２】
（Ｓ３０３）
Ｓ３０２にて、求めたｎ通りの空間フィルタ設定の中から２つを選択し、統合処理を行う。ここで、統合処理には、例えば、重み付け加算、掛け算等により画像を用いる。
【００５３】
（Ｓ３０４）
Ｓ３０２にて計算されたnC2通りの統合された画像の検査対象部位の平均強度を算出し、最も低い値となるものを選択する。
【００５４】
（Ｓ３０５）
Ｓ３０４にて決定した画像組み合わせを算出した際の空間フィルタ形状を空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｂに設定し実検査する。
【実施例３】
【００５５】
本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例を、図１０乃至図１１を用いて説明する。
図１０は、本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例の光学系の概略の構成を示す図、図１１は、本発明に係る光学式検査装置の第３の実施例における画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【００５６】
本実施例の構成は、実施例１の図１に示した構成に斜方検出光学系（１２０ｃ及び１２０ｄ）を加えたものである。即ち、図１０に示した照明光学系１１０、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂ、高さ検出部１６０、ステージ部１７０の構成は、それぞれ実施例１で説明した図１に示した構成と同じである。本実施例においては、斜方検出光学系１２０ｃ及び１２０ｄを加えることで、上方への反射、散乱、回折光を検出する検出光学系（上方検出光学系）１２０ａ及び１２０ｂでは捕らえられなかった欠陥信号を捕捉することができるため、検出できる欠陥種が増加し、欠陥検出感度も向上する。
斜方検出光学系（１２０ｃ及び１２０ｄ）は実施例１で図１を用いて説明した上方検出光学系（１２０ａ及び１２０ｂ）と同様に、対物レンズ１２１ｃ、空間フィルタ１２３ｃ及び１２３ｄ、偏光解析器１２４ｃ及び１２４ｄ、結像レンズ１２５ｃ、ラインセンサ１２６ｃ及び１２６ｄとを備えて構成される。また光路中の対物レンズ１２１ｃと空間フィルタ１２３ｃ間のビームスプリッタ１２２ｃにて光路が分離され、ビームスプリッタ１２２ｃ透過光が斜方検出光学系１２０ｃに、反射光が斜方検出光学系１２０ｄの光路となる。ここで空間フィルタ１２３ｃ及び１２３ｄの形状と位置も上方検出系の空間フィルタ１２０ａ及び１２０ｂと同様に、形状及び位置が異なる。また、図１０に示した構成では省略しているが、上方検出光学系１２０ａ及び１２０ｂの光路中には実施例１で説明したように瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂが設けられており、斜方検出光学系１２０ｃ及び１２０ｄの光路中にも瞳観察光学系１２８ａ及び１２８ｂに相当する瞳観察光学系が設けられている。
信号処理・制御部１２５０は、画像処理部１２００、操作部１２１０、制御部１２２０、表示部１２３０、高さ検出部１６０とを備えて構成される。
【００５７】
画像処理部１２００は、ラインセンサ１２６ａ及び１２６ｂで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ａ及び１２９ｂで増幅されてデジタル化された信号、及びラインセンサ１２６ｃ及び１２６ｄで検出されてＡ/Ｄ変換器１２９ｃ及び１２９ｄで増幅されてデジタル化された信号から散乱光の像の画像１２６１および１２６２を作成し、この作成した半導体ウエハ１００からの散乱光による画像１２６１及び１２６２を処理し、欠陥を抽出する。
【００５８】
図１１は、実施例３における画像処理部１２００の概略構成を示すブロック図である。画像処理部１２００は実施例１で図２を用いて説明した画像処理部２００とほぼ同じ構成をしており、検出光学系１２０ａ及び１２０ｂで検出した信号から生成した画像を処理する位置合せ部２００１、明るさ補正部２００２、統合処理部２００３、欠陥判定部２００４を備えている。画像処理部１２００は、更に、検出光学系１２０ｃにおいて検出した散乱光に基づいて生成した画像１２６３と、検出光学系１２０ｄにおいて検出した散乱光に基づいて生成した画像１２６４を処理する位置合せ部２００１ｃ、明るさ補正部２００２ｃ、統合処理部２００３ｃ、欠陥判定部２００４ｃを備えている。そして、画像処理部１２００は、欠陥判定部２００４と２００４ｃとでそれぞれ判定した結果を統合する欠陥判定結果統合部２００６を備え、この統合した結果を用いて欠陥分類サイジング部２００５で欠陥の分類及び欠陥のサイジングを行なう構成となっている。微小欠陥の散乱方向は一様ではないため、上方検出光学系１２０ａおよび１２０ｂと斜方検出光学系１２０ｃと１２０ｄの２方位の検出系を備えることで、欠陥補足率の向上の他に、上方検出光学系１２０ａおよび１２０ｂで検出した欠陥の強度信号と斜方検出光学系１２０ｃおよび１２０ｄで検出した欠陥の信号強度を比較することにより欠陥分類、サイジング精度の向上が可能となる。
【００５９】
なお、上記に説明した実施例３においては、画像処理部１２００の構成を実施例１の図２で説明した構成に準じて説明したが、実施例１で説明した図３又は図４に示した構成に準じた構成とすることもできる。
【実施例４】
【００６０】
本発明に係る光学式検査装置の第４の実施例を、図１２を用いて説明する。
実施例３の光学系との違いは上方検出系及び斜方検出系中の光路分岐がないところである。本発明では空間フィルタ１２３ａ及び１２３ｃの設定方法の違いによりウエハ上のパターン起因のノイズを抑制するのが狙いであるため、本実施例の構成においては、レシピ作製および検査の際は、検出系１２０ａ及び検出系１２０ｃにおいてそれぞれ２通りの空間フィルタを設定し、２回検査を実施することで、実施例３と同様の画像を取得する。画像取得後の処理方法については実施例３と同様のため説明を省略する。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の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が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１００・・・半導体ウエハ １０１・・・線状ビーム １１０・・・照明光学系
１１１・・・レーザ光源 １１２・・・ＮＤフィルタ １１３・・・ビームエキスパンダ
１１４・・・偏光発生器 １１５・・・線状ビーム生成部 １２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ・・・検出光学系 １２１、１２１ｃ・・・対物レンズ １２２、１２２ｃ・・・ビームスプリッタ １２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ・・・空間フィルタ １２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ・・・偏光解析器 １２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ・・・ラインセンサ １２７ａ、１２７ｂ・・・ビームサンプラー
１２８ａ、１２８ｂ・・・瞳面観察光学系 １２６１、１２６２、１２６４、１２６５・・・撮像画像 １２６８、１２６９・・・統合画像 １６０・・・高さ検出部 １６１・・・光発信機 １７０・・・ステージ部 １７０ａ・・・ｘステージ １７０ｂ・・・yステージ １７０ｃ・・・zステージ １７０ｄ・・・θステージ ２００、１２００・・・画像処理部 ２１０、１２１０・・・操作部 ２２０、１２２０・・・制御部 ２３０，１２３０・・・表示部 ２５０，１２５０・・・信号処理・制御系 ２００１，２０１１ａ、２０１１ｂ、２０２１ａ、２０２１ｂ、２００１ｃ・・・位置合わせ部 ２００２，２０１２ａ、２０１２ｂ、２０２２ａ、２０２２ｂ、２００２ｃ・・・明るさ補正部 ２００３，２００３ａ、２００３ｃ・・・統合処理部 ２０１３ａ、２０１３ｂ、２０２３ａ、２０２３ｂ・・・差分処理部 ２００４，２０１４、２００４ａ、２００４ｃ・・・欠陥判定部 ２０２８、２００６・・・欠陥判定結果統合部 ２００５，２００５ｃ、２０２９・・・欠陥分類・サイジング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射する照明手段と、
該照明手段により光が照射された前記検査対象物から発生した反射、回折、散乱光を集光する集光手段と、
該集光手段により集光された前記検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐する光路分岐手段と、
該光路分岐手段により分岐された反射、回折、散乱光のうち前記第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して特定の反射、回折、散乱光を遮光する第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタと、
該第１の空間フィルタを透過した光による像を形成する第１の結像手段と、
該第１の結像手段で形成された像を検出して第１の画像を取得する第１の画像取得手段と、
前記光路分岐手段により分岐されて第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して前記第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタと、
該第２の空間フィルタを透過した光による像を形成する第２の結像手段と、
該第２の結像手段で形成された像を検出して第２の画像を取得する第２の画像取得手段と、
前記第１の画像取得手段で取得した第１の画像と前記第２の画像取得手段で取得した第２の画像を統合的に処理して欠陥を抽出する画像処理を行う画像処理手段と
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記照明手段は、線状に成形した光を前記検査対象物に該検査対象物の法線方向に対して傾斜した方向から照射することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記集光手段は、照明手段により光が照射された前記検査対象物から発生した反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物の法線の方向に反射、回折、散乱した光を集光することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記第１の検出光路及び前記第２の検出光路に、偏光状態を制御可能な偏光素子を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光し、
該集光された前記検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐し、
該分岐により前記第１の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタにて遮光し、
該第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を形成し、
該形成した第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、
前記分岐により第２の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を前記第１の空間フィルタとは異なる第１の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタにて遮光し、
該第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を形成し、
該形成した第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、
前記取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して、欠陥候補を判定することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】
前記光を照射する工程において、線状に成形した光を前記検査対象物に該検査対象物の法線方向に対して傾斜した方向から照射することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記光が照射された検査対象物から発生した反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物の法線の方向に反射、回折、散乱した光を集光することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項８】
前記第１の検出光路又は前記第２の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光の偏光状態をすることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、
前記取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記第１の画像は、前記反射、回折、散乱光を集光して光路分岐手段により第１の光路に導いた光による前記第１の光学像を前記第１の検出器で受光して得た画像であり、前記第２の画像は、前記反射、回折、散乱光を集光して光路分岐手段により第２の光路に導いた光による前記第２の光学像を前記第２の検出器で受光して得た画像であることを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記第１の画像は、前記検査対象物から発生した前記反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物に対して垂直な方向及びその近傍に向かった反射、回折、散乱光を集光した光による前記第１の光学像を前記第１の検出器で受光して得た画像であり、前記第２の画像は、前記検査対象物から発生した前記反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物に対して斜めの方向に向かった反射、回折、散乱光を集光した光による前記第２の光学像を前記第２の検出器で受光して得た画像であることを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【請求項１】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射する照明手段と、
該照明手段により光が照射された前記検査対象物から発生した反射、回折、散乱光を集光する集光手段と、
該集光手段により集光された前記検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐する光路分岐手段と、
該光路分岐手段により分岐された反射、回折、散乱光のうち前記第１の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して特定の反射、回折、散乱光を遮光する第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタと、
該第１の空間フィルタを透過した光による像を形成する第１の結像手段と、
該第１の結像手段で形成された像を検出して第１の画像を取得する第１の画像取得手段と、
前記光路分岐手段により分岐されて第２の検出光路に進んだ反射、回折、散乱光に対して前記第１の空間フィルタとは異なる第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタと、
該第２の空間フィルタを透過した光による像を形成する第２の結像手段と、
該第２の結像手段で形成された像を検出して第２の画像を取得する第２の画像取得手段と、
前記第１の画像取得手段で取得した第１の画像と前記第２の画像取得手段で取得した第２の画像を統合的に処理して欠陥を抽出する画像処理を行う画像処理手段と
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記照明手段は、線状に成形した光を前記検査対象物に該検査対象物の法線方向に対して傾斜した方向から照射することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記集光手段は、照明手段により光が照射された前記検査対象物から発生した反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物の法線の方向に反射、回折、散乱した光を集光することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記第１の検出光路及び前記第２の検出光路に、偏光状態を制御可能な偏光素子を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光し、
該集光された前記検査対象物からの反射、回折、散乱光を第１の検出光路と第２の検出光路に分岐し、
該分岐により前記第１の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタにて遮光し、
該第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を形成し、
該形成した第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、
前記分岐により第２の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光のうち特定の反射、回折、散乱光を前記第１の空間フィルタとは異なる第１の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタにて遮光し、
該第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を形成し、
該形成した第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、
前記取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して、欠陥候補を判定することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】
前記光を照射する工程において、線状に成形した光を前記検査対象物に該検査対象物の法線方向に対して傾斜した方向から照射することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記光が照射された検査対象物から発生した反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物の法線の方向に反射、回折、散乱した光を集光することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項８】
前記第１の検出光路又は前記第２の検出光路に進んだ前記反射、回折、散乱光の偏光状態をすることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
表面にパターンが形成された検査対象物に光を照射し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第１の遮光パターンを備えた第１の空間フィルタを透過した光による第１の光学像を第１の検出器で受光して第１の画像を取得し、
該光が照射された前記検査対象物から発生する反射、回折、散乱光を集光して第２の遮光パターンを備えた第２の空間フィルタを透過した光による第２の光学像を第２の検出器で受光して第２の画像を取得し、
前記取得した第１の画像と第２の画像を統合的に処理して欠陥候補を判定することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記第１の画像は、前記反射、回折、散乱光を集光して光路分岐手段により第１の光路に導いた光による前記第１の光学像を前記第１の検出器で受光して得た画像であり、前記第２の画像は、前記反射、回折、散乱光を集光して光路分岐手段により第２の光路に導いた光による前記第２の光学像を前記第２の検出器で受光して得た画像であることを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記第１の画像は、前記検査対象物から発生した前記反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物に対して垂直な方向及びその近傍に向かった反射、回折、散乱光を集光した光による前記第１の光学像を前記第１の検出器で受光して得た画像であり、前記第２の画像は、前記検査対象物から発生した前記反射、回折、散乱光のうち前記検査対象物に対して斜めの方向に向かった反射、回折、散乱光を集光した光による前記第２の光学像を前記第２の検出器で受光して得た画像であることを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１７８１４（Ｐ２０１２−１１７８１４Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４８０２（Ｐ２０１０−２６４８０２）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【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２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【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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