JP2014178215A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
欠陥には、異物に例示される突起欠陥と傷に例示される凹み欠陥とが含まれる。特許文献１ではいわゆる検光検出を行うが、突起欠陥を高感度に検出するよう検光角を調整した場合、必ずしも凹み欠陥も高感度に検出できるわけではないことを本発明は見出した。従来技術ではこの点に関する配慮が十分ではない。
【解決手段】
試料に対して斜方からＰ偏光を供給する照明光学系と、前記試料からの光を検出する検出光学系と、を有し、前記検出光学系は突起欠陥を高感度に検出する光学系と、凹み欠陥を検出する光学系を有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、試料上の欠陥（例えば、傷、異物）を検出する検査装置に関する。

半導体製造プロセスでは、ウェハ上の傷や異物等の欠陥は、製品の歩留まりに影響を与える。よって、欠陥を検出し、欠陥を半導体製造プロセスへフィードバックすることは重要である。この欠陥の検査に使用しされるのが、いわゆる検査装置である。検査装置の従来技術としては、以下の文献が挙げられる。

特開２０１１−２０９０８８号公報

欠陥には、異物に例示される突起欠陥と傷に例示される凹み欠陥とが含まれる。特許文献１ではいわゆる検光検出を行うが、突起欠陥を高感度に検出するよう検光角を調整した場合、必ずしも凹み欠陥も高感度に検出できるわけではないことを本発明は見出した。従来技術ではこの点に関する配慮が十分ではない。

本発明は、試料に対して斜方からＰ偏光を供給する照明光学系と、前記試料からの光を検出する検出光学系と、処理部と、を有し、前記検出光学系は前記試料からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光を通過させるための回転可能な波長板と、前記波長板を通過した光を分岐するための偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を検出する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタを反射した光を検出する第２の検出器と、を有し、前記処理部は、前記第１の検出器からの第１の信号に対して欠陥判定を行い、第１の欠陥を検出した場合は、前記第１の欠陥を突起欠陥と判断し、前記第２の検出器からの第２の信号に対して欠陥判定を行い、第２の欠陥を検出した場合は、前記第２の欠陥を凹み欠陥であると判断することを１つの特徴とする。

本発明によれば異物に例示される突起欠陥を高感度に検出できるだけでなく、傷に例示される凹み欠陥も検出できる。

実施例１を説明する図。 検出光学系１０８の詳細を説明する図。 実施例１を説明するフローチャート。 Ｓ/Ｎのヒストグラムを説明する図。 実施例１での表示方法を説明する図。 実施例２を説明する図。

以下、図面を用いて説明する。

図１は本実施例の検査装置を説明する図である。照明光１００は矢印１１０の方向に出し入れ可能なミラー１０４に入射し、実質的な垂直照明と斜方照明が切り替えられる構成となっている。斜方照明を照明する場合は、ミラー１０４は光路から退避し、照明光１００はミラー１０５、１０６によって反射され、ウェハ１０３に供給される。実質的な垂直照明をウェハ１０３に供給する場合、ミラー１０４は光路に配置され、照明光は実質的な垂直照明光となってウェハ１０３上に供給される。

ウェハ１０３は、回転可能なチャック１０２に吸着されており、チャック１０２はステージ１０１によって１軸方向に移動する。

ウェハ１０３からの散乱光は検出光学系１０７、１０８によって光電変換され、光電変換された信号は処理部１０９内で閾値と比較され、閾値以上であれば欠陥と判断される。

検出光学系１０８はウェハ１０３に対して所定の仰角θをもって配置される。仰角θは任意の角度を取りえるが、微小な異物からの散乱光は比較的低仰角で散乱するので、仰角θは鋭角である方が望ましい場合もある。検出光学系１０７は検出光学系１０８よりも高い仰角を持って配置される。

図２は、検出光学系１０８（１０７についても同様）の詳細を説明する図である。検出光学系１０８は、ウェハ１０３からの散乱光を集光する対物レンズ２０１、波長板２０２、偏光ビームスプリッタ２０３、偏光ビームスプリッタ２０３の透過側に配置されたレンズ２０４、ホトマルチプライヤー等の検出器２０５を有し、いわゆる検光光学系を構成する。なお、偏光ビームスプリッタ２０３の反射側にはレンズ２０６、検出器２０７が配置されている。偏光ビームスプリッタ２０３の透過側は異物を高感度に検出するチャンネルを構成し、偏光ビームスプリッタ２０３の反射側は傷を高感度に検出するチャンネルを構成する。

次に、図３を用いて本実施例のフローチャートについて説明する。まず、鏡面ウェハの上に所定の標準粒子（例えば、ポリスチレンラテックス球）を塗布した標準ウェハをチャック１０２に搭載する（ステップ３０１）。

次に、P偏光の斜方照明をウェハ１０３へ照明する（ステップ３０２）。なお、偏光はウェハ１０３上の膜種に依存する場合もある。

次に標準ウェハに対して検査が行われる（ステップ３０３）。

次に、検出器２０５で得られた信号のS/Nのヒストグラムを作業者、又は処理部１０９はモニタする。ここで、信号のS/Nのヒストグラムについて図４を用いて説明する。図４（a）に示すように横軸を時間、縦軸を強度とした場合、ノイズはノイズ成分４２００で表現され、標準粒子からの信号は実質的なパルス成分４１００で表現することができる。このデータを、横軸が明るさ、縦軸を頻度で表現したものが図４（ｂ）に示すS/Nのヒストグラムである。

S/Nが規定値以上であれば（SのヒストグラムとNのヒストグラムとの差ΔＢが規定値以上となれば）、調整は終了である（ステップ３０５）。

なお、S/Nが規定値未満であれば、波長板２０２を回転する（ステップ３０６）。

調整が終了した後、標準ウェハをチャック１０２からアンロードし、検査対象である検査ウェハをチャック１０２にロードし（３０７）、斜方Ｐ偏光による検査が行われる（ステップ３０８）。

なお、本実施例は、突起欠陥を高感度に検出する第１の検出光学系には、凹み欠陥からの散乱光は実質的には検出されず、凹み欠陥からの散乱光は第１の検出光学系以外の第２の検出光学系に入射するであろうとの思想に基づくものであると表現することもできる。

処理部１０９は、検査ウェハを検査する際には、検出器２０５からの信号に対して欠陥判定を行い、欠陥と判定された信号に対しては異物に例示される突起欠陥であるコードを付与する。さらに、処理部１０９は、検出器２０７からの信号に対して欠陥判定を行い、欠陥と判定された信号に対しては傷に例示される凹み欠陥であるコードを付与する。

これによって、異物に例示される突起欠陥は検出器２０５によって高感度に検出されるし、異物以外の傷に例示される凹み欠陥も検出器２０７によって検出されることになる。

次に、図４を用いて検査結果の表示方法について説明する。図５は、検出光学系１０８で得られた検査結果を説明する図である。検査結果の表示方法にはいくつかの方法が考えられる。1つ目は、図５（１）に示すように、異物４０４と傷４０５とを実質的に同一の座標系でかつ実質的に同一のウェハマップ４０１上に表示する方法である。

もう１つは、図５（２）に示すように、傷を表示するウェハマップ４０２と異物を表示するウェハマップ４０３とを分けて表示する方法である。図５（２）ではウェハマップ４０２とウェハマップ４０３とで座標系は実質的に同じであるが、マップは異なっている。

なお、表示の方法としては、傷と異物とで色を変える、記号を変えて表示し、より作業者が認識しやすいよう表示しても良い。

本実施例によれば、異物に例示される突起欠陥だけでなく、傷に例示される凹み欠陥も高感度に検出できる。

次に実施例２について説明する。以降は、実施例１と異なる部分について主に説明する。本実施例は、実施例１で突起欠陥と凹み欠陥とが個別に検出できる点を利用し、突起欠陥の経時変化、及び凹み欠陥の経時変化の少なくとも１つを得て、試料に施される処理プロセスの異常を判断するものである。

図６は、本実施例を説明する図である。ウェハマップ５０１は時刻ｔ１での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０２は時刻ｔ１での異物についてのウェハマップを表している。

ウェハマップ５０３は時刻ｔ２での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０４は時刻ｔ２での異物についてのウェハマップを表している。

ウェハマップ５０５は時刻ｔ３での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０６は時刻ｔ３での異物についてのウェハマップを表している。

時刻ｔ２では、傷のみが増加していることが理解でき、時刻ｔ３では異物のみが増加していることが理解でき、試料に施される処理プロセスの異常をより迅速かつ詳細に判断することが可能になる。

なお、異物の位置、及び個数の少なくとも１つの経時変化、傷の位置、及び個数の少なくとも１つの経時変化を処理部が観察するようにすれば、実質的に自動的に処理プロセスの異常をモニタすることもできる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されない。例えば、検出光学系１０７に図２に示す構造を適用しても良い。

１００・・・照明光
１０１・・・ステージ
１０２・・・チャック
１０３・・・ウェハ
１０４・・・ミラー
１０５・・・ミラー
１０６・・・ミラー
１０７・・・検出光学系
１０８・・・検出光学系
１０９・・・処理部

Claims (6)

1. 試料に対して斜方からＰ偏光を供給する照明光学系と、
   前記試料からの光を検出する検出光学系と、
   処理部と、を有し、
   前記検出光学系は前記試料からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光を通過させるための回転可能な波長板と、前記波長板を通過した光を分岐するための偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を検出する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタを反射した光を検出する第２の検出器と、を有し、
   前記処理部は、前記第１の検出器からの第１の信号に対して欠陥判定を行い、第１の欠陥を検出した場合は、前記第１の欠陥を突起欠陥と判断し、前記第２の検出器からの第２の信号に対して欠陥判定を行い、第２の欠陥を検出した場合は、前記第２の欠陥を凹み欠陥であると判断する検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記検出光学系は前記試料に対して所定の仰角をもって配置され、前記仰角は鋭角である検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置において、
   前記処理部は、前記突起欠陥と前記凹み欠陥とを実質的に同じ座標系へ統合する検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置において、
   前記処理部は、前記突起欠陥の経時変化、及び前記凹み欠陥の経時変化のうち少なくとも１つを得る検査装置。
5. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記処理部は、前記突起欠陥と前記凹み欠陥とを実質的に同じ座標系へ統合する検査装置。
6. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記処理部は、前記突起欠陥の経時変化、及び前記凹み欠陥の経時変化のうち少なくとも１つを得る検査装置。