欠陥検査装置および欠陥検査方法
【課題】基板上のパターンに損傷を与えることなく欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置を提供すること。
【解決手段】実施形態の欠陥検査装置は、半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部を備えている。また、前記欠陥検査装置は、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部を備えている。前記測定光学系検査部は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記底部近傍の状態検査を行う。また、前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行う。
【解決手段】実施形態の欠陥検査装置は、半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部を備えている。また、前記欠陥検査装置は、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部を備えている。前記測定光学系検査部は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記底部近傍の状態検査を行う。また、前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際には、種々の工程で基板の欠陥検査が行われる。基板の欠陥検査の１つとして、例えば基板上に形成される上層側パターンと下層側パターンとの間の位置ずれを検査する位置ずれ検査がある。このような位置ずれ検査を行う際には、対物レンズによって基板上の複数の位置が撮像される。これにより、上層側パターンで形成されたアライメントマークと、下層側パターンで形成されたアライメントマークと、の位置関係が基板上の複数の位置で撮像される。そして、撮像された画像に基づいて、パターン間の位置ずれ検査が行われる。
【０００３】
しかしながら、対物レンズ近傍に異物などが付着していた場合には、異物が基板上のパターンを傷付けてしまう場合がある。このため、基板上のパターンに損傷を与えることなく欠陥検査を行なうことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、基板上のパターンに損傷を与えることなく欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、欠陥検査装置が提供される。前記欠陥検査装置は、半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部を備えている。また、前記欠陥検査装置は、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部を備えている。前記測定光学系検査部は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記底部近傍の状態検査を行う。また、前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、基板検査部の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、光学顕微鏡に付着した異物がウエハ上のパターンに与える損傷を説明するための図である。
【図４】図４は、パターン欠陥の分布を説明するための図である。
【図５】図５は、測定光学系検査部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、異物検査位置に異物が付着しているか否かの判定処理手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る欠陥検査装置および欠陥検査方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。欠陥検査装置１は、半導体基板（後述するウエハＷ）の欠陥を検査する装置である。欠陥検査装置１は、例えば、ウエハＷ上に形成されている上層側パターンと下層側パターンとの間（パターン間）の位置合わせ測定（位置ずれ検査）、ウエハＷ上に形成されているパターンの欠陥検査、ウエハＷに付着した異物の検出検査などを行う。欠陥検査装置１は、ウエハＷ上を観察する測定光学系（後述する対物レンズ３１を備えた光学顕微鏡７など）を備えている。本実施形態では、欠陥検査装置１が、パターン間の位置合わせ測定を行う場合について説明する。
【００１０】
欠陥検査装置１は、光学顕微鏡７が欠陥検査装置１の内部（筐体内）に格納されており、光学顕微鏡７の状態検査や光学顕微鏡７のメンテナンス（洗浄など）を行うことが困難な構成となっている。本実施形態の欠陥検査装置１は、ウエハＷの欠陥を検査するとともに、所定のタイミングで光学顕微鏡７の状態検査や光学顕微鏡７の洗浄を行う。これにより、欠陥検査装置１は、測定光学系の状態を確認しつつ欠陥検査を行う。
【００１１】
欠陥検査装置１は、位置合わせ測定装置としての基板検査部２、測定光学系検査部３、洗浄部４、制御部５を備えている。基板検査部２は、光学顕微鏡７を有しており、光学顕微鏡７を用いて、ウエハＷを表面観察し、これにより、ウエハＷに形成されている上層側パターンと下層側パターンとの間の位置合わせ測定を行う。
【００１２】
測定光学系検査部３は、光学顕微鏡７の状態（異物の付着など）を確認する。洗浄部４は、光学顕微鏡７を洗浄する。制御部５は、基板検査部２、測定光学系検査部３、洗浄部４を制御する。制御部５は、基板検査部２にウエハＷを検査させるとともに、ウエハＷが検査されていないタイミングで測定光学系検査部３に光学顕微鏡７の状態を検査させる。さらに、制御部５は、測定光学系検査部３が光学顕微鏡７の近傍（対物レンズ３１を覆うヘッド部分など）に付着した異物を検出した場合に、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００１３】
図２は、基板検査部の概略構成を示す図である。基板検査部２は、ウエハステージ（基板ステージ）２１、駆動部１２、光源１４、光学プリズム８、光学ミラー６、光学顕微鏡７、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）検出器９、画像処理装置１０、処理演算装置１１、制御部１３を備えている。
【００１４】
ウエハステージ２１は、その上にウエハＷが載置される。具体的には、ウエハステージ２１は、天盤（図示せず）、粗動ステージ（図示せず）、微動ステージ（図示せず）、及びウエハチャック２２を有している。天盤は、位置合わせ測定装置本体（図示せず）に固定されている。粗動ステージは、天盤上に配され、天盤上を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）に駆動される。微動ステージは、粗動ステージ上に配され、粗動ステージ上を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）に粗動ステージより短いストロークでかつ高い精度で駆動される。ウエハチャック２２は、微動ステージ上に配され、ウエハＷが載置された際にウエハＷを吸着する。これにより、ウエハステージ２１は、ウエハチャック２２を介してウエハＷを保持する。
【００１５】
ウエハＷは、その表面に、複数レイヤのパターンが積層されている。ここでは、下層側のレイヤがレイヤＬ１であり、上層側のレイヤがレイヤＬ２である場合の、レイヤＬ１，Ｌ２間の位置合わせについて説明する。
【００１６】
また、複数のショット領域を含むウエハＷには、ショット領域毎に、複数の位置合わせ測定用マーク（アライメントマーク）Ｍが形成されている。すなわち、各ショット領域では、回路素子のパターンが形成されるべき露光領域の周辺のスクライブライン上に、複数の位置合わせ測定用マークＭが形成されている。
【００１７】
位置合わせ測定用マークＭには、レイヤＬ１で形成されるマークＭ１と、レイヤＬ２で形成されるマークＭ２と、がある。マークＭ１，Ｍ２は、レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定するために用いられる。マークＭ１には、Ｘ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ１ｘと、Ｙ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ１ｙと、がある。また、マークＭ２には、Ｘ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ２ｘと、Ｙ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ２ｙと、がある。レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定する際には、マークＭ１ｘとマークＭ２ｘとの位置関係に基づいて、Ｘ方向の重ね合わせずれ量が算出される。また、マークＭ２ｘとマークＭ２ｙとの位置関係に基づいて、Ｙ方向の重ね合わせずれ量が算出される。
【００１８】
駆動部１２は、制御部１３から制御信号を受ける。駆動部１２は、制御信号に従って、ウエハステージ２１を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）へそれぞれ駆動する。駆動部１２は、天盤及び粗動ステージの一方に設けられた第１の可動子（図示せず）と、他方に設けられた第１の振動子（図示せず）と、粗動ステージ及び微動ステージの一方に設けられた第２の可動子（図示せず）と、他方に設けられた第２の振動子（図示せず）とを有する。
【００１９】
制御部１３は、駆動部１２を介して、ウエハステージ２１を所定の目標位置へ駆動させる。光源１４は、光を発生させて、発生された光を光学プリズム８に向けて出射する。光源１４は、例えば、キセノンランプ又はハロゲンランプである。
【００２０】
光学プリズム８は、光路上における光源１４と光学ミラー６とＣＣＤ検出器９との間に配されている。光学プリズム８は、ハーフミラーとして機能し、光源１４から出射された光を透過して光学ミラー６へ導くとともに、光学ミラー６から導かれた光を反射してＣＣＤ検出器９へ導く。
【００２１】
光学ミラー６は、光路上における光学プリズム８と光学顕微鏡７との間に配されている。光学ミラー６は、光学プリズム８から導かれた光を反射して光学顕微鏡７へ導き、光学顕微鏡７から導かれた光を反射して光学プリズム８へ導く。
【００２２】
光学顕微鏡７は、光路上における光学ミラー６とウエハステージ２１との間に配されている。光学顕微鏡７は、対物レンズ３１を有し、光学ミラー６から導かれた光を対物レンズ３１で受けてウエハＷ上の位置合わせ測定用マークＭへ集める。また、光学顕微鏡７は、位置合わせ測定用マークＭで回折された光を対物レンズ３１で受けて、光学ミラー６及び光学プリズム８経由でＣＣＤ検出器９の撮像面上に位置合わせ測定用マークＭの光学像を形成する。
【００２３】
なお、図１には、光学顕微鏡７が投影光学系（図示せず）と独立に設けられたオフアクシス方式である場合について例示的に示されているが、光学顕微鏡７は投影光学系を介した光学系で位置合わせ測定を行なうためのＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式であってもよい。
【００２４】
ＣＣＤ検出器９は、その撮像面に形成された光学像を取得して画像信号（アナログ信号）を生成する。ＣＣＤ検出器９は、生成した画像信号を画像処理装置１０へ供給する。
【００２５】
なお、撮像面に形成された光学像を取得することが可能なものであれば、ＣＣＤ検出器（ＣＣＤイメージセンサー）９に代えて他の方式のイメージセンサー（例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー）が用いられてもよい。
【００２６】
画像処理装置１０は、ＣＣＤ検出器９から画像信号を受ける。画像処理装置１０は、受けた画像信号に対して所定のアナログ信号処理を行い、処理後の画像信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換して画像信号（デジタル信号）を生成する。そして、画像処理装置１０は、画像信号（デジタル信号）に対して所定のデジタル信号処理を行って画像データを生成し、その画像データからエッジ検出等の画像処理により位置合わせ測定に必要なデータ（波形データ）を取得して処理演算装置１１へ供給する。また、画像処理装置１０は、画像データを処理演算装置１１へ供給する。
【００２７】
処理演算装置１１は、波形データ及び画像データを画像処理装置１０からそれぞれ受ける。処理演算装置１１は、波形データに基づいて、レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を求める。
【００２８】
光学顕微鏡７に異物などが付着した状態のままで、ウエハＷに対してレイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定すると、異物がウエハＷ上のパターンを傷付けてしまう場合がある。
【００２９】
図３は、光学顕微鏡に付着した異物がウエハ上のパターンに与える損傷を説明するための図である。レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定する際には、ウエハＷ上の種々の位置に配置されている位置合わせ測定用マークＭの位置が、光学顕微鏡７を用いて順番に測定されていく。位置合わせ測定用マークＭの位置を測定すると、次の位置合わせ測定用マークＭを測定するため、光学顕微鏡７は、ウエハＷ上に形成されているパターン（ウエハ上パターン３０）上を移動する。このとき、光学顕微鏡７はウエハ上パターン３０よりも所定の距離だけ高い位置を移動する。
【００３０】
このような場合において、光学顕微鏡７の底部近傍に異物が付着していると、異物がウエハ上パターン３０と衝突する場合がある。そして、異物がウエハ上パターン３０と衝突すると、ウエハ上パターン３０がパターン欠陥となる。
【００３１】
図４は、パターン欠陥の分布を説明するための図である。位置合わせ測定用マークＭは、ウエハＷ上の複数の位置に配置される。図４の（ａ）〜（ｃ）では、ショット（１）〜（１５）に位置合わせ測定用マークＭが配置されている場合を示している。
【００３２】
位置合わせ測定用マークＭを順番に測定する場合、例えば、図４の（ａ）に示すようにショット（１）〜（１５）の順番で位置合わせ測定用マークＭが測定されていく。このため、各位置合わせ測定用マークＭを測定する際には、光学顕微鏡７がショット（１）〜（１５）上の位置へ順番に移動（ウエハＷに対して相対移動）する。
【００３３】
このとき、光学顕微鏡７に異物が付着していなければ、図４の（ｂ）に示すように、ウエハＷ上にパターン欠陥は発生しない。一方、光学顕微鏡７に異物が付着していれば、図４の（ｃ）に示すように、ウエハＷ上にパターン欠陥ｄが発生する。このパターン欠陥ｄは、光学顕微鏡７の相対移動経路に沿った位置に発生することとなる。
【００３４】
本実施形態では、測定光学系検査部３が所定のタイミングで光学顕微鏡７の状態を確認する。そして、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の正常状態を確認すると、基板検査部２はウエハＷの欠陥検査を継続する。一方、測定光学系検査部３が光学顕微鏡７の異常状態（異物の付着）を確認すると、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００３５】
図５は、測定光学系検査部の構成を示すブロック図である。測定光学系検査部３は、撮像部５０、測定前画像ＤＢ４５、測定後画像ＤＢ４６、画像比較部４２、判定部４３、出力部４４を備えている。
【００３６】
撮像部５０は、対物レンズ３１の近傍（光学顕微鏡７の底部近傍）を撮像し、撮像した画像を測定前画像ＤＢ４５または測定後画像ＤＢ４６に送る。本実施形態では、基板検査部２がウエハＷの欠陥検査（レイヤ間の位置合わせ測定）を行なう前に、撮像部５０が対物レンズ３１の近傍を撮像する。そして、撮像部５０は、撮像した画像を測定前画像（後述の測定前画像５１Ａ）として測定前画像ＤＢ４５に送る。また、基板検査部２は、ウエハＷの欠陥検査を行なった後に、撮像部５０が対物レンズ３１の近傍を撮像する。そして、撮像部５０は、撮像した画像を測定後画像（後述の測定後画像５１Ｂ）として測定後画像ＤＢ４６に送る。
【００３７】
なお、撮像部５０が撮像する対物レンズ３１近傍の位置（以下、異物検査位置という）は、ウエハＷの欠陥検査前と、ウエハＷの欠陥検査後と、で同じである。したがって、ウエハＷの欠陥検査前と、ウエハＷの欠陥検査後と、で異物検査位置の状態が同じであれば、測定前画像５１Ａと測定後画像５１Ｂとは、同様の画像となる。
【００３８】
測定前画像ＤＢ４５、測定後画像ＤＢ４６は、それぞれ測定前画像５１Ａ、測定後画像５１Ｂを記憶するデータベース（メモリなど）である。
【００３９】
画像比較部４２は、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の測定後画像５１Ｂと、を比較し、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。
【００４０】
判定部４３は、画像差分情報に基づいて、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置（光学顕微鏡７の底部近傍）に異物が付着したか否かを判定する。換言すると、判定部４３は、画像差分情報に基づいて、ウエハＷの欠陥検査前後で異物検査位置の状態に変化があったか否かを判定する。ウエハＷの欠陥検査前には異物検査位置に異物が付着していなかったにもかかわらず、ウエハＷの欠陥検査後に異物が付着している場合、測定前画像５１Ａと測定後画像５１Ｂとで画像が異なることとなる。
【００４１】
判定部４３は、画像差分情報が異物に対応する差分である場合、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置に異物が付着したと判定する。判定部４３は、例えば、画像差分情報の値が所定値よりも大きい場合に、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置に異物が付着したと判定する。一方、判定部４３は、例えば、画像差分情報の値が所定値未満の場合に、異物検査位置には異物が付着していないと判定する。判定部４３は、異物が付着しているか否かの判定結果を出力部４４に送る。出力部４４は、異物が付着しているか否かの判定結果を外部装置（表示モニタなど）に出力する。
【００４２】
図６は、異物検査位置に異物が付着しているか否かの判定処理手順を説明するための図である。測定光学系検査部３は、レンズ３５、光ファイバ３３、レンズ３２、ＣＣＤカメラ３４などを含んで構成されている。
【００４３】
レンズ３５は、光学顕微鏡７に設定された異物検査位置から反射される光を受けて光ファイバ３３に送る。光ファイバ３３は、レンズ３５からの光を伝播させてレンズ３２に送る。レンズ３２は、光ファイバ３３からの光をＣＣＤカメラ３４に送る。ＣＣＤカメラ３４は、レンズ３２からの光（受像光）を用いて、測定前画像５１Ａや測定後画像５１Ｂを生成する。
【００４４】
ウエハステージ２１には、レンズ３５や洗浄部４が配置されている。測定前画像５１Ａや測定後画像５１Ｂを撮像する際には、ウエハステージ２１を移動させることにより、光学顕微鏡７がレンズ３５の上方位置に相対移動させられる。そして、レンズ３５の位置で異物検査位置が撮像される。また、光学顕微鏡７を洗浄する際には、ウエハステージ２１を移動させることにより、光学顕微鏡７が洗浄部４の位置に相対移動させられて、洗浄部４で洗浄される。
【００４５】
基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査を行う場合、予め測定光学系検査部３が測定前画像５１Ａを撮像しておく（ｓ１）。具体的には、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の異物検査位置を撮像することによって、測定前画像５１Ａが取得される。この測定前画像５１Ａは、測定前画像ＤＢ４５に格納される。
【００４６】
この後、基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査が行われる。基板検査部２が検査した欠陥検査結果は、欠陥検査装置１が備える合わせずれ計測結果ＤＢ４１に格納される（ｓ２）。
【００４７】
基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査が行われた後、測定光学系検査部３が測定後画像５１Ｂを撮像する（ｓ３）。具体的には、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の異物検査位置を撮像することによって、測定後画像５１Ｂが取得される。この測定後画像５１Ｂは、測定後画像ＤＢ４６に格納される。
【００４８】
そして、画像比較部４２が、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の測定後画像５１Ｂと、を比較し（ｓ４）、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。判定部４３は、画像差分情報に基づいて、異物検査位置（光学顕微鏡７の底部近傍）に異物が付着しているか否かを判定する（ｓ５）。
【００４９】
判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していると判定した場合、制御部５は、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。洗浄部４で光学顕微鏡７が洗浄された後、再び、（ｓ３）〜（ｓ５）の処理が繰り返される。
【００５０】
具体的には、測定光学系検査部３が測定後画像５１Ｂを撮像し（ｓ３）、測定後画像５１Ｂが測定後画像ＤＢ４６に格納される。そして、画像比較部４２が、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の新たな測定後画像５１Ｂと、を比較し（ｓ４）、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。判定部４３は、画像差分情報に基づいて、異物検査位置に異物が付着しているか否かを判定する（ｓ５）。判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していると判定した場合、制御部５は、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００５１】
基板検査部２では、判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していないと判定するまで、（ｓ３）〜（ｓ５）の処理が繰り返される。判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していないと判定すると、次のウエハＷに対し、基板検査部２が、ウエハＷの欠陥検査を行なう。
【００５２】
欠陥検査装置１では、基板検査部２によるウエハＷの欠陥検査と、測定光学系検査部３による光学顕微鏡７に異物が付着しているか否かの検査と、が繰り返される。そして、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には、洗浄部４によって光学顕微鏡７の洗浄が行われる。
【００５３】
洗浄部４は、物理的に光学顕微鏡７を洗浄して異物を除去してもよいし、化学的に光学顕微鏡７を洗浄して異物を除去してもよい。洗浄部４は、例えば、柔らかい布状部材を有しており、布状部材が光学顕微鏡７の洗浄位置（先端部など）に押し当てられる。そして、布状部材を回転させることにより、光学顕微鏡７から異物が除去される。なお、布状部材には、水、アルコール、薬液などを含ませておいてもよい。また、洗浄部４に水、アルコール、薬液などの液体を貯める筒を設けておき、光学顕微鏡７を筒内に浸すことにより、光学顕微鏡７から異物を除去してもよい。また、洗浄部４を複数設けておき、各洗浄部４で順番に光学顕微鏡７から異物除去処理を行ってもよい。
【００５４】
なお、本実施の形態では、ウエハＷ毎に光学顕微鏡７の異物有無検査を行う場合について説明したが、光学顕微鏡７の異物有無検査は、複数枚のウエハＷを欠陥検査した後に行なってもよい。また、光学顕微鏡７の異物有無検査は、ウエハＷのロット毎に行ってもよい。また、光学顕微鏡７の異物有無検査は、複数ロットに１回の割合で行ってもよい。
【００５５】
また、測定前画像５１Ａは、以前に撮像されたものを再使用してもよい。例えば、異物が付着していないことが確認済みの光学顕微鏡７（例えば新品や洗浄後）の異物検査位置における画像を基準画像として撮像しておく。そして、画像比較部４２は、基準画像と測定後画像５１Ｂとを比較することにより、画像差分情報を算出する。これにより、測定前画像５１Ａを毎回撮像する必要がなくなり、短時間で異物の有無を検査できる。
【００５６】
また、基準画像と測定前画像５１Ａとを比較することによって光学顕微鏡７に異物が付着しているか否かを判定してもよい。この場合、ウエハＷの欠陥検査前に、光学顕微鏡７に異物が付着していると判定されると、ウエハＷの欠陥検査前に光学顕微鏡７の洗浄が行われる。これにより、異物の付着した状態でウエハＷの欠陥検査が行われてしまうことを防止できる。
【００５７】
また、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理は、何れの半導体製造工程で行ってもよい。例えば、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理は、ウエハプロセスのレイヤ毎に行なわれる。具体的には、レジストの塗布されたウエハＷにマスクを用いて露光処理を行ない、その後ウエハＷを現像処理してウエハＷ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンと、レジストパターンよりも下層側に形成されているパターンと、の間の位置合わせ測定が行われる。このとき、光学顕微鏡７に異物が付着していれば、光学顕微鏡７の洗浄が行われる。これにより、測定光学系の状態を確認しつつウエハＷの欠陥検査が行われる。
【００５８】
ウエハＷの欠陥検査で合格判定となった場合には、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側に成膜されている下層膜がエッチング処理される。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウエハＷ上に形成される。この後、形成された実パターン上に新たな膜が成膜され、新たな膜上にレジストが塗布される。そして、レジストの塗布されたウエハＷにマスクを用いて露光が行なわれる。
【００５９】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、上述した成膜、露光処理、現像処理、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００６０】
このように実施形態によれば、欠陥検査装置１が測定光学系検査部３を備えているので、測定光学系（光学顕微鏡７）の状態を確認しつつ、ウエハＷの欠陥検査を行うことが可能となる。これにより、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には、ウエハＷの欠陥検査を中断することが可能となり、パターン欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、欠陥検査装置１が洗浄部４を備えているので、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には光学顕微鏡７から異物を除去することが可能となる。これにより、異物の除去された光学顕微鏡７を用いて、ウエハＷの欠陥検査を再開することが可能となる。
【００６２】
したがって、短時間で容易に光学顕微鏡７の状態判定と異物除去を行うことが可能となり、その結果、ウエハＷ上のパターンに損傷を与えることなくウエハＷの欠陥検査を行うことが可能となる。また、パターン欠陥の発生を抑制して不良率を低減することが可能となる。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…欠陥検査装置、２…基板検査部、３…測定光学系検査部、４…洗浄部、７…光学顕微鏡、３０…ウエハ上パターン、３１…対物レンズ、３４…ＣＣＤカメラ、４２…画像比較部、４３…判定部、５０…撮像部、５１Ａ…測定前画像、５１Ｂ…測定後画像、４５…測定前画像ＤＢ、４６…測定後画像ＤＢ、Ｍ…測定用マーク、Ｗ…ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際には、種々の工程で基板の欠陥検査が行われる。基板の欠陥検査の１つとして、例えば基板上に形成される上層側パターンと下層側パターンとの間の位置ずれを検査する位置ずれ検査がある。このような位置ずれ検査を行う際には、対物レンズによって基板上の複数の位置が撮像される。これにより、上層側パターンで形成されたアライメントマークと、下層側パターンで形成されたアライメントマークと、の位置関係が基板上の複数の位置で撮像される。そして、撮像された画像に基づいて、パターン間の位置ずれ検査が行われる。
【０００３】
しかしながら、対物レンズ近傍に異物などが付着していた場合には、異物が基板上のパターンを傷付けてしまう場合がある。このため、基板上のパターンに損傷を与えることなく欠陥検査を行なうことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、基板上のパターンに損傷を与えることなく欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、欠陥検査装置が提供される。前記欠陥検査装置は、半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部を備えている。また、前記欠陥検査装置は、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部を備えている。前記測定光学系検査部は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記底部近傍の状態検査を行う。また、前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、基板検査部の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、光学顕微鏡に付着した異物がウエハ上のパターンに与える損傷を説明するための図である。
【図４】図４は、パターン欠陥の分布を説明するための図である。
【図５】図５は、測定光学系検査部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、異物検査位置に異物が付着しているか否かの判定処理手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る欠陥検査装置および欠陥検査方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。欠陥検査装置１は、半導体基板（後述するウエハＷ）の欠陥を検査する装置である。欠陥検査装置１は、例えば、ウエハＷ上に形成されている上層側パターンと下層側パターンとの間（パターン間）の位置合わせ測定（位置ずれ検査）、ウエハＷ上に形成されているパターンの欠陥検査、ウエハＷに付着した異物の検出検査などを行う。欠陥検査装置１は、ウエハＷ上を観察する測定光学系（後述する対物レンズ３１を備えた光学顕微鏡７など）を備えている。本実施形態では、欠陥検査装置１が、パターン間の位置合わせ測定を行う場合について説明する。
【００１０】
欠陥検査装置１は、光学顕微鏡７が欠陥検査装置１の内部（筐体内）に格納されており、光学顕微鏡７の状態検査や光学顕微鏡７のメンテナンス（洗浄など）を行うことが困難な構成となっている。本実施形態の欠陥検査装置１は、ウエハＷの欠陥を検査するとともに、所定のタイミングで光学顕微鏡７の状態検査や光学顕微鏡７の洗浄を行う。これにより、欠陥検査装置１は、測定光学系の状態を確認しつつ欠陥検査を行う。
【００１１】
欠陥検査装置１は、位置合わせ測定装置としての基板検査部２、測定光学系検査部３、洗浄部４、制御部５を備えている。基板検査部２は、光学顕微鏡７を有しており、光学顕微鏡７を用いて、ウエハＷを表面観察し、これにより、ウエハＷに形成されている上層側パターンと下層側パターンとの間の位置合わせ測定を行う。
【００１２】
測定光学系検査部３は、光学顕微鏡７の状態（異物の付着など）を確認する。洗浄部４は、光学顕微鏡７を洗浄する。制御部５は、基板検査部２、測定光学系検査部３、洗浄部４を制御する。制御部５は、基板検査部２にウエハＷを検査させるとともに、ウエハＷが検査されていないタイミングで測定光学系検査部３に光学顕微鏡７の状態を検査させる。さらに、制御部５は、測定光学系検査部３が光学顕微鏡７の近傍（対物レンズ３１を覆うヘッド部分など）に付着した異物を検出した場合に、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００１３】
図２は、基板検査部の概略構成を示す図である。基板検査部２は、ウエハステージ（基板ステージ）２１、駆動部１２、光源１４、光学プリズム８、光学ミラー６、光学顕微鏡７、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）検出器９、画像処理装置１０、処理演算装置１１、制御部１３を備えている。
【００１４】
ウエハステージ２１は、その上にウエハＷが載置される。具体的には、ウエハステージ２１は、天盤（図示せず）、粗動ステージ（図示せず）、微動ステージ（図示せず）、及びウエハチャック２２を有している。天盤は、位置合わせ測定装置本体（図示せず）に固定されている。粗動ステージは、天盤上に配され、天盤上を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）に駆動される。微動ステージは、粗動ステージ上に配され、粗動ステージ上を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）に粗動ステージより短いストロークでかつ高い精度で駆動される。ウエハチャック２２は、微動ステージ上に配され、ウエハＷが載置された際にウエハＷを吸着する。これにより、ウエハステージ２１は、ウエハチャック２２を介してウエハＷを保持する。
【００１５】
ウエハＷは、その表面に、複数レイヤのパターンが積層されている。ここでは、下層側のレイヤがレイヤＬ１であり、上層側のレイヤがレイヤＬ２である場合の、レイヤＬ１，Ｌ２間の位置合わせについて説明する。
【００１６】
また、複数のショット領域を含むウエハＷには、ショット領域毎に、複数の位置合わせ測定用マーク（アライメントマーク）Ｍが形成されている。すなわち、各ショット領域では、回路素子のパターンが形成されるべき露光領域の周辺のスクライブライン上に、複数の位置合わせ測定用マークＭが形成されている。
【００１７】
位置合わせ測定用マークＭには、レイヤＬ１で形成されるマークＭ１と、レイヤＬ２で形成されるマークＭ２と、がある。マークＭ１，Ｍ２は、レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定するために用いられる。マークＭ１には、Ｘ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ１ｘと、Ｙ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ１ｙと、がある。また、マークＭ２には、Ｘ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ２ｘと、Ｙ方向の重ね合わせずれを測定するためのマークＭ２ｙと、がある。レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定する際には、マークＭ１ｘとマークＭ２ｘとの位置関係に基づいて、Ｘ方向の重ね合わせずれ量が算出される。また、マークＭ２ｘとマークＭ２ｙとの位置関係に基づいて、Ｙ方向の重ね合わせずれ量が算出される。
【００１８】
駆動部１２は、制御部１３から制御信号を受ける。駆動部１２は、制御信号に従って、ウエハステージ２１を例えば６方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向）へそれぞれ駆動する。駆動部１２は、天盤及び粗動ステージの一方に設けられた第１の可動子（図示せず）と、他方に設けられた第１の振動子（図示せず）と、粗動ステージ及び微動ステージの一方に設けられた第２の可動子（図示せず）と、他方に設けられた第２の振動子（図示せず）とを有する。
【００１９】
制御部１３は、駆動部１２を介して、ウエハステージ２１を所定の目標位置へ駆動させる。光源１４は、光を発生させて、発生された光を光学プリズム８に向けて出射する。光源１４は、例えば、キセノンランプ又はハロゲンランプである。
【００２０】
光学プリズム８は、光路上における光源１４と光学ミラー６とＣＣＤ検出器９との間に配されている。光学プリズム８は、ハーフミラーとして機能し、光源１４から出射された光を透過して光学ミラー６へ導くとともに、光学ミラー６から導かれた光を反射してＣＣＤ検出器９へ導く。
【００２１】
光学ミラー６は、光路上における光学プリズム８と光学顕微鏡７との間に配されている。光学ミラー６は、光学プリズム８から導かれた光を反射して光学顕微鏡７へ導き、光学顕微鏡７から導かれた光を反射して光学プリズム８へ導く。
【００２２】
光学顕微鏡７は、光路上における光学ミラー６とウエハステージ２１との間に配されている。光学顕微鏡７は、対物レンズ３１を有し、光学ミラー６から導かれた光を対物レンズ３１で受けてウエハＷ上の位置合わせ測定用マークＭへ集める。また、光学顕微鏡７は、位置合わせ測定用マークＭで回折された光を対物レンズ３１で受けて、光学ミラー６及び光学プリズム８経由でＣＣＤ検出器９の撮像面上に位置合わせ測定用マークＭの光学像を形成する。
【００２３】
なお、図１には、光学顕微鏡７が投影光学系（図示せず）と独立に設けられたオフアクシス方式である場合について例示的に示されているが、光学顕微鏡７は投影光学系を介した光学系で位置合わせ測定を行なうためのＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式であってもよい。
【００２４】
ＣＣＤ検出器９は、その撮像面に形成された光学像を取得して画像信号（アナログ信号）を生成する。ＣＣＤ検出器９は、生成した画像信号を画像処理装置１０へ供給する。
【００２５】
なお、撮像面に形成された光学像を取得することが可能なものであれば、ＣＣＤ検出器（ＣＣＤイメージセンサー）９に代えて他の方式のイメージセンサー（例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー）が用いられてもよい。
【００２６】
画像処理装置１０は、ＣＣＤ検出器９から画像信号を受ける。画像処理装置１０は、受けた画像信号に対して所定のアナログ信号処理を行い、処理後の画像信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換して画像信号（デジタル信号）を生成する。そして、画像処理装置１０は、画像信号（デジタル信号）に対して所定のデジタル信号処理を行って画像データを生成し、その画像データからエッジ検出等の画像処理により位置合わせ測定に必要なデータ（波形データ）を取得して処理演算装置１１へ供給する。また、画像処理装置１０は、画像データを処理演算装置１１へ供給する。
【００２７】
処理演算装置１１は、波形データ及び画像データを画像処理装置１０からそれぞれ受ける。処理演算装置１１は、波形データに基づいて、レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を求める。
【００２８】
光学顕微鏡７に異物などが付着した状態のままで、ウエハＷに対してレイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定すると、異物がウエハＷ上のパターンを傷付けてしまう場合がある。
【００２９】
図３は、光学顕微鏡に付着した異物がウエハ上のパターンに与える損傷を説明するための図である。レイヤＬ１，Ｌ２間の重ね合わせずれ量を測定する際には、ウエハＷ上の種々の位置に配置されている位置合わせ測定用マークＭの位置が、光学顕微鏡７を用いて順番に測定されていく。位置合わせ測定用マークＭの位置を測定すると、次の位置合わせ測定用マークＭを測定するため、光学顕微鏡７は、ウエハＷ上に形成されているパターン（ウエハ上パターン３０）上を移動する。このとき、光学顕微鏡７はウエハ上パターン３０よりも所定の距離だけ高い位置を移動する。
【００３０】
このような場合において、光学顕微鏡７の底部近傍に異物が付着していると、異物がウエハ上パターン３０と衝突する場合がある。そして、異物がウエハ上パターン３０と衝突すると、ウエハ上パターン３０がパターン欠陥となる。
【００３１】
図４は、パターン欠陥の分布を説明するための図である。位置合わせ測定用マークＭは、ウエハＷ上の複数の位置に配置される。図４の（ａ）〜（ｃ）では、ショット（１）〜（１５）に位置合わせ測定用マークＭが配置されている場合を示している。
【００３２】
位置合わせ測定用マークＭを順番に測定する場合、例えば、図４の（ａ）に示すようにショット（１）〜（１５）の順番で位置合わせ測定用マークＭが測定されていく。このため、各位置合わせ測定用マークＭを測定する際には、光学顕微鏡７がショット（１）〜（１５）上の位置へ順番に移動（ウエハＷに対して相対移動）する。
【００３３】
このとき、光学顕微鏡７に異物が付着していなければ、図４の（ｂ）に示すように、ウエハＷ上にパターン欠陥は発生しない。一方、光学顕微鏡７に異物が付着していれば、図４の（ｃ）に示すように、ウエハＷ上にパターン欠陥ｄが発生する。このパターン欠陥ｄは、光学顕微鏡７の相対移動経路に沿った位置に発生することとなる。
【００３４】
本実施形態では、測定光学系検査部３が所定のタイミングで光学顕微鏡７の状態を確認する。そして、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の正常状態を確認すると、基板検査部２はウエハＷの欠陥検査を継続する。一方、測定光学系検査部３が光学顕微鏡７の異常状態（異物の付着）を確認すると、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００３５】
図５は、測定光学系検査部の構成を示すブロック図である。測定光学系検査部３は、撮像部５０、測定前画像ＤＢ４５、測定後画像ＤＢ４６、画像比較部４２、判定部４３、出力部４４を備えている。
【００３６】
撮像部５０は、対物レンズ３１の近傍（光学顕微鏡７の底部近傍）を撮像し、撮像した画像を測定前画像ＤＢ４５または測定後画像ＤＢ４６に送る。本実施形態では、基板検査部２がウエハＷの欠陥検査（レイヤ間の位置合わせ測定）を行なう前に、撮像部５０が対物レンズ３１の近傍を撮像する。そして、撮像部５０は、撮像した画像を測定前画像（後述の測定前画像５１Ａ）として測定前画像ＤＢ４５に送る。また、基板検査部２は、ウエハＷの欠陥検査を行なった後に、撮像部５０が対物レンズ３１の近傍を撮像する。そして、撮像部５０は、撮像した画像を測定後画像（後述の測定後画像５１Ｂ）として測定後画像ＤＢ４６に送る。
【００３７】
なお、撮像部５０が撮像する対物レンズ３１近傍の位置（以下、異物検査位置という）は、ウエハＷの欠陥検査前と、ウエハＷの欠陥検査後と、で同じである。したがって、ウエハＷの欠陥検査前と、ウエハＷの欠陥検査後と、で異物検査位置の状態が同じであれば、測定前画像５１Ａと測定後画像５１Ｂとは、同様の画像となる。
【００３８】
測定前画像ＤＢ４５、測定後画像ＤＢ４６は、それぞれ測定前画像５１Ａ、測定後画像５１Ｂを記憶するデータベース（メモリなど）である。
【００３９】
画像比較部４２は、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の測定後画像５１Ｂと、を比較し、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。
【００４０】
判定部４３は、画像差分情報に基づいて、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置（光学顕微鏡７の底部近傍）に異物が付着したか否かを判定する。換言すると、判定部４３は、画像差分情報に基づいて、ウエハＷの欠陥検査前後で異物検査位置の状態に変化があったか否かを判定する。ウエハＷの欠陥検査前には異物検査位置に異物が付着していなかったにもかかわらず、ウエハＷの欠陥検査後に異物が付着している場合、測定前画像５１Ａと測定後画像５１Ｂとで画像が異なることとなる。
【００４１】
判定部４３は、画像差分情報が異物に対応する差分である場合、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置に異物が付着したと判定する。判定部４３は、例えば、画像差分情報の値が所定値よりも大きい場合に、ウエハＷの欠陥検査によって異物検査位置に異物が付着したと判定する。一方、判定部４３は、例えば、画像差分情報の値が所定値未満の場合に、異物検査位置には異物が付着していないと判定する。判定部４３は、異物が付着しているか否かの判定結果を出力部４４に送る。出力部４４は、異物が付着しているか否かの判定結果を外部装置（表示モニタなど）に出力する。
【００４２】
図６は、異物検査位置に異物が付着しているか否かの判定処理手順を説明するための図である。測定光学系検査部３は、レンズ３５、光ファイバ３３、レンズ３２、ＣＣＤカメラ３４などを含んで構成されている。
【００４３】
レンズ３５は、光学顕微鏡７に設定された異物検査位置から反射される光を受けて光ファイバ３３に送る。光ファイバ３３は、レンズ３５からの光を伝播させてレンズ３２に送る。レンズ３２は、光ファイバ３３からの光をＣＣＤカメラ３４に送る。ＣＣＤカメラ３４は、レンズ３２からの光（受像光）を用いて、測定前画像５１Ａや測定後画像５１Ｂを生成する。
【００４４】
ウエハステージ２１には、レンズ３５や洗浄部４が配置されている。測定前画像５１Ａや測定後画像５１Ｂを撮像する際には、ウエハステージ２１を移動させることにより、光学顕微鏡７がレンズ３５の上方位置に相対移動させられる。そして、レンズ３５の位置で異物検査位置が撮像される。また、光学顕微鏡７を洗浄する際には、ウエハステージ２１を移動させることにより、光学顕微鏡７が洗浄部４の位置に相対移動させられて、洗浄部４で洗浄される。
【００４５】
基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査を行う場合、予め測定光学系検査部３が測定前画像５１Ａを撮像しておく（ｓ１）。具体的には、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の異物検査位置を撮像することによって、測定前画像５１Ａが取得される。この測定前画像５１Ａは、測定前画像ＤＢ４５に格納される。
【００４６】
この後、基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査が行われる。基板検査部２が検査した欠陥検査結果は、欠陥検査装置１が備える合わせずれ計測結果ＤＢ４１に格納される（ｓ２）。
【００４７】
基板検査部２によってウエハＷの欠陥検査が行われた後、測定光学系検査部３が測定後画像５１Ｂを撮像する（ｓ３）。具体的には、測定光学系検査部３が、光学顕微鏡７の異物検査位置を撮像することによって、測定後画像５１Ｂが取得される。この測定後画像５１Ｂは、測定後画像ＤＢ４６に格納される。
【００４８】
そして、画像比較部４２が、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の測定後画像５１Ｂと、を比較し（ｓ４）、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。判定部４３は、画像差分情報に基づいて、異物検査位置（光学顕微鏡７の底部近傍）に異物が付着しているか否かを判定する（ｓ５）。
【００４９】
判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していると判定した場合、制御部５は、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。洗浄部４で光学顕微鏡７が洗浄された後、再び、（ｓ３）〜（ｓ５）の処理が繰り返される。
【００５０】
具体的には、測定光学系検査部３が測定後画像５１Ｂを撮像し（ｓ３）、測定後画像５１Ｂが測定後画像ＤＢ４６に格納される。そして、画像比較部４２が、測定前画像ＤＢ４５内の測定前画像５１Ａと、測定後画像ＤＢ４６内の新たな測定後画像５１Ｂと、を比較し（ｓ４）、画像の差分を算出する。画像比較部４２は、算出した画像の差分を画像差分情報として判定部４３に送る。判定部４３は、画像差分情報に基づいて、異物検査位置に異物が付着しているか否かを判定する（ｓ５）。判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していると判定した場合、制御部５は、洗浄部４に光学顕微鏡７を洗浄させる。
【００５１】
基板検査部２では、判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していないと判定するまで、（ｓ３）〜（ｓ５）の処理が繰り返される。判定部４３が、異物検査位置に異物が付着していないと判定すると、次のウエハＷに対し、基板検査部２が、ウエハＷの欠陥検査を行なう。
【００５２】
欠陥検査装置１では、基板検査部２によるウエハＷの欠陥検査と、測定光学系検査部３による光学顕微鏡７に異物が付着しているか否かの検査と、が繰り返される。そして、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には、洗浄部４によって光学顕微鏡７の洗浄が行われる。
【００５３】
洗浄部４は、物理的に光学顕微鏡７を洗浄して異物を除去してもよいし、化学的に光学顕微鏡７を洗浄して異物を除去してもよい。洗浄部４は、例えば、柔らかい布状部材を有しており、布状部材が光学顕微鏡７の洗浄位置（先端部など）に押し当てられる。そして、布状部材を回転させることにより、光学顕微鏡７から異物が除去される。なお、布状部材には、水、アルコール、薬液などを含ませておいてもよい。また、洗浄部４に水、アルコール、薬液などの液体を貯める筒を設けておき、光学顕微鏡７を筒内に浸すことにより、光学顕微鏡７から異物を除去してもよい。また、洗浄部４を複数設けておき、各洗浄部４で順番に光学顕微鏡７から異物除去処理を行ってもよい。
【００５４】
なお、本実施の形態では、ウエハＷ毎に光学顕微鏡７の異物有無検査を行う場合について説明したが、光学顕微鏡７の異物有無検査は、複数枚のウエハＷを欠陥検査した後に行なってもよい。また、光学顕微鏡７の異物有無検査は、ウエハＷのロット毎に行ってもよい。また、光学顕微鏡７の異物有無検査は、複数ロットに１回の割合で行ってもよい。
【００５５】
また、測定前画像５１Ａは、以前に撮像されたものを再使用してもよい。例えば、異物が付着していないことが確認済みの光学顕微鏡７（例えば新品や洗浄後）の異物検査位置における画像を基準画像として撮像しておく。そして、画像比較部４２は、基準画像と測定後画像５１Ｂとを比較することにより、画像差分情報を算出する。これにより、測定前画像５１Ａを毎回撮像する必要がなくなり、短時間で異物の有無を検査できる。
【００５６】
また、基準画像と測定前画像５１Ａとを比較することによって光学顕微鏡７に異物が付着しているか否かを判定してもよい。この場合、ウエハＷの欠陥検査前に、光学顕微鏡７に異物が付着していると判定されると、ウエハＷの欠陥検査前に光学顕微鏡７の洗浄が行われる。これにより、異物の付着した状態でウエハＷの欠陥検査が行われてしまうことを防止できる。
【００５７】
また、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理は、何れの半導体製造工程で行ってもよい。例えば、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理は、ウエハプロセスのレイヤ毎に行なわれる。具体的には、レジストの塗布されたウエハＷにマスクを用いて露光処理を行ない、その後ウエハＷを現像処理してウエハＷ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンと、レジストパターンよりも下層側に形成されているパターンと、の間の位置合わせ測定が行われる。このとき、光学顕微鏡７に異物が付着していれば、光学顕微鏡７の洗浄が行われる。これにより、測定光学系の状態を確認しつつウエハＷの欠陥検査が行われる。
【００５８】
ウエハＷの欠陥検査で合格判定となった場合には、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側に成膜されている下層膜がエッチング処理される。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウエハＷ上に形成される。この後、形成された実パターン上に新たな膜が成膜され、新たな膜上にレジストが塗布される。そして、レジストの塗布されたウエハＷにマスクを用いて露光が行なわれる。
【００５９】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、上述した成膜、露光処理、現像処理、ウエハＷの欠陥検査、光学顕微鏡７の異物有無検査、異物除去処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００６０】
このように実施形態によれば、欠陥検査装置１が測定光学系検査部３を備えているので、測定光学系（光学顕微鏡７）の状態を確認しつつ、ウエハＷの欠陥検査を行うことが可能となる。これにより、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には、ウエハＷの欠陥検査を中断することが可能となり、パターン欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、欠陥検査装置１が洗浄部４を備えているので、光学顕微鏡７に異物が付着している場合には光学顕微鏡７から異物を除去することが可能となる。これにより、異物の除去された光学顕微鏡７を用いて、ウエハＷの欠陥検査を再開することが可能となる。
【００６２】
したがって、短時間で容易に光学顕微鏡７の状態判定と異物除去を行うことが可能となり、その結果、ウエハＷ上のパターンに損傷を与えることなくウエハＷの欠陥検査を行うことが可能となる。また、パターン欠陥の発生を抑制して不良率を低減することが可能となる。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…欠陥検査装置、２…基板検査部、３…測定光学系検査部、４…洗浄部、７…光学顕微鏡、３０…ウエハ上パターン、３１…対物レンズ、３４…ＣＣＤカメラ、４２…画像比較部、４３…判定部、５０…撮像部、５１Ａ…測定前画像、５１Ｂ…測定後画像、４５…測定前画像ＤＢ、４６…測定後画像ＤＢ、Ｍ…測定用マーク、Ｗ…ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部と、
前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部と、
を備え、
前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行うことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記基準となる基準画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行う前に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行なった後に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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】
前記基準となる基準画像は、正常状態であることが確認されている底部近傍を予め撮像しておいた画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行なった後に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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】
前記基準となる基準画像は、正常状態であることが確認されている底部近傍を予め撮像しておいた画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行う前に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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５】
前記基板検査部は、前記半導体基板上に形成された下層側の回路パターンと上層側の回路パターンとの間の前記位置合わせ測定を行うことにより、位置合わせに関する欠陥検査を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記測定光学系検査部が前記底部近傍に異常があると判断した場合に、前記底部近傍を洗浄する洗浄部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査ステップと、
前記半導体基板の欠陥検査が行なわれていない間に、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査ステップと、
を含み、
前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、が比較され、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査が行なわれることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１】
半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査部と、
前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行っていない間に、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査部と、
を備え、
前記測定光学系検査部は、前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、を比較し、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査を行うことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記基準となる基準画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行う前に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行なった後に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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】
前記基準となる基準画像は、正常状態であることが確認されている底部近傍を予め撮像しておいた画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行なった後に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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】
前記基準となる基準画像は、正常状態であることが確認されている底部近傍を予め撮像しておいた画像であり、かつ前記第１の撮像画像は、前記基板検査部が前記半導体基板の欠陥検査を行う前に前記測定光学系検査部が前記底部近傍を撮像した画像であ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５】
前記基板検査部は、前記半導体基板上に形成された下層側の回路パターンと上層側の回路パターンとの間の前記位置合わせ測定を行うことにより、位置合わせに関する欠陥検査を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記測定光学系検査部が前記底部近傍に異常があると判断した場合に、前記底部近傍を洗浄する洗浄部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
半導体基板を測定光学系によって表面観察し、観察結果に基づいて前記半導体基板の欠陥検査を行う基板検査ステップと、
前記半導体基板の欠陥検査が行なわれていない間に、前記測定光学系のうち前記表面観察を行う際に前記半導体基板の表面に近接する底部近傍を撮像し、撮像した画像である第１の撮像画像を用いて前記底部近傍の状態検査を行う測定光学系検査ステップと、
を含み、
前記状態検査の基準となる基準画像と、前記第１の撮像画像と、が比較され、比較結果に基づいて、前記底部近傍の状態検査が行なわれることを特徴とする欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６２３７４（Ｐ２０１３−６２３７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９７７３（Ｐ２０１１−１９９７７３）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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