JP2003149169A - ウエハ欠陥検査装置 - Google Patents
ウエハ欠陥検査装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- 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
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
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- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種の欠陥を検出できる半導体ウエハ用欠陥
検査装置を低コストで実現する。 【解決手段】 ウエハ２上に形成されたパターンの画像
を投影する光学系と、投影された画像を画像信号に変換
するイメージセンサ４と、画像信号を処理して欠陥部分
を検出する信号処理装置5,6,7とを備えるウエハ欠陥検
査装置であって、光学系は、対物レンズ３と、投影経路
中に設けられた半透鏡58を有し、半透鏡で反射させた照
明光を、対物レンズを通して試料上に照射する明視野照
明系と、対物レンズの投影経路を除く部分に設けられた
反射鏡69を有し、反射鏡で反射させた照明光を、対物レ
ンズを通して試料上に照射する暗視野照明系と、を備え
る。
検査装置を低コストで実現する。 【解決手段】 ウエハ２上に形成されたパターンの画像
を投影する光学系と、投影された画像を画像信号に変換
するイメージセンサ４と、画像信号を処理して欠陥部分
を検出する信号処理装置5,6,7とを備えるウエハ欠陥検
査装置であって、光学系は、対物レンズ３と、投影経路
中に設けられた半透鏡58を有し、半透鏡で反射させた照
明光を、対物レンズを通して試料上に照射する明視野照
明系と、対物レンズの投影経路を除く部分に設けられた
反射鏡69を有し、反射鏡で反射させた照明光を、対物レ
ンズを通して試料上に照射する暗視野照明系と、を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に形成さ
れたパターンの画像を捕らえ、画像信号を処理して欠陥
部分を検出するウエハ欠陥検査装置に関し、特にその照
明光学系の構成に関する。
れたパターンの画像を捕らえ、画像信号を処理して欠陥
部分を検出するウエハ欠陥検査装置に関し、特にその照
明光学系の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ、半導体メモリ用フォトマ
スク、液晶表示パネルなどにおいては、所定のパターン
が繰返し形成される。そこで、このパターンの光学像を
捕らえ、隣接するパターン同士を比較することによりパ
ターンの欠陥を検出することが行われている。比較の結
果、２つのパターン間に差異がなければ欠陥のないパタ
ーンであり、差異があればいずれか一方のパターンに欠
陥が存在すると判定する。このような装置を一般にウエ
ハ欠陥検査装置（インスペクションマシン）と呼んでい
るので、ここでもこの語を使用する。また、以下の説明
では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検
査する半導体ウエハ用ウエハ欠陥検査装置を例として説
明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、半導体メモリ用フォトマスクや液晶表示パネルなど
の欠陥検査装置にも適用可能である。
スク、液晶表示パネルなどにおいては、所定のパターン
が繰返し形成される。そこで、このパターンの光学像を
捕らえ、隣接するパターン同士を比較することによりパ
ターンの欠陥を検出することが行われている。比較の結
果、２つのパターン間に差異がなければ欠陥のないパタ
ーンであり、差異があればいずれか一方のパターンに欠
陥が存在すると判定する。このような装置を一般にウエ
ハ欠陥検査装置（インスペクションマシン）と呼んでい
るので、ここでもこの語を使用する。また、以下の説明
では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検
査する半導体ウエハ用ウエハ欠陥検査装置を例として説
明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、半導体メモリ用フォトマスクや液晶表示パネルなど
の欠陥検査装置にも適用可能である。
【０００３】図１は、半導体ウエハ用欠陥検査装置の概
略構成を示す図である。半導体ウエハ用欠陥検査装置
は、図１に示すように、半導体ウエハ２を保持するステ
ージ１と、半導体ウエハ２の表面の光学像を投影する対
物レンズ３と、投影された半導体ウエハ２の表面の光学
像を電気的な画像信号に変換するイメージセンサ４と、
イメージセンサ４から出力されたアナログ画像信号を処
理して多値のデジタル画像データに変換する画像信号処
理回路５と、デジタル画像データを処理してパターンの
同一部分を比較し、欠陥を検出するデジタル画像データ
６と、データ処理のために画像データを画像データメモ
リとを有する。また、半導体ウエハ２の表面を照明する
照明光学系は、光源１１と、照明用レンズ１２，１３，
１４と、対物レンズ３の投影光路中に設けられた半透鏡
（ビームスプリッタ）１５とを有する。
略構成を示す図である。半導体ウエハ用欠陥検査装置
は、図１に示すように、半導体ウエハ２を保持するステ
ージ１と、半導体ウエハ２の表面の光学像を投影する対
物レンズ３と、投影された半導体ウエハ２の表面の光学
像を電気的な画像信号に変換するイメージセンサ４と、
イメージセンサ４から出力されたアナログ画像信号を処
理して多値のデジタル画像データに変換する画像信号処
理回路５と、デジタル画像データを処理してパターンの
同一部分を比較し、欠陥を検出するデジタル画像データ
６と、データ処理のために画像データを画像データメモ
リとを有する。また、半導体ウエハ２の表面を照明する
照明光学系は、光源１１と、照明用レンズ１２，１３，
１４と、対物レンズ３の投影光路中に設けられた半透鏡
（ビームスプリッタ）１５とを有する。
【０００４】ここで、半導体ウエハ用欠陥検査装置の照
明光学系について説明する。半導体ウエハ用欠陥検査装
置では金属顕微鏡の照明光学系が使用される。金属顕微
鏡の照明光学系としては、図２の（Ａ）に示すような明
視野照明系と、図２（Ｂ）に示すような暗視野照明系と
が知られている。明視野照明系は、光源２１からの照明
光をレンズ２２、明るさ絞り２３、レンズ２４、視野絞
り２５及びレンズ２６を通して導き、投影経路中に設け
られた半透鏡２７により対物レンズ３に向かって反射
し、対物レンズ３を通って試料（ウエハ）２の表面を照
明する。レンズ２２は光源２１の像を明るさ絞り２３の
位置に投影し、レンズ２５，２６はその像を参照番号２
８で示した位置に投影する。この位置は対物レンズ３の
焦点位置であり、ウエハ２の表面では光量むらのない一
様な照明になる。このような照明光学系をケラー照明と
呼んでいる。明視野照明系では、対物レンズの光軸を含
む垂直方向からウエハ２の表面を照明し、その正反射光
の像を捕らえる。
明光学系について説明する。半導体ウエハ用欠陥検査装
置では金属顕微鏡の照明光学系が使用される。金属顕微
鏡の照明光学系としては、図２の（Ａ）に示すような明
視野照明系と、図２（Ｂ）に示すような暗視野照明系と
が知られている。明視野照明系は、光源２１からの照明
光をレンズ２２、明るさ絞り２３、レンズ２４、視野絞
り２５及びレンズ２６を通して導き、投影経路中に設け
られた半透鏡２７により対物レンズ３に向かって反射
し、対物レンズ３を通って試料（ウエハ）２の表面を照
明する。レンズ２２は光源２１の像を明るさ絞り２３の
位置に投影し、レンズ２５，２６はその像を参照番号２
８で示した位置に投影する。この位置は対物レンズ３の
焦点位置であり、ウエハ２の表面では光量むらのない一
様な照明になる。このような照明光学系をケラー照明と
呼んでいる。明視野照明系では、対物レンズの光軸を含
む垂直方向からウエハ２の表面を照明し、その正反射光
の像を捕らえる。
【０００５】一方、暗視野照明系は、図２（Ｂ）に示す
ように、光源３１からの照明光を中心部を遮断して円環
状の光束とし、更にレンズ３２でほぼ平行な光束とす
る。この円環状の平行光束を穴あき鏡３３に入射して対
物レンズ３の光軸に平行な拘束とする。穴あき鏡３３
は、対物レンズ３の光軸の周辺は透過するが、更に周辺
の部分は反射する円環状（正確には楕円環状）の反射鏡
である。穴あき鏡３３で反射された円環状の照明光は、
リング状コンデンサレンズ３４に入射し、ウエハ２の対
物レンズ３の光軸付近の部分を照明する。暗視野照明系
では、ウエハ２の表面で正反射された照明光は捕らえな
いので、極めてコントラストの高い像が得られるが、像
があまり明るくないという問題がある。
ように、光源３１からの照明光を中心部を遮断して円環
状の光束とし、更にレンズ３２でほぼ平行な光束とす
る。この円環状の平行光束を穴あき鏡３３に入射して対
物レンズ３の光軸に平行な拘束とする。穴あき鏡３３
は、対物レンズ３の光軸の周辺は透過するが、更に周辺
の部分は反射する円環状（正確には楕円環状）の反射鏡
である。穴あき鏡３３で反射された円環状の照明光は、
リング状コンデンサレンズ３４に入射し、ウエハ２の対
物レンズ３の光軸付近の部分を照明する。暗視野照明系
では、ウエハ２の表面で正反射された照明光は捕らえな
いので、極めてコントラストの高い像が得られるが、像
があまり明るくないという問題がある。
【０００６】金属顕微鏡には、図２の（Ａ）と（Ｂ）に
示したような明視野照明系と暗視野照明系の両方を備え
るものもある。しかし、明視野照明系と暗視野照明系
は、画像の明暗が逆になるので、相互に画像が打ち消し
あうため、目的に応じて一方の照明系を使用する。その
ため光源などは共通化されている。
示したような明視野照明系と暗視野照明系の両方を備え
るものもある。しかし、明視野照明系と暗視野照明系
は、画像の明暗が逆になるので、相互に画像が打ち消し
あうため、目的に応じて一方の照明系を使用する。その
ため光源などは共通化されている。
【０００７】なお、図２（Ｂ）の暗視野照明系のような
リング状コンデンサレンズを使用せずに、対物レンズの
投影光学系の外側から反射鏡や光ファイバなどを使用し
て照明する暗視野照明系もあり、半導体ウエハ用欠陥検
査装置ではこのような暗視野照明系が使用されていた。
しかし、半導体ウエハ用欠陥検査装置は、検査する対象
が非常に微細なパターンであり、大きなＮＡ（開口数）
の対物レンズを使用する必要があり、投影光学系の外側
から照明する場合、照明光の入射角が大きくなる。その
ため、ウエハパターンの底部を照明することができず、
パターンの溝部の欠陥を検出できないという問題を生じ
ている。
リング状コンデンサレンズを使用せずに、対物レンズの
投影光学系の外側から反射鏡や光ファイバなどを使用し
て照明する暗視野照明系もあり、半導体ウエハ用欠陥検
査装置ではこのような暗視野照明系が使用されていた。
しかし、半導体ウエハ用欠陥検査装置は、検査する対象
が非常に微細なパターンであり、大きなＮＡ（開口数）
の対物レンズを使用する必要があり、投影光学系の外側
から照明する場合、照明光の入射角が大きくなる。その
ため、ウエハパターンの底部を照明することができず、
パターンの溝部の欠陥を検出できないという問題を生じ
ている。
【０００８】上記のように、明視野照明系と暗視野照明
系はそれぞれ利点と欠点を有するため、従来の半導体ウ
エハ用欠陥検査装置では、検査の目的に応じていずれか
の照明光学系を使用していた。上記のように、両方の照
明系を備える場合でも一方のみが使用されていた。米国
特許5,058,982号は、明視野照明系と暗視野照明系の両
方を備える装置を提案している。図３は、米国特許5,05
8,982号に開示されたインスペクション装置の照明光学
系の構成例を示す図である。図３に示すように、暗視野
照明系では、ファイバ光源４１からの照明光は円筒鏡４
３で反射され、ファイバ光源４２からの照明光は円筒鏡
４４で反射され、試料２を斜めから照明する。また、明
視野照明系では、ファイバ光源４２からの照明光はレン
ズ４６で収束され、ビームスプリッタ４７で反射され
て、試料２を垂直方向から照明する。照明された試料２
の表面画像が、対物レンズ３により投影される。ただ
し、米国特許5,058,982号は、２つの照明光学系を同時
に使用することには言及していない。
系はそれぞれ利点と欠点を有するため、従来の半導体ウ
エハ用欠陥検査装置では、検査の目的に応じていずれか
の照明光学系を使用していた。上記のように、両方の照
明系を備える場合でも一方のみが使用されていた。米国
特許5,058,982号は、明視野照明系と暗視野照明系の両
方を備える装置を提案している。図３は、米国特許5,05
8,982号に開示されたインスペクション装置の照明光学
系の構成例を示す図である。図３に示すように、暗視野
照明系では、ファイバ光源４１からの照明光は円筒鏡４
３で反射され、ファイバ光源４２からの照明光は円筒鏡
４４で反射され、試料２を斜めから照明する。また、明
視野照明系では、ファイバ光源４２からの照明光はレン
ズ４６で収束され、ビームスプリッタ４７で反射され
て、試料２を垂直方向から照明する。照明された試料２
の表面画像が、対物レンズ３により投影される。ただ
し、米国特許5,058,982号は、２つの照明光学系を同時
に使用することには言及していない。
【０００９】このインスペクション装置の場合、対物レ
ンズ３と試料２の間に明視野照明系と暗視野照明系が配
置されており、大きなＮＡの対物レンズを使用できず、
投影倍率はあまり大きくできないので、半導体ウエハパ
ターンの欠陥を検査するには適さないという問題があ
る。
ンズ３と試料２の間に明視野照明系と暗視野照明系が配
置されており、大きなＮＡの対物レンズを使用できず、
投影倍率はあまり大きくできないので、半導体ウエハパ
ターンの欠陥を検査するには適さないという問題があ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
欠陥検査装置は、投影光学系の外に暗視野照明系を設け
る構成であり、微細なパターンを検査する半導体ウエハ
用欠陥検査装置には適さないという問題があった。そこ
で、図２の（Ａ）と（Ｂ）に示した明視野照明系と暗視
野照明系を半導体ウエハ用欠陥検査装置に設けることが
考えられる。しかし、２つの照明系を設けるとコスト増
になるという問題があり、特に暗視野照明系では対物レ
ンズに加えてリング状コンデンサレンズを設ける必要が
あり、コストが増加するという問題がある。
欠陥検査装置は、投影光学系の外に暗視野照明系を設け
る構成であり、微細なパターンを検査する半導体ウエハ
用欠陥検査装置には適さないという問題があった。そこ
で、図２の（Ａ）と（Ｂ）に示した明視野照明系と暗視
野照明系を半導体ウエハ用欠陥検査装置に設けることが
考えられる。しかし、２つの照明系を設けるとコスト増
になるという問題があり、特に暗視野照明系では対物レ
ンズに加えてリング状コンデンサレンズを設ける必要が
あり、コストが増加するという問題がある。
【００１１】本発明は、各種の欠陥を検出できる半導体
ウエハ用欠陥検査装置を低コストで実現することを目的
とする。
ウエハ用欠陥検査装置を低コストで実現することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の半導体ウエハ用欠陥検査装置は、暗視野照
明系の照明光を対物レンズを通してウエハに照射する。
め、本発明の半導体ウエハ用欠陥検査装置は、暗視野照
明系の照明光を対物レンズを通してウエハに照射する。
【００１３】すなわち、本発明の半導体ウエハ用欠陥検
査装置は、ウエハ上に形成されたパターンの画像を投影
する光学系と、投影された画像を画像信号に変換するイ
メージセンサと、前記画像信号を処理して欠陥部分を検
出する処理装置とを備えるウエハ欠陥検査装置であっ
て、前記光学系は、対物レンズと、該対物レンズの投影
経路中に設けられた半透鏡を有し、該半透鏡で反射させ
た前記対物レンズの光軸を含む範囲の照明光を、前記対
物レンズを通して試料上に照射する明視野照明系と、前
記対物レンズの投影経路を除く部分に設けられた反射鏡
を有し、該反射鏡で反射させた前記対物レンズの光軸の
周辺を除く範囲の照明光を、前記対物レンズを通して試
料上に照射する暗視野照明系と、を備えることを特徴と
する。
査装置は、ウエハ上に形成されたパターンの画像を投影
する光学系と、投影された画像を画像信号に変換するイ
メージセンサと、前記画像信号を処理して欠陥部分を検
出する処理装置とを備えるウエハ欠陥検査装置であっ
て、前記光学系は、対物レンズと、該対物レンズの投影
経路中に設けられた半透鏡を有し、該半透鏡で反射させ
た前記対物レンズの光軸を含む範囲の照明光を、前記対
物レンズを通して試料上に照射する明視野照明系と、前
記対物レンズの投影経路を除く部分に設けられた反射鏡
を有し、該反射鏡で反射させた前記対物レンズの光軸の
周辺を除く範囲の照明光を、前記対物レンズを通して試
料上に照射する暗視野照明系と、を備えることを特徴と
する。
【００１４】本発明の半導体ウエハ用欠陥検査装置は、
暗視野照明系の照明光を対物レンズを通してウエハに照
射するので、リング状コンデンサレンズを設ける必要が
なく、その分コストを低減できる。また、対物レンズを
通して照射するので、リング状コンデンサレンズを使用
した場合に比べて、暗視野照明系の照明光の入射角を一
層小さくできる。
暗視野照明系の照明光を対物レンズを通してウエハに照
射するので、リング状コンデンサレンズを設ける必要が
なく、その分コストを低減できる。また、対物レンズを
通して照射するので、リング状コンデンサレンズを使用
した場合に比べて、暗視野照明系の照明光の入射角を一
層小さくできる。
【００１５】明視野照明系と暗視野照明系のいずれか一
方を使用するか、両方を使用するかを切り換える照明切
換機構を備えることが望ましい。また、明視野照明系と
暗視野照明系は、照明光の強度を調整する光量調整機構
をそれぞれ備え、明視野照明光と暗視野照明光の光量が
独立して調整可能であることが望ましい。光量調整機構
は、異なる濃度のＮＤフィルタを用意し、照明光路中に
配置するＮＤフィルタを切り換えられるようにしたり、
可変絞りを設けることにより実現できる。また、明視野
照明系と暗視野照明系がそれぞれ別の光源を備え、光源
に印加する電圧（電流）を変えてそれぞれの光源の発光
量を独立して調整する機構を設けても、照明光量を独立
に調整できる。
方を使用するか、両方を使用するかを切り換える照明切
換機構を備えることが望ましい。また、明視野照明系と
暗視野照明系は、照明光の強度を調整する光量調整機構
をそれぞれ備え、明視野照明光と暗視野照明光の光量が
独立して調整可能であることが望ましい。光量調整機構
は、異なる濃度のＮＤフィルタを用意し、照明光路中に
配置するＮＤフィルタを切り換えられるようにしたり、
可変絞りを設けることにより実現できる。また、明視野
照明系と暗視野照明系がそれぞれ別の光源を備え、光源
に印加する電圧（電流）を変えてそれぞれの光源の発光
量を独立して調整する機構を設けても、照明光量を独立
に調整できる。
【００１６】上記のように、明視野照明系と暗視野照明
系は、画像の明暗が逆になり、画像が相互に打ち消しあ
うためこれまで同時に使用されることはなかった。しか
し、本願発明者は、半導体ウエハ検査装置において、明
視野照明系と暗視野照明系の両方を同時に使用してもそ
れぞれの光量を適切に設定すれば、明視野照明系と暗視
野照明系によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を同
時に検出することが可能になることを発見した。ただ
し、明視野照明系と暗視野照明系を同時に使用すること
により逆に検出できないものも生じるので、上記のよう
な光量調整機構を使用してそれぞれの照明光量を適宜設
定することが重要である。明視野照明系と暗視野照明系
によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を同時に検出
できれば、その分検査時間を短縮できる。
系は、画像の明暗が逆になり、画像が相互に打ち消しあ
うためこれまで同時に使用されることはなかった。しか
し、本願発明者は、半導体ウエハ検査装置において、明
視野照明系と暗視野照明系の両方を同時に使用してもそ
れぞれの光量を適切に設定すれば、明視野照明系と暗視
野照明系によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を同
時に検出することが可能になることを発見した。ただ
し、明視野照明系と暗視野照明系を同時に使用すること
により逆に検出できないものも生じるので、上記のよう
な光量調整機構を使用してそれぞれの照明光量を適宜設
定することが重要である。明視野照明系と暗視野照明系
によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を同時に検出
できれば、その分検査時間を短縮できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図４は、本発明の実施例の半導体
ウエハ用欠陥検査装置の光学系の部分を示す図である。
図１に示した他の部分は、ここでは省略している。
ウエハ用欠陥検査装置の光学系の部分を示す図である。
図１に示した他の部分は、ここでは省略している。
【００１８】図４に示すように、本実施例の半導体ウエ
ハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ２を保持するステー
ジ１と、半導体ウエハ２の表面の光学像を投影する対物
レンズ３と、投影された半導体ウエハ２の表面の光学像
を電気的な画像信号に変換するイメージセンサ４と、明
視野照明系と、暗視野照明系とを有する。明視野照明系
は、光源５１と、光源用電源５２と、照明用レンズ５３
と、光量調整フィルタ５４と、明視野綱領調整ユニット
５５と、照明用レンズ５６，５７と、半透鏡（ビームス
プリッタ）５８とを有する。なお、図２の（Ａ）と同様
に絞りも設けられているが、ここでは省略している。暗
視野照明系は、光源６１と、光源用電源６２と、照明用
レンズ６３と、光量調整フィルタ６４と、暗視野光量調
整ユニット６５と、照明用レンズ６６と、暗視野照明フ
ィルタ６７と、照明用レンズ６７と、穴あき鏡６９とを
有する。明視野照明系と暗視野照明系の照明経路は、基
本的には図２の従来例と同じであるが、光源が別である
点と、光量調整フィルタ５４と６４が設けられている点
が重要である。
ハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ２を保持するステー
ジ１と、半導体ウエハ２の表面の光学像を投影する対物
レンズ３と、投影された半導体ウエハ２の表面の光学像
を電気的な画像信号に変換するイメージセンサ４と、明
視野照明系と、暗視野照明系とを有する。明視野照明系
は、光源５１と、光源用電源５２と、照明用レンズ５３
と、光量調整フィルタ５４と、明視野綱領調整ユニット
５５と、照明用レンズ５６，５７と、半透鏡（ビームス
プリッタ）５８とを有する。なお、図２の（Ａ）と同様
に絞りも設けられているが、ここでは省略している。暗
視野照明系は、光源６１と、光源用電源６２と、照明用
レンズ６３と、光量調整フィルタ６４と、暗視野光量調
整ユニット６５と、照明用レンズ６６と、暗視野照明フ
ィルタ６７と、照明用レンズ６７と、穴あき鏡６９とを
有する。明視野照明系と暗視野照明系の照明経路は、基
本的には図２の従来例と同じであるが、光源が別である
点と、光量調整フィルタ５４と６４が設けられている点
が重要である。
【００１９】明視野光量調整ユニット５５と暗視野光量
調整ユニット６５は、例えば、回転円板に光量調整フィ
ルタ５４と６４に相当する異なる濃度のＮＤフィルタを
複数設け、回転位置を変化させることにより、光路中に
配置されるＮＤフィルタを変えて照明光量が変化できる
ようになっている。また、円板にはＮＤフィルタの替わ
りに遮光板の部分があり、この部分を光路中に配置する
と照明光を遮断してその照明系を非動作状態にできる。
これにより、いずれか一方又は両方の照明系を使用する
かが選択できる。
調整ユニット６５は、例えば、回転円板に光量調整フィ
ルタ５４と６４に相当する異なる濃度のＮＤフィルタを
複数設け、回転位置を変化させることにより、光路中に
配置されるＮＤフィルタを変えて照明光量が変化できる
ようになっている。また、円板にはＮＤフィルタの替わ
りに遮光板の部分があり、この部分を光路中に配置する
と照明光を遮断してその照明系を非動作状態にできる。
これにより、いずれか一方又は両方の照明系を使用する
かが選択できる。
【００２０】また、光源５１，６１は、それぞれ光源用
電源５２，６２から電力が供給され、供給する電圧又は
電流を変化させることにより光量が変化できるようにな
っている。また、電源への電力の供給を停止すれば光源
は発光せず、その照明系を非動作状態にできる。
電源５２，６２から電力が供給され、供給する電圧又は
電流を変化させることにより光量が変化できるようにな
っている。また、電源への電力の供給を停止すれば光源
は発光せず、その照明系を非動作状態にできる。
【００２１】検査する半導体ウエハの種類に応じて、明
視野照明系と暗視野照明系のいずれを使用するか又は両
方を使用するかを選択し、いずれか一方を使用する場合
にはその光量調整機構を調整して最適な照明状態に設定
し、両方を使用する場合には両方の光量調整機構を同時
に調整して最適な照明状態に設定する。
視野照明系と暗視野照明系のいずれを使用するか又は両
方を使用するかを選択し、いずれか一方を使用する場合
にはその光量調整機構を調整して最適な照明状態に設定
し、両方を使用する場合には両方の光量調整機構を同時
に調整して最適な照明状態に設定する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各種の欠陥を検出できる半導体ウエハ用欠陥検査装置を
低コストで実現でき、特に明視野照明系と暗視野照明系
によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を、短い検査
時間で検出できるようになる。
各種の欠陥を検出できる半導体ウエハ用欠陥検査装置を
低コストで実現でき、特に明視野照明系と暗視野照明系
によりそれぞれ観察されるパターンの特徴を、短い検査
時間で検出できるようになる。
【図１】従来の半導体ウエハ用欠陥検査装置の概略構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】金属顕微鏡の明視野照明系と暗視野照明系を説
明する図である。
明する図である。
【図３】明視野照明系と暗視野照明系を有する従来の半
導体ウエハ用欠陥検査装置の照明系を示す図である。
導体ウエハ用欠陥検査装置の照明系を示す図である。
【図４】本発明の実施例の半導体ウエハ用欠陥検査装置
の光学系の光背を示す図である。
の光学系の光背を示す図である。
１…ステージ
２…ウエハ
３…対物レンズ
４…イメージセンサ
５１…明視野光源
５２…明視野光源様電源
５３…明視野用レンズ
５４…明視野光量調整フィルタ
５５…明視野光量調整ユニット
５６，５７…明視野用レンズ
５８…半透鏡
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 竹林 順
東京都八王子市石川町2968番２号 株式会
社ティーエスケイ・マイクロテクノロジ内
Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB02 BA01 BB01 BB05
BB07 BB11 BC01 CA03 CA04
CB01 CB05
2H052 AB24 AC04 AC08 AC14 AC17
AC27 AC28 AD34 AF14
4M106 AA01 BA10 CA39 DB18 DB19
Claims (5)
- 【請求項１】 ウエハ上に形成されたパターンの画像を
投影する光学系と、投影された画像を画像信号に変換す
るイメージセンサと、前記画像信号を処理して欠陥部分
を検出する処理装置とを備えるウエハ欠陥検査装置であ
って、 前記光学系は、 対物レンズと、 該対物レンズの投影経路中に設けられた半透鏡を有し、
該半透鏡で反射させた前記対物レンズの光軸を含む範囲
の照明光を、前記対物レンズを通して試料上に照射する
明視野照明系と、 前記対物レンズの投影経路を除く部分に設けられた反射
鏡を有し、該反射鏡で反射させた前記対物レンズの光軸
の周辺を除く範囲の照明光を、前記対物レンズを通して
試料上に照射する暗視野照明系と、を備えることを特徴
とするウエハ欠陥検査装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のウエハ欠陥検査装置で
あって、 前記明視野照明系と前記暗視野照明系のいずれか又は両
方を使用するかを切り換える照明切換機構を備えるウエ
ハ欠陥検査装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載のウエハ欠陥検査装置で
あって、 前記明視野照明系と前記暗視野照明系は、照明光の強度
を調整する光量調整機構をそれぞれ備え、明視野照明光
と暗視野照明光の光量が独立して調整可能であるウエハ
欠陥検査装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載のウエハ欠陥検査装置で
あって、 前記明視野照明系と前記暗視野照明系は、それぞれ別の
光源を備えるウエハ欠陥検査装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載のウエハ欠陥検査装置で
あって、 前記明視野照明系と前記暗視野照明系は、それぞれの光
源の発光量を独立して調整する機構を備えるウエハ欠陥
検査装置。
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| JP2001351965A JP2003149169A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | ウエハ欠陥検査装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001351965A JP2003149169A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | ウエハ欠陥検査装置 |
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|---|---|
| JP2003149169A true JP2003149169A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19164201
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001351965A Pending JP2003149169A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | ウエハ欠陥検査装置 |
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005188929A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Dac Engineering Co Ltd | ワーク検査装置 |
| JP2005536732A (ja) * | 2002-08-23 | 2005-12-02 | ライカ マイクロシステムス セミコンダクタ ゲーエムベーハー | 物体を検査するための装置及び方法 |
| JP2007322579A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Olympus Corp | 顕微鏡用落射照明光学系 |
| US7330265B2 (en) | 2004-07-09 | 2008-02-12 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Appearance inspection apparatus and projection method for projecting image of sample under inspection |
| JP2009054369A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Asahi Spectra Co Ltd | コンパクト放電光源装置 |
| JP2012083351A (ja) * | 2011-10-17 | 2012-04-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査装置およびその方法 |
| JP2012515331A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | セミコンダクター テクノロジーズ アンド インストゥルメンツ ピーティーイー リミテッド | ウェーハを検査するためのシステム及び方法 |
| JP2013072971A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Olympus Corp | 顕微鏡システムおよび照明強度調整方法 |
| JP2015230399A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡システム |
| JP2016161564A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 牧徳科技股▲ふん▼有限公司 | 光学検査に用いる自動調光方法及びその光学検査装置 |
| US9851548B2 (en) | 2011-08-23 | 2017-12-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Optical microscope device and testing apparatus comprising same |
| CN109444162A (zh) * | 2017-06-14 | 2019-03-08 | 康特科技公司 | 多重模式***及方法 |
| CN110824683A (zh) * | 2018-08-14 | 2020-02-21 | 应用材料以色列公司 | 用于样本的多模式检查的***和方法 |
| CN114609148A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-06-10 | 昂坤视觉(北京)科技有限公司 | 一种晶圆检测设备 |
| JP7426297B2 (ja) | 2020-06-22 | 2024-02-01 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 検査装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017116A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Sharp Corp | 光学式エンコーダ用受光素子 |
| KR100955486B1 (ko) * | 2004-01-30 | 2010-04-30 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이 패널의 검사장치 및 검사방법 |
| DE102005027120A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | Verfahren zur Inspektion von Halbleiterwafern unter Berücksichtigung des Saw-Designs |
| DE102005061834B4 (de) * | 2005-12-23 | 2007-11-08 | Ioss Intelligente Optische Sensoren & Systeme Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum optischen Prüfen einer Oberfläche |
| WO2007144777A2 (en) * | 2006-03-30 | 2007-12-21 | Orbotech, Ltd. | Inspection system employing illumination that is selectable over a continuous range angles |
| WO2008053490A2 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Camtek Ltd | Method and system for defect detection using transmissive bright field illumination and transmissive dark field illumination |
| US9052494B2 (en) | 2007-10-02 | 2015-06-09 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Optical imaging system with catoptric objective; broadband objective with mirror; and refractive lenses and broadband optical imaging system having two or more imaging paths |
| US9703207B1 (en) * | 2011-07-08 | 2017-07-11 | Kla-Tencor Corporation | System and method for reducing dynamic range in images of patterned regions of semiconductor wafers |
| JP6670561B2 (ja) * | 2014-07-17 | 2020-03-25 | オルボテック リミテッド | テレセントリック明視野および環状暗視野のシームレス融合型照明 |
| KR102316146B1 (ko) | 2014-08-13 | 2021-10-22 | 삼성전자주식회사 | 표면 검사용 광학 모듈 및 이를 포함하는 표면 검사 장치 |
| US10234402B2 (en) * | 2017-01-05 | 2019-03-19 | Kla-Tencor Corporation | Systems and methods for defect material classification |
| US10402963B2 (en) * | 2017-08-24 | 2019-09-03 | Kla-Tencor Corporation | Defect detection on transparent or translucent wafers |
| IL264937B (en) * | 2018-02-25 | 2022-09-01 | Orbotech Ltd | Range differences for self-focusing in optical imaging systems |
| CN111598058A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-08-28 | 无锡市科德科技有限公司 | 一种基于单一光源的明场和暗场定向反射光源总成 |
| CN113533352B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-02-10 | 合肥御微半导体技术有限公司 | 一种表面缺陷的检测***及检测方法 |
| CN117212736B (zh) * | 2023-11-09 | 2024-01-23 | 苏州高视半导体技术有限公司 | 用于半导体暗场检测的照明装置以及检测*** |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3714830A1 (de) * | 1987-05-05 | 1988-11-17 | Leitz Ernst Gmbh | Kombinierte hellfeld-dunkelfeld- auflichtbeleuchtungseinrichtung |
| US5058982A (en) | 1989-06-21 | 1991-10-22 | Orbot Systems Ltd. | Illumination system and inspection apparatus including same |
-
2001
- 2001-11-16 JP JP2001351965A patent/JP2003149169A/ja active Pending
-
2002
- 2002-11-15 US US10/295,621 patent/US6867424B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536732A (ja) * | 2002-08-23 | 2005-12-02 | ライカ マイクロシステムス セミコンダクタ ゲーエムベーハー | 物体を検査するための装置及び方法 |
| JP2005188929A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Dac Engineering Co Ltd | ワーク検査装置 |
| US7330265B2 (en) | 2004-07-09 | 2008-02-12 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Appearance inspection apparatus and projection method for projecting image of sample under inspection |
| JP2007322579A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Olympus Corp | 顕微鏡用落射照明光学系 |
| JP2009054369A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Asahi Spectra Co Ltd | コンパクト放電光源装置 |
| JP2012515331A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | セミコンダクター テクノロジーズ アンド インストゥルメンツ ピーティーイー リミテッド | ウェーハを検査するためのシステム及び方法 |
| US9851548B2 (en) | 2011-08-23 | 2017-12-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Optical microscope device and testing apparatus comprising same |
| JP2013072971A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Olympus Corp | 顕微鏡システムおよび照明強度調整方法 |
| US8982457B2 (en) | 2011-09-27 | 2015-03-17 | Olympus Corporation | Microscope system and illumination intensity adjusting method |
| JP2012083351A (ja) * | 2011-10-17 | 2012-04-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査装置およびその方法 |
| JP2015230399A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡システム |
| JP2016161564A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 牧徳科技股▲ふん▼有限公司 | 光学検査に用いる自動調光方法及びその光学検査装置 |
| KR101675339B1 (ko) | 2015-03-03 | 2016-11-11 | 마하비전 아이엔씨. | 광학 검사에 이용되는 자동 조광 방법 및 그 광학 검사 장치 |
| KR20160107080A (ko) * | 2015-03-03 | 2016-09-13 | 마하비전 아이엔씨. | 광학 검사에 이용되는 자동 조광 방법 및 그 광학 검사 장치 |
| CN109444162A (zh) * | 2017-06-14 | 2019-03-08 | 康特科技公司 | 多重模式***及方法 |
| JP2019049520A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-03-28 | カムテック エルティーディー． | マルチモードシステムおよび方法 |
| JP7165849B2 (ja) | 2017-06-14 | 2022-11-07 | カムテック エルティーディー． | マルチモードシステムおよび方法 |
| CN110824683A (zh) * | 2018-08-14 | 2020-02-21 | 应用材料以色列公司 | 用于样本的多模式检查的***和方法 |
| JP7426297B2 (ja) | 2020-06-22 | 2024-02-01 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 検査装置 |
| CN114609148A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-06-10 | 昂坤视觉(北京)科技有限公司 | 一种晶圆检测设备 |
| CN114609148B (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-19 | 昂坤视觉(北京)科技有限公司 | 一种晶圆检测设备 |
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