JP2001013085A - 欠陥検査装置 - Google Patents

欠陥検査装置

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JP2001013085A
JP2001013085A JP11184881A JP18488199A JP2001013085A JP 2001013085 A JP2001013085 A JP 2001013085A JP 11184881 A JP11184881 A JP 11184881A JP 18488199 A JP18488199 A JP 18488199A JP 2001013085 A JP2001013085 A JP 2001013085A
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imaging
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JP11184881A
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Eiji Yonezawa
栄二 米澤
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Nidek Co Ltd
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 種類の異なる周期的なパターンを持つ被検物
に対しても、複雑な調整や処理を行うことなく、高感度
で容易に欠陥検査を行う。 【解決手段】 周期的パターンを有する被検物を略平行
光により斜め方向から暗視野照明する暗視野照明光学系
と、被検物を撮像する撮像素子を持つ撮像光学系と、撮
像された暗視野画像データに基づいて欠陥を検査する手
段とを備え、暗視野照明の照明方向と撮像光学系の撮像
方向との相対的な位置関係はパターンの周期と暗視野照
明光の波長とによって定まる回折角に基づいて決定さ
れ、被検物に平行な方向の暗視野照明の開口角と撮像光
学系が持つ撮像レンズの被検物側開口角の合計は、パタ
ーンの周期と暗視野照明光の波長とによって定まる回折
角より小さく設定されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被検物表面の欠陥を検査する欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】半導体ウエハの表面におけるキズやゴミ等
の欠陥を検査する方法としては、ウエハ表面に対して照
明光を斜め方向から照射する暗視野照明を利用する方法
が知られている。
【０００３】従来はこの暗視野照明を使用し、オペレー
タがウエハを回転させたり傾斜させたりして異常な輝点
の存在を目視観察することによって欠陥を検査していた
が、近年では検査の自動化を図るためにウエハ全体をＣ
ＣＤカメラで撮像し、その画像データを画像処理して欠
陥を検査する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、暗視野照明
でのキズやゴミ等の欠陥からの散乱光は非常に微弱であ
るため、画像処理による検査では欠陥以外の部分は相対
的に暗いことが望ましい。しかし、微細な周期的なパタ
ーンが形成されたウエハではパターンにより回折光が生
じるので、欠陥を感度良く検出するための暗視野状態を
作り出すことは難しく、オペータが行っていたことを画
像処理で実現するには構成が複雑になり、処理速度の点
でも問題がある。
【０００５】また、画像処理では予め最適な照明角度を
調べて設定しておく作業が必要となるが、最適な照明角
度はウエハの種類によってことなるため、多品種のウエ
ハに対応するには多大な手間が掛かる。さらには、どの
ような照明角度にしても十分な暗視野が得られないパタ
ーンを有するものに対しては、欠陥の検出感度が悪くな
る。
【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
種類の異なる周期的なパターンを持つ被検物に対して
も、複雑な調整や処理を行うことなく、高感度で容易に
欠陥検査を行える欠陥検査装置を提供することを技術課
題とする。
【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、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【０００８】（１） 周期的パターンを有する被検物の
欠陥を検査する欠陥検査装置において、被検物を略平行
光により斜め方向から暗視野照明する暗視野照明光学系
と、暗視野照明された被検物を撮像する撮像素子を持つ
撮像光学系と、前記撮像素子により撮像された暗視野画
像データに基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段とを備
え、前記暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像
方向との相対的な位置関係は前記パターンの周期と暗視
野照明光の波長とによって定まる回折角に基づいて決定
され、被検物に平行な方向の暗視野照明の開口角と前記
撮像光学系が持つ撮像レンズの被検物側開口角の合計
は、前記パターンの周期と暗視野照明光の波長とによっ
て定まる回折角より小さく設定されていることを特徴と
する。
【０００９】（２） （１）の欠陥検査装置において、
前記暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像方向
との相対的な位置関係は、撮像方向を前記パターンの周
期により生じる０次回折光と１次回折光が成す回折角の
間の角度方向とすべく決定されていることを特徴とす
る。
【００１０】（３） （１）の欠陥検査装置において、
前記暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像方向
との相対的な位置関係は、撮像方向を前記パターンの周
期により生じる０次回折光と１次回折光が成す回折角の
略中間の角度方向とすべく決定されていることを特徴と
する。
【００１１】（４） （２）又は（３）の何れかの欠陥
検査装置において、前記撮像方向は被検物に対して略垂
直方向であり、前記暗視野照明の照明方向は前記相対的
な位置関係を満たすべく決定されていることを特徴とす
る。
【００１２】（５） 請求項１の欠陥検査装置におい
て、前記暗視野照明光学系は所期する検出感度を満たす
べく被検物表面に対する照明光の入射角度が定められて
いることを特徴とする。
【００１３】（６） 周期的パターンを有する被検物の
欠陥を検査する欠陥検査装置において、被検物を略平行
光により暗視野照明する暗視野照明光学系と、暗視野照
明された被検物を撮像する撮像素子を持つ撮像光学系
と、被検物に対する前記暗視野照明の方向を相対的に変
更する変更手段と、該変更手段により変更される暗視野
照明方向毎に前記撮像素子により得られる各暗視野画像
の対応する画素について輝度が最小値の画素データを抽
出する抽出手段と、該抽出された画素データで構成され
る暗視野画像データを作成する画像作成手段と、該作成
された画像に基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段とを
備え、被検物に平行な方向の前記暗視野照明の開口角と
前記撮像光学系が持つ撮像レンズの被検物側開口角の合
計は、前記パターンの周期と暗視野照明光の波長とによ
って定まる回折角より小さく設計されていることを特徴
とする。
【００１４】（７） （６）の変更手段は、被検物に垂
直な軸を中心として前記暗視野照明の方向を回転、又は
被検物に垂直な軸を中心として被検物及び前記撮像光学
系を回転する回転手段であることを特徴とする。
【００１５】（８） （６）の欠陥検査装置において、
前記被検物は互いに直交する周期的パターンを有し、前
記撮像光学系の撮像方向は被検物に対して略垂直方向で
あり、前記変更手段は暗視野照明の方向を前記周期的パ
ターンの一方の周期方向に直交する方向から所定角度傾
けた第１方向と該第１方向に略直交する第２方向との少
なくとも２方向に変更する手段であり、前記所定角度は
前記周期的パターンの周期と暗視野照明光の波長とによ
って定まる回折角に基づいて決定されていることを特徴
とする。
【００１６】（９） （８）の欠陥検査装置において、
前記所定角度は前記パターンの周期により生じる０次回
折光と１次回折光が成す回折角の略中間の角度方向に前
記撮像光学系の撮像方向が位置すべく決定されているこ
とを特徴とする。
【００１７】（１０） （６）の欠陥検査装置におい
て、前記暗視野照明光学系又は前記撮像光学系には、前
記撮像素子により得られる暗視野照明画像の波長帯域を
狭帯域とする狭帯域手段を設けたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る欠陥検査装置
の構成を示す図である。
【００１９】１は暗視野照明光学系であり、ハロゲンラ
ンプ等の光源２から発せられた光はレンズ４により平行
光束とされて、ＸＹステージ５に載置された被検物であ
るウエハＷの表面に対して斜め方向から照明光が照射さ
れる。ウエハＷの上方向にはＣＣＤカメラ１１を持つ撮
像光学系１０が配置されている。ＣＣＤカメラ１１とウ
エハＷの間には、ウエハＷのほぼ全体を略均一に撮像す
るためのレンズ１２が設けられており、ＣＣＤカメラ１
１はレンズ１２の焦点位置付近に置かれている。
【００２０】なお、暗視野照明光学系１の光路には暗視
野照明光を狭帯域とするための狭帯域フィルタ３が設け
られているが、この狭帯域フィルタ３は撮像光学系１０
側のＣＣＤカメラ１１の前に設けることにより撮像画像
を同様に狭帯域とすることができる。
【００２１】２０は画像処理部であり、ＣＣＤカメラ１
１からの映像信号をＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施して
取り込んだ後、ノイズ除去、ＣＣＤカメラ１１が持つ撮
像素子の感度補正等の必要な前処理を施して欠陥検出を
行う。２０ａは画像処理部２０が持つメモリである。２
１はディスプレイであり、画像処理部２０に取り込まれ
た画像が表示される。２２はＸＹステージ５を移動する
駆動部、２３は欠陥検査装置全体を制御する制御部であ
る。
【００２２】次に、良好な暗視野画像を得るための、暗
視野照明光学系１と撮像光学系１０の配置について説明
する。まず、ウエハＷが持つパターンに起因する散乱光
の総光量を少なくするための暗視野照明光学系１の配置
について説明する。
【００２３】暗視野照明により欠陥を検査する場合、半
導体ウエハのように微細なパターン（ここではメモリパ
ターンのように使用する照明波長の数倍程度までの微細
なパターンを言う）が存在するものはそのパターンによ
る散乱光で回折光が高レベルで発生するので、この散乱
光の光量により検出感度が影響する。パターンに起因す
る散乱光の総光量はウエハ表面に入射する照明光量によ
って決まるため、暗視野照明光の入射角（ウエハ表面の
垂直方向に対する角度）を大きくすればパターンに起因
する散乱光を減少させることができるようになる。一
方、ウエハ表面に付着したゴミ等からの散乱光は暗視野
照明光の入射角が変化してもさほど変化しない。したが
って、暗視野照明の入射角を大きくすれば、ゴミ等の部
分からの散乱光が相対的に高くなり、欠陥検出の感度を
上げることができる。
【００２４】暗視野照明光のウエハ表面に対する入射角
θを最大の９０度とすれば、照明光はウエハの表面に平
行に進むため、パターンに起因する散乱光は０になり、
最も検出感度が良くなると考えられる。しかし、製造工
程におけるウエハ表面は一般的に僅かな反りを持つた
め、入射角θ＝９０度の照明では欠陥検出ができなくな
る場合がある。また、キズなどのように突起を持たない
欠陥は、パターンによる散乱光の減少と同時に減少す
る。
【００２５】よって、この入射角は主にゴミ等の突起を
持つ欠陥の検出感度を高めるべく、効率の良い角度に定
める。実用的にはθ＝８５度程度でも十分と言える。θ
＝８５度とした場合、ウエハに入射する総光量は垂直入
射の場合に比べてCOS（８５°）＝０．０８７倍とな
る。すなわち、ゴミの検出感度は約１１倍になるので、
カメラの画素よりも小さいゴミの検出が可能になる。ウ
エハ全体を撮像するマクロ検査においては、撮像カメラ
の画素寸法は相対的に大きくなりがちであり、画素寸法
より小さなゴミの欠陥検出には、この検出感度の向上の
効果は大きい。
【００２６】上記ではゴミの欠陥検出感度を向上させる
ための暗視野照明光の入射角度について説明したが、キ
ズの検出感度を向上させるためには、ＣＣＤカメラ１１
に入射するパターンによる散乱光（回折光）をさらに減
衰させることが必要である。以下、この方法を、照明方
向と撮像方向の位置関係、回折光が存在しない方向の幅
（角度）の関係に分けて説明する。
【００２７】（イ）照明方向と撮像方向の位置関係につ
いて パターンに周期性がある場合、散乱光同士は干渉し合う
ため、特定の方向への散乱光は強め合う（すなわち回折
光が現われる）が、それ以外の方向への光は弱めあって
非常に小さくさる。したがってこの特性を利用し、回折
方向を避けるようにＣＣＤカメラ１１を配置すれば、パ
ターンによる散乱光を大きく減衰させることができるの
で、干渉を起こさない欠陥による散乱光を選択的に明る
く撮像できることになる。しかし、回折方向はパターン
の周期や照明の波長、及びパターンに対する照明方向に
よって変化するため、ウエハの品種によって照明方向
（又は撮像方向）の調整を行う必要があるが、これでは
手間が掛かるし、良好な暗視野が得られる保証もない。
【００２８】そこで、本発明では次のように照明方向と
撮像方向の位置関係を定めることにより、ウエハの品種
毎に照明方向（又は撮像方向）の調整を行うことなく、
共通の照明条件で良好な暗視野画像を得られるようにす
る。
【００２９】いま、図２のように微細なパターンを規則
的に配置された点列３１と考え、暗視野照明光を理想的
な平行光束としてパターンの周期方向に直交する方向か
ら照明した場合の回折パターンを調べてみる（実際のウ
エハに形成されるパターンは、この点列３１が周期方向
に直交する方向へ連続的に連なっていると考えることが
できる）。ＸＹの直交平面３０上で微細なパターンの点
列３１がＸ方向に沿って周期ｎで配置されているものと
し、点列３１の周期方向に直交するＹ方向から波長λの
照明光３３を平行に照明する。また、照明光３３は平面
３０の表面に対しては斜めの方向（先に説明したように
平面３０の垂直方向に対して入射角θの方向）から照明
するものとする。このとき点列３１の配列方向には、そ
の周期的な配列パターンにより回折光が生じる。
【００３０】図３はこの回折光の様子を説明する図であ
り、Ｘ軸を含む断面を見たときの回折光の様子を模式的
に示したものである（点列３１による回折光はその配列
方向を軸とした回転に対して等価になるので、回折光の
様子はＸ軸を含む断面であればどの部分の断面でも同じ
とみることができる）。微細なパターンの点列３１によ
る０次回折光は平面３０に対して垂直方向であるＺ方向
に向かうように現われ、０次以外の回折光は照明光の波
長λ、点列３１の周期ｎによって変化して様々な方向に
現われる。しかし、０次回折光の方向４０と最小の回折
角αminで形成される１次回折光の方向４１ａ（又は方
向４１ｂ）との間は、回折光が生じない方向が存在す
る。最小の回折角αminは、種類が異なるパターンの最
大の周期ｎ(max)と使用する照明波長の中の最短波長λ
(min)により定めることができる。したがってこの０次
回折光の方向４０と１次回折光の方向４１ａ（又は方向
４１ｂ）との間の方向から撮像を行えば、パターンの種
類が異なっているとしても、常に回折光の影響を少なく
した画像を得ることができる。好ましくは０次回折光の
方向４０と１次回折光の方向４１ａ（又は方向４１ｂ）
との中間である方向４２ａ（又は方向４２ｂ）から撮像
するのが良い。
【００３１】なお、撮像方向としてはＸ軸を含む断面に
おける上記条件（０次回折光の方向４０と１次回折光の
間の方向）を満たせば、Ｙ方向に対する撮影角度は何れ
であっても同条件であると言えるが、ピントの合った歪
みのない像を得る上では、ウエハに対して略垂直方向
（Ｚ方向）から撮像する方が好ましい。
【００３２】例えば、図３における撮像方向４２ｂをＺ
方向にするためには、パターンの周期方向に直交する方
向に対して照明方向を傾けることにより可能となる（相
対的に照明方向をずらせば良い）。すなわち、図４のよ
うに、照明光３３をＹ方向に対して角度β分だけ傾けた
方向から照明すれば、０次回折光はＺ方向に対して照明
光の傾きと同じ角度β分だけ傾く（図５参照；図５は図
３と同じくＸ軸を含む断面を見たときの回折光の様子を
模式的に示したものである）。したがって、撮像方向を
０次と１次の回折光方向の中間に設定する場合は、β＝
αmin・１／２とすれば良い。
【００３３】（ロ）回折光が存在しない方向の幅の関係
について 散乱光（回折光）を減衰させた画像を得るためには、さ
らに回折光が存在しない方向の幅が関係するので、以下
これについて説明する。
【００３４】上記の条件で撮像方向と照明方向の関係を
定めたとしても、カメラ１１が持つ撮像レンズを大きく
し過ぎると（すなわち撮像レンズの開口角が大きすぎる
と）、回折光がカメラ１１に入射してしまい、必ずしも
十分な暗視野になるとは限らない。
【００３５】また、照明光はレーザを使用すれば理想的
な平行光を作れるが、暗視野照明としては光量が少なく
使用に必ずしも適さない。一般的なハロゲンランプの場
合、暗視野照明としての光量は十分であるが、コリメー
トレンズを使用しても完全な平行光にはならないため、
回折光の方向には広がりが生じる。これが大きすぎると
やはりカメラ１１に回折光が入射してしまい、十分な暗
視野になるとは限らなくなる。
【００３６】回折光が存在しない方向の幅の関係を図６
に基づいて説明する。図６において０次回折光４０はＺ
方向に対して照明光の傾きと同じ角度β分だけ傾いてお
り、かつ角度βは回折角αの１／２とする。また、撮像
はＺ方向から行うものとする。
【００３７】ここで、暗視野照明光が完全な平行光でな
いときは、０次回折光及び１次回折光はそれぞれ斜線領
域５０、５１で示すように幅（角度）を持つことにな
る。この幅（角度）はウエハ表面に平行な方向における
暗視野照明の開口角γと同じものとなる（図７参照）。
すなわち、暗視野照明光を完全な平行光としたときの０
次回折光４０と１次回折光４１ｂに対して、それぞれ内
側へ開口角γの１／２分だけ減じられた幅（角度δ）よ
りも撮像レンズの幅が大きいと、回折光が入射すること
になる。逆に言えば、この角度δより小さい角度の幅で
撮影を行えば、回折光の影響を受けない画像が得られる
ことになる。
【００３８】また、撮像方向を０次回折光４０と１次回
折光４１ｂの中間に置く場合には、図８に示すように、
ＣＣＤカメラ１１が持つ撮像レンズ１１ａの被検物側の
開口角εが角度δより小さくすれば回折光が撮像素子面
１１ｂに入射しなくなる。
【００３９】以上のことを総合すれば、ＣＣＤカメラ１
１に入射する散乱光を減衰させるための必要条件として
は、下記のようになる。
【００４０】撮影レンズの開口角ε＋暗視野照明光の開
口角γ＜回折光が存在しない方向の幅（角度）＝回折角
α また、回折角αは、使用する照明波長をλ、パターンの
周期をｎとすれば、 α＝sin-1（λ／ｎ） で定められる。
【００４１】なお、撮像方向は０次回折光の方向と１次
回折光の方向との中間が良いが、撮影レンズの開口角ε
と暗視野照明光の開口角γの合計が、回折角αよりも十
分に小さければ、多少どちらかに寄っていても構わな
い。
【００４２】以上のことから、種類が異なるパターンを
検査する場合には、そのパターンの最大の周期ｎ(max)
と、狭帯域フィルタ３による照明光の最短波長λ(min)
とによって最小の回折角αminが定まるので、これに応
じて撮影レンズの開口角εと暗視野照明光の開口角γを
設計すれば、種類が異なるパターンであっても常に良好
な暗視野画像を得られるようになる。
【００４３】ところで、ウエハ上のパターンには、メモ
リセルのように極めて微細なものと、外部リード線を接
続するための大きなドットパターンのようなものが混在
し、大きなパターンについて回折角を計算すると極めて
小さな値になってしまう。しかし、このような大きなパ
ターンにおいては正反射（０次回折光）が主であり、散
乱（高次回折光）はほとんど発生しないので、回折角を
考慮しなくとも良好な暗視野画像が得られる。回折角を
考慮しなければならないパターンとは、使用する波長の
数倍程度までのサイズを持つ微細なパターンである。
【００４４】次に、図１に示した形態による欠陥検査の
動作について簡単に説明する。まず、ウエハＷをＸＹス
テージ５に載置する。このとき、ウエハＷが持つパター
ンの周期方向はＸＹステージ５のＸ方向に沿う方向とな
る位置関係に置く。なお、暗視野照明光学系１及びカメ
ラ１１は図４及び図５で説明した位置関係に配置されて
おり、カメラ１１はウエハＷに対して略垂直方向（Ｚ方
向）に設定され、暗視野照明光学系１の照明方向はＸＹ
ステージ５のＹ方向に対して角度β分だけ傾くように設
定されている。
【００４５】暗視野照明光学系１により暗視野照明され
たウエハＷはカメラ１１により撮像される。このとき微
細なパターンによる回折光が減衰されているので、暗い
暗視野画像が得られる。カメラ１１からの映像信号は画
像処理部２０に取り込まれてメモリ２０ａに記憶され
る。画像処理部２０は記憶した暗視野画像に基づいて欠
陥検出を行う。ウエハ上にキズやゴミ等の欠陥がある場
合、欠陥以外の暗視野画像に対して欠陥からの散乱光は
相対的に輝度が高いので、この輝度を閾値と比較するこ
とにより欠陥が検出される。
【００４６】以上は、一方向からの暗視野照明で欠陥を
検査する方法を説明したが、ウエハ上には縦方向に周期
性を持つ部分と横方向に周期性を持つ部分とが混在して
いるものがあり、この場合には一方向からの暗視野照明
による１枚の画像では最良の暗視野画像にならない可能
性がある。
【００４７】また、ロジックＩＣのように完全な周期性
を持たないもの、１チップ上に多種類の回路を集積した
システムＬＳＩのようなものでは、どの方向から暗視野
照明を行っても何処かが明るくなってしまい良好な暗視
野画像が得られない可能性がある。
【００４８】このようなパターンに対する欠陥検査装置
の変容例を図９に基づいて説明する。図９の欠陥検査装
置は、図１に示した装置に対して暗視野照明光学系１
を、ＸＹステージ５の垂直軸（Ｚ軸）を回転中心にして
回転する回転駆動部２５を付加した構成であり、他の構
成は図１のものと同様である。回転駆動部２５による暗
視野照明光学系１の回転は制御部２３により駆動制御さ
れる。
【００４９】この装置による欠陥検査について説明する
（図１０のフローチャート参照）。まず、所期回転位置
に置かれた暗視野照明光学系１によりウエハＷを照明
し、１枚目の画像を撮像し、画像処理部２０はこれをメ
モリ２０ａに記憶する。次に制御部２３は回転駆動部２
５を駆動し、照明光学系１を一定角度づつ回転させ、こ
の回転に同期させてメラ１１で撮像されるウエハＷの暗
視野画像を順次メモリ２０ａに記憶する。
【００５０】所定の角度（例えば、所期位置から９０
度）まで回転して複数の画像が得られたら、画像処理部
２０は各画像データの位置的に対応する画素（同一位置
の画素）について、一番暗いもの（輝度が最小値のも
の）を抽出し、抽出された各位置の画素データにより構
成される１枚の暗視野画像を作成する。この処理は画像
の取り込みと平行して行うこともできる。
【００５１】照明方向を回転させた場合、１チップ上の
各種回路はそれぞれ異なる周期で明暗を繰り返すため、
全てが同時に暗くなることはないが、最も暗くなったと
きの画素を集めれば、良好な暗視野画像を得ることがで
きる。画像処理部２０は作成した画像を処理してキズや
ゴミ等の欠陥検出を行う。これにより、ロジックＩＣや
システムＬＳＩのようなものであっても、良好な暗視野
画像が得られ、欠陥検出を感度良く行うことができる。
【００５２】なお、照明方向を回転してスキャンする場
合には、カメラ１１が持つ撮像レンズの周辺を高次回折
光が通過することになる。高次回折光は照明波長の帯域
に応じた広がりを持っているため、良好な暗視野画像を
得るためには照明光の帯域幅を狭くすることが好まし。
本形態では狭帯域フィルタ３を使用してこれを実現して
いる。フィルタ３による波長及びその狭帯域の幅は、光
源２の光量分布やカメラ１１側の検出感度に応じて設計
される。
【００５３】また、上記における暗視野照明光学系１の
回転は、パターンの種類に応じてその回転角度を定めれ
ば良く、記憶する画像データの数もパターンの種類に応
じ、処理時間や検出精度との関係等から設定すれば良
い。
【００５４】縦方向と横方向というように互いに直交す
る方向に周期的を持つパターンが混在しているウエハＷ
の場合には、次のように少なくとも２方向からそれぞれ
の画像を得て上記と同じ処理をすれば良い。すなわち、
図１１に示す如く、暗視野照明光学系１はＸＹステージ
５のＹ方向に対して、前述した方法により定められる角
度β分だけ傾けた第１の方向６０ａと、この方向６０ａ
に直交する第２の方向６０ｂの２方向から照明できるよ
うに配置する。これは回転駆動部２５によって暗視野照
明光学系１の照明方向を変更する他、暗視野照明光学系
１を２組用意して各方向６０ａ、６０ｂに固定的に配置
する構成としても良い。そして、ウエハＷをパターンの
縦方向及び横方向の周期がＸＹステージ５におけるＸ方
向、Ｙ方向に沿うように配置する。
【００５５】方向６０ａからの暗視野照明では、Ｙ方向
に直交する周期方向を持つパターンの回折光が減衰され
た画像が得られる。方向６０ｂからの暗視野照明では、
Ｘ方向に直交する周期方向を持つパターンの回折光が減
衰された画像が得られる。この２つの画像データを基
に、前述のように位置的に対応する画素の輝度が小さい
方を抽出し、抽出された各位置の画素データにより構成
される１枚の暗視野画像を作成することにより、簡単に
高感度の欠陥検出ができる。
【００５６】なお、図９に示した実施形態では暗視野照
明光学系１をウエハＷに対して回転する構成としたが、
ウエハＷを載置するＸＹステージ５と撮像光学系１０と
をＺ軸を中心として回転する構成としても、相対的に同
じ関係にすることができる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
種類の異なる周期的なパターンを持つ被検物に対して
も、暗視野照明の複雑な調整や処理を行うことなく、容
易に感度の高い欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の構成を示す図であ
る。
【図２】微細なパターンを規則的に配置された点列と考
え、パターンの周期方向に直交する方向から照明した場
合を説明する図である。
【図３】図２の照明方向における回折光の様子を説明す
る図である。
【図４】照明方向をパターンに直交する方向に対して傾
けた場合を説明する図である。
【図５】図４の照明方向における回折光の様子を説明す
る図である。
【図６】回折光が存在しない方向の幅の関係を説明する
図である。
【図７】ウエハ表面に平行な方向における暗視野照明の
開口角γを示す図である。
【図８】撮像レンズの被検物側の開口角εを示す図であ
る。
【図９】変容例の欠陥検査装置の構成を示す図である。
【図１０】変容例の欠陥検査装置における検査のフロー
チャートを示した図である。
【図１１】少なくとも２方向に暗視野照明光学系を配置
する例を示した図である。
【符号の説明】
１ 暗視野照明光学系 ２ 光源 ３ 狭帯域フィルタ １０ 撮像光学系 １１ ＣＣＤカメラ １１ａ 撮像レンズ ２０ 画像処理部 ２３ 制御部 ２５ 回転駆動部 Ｗ ウエハ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB07 BA20 BB05 CA03 CA04 CB05 CB06 DA07 EA12 EA14 FA10 4M106 AA01 AA02 BA04 CA38 CA41 DB04 DB07 DB15 DB19 DB30 DJ04 DJ11 DJ14 DJ21 DJ23 5B057 AA03 BA02 BA17 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC02 CE08 CE09 CE11 DA03 DB02 DB09

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周期的パターンを有する被検物の欠陥を
    検査する欠陥検査装置において、被検物を略平行光によ
    り斜め方向から暗視野照明する暗視野照明光学系と、暗
    視野照明された被検物を撮像する撮像素子を持つ撮像光
    学系と、前記撮像素子により撮像された暗視野画像デー
    タに基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段とを備え、前
    記暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像方向と
    の相対的な位置関係は前記パターンの周期と暗視野照明
    光の波長とによって定まる回折角に基づいて決定され、
    被検物に平行な方向の暗視野照明の開口角と前記撮像光
    学系が持つ撮像レンズの被検物側開口角の合計は、前記
    パターンの周期と暗視野照明光の波長とによって定まる
    回折角より小さく設定されていることを特徴とする欠陥
    検査装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の欠陥検査装置において、前記
    暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像方向との
    相対的な位置関係は、撮像方向を前記パターンの周期に
    より生じる０次回折光と１次回折光が成す回折角の間の
    角度方向とすべく決定されていることを特徴とする欠陥
    検査装置。
  3. 【請求項３】 請求項１の欠陥検査装置において、前記
    暗視野照明の照明方向と前記撮像光学系の撮像方向との
    相対的な位置関係は、撮像方向を前記パターンの周期に
    より生じる０次回折光と１次回折光が成す回折角の略中
    間の角度方向とすべく決定されていることを特徴とする
    欠陥検査装置。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３の何れかの欠陥検査装置
    において、前記撮像方向は被検物に対して略垂直方向で
    あり、前記暗視野照明の照明方向は前記相対的な位置関
    係を満たすべく決定されていることを特徴とする欠陥検
    査装置。
  5. 【請求項５】 請求項１の欠陥検査装置において、前記
    暗視野照明光学系は所期する検出感度を満たすべく被検
    物表面に対する照明光の入射角度が定められていること
    を特徴とする欠陥検査装置。
  6. 【請求項６】 周期的パターンを有する被検物の欠陥を
    検査する欠陥検査装置において、被検物を略平行光によ
    り暗視野照明する暗視野照明光学系と、暗視野照明され
    た被検物を撮像する撮像素子を持つ撮像光学系と、被検
    物に対する前記暗視野照明の方向を相対的に変更する変
    更手段と、該変更手段により変更される暗視野照明方向
    毎に前記撮像素子により得られる各暗視野画像の対応す
    る画素について輝度が最小値の画素データを抽出する抽
    出手段と、該抽出された画素データで構成される暗視野
    画像データを作成する画像作成手段と、該作成された画
    像に基づいて欠陥を検査する欠陥検査手段とを備え、被
    検物に平行な方向の前記暗視野照明の開口角と前記撮像
    光学系が持つ撮像レンズの被検物側開口角の合計は、前
    記パターンの周期と暗視野照明光の波長とによって定ま
    る回折角より小さく設計されていることを特徴とする欠
    陥検査装置。
  7. 【請求項７】 請求項６の変更手段は、被検物に垂直な
    軸を中心として前記暗視野照明の方向を回転、又は被検
    物に垂直な軸を中心として被検物及び前記撮像光学系を
    回転する回転手段であることを特徴とする欠陥検査装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項６の欠陥検査装置において、前記
    被検物は互いに直交する周期的パターンを有し、前記撮
    像光学系の撮像方向は被検物に対して略垂直方向であ
    り、前記変更手段は暗視野照明の方向を前記周期的パタ
    ーンの一方の周期方向に直交する方向から所定角度傾け
    た第１方向と該第１方向に略直交する第２方向との少な
    くとも２方向に変更する手段であり、前記所定角度は前
    記周期的パターンの周期と暗視野照明光の波長とによっ
    て定まる回折角に基づいて決定されていることを特徴と
    する欠陥検査装置。
  9. 【請求項９】 請求項８の欠陥検査装置において、前記
    所定角度は前記パターンの周期により生じる０次回折光
    と１次回折光が成す回折角の略中間の角度方向に前記撮
    像光学系の撮像方向が位置すべく決定されていることを
    特徴とする欠陥検査装置。
  10. 【請求項１０】 請求項６の欠陥検査装置において、前
    記暗視野照明光学系又は前記撮像光学系には、前記撮像
    素子により得られる暗視野照明画像の波長帯域を狭帯域
    とする狭帯域手段を設けたことを特徴とする欠陥検査装
    置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003028621A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Nikon Corp 表面欠陥検査装置
JP2006322766A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Hitachi High-Technologies Corp パターン欠陥検査装置および方法
WO2007069457A1 (ja) * 2005-12-14 2007-06-21 Nikon Corporation 表面検査装置および表面検査方法
JP2009139333A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Internatl Business Mach Corp <Ibm> マクロ検査装置、マクロ検査方法
JP2009156618A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Hoya Corp フォトマスクの欠陥検査装置、フォトマスクの欠陥検査方法及びフォトマスクの製造方法
WO2009099142A1 (ja) * 2008-02-06 2009-08-13 Nikon Corporation 表面検査装置および表面検査方法
JP2014052219A (ja) * 2012-09-05 2014-03-20 Dainippon Printing Co Ltd 異物検査装置、異物検査方法
KR20200112639A (ko) * 2019-03-22 2020-10-05 파스포드 테크놀로지 주식회사 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6738504B1 (en) 1999-08-27 2004-05-18 Shinko Electric Industries Co., Ltd Inspection apparatus for semiconductor device and parts mounter using same
US6603542B1 (en) * 2000-06-14 2003-08-05 Qc Optics, Inc. High sensitivity optical inspection system and method for detecting flaws on a diffractive surface
US7142294B2 (en) * 2000-12-20 2006-11-28 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for detecting defects
US7505619B2 (en) * 2002-09-27 2009-03-17 Kla-Tencor Technologies Corporation System and method for conducting adaptive fourier filtering to detect defects in dense logic areas of an inspection surface
US7106432B1 (en) * 2002-09-27 2006-09-12 Kla-Tencor Technologies Corporation Surface inspection system and method for using photo detector array to detect defects in inspection surface
US7090559B2 (en) * 2003-11-19 2006-08-15 Ait Industries Co. Ophthalmic lens manufacturing system
JP2005291874A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Hoya Corp パターンのムラ欠陥検査方法及び装置
US20060092536A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Fuji Photo Film Co., Ltd Transfer method, apparatus and method of inspecting master disk
WO2007047272A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Delta Design, Inc. Camera based pin grid array (pga) inspection system with pin base mask and low angle lighting
US7522263B2 (en) * 2005-12-27 2009-04-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
US20070146658A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method
JP4988224B2 (ja) * 2006-03-01 2012-08-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法及びその装置
WO2008085160A1 (en) * 2007-01-08 2008-07-17 General Electric Company System and method for inspection of films
DE102007009255A1 (de) 2007-02-22 2008-08-28 Vistec Semiconductor Systems Jena Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung einer Halbleiteroberfläche
US10197505B2 (en) * 2007-08-22 2019-02-05 Camtek Ltd. Method and system for low cost inspection
US8385997B2 (en) * 2007-12-11 2013-02-26 Tokitae Llc Spectroscopic detection of malaria via the eye
US8504129B2 (en) * 2007-12-11 2013-08-06 Tokitae Llc Systems, devices, and methods including enhanced dark field detection of hemozoin nanoparticles
JP5175605B2 (ja) * 2008-04-18 2013-04-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン形状検査方法
DE102008040308A1 (de) 2008-07-10 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erfassen des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie und elektronische Steuerung
WO2011100065A2 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Tokitae Llc Systems, devices, and methods including a dark-field reflected-illumination apparatus
US8781184B2 (en) * 2010-02-10 2014-07-15 Tokitae Llc Systems, devices, and methods for detection of malaria
US9044141B2 (en) * 2010-02-10 2015-06-02 Tokitae Llc Systems, devices, and methods including a dark-field reflected-illumination apparatus
DE102010031227A1 (de) 2010-07-12 2012-01-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Prüfung von Mikrostrukturierungsqualität
CN103293162B (zh) * 2013-06-17 2015-03-11 浙江大学 用于球面光学元件表面疵病暗场检测的照明***及方法
US11676266B2 (en) 2020-11-04 2023-06-13 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for inspecting pattern collapse defects

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871257A (en) * 1982-12-01 1989-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus for observing patterned article
US4618938A (en) * 1984-02-22 1986-10-21 Kla Instruments Corporation Method and apparatus for automatic wafer inspection
US4889998A (en) * 1987-01-29 1989-12-26 Nikon Corporation Apparatus with four light detectors for checking surface of mask with pellicle
US5046847A (en) * 1987-10-30 1991-09-10 Hitachi Ltd. Method for detecting foreign matter and device for realizing same
US4845558A (en) 1987-12-03 1989-07-04 Kla Instruments Corporation Method and apparatus for detecting defects in repeated microminiature patterns
US4943734A (en) 1989-06-30 1990-07-24 Qc Optics, Inc. Inspection apparatus and method for detecting flaws on a diffractive surface
US5363187A (en) * 1990-09-12 1994-11-08 Nikon Corporation Light scanning apparatus for detecting foreign particles on surface having circuit pattern
IL99823A0 (en) * 1990-11-16 1992-08-18 Orbot Instr Ltd Optical inspection method and apparatus
US5177559A (en) 1991-05-17 1993-01-05 International Business Machines Corporation Dark field imaging defect inspection system for repetitive pattern integrated circuits
JPH06222013A (ja) 1992-09-11 1994-08-12 Hologenix Inc 表面の光学的検査装置
JP3379805B2 (ja) 1993-05-13 2003-02-24 オリンパス光学工業株式会社 表面欠陥検査装置
KR960015001A (ko) * 1994-10-07 1996-05-22 가나이 쓰토무 반도체 기판의 제조방법과 피검사체상의 패턴결함을 검사하기 위한 방법 및 장치
US5625193A (en) * 1995-07-10 1997-04-29 Qc Optics, Inc. Optical inspection system and method for detecting flaws on a diffractive surface
US5917588A (en) * 1996-11-04 1999-06-29 Kla-Tencor Corporation Automated specimen inspection system for and method of distinguishing features or anomalies under either bright field or dark field illumination
EP0930498A3 (en) 1997-12-26 1999-11-17 Nidek Co., Ltd. Inspection apparatus and method for detecting defects
US6167148A (en) * 1998-06-30 2000-12-26 Ultrapointe Corporation Method and system for inspecting the surface of a wafer

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003028621A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Nikon Corp 表面欠陥検査装置
JP2006322766A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Hitachi High-Technologies Corp パターン欠陥検査装置および方法
JP4637642B2 (ja) * 2005-05-18 2011-02-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン間の欠陥検査装置および方法
WO2007069457A1 (ja) * 2005-12-14 2007-06-21 Nikon Corporation 表面検査装置および表面検査方法
JP2009139333A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Internatl Business Mach Corp <Ibm> マクロ検査装置、マクロ検査方法
JP2009156618A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Hoya Corp フォトマスクの欠陥検査装置、フォトマスクの欠陥検査方法及びフォトマスクの製造方法
WO2009099142A1 (ja) * 2008-02-06 2009-08-13 Nikon Corporation 表面検査装置および表面検査方法
US8223328B2 (en) 2008-02-06 2012-07-17 Nikon Corporation Surface inspecting apparatus and surface inspecting method
JP5500427B2 (ja) * 2008-02-06 2014-05-21 株式会社ニコン 表面検査装置および表面検査方法
JP2014052219A (ja) * 2012-09-05 2014-03-20 Dainippon Printing Co Ltd 異物検査装置、異物検査方法
KR20200112639A (ko) * 2019-03-22 2020-10-05 파스포드 테크놀로지 주식회사 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR102304880B1 (ko) 2019-03-22 2021-09-27 파스포드 테크놀로지 주식회사 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법

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