JP2005003476A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる表面検査装置を提供する。
【解決手段】被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、複数の候補ごとに、第１評価値と第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、総合評価値に基づいて、複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部とを備える。
【選択図】 図３
【解決手段】被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、複数の候補ごとに、第１評価値と第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、総合評価値に基づいて、複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部とを備える。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において基板の表面を検査する表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、基板（ウエハやプレート）の表面に形成された繰り返しパターンの検査が行われる。
自動化された従来の表面検査装置は、基板の表面に検査用の照明光を照射し、そのとき基板上の繰り返しパターンから発生する回折光または反射光に基づいて基板の像を撮像し、得られた基板画像を自動的に画像処理して表面検査を行うものである。このような表面検査装置では、一般に、画像の明暗差（コントラスト差）により、繰り返しパターンの欠陥箇所が特定される。
【０００３】
そして、このような表面検査装置では、装置条件（例えば基板のチルト角や基板に対する照明光量、照明波長など）を自動的に変更しながら撮像を行い、得られた複数の画像に基づいて、最適な装置条件を得ている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、基板上の繰り返しパターンは複数種類あるため、上記した従来の表面検査装置では、最適な装置条件が複数個得られることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６２３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、得られた複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い条件も含まれる。そのため、このような複数の最適な装置条件を順にすべて用いて複数回表面検査を行っても、検査精度が上がらない場合がある。また、複数回表面検査を行うことにより、全体の検査処理時間が長くなる。そこで、複数の最適な装置条件を絞り込むことが望まれている。しかし、このような絞り込みを自動的に行う適切な方法はいまのところ提案されていない。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の表面検査装置は、被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、前記取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、前記装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、前記複数の候補ごとに、前記第１評価値と前記第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、前記総合評価値に基づいて、前記複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第１算出部は、前記第１評価値として、前記被検物体に対する照明の光量に基づく回折効率評価値、前記照明の波長と前記被検物体の載置角度とに基づくパターンピッチ評価値、前記被検物体に対する前記照明の入射角に基づくチルト角評価値、前記被検物体の下地層における回折光に基づく下地条件評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第２算出部は、前記第２評価値として、前記画像の均一性に基づく画像品質評価値、前記画像上のパターン部分の面積に基づく検査面積評価値、前記被検物体の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の表面検査装置は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の表面検査装置において、前記取込部により取り込まれた複数の画像に対してパターン分類を行う分類部をさらに備え、前記選択部は、前記総合評価値に加えて、前記パターン分類結果に基づいて前記選択を行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態は、請求項１〜請求項４に対応する。
本実施形態の表面検査装置１０は、図１に示すように、被検物体であるウエハ１１を保持するホルダ１２と、ホルダ１２上のウエハ１１の表面に照明光Ｌ１を照射する照明光学系１３と、照明光Ｌ１が照射されたウエハ１１の表面からの回折光Ｌ２を受光する受光光学系１４と、画像処理装置１５とで構成されている。
【００１３】
本実施形態の表面検査装置１０は、半導体回路素子の製造工程において、ウエハ１１の表面に形成された繰り返しパターンの欠陥検査を自動的に行うための装置である。繰り返しパターンとは、周期的に繰り返される線配列形状の回路パターンのことである（以下、「パターン」と称する）。
表面検査装置１０のホルダ１２には、不図示のチルト機構が設けられる。このため、ホルダ１２は、チルト機構によって、ウエハ１１の表面を通る軸Ａｘ１のまわりに所定の角度範囲（例えば、２０°〜７５°）内でチルト可能である。
【００１４】
なお、ホルダ１２は、不図示の搬送装置によって搬送されてきたウエハ１１を上面に載置し、真空吸着によって固定保持する。
ここで、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１に平行な方向をＸ方向とする。また、ホルダ１２（ウエハ１１）が水平に保たれた状態での法線（基準法線Ａｘ２）に平行な方向をＺ方向とする。さらに、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００１５】
表面検査装置１０の照明光学系１３は、光源２１とライトガイド２２と凹面反射鏡２３とで構成された偏心光学系であり、光源２１は、放電ランプ２４と波長選択フィルタ２５とニュートラルデンシティ（ＮＤ）フィルタ２６とで構成されている。
このうち、放電ランプ２４は、例えばメタルハライドランプや水銀ランプである。波長選択フィルタ２５は、放電ランプ２４から射出された光の波長選択を行う。この波長選択フィルタ２５は、照明光Ｌ１の波長を調整する手段である。ＮＤフィルタ２６は、波長選択フィルタ２５からの光の光量調整を行う。
【００１６】
ライトガイド２２は、光源２１からの光を伝送して、端面２２ａから凹面反射鏡２３に向けて射出する。ライトガイド２２の端面２２ａは、凹面反射鏡２３の前側焦点位置に配置されている。
凹面反射鏡２３は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２３の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ１）は、Ｚ方向に対して所定の角度だけ傾けられている。
【００１７】
また、凹面反射鏡２３は、光軸Ｏ１がホルダ１２の軸Ａｘ１（Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。このため、光軸Ｏ１とウエハ１１の法線（軸Ａｘ２）とを含む面（入射面）は、ＹＺ面に平行となる。
さらに、凹面反射鏡２３は、後側焦点面がウエハ１１面と略一致するように配置されている。このため、表面検査装置１０の照明光学系１３は、ウエハ１１側に対してテレセントリックな光学系となっている。
【００１８】
上記の照明光学系１３において、光源２１からの光は、ライトガイド２２と凹面反射鏡２３とを介して、ウエハ１１の表面全体に照射される（照明光Ｌ１）。照明光Ｌ１は、ウエハ１１上の任意の点に到達する光束の中心線が光軸Ｏ１に略平行な光束である。照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ１との間の角度に相当する。
【００１９】
このようにして照明光Ｌ１が照射されると、ウエハ１１の表面に形成されたパターンからは、後述する回折の条件にしたがって、回折光Ｌ２が発生する。回折光Ｌ２の強度は、パターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度に相当する。ちなみに、回折光Ｌ２を発生させるパターンの直線方向は、ホルダ１２の軸Ａｘ１に略平行である。
【００２０】
ここで、回折の条件は、照明光Ｌ１の波長λおよび入射角（θｉ−Ｔ）、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）および回折次数ｎ、パターンのピッチｐを用いると、次式（１）で表すことができる。
ｓｉｎ（θｉ−Ｔ） − ｓｉｎ（θｒ＋Ｔ） ＝ ｎλ／ｐ …（１）
式（１）において、入射角（θｉ−Ｔ）および回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。回折次数ｎは、ｎ＝０の０次回折光（正反射光）を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。
【００２１】
また、式（１）において、θｉは基準法線（Ｚ方向）と光軸Ｏ１との間の角度を表し、θｒは基準法線（Ｚ方向）と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度を表し、Ｔはホルダ１２のチルト角を表している。チルト角Ｔは、所定の角度範囲（２０°〜７５°）内において可変であり、ホルダ１２が水平状態に保たれたときをＴ＝０とし、入射側への角度方向をプラス、反対側への角度方向をマイナスとする。θｉは、表面検査装置１０における固定値であり、チルト角Ｔ＝０のときの照明光Ｌ１の入射角に相当する。θｒは、チルト角Ｔ＝０のときの回折光Ｌ２の回折角に相当する。
【００２２】
式（１）からも分かるように、チルト角Ｔを変化させることにより、照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）をチルト角Ｔに応じて変化させることができ、結果として、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）も変化させることができる。
表面検査装置１０の受光光学系１４は、回折光Ｌ２を受光する光学系であり、凹面反射鏡２７と、ＣＣＤカメラ２８とで構成された偏心光学系である。
【００２３】
凹面反射鏡２７は、上記の凹面反射鏡２３と同様の反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２７の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ２）が基準法線（Ｚ方向）に対して所定の角度θｄだけ傾くように配置されている。
θｄは、表面検査装置１０における固定値である。以下、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ２との間の角度（θｄ＋Ｔ）を受光角という。この受光角（θｄ＋Ｔ）も、上記の入射角（θｉ−Ｔ）と同様、チルト角Ｔに応じて変化する。
【００２４】
また、ＣＣＤカメラ２８は、その撮像面が凹面反射鏡２３の焦点面と略一致するように配置される。ＣＣＤカメラ２８の撮像面には、複数の画素が２次元的に配列されている。
上記の受光光学系１４において、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２は、凹面反射鏡２３を介して集光され、ＣＣＤカメラ２８の撮像面上に到達する。ＣＣＤカメラ２８の撮像面上には、回折光Ｌ２によるウエハ１１の像（ウエハ回折像）が形成される。ＣＣＤカメラ２８は、ウエハ回折像を撮像して、画像信号を画像処理装置１５に出力する。
【００２５】
ここで、回折光Ｌ２の強度は、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。このため、ＣＣＤカメラ２８の撮像面に形成されるウエハ回折像には、パターンの欠陥箇所と正常箇所とに起因する明暗差（コントラスト差）が生じることになる。
【００２６】
表面検査装置１０の画像処理装置１５は、制御部１６と、条件決定部１７と、欠陥検出部１８と、メモリ１９とで構成されている。
このうち制御部１６は、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１まわりのチルト制御、ＮＤフィルタ２６による光量の調整制御、波長選択フィルタ２５による波長の選択制御を行う。つまり、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８がウエハ回折像を撮像する際の装置条件（後述するホルダ１２のチルト角Ｔなど）を設定する手段である。
【００２７】
また、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８から得られるウエハ回折像の画像信号を所定ビット（例えば８ビット）のディジタル画像に変換して、メモリ１９に記憶させる。さらに、上記の装置条件も併せてメモリ１９に記憶させる。
条件決定部１７と制御部１６とは、ウエハ回折像をもとに最適な装置条件を得る。そして、制御部１６は、複数得られる最適な装置条件に対して選択処理を行い、最適な装置条件を絞り込む（詳細は後述する）。
【００２８】
また、欠陥検出部１８は、選択処理により絞り込まれた最適な装置条件に基づいて、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥検出処理を行う。なお、欠陥検出部１８における欠陥検出の具体的な方法は、公知技術と同様であるため、説明および図示を省略する。
ところで、本実施形態の表面検査装置１０では、上記の照明光学系１３と受光光学系１４とが固定されている（θｉ，θｄは固定値）。このため、入射角（θｉ−Ｔ）および受光角（θｄ＋Ｔ）の調整は、ホルダ１２（ウエハ１１）を軸Ａｘ１のまわりにチルトさせることで行われる。ただし、入射角（θｉ−Ｔ）と受光角（θｄ＋Ｔ）との和は常に一定である。
【００２９】
この表面検査装置１０では、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）が受光角（θｄ＋Ｔ）と一致するようにホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、つまり、式（１）のθｒにθｄ（固定値）を代入したときの解Ｔにしたがってホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２を受光光学系１４の光軸Ｏ２に沿って進行させることができる。
【００３０】
なお、照明光学系１３、受光光学系１４、ＣＣＤカメラ２８、および画像処理装置１５は、請求項の「取込部」に対応し、画像処理装置１５は、請求項の「決定部」、「第１算出部」、「第２算出部」、「第３算出部」、「選択部」、および「分類部」に対応する。
次に、本実施形態の表面検査装置１０における最適な装置条件の選択処理について説明する。
【００３１】
まず、複数の装置条件で画像の取り込みが行われる。なお、以下では、装置条件がホルダ１２のチルト角Ｔ、照明光Ｌ１の照明光量、照明光Ｌ１の波長λであり、チルト角Ｔが可変で、照明光量および波長λが一定の値である例を示す。
ウエハ１１がホルダ１２上に固定されると、制御部１６は、ホルダ１２の制御を行い、装置条件のうちホルダ１２のチルト角Ｔを変化させながら、ＣＣＤカメラ２８によりウエハ１１の回折像を撮像して画像を取り込み、ディジタル画像に変換する。このとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する装置条件を、画像と共にメモリ１９に記憶する。
【００３２】
チルト角を変化させる範囲は予めメモリ１９に記憶されている（例えば、２０°〜７５°）。そして、このチルト角の範囲について画像の取り込みが完了すると、条件決定部１７は取得した全ての画像のそれぞれについて、画像内の最大輝度値を求める。
図２は、チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。図２のグラフの横軸は、チルト角（装置条件）を示し、縦軸は、その装置条件により取り込まれた画像の最大輝度値（複数の画像について求められるので複数個ある）を示す。
【００３３】
制御部１６は、チルト角Ｔの変化に応じた最大輝度値の変化を求め、最大輝度値の極大値を求める。そして、最大輝度値の極大値に対応する画像が撮像された際の装置条件を最適な装置条件と決定する。
ここで、前述した極大値は、図２に示すように、複数存在する。なぜなら、ウエハ１１に形成されたパターンは、ピッチが異なるものが複数種類存在する場合が多いからである。パターンのピッチが異なると回折光が発生する方向が異なる。すなわち、回折角が異なるので、画像の最大輝度値は、複数のチルト角において極大値となる。このようなことから、最適な装置条件は１つに絞られず、複数の装置条件が決定されることになる。このような複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い装置条件も含まれる。よって、以下では、これらの最適な装置条件を「候補条件」と称する。なお、候補条件は、請求項の「最適な装置条件の候補」に対応する。
【００３４】
そして、制御部１６は、メモリ１９に記憶された装置条件のうち、いずれの装置条件が、候補条件として決定されたかをメモリ１９に記憶する。
以上説明したような処理により、複数の候補条件がそれぞれ画像と対応付けられて、メモリ１９に記憶されることになる。
以降、制御部１６は、図３に示すフローチャートの手順にしたがって各処理を行う。なお、本実施形態では、複数の候補条件から、３つの最適な装置条件（最適な条件１、最適な条件２、最適な条件３）を選択する（複数の候補条件を３つの最適な装置条件に絞り込む）場合の例を示す。また、処理の過程で算出される各評価値は、算出対象の候補条件が最適な装置条件であるかを評価するための評価値である。各評価値は、表面検査に対する感度が高い候補条件ほど大きい値が算出される。
【００３５】
制御部１６は、候補条件をメモリ１９から読み込む（ステップＳ１）。候補条件には、チルト角Ｔ、照明光量、照明の波長λが含まれる。
次に、制御部１６は、読み込んだ候補条件に基づいて回折効率評価値を算出する（ステップＳ２）。
回折効率評価値は、ウエハ１１に対する照明光量に基づいて算出され、回折効率が高い候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３６】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に基づいてパターンピッチ評価値を算出する（ステップＳ３）。
パターンピッチ評価値は、ウエハ１１に対する照明の波長λとチルト角Ｔとに基づいて算出される。具体的には、式（１）に、波長λとチルト角Ｔとを代入することにより求められるパターンピッチが微細である候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３７】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に対応づけてメモり１９に記憶された画像を読み込む（ステップＳ４）。
次に、制御部１６は、読み込んだ画像に基づいて画像品質評価値を算出する（ステップＳ５）。
画像品質評価値は、画像の均一性に基づいて算出され、画像における輝度分布のばらつきが小さい（ムラが少ない）候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３８】
次に、制御部１６は、ステップＳ４読み込んだ画像に基づいて検査面積評価値を算出する（ステップＳ６）。
検査面積評価値は、画像上のパターン部分の面積に基づいて算出され、パターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の全体に対する割合が大きい候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３９】
次に、制御部１６は、総合評価値を算出する（ステップＳ７）。
総合評価値は、ステップＳ２で算出した回折効率評価値、ステップＳ３で算出したパターンピッチ評価値、ステップＳ５で算出した画像品質評価値、ステップＳ６で算出した検査面積評価値を組み合わせて算出される。制御部１６は、それぞれの評価値に予め定められた重み付けを行ってから加算することにより総合評価値を算出する。したがって、このように算出された総合評価値は、上述した各評価値と同様に、表面検査に対する感度が高い候補条件であるほど大きい値が算出される。
【００４０】
次に、制御部１６は、全ての候補条件について総合評価値の算出が終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。
制御部１６は、予め決定された複数の候補条件について、ステップＳ１〜ステップＳ７の処理が終了したかを判定し、終了していない場合（ステップＳ８ＮＯ）は、次の候補条件およびその条件で取り込まれた画像を評価値の算出対象とする（ステップＳ９）。そして、制御部１６は、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理を繰り返し、全ての候補条件について評価値の算出が終了する（ステップＳ８ＹＥＳ）と、次の処理を行う。
【００４１】
すなわち、制御部１６は、パターン分類を行う（ステップＳ１０）。
まず、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像を全て取り込み、画像に表れているパターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の位置および形状を画像処理によって解析し、類似性の高い画像ごとにグループ分けする。本実施形態では、４つのグループ（グループ番号１〜４）に分類されるものとする。
【００４２】
図４に、上述した各評価値およびパターン分類の結果の例を示す。図４において、条件１〜条件５は、それぞれ候補条件を示し、パターン分類の欄の数字はグループ番号を示す。
次に、制御部１６は、設計値に該当する条件があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００４３】
設計値とは、設計時に定められたパターンピッチであり、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像のうち、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がある場合（ステップＳ１１ＹＥＳ）には、その画像が取り込まれた候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１２）。一方、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合（ステップＳ１１ＮＯ）には、ステップＳ７で算出した総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１３）。例えば、図４において、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合、条件１の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件１を最適な条件１と決定する。
【００４４】
次に、制御部１６は、最適な条件２を決定する（ステップＳ１４）。制御部１６は、ステップＳ１２またはステップＳ１３で決定した最適な条件１とグループ番号が同じ候補条件を除外する。例えば、図４においては、条件５が除外される。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件２と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件３の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件３を最適な条件２と決定する。
【００４５】
次に、制御部１６は、最適な条件３を決定する（ステップＳ１５）。制御部１６は、ステップＳ４で決定した最適な条件２とグループ番号が同じ候補条件をさらに除外する。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件３と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件４の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件４を最適な条件３と決定する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の候補条件のそれぞれに基づいて回折効率評価値およびパターンピッチ評価値を算出し、さらに、複数の候補条件のそれぞれに対応する画像に基づいて画像品質評価値および検査面積評価値を算出し、それらの評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して、複数の候補条件から最適な装置条件を選択する。したがって、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる。
【００４７】
さらに、本実施形態によれば、表面検査に対する感度が低い候補条件は評価値が低くなるので、最適な装置条件として選択されず、表面検査に対する感度が高い候補条件が最適な装置条件として選択される。したがって、検査精度を向上させることができる。また、複数の候補条件から最適な装置条件を絞り込み、その装置条件で検査処理を行うことにより、処理時間を短縮することができる。また、最適な装置条件の絞り込みの自動化が可能になるため、人間が行う場合に比べて絞り込みの精度が安定する。さらに、パターンのピッチや形状が分からない場合でも、簡単に選択を行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、装置条件に基づく評価値である回折効率評価値およびパターンピッチ評価値と、画像に基づく評価値である画像品質評価値および検査面積評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して最適な装置条件を選択するので、より正確な絞り込みを行うことができる。
また、本実施形態によれば、複数の候補条件に対応する画像に対してパターン分類を行い、その結果を総合評価値に加えて選択を行う。そのため、検査対象となる領域の類似度が高い装置条件が重複して選択されるのを防ぐことができ、検査の効率を上げることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、装置条件に基づく評価値として、回折効率評価値とパターンピッチ評価値とを算出し、画像に基づく評価値として、画像品質評価値と検査面積評価値とを算出する例を示したが、他の評価値を用いるようにしても良い。
例えば、装置条件に基づく評価値として、ウエハ１１に対する照明の入射角に基づくチルト角評価値やウエハ１１の下地層における回折光に基づく下地条件評価値などを用いるようにしても良い。下地条件評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、回折効率の差分に基づいて算出すると良い。
【００５０】
また、画像に基づく評価値として、ウエハ１１の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値などを用いるようにしても良い。露光領域形状評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、下地層に起因する回折光がどの程度混入しているかに基づいて算出すると良い。
さらに、装置条件評価値と画像評価値とのそれぞれに少なくとも１つずつの評価値が含まれていれば、総合評価値を算出するために、それぞれどのような評価値を組み合わせるようにしても良い。
【００５１】
また、本実施形態では、装置条件のうち、チルト角Ｔが可変である例を示したが、他の装置条件が可変であっても良いし、複数の装置条件が可変であっても良い。
また、本実施形態では、複数の候補条件から３つの最適な装置条件を選択する例を示したが、選択する条件の数は可変であっても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、複数の候補条件から予め定められた数（３つ）の最適な装置条件を選択すると、一連の処理を終了する例を示したが、選択する条件の数を指定せずに別の基準を設けて処理を終了させるようにしても良い。例えば、検査対象となる領域の面積を累積し、累積された面積が基準の値を超えた場合、表面検査に十分な感度が得られるものとして処理を終了させるようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込める表面検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面検査装置の構成を示す図である。
【図２】チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。
【図３】最適な装置条件の決定手順を示すフローチャートである。
【図４】評価値およびパターン分類の例を示す表である。
【符号の説明】
１０ 表面検査装置
１１ ウエハ
１２ ホルダ
１３ 照明光学系
１４ 受光光学系
１５ 画像処理装置
１６ 制御部
１７ 条件決定部
１８ 欠陥検出部
１９ メモリ
２０ チップ
２１ 光源
２２ ライトガイド
２３，２７ 凹面反射鏡
２４ 放電ランプ
２５ 波長選択フィルタ
２６ ニュートラルデンシティフィルタ
２８ ＣＣＤカメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において基板の表面を検査する表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、基板（ウエハやプレート）の表面に形成された繰り返しパターンの検査が行われる。
自動化された従来の表面検査装置は、基板の表面に検査用の照明光を照射し、そのとき基板上の繰り返しパターンから発生する回折光または反射光に基づいて基板の像を撮像し、得られた基板画像を自動的に画像処理して表面検査を行うものである。このような表面検査装置では、一般に、画像の明暗差（コントラスト差）により、繰り返しパターンの欠陥箇所が特定される。
【０００３】
そして、このような表面検査装置では、装置条件（例えば基板のチルト角や基板に対する照明光量、照明波長など）を自動的に変更しながら撮像を行い、得られた複数の画像に基づいて、最適な装置条件を得ている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、基板上の繰り返しパターンは複数種類あるため、上記した従来の表面検査装置では、最適な装置条件が複数個得られることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６２３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、得られた複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い条件も含まれる。そのため、このような複数の最適な装置条件を順にすべて用いて複数回表面検査を行っても、検査精度が上がらない場合がある。また、複数回表面検査を行うことにより、全体の検査処理時間が長くなる。そこで、複数の最適な装置条件を絞り込むことが望まれている。しかし、このような絞り込みを自動的に行う適切な方法はいまのところ提案されていない。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の表面検査装置は、被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、前記取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、前記装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、前記複数の候補ごとに、前記第１評価値と前記第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、前記総合評価値に基づいて、前記複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第１算出部は、前記第１評価値として、前記被検物体に対する照明の光量に基づく回折効率評価値、前記照明の波長と前記被検物体の載置角度とに基づくパターンピッチ評価値、前記被検物体に対する前記照明の入射角に基づくチルト角評価値、前記被検物体の下地層における回折光に基づく下地条件評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第２算出部は、前記第２評価値として、前記画像の均一性に基づく画像品質評価値、前記画像上のパターン部分の面積に基づく検査面積評価値、前記被検物体の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の表面検査装置は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の表面検査装置において、前記取込部により取り込まれた複数の画像に対してパターン分類を行う分類部をさらに備え、前記選択部は、前記総合評価値に加えて、前記パターン分類結果に基づいて前記選択を行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態は、請求項１〜請求項４に対応する。
本実施形態の表面検査装置１０は、図１に示すように、被検物体であるウエハ１１を保持するホルダ１２と、ホルダ１２上のウエハ１１の表面に照明光Ｌ１を照射する照明光学系１３と、照明光Ｌ１が照射されたウエハ１１の表面からの回折光Ｌ２を受光する受光光学系１４と、画像処理装置１５とで構成されている。
【００１３】
本実施形態の表面検査装置１０は、半導体回路素子の製造工程において、ウエハ１１の表面に形成された繰り返しパターンの欠陥検査を自動的に行うための装置である。繰り返しパターンとは、周期的に繰り返される線配列形状の回路パターンのことである（以下、「パターン」と称する）。
表面検査装置１０のホルダ１２には、不図示のチルト機構が設けられる。このため、ホルダ１２は、チルト機構によって、ウエハ１１の表面を通る軸Ａｘ１のまわりに所定の角度範囲（例えば、２０°〜７５°）内でチルト可能である。
【００１４】
なお、ホルダ１２は、不図示の搬送装置によって搬送されてきたウエハ１１を上面に載置し、真空吸着によって固定保持する。
ここで、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１に平行な方向をＸ方向とする。また、ホルダ１２（ウエハ１１）が水平に保たれた状態での法線（基準法線Ａｘ２）に平行な方向をＺ方向とする。さらに、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００１５】
表面検査装置１０の照明光学系１３は、光源２１とライトガイド２２と凹面反射鏡２３とで構成された偏心光学系であり、光源２１は、放電ランプ２４と波長選択フィルタ２５とニュートラルデンシティ（ＮＤ）フィルタ２６とで構成されている。
このうち、放電ランプ２４は、例えばメタルハライドランプや水銀ランプである。波長選択フィルタ２５は、放電ランプ２４から射出された光の波長選択を行う。この波長選択フィルタ２５は、照明光Ｌ１の波長を調整する手段である。ＮＤフィルタ２６は、波長選択フィルタ２５からの光の光量調整を行う。
【００１６】
ライトガイド２２は、光源２１からの光を伝送して、端面２２ａから凹面反射鏡２３に向けて射出する。ライトガイド２２の端面２２ａは、凹面反射鏡２３の前側焦点位置に配置されている。
凹面反射鏡２３は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２３の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ１）は、Ｚ方向に対して所定の角度だけ傾けられている。
【００１７】
また、凹面反射鏡２３は、光軸Ｏ１がホルダ１２の軸Ａｘ１（Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。このため、光軸Ｏ１とウエハ１１の法線（軸Ａｘ２）とを含む面（入射面）は、ＹＺ面に平行となる。
さらに、凹面反射鏡２３は、後側焦点面がウエハ１１面と略一致するように配置されている。このため、表面検査装置１０の照明光学系１３は、ウエハ１１側に対してテレセントリックな光学系となっている。
【００１８】
上記の照明光学系１３において、光源２１からの光は、ライトガイド２２と凹面反射鏡２３とを介して、ウエハ１１の表面全体に照射される（照明光Ｌ１）。照明光Ｌ１は、ウエハ１１上の任意の点に到達する光束の中心線が光軸Ｏ１に略平行な光束である。照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ１との間の角度に相当する。
【００１９】
このようにして照明光Ｌ１が照射されると、ウエハ１１の表面に形成されたパターンからは、後述する回折の条件にしたがって、回折光Ｌ２が発生する。回折光Ｌ２の強度は、パターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度に相当する。ちなみに、回折光Ｌ２を発生させるパターンの直線方向は、ホルダ１２の軸Ａｘ１に略平行である。
【００２０】
ここで、回折の条件は、照明光Ｌ１の波長λおよび入射角（θｉ−Ｔ）、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）および回折次数ｎ、パターンのピッチｐを用いると、次式（１）で表すことができる。
ｓｉｎ（θｉ−Ｔ） − ｓｉｎ（θｒ＋Ｔ） ＝ ｎλ／ｐ …（１）
式（１）において、入射角（θｉ−Ｔ）および回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。回折次数ｎは、ｎ＝０の０次回折光（正反射光）を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。
【００２１】
また、式（１）において、θｉは基準法線（Ｚ方向）と光軸Ｏ１との間の角度を表し、θｒは基準法線（Ｚ方向）と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度を表し、Ｔはホルダ１２のチルト角を表している。チルト角Ｔは、所定の角度範囲（２０°〜７５°）内において可変であり、ホルダ１２が水平状態に保たれたときをＴ＝０とし、入射側への角度方向をプラス、反対側への角度方向をマイナスとする。θｉは、表面検査装置１０における固定値であり、チルト角Ｔ＝０のときの照明光Ｌ１の入射角に相当する。θｒは、チルト角Ｔ＝０のときの回折光Ｌ２の回折角に相当する。
【００２２】
式（１）からも分かるように、チルト角Ｔを変化させることにより、照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）をチルト角Ｔに応じて変化させることができ、結果として、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）も変化させることができる。
表面検査装置１０の受光光学系１４は、回折光Ｌ２を受光する光学系であり、凹面反射鏡２７と、ＣＣＤカメラ２８とで構成された偏心光学系である。
【００２３】
凹面反射鏡２７は、上記の凹面反射鏡２３と同様の反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２７の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ２）が基準法線（Ｚ方向）に対して所定の角度θｄだけ傾くように配置されている。
θｄは、表面検査装置１０における固定値である。以下、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ２との間の角度（θｄ＋Ｔ）を受光角という。この受光角（θｄ＋Ｔ）も、上記の入射角（θｉ−Ｔ）と同様、チルト角Ｔに応じて変化する。
【００２４】
また、ＣＣＤカメラ２８は、その撮像面が凹面反射鏡２３の焦点面と略一致するように配置される。ＣＣＤカメラ２８の撮像面には、複数の画素が２次元的に配列されている。
上記の受光光学系１４において、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２は、凹面反射鏡２３を介して集光され、ＣＣＤカメラ２８の撮像面上に到達する。ＣＣＤカメラ２８の撮像面上には、回折光Ｌ２によるウエハ１１の像（ウエハ回折像）が形成される。ＣＣＤカメラ２８は、ウエハ回折像を撮像して、画像信号を画像処理装置１５に出力する。
【００２５】
ここで、回折光Ｌ２の強度は、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。このため、ＣＣＤカメラ２８の撮像面に形成されるウエハ回折像には、パターンの欠陥箇所と正常箇所とに起因する明暗差（コントラスト差）が生じることになる。
【００２６】
表面検査装置１０の画像処理装置１５は、制御部１６と、条件決定部１７と、欠陥検出部１８と、メモリ１９とで構成されている。
このうち制御部１６は、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１まわりのチルト制御、ＮＤフィルタ２６による光量の調整制御、波長選択フィルタ２５による波長の選択制御を行う。つまり、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８がウエハ回折像を撮像する際の装置条件（後述するホルダ１２のチルト角Ｔなど）を設定する手段である。
【００２７】
また、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８から得られるウエハ回折像の画像信号を所定ビット（例えば８ビット）のディジタル画像に変換して、メモリ１９に記憶させる。さらに、上記の装置条件も併せてメモリ１９に記憶させる。
条件決定部１７と制御部１６とは、ウエハ回折像をもとに最適な装置条件を得る。そして、制御部１６は、複数得られる最適な装置条件に対して選択処理を行い、最適な装置条件を絞り込む（詳細は後述する）。
【００２８】
また、欠陥検出部１８は、選択処理により絞り込まれた最適な装置条件に基づいて、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥検出処理を行う。なお、欠陥検出部１８における欠陥検出の具体的な方法は、公知技術と同様であるため、説明および図示を省略する。
ところで、本実施形態の表面検査装置１０では、上記の照明光学系１３と受光光学系１４とが固定されている（θｉ，θｄは固定値）。このため、入射角（θｉ−Ｔ）および受光角（θｄ＋Ｔ）の調整は、ホルダ１２（ウエハ１１）を軸Ａｘ１のまわりにチルトさせることで行われる。ただし、入射角（θｉ−Ｔ）と受光角（θｄ＋Ｔ）との和は常に一定である。
【００２９】
この表面検査装置１０では、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）が受光角（θｄ＋Ｔ）と一致するようにホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、つまり、式（１）のθｒにθｄ（固定値）を代入したときの解Ｔにしたがってホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２を受光光学系１４の光軸Ｏ２に沿って進行させることができる。
【００３０】
なお、照明光学系１３、受光光学系１４、ＣＣＤカメラ２８、および画像処理装置１５は、請求項の「取込部」に対応し、画像処理装置１５は、請求項の「決定部」、「第１算出部」、「第２算出部」、「第３算出部」、「選択部」、および「分類部」に対応する。
次に、本実施形態の表面検査装置１０における最適な装置条件の選択処理について説明する。
【００３１】
まず、複数の装置条件で画像の取り込みが行われる。なお、以下では、装置条件がホルダ１２のチルト角Ｔ、照明光Ｌ１の照明光量、照明光Ｌ１の波長λであり、チルト角Ｔが可変で、照明光量および波長λが一定の値である例を示す。
ウエハ１１がホルダ１２上に固定されると、制御部１６は、ホルダ１２の制御を行い、装置条件のうちホルダ１２のチルト角Ｔを変化させながら、ＣＣＤカメラ２８によりウエハ１１の回折像を撮像して画像を取り込み、ディジタル画像に変換する。このとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する装置条件を、画像と共にメモリ１９に記憶する。
【００３２】
チルト角を変化させる範囲は予めメモリ１９に記憶されている（例えば、２０°〜７５°）。そして、このチルト角の範囲について画像の取り込みが完了すると、条件決定部１７は取得した全ての画像のそれぞれについて、画像内の最大輝度値を求める。
図２は、チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。図２のグラフの横軸は、チルト角（装置条件）を示し、縦軸は、その装置条件により取り込まれた画像の最大輝度値（複数の画像について求められるので複数個ある）を示す。
【００３３】
制御部１６は、チルト角Ｔの変化に応じた最大輝度値の変化を求め、最大輝度値の極大値を求める。そして、最大輝度値の極大値に対応する画像が撮像された際の装置条件を最適な装置条件と決定する。
ここで、前述した極大値は、図２に示すように、複数存在する。なぜなら、ウエハ１１に形成されたパターンは、ピッチが異なるものが複数種類存在する場合が多いからである。パターンのピッチが異なると回折光が発生する方向が異なる。すなわち、回折角が異なるので、画像の最大輝度値は、複数のチルト角において極大値となる。このようなことから、最適な装置条件は１つに絞られず、複数の装置条件が決定されることになる。このような複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い装置条件も含まれる。よって、以下では、これらの最適な装置条件を「候補条件」と称する。なお、候補条件は、請求項の「最適な装置条件の候補」に対応する。
【００３４】
そして、制御部１６は、メモリ１９に記憶された装置条件のうち、いずれの装置条件が、候補条件として決定されたかをメモリ１９に記憶する。
以上説明したような処理により、複数の候補条件がそれぞれ画像と対応付けられて、メモリ１９に記憶されることになる。
以降、制御部１６は、図３に示すフローチャートの手順にしたがって各処理を行う。なお、本実施形態では、複数の候補条件から、３つの最適な装置条件（最適な条件１、最適な条件２、最適な条件３）を選択する（複数の候補条件を３つの最適な装置条件に絞り込む）場合の例を示す。また、処理の過程で算出される各評価値は、算出対象の候補条件が最適な装置条件であるかを評価するための評価値である。各評価値は、表面検査に対する感度が高い候補条件ほど大きい値が算出される。
【００３５】
制御部１６は、候補条件をメモリ１９から読み込む（ステップＳ１）。候補条件には、チルト角Ｔ、照明光量、照明の波長λが含まれる。
次に、制御部１６は、読み込んだ候補条件に基づいて回折効率評価値を算出する（ステップＳ２）。
回折効率評価値は、ウエハ１１に対する照明光量に基づいて算出され、回折効率が高い候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３６】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に基づいてパターンピッチ評価値を算出する（ステップＳ３）。
パターンピッチ評価値は、ウエハ１１に対する照明の波長λとチルト角Ｔとに基づいて算出される。具体的には、式（１）に、波長λとチルト角Ｔとを代入することにより求められるパターンピッチが微細である候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３７】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に対応づけてメモり１９に記憶された画像を読み込む（ステップＳ４）。
次に、制御部１６は、読み込んだ画像に基づいて画像品質評価値を算出する（ステップＳ５）。
画像品質評価値は、画像の均一性に基づいて算出され、画像における輝度分布のばらつきが小さい（ムラが少ない）候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３８】
次に、制御部１６は、ステップＳ４読み込んだ画像に基づいて検査面積評価値を算出する（ステップＳ６）。
検査面積評価値は、画像上のパターン部分の面積に基づいて算出され、パターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の全体に対する割合が大きい候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３９】
次に、制御部１６は、総合評価値を算出する（ステップＳ７）。
総合評価値は、ステップＳ２で算出した回折効率評価値、ステップＳ３で算出したパターンピッチ評価値、ステップＳ５で算出した画像品質評価値、ステップＳ６で算出した検査面積評価値を組み合わせて算出される。制御部１６は、それぞれの評価値に予め定められた重み付けを行ってから加算することにより総合評価値を算出する。したがって、このように算出された総合評価値は、上述した各評価値と同様に、表面検査に対する感度が高い候補条件であるほど大きい値が算出される。
【００４０】
次に、制御部１６は、全ての候補条件について総合評価値の算出が終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。
制御部１６は、予め決定された複数の候補条件について、ステップＳ１〜ステップＳ７の処理が終了したかを判定し、終了していない場合（ステップＳ８ＮＯ）は、次の候補条件およびその条件で取り込まれた画像を評価値の算出対象とする（ステップＳ９）。そして、制御部１６は、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理を繰り返し、全ての候補条件について評価値の算出が終了する（ステップＳ８ＹＥＳ）と、次の処理を行う。
【００４１】
すなわち、制御部１６は、パターン分類を行う（ステップＳ１０）。
まず、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像を全て取り込み、画像に表れているパターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の位置および形状を画像処理によって解析し、類似性の高い画像ごとにグループ分けする。本実施形態では、４つのグループ（グループ番号１〜４）に分類されるものとする。
【００４２】
図４に、上述した各評価値およびパターン分類の結果の例を示す。図４において、条件１〜条件５は、それぞれ候補条件を示し、パターン分類の欄の数字はグループ番号を示す。
次に、制御部１６は、設計値に該当する条件があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００４３】
設計値とは、設計時に定められたパターンピッチであり、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像のうち、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がある場合（ステップＳ１１ＹＥＳ）には、その画像が取り込まれた候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１２）。一方、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合（ステップＳ１１ＮＯ）には、ステップＳ７で算出した総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１３）。例えば、図４において、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合、条件１の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件１を最適な条件１と決定する。
【００４４】
次に、制御部１６は、最適な条件２を決定する（ステップＳ１４）。制御部１６は、ステップＳ１２またはステップＳ１３で決定した最適な条件１とグループ番号が同じ候補条件を除外する。例えば、図４においては、条件５が除外される。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件２と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件３の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件３を最適な条件２と決定する。
【００４５】
次に、制御部１６は、最適な条件３を決定する（ステップＳ１５）。制御部１６は、ステップＳ４で決定した最適な条件２とグループ番号が同じ候補条件をさらに除外する。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件３と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件４の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件４を最適な条件３と決定する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の候補条件のそれぞれに基づいて回折効率評価値およびパターンピッチ評価値を算出し、さらに、複数の候補条件のそれぞれに対応する画像に基づいて画像品質評価値および検査面積評価値を算出し、それらの評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して、複数の候補条件から最適な装置条件を選択する。したがって、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる。
【００４７】
さらに、本実施形態によれば、表面検査に対する感度が低い候補条件は評価値が低くなるので、最適な装置条件として選択されず、表面検査に対する感度が高い候補条件が最適な装置条件として選択される。したがって、検査精度を向上させることができる。また、複数の候補条件から最適な装置条件を絞り込み、その装置条件で検査処理を行うことにより、処理時間を短縮することができる。また、最適な装置条件の絞り込みの自動化が可能になるため、人間が行う場合に比べて絞り込みの精度が安定する。さらに、パターンのピッチや形状が分からない場合でも、簡単に選択を行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、装置条件に基づく評価値である回折効率評価値およびパターンピッチ評価値と、画像に基づく評価値である画像品質評価値および検査面積評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して最適な装置条件を選択するので、より正確な絞り込みを行うことができる。
また、本実施形態によれば、複数の候補条件に対応する画像に対してパターン分類を行い、その結果を総合評価値に加えて選択を行う。そのため、検査対象となる領域の類似度が高い装置条件が重複して選択されるのを防ぐことができ、検査の効率を上げることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、装置条件に基づく評価値として、回折効率評価値とパターンピッチ評価値とを算出し、画像に基づく評価値として、画像品質評価値と検査面積評価値とを算出する例を示したが、他の評価値を用いるようにしても良い。
例えば、装置条件に基づく評価値として、ウエハ１１に対する照明の入射角に基づくチルト角評価値やウエハ１１の下地層における回折光に基づく下地条件評価値などを用いるようにしても良い。下地条件評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、回折効率の差分に基づいて算出すると良い。
【００５０】
また、画像に基づく評価値として、ウエハ１１の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値などを用いるようにしても良い。露光領域形状評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、下地層に起因する回折光がどの程度混入しているかに基づいて算出すると良い。
さらに、装置条件評価値と画像評価値とのそれぞれに少なくとも１つずつの評価値が含まれていれば、総合評価値を算出するために、それぞれどのような評価値を組み合わせるようにしても良い。
【００５１】
また、本実施形態では、装置条件のうち、チルト角Ｔが可変である例を示したが、他の装置条件が可変であっても良いし、複数の装置条件が可変であっても良い。
また、本実施形態では、複数の候補条件から３つの最適な装置条件を選択する例を示したが、選択する条件の数は可変であっても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、複数の候補条件から予め定められた数（３つ）の最適な装置条件を選択すると、一連の処理を終了する例を示したが、選択する条件の数を指定せずに別の基準を設けて処理を終了させるようにしても良い。例えば、検査対象となる領域の面積を累積し、累積された面積が基準の値を超えた場合、表面検査に十分な感度が得られるものとして処理を終了させるようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込める表面検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面検査装置の構成を示す図である。
【図２】チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。
【図３】最適な装置条件の決定手順を示すフローチャートである。
【図４】評価値およびパターン分類の例を示す表である。
【符号の説明】
１０ 表面検査装置
１１ ウエハ
１２ ホルダ
１３ 照明光学系
１４ 受光光学系
１５ 画像処理装置
１６ 制御部
１７ 条件決定部
１８ 欠陥検出部
１９ メモリ
２０ チップ
２１ 光源
２２ ライトガイド
２３，２７ 凹面反射鏡
２４ 放電ランプ
２５ 波長選択フィルタ
２６ ニュートラルデンシティフィルタ
２８ ＣＣＤカメラ
Claims (4)
- 被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、
前記取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、
前記複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、
前記複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、前記装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、
前記複数の候補ごとに、前記第１評価値と前記第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、
前記総合評価値に基づいて、前記複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部と
を備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 請求項１に記載の表面検査装置において、
前記第１算出部は、前記第１評価値として、前記被検物体に対する照明の光量に基づく回折効率評価値、前記照明の波長と前記被検物体の載置角度とに基づくパターンピッチ評価値、前記被検物体に対する前記照明の入射角に基づくチルト角評価値、前記被検物体の下地層における回折光に基づく下地条件評価値の少なくとも１つを算出する
ことを特徴とする表面検査装置。 - 請求項１に記載の表面検査装置において、
前記第２算出部は、前記第２評価値として、前記画像の均一性に基づく画像品質評価値、前記画像上のパターン部分の面積に基づく検査面積評価値、前記被検物体の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値の少なくとも１つを算出する
ことを特徴とする表面検査装置。 - 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の表面検査装置において、
前記取込部により取り込まれた複数の画像に対してパターン分類を行う分類部をさらに備え、
前記選択部は、前記総合評価値に加えて、前記パターン分類結果に基づいて前記選択を行う
ことを特徴とする表面検査装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003166144A JP2005003476A (ja) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003166144A JP2005003476A (ja) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 表面検査装置 |
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| JP2005003476A true JP2005003476A (ja) | 2005-01-06 |
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ID=34092382
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003166144A Pending JP2005003476A (ja) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 表面検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005003476A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2173087A4 (en) * | 2007-06-29 | 2017-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging device and method |
| EP3540413A1 (en) * | 2018-03-13 | 2019-09-18 | OMRON Corporation | Appearance inspection device, appearance inspection method and program |
-
2003
- 2003-06-11 JP JP2003166144A patent/JP2005003476A/ja active Pending
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| US10794691B2 (en) | 2018-03-13 | 2020-10-06 | Omron Corporation | Appearance inspection device, appearance inspection method and program |
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