JP5608722B2 - 検査装置、および検査装置の調整方法 - Google Patents
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Description
(イ)図5に示すように、前記直流電流設定値入力部6,前記パルス電流設定値入力部7,前記パルス幅入力部8、および前記パルス繰返し間隔入力部9に代わり、直流電流設定インタフェース61,パルス電流設定インタフェース71,パルス幅設定インタフェース81、およびパルス発生タイミング信号インタフェース91がそれぞれ付属しており、前記表面検査装置内蔵の制御用マイクロコンピュータ40に接続され、前記制御用マイクロコンピュータ40からの指令によって前記発光素子1に与える直流駆動電流の量,パルス駆動電流の量とそのパルス幅、およびパルス駆動電流の発生タイミングを制御することができる。
(ロ)前記切替機構13は、前記制御用マイクロコンピュータ40からの指令によって、前記NDフィルタ12を光路中に挿入したり外したりする。
(ハ)図6の側面図に示すように、光ファイバ20の出射側端面は、各基準光量発生用光源装置100に対応付けられた1個の前記光検出器50の受光面近傍に、実際の被検査ウェーハの検査時に前記半導体ウェーハ上の欠陥から発生する散乱光を前記光検出器50が検出するのに妨げとならず、かつ光ファイバ20の出射側端面から取り出される光が有効に前記光検出器50の受光面に当たるよう配置されている。
Step 1:オペレータは検査開始前に、検査対象の半導体ウェーハと同等の表面状態(成膜,表面粗さなど)を有し、清浄な半導体ウェーハ上に、粒径が既知の標準粒子(一般にPSL:ポリスチレンラテックス球が用いられる)を塗布した校正用ウェーハを準備する。通常、検査時に検出することが必要とされる粒径範囲で、何段階か粒径の異なる標準粒子を塗布したウェーハを使用する。
Step 2:オペレータは本実施例の表面検査装置の検査条件を、実際の被検査対象ウェーハに対して行う検査の検査条件に合わせて設定する。
Step 3:オペレータは前記校正用ウェーハの検査を開始させる。
Step 4:表面検査装置は検査を実施し、前記校正用ウェーハ上に塗布された各標準粒子の大きさと、その標準粒子に対応して光検出器から得られる信号強度との間の関係を記録する。
Step 5:表面検査装置はStep 4の検査終了後、Step 4で記録された、各標準粒子の大きさと、その標準粒子に対応して光検出器から得られる信号強度との間の関係から統計計算を行い、校正曲線を作成する。
Step 1:オペレータが入力した、「塗布された前記標準粒子の粒径値」を受け取る。Step 2:前記10個の各光検出器50に、検査用光源からの光によって前記校正用ウェーハから発生する光のみが受光されるようにし、前記10個の基準光量発生用光源装100の出力光は前記各光検出器50に入射しないようにする。
Step 3:検査を実施し、前記校正用ウェーハ上に塗布された標準粒子に対応して前記各光検出器50ごとに得られた信号強度を個別に記録する。信号強度としては、各光検出器から得られる信号のうちで、時間変化が概略直流成分である前記背景散乱光に対応する信号強度と、時間変化がパルス状である標準粒子からの散乱光に対応する信号強度の両方を記録する。
Step 4:次に、前記各光検出器50に、前記各基準光量発生用光源装置100の出力光のみが受光されるようにし、前記検査用光源からの光によって前記校正用ウェーハから発生する光は前記光検出器50に入射しないようにする。
Step 5:前記基準光量発生用光源装置100のパルス幅設定を、前記標準粒子を塗布した位置の半径、およびStep 3の検査で使用した回転ステージの回転速度と照明スポットの径から下記の式で計算される時間に設定する。
Step 6:前記10個の基準光量発生用光源装置100の直流電流設定、およびパルス電流設定に、各々予め定めた初期値を与える。この時点で、前記各基準光量発生用光源装置100からは前記各直流電流設定値に対応した直流成分の光出力が継続的に発生される。
Step 7:前記基準光量発生用光源装置100にパルス発生タイミング信号を与える。これにより前記基準光量発生用光源装置100からの出力光には、前記の継続的な直流成分に加えてパルス成分が重畳されるので、この出力光に対応して前記各光検出器50から得られる信号強度を個別に記録する。この際Step 3と同様に、直流成分対応する信号強度とパルス成分に対応する信号強度の両方を記録する。
Step 8:Step 7で記録された各信号強度が、Step 3で記録された各信号強度に等しくなるまで、前記10個の各基準光量発生用光源装置の直流電流設定値およびパルス電流設定値を調整してStep 7を繰り返す。
Step 9:Step 8で最終的に決定された各直流電流値を前記基準光量データベース内の各光検出器50に対応した場所に登録する。
Step 10:Step 1で受け取った粒径値とStep 8で最終的に決定された各パルス電流値を対にして、前記基準光量データベース内の各光検出器50に対応した場所に登録する。
Step 1:前記基準光量データベースに追加すべき標準粒子の粒径をdとする。
Step 2:In(d)を精度良く求めるために、前記基準光量データベースにデータが格納されている粒径の中でdに最も近い粒径をd′とし、その標準粒子に対応する、第n番目の光検出器(n=1,2,・・,10)に対応するパルス電流値をIn(d′)とする。
Step 3:dが検査時に使用する波長の概略1/6より小さい場合は、レーリー散乱領域となる。レーリー散乱領域では、欠陥で散乱される光の光量は欠陥の粒径の約6乗に比例するため、下式により粒径dの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量に対応する各パルス電流値In(d)を求める。
、Step 5以降の処理により粒径dの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量に対応する各パルス電流値In(d)を求める。
Step 5:ミー散乱理論に基づくシミュレーション計算を行い、第n番目の光検出器において集光及び検出される小立体角範囲に粒径dの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量Sn(d)と、粒径d′の標準粒子が発生するであろう散乱光の光量Sn(d′)を求める。なお両者の計算時に、粒径以外の条件は全て同等として計算するものとする。Step 6:下式により各パルス電流値In(d)を求める。
あるいは、もし予め被検査ウェーハ上の照明スポットから前記各光検出器に至る光路にある各集光光学系の透過効率ηnが分かっている場合には、前記Sn(d)にηnを乗じた光量、すなわちηn×Sn(d)を前記光源装置から取り出せるようにしたときの前記光源装置のパルス電流をもってIn(d)としても良い。
Step 1:各光検出器50の光電子増倍管の印加電圧,信号増幅器のゲイン、など各光検出器50の出力信号に関係するパラメータを、作成しようとしている校正曲線が対応付けられている検査条件に従って出力信号が飽和せず、かつ、十分な出力信号が得られるように適正な値に設定する。
Step 2:前記各光検出器50に、前記各基準光量発生用光源装置100の出力光のみが受光されるようにし、前記検査用光源によって前記校正用ウェーハから発生する光は前記光検出器50に入射しないようにする。
Step 3:前記各基準光量発生用光源装置100のパルス幅設定を、作成しようとしている校正曲線が対応付けられている検査条件で使用される回転ステージの回転速度と照明スポットの径、および校正用ウェーハの作成時に前記標準粒子を塗布する位置の半径の値から下記の式で計算される時間に設定する。
Step 4:校正用ウェーハデータに格納されている、各光検出器50に対応する直流電流値を読み出す。
Step 5:標準粒子カウンタ(以下、Mと表記)の値を1に設定する。
Step 6:前記標準粒子データテーブル中にM番目のデータセットとして格納されている、粒径値,各光検出器50に対応する直流電流値およびパルス電流値を読み出す。
Step 7:前記各基準光量発生用光源装置100にStep 4で読み出した直流電流値とStep 6で読み出したパルス電流値を設定し、それらの値に対応する光を発生させる。
Step 8:Step 7の発光を各光検出器50で検出し、その時に得られる各信号強度値(直流成分に対応する信号強度とパルス成分に対応する信号強度の両方)とStep 6で読み出した粒径値を、各光検出器50ごとに個別に前記校正曲線作成用データテーブルのM番目のデータセットとして格納する。
Step 9:標準粒子データテーブル内の全データについて処理が終わるまで、Mの値を1ずつ増やしながらStep 6〜Step 8の処理を繰り返す。
Step 10:前記校正曲線作成用データテーブルに格納されたデータセットから最小二乗法等の統計演算を行うことにより、校正曲線を作成する。
2 直流電流発生部
3 パルス電流発生部
4 電流加算器
6 直流電流設定値入力部
7 パルス電流設定値入力部
8 パルス幅入力部
9 パルス繰返し間隔入力部
10 集光レンズ
11 ビームスプリッタ
12 NDフィルタ
13 切替機構
14 光量モニタ用検出器
20 光ファイバ
21 直流電流増幅器
31 パルス電流増幅器
40 制御用マイクロコンピュータ
41 基準光量発生用光源装置制御インタフェース
50 光検出器
61 直流電流設定インタフェース
71 パルス電流設定インタフェース
81 パルス幅設定インタフェース
91 パルス発生タイミング信号インタフェース
100 基準光量発生用光源装置
101 欠陥
111 光源
126 増幅器
130 A/D変換器
140 サンプリング制御部
150 サンプリングデータ平均化部
200 半導体ウェーハ
201 チャック
202 被検査物体移動ステージ
203 回転ステージ
204 並進ステージ
205 Zステージ
206 検査座標検出部
208 欠陥判定部
210 照明・検出光学系
220 粒径算出部
230 欠陥座標検出部
240 基準光量発生装置からの光
250 一次元CCD
Claims (20)
- 試料に光を供給する第1の照明光学系と、
前記試料からの光を検出する検出光学系と、
所望寸法の欠陥から発生する光の時間特性を模擬した光を前記検出光学系へ供給する第2の照明光学系と、
前記検出光学系が前記模擬した光を検出した結果を使用して、検査の際に前記検出光学系の検出結果を欠陥の寸法へ換算するための関数を得る処理部と、を有し、
前記検出光学系は複数の画素を有するセンサを含み、前記模擬した光は前記複数の画素へ供給されることを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記模擬した光は、前記所望寸法の欠陥から発生するパルス成分を含むことを特徴とする検査装置。 - 請求項2に記載の検査装置において、
前記模擬した光はレーリー散乱領域の光を含むことを特徴とする検査装置。 - 請求項3に記載の検査装置において、
前記第2の照明光学系は、前記模擬した光を前記レーリー散乱領域からミー散乱領域まで変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項4に記載の検査装置において、
前記模擬した光は、検査すべき試料の表面状態に応じた直流成分を含むことを特徴とする検査装置。 - 請求項5に記載の検査装置において、
前記第2の照明光学系は、
前記模擬した光を発生する発光素子と、
前記発光素子を駆動するためのパルス電流を発生するパルス電流発生系と、
前記発光素子を駆動するための直流電流を発生する直流電流発生系と、
前記発光素子からの光の一部を検出する検出系と、を有し、
前記パルス電流発生系、及び前記直流電流発生系は前記検出系の出力が所望の値となるよう前記パルス電流、及び前記直流電流を変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項5に記載の検査装置において、
前記第2の照明光学系の光路に出し入れ可能に配置された減光フィルタを有することを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記模擬した光はレーリー散乱領域の光を含むことを特徴とする検査装置。 - 請求項8に記載の検査装置において、
前記第2の照明光学系は、前記模擬した光を前記レーリー散乱領域からミー散乱領域まで変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項2に記載の検査装置において、
前記模擬した光は、検査すべき試料の表面状態に応じた直流成分を含むことを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において
前記模擬した光は第1の模擬した光、及び第2の模擬した光を含み、
前記第1の模擬した光は前記センサの第1の画素へ、前記第2の模擬した光は前記センサの第2の画素へ供給されることを特徴とする検査装置。 - 所望寸法の欠陥から発生する光の時間特性を模擬した光を試料からの光を検出する複数の画素へ供給し、
前記検出光学系が前記模擬した光を検出した結果を使用して、検査の際に前記検出光学系の検出結果を欠陥の寸法へ換算するための関数を得ることを特徴とする検査装置の調整方法。 - 請求項12に記載の調整方法において、
前記模擬した光は、前記所望寸法の欠陥から発生するパルス成分を含むことを特徴とする調整方法。 - 請求項13に記載の調整方法において、
前記模擬した光はレーリー散乱領域の光を含むことを特徴とする調整方法。 - 請求項14に記載の調整方法において、
前記模擬した光を前記レーリー散乱領域からミー散乱領域まで変更することを特徴とする調整方法。 - 請求項15に記載の調整方法において、
前記模擬した光は検査すべき試料の表面状態に応じた直流成分を含むことを特徴とする調整方法。 - 請求項12に記載の調整方法において、
前記模擬した光はレーリー散乱領域の光を含むことを特徴とする調整方法。 - 請求項17に記載の調整方法において、
前記模擬した光を前記レーリー散乱領域からミー散乱領域まで変更することを特徴とする調整方法。 - 請求項12に記載の調整方法において、
前記模擬した光は、検査すべき試料の表面状態に応じた直流成分を含むことを特徴とする調整方法。 - 請求項12に記載の調整方法において、
前記模擬した光は第1の模擬した光、及び第2の模擬した光を含み、
前記第1の模擬した光を第1の画素へ供給し、前記第2の模擬した光を第2の画素へ供給する調整方法。
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