JP2014202481A - Inspection device and method for generating image data for inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子または電磁波を検査対象に照射して、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥等を検査するために検査用画像データを生成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating inspection image data in order to inspect defects or the like of a pattern formed on a surface of an inspection object by irradiating the inspection object with charged particles or electromagnetic waves.
半導体ウエハなどの検査対象に対して荷電粒子または電磁波を照射して、検査対象の表面の性状に応じて得られる二次荷電粒子を撮像装置で検出し、その検出結果に基づいて生成される画像データを用いて、検査対象の表面に形成されたパターン等を検査するための検査装置が広く知られている(例えば、下記の特許文献1〜3)。こうした検査装置として、検査対象を保持した移動ステージを移動させながら、検査対象に荷電粒子または電磁波を照射し、移動ステージが撮像素子1画素分の距離を移動するごとに撮像装置から受光量を取り込んで、画像データを生成する方式が多く採用されている。かかる方式では、撮像装置として、TDI(Time Delay Integration)センサが使用される。TDIセンサは、垂直段方向(移動ステージの移動方向と一致する)に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって移動ステージ(検査対象)の移動に同期して垂直段方向に積算して、移動ステージが1画素移動するごとに、積算された検出量を転送する。かかる方式によれば、所定の段数分だけ二次荷電粒子の量が積算されるので、検査対象を高速に移動させる場合であっても、高感度の撮像を行うことができる。かかるTDIセンサは、移動ステージの移動と、垂直段方向の転送とが同期していることが前提となる。
An image generated by irradiating an inspection target such as a semiconductor wafer with charged particles or electromagnetic waves, detecting secondary charged particles obtained according to the properties of the surface of the inspection target with an imaging device, and based on the detection result An inspection apparatus for inspecting a pattern or the like formed on a surface to be inspected using data is widely known (for example,
しかしながら、現実的には、移動ステージを常に一定速度で移動させることは困難である。この問題は、装置の組付精度、移動ステージと固定部材(例えば、ガイドレール)との摩擦、制御精度など種々の要因に起因する。移動ステージの移動速度にムラが生じると、1画素分の距離を移動するのに要する時間に変動が生じることになる。このことは、撮像素子の露光時間に変動が生じることを意味する。露光時間の変動は、画像データの精度に影響を及ぼすこととなる。具体的には、相対的に短い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも暗い輝度値となり、相対的に長い時間露光されて転送された検出値は、本来有するべき輝度値よりも明るい輝度値となる。つまり、得られた画像データには、検査対象の表面に形成されたパターン等に依存しない輝度ムラが移動ステージの移動方向に沿って生じることになる。かかる輝度ムラが生じると、検査精度が低下することになる。このようなことから、TDIセンサを使用した検査装置において、検査精度の向上が求められる。 However, in reality, it is difficult to always move the moving stage at a constant speed. This problem is caused by various factors such as the assembly accuracy of the apparatus, friction between the moving stage and a fixed member (for example, a guide rail), and control accuracy. If unevenness occurs in the moving speed of the moving stage, the time required to move the distance for one pixel will vary. This means that the exposure time of the image sensor varies. Variation in exposure time affects the accuracy of image data. Specifically, the detection value transferred after being exposed for a relatively short time becomes a luminance value that is darker than the luminance value that should originally be, and the detection value transferred after being exposed for a relatively long time should originally have. The brightness value is brighter than the brightness value. That is, in the obtained image data, luminance unevenness that does not depend on a pattern or the like formed on the surface to be inspected occurs along the moving direction of the moving stage. When such luminance unevenness occurs, the inspection accuracy is lowered. For this reason, an improvement in inspection accuracy is required in an inspection apparatus using a TDI sensor.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as, for example, the following forms.
本発明の第1の形態は、検査装置として提供される。この検査装置は、荷電粒子または
電磁波のいずれか1つをビームとして照射する1次光学系と、検査対象を保持可能な移動部であって、検査対象を、1次光学系によるビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するTDIセンサであって、移動部を所定の方向に移動させながら行われるビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として転送するTDIセンサと、積算検出量に基づいて、画像データを生成する画像データ生成部と、積算検出量または画像データを、移動部が積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する正規化部とを備える。
A first aspect of the present invention is provided as an inspection apparatus. This inspection apparatus includes a primary optical system that irradiates one of charged particles or electromagnetic waves as a beam, and a moving unit that can hold the inspection target, and the inspection target is irradiated with a beam by the primary optical system. A TDI sensor having a moving unit that moves in a predetermined direction and an image pickup device arranged in a predetermined number of steps in a predetermined direction, and is an inspection target of a beam that is performed while moving the moving unit in a predetermined direction A TDI sensor that integrates the amount of secondary charged particles obtained by irradiation in a predetermined direction by a time delay integration method and transfers it as an integrated detection amount, and image data that generates image data based on the integrated detection amount A generation unit and a normalization unit that normalizes the accumulated detection amount or the image data based on a time required for the moving unit to move a predetermined distance during the accumulation.
かかる検査装置によれば、移動部の移動速度にばらつきが生じても、つまり、検査対象の露光時間のばらつきが生じても、その影響が緩和された画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。 According to such an inspection apparatus, even if the movement speed of the moving unit varies, that is, even if the exposure time of the inspection target varies, image data with a reduced influence can be generated. As a result, the accuracy of the inspection using the image data can be improved.
本発明の第2の形態として、第1の形態において、正規化部は、正規化に加えて、予め定められたオフセット量を、正規化の前または後の、積算検出量または画像データの階調値から減算する処理を行ってもよい。かかる形態によれば、暗電流ノイズの影響を低減した精度の高い画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。 As a second form of the present invention, in the first form, the normalization unit, in addition to the normalization, uses a predetermined offset amount as an integrated detection amount or a level of image data before or after normalization. You may perform the process subtracted from a key value. According to this mode, it is possible to generate highly accurate image data in which the influence of dark current noise is reduced. As a result, the accuracy of the inspection using the image data can be improved.
本発明の第3の形態として、第1または第2の形態において、TDIセンサは、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子によって構成される撮像素子群が、所定の方向と直交する方向に複数段配列されて構成されていてもよい。正規化部は、正規化に加えて、撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を、正規化の前または後の、積算検出量または画像データに乗算する処理を行ってもよい。かかる形態によれば、所定の方向と直交する方向に複数段配列される撮像素子群ごとの受光感度のばらつきを補正することができる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。 As a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the TDI sensor is configured such that an image pickup element group including image pickup elements arranged in a predetermined direction by a predetermined number of stages is orthogonal to a predetermined direction. A plurality of stages may be arranged in the direction. In addition to normalization, the normalization unit may perform a process of multiplying an integrated detection amount or image data before or after normalization by an increase / decrease ratio determined in advance for each imaging element group. According to this aspect, it is possible to correct the variation in the light receiving sensitivity for each imaging element group arranged in a plurality of stages in a direction orthogonal to the predetermined direction. As a result, the accuracy of the inspection using the image data can be improved.
本発明の第4の形態として、第1ないし第3のいずれかの形態において、正規化部は、デジタル値の積算検出量を正規化してもよい。かかる形態によれば、正規化の演算を容易に行うことができる。 As a fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects, the normalization unit may normalize the integrated detection amount of the digital value. According to this mode, normalization can be easily performed.
本発明の第5の形態として、第1ないし第3のいずれかの形態において、正規化部は、アナログ値の積算検出量を正規化してもよい。かかる形態によれば、量子化誤差が含まれない状態で正規化が行われるので、第4の形態と比べて、画像データの精度を高めることができる。 As a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the normalization unit may normalize the integrated detection amount of the analog value. According to such a form, normalization is performed in a state in which no quantization error is included, so that the accuracy of the image data can be improved compared to the fourth form.
本発明の第6の形態として、第1ないし第5のいずれかの形態において、所定距離は、所定の段数の撮像素子に相当する距離であってもよい。かかる形態によれば、転送される積算検出量の積算に要した時間全体を用いて積算検出量が正規化されるので、正規化の精度が高まり、検査対象の露光時間のばらつきの影響が大幅に緩和された画像データを生成できる。 As a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the predetermined distance may be a distance corresponding to an image sensor having a predetermined number of stages. According to such a form, since the integrated detection amount is normalized using the entire time required for integrating the integrated detection amount to be transferred, the normalization accuracy is improved, and the influence of variations in the exposure time of the inspection object is greatly increased. It is possible to generate image data that is relaxed.
本発明の第7の形態は、検査用画像データの生成方法として提供される。この方法は、検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか1つをビームとして、照射する工程と、所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するTDIセンサを使用して、ビームの検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって所定の方向に沿って積算して積算検出量として検出する工程と、積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程と、積算検出量または画像データを、検査対象が積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する工程とを備える。かかる方法によれば、第1の形態と同様の効果を奏する。第7の形態に第2ないし第
6の形態を付加することも可能である。
A seventh aspect of the present invention is provided as a method for generating inspection image data. This method includes a step of irradiating one of charged particles or electromagnetic waves as a beam while moving an inspection target in a predetermined direction, and a TDI sensor having an image sensor arranged in a predetermined number of steps in a predetermined direction. A step of integrating the amount of secondary charged particles obtained by irradiating the object to be inspected with a beam along a predetermined direction by a time delay integration method to detect the amount as an integrated detection amount, and based on the integrated detection amount A step of generating image data, and a step of normalizing the integrated detection amount or the image data based on a time required for the inspection object to move a predetermined distance during the integration. According to this method, the same effect as that of the first embodiment is obtained. It is also possible to add the second to sixth forms to the seventh form.
本発明は、上述の形態のほか、検査用画像データ生成装置、検査用画像データ正規化装置、検査用画像データを生成するためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。 In addition to the above-described embodiments, the present invention can be realized in various forms such as an inspection image data generation device, an inspection image data normalization device, and a program for generating inspection image data.
A.実施例:
図1および図2は、本発明の検査装置の一実施例としての半導体検査装置(以下、単に検査装置とも呼ぶ)5の概略構成を示す。図1は、検査装置5の概略立面図(図2のA−A矢視)であり、図2は、検査装置5の概略平面図(図1のB−B矢視)である。検査装置5は、検査対象の表面に形成されたパターンの欠陥、検査対象の表面上の異物の存在等を検査する装置である。検査対象としては、半導体ウエハ、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(およびテンプレート)、光学素子用基板、光回路用基板等を例示できる。異物としては、パーティクル、洗浄残物(有機物)、表面での反応生成物等を例示できる。かかる異物は、例えば、絶縁物、導電物、半導体材料、または、これらの複合体などからなる。以下では、検査装置5によって半導体ウエハ(以下、単にウエハWとも呼ぶ)を検査するものとして説明する。ウエハの検査は、半導体製造工程においてウエハの処理プロセスが行われた後、または、処理プロセスの途中で行われる。例えば、検査は、成膜工程、CMPまたはイオン注入を受けたウエハ、表面に配線パターンが形成されたウエハ、配線パターンが未だに形成されていないウエハなどを対象として行われる。
A. Example:
1 and 2 show a schematic configuration of a semiconductor inspection apparatus (hereinafter also simply referred to as an inspection apparatus) 5 as an embodiment of the inspection apparatus of the present invention. FIG. 1 is a schematic elevation view (indicated by arrows AA in FIG. 2) of the
検査装置5は、図1に示すように、カセットホルダ10と、ミニエンバイロメント装置20と、主ハウジング30と、ローダハウジング40と、ステージ装置50と、電子光学装置70と、画像処理装置80と、制御装置90とを備えている。図1および図2に示すように、カセットホルダ10は、カセットCを複数個(図2では2個)保持するようになっている。カセットCには、検査対象としての複数枚のウエハWが上下方向に平行に並べられた状態で収納される。本実施例では、カセットホルダ10は、昇降テーブル上の図2に鎖線で示された位置にカセットCを自動的にセットできるように構成されている。カセットホルダ10にセットされたカセットCは、図2に実線で示された位置、すなわち、後述するミニエンバイロメント装置20内の第1搬送ユニット61の回動軸線O−O(図1参照)を向いた位置まで自動的に回転される。
As shown in FIG. 1, the
ミニエンバイロメント装置20は、図1および図2に示すように、ハウジング22と、気体循環装置23と、排出装置24と、プリアライナ25とを備えている。ハウジング22の内部には、雰囲気制御されるミニエンバイロメント空間21が形成されている。また、ミニエンバイロメント空間21内には、第1搬送ユニット61が設置されている。気体循環装置23は、清浄な気体(ここでは空気)をミニエンバイロメント空間21内で循環させて雰囲気制御を行う。排出装置24は、ミニエンバイロメント空間21内に供給された空気の一部を回収して外部に排出する。これによって、第1搬送ユニット61によって
塵埃が生じたとしても、塵埃を含んだ気体が系外に排出される。プリアライナ25は、ウエハを粗位置決めする。プリアライナ25は、ウエハに形成されたオリエンテーションフラット(円形のウエハの外周に形成された平坦部分)や、ウエハの外周縁に形成された1つ又はそれ以上のV型の切欠き、すなわち、ノッチを光学的または機械的に検出して、軸線O−Oの周りの回転方向におけるウエハの位置を予め位置決めできるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1搬送ユニット61は、ミニエンバイロメント空間21内に設置されている。この第1搬送ユニット61は、軸線O−Oの周りを回転可能な多節のアームを有している。このアームは、半径方向に伸縮可能に構成されている。アームの先端には、ウエハWを把持する把持装置、例えば、機械式チャック、真空式チャックまたは静電チャックが設けられている。かかるアームは、上下方向に移動可能になっている。第1搬送ユニット61は、カセットホルダ10内に保持された複数のウエハのうちの所要のウエハWを把持し、後述するローダハウジング40内のウエハラック41に受け渡す。
The
ローダハウジング40の内部には、図1および図2に示すように、ウエハラック41と第2搬送ユニット62とが設置されている。ミニエンバイロメント装置20のハウジング22と、ローダハウジング40とは、シャッタ装置27によって区切られており、シャッタ装置27は、ウエハWの受け渡し時のみに開かれる。ウエハラック41は、複数(図1では2枚)のウエハWを上下に隔てて水平の状態で支持する。第2搬送ユニット62は、上述の第1搬送ユニットと基本的に同じ構成を有している。第2搬送ユニット62は、ウエハラック41と、後述するステージ装置50のホルダ55との間で、ウエハWの搬送を行う。かかるローダハウジング40の内部は、高真空状態(真空度としては10−5〜10−6Pa)に雰囲気制御されるとともに、不活性ガス(例えば、乾燥純窒素)が注入される。
Inside the
主ハウジング30内には、図1および図2に示すように、ウエハWを移動させる移動部の一例としてのステージ装置50が設けられている。ステージ装置50は、底壁上に配置された固定テーブル51と、固定テーブル上でY方向(第2の方向D2とも呼ぶ)に移動するYテーブル52と、Yテーブル上でX方向(第1の方向D1とも呼ぶ)に移動するXテーブル53と、Xテーブル上で回転可能な回転テーブル54と、回転テーブル54上に配置されたホルダ55とを備えている。Yテーブル52は、主ハウジング30の外部に設けられたアクチュエータであるサーボモータ56によって、第2の方向D2に移動される。Xテーブル53は、主ハウジング30の外部に設けられたアクチュエータであるサーボモータ57によって、第1の方向D1に移動される。ホルダ55は、機械式チャックまたは静電式チャックで解放可能にウエハWをその載置面上に保持する。ホルダ55に保持されたウエハWの第1の方向D1の位置は、位置測定装置(位置センサ)58によって検知される。位置センサ58は、干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置であり、ホルダ55の載置面の基準位置を微細径レーザによって検知する。図1および図2において、位置測定装置58の位置は、概略的に示している。位置測定装置58は、例えば、Xテーブル53(またはホルダ55)に固定されたミラープレートに向けてレーザを照射し、レーザ干渉計によって、レーザの入射波と、ミラープレートからの反射波との位相差に基づいて、ウエハW、厳密には、Xテーブル53(またはホルダ305555)の座標を検出する。レーザ干渉計は、主ハウジング30の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。また、レーザ干渉計は、光ケーブルを介して、レーザの光路に設けられた光ピックアップに接続され、主ハウジング30から離れた位置に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
電子光学装置70は、荷電粒子または電磁波のいずれか1つをビームとして、第1の方向D1(図2参照)に移動中のウエハWに照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量を検出する。ウエハWの移動は、ステージ装置50によって行われる。電子光学装置7
0の詳細については、後述する。
The electron
Details of 0 will be described later.
図1に示す画像処理装置80は、電子光学装置70によって得られた二次荷電粒子の量に基づいて、画像データを生成する。生成される画像データは、輝度値を階調値として有する。画像処理装置80は、本実施例では、メモリとCPUとを備えており、予め記憶されたプログラムを実行することによって、正規化部81および画像データ生成部82として機能する。これらの機能については、後述する。なお、画像処理装置80の各機能部の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。
The
図1に示す制御装置90は、検査装置5の動作全般を制御する。例えば、制御装置90は、ステージ装置50(より具体的には、サーボモータ57)に移動指令を送出して、ウエハWを保持するホルダ55を所定の移動速度で第1の方向D1に移動させる。
A
図3は、電子光学装置70の概略構成を示す。図示するように、電子光学装置70は、一次光学系72と、二次光学系73と、TDIセンサ75とを備えている。一次光学系72は、荷電粒子または電磁波のいずれか1つをビームとして生成し、当該ビームをホルダ55に保持されたウエハWに照射する。この一次光学系72は、光源71と、レンズ72a,72dと、アパーチャ72b,72cと、E×Bフィルタ72eと、レンズ72f,72h,72iと、アパーチャ72gとを備えている。光源71は、本実施例では、電子ビームを生成する電子銃である。ただし、光源71は、荷電粒子または電磁波のいずれかを発生させる任意の手段、例えば、UV(Ultraviolet)レーザ、DUV(Deep Ultraviolet)レーザ、EUV(Extreme Ultraviolet)レーザ、X線レーザなどとすることができる。なお、一次光学系72の構成、および、後述する二次光学系73の構成は、光源71の種類に応じて適宜変更される。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the electron
荷電粒子または電磁波をウエハWに照射することによって、ウエハWの状態(パターンの形成状態、異物の付着状態など)に応じた二次荷電粒子が得られる。二次荷電粒子は、二次放出電子、ミラー電子および光電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも2つが混在したものである。二次放出電子とは、二次電子、反射電子および後方散乱電子のいずれか、または、これらのうちの少なくとも2つが混在したものである。二次放出電子は、ウエハWの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、ウエハWの表面に荷電粒子が衝突して発生する。ミラー電子は、ウエハWの表面に電子線などの荷電粒子を照射したときに、照射した荷電粒子がウエハWの表面に衝突せずに、当該表面近傍にて反射することによって発生する。光電子は、ウエハWの表面に電磁波を照射したときに、当該表面から発生する。以下では、特に断る場合を除き、ウエハW上の異物を検査するものとして説明する。 By irradiating the wafer W with charged particles or electromagnetic waves, secondary charged particles according to the state of the wafer W (pattern formation state, foreign matter adhesion state, etc.) are obtained. The secondary charged particles are secondary emission electrons, mirror electrons, photoelectrons, or a mixture of at least two of these. The secondary emission electrons are any of secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons, or a mixture of at least two of these. Secondary emission electrons are generated by collision of charged particles with the surface of the wafer W when the surface of the wafer W is irradiated with charged particles such as an electron beam. When the surface of the wafer W is irradiated with charged particles such as an electron beam, the mirror electrons are generated when the irradiated charged particles are reflected near the surface of the wafer W without colliding with the surface of the wafer W. Photoelectrons are generated from the surface of the wafer W when the surface is irradiated with electromagnetic waves. In the following description, it is assumed that the foreign matter on the wafer W is inspected unless otherwise specified.
レンズ72a,72dおよびアパーチャ72b,72cは、光源71によって生成された電子ビームを整形するとともに、電子ビームの方向を制御し、電子ビームを、斜め方向から入射するようにE×Bフィルタ72eに導く。E×Bフィルタ72eに入射された電子ビームは、磁界と電界によるローレンツ力の影響を受けて、鉛直下方向に偏向され、レンズ72f,72h,72iおよびアパーチャ72gを介してウエハWに向けて導かれる。レンズ72f,72h,72iは、電子ビームの方向を制御するとともに、適切な減速を行って、ランディングエネルギーを調整する。
The
ウエハWへの電子ビームの照射によって、ウエハW上の異物がチャージアップされ、それによって、入射電子の一部がウエハWに接触せずに跳ね返される。これによって、ミラー電子が二次光学系73を介して、TDIセンサ75に導かれる。また、入射電子の一部がウエハW上に接触することによって、二次放出電子が放出される。
By irradiating the wafer W with the electron beam, the foreign matter on the wafer W is charged up, so that a part of the incident electrons are rebounded without contacting the wafer W. As a result, the mirror electrons are guided to the
電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子(ここでは、ミラー電子および二次放出電子)は、対物レンズ72i、レンズ72h、アパーチャ72g、レンズ72fおよびE×Bフィルタ72eを再度通過した後、二次光学系73に導かれる。二次光学系73は、電子ビームの照射によって得られた二次荷電粒子を、TDIセンサ75に導く。二次光学系73は、レンズ73a,73cと、NAアパーチャ73bと、アライナ73dとを備えている。二次光学系73においては、レンズ73a、NAアパーチャ73bおよびレンズ73cを通過することによって二次荷電粒子が集められ、アライナ64によって整えられる。NAアパーチャ73bは、二次系の透過率・収差を規定する役割を有している。
Secondary charged particles (here, mirror electrons and secondary emission electrons) obtained by irradiation with the electron beam pass through the objective lens 72i, the
TDIセンサ75は、第1の方向D1(X方向)に所定の段数だけ配列された撮像素子を有しており、二次光学系73によって導かれた二次荷電粒子の量を検出する。本実施例では、TDIセンサ75の撮像素子は、第2の方向D2(Y方向)にも配列される。撮像素子の配列数は、任意であるが、例えば、(X方向の画素数,Y方向の画素数)=(2048,512)、(2048,1024)、(2048,2048)、(4096,1024)、(4096,2048)、(4096,4096)などとすることができる。TDIセンサ75での検出は、ステージ装置50によってウエハWを第1の方向D1に沿って移動させつつ、ウエハWに電子ビームを照射し、それによって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって第1の方向D1に沿って第1の方向D1の段数分だけ積算することによって行われる。ウエハWの移動方向と、TDIセンサ75による積算の方向は、同一の方向である。二次荷電粒子の量は、ウエハWが第1の方向D1の方向に1画素移動するごとに、1段分ずつ積算される。また、第1の方向D1の段数分だけ積算された検出量、すなわち、最終段まで積算された検出量(積算検出量とも呼ぶ)は、ホルダ55が第1の方向D1に1画素移動するごとに、画像処理装置80に転送される。本実施例では、TDIセンサ75は、A/D変換回路を内蔵しており、積算検出量をA/D変換し、輝度を表すデジタル値として画像処理装置80に転送する。
The
図4は、TDIセンサ75が、二次荷電粒子の量を積算する様子を模式的に示す。TDIセンサの構成は、公知であるため、ここでは、二次荷電粒子の量が積算される様子のみについて説明する。ここでは、説明の便を考慮し、TDIセンサ75は、第1の方向D1に5画素配列され、第2の方向D2には配列されていないものとして説明する。図4において、P1〜P5は、第1の方向D1に配列された各撮像素子(画素)を示す。図示する例では、TDIセンサ75による検出の際に、ウエハWは、画素P1からP5に向かう方向に移動する。図4において、T11〜T15は、ウエハWが1画素分移動するのに実際に要した時間(期間)を示す。例えば、時間T11は、画素P1に相当する距離の移動に要した時間であり、時間T12は、画素P2に相当する距離の移動に要した時間である。
FIG. 4 schematically shows how the
図4に示すように、TDIセンサ75による検出では、まず、時間T11の間に画素P1に、感知した二次荷電粒子の量に応じた電荷Q1が蓄積される。この電荷Q1は、時間T11の経過直後のタイミングでTDIセンサ75に入力される転送クロックに従って、画素P1に隣り合う画素P2に転送される。時間T11に続く時間T12の間に、画素P2には、画素P1から転送された電荷Q1に加えて、電荷Q2が蓄積される。その結果、時間T12の経過時には、画素P2には、電荷Q1+Q2が蓄積される。この電荷Q1+Q2は、時間T12の経過直後のタイミングで画素P3に転送される。時間T12に続く時間T13の間に、画素P3には、画素P2から転送された電荷Q1+Q2に加えて、電荷Q3が蓄積される。その結果、時間T13の経過時には、画素P3には、電荷Q1+Q2+Q3が蓄積される。このようにして、電荷が順次積算されることによって、時間T11〜T15の経過後には、画素P5に電荷Q1+Q2+Q3+Q4+Q5が蓄積され、画像処理装置80に転送される。このようにして、ウエハWの同一の位置から得られる二次荷電粒子の量が積算されることによって、ウエハWを第1の方向D1に沿って高速移動させる場合であっても、全体として十分な露光時間が確保され、高感度の撮像データが得ら
れる。
As shown in FIG. 4, in the detection by the
このようにしてえられる輝度データは、ウエハW上の異物の有無の状況を好適に反映したものとなる。これは、上述したミラー電子は、散乱しないのに対して、二次放出電子は、散乱するので、ウエハW上の異物が存在する領域から得られた二次荷電粒子の量は、その他の領域から得られた二次荷電粒子の量よりも大幅に多くなるからである。つまり、異物が存在する領域は、異物が存在しない領域と比べて、輝度が高い領域として撮像される。ただし、TDIセンサ75での二次荷電粒子の量の積算中におけるウエハWの移動速度を厳密に一定に保つことは、現実的には困難である。つまり、TDIセンサ75から転送される積算検出量は、それぞれ異なる露光時間で検出されたものとなる。このため、TDIセンサ75によって得られる輝度データは、異物の存在の有無に依存しない輝度ムラが生じることになる。
The luminance data obtained in this way preferably reflects the presence / absence of foreign matter on the wafer W. This is because the above-described mirror electrons do not scatter, whereas secondary emission electrons scatter. Therefore, the amount of secondary charged particles obtained from the region where the foreign matter exists on the wafer W is in other regions. This is because it is much larger than the amount of secondary charged particles obtained from the above. That is, an area where a foreign object exists is imaged as an area having a higher luminance than an area where no foreign object exists. However, it is practically difficult to keep the moving speed of the wafer W strictly constant during integration of the amount of secondary charged particles in the
本実施例の検査装置5は、このような輝度ムラを補正可能な構成を備えている。具体的には、TDIセンサ75から画像処理装置80に転送された積算検出値は、画像処理装置80の正規化部81の処理によって、正規化される。ここでの正規化とは、ウエハW(Xテーブル53)の移動速度のばらつき、すなわち、ウエハWの露光時間のばらつきに起因して生じる、積算検出値への影響(輝度ムラ)が緩和されるように、積算検出量を補正する処理である。この正規化処理は、TDIセンサ75での積算中にウエハWが第1の方向D1に沿って所定距離だけ移動するのに要した時間に基づいて行われる。より具体的には、正規化処理は、実移動時間Tnと目標移動時間T0との比率である正規化係数Kを用いて、次式(1)によって行われる。IV0は、正規化前の積算検出量であり、IV1は、正規化後の積算検出量である。
IV1=K×IV0・・・(1)
The
IV1 = K × IV0 (1)
正規化係数Kは、次式(2)によって算出される。Tnは、ウエハWを所定距離だけ移動するのに実際に要した時間(以下、実移動時間とも呼ぶ)である。本実施例では、所定距離は、TDIセンサ75の第1の方向D1の段数分の画素に相当する距離(図4の例では、5画素に相当する距離)である。このため、実移動時間Tnは、TDIセンサ75から転送される積算検出量に対応する露光時間に等しい。目標移動時間T0は、所定距離移動するのに要する時間として予め想定された時間(以下、目標移動時間とも呼ぶ)である。目標移動時間T0は、ウエハWが所定距離移動するのに要する時間の設計値として捉えてもよい。
K=T0/Tn・・・(2)
The normalization coefficient K is calculated by the following equation (2). Tn is a time actually required to move the wafer W by a predetermined distance (hereinafter also referred to as an actual movement time). In the present embodiment, the predetermined distance is a distance corresponding to the number of pixels of the
K = T0 / Tn (2)
このようにして正規化部81によって正規化された積算検出量は、画像データ生成部82に出力される。画像データ生成部82は、正規化部81から受け取った積算検出値を合成して、第1の方向D1および第2の方向D2に配列された画素値(輝度値)によって構成される画像データを生成する。こうして生成された画像データは、任意の方法によって、異物の有無等の検査に用いられる。この検査は、情報処理装置などを用いて自動的に行われてもよい。例えば、情報処理装置は、輝度値が閾値以上に高い領域を検出してもよいし、生成された画像データと、予め用意された基準画像データとのパターンマッチングを行ってもよい。あるいは、検査は、画像データが表す画像、または、画像データを構成する各画素の階調値に基づいて、検査員によって行われてもよい。なお、正規化処理と画像データの生成処理との順序は、逆であってもよい。つまり、画像データ生成部82が、TDIセンサ75から転送されたデータを合成して画像データを生成し、その後、正規化部81が、生成された画像データに対して正規化処理を行ってもよい。
The integrated detection amount normalized by the
図5は、正規化処理の具体例を示す。この例では、先に画像データが生成され、その後に正規化が行われる例を示している。図5(a)は、正規化前の画像データの画素配置を
示す。X=1の画素群は、TDIセンサ75によって画像処理装置80に最初に転送された画素群である。X=2の画素群は、X=1の画素群の次に転送された画素群である。つまり、X方向の数字の並びは、TDIセンサ75から転送された順番を表している。図5(b)は、Y方向に沿った画素群ごとの総露光時間を示す。例えば、露光時間T1は、図4に示した時間T11〜T15の合計値である。つまり、露光時間T1は、上述の実移動時間Tnに相当する。図5(c)は、積算検出値を合成して生成された画像データの各画素の画素値を表す。つまり、図5(c)は、正規化前積算検出量IV0である。正規化前積算検出量IV0(画素値)は、ここでは、256階調の輝度値である。図5(d)は、X=n(ここでは、nは1〜8の整数)の画素群にそれぞれ適用される正規化係数Kを示す。図5(e)は、図5(c)に示した正規化前積算検出量IV0と、図5(d)に示した正規化係数Kとに基づき、式(2)によって算出された正規化後積算検出量IV1である。
FIG. 5 shows a specific example of normalization processing. In this example, image data is generated first, and then normalization is performed. FIG. 5A shows a pixel arrangement of image data before normalization. The pixel group with X = 1 is a pixel group first transferred to the
かかる正規化処理を実現するための構成の一例を図6に示す。図示する例は、正規化後に画像データを生成する場合の構成である。図示するように、正規化部81は、正規化用クロック生成器85と、カウンタ86と、除算部87と、乗算部88とを備えている。制御装置90からステージ装置50(サーボモータ57)に移動指令が与えられると、Xテーブル53が第1の方向D1に移動される。このXテーブル53の移動量は、位置センサ58によって検出される。そして、位置センサ58によって検出された位置情報は、TDIクロック生成器74に入力される。TDIクロック生成器74は、受け取った位置情報に基づいて、Xテーブル53が第1の方向D1に1画素移動するたびに、TDIクロック(転送クロック)をTDIセンサ75に入力する。TDIセンサ75は、このTDIクロックに従って、電荷を積算し、最終段まで積算された電荷を、内蔵のA/D変換部(図示省略)に転送する。A/D変換部によってデジタル値に変換された正規化前積算検出量IV0は、乗算部88に入力される。また、TDIセンサ75は、二次荷電粒子の量(電荷)を転送するたびに、転送を行ったことを表す転送信号をカウンタ86に入力する。
An example of a configuration for realizing such normalization processing is shown in FIG. The example shown in the figure is a configuration when image data is generated after normalization. As illustrated, the
一方、正規化部81では、カウンタ86は、正規化用クロック生成器85によって生成される時間計測用クロックを用いて、実移動時間Tnの計測を行う。具体的には、カウンタ86は、転送信号を直近の所定回数(図4の例では、5回)だけ受信するのに要した時間を、時間計測用クロックを用いて計測し、計測された時間を実移動時間Tnとして除算部87に入力する。除算部87は、制御装置90から入力された目標移動時間T0と、カウンタ86から入力された実移動時間Tnとに基づいて、上記の式(2)を用いて、正規化係数Kを算出する。算出された正規化係数Kは、乗算部88に入力され、乗算部88での正規化処理、すなわち、上記の式(1)による演算が行われる。乗算部88の演算結果、すなわち、正規化後積算検出量IV1は、画像データ生成部82に入力される。
On the other hand, in the
図示は省略するが、画像データ生成部82が、TDIセンサ75から転送されたデータを合成して画像データを生成し、その後、正規化部81が、生成された画像データに対して正規化処理を行う場合には、正規化部81は、例えば、以下のようにして正規化処理を行うことができる。正規化部81は、まず、図6と同様に、実移動時間Tnを順次計測し、あるいは、正規化係数Kを順次算出し、それぞれの実移動時間Tnまたは正規化係数Kをバッファに格納しておく。次に、正規化部81は、画像データ生成部82によって生成された画像データから、TDIセンサ75から1回の転送で受け取ったデータ群を、受け取った順に順次抽出する。そして、抽出されたデータ群に対して、正規化処理を行う。
Although not shown, the image
上述した検査装置5によれば、TDIセンサ75によって積算された正規化前積算検出量IV0が、ウエハWの実際の露光時間(実移動時間Tn)に基づいて、正規化される。したがって、ウエハWの移動速度、すなわち、露光時間にばらつきが生じても、露光時間のばらつきに起因する輝度ムラが緩和された画像データを生成できる。その結果、当該画
像データを用いた検査の精度を向上できる。しかも、検査装置5は、ウエハWをTDIセンサ75の第1の方向D1の段数分の画素に相当する距離だけ移動するのに実際に要した時間を実移動時間Tnとして用いて、正規化処理を行うので、つまり、TDIセンサ75によって転送される正規化前積算検出量IV0の積算に要した時間全体を用いて正規化を行うので、当該時間全体の一部を用いる場合と比べて、正規化の精度が高まり、輝度ムラが大幅に緩和された画像データを生成できる。また、検査装置5によれば、正規化前積算検出量IV0は、デジタル値に変換された後に正規化されるので、正規化の演算を容易に行うことができる。
According to the
B.変形例:
B−1.変形例1:
上述した正規化処理において、上記の式(2)に使用される実移動時間Tnは、TDIセンサ75の第1の方向D1の段数分の画素に相当する距離のうちの一部の距離だけウエハWが移動するのに要する時間であってもよい。この場合、目標移動時間T0は、当該一部の距離に対応する時間として設定すればよい。例えば、TDIセンサ75の第1の方向D1に段数が2048である場合には、実移動時間Tnは、2047の画素に相当する距離だけウエハWが移動するのに要する時間であってもよい。かかる構成によれば、正規化の精度に大きな影響を与えることなく、画像データの生成速度を高めることができる。
B. Variation:
B-1. Modification 1:
In the normalization processing described above, the actual movement time Tn used in the above equation (2) is a part of the distance corresponding to pixels corresponding to the number of stages in the first direction D1 of the
B−2.変形例2:
上述した正規化処理は、上記以外の演算を含んでいてもよい。例えば、上記の式(1),(2)の演算に加えて、予め定められたオフセット量を正規化前積算検出量IV0または正規化後積算検出量IV1から減算する処理を行ってもよい。かかる減算処理は、暗電流ノイズを除去するために行われる。オフセット量には、ウエハWにビームを照射していない状態で、TDIセンサ75で撮像を予め行い、それによって得られた積算検出値が使用されてもよい。かかるオフセット量の設定は、検査装置5の起動時に行ってもよいし、所定数のウエハWについて検査を行うたびに行ってもよい。かかる構成によれば、暗電流ノイズの影響を低減した精度の高い画像データを生成できる。その結果、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
B-2. Modification 2:
The normalization process described above may include operations other than those described above. For example, in addition to the calculations of the above formulas (1) and (2), a process of subtracting a predetermined offset amount from the pre-normalized integrated detection amount IV0 or the post-normalized integrated detection amount IV1 may be performed. Such subtraction processing is performed to remove dark current noise. As the offset amount, an integrated detection value obtained by imaging in advance with the
あるいは、正規化処理は、上記の式(1),(2)の演算に加えて、第1の方向D1に沿って配列された撮像素子によって構成される撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を積算検出量に乗算する処理を行ってもよい。かかる乗算処理は、撮像素子群ごとの受光感度のばらつきを補正するために行われる。乗算する増減比率は、TDIセンサ75の各素子に同一の光源を当てて撮像を予め行い、それによって得られた積算検出値の第2の方向D2のばらつきが緩和されるように設定されてもよい。また、正規化処理には、正規化係数Kを使用する代わりに、正規化係数Kと増減比率とを予め乗算した係数を使用してもよい。かかる構成によれば、撮像素子群ごとの受光感度のばらつきが補正されるので、当該画像データを用いた検査の精度を向上できる。
Alternatively, in the normalization process, in addition to the calculations of the above formulas (1) and (2), an increase / decrease determined in advance for each imaging element group configured by imaging elements arranged along the first direction D1. You may perform the process which multiplies a ratio to an integrated detection amount. Such multiplication processing is performed in order to correct variations in light receiving sensitivity for each image sensor group. The increase / decrease ratio to be multiplied may be set so that the same light source is applied to each element of the
B−3.変形例3:
正規化処理は、デジタル値の積算検出量に対して行われる構成に限らず、アナログ値の積算検出量に対して行われてもよい。アナログ値の正規化には、リアルタイムアナログ計算ユニットが利用されてもよい。この場合、積算検出量は、正規化後にA/D変換されることになる。かかる構成によれば、量子化誤差が含まれない状態で正規化が行われるので、画像データの精度を高めることができる。
B-3. Modification 3:
The normalization process is not limited to the configuration performed on the integrated detection amount of the digital value, and may be performed on the integrated detection amount of the analog value. For normalization of the analog values, a real time analog calculation unit may be used. In this case, the integrated detection amount is A / D converted after normalization. According to such a configuration, normalization is performed in a state where no quantization error is included, so that the accuracy of the image data can be improved.
B−4.変形例4:
TDIセンサ75の積算方向は、第1の方向D1に限らず、第2の方向D2であってもよい。この場合、ウエハWを第2の方向D2に移動させながら、ウエハWに荷電粒子また
は電磁波を照射すればよい。また、位置センサ58は、ウエハWの第2の方向D2における位置を検知可能な位置に設ければよい。
B-4. Modification 4:
The integration direction of the
B−5.変形例5:
上述の実施例では、正規化部81は、画像処理装置80に含まれる構成として示したが、正規化部81は、検査装置5全体として任意の場所に設けられていればよい。例えば、正規化部81は、TDIセンサ75と、画像処理装置80との間に設けられた中間処理器として構成されてもよい。あるいは、正規化部81は、TDIセンサ75が備える信号処理部(例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)として構成されていてもよい。
B-5. Modification 5:
In the above-described embodiment, the
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof. Moreover, in the range which can solve at least one part of the subject mentioned above, or the range which exhibits at least one part of an effect, the combination of each component described in the claim and the specification, or omission is possible. .
5…検査装置
10…カセットホルダ
20…ミニエンバイロメント装置
21…ミニエンバイロメント空間
22…ハウジング
23…気体循環装置
24…排出装置
25…プリアライナ
27…シャッタ装置
30…主ハウジング
40…ローダハウジング
41…ウエハラック
50…ステージ装置
51…固定テーブル
52…Yテーブル
53…Xテーブル
54…回転テーブル
55…ホルダ
56,57…サーボモータ
58…位置センサ
61…第1搬送ユニット
62…第2搬送ユニット
64…アライナ
70…電子光学装置
71…光源
72…一次光学系
72a,72d,72f,72h,72i…レンズ
72b,72c,72g…アパーチャ
72e…E×Bフィルタ
73…二次光学系
73a,73c…レンズ
73b…NAアパーチャ
73d…アライナ
75…TDIセンサ
80…画像処理装置
81…正規化部
82…画像データ生成部
85…正規化用クロック生成器
86…カウンタ
87…除算部
88…乗算部
90…制御装置
W…ウエハ
C…カセット
D1…第1の方向
D2…第2の方向
DESCRIPTION OF
Claims (7)
荷電粒子または電磁波のいずれか1つをビームとして照射する1次光学系と、
検査対象を保持可能な移動部であって、前記検査対象を、前記1次光学系による前記ビームの照射位置上を所定の方向に移動させる移動部と、
前記所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するTDIセンサであって、前記移動部を前記所定の方向に移動させながら行われる前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として転送するTDIセンサと、
前記積算検出量に基づいて、画像データを生成する画像データ生成部と、
前記積算検出量または前記画像データを、前記移動部が前記積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する正規化部と
を備えた検査装置。 An inspection device,
A primary optical system that irradiates one of charged particles or electromagnetic waves as a beam;
A moving unit capable of holding an inspection target, the moving unit moving the inspection target in a predetermined direction on an irradiation position of the beam by the primary optical system;
A TDI sensor having an image pickup device arranged in a predetermined number of stages in the predetermined direction, and obtained by irradiating the inspection target with the beam while moving the moving unit in the predetermined direction A TDI sensor that integrates the amount of charged particles along the predetermined direction by a time delay integration method and transfers the accumulated amount as an integrated detection amount;
An image data generation unit that generates image data based on the integrated detection amount;
A normalizing unit that normalizes the integrated detection amount or the image data based on a time required for the moving unit to move a predetermined distance during the integration.
前記正規化部は、前記正規化に加えて、予め定められたオフセット量を、前記正規化の前または後の、前記積算検出量または前記画像データの階調値から減算する処理を行う
検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1,
In addition to the normalization, the normalization unit performs a process of subtracting a predetermined offset amount from the integrated detection amount or the gradation value of the image data before or after the normalization. .
前記TDIセンサは、前記所定の方向に前記所定の段数だけ配列された撮像素子によって構成される撮像素子群が、前記所定の方向と直交する方向に複数段配列されて構成され、
前記正規化部は、前記正規化に加えて、前記撮像素子群ごとに予め定められた増減比率を、前記正規化の前または後の、前記積算検出量または前記画像データの階調値に乗算する処理を行う
検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1 or 2,
The TDI sensor is configured by an image pickup element group including image pickup elements arranged in the predetermined direction by the predetermined number of stages, arranged in a plurality of stages in a direction orthogonal to the predetermined direction.
In addition to the normalization, the normalization unit multiplies the integrated detection amount or the gradation value of the image data before or after the normalization by a predetermined increase / decrease ratio for each imaging element group. Inspection device that performs processing.
前記正規化部は、デジタル値の前記積算検出量を正規化する
検査装置。 The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The normalization unit normalizes the integrated detection amount of a digital value.
前記正規化部は、アナログ値の前記積算検出量を正規化する
検査装置。 The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The normalization unit normalizes the integrated detection amount of the analog value.
前記所定距離は、前記所定の段数の前記撮像素子に相当する距離である
検査装置。 An inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The predetermined distance is a distance corresponding to the image sensor having the predetermined number of stages.
検査対象を所定の方向に移動させながら、荷電粒子または電磁波のいずれか1つをビームとして、照射する工程と、
所定の方向に所定の段数だけ配列された撮像素子を有するTDIセンサを使用して、前記ビームの前記検査対象への照射によって得られる二次荷電粒子の量を時間遅延積分方式によって前記所定の方向に沿って積算して積算検出量として検出する工程と、
前記積算検出量に基づいて、画像データを生成する工程と、
前記積算検出量または前記画像データを、前記検査対象が前記積算中に所定距離移動するのに要した時間に基づいて正規化する工程と
を備えた検査用画像データの生成方法。 A method for generating image data for inspection,
Irradiating either one of charged particles or electromagnetic waves as a beam while moving the inspection object in a predetermined direction;
Using a TDI sensor having an image sensor arranged in a predetermined number of stages in a predetermined direction, the amount of secondary charged particles obtained by irradiating the inspection target with the beam is determined by the time delay integration method in the predetermined direction. A step of integrating and detecting as an integrated detection amount,
Generating image data based on the integrated detection amount;
A method of generating inspection image data, comprising: normalizing the integrated detection amount or the image data based on a time required for the inspection object to move a predetermined distance during the integration.
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