JP2006201179A - 表面検査装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、研磨または研削された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅いスクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅いスクラッチと異物とを弁別し、さらに、前記落射照明時における散乱光の指向性を検出することによって線状スクラッチと異物とを弁別することを特徴とする表面検査方法およびその装置である。
【選択図】図1
Description
また、本発明の他の目的は、被加工対象物(例えば、半導体基板上の絶縁膜)に対してCMPなどの研磨または研削加工を施した際、その表面に生じる様々な形状を有するスクラッチと付着する異物とを弁別して検査することを全数検査、若しくは十分な頻度の抜き取り検査をできるようにして、上記欠陥が生じない半導体基板を高信頼度で、且つ効率的に製造できるようにした半導体基板の製造方法を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、被加工対象物おけるウェハのエッジ近傍の欠陥を検査する表面検査装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明は、前記表面検査装置における照明光学系の落射照明系において、前記高角度集光光学系から迷光を発生させないように構成することを特徴とする。
また、本発明は、前記表面検査装置において、比較判定部は、さらに、前記照明光学系の落射照明系で落射照明した際、前記検出光学系の第1若しくは第2の光電変換手段によって変換された第1若しくは第3の輝度信号と少なくとも第2若しくは第3の光電変換手段によって変換された第3若しくは第5の輝度信号とを比較することによって前記被検査物上の欠陥の形状を弁別するように構成することを特徴とする。
また、本発明は、ステージ上に載置された被検査物の表面に対して照明光を照射する照明光学系と、該照明光学系によって照射された被検査物の表面から射出される光を分岐させる分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された一方の射出光のフーリエ変換面に設けられた位相進みフィルタと、前記分岐光学系で分岐された他方の射出光のフーリエ変換面に設けられた位相遅れフィルタと、前記それぞれの位相フィルタ透過後の光を受光して第1および第2の強度信号に変換する第1および第2の光電変換手段と、該第1および第2の光電変換手段で変換された第1の強度信号と第2の強度信号とを比較することによって前記被検査対象物上の欠陥をスクラッチと異物とに弁別する比較判定部とを備えた表面検査装置である。
また、本発明は、前記表面検査装置において、比較判定部には、落射照明時および斜方照明時における弁別するための輝度信号の関係に関する情報(スクラッチ弁別輝度グラフ)を表示する表示手段を有することを特徴とする。
また、本発明は、CMP加工等の研磨または研削加工された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅いスクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅いスクラッチと異物とを弁別することを特徴とする表面検査方法である。
また、本発明は、CMP等の研磨または研削加工された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅い小スクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅い小スクラッチと異物とを弁別し、さらに、前記落射照明時における水平方向における散乱光強度分布を検出することによって前記浅い小スクラッチからタイヤ痕を弁別することを特徴とする表面検査方法である。
また、本発明は、前記表面検査装置において、被検査物の表面に対してほぼ平行な水平面内においてウェハエッジ接触線を避けた方向に1個若しくは複数個の光電変換手段を具備させたことを特徴とする。
また、本発明は、前記表面検査装置において、検出光学系フーリエ変換面にウェハエッジ法線方向を遮光する空間フィルタを具備させたことを特徴とする。
また、本発明によれば、スクラッチの形状を詳細に分類しできるため、不具合要因の特定を早急に行うことができる効果を奏する。
また、本発明によれば、平坦化研磨工程において全数、若しくは高頻度の抜き取り検査が可能であるため、速やかに研磨装置の不具合を発見することができ、その結果、適切な対策を取ることが可能となるため研磨工程における歩留まりを飛躍的に向上させることが可能となる効果を奏する。
ここで、iは、複数個の欠陥を評価するために、欠陥毎につけた認識番号である。なお、光束dのサイズや光電変換器7の画素サイズにより1個の欠陥が複数の欠陥として検出される場合があるため、近接して検出される欠陥を示す信号に対して膨張処理(連結処理)によって一つの欠陥を示す信号に変換する必要がある。そのため、欠陥毎につける認識番号iは、連結処理された一つの欠陥を示す信号に対して付与されることになる。
L’=n×(t+d) (数3)
つまり、周辺部と0次回折光近傍を透過する光には次の(数4)式で示される光路長差ΔL1を生じる。
大気の屈折率を1とすると、板にガラス材を用いた場合には屈折率がおよそ1.5であることから、具体的には次の(数5)式で示される光路長差ΔLを生じる。
また、位相進みフィルタ306は、図30に示すように、0次回折光透過近傍をt−dと薄目にしておく。そうすると、上記と同様の考え方により、次の(数6)式で示すように、光路長差ΔL2を生じる。
上記具体例の場合、この光路長差ΔL2は次に示す(数7)式のようになる。
波長λの光源の場合、これは周辺透過光に対して0次回折光近傍の透過光は、次の(数8)式および(数9)式で示すように、位相遅れθ1(rad.)、及び位相進みθ2(rad.)を生じることになる。
θ2=ΔL2/λ×2π=(n0−n)×d/λ×2π (数9)
上記具体例において、波長λ=488nmの光源を用いた場合、位相ずれは具体的には次の(数10)式および(数11)式で示される数値となる。
θ2=−0.5×d/488×2π (数11)
そこで、位相遅れθ1と位相進みθ2との間において、θ1=π/2、θ2=−π/2の位相ずれを生じさせるためには、dを次に(数12)式および(数13)式で示される値にすれば良い。
ゆえに、d=244nm (数12)
θ2=−π/2=−0.5×d/488×2π
ゆえに、d=244nm (数13)
この様に設計した位相フィルタ305、306を用いれば、以下に述べる異物24とスクラッチ23との弁別原理を実現することが可能となる。
Claims (21)
- 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
該照明光学系の落射照明系によって落射照明された個所から発生する第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して高角度に向かう第1の高角度散乱光および前記照明光学系の斜方照明系によって斜方照明された個所から発生する第2の反射光の内前記高角度に向かう第2の高角度散乱光を集光する高角度集光光学系と、該高角度集光光学系で集光された第1および第2の高角度散乱光を受光して第1および第2の輝度信号に変換する光電変換手段とを有する検出光学系と、
該検出光学系の光電変換手段で変換された第1の輝度信号と第2の輝度信号との間の関係に基いて前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明とを有する照明光学系と、
該照明光学系の落射照明系によって落射照明された個所から発生する第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して中角度に向かう第1の中角度散乱光および前記照明光学系の斜方照明系によって斜方照明された個所から発生する第2の反射光の内前記中角度に向かう第2の中角度散乱光を集光する中角度集光光学系と、該中角度集光光学系で集光された第1および第2の中角度散乱光を受光して第1および第2の輝度信号に変換する光電変換手段とを有する検出光学系と、
該検出光学系の光電変換手段で変換された第1の輝度信号と第2の輝度信号との間の関係に基いて前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
該照明光学系の落射照明系によって落射照明された個所から発生する第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して高角度に向かう第1の散乱光および前記照明光学系の斜方照明系によって斜方照明された個所から発生する第2の反射光の内前記高角度に向かう第2の散乱光を集光する高角度集光光学系と、該高角度集光光学系で集光された第1および第2の散乱光を受光して第1および第2の輝度信号に変換する第1の光電変換手段と、前記第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して中角度に向かう第3の散乱光および前記第2の反射光の内前記中角度に向かう第4の散乱光を集光する中角度集光光学系と、該中角度集光光学系で集光された第3および第4の散乱光を受光して第3および第4の輝度信号に変換する第2の光電変換手段とを有する検出光学系と、
該検出光学系の第1および第2の光電変換手段で変換された第1および第2の輝度信号の間並びに第3および第4の輝度信号の間の関係に基いて前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
該照明光学系の落射照明系によって落射照明された個所から発生する第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して高角度に向かう第1の散乱光を集光する高角度集光光学系と、該高角度集光光学系によって集光された第1の散乱光を受光して第1の輝度信号に変換する第1の光電変換手段と、前記斜方照明系によって斜方照明された個所から発生する第2の反射光の内前記被検査物の表面に対して中角度若しくは低角度に向かう第2の散乱光を集光する中角度若しくは低角度集光光学系と、該中角度若しくは低角度集光光学系で集光された第2の散乱光を受光して第2の輝度信号に変換する第2の光電変換手段とを有する検出光学系と、
該検出光学系の第1の光電変換手段で変換された第1の輝度信号と前記第2の光電変換手段で変換された第2の輝度信号との間の関係に基いて前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 前記照明光学系の落射照明系において、前記高角度集光光学系から迷光を発生させないように構成することを特徴とする請求項1または3または4記載の表面検査装置。
- 前記比較判定部において、第1の輝度信号と第3の輝度信号との和と、第2の輝度信号と第4の輝度信号の和との間の関係に基いて欠陥を弁別することを特徴とする請求項3記載の表面検査装置。
- 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
前記被検査物の表面に対してほぼ平行なほぼ同一の水平面内に設置され、前記個所からの散乱光を集光するための複数の集光光学系と、該集光光学系の各々で集光された散乱光を受光して輝度信号に変換する複数の光電変換手段とを有する検出光学系と、
前記照明光学系の落射照明系で落射照明した際、前記検出光学系の複数の光電変換手段の各々によって変換された輝度信号の内、大きな第1の輝度信号を選択し、この選択された第1の輝度信号を出力する光電変換手段に対応する集光光学系に対して前記個所を中心として直交若しくは直交近傍に配置される集光光学系に対応する光電変換手段によって変換された第2の輝度信号を選択し、これら選択された第1の輝度信号と第2の輝度信号との関係から前記被検査物上の欠陥の形状を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
前記被検査物の表面に対してほぼ平行な前記個所に対して中角度のほぼ同一の水平面内に設置され、前記個所からの散乱光を中角度で集光するための複数の中角度集光光学系と、該中角度集光光学系の各々で集光された散乱光を受光して輝度信号に変換する複数の第1の光電変換手段と、前記被検査物の表面に対してほぼ平行な前記個所に対して低角度のほぼ同一の水平面内に設置され、前記個所からの散乱光を低角度で集光するための複数の低角度集光光学系と、該低角度集光光学系の各々で集光された散乱光を受光して輝度信号に変換する複数の第2の光電変換手段とを有する検出光学系と、
前記照明光学系の落射照明系で落射照明した際、前記検出光学系の複数の第1または第2の光電変換手段の各々によって変換された輝度信号の内、大きな第1の輝度信号を選択し、この選択された第1の輝度信号を出力する第1または第2の光電変換手段に対応する中角度または低角度集光光学系に対して前記個所を中心として直交若しくは直交近傍に配置される中角度または低角度集光光学系に対応する第1または第2光電変換手段によって変換された第2の輝度信号を選択し、これら選択された第1の輝度信号と第2の輝度信号との関係から前記被検査物上の欠陥の形状を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面上の個所に該表面に対して法線方向若しくはその近傍方向から所望の光束で落射照明する落射照明系と、前記被検査物の表面上の個所に所望の光束で斜方照明する斜方照明系とを有する照明光学系と、
該照明光学系の落射照明系によって落射照明された個所から発生する第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して高角度に向かう第1の高角度散乱光および前記斜方照明系によって斜方照明された個所から発生する第2の反射光の内前記高角度に向かう第2の高角度散乱光を集光する高角度集光光学系と、該高角度集光光学系で集光された第1および第2の高角度散乱光を受光して第1および第2の輝度信号に変換する第1の光電変換手段と、前記第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して中角度に向かう第1の中角度散乱光および前記第2の反射光の内前記中角度に向かう第2の中角度散乱光を集光する複数の中角度集光光学系と、該複数の中角度集光光学系の各々で集光された第1および第2の中角度散乱光を受光して第3および第4の輝度信号に変換する複数の第2の光電変換手段と、前記第1の反射光の内前記被検査物の表面に対して低角度に向かう第1の低角度散乱光および前記第2の反射光の内前記低角度に向かう第2の低角度散乱光を集光する複数の低角度集光光学系と、該複数の低角度集光光学系の各々で集光された第1および第2の低角度散乱光を受光して第5および第6の輝度信号に変換する複数の第3の光電変換手段とを有する検出光学系と、
該検出光学系の第1および第2および第3の光電変換手段の何れかによって変換された第1若しくは第3若しくは第5の輝度信号と第2若しくは第4若しくは第6の輝度信号との関係に基いて前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 前記比較判定部は、さらに、前記照明光学系の落射照明系で落射照明した際、前記検出光学系の複数の第2若しくは第3の光電変換手段の各々によって変換された第3若しくは第4の輝度信号の内、大きな第7の輝度信号を選択し、この選択された第7の輝度信号を出力する光電変換手段に対応する集光光学系に対して前記個所を中心として直交若しくは直交近傍に配置される集光光学系に対応する光電変換手段によって変換された第8の輝度信号を選択し、これら選択された第7の輝度信号と第8の輝度信号との関係から前記被検査物上の欠陥の形状を弁別するように構成することを特徴とする請求項9記載の表面検査装置。
- 前記比較判定部は、さらに、前記照明光学系の落射照明系で落射照明した際、前記検出光学系の第1若しくは第2の光電変換手段によって変換された第1若しくは第3の輝度信号と少なくとも第2若しくは第3の光電変換手段によって変換された第3若しくは第5の輝度信号とを比較することによって前記被検査物上の欠陥の形状を弁別するように構成することを特徴とする請求項9または10記載の表面検査装置。
- 前記検出光学系は、さらに、前記個所から射出された第1の反射光のフーリエ変換面に前記個所の光像を結像させる結像光学系と該結像光学系で結像された光像を受光して画像信号に変換する第3の光電変換手段とを備え、
前記比較判定部は、さらに、前記第3の光電変換手段によって変換された画像信号に対して設定される複数の領域の各々における輝度和を算出し、これら算出される各領域の輝度和を比較することによって前記被検査物上の欠陥の形状を弁別するように構成することを特徴とする請求項1または2または3または4記載の表面検査装置。 - 被検査物を載置するステージと、
該ステージ上に載置された被検査物の表面に対して照明光を照射する照明光学系と、
該照明光学系によって照射された被検査物の表面から射出される光を分岐させる分岐光学系と、
該分岐光学系で分岐された一方の射出光のフーリエ変換面に設けられた位相進みフィルタと、
前記分岐光学系で分岐された他方の射出光のフーリエ変換面に設けられた位相遅れフィルタと、
前記それぞれの位相フィルタ透過後の光を受光して第1および第2の強度信号に変換する第1および第2の光電変換手段と、
該第1および第2の光電変換手段で変換された第1の強度信号と第2の強度信号とを比較することによって前記被検査物上の欠陥を弁別する比較判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 前記比較判定部には、弁別された欠陥の情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1〜5、7〜10、13の何れかに記載の表面検査装置。
- 前記比較判定部には、落射照明時における弁別するための輝度信号の関係に関する情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1〜5、7〜10、13の何れかに記載の表面検査装置。
- 前記比較判定部には、落射照明時および斜方照明時における弁別するための輝度信号の関係に関する情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1〜5、7〜10、13の何れかに記載の表面検査装置。
- 研磨または研削された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅いスクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅いスクラッチと異物とを弁別することを特徴とする表面検査方法。
- 研磨または研削された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅いスクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅いスクラッチと異物とを弁別し、さらに、前記落射照明時における散乱光の指向性を検出することによって線状スクラッチと異物とを弁別することを特徴とする表面検査方法。
- 研磨または研削加工された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅い小スクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅い小スクラッチと異物とを弁別し、さらに、前記落射照明時における水平方向における散乱光強度分布を検出することによって前記浅い小スクラッチからタイヤ痕を弁別することを特徴とする表面検査方法。
- 研磨または研削加工された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対してほぼ同じ光束で落射照明と斜方照明とを行い、該落射照明時と斜方照明時との間において浅い小スクラッチと異物とから発生する散乱光強度の変化を検出することによって浅い小スクラッチと異物とを弁別し、さらに、前記落射照明時における水平方向の散乱光強度分布を検出することによって前記浅い小スクラッチからタイヤ痕を弁別し、前記落射照明時における垂直方向の散乱光強度分布を検出することによってディンプル痕と面荒れとを弁別することを特徴とする表面検査方法。
- 研磨または研削加工された絶縁膜の表面に発生したスクラッチや異物に対して落射照明を行い、前記表面から得られる光の位相の遅れと進みとを検出することによってスクラッチと異物とを弁別することを特徴とする表面検査方法。
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