JP2004040060A

JP2004040060A - 基体検査方法及び装置

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Publication number: JP2004040060A
Application number: JP2002198942A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tsuneoka; 恒岡　正年
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】異物や欠陥の誤判定を十分に防止することができる基体検査方法及び装置を提供する。
【解決手段】ステップＳ１でパーティクルモニターにウェハＷをロードし、ステップＳ２を実行して検査用レシピを作成する。ステップＳ２では、基本パラメータの設定、位置キャリブレーション、検出器の感度調整、及び位置情報の記述を順次実施する。それから、ウェハＷ表面のバックグラウンド変動に基づいて、ウェハＷ上の検査部位における複数の仮想領域の個々に対して動的に割り当てられるしきい値ＲＳｊを決定する。そして、このしきい値ＲＳｊを用いてウェハＷのパーティクル検査を行う。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板や液晶基板等の基体の検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶装置製造のプロセス管理においては、半導体ウェハ等の基体上に存在するパーティクル等の異物や欠陥を高精度で検出する必要がある。特に、近年、半導体集積回路等の微細化及び高集積化がますます加速される傾向にあり、その製造における歩留り等の向上を図るため、プロセス管理における基体検査がこれまで以上に重要となってきた。また、このような基体検査においては、ブランケットウェハのみならずパターン付きのウェハも対象となり、両者に対して高精度の異物及び欠陥検出を行える検査装置が望まれている。
【０００３】
かかる基体検査装置としては、プローブ光としてレーザ光を用いる光学式のいわゆるパーティクルモニターが実用化されている。ここで、パーティクルモニターを用いた従来の基体検査方法の手順の一例について説明する。まず、検査対象であるウェハに対して予備的なスキャン測定（プレ・スキャン）を行い、散乱光を検知する検出器の感度調整（較正；キャリブレーション）を実施すると共に、異物や欠陥とバックグラウンドとのしきい値を予め決定して検査レシピを作成する。そして、本検査としてウェハ上の略全面に対するスキャン測定を行い、作成した検査レシピにおける上記しきい値に基づいて、異物や欠陥とこれらがない領域のバックグラウンドとを判別し、異物又は欠陥の判定を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような基体検査方法を用いた場合、検査対象のウェハによっては、他の手段による観察（電子顕微鏡による表面観察等）ではパーティクル等の異物や欠陥が殆ど認められないウェハ上の表面部位に、異物や欠陥が存在するかの如く誤判定を生じることがあった。特に、近年の高い検査精度の要求に応じて検出器の高感度化が進んでおり、このような現象が顕在化する可能性が高くなってきた。
【０００５】
かかる場合には、異物等が存在すると判定された部位における相対的に大きなバックグラウンドレベルに基づいて、異物等とバックグラウンドとを判別するためのしきい値を高く設定することにより、誤判定を解消できる。しかし、そうするとバックグラウンドレベルが相対的に低い部位に対しては、異物判定が過度に安全側の評価となってしまい、通常妥当と考えられるしきい値では検出できるはずの例えば０．１μｍサイズのパーティクルが殆ど検出できないといった事態が生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、基体上の異物や欠陥を高精度で検知できると共に、異物や欠陥の誤判定を十分に防止することができる基体検査方法及び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】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ねたところ、検査対象であるウェハ上に成膜された膜の形成プロセスによって、誤判定を生じる程度に差異があることを見出した。例えば、枚葉式の成膜装置、特にＣＶＤ装置によって形成された膜を有するウェハでは、ウェハ平面の周縁部から中央部に向かって同心円状に微妙な膜質の状態変化が認められ、中央に近い程、実際には存在しないはずのパーティクルを計数し易いことが確認された。
【０００８】
これは、例えば、ウェハが円形であること、及び、成膜時のヒーター加熱によるウェハ面内の温度分布、また、プラズマ処理の場合では、ウェハ面内におけるプラズマのエネルギーの偏り等が微妙に変化することが一因であると推定される。つまり、膜質変動に起因するウェハ表面中央部のバックグラウンドが、周縁部に比して僅かに大きくなる傾向にある。こうなると、ウェハ全体に対して一のしきい値を設定した場合、中央部の膜質変動を異物又は欠陥と判定してしまうおそれがある。また、この傾向は、パーティクルモニターの感度が高い程、つまり判定可能な異物や欠陥サイズが小さい程、顕著となる。
【０００９】
さらに、検査手順に起因する要因が存在することも判明した。すなわち、パーティクルモニターによる検査条件等（検査レシピ）の作成ステップにおいては、一般に、ウェハ表面をその周縁部から中央部に向かってらせん状（スパイラル）にレーザ光でスキャンするアルゴリズムによって行われることが多い。この場合、周縁部からの散乱光に基づいて決定したしきい値によって基体検査を実施すると、上述したようにバックグラウンドレベルが高いウェハ中央部で誤判定が生じる可能性が一層高くなってしまう。
【００１０】
換言すれば、このようにウェハによっては表面中央部のノイズレベルが高いため、それに応じて検査用の判定しきい値を中央部に合わせ込むと、ノイズレベルの低い周縁部での感度が相対的に低下することとなり、先述したように、周縁部では検知できたはずの微小なパーティクル等の検知ができないといった事態が生じ得る。
【００１１】
そして、本発明者は、これらの知見に基づいて更に研究を進め、本発明に到達した。すなわち、本発明による基体検査方法は、基体の表面にプローブ光を照射し、該基体からの散乱光に基づいて基体上の異物又は欠陥の有無を判定する方法であって、（１）散乱光の強度の変動に基づいて、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動を取得し、（２）検査対象となる表面部位を複数の仮想領域に分割し、（３）分割された各仮想領域のうち任意の単一又は複数の仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、単一又は複数の仮想領域と同一又は異なる各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる単一又は複数のしきい値を決定し、（４）基体における散乱光の出射部位、散乱光の強度、及び、複数の仮想領域のうち出射部位に対応する仮想領域に対して決定されたしきい値に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとを判別することを特徴とする。
【００１２】
このような方法においては、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動に応じて、複数に分割された表面部位の仮想領域に対して単一又は複数のしきい値が割り当てられることとなる。ここで、「単一のしきい値」とは、複数の仮想領域の全部に対して設定される一のしきい値であり、「複数のしきい値」とは、複数の仮想領域の全部に対して各々設定される個別のしきい値、又は、複数の仮想領域を複数のグループ（群）に分け、その各グループに属する複数の仮想領域に共通する個別のしきい値をいう。
【００１３】
複数のしきい値を決定すると、基体表面のバックグラウンドレベルの変動つまり膜質変化に起因してノイズレベルが相違する各仮想領域に対して、適切なしきい値による異物又は欠陥の判定が可能となる。言わば、各仮想領域に対してしきい値を‘動的’に割り当てることとなる。
【００１４】
一方、単一のしきい値とする場合においても、分割された各仮想領域のうち任意の単一又は複数の仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、つまりバックグラウンドレベルを把握してからそのしきい値を決定することとなる。よって、基体表面のバックグラウンドレベルの変動が有意でなく実質的に無視できるような場合には、その状態を的確に把握した上で、異物や欠陥の判定を簡易に実施できる。
【００１５】
加えて、異物や欠陥の判定結果を、検査対象の基体上に形成した膜等の製造プロセスの改善手法にフィードバックするようなときには、要求される改善レベルに応じて、相対的にバックグラウンドレベルが低い仮想領域に対応した単一のしきい値を決定することで、厳しい条件での異物や欠陥判定によるプロセス改善に資することができる。この際、各仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて単一のしきい値を決定するので、基体の実測定結果に基づいて所望の且つ現実的なしきい値の設定が可能となる。
【００１６】
また、取得したバックグラウンドレベルの変動に基づいて、複数の仮想領域への分割を行い、分割された各仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、当該各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる個別のしきい値を決定すると好適である。
【００１７】
この方法は、上述した複数のしきい値を設定する場合の一形態であり、複数の仮想領域への分割の段階で、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動を考慮する。つまり、しきい値の割り当て対象となる仮想領域をも‘動的’に分割する。具体的には、例えば、想定されるバックグラウンドの範囲を、一定の信頼度に応じた分散値や標準偏差等により予め複数の段階（レベル）に分けておき、基体表面部位における位置情報と、その部位において実測されたバックグラウンドレベルを関連づけるといった方法が挙げられる。これにより、各仮想領域のそれぞれに対してより適切なしきい値が決定される。
【００１８】
或いは、（５）仮想領域への分割に先立って、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの一部又は全部に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別に用いる仮のしきい値を決定し、（６）仮のしきい値に基づいて異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別を行い、予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の基体の検査対象となる表面部位における分布に基づいて、複数の仮想領域への分割を行うこととしても好適である。
【００１９】
ここで、決定された仮のしきい値による予備的な判別結果に基づく仮判定は、言わば従来の基体検査方法そのものであり、本方法では、その仮判定された異物等の分布状態を把握した上で、更にその結果を仮想領域の分割に使用する。換言すれば、仮判定された異物等の分布状態によって基体のバックグラウンドレベルの変動を確実に認識した後に、そのレベルに応じた仮想領域の分割を行い、各仮想領域に動的にしきい値を割り当てる。
【００２０】
また、この場合に、予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の基体の検査対象となる表面部位における分布を表示すると好ましい。こうすれば、例えば、基体検査の動作主体である検査員等に対して、仮判定された異物等の基体上の分布状態を視認させることができ、仮想領域の分割ひいてはしきい値の決定におけるユーザーインターフェースが充実する。なお、分布状態の表示としては、例えば、数値データ、２次元又は３次元のグラフィックデータ、等を表示装置のディスプレイ画面上に表示したり、プリンター等の印字装置に印字する方法等を例示できる。
【００２１】
さらに、複数の仮想領域から成る分割パターンの候補を提示するようにしても有用である。このとき、分割パターンの候補としては、先述したしきい値の割り当て対象となる仮想領域を動的に分割するのと同様にして得られる複数の仮想領域のパターン、或いは、仮判定された異物等の基体上の分布状態の表示に基づいて検査員等が想定したパターン、等が挙げられる。そして、このようなパターンを提示すれば、仮想領域の分割パターンのイメージを確認し易くなると共に、仮判定された異物等の基体上の分布と重ねて表示すれば、提示されるパターンの妥当性を確認し易くなる。
【００２２】
また、本発明による基体検査装置は、本発明の基体検査方法を有効に実施するための装置であり、基体の表面にプローブ光を照射する照射部と、基体からの散乱光を検出する検出部とを備えており、基体上の異物又は欠陥の有無が判定されるものであって、（ａ）散乱光の強度信号が入力され、散乱光の強度の変動に基づいて、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動が算出されるバックグラウンド算出部、（ｂ）検査対象となる表面部位が複数の仮想領域に分割され、分割された各仮想領域のうち任意の単一又は複数の仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、単一又は複数の仮想領域と同一又は異なる各仮想領域における異物又は前記欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる単一又は複数のしきい値が決定されるしきい値決定部、及び、（ｃ）基体における散乱光の出射部位、散乱光の強度、及び、複数の仮想領域のうち出射部位に対応する仮想領域に対して決定されたしきい値に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとが判別される判別部を有する演算制御部を備える。
【００２３】
さらに、しきい値決定部が、取得したバックグラウンドレベルの変動に基づいて、複数の仮想領域への分割が行われ、分割された各仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる個別のしきい値が決定されるものであると好ましい。
【００２４】
或いは、しきい値決定部が、仮想領域への分割に先立って、基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの一部又は全部に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別に用いる仮のしきい値が決定され、仮のしきい値に基づいて異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別が行われ、予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の基体の検査対象となる表面部位における分布に基づいて、複数の仮想領域への分割が行われるものであっても好ましい。
【００２５】
またさらに、（ｅ）予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の基体の検査対象となる表面部位における分布が表示される表示部を備えるとより好ましい。
【００２６】
さらにまた、（ｆ）複数の仮想領域から成る分割パターンの候補が提示される表示部を備えても好適である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の基体検査装置の一実施形態の構成を示す模式図である。基体検査装置１００は、駆動部１１に接続され且つウェハＷ（基体）が載置されるステージ１３と、そのステージ１３の周囲に一定間隔で配置されたフォトマルチプライヤー等から成る複数の光検出器１５（検出部）と、ステージ１３の周囲上方に設置されたプローブ光源２（照射部）とを備えるパーティクルモニターである。プローブ光源２は、レーザ装置２３にライトガイドやダイクロイックミラー等を含む光出射部２１が接続されたものである。光出射部２１は、ステージ１３の平面方向に対して一定の角度を成すように設置されており、レーザ装置２３から導光された一定の波長を有するレーザ光がウェハＷ上の所定位置に出射されるようになっている。
【００２８】
また、各光検出器１５は、それぞれ光ファイバ１７を介して光電変換部１９に接続されている。さらに、光電変換部１９は、信号処理回路系５１を介して演算制御装置３（演算制御部）に接続されている。演算制御装置３は、入出力インターフェース３１と、これに接続されたＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）３３とを有している。また、演算制御装置３には、入出力インターフェースを介して表示装置４１（表示部）及びキーボード等の入力装置４３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
このような構成を有する基体検査装置１００を用いた基体検査方法の一例について以下に説明する。図２は、本発明の基体検査方法によってウェハＷの検査を行う手順の一例を示す全体フロー図である。まず、ウェハＷを、ウェハカセットからロボットアーム等の移載機構（共に図示せず）により、基体検査装置１００のステージ１３上にロード（載置）する（ステップＳ１）。次に、後述する一定の手順に沿って検査用レシピの作成を行う（ステップＳ２）。次いで、作成した検査用レシピに従ってウェハＷ上にレーザ光を走査しながらウェハＷ上の異物や欠陥の有無の検査を実行する（ステップＳ３）。そして、検査終了後、ウェハＷをステージ１３上からアンロード（移載）する（ステップＳ４）。
【００３０】
さらに、図３〜１０を参照して、ステップＳ２，Ｓ３の詳細な手順について説明する。図３は、図１に示すステップＳ２を実行する手順の一例を示すフロー図である。ステップＳ１でウェハＷがステージ１３上にロードされた後、ステップＳ２では、まず、基本パラメータの設定を行う（ステップＳ２１）。基本パラメータとしては、例えば、ウェハＷの検査対象となる表面部位を設定するためのエッジカット寸法（通常３ｍｍ程度）、及びセンターカット寸法（通常１ｍｍ程度）、さらに、ノッチ位置、オリフラ（オリエンテーションフラット）等の形状依存パラメータ等が挙げられる。基本パラメータの設定は検査の都度行ってもよいが、ウェハＷの種類毎の基本パラメータを演算制御装置３に一旦入力しておけば、その後の基体検査では、ウェハＷの種類を選択することで足りる。
【００３１】
次に、ウェハＷ、プローブ光源２、及び光検出器１５のそれぞれの相対的な位置のキャリブレーションを行い、ウェハＷ上に存在し得るパーティクル等からの散乱光強度が光検出器１５の受光感度のダイナミックレンジに収まるような強度となるように調整する。この場合、ステージ１３の高さ方向（Ｚ方向）の位置合わせによるキャリブレーションを行うと簡便であるので好ましい。
【００３２】
次いで、光検出器１５の感度調整を実施する。図４は、図２に示すステップＳ２３を実行する手順の一例を示すフロー図である。このステップ２３では、まず、ステージ１３と共にウェハＷを高速回転させながら、プローブ光源２の光出射部２１からレーザ光をウェハＷ上に照射し、ウェハＷ表面を予備的に走査測定（プレ・スキャン）する。ここで、図７は、ウェハＷをレーザ光で走査する際のレーザ光の軌跡の一例を模式的に示す平面図である。レーザ光はウェハＷ表面の周縁部から中央部に向けて半径方向に沿って出射されると共にウェハＷが回転することにより、図示矢印Ｑで示すようにらせん状に走査される（スパイラル・スキャン）。なお、レーザ光は、連続光でもパルス光でも構わない。
【００３３】
このとき、ウェハＷ上にパーティクル等が存在すると、照射されたレーザ光が散乱・反射され、パーティクルの形状に応じた角度成分を有する散乱光が生じる。散乱光はその散乱・反射方向に位置する光検出器１５に入射し、光ファイバ１７を介して光電変換部１９に入力される。そして、光電変換部１９で光信号をその強度に応じた電圧値を有する電圧信号に変換（光電変換）する（ステップＳ２３２）。なお、光検出器１５に入射した散乱光は、光検出器１５又は光電変換部１９で光増幅された後、光電変換される。
【００３４】
さらに、得られた電圧信号を信号処理回路系５１に入力し、プリアンプ等で波形整形し、リニアアンプ等で増幅した後、一定の時間間隔でサンプリングした電圧信号をＡＤ変換することにより、電圧信号強度を数値化する。これは、散乱光強度を数値化することに相当し、得られたデジタル値をグレイレベルとして、演算制御装置３の入出力インターフェース３１を介してＤＳＰ３３へ入力する（ステップＳ２３３）。グレイレベルの設定方法は特に制限されないが、例えば、０〜２５５の整数値（数値が大きくなる程、散乱光強度が増大することを示す。）とする。
【００３５】
このような散乱光の検出及び信号処理をプレ・スキャン（Ｓ２３１）時に連続して行い、各グレイレベルのデータ数を計数するマルチチャネルアナライジング等の統計処理を行う（ステップＳ２３４）。図８は、プレ・スキャンにおいて得られる散乱光強度に相当するグレイレベルの計数スペクトルの一例を模式的に示すグラフである。計数スペクトルにおけるピークＤｋは、ウェハＷ上に存在するパーティクルからの散乱光に起因するものである。また、グレイレベルのスケールを超えるような強大な信号は、最大グレイレベル（ここでは、２５５ｃｈ）として計数される（片側ピークＰ）。
【００３６】
このような強大な信号としては、ウェハＷがブランクウェハの場合にはレーザ光の直接反射光が想定され、ウェハＷがパターンウェハの場合には、パターン形状による特定方向への指向性の高い散乱光又は反射光が想定される。つまり、このようにして散乱光強度をモニターすることにより、ブランクウェハやパターンウェハといった種類に依らず、パーティクル等の異物や欠陥の高感度且つ高精度の検出が可能となる。
【００３７】
そして、図８に示すようなグレイレベルの計数スペクトルにおけるパーティクルからの散乱光ピークＤｋが適当なグレースケールとなるように個々の光検出器１５のゲイン及びオフセットを調整・決定する（ステップＳ２３５）。これにより、検査測定のラン毎に光検出器１５の自動キャリブレーションが行われる。
【００３８】
こうしてステップＳ２３における光検出器の感度調整を終了した後、ノッチ位置等の位置情報をＤＳＰ３３内に記述し、適宜の座標系を用いてステップＳ３での本検査で基準となるウェハＷの位置座標の原点等を決定する（ステップＳ２４）。
【００３９】
次いで、ステップＳ３での検査においてパーティクルを判別するためのしきい値、つまりバックグラウンドレベルとパーティクルとのしきい値ＲＳｊを決定する（ステップＳ２５）。図５は、図２に示すステップＳ２５を実行する手順の一例を示すフロー図である。ステップＳ２５においては、まず、ステップＳ２３１〜Ｓ２３３と同様にしてウェハＷ表面のプレ・スキャン（ステップＳ２５１）、散乱光の検出／光電変換（ステップＳ２５２）、及びサンプリング／電圧信号強度の数値化（グレイレベルの算出）（ステップＳ２５３）を実施する。
【００４０】
次に、バックグラウンドのウェハＷ表面における変動データを取得する（ステップＳ２５４）。図９は、ウェハＷ上の表面におけるパーティクルが存在しない部位における電圧信号の変動の一例を示す模式図である。パーティクルが存在しない部位においては、レーザ光の散乱は表面の微視的な状態に起因するもの以外は生じ得ない。よって、電圧信号の変動は熱雑音等の暗信号の変動によるものであり、これがバックグラウンドとなる。なお、上述の如く、レーザ光がウェハＷ上をスパイラル・スキャンするので、図９では、ウェハＷの表面位置は、その走査線上に沿ったスキャン位置に相当する。
【００４１】
また、図９に示すバックグラウンド変動の例によれば、スキャン位置の範囲ｊｃ，ｊａにおいてバックグラウンドの変動幅が異なり、範囲ｊｃでの変動幅Ｌｃが、範囲ｊａでの変動幅Ｌａに比して小さい。このようなウェハＷとしては、例えば周縁部での膜質変化が中央部に比して相対的に小さいものが挙げられ、この場合、図９に示す範囲ｊｃ，ｊａは、それぞれウェハＷ表面における周縁部及び中央部に相当する。そして、このようにバックグラウンドの変動幅が相違する場合に、ウェハＷの検査対象となる表面部位すなわち検査領域を複数の仮想領域ｊに分割する（ステップＳ２５５）。
【００４２】
ここで、図１０は、ウェハＷの検査対象となる表面部位を含む平面を均等に二次元の仮想領域ｊへ分割した状態を模式的に示す平面図である。同図において、複数の方形領域が、ここで言う仮想領域ｊに対応する。また、ウェハＷ上に表されたドットの粗密は、バックグラウンドレベルを表すものであり、ドットが密な部分は、疎な部分に比してバックグラウンドが大きいことを示す。このようなウェハＷを従来の基体検査方法で検査すると、バックグラウンドが相対的に大きいウェハＷの中央部にパーティクルが多数存在すると誤判定するおそれがある。
【００４３】
それから、各仮想領域ｊ毎のバックグラウンドの分散を算出する。図９を例にとると、領域ｊｃ，ｊａでは、それぞれ変動幅Ｌｃ，Ｌａに応じた分散が得られる。そして、この分散値Ｖ又は標準偏差σ（データ数が少ない場合は不偏分散又は不偏標準偏差）を用いてバックグラウンドとパーティクルとのしきい値（リライアビリティ・スレシュホールド）ＲＳｊを決定する。具体的には、分散値Ｖ又は標準偏差σは、ステップＳ２５３で得たグレイレベルをベースに演算し、検査に要求される異物等の判定信頼度に応じて、例えば、バックグラウンドレベルの平均値＋３σをしきい値ＲＳｊとする。このとき、データ数に応じた標準偏差σを求めることにより、後述するイベント数に応じたしきい値ＲＳｊのバリエーションを求め、データテーブルとしてＤＳＰ３３に記憶させる。
【００４４】
こうして決定されたしきい値ＲＳｊは、各仮想領域ｊの個々に独立に割り当てられるものであり、ウェハＷの検査工程（ステップＳ３）においては、各仮想領域ｊ毎に個々のしきい値ＲＳｊによるパーティクル判定が行われる。したがって、その意味においてしきい値ＲＳｊは動的なしきい値と言える。さらに、かかるデータテーブルを含めて他の所定の検査条件を設定し、検査レシピとしてＤＳＰ３３に保持させる。
【００４５】
次に、処理をステップＳ３へ移行し、ステップ２で作成した検査レシピによってウェハＷのパーティクル検査を行う。図６は、図１に示すステップＳ３を実行する手順の一例を示すフロー図である。ステップＳ３では、まず、ステップＳ２３１〜Ｓ２３３と同様にしてウェハＷ表面のスキャン（ステップＳ３１）、散乱光の検出／光電変換（ステップＳ３２）、及びサンプリング／電圧信号強度の数値化（グレイレベルの算出）（ステップＳ３３）を実施する。
【００４６】
ここで、前述のステップＳ２３３，Ｓ２５３及びここでのステップＳ３３におけるデータのサンプリングは、通常、高周波による同期によって極めて微小間隔で行い、これにより、スパイラル・スキャンの走査線に沿って微小領域（ピクセル）単位のグレイレベルが算出される。次に、こうして得られたピクセル単位のグレイレベルに対し、複数のピクセル間（例えば６ピクセル）で移動平均値Ｘｎを算出する（ステップＳ３４）。
【００４７】
次いで、ステップＳ３５において、包括しきい値（グローバル・スレシュホールド）ＧＳを読み込む。包括しきい値ＧＳは、ステップＳ３４で得られたピクセル毎のグレイレベルの移動平均値Ｘｎに対する数値フィルターの役目を果たすものである。すなわち、ステップＳ３６において、グレイレベルの移動平均値Ｘｎと包括しきい値ＧＳとの数値の大小を比較し、例えば、Ｘｎ＞ＧＳの場合に、‘イベント’としてカウントする。なお、包括しきい値ＧＳは、先に述べたしきい値ＲＳｊとは独立に予め求めておくことができる。ここで、具体例を表１に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
ピクセル６におけるグレイレベルの移動平均値Ｘｎは、ピクセル１〜６の移動平均値である。また、ここでは、包括しきい値ＧＳを４０としている。よって、移動平均値Ｘｎが４１以上のものをイベントとして計数し、ＧＰＳ３３に、そのピクセル位置の座標（つまり、散乱光が出射された部位に対応した座標）位置と共に記憶させる。このように、各イベントは位置情報を有するものとなる。また、包括しきい値ＧＳが数値フィルターとして機能するので、包括しきい値ＧＳの値を適宜変化させることにより、この時点においてパーティクル判定の感度をある程度調整することもできる。
【００５０】
次に、各イベントを、それが有する位置情報を用いてグループ化する。具体的には、各イベントに対応付けられた座標（直交座標系（ｘ，ｙ）、曲座標系（Ｒ，θ））値が近いものをイベントグループＥｉとする。表１の例では、イベント▲１▼の位置座標（ピクセル６の位置）近傍領域を、あるイベントグループＥｉの座標領域とし、この座標領域内の位置情報を有するイベント数をカウントする。また、得られた同一のイベントグループＥｉにおけるグレイレベルの移動平均値Ｘｎの最大値又は平均値をそのイベントグループＥｉのグレイレベルＸＥｉとして算出する。
【００５１】
次いで、先にＤＳＰ３３に記憶させておいたしきい値ＲＳｊのデータテーブルを読み込み、各イベントグループＥｉの位置座標及びイベント数に応じたしきい値ＲＳｊを各イベントグループＥｉに動的に割り当てる（ステップＳ３８）。そして、イベントグループＥｉのグレイレベルＸＥｉとそのイベントグループＥｉに割り当てられたＲＳｊ値との比較を行い、ＸＥｉ＞ＲＳｊとなる場合に、その部位にパーティクルが存在すると判定する（ステップＳ３９）。
【００５２】
なお、ステップＳ２３３〜Ｓ２３５，Ｓ２５３〜Ｓ２５６，Ｓ３３〜Ｓ３９における数値処理は、ＤＳＰ３３によって行う。このように、ＤＳＰ３３は、バックグラウンド算出部、しきい値決定部、及び判別部を兼ねるものである。
【００５３】
このように構成された基体検査装置１００及びそれを用いた上述の基体検査方法によれば、ウェハＷの検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動に応じて、分割された複数の仮想領域ｊに対して個々のしきい値ＲＳｊが動的に割り当てられ、その領域毎にパーティクルとバックグラウンドとの弁別が行われる。よって、ウェハＷが面内の膜質の相違によって図１０に示すようなバックグラウンドレベルの粗密を生じるものであっても、領域毎に適切なパーティクルの判定が可能となる。したがって、従来の方法では避け難い誤判定を十分に且つ確実に防止することができる。換言すれば、ウェハＷ表面のバックグラウンドレベルの変動を考慮せずにしきい値を設定していた従来に比して、ウェハＷ表面の一部の部位に偏ってパーティクルを計数してしまうような誤判定を有効に防止できる。
【００５４】
また、仮想領域ｊの分割数としきい値ＲＳｊの数が同等となり、検査レシピ上の仮想領域としきい値との対応関係が明快となる。その結果、検査レシピのデータ構造及び検査アルゴリズムを簡略することができる。
【００５５】
次に、図１１〜１４を参照して、基体検査装置１００を用いた基体検査方法の他の例について以下に説明する。本形態の基体検査方法を実施する手順は、検査レシピの作成ステップとしてステップＳ２の代わりに図１１に示すステップＳ５を実施すること以外は、図２に示す全体フローと同様である。図１１は、そのステップＳ５を実行する手順の一例を示すフロー図である。ステップＳ５においては、まず、先述したステップＳ２１〜Ｓ２４をこの順で実施した後、ステップＳ３の検査でパーティクルを判別するためのしきい値ＲＳｓを決定する（ステップＳ５５）。
【００５６】
図１２は、図１１に示すステップＳ５５を実行する手順の一例を示すフロー図である。ステップＳ５５においては、まず、先述したウェハＷ表面のプレ・スキャン（ステップＳ２５１）、散乱光の検出／光電変換（ステップＳ２５２）、及びサンプリング／電圧信号強度の数値化（グレイレベルの算出）（ステップＳ２５３）をこの順で実施する。
【００５７】
次に、プレ・スキャンで得られた図９に示すようなバックグラウンドレベルの変動データ（実質的にはグレイレベルの変動データ）を用いて、ウェハＷ表面上の任意の位置におけるバックグラウンドレベル（図９の例では、変動幅Ｌｃ，Ｌａ）に相応する分散値Ｖ又は標準偏差σを求める。そして、一の分散値Ｖ又は標準偏差σから、一時的な仮のしきい値として一の固定しきい値ＲＳｔを算出する。具体的には、例えば、周縁部での膜質変化が中央部に比して相対的に小さいウェハＷにおける周縁部のバックグラウンドレベル（図９に示す変動幅Ｌｃ）から固定しきい値ＲＳｔを算出する方法が挙げられる。そして、決定した一時的な固定しきい値ＲＳｔを用いて、ウェハＷ表面の検査部位に対して一律に仮のパーティクル判定（バックグラウンドとの予備的な判別）を実施する（ステップＳ５５４）。
【００５８】
次に、仮判定されたパーティクルのウェハＷ上の表面部位における分布を表示装置４１上の例えばディスプレイ画面４１ａ上に表示する（ステップＳ５５５）。図１３及び１４は、そのパーティクルの分布を表示している状態を示す模式図である。図１３及び１４では、ウェハＷを示す画面領域内に、仮判定されたパーティクルがドットで表されている。なお、ここでパーティクルと仮判定されたものは、上述のように、実際のパーティクルではなく、ウェハＷ表面の膜質変化に起因するバックグラウンド変動である可能性が高い。
【００５９】
さらに、ステップＳ５５５においては、ディスプレイ画面４１ａ上に、分割すべき領域の候補となる仮想領域Ｓを提示する（図１３及び１４参照）。図１３の例では、同心円状の仮想領域Ｓａ〜Ｓｃに分画されており、一方、図１４の例では、中心円部とその周囲の扇状部から成る仮想領域Ｓｄ〜Ｓｈに分画されている。このような分割方式は、ウェハＷ表面に同心円状の膜質分布が生じているような場合に特に有効である。また、仮想領域Ｓの分画数及び領域境界の位置等は、プレ・スキャンで取得されたバックグラウンド変動から決定してもよいし、このバックグラウンド変動とは無関係に予め設定しておいてもよい。
【００６０】
次いで、ディスプレイ画面４１ａ上に提示された仮想領域Ｓａ〜Ｓｃ，Ｓｄ〜Ｓｅのうち、ステップＳ３での本検査に用いるしきい値ＲＳｓの決定に使用するバックグラウンド変動を算出する仮想領域を選択し、入力装置４３を通してその領域を特定したことをＤＳＰ３３へ入力する（ステップＳ５５６）。或いは、仮想領域を直接的に選択するのではなく、領域を選択するための条件、例えば、所望のバックグラウンドレベルに相当するグレイレベルの値、又は、所望の仮判定されたパーティクル数等を入力又は設定しておき、ＤＳＰ３３によってその条件に合致する仮想領域を特定するようにしてもよい。
【００６１】
それから、選択した仮想領域Ｓにおけるバックグラウンドレベルからその分散等を算出し、ステップＳ２５６におけるのと同様にして単一のしきい値ＲＳｓを決定する（ステップＳ５５７）。そして、このしきい値ＲＳｓを含む検査レシピを作成した後、ステップＳ３，Ｓ４を実施する。
【００６２】
このような基体検査方法によれば、ステップＳ３において、ウェハＷ表面の検査部位の全体に対して、固定値である単一のしきい値ＲＳｓによるパーティクル判定を行う。よって、前出のしきい値ＲＳｊが各仮想領域ｊに対して動的に割り当てられるのに対し、しきい値ＲＳｓは、選択されたある仮想領域Ｓに基づいて決定され且つ全領域に対して一律に適用される‘静的’なしきい値であると言える。
【００６３】
そして、このように単一のしきい値ＲＳｓを用いても、仮判定結果によって間接的にウェハＷ表面の検査部位全体のバックグラウンドレベルを把握してからパーティクルの判定を行うので、誤判定（誤認識）となるおそれがない。逆に、パーティクル等の異物や欠陥の判定結果を、検査対象であるウェハＷ上に形成された膜等の製造プロセスの改善手法にフィードバックする場合に有効である。つまり、その製造プロセスに対して要求される改善レベルに応じて、相対的にバックグラウンドレベルが低い仮想領域（図１３におけるＳｃ、図１４におけるＳｅ、等）に対応した単一のしきい値ＲＳｓを決定することで、厳しい条件での異物や欠陥判定を用いたプロセス改善を実現できる。
【００６４】
また、ウェハＷ表面のバックグラウンドレベルの変動が大きくなく実質的に無視できるような場合には、ウェハＷの表面状態つまりバックグラウンドレベルの変動がないことを的確に把握した上で、単一のしきい値ＲＳｓを用いたパーティクルの判定を一括して簡易に実施できる。
【００６５】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、ステップＳ２３１では、パーティクルとして標準粒子（ＰＳＬ）を用いてもよい。また、ステップＳ２５１，Ｓ３１を省略してもよく、この場合には、ステップＳ２３１で得られたプレ・スキャンでのデータにステップＳ２５３で決定したゲインによる補正を施したデータをステップＳ２５１，Ｓ３１で得られるデータとして使用できる。さらに、図１０に示す如く互いに均等な形状を有する仮想領域ｊに分割したが、異なる形状又は面積を有する仮想領域ｊに分割してもよい。例えば、同図において、バックグラウンドレベルが高い中央部を細分し、逆にバックグラウンドレベルが低い周縁部を大まかに分割する等してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基体検査方法及び装置によれば、半導体基板や液晶基板等の基体上の異物や欠陥を高精度で検知できると共に、基体表面の膜質が変化するような場合にも、異物や欠陥の誤判定を十分に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基体検査装置の一実施形態の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の基体検査方法によってウェハＷの検査を行う手順の一例を示す全体フロー図である。
【図３】図１に示すステップＳ２を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図４】図２に示すステップＳ２３を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図５】図２に示すステップＳ２５を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図６】図１に示すステップＳ３を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図７】ウェハＷをレーザ光で走査する際のレーザ光の軌跡の一例を模式的に示す平面図である。
【図８】プレ・スキャンにおいて得られる散乱光強度に相当するグレイレベルの計数スペクトルの一例を模式的に示すグラフである。
【図９】ウェハＷ上の表面におけるパーティクルが存在しない部位における電圧信号の変動の一例を示す模式図である。
【図１０】ウェハＷの検査対象となる表面部位を含む平面を均等に二次元の仮想領域ｊへ分割した状態を模式的に示す平面図である。
【図１１】ステップＳ５を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図１２】図１１に示すステップＳ５５を実行する手順の一例を示すフロー図である。
【図１３】仮判定されたパーティクルのウェハＷ上の表面部位における分布を表示している状態を示す模式図である。
【図１４】仮判定されたパーティクルのウェハＷ上の表面部位における分布を表示している状態を示す模式図である。
【符号の説明】
２…プローブ光源（照射部）、３…演算制御装置（演算制御部）、１１…駆動部、１３…ステージ、１５…光検出器（検出部）、１７…光ファイバ、１９…光電変換部、２１…光出射部、２３…レーザ装置、３１…入出力インターフェース、３３…ＤＳＰ（バックグラウンド算出部、しきい値決定部、判別部）、４１ａ…ディスプレイ画面、４１…表示装置（表示部）、４３…入力装置、５１…信号処理回路系、１００…基体検査装置、Ｗ…ウェハ（基体）。

Claims

基体の表面にプローブ光を照射し、該基体からの散乱光に基づいて該基体上の異物又は欠陥の有無を判定する基体検査方法であって、
前記散乱光の強度の変動に基づいて、前記基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動を取得し、
前記検査対象となる表面部位を複数の仮想領域に分割し、
前記分割された各仮想領域のうち任意の単一又は複数の仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、該単一又は複数の仮想領域と同一又は異なる各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる単一又は複数のしきい値を決定し、
前記基体における前記散乱光の出射部位、該散乱光の強度、及び、前記複数の仮想領域のうち該出射部位に対応する仮想領域に対して決定された前記しきい値に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとを判別する、
ことを特徴とする基体検査方法。
前記取得したバックグラウンドレベルの変動に基づいて、前記複数の仮想領域への分割を行い、
前記分割された各仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、当該各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる個別のしきい値を決定する、
ことを特徴とする請求項１記載の基体検査方法。
前記仮想領域への分割に先立って、前記基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの一部又は全部に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別に用いる仮のしきい値を決定し、
前記仮のしきい値に基づいて異物又は欠陥とバックグラウンドとの前記予備的な判別を行い、
前記予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の前記基体の検査対象となる表面部位における分布に基づいて、前記複数の仮想領域への分割を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の基体検査方法。
前記予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の前記基体の検査対象となる表面部位における分布を表示する、
ことを特徴とする請求項３記載の基体検査方法。
前記複数の仮想領域から成る分割パターンの候補を提示する、ことを特徴とする請求項３記載の基体検査方法。
基体の表面にプローブ光を照射する照射部と、該基体からの散乱光を検出する検出部とを備えており、該基体上の異物又は欠陥の有無が判定される基体検査装置であって、
前記散乱光の強度信号が入力され、該散乱光の強度の変動に基づいて、前記基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの変動が算出されるバックグラウンド算出部、
該検査対象となる表面部位が複数の仮想領域に分割され、該分割された各仮想領域のうち任意の単一又は複数の仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、該単一又は複数の仮想領域と同一又は異なる各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる単一又は複数のしきい値が決定されるしきい値決定部、及び、
前記基体における前記散乱光の出射部位、該散乱光の強度、及び、前記複数の仮想領域のうち該出射部位に対応する仮想領域に対して決定された前記しきい値に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとが判別される判別部、を有する演算制御部を備える、
ことを特徴とする基体検査装置。
前記しきい値決定部は、
前記取得したバックグラウンドレベルの変動に基づいて、前記複数の仮想領域への分割が行われ、該分割された各仮想領域におけるバックグラウンドレベルに基づいて、当該各仮想領域における異物又は欠陥とバックグラウンドとの判別に用いる個別のしきい値が決定されるものである、
ことを特徴とする請求項６記載の基体検査装置。
前記しきい値決定部は、
前記仮想領域への分割に先立って、前記基体の検査対象となる表面部位におけるバックグラウンドレベルの一部又は全部に基づいて、異物又は欠陥とバックグラウンドとの予備的な判別に用いる仮のしきい値が決定され、該仮のしきい値に基づいて異物又は欠陥とバックグラウンドとの前記予備的な判別が行われ、該予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の前記基体の検査対象となる表面部位における分布に基づいて、前記複数の仮想領域への分割が行われるものである、
ことを特徴とする請求項６記載の基体検査装置。
前記予備的な判別の結果に基づいて仮判定された異物又は欠陥の前記基体の検査対象となる表面部位における分布が表示される表示部を備えることを特徴とする請求項８記載の基体検査装置。
前記複数の仮想領域から成る分割パターンの候補が提示される表示部を備えることを特徴とする請求項８記載の基体検査装置。