JP2006258472A - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】解像力を向上させた欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】光源から出射される光を被検基板10に照射する照明光学系1,8,9と、前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞り3と、前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系9,16とを有し、前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能である。
【選択図】 図1
【解決手段】光源から出射される光を被検基板10に照射する照明光学系1,8,9と、前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞り3と、前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系9,16とを有し、前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、半導体素子等の製造過程における、基板表面のムラ、傷等の欠陥を検出する欠陥検査装置に関する。
半導体回路素子等の製造工程におけるウェハの表面に形成された繰り返しパターンの欠陥の検査装置として、従来から例えば回折を利用したものが知られている(特許文献1参照)。
特開平10−232122号公報
近年、半導体の微細化が進むにつれて、露光装置のNAが高くなり、これに伴ってフォーカス、ドーズ等の露光条件に基づく欠陥管理を厳しくする必要性が増してきている。
上記従来の検査装置においては、ウエハ全面を一括撮像して欠陥検査を行っているが、微細領域の欠陥検出が求められる結果として、ウエハ全面の一括撮像による検査は解像力の点で限界がある。
上記従来の検査装置においては、ウエハ全面を一括撮像して欠陥検査を行っているが、微細領域の欠陥検出が求められる結果として、ウエハ全面の一括撮像による検査は解像力の点で限界がある。
本発明は、解像力を向上させた欠陥検査装置を提供することを目的とする。
上記課題の計決のため、請求項1の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系とを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であることを特徴とする。
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系とを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であることを特徴とする。
請求項2の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導く結像開口絞り移動手段とを備えたことを特徴とする。
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導く結像開口絞り移動手段とを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であり、前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能であることを特徴とする。
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であり、前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能であることを特徴とする。
請求項4の発明は、
請求項1または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記照明開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
請求項1または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記照明開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
請求項5の発明は、
請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記結像開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記結像開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
請求項6の発明は、
請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中に、偏光板を前記光路から出し入れ可能に設けたことを特徴とする。
請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中に、偏光板を前記光路から出し入れ可能に設けたことを特徴とする。
請求項7の発明は、
請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中と前記被検基板から前記撮像手段に至る光路中に、それぞれ第1の偏光板と第2の偏光板を前記光路から出し入れ可能に設け、前記第1の偏光板と前記第2の偏光板とがクロスニコルの状態になるように前記光路中に配置されることを特徴とする。
請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中と前記被検基板から前記撮像手段に至る光路中に、それぞれ第1の偏光板と第2の偏光板を前記光路から出し入れ可能に設け、前記第1の偏光板と前記第2の偏光板とがクロスニコルの状態になるように前記光路中に配置されることを特徴とする。
請求項8の発明は、
請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記撮像手段は、1回の撮像で前記被検基板の一部の範囲を撮像可能であり、前記撮像手段および結像光学系と前記被検基板との相対位置関係を変える駆動手段を有し、前記駆動手段により相対位置関係を変えながら前記撮像手段で順次撮像することにより、前記被検基板の所望の範囲の像を撮像することを特徴とする。
請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記撮像手段は、1回の撮像で前記被検基板の一部の範囲を撮像可能であり、前記撮像手段および結像光学系と前記被検基板との相対位置関係を変える駆動手段を有し、前記駆動手段により相対位置関係を変えながら前記撮像手段で順次撮像することにより、前記被検基板の所望の範囲の像を撮像することを特徴とする。
本発明によれば、解像力の高い欠陥検査装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施形態による欠陥検査装置の構成を示す図である。図1において、ランプハウス1は超高圧水銀灯光源と波長選択フィルタが内蔵されており、所定の波長の光が出射される。ランプハウス1から出射した光は、調光ボックス2に入射する。調光ボックス2は、NDフィルタを内蔵し、入射した光を所定の光量にして出射する。調光ボックス2から出射した光は、照明開口絞り3に入射される。照明開口絞り3は、絞り羽根4a、4bを有しており、この絞り羽根4a,4bそれぞれの位置を光軸と垂直方向に移動させることができる。したがって、開口部の位置と幅を任意に設定することができる。絞り羽根4a、4bの移動は、駆動モータ等と連結させることにより、光軸と垂直方向に移動させる機構を設ければよい。2つの絞り羽根は、連動して移動するようにしてもよいが、それぞれ独立して駆動させれば、開口部の大きさ(幅)も変化させることができる。
照明開口絞り3から出射した光は、第1の偏光板6に入射される。第1の偏光板6は、入射した光を直線偏光にする。さらに、第1の偏光板6は、アクチュエータ7により、光路から退避させた位置に移動させることができる。落射プリズム8は、第1の偏光板6を透過した光(第1の偏光板6が光路中にないときは、照明開口絞り3を透過した光)を対物レンズ9に導く。そして、対物レンズ9は、落射プリズム8からの光をウエハ10に照射する。
ウエハ10は、ステージ20上に設けられたウエハホルダ21上に載置される。ウエハホルダ21は、載置されたウエハ10を吸着する。また、ウエハホルダ21は、ステージ20上で回転可能な機構を有している。したがって、ウエハ10を回転させることにより、任意の方向に向けて載置することができる。ステージ20は、図中のXY方向に移動可能であり、これにより、ウエハ10を移動させることができ、図中の対物レンズ9等の光学系との位置関係を変えることができる。このような構成により、ウエハ10上の各部分の像を順次撮像していくことができる。
なお、本実施形態の欠陥検査装置は、半導体回路素子の製造工程において、半導体ウエハ10の表面の検査を自動的に行う装置である。ウエハ10は、最上層のレジスト膜への露光・現像後、不図示の搬送系により、不図示のウエハカセットまたは現像装置から運ばれ、ウエハホルダ21に吸着される。ウエハ10の表面には、図2に示すように、複数のチップ領域10aがXwYw方向に配列され、各チップ領域10aの中に繰り返しパターン10bが形成されている。繰り返しパターン10bは、複数のライン部がその短手方向(Xw方向)に沿って一定のピッチで配列されたレジストパターン(例えば配線パターン)である。隣り合うライン部どうしの間は、スペース部である。ライン部の配列方向(Xw方向)を「繰り返しパターン10bの繰り返し方向」という。
ウエハ10からの反射光は、ウエハ10に形成されたパターン10bの効果により、通常は正反射光と回折光に分かれて、ウエハ10の表面に対して異なる角度方向に反射する。これらの正反射光と回折光は、対物レンズ9、落射プリズム8を透過して第2の偏光板12に入射する。第2の偏光板12は、第1の偏光板6と同様に、アクチュエータ13により、光路から退避させた位置に移動させることができる。第2の偏光板12を透過した光は、結像開口絞り14に入射する。結像開口絞り14は、絞り羽根15a、15bを有しており、この絞り羽根15a,15bそれぞれの位置を光軸と垂直方向に移動させることができる。したがって、照明開口絞り3と同様に、開口部の位置と幅を任意に設定することができる。絞り羽根15a、15bの移動機構については、照明開口絞り3と同様の構成とすればよい。
結像開口絞り14を通過した光は、結像レンズ16によって、ウエハ10の表面の像が結像される。そして、この像は、撮像素子であるCCD17の撮像面上に結像され、CCD17によって撮像される。CCD17によって撮像された画像の信号は、画像処理装置18に送られ、画像処理装置18では、送られた画像信号に基づいて、ウエハ10の欠陥検出を行う。
また、結像開口絞り14を通過した光は、プリズム19によって分岐され、結像レンズ16側と接眼レンズ22側とに分岐される。そして、接眼レンズ22を通して、検査者がウエハ10表面を目視観察することで、欠陥検出することもできる。
本実施形態での、CCD17で撮像できる範囲、すなわち撮像視野は、ウエハ10上の1つのチップ領域10aが撮像できる大きさである。検査対象は、図2におけるすべてのチップ領域10aである。したがって、本実施形態では、ステージ20をXY方向に移動させることにより、ウエハ10上の各チップ領域10aを順次撮像視野位置に移動させ、CCD17で撮像していく。そして、すべてのチップ領域10aでの画像を取得して、ウエハ10の全面の検査を行う。
本実施形態では、照明開口絞り3、結像開口絞り14、第1の偏光板6、第2の偏光板12の使い方を変えることによって、複数の検査方法を選択できる。
まず、回折光による検査を行う場合の動作の説明をする。回折光による検査を行う場合は、偏光板6と偏光板12は、それぞれアクチュエータ13によって、光路から退避させた位置に移動させておく。
まず、回折光による検査を行う場合の動作の説明をする。回折光による検査を行う場合は、偏光板6と偏光板12は、それぞれアクチュエータ13によって、光路から退避させた位置に移動させておく。
ウエハ10をウエハホルダ21上に載置して、前述のようにウエハホルダ21を回転させて、ウエハ10の向きを決める。回折光検査においては、図2のXw方向すなわち繰り返しパターン10bの繰り返し方向は、図1のX方向と一致するようにウエハ10の向きを調整する。これは、後述するように、光路面における照明開口絞り3の絞り羽根4a、4bと結像開口絞り14の絞り羽根15a、15bの移動方向と、繰り返しパターン10bの繰り返し方向とを一致させるためである。このように配置することにより、CCD17における回折光の受光を容易にすることができる。
前述のように、ウエハ10の表面には、図2に示すような繰り返しパターン10bが形成されているので、ウエハ10から反射する光には、正反射光以外に回折光が生じる。繰り返しパターン10bのピッチdと、照射する光の波長λ及び入射角度θiによって、以下の式
d(sinθn−sinθi)=nλ ・・・(1)
により決定される反射方向θnにn次の回折光が生ずる(θi、θnはウエハ10の表面に対する法線方向に対する角度)。本実施形態では、この回折光による像を撮像することにより、ウエハ10の欠陥検査を行うことができる。
d(sinθn−sinθi)=nλ ・・・(1)
により決定される反射方向θnにn次の回折光が生ずる(θi、θnはウエハ10の表面に対する法線方向に対する角度)。本実施形態では、この回折光による像を撮像することにより、ウエハ10の欠陥検査を行うことができる。
本実施形態では、照明開口絞り3の開口部の位置を移動させることにより、CCD17に多くの回折光(例えば1次の回折光)が入射されるような、照明開口絞り3の開口部の位置を選ぶことができる。絞り羽根4a、4bを移動させて照明開口絞り3の開口部の位置を移動させることにより、対物レンズ9の後ろ焦点位置に結像する光源像を対物レンズ9の中心よりずらすことができる。このことによって、ウエハ10面に対して斜め照明効果を得ることができる。したがって、照射光の入射角度を変えることができるため、式(1)において、入射角度θiが変化することになり、回折光の出射角度θnも変化する。結像開口絞り13の開口部の位置を固定した状態で、照明開口絞り3の開口部の位置を移動させれば、結像開口絞り13を回折光(例えば1次の回折光)が多く通過し、正反射光を遮光するような条件で検査を行うことが可能となる。
また、本実施形態では、結像開口絞り14の絞り羽根15a、15bの位置を移動させることにより、CCD17に多くの回折光(例えば1次の回折光)が入射されるような、結像開口絞り14の開口部の位置を選ぶことができる。ウエハ10から反射されてくる光は、正反射光(0次の回折光)の他にn次の回折光がある。これらは、式(1)で表わされるように、異なる角度方向に生じる。したがって、結像開口絞り14の開口部の位置を移動させることにより、回折光(例えば1次の回折光)が多く通過し、正反射光や他の次数の回折光を遮光する位置にすることにより、所望の回折光以外の光が除去された像を得ることができる。
また、照明開口絞り3の開口部と結像開口絞り14の開口部の両方を移動させることにより、より最適な条件で検査を行うことができる。
以上のような本実施形態の欠陥検査装置によれば、対物レンズ9によって拡大されたウエハ10のそれぞれのチップ領域10aの像を、順次CCD17に取り込んで、画像処理装置18で欠陥の検出を行うことができる。したがって、取り込む画像の解像力を向上させることができる。さらに、ウエハ10上に形成されたパターンのピッチに応じて、照明開口絞り3あるいは結像開口絞り14の開口部の位置を変えることにより、CCD17へウエハ10からの回折光を導くことができ、回折光による検査を容易に行うことができる。したがって、従来のような、ウエハ全面の一括撮像をする必要がない。
以上のような本実施形態の欠陥検査装置によれば、対物レンズ9によって拡大されたウエハ10のそれぞれのチップ領域10aの像を、順次CCD17に取り込んで、画像処理装置18で欠陥の検出を行うことができる。したがって、取り込む画像の解像力を向上させることができる。さらに、ウエハ10上に形成されたパターンのピッチに応じて、照明開口絞り3あるいは結像開口絞り14の開口部の位置を変えることにより、CCD17へウエハ10からの回折光を導くことができ、回折光による検査を容易に行うことができる。したがって、従来のような、ウエハ全面の一括撮像をする必要がない。
CCD17で撮像された像は、画像信号として画像処理装置18に送られる。画像処理装置18では、入力された画像信号によるウエハ10の像と、予め記憶させておいた欠陥のないウエハの像とを比較する。ムラや傷などの欠陥がある場合には、その部分が欠陥のないウエハと比べて明暗の差が生じるので欠陥を検出することができる。
次に、上記のような回折光による検査において、偏光板6と偏光板12を用いる場合について説明する。まず、偏光板6を光路中に配置し、偏光板12を光路外に配置する場合の説明をする。
ウエハ10には、繰り返しパターンが何層も積層されて形成される。本実施形態で検査すべき対象となるのは、ウエハ10の最上層(最表層)に形成されたレジストパターンであるが、ウエハ10に照射された光の一部は最上層のレジスト層を透過して、下地に形成されたパターンにも照射される。したがって、ウエハ10から発生する回折光は、最上層のレジストパターンだけでなく、下地のパターンの影響も受けている。そのため、下地のパターンの影響が大きい場合はそれがノイズとなりS/Nが悪くなるという問題がある。
本実施形態のように、偏光板6を光路中に配置し、ウエハ10への照射光を直線偏光とすることによって、下地パターンからの影響を少なくすることができる。本実施形態では、偏光板6は、入射光を直線偏光に変換してウエハ10にS偏光で照射するように配置方向が調整されている。ここで、S偏光とは、ウエハ10面の法線を含む面のうち、入射方向と平行な面(入射面)に対して振動面が垂直な直線偏光である。図1においては、振動方向が紙面に垂直な直線偏光である。一般に、空気から薄膜に光が到達したときの薄膜表面での光の反射率は、薄膜の屈折率と入射角度に依存してP偏光とS偏光で異なる。0°<入射角<90°の範囲では、S偏光の方が表面反射率が高い。
複数のパターン層が存在するウエハで考えた場合、S偏光の方が表面反射率が高い分、下地に到達する光量が少なくなる。従って、回折光の光量もその影響を受け、上層のレジストパターンで回折した光量と、下地のパターンで回折した光量を比較した場合、S偏光の方が上層のレジストパターンで回折する光量が多くなる。よって、S偏光を用いることにより、表層表面で反射される光量を相対的に大きくすることができ、下地の影響を受けないで表面の検査を行うことができる。なお、本実施形態で偏光板6を光路中に配置して検査を行う場合の動作は、前述の回折光検査と同様である。
次に、偏光板12を光路中に配置し、偏光板6を光路外に配置する場合の説明をする。このような構成においても、前述の偏光板6を光路中に配置し、偏光板12を光路外に配置する場合と同等の効果が得られる。前述のように、S偏光の方が上層のレジストパターンで回折する光量が多いのであるから、回折光のうち、S偏光成分のみを抽出すれば、その抽出された光は、上層のパターンから反射してきた光を多く含むことになる。
したがって、偏光板12を、S偏光のみを透過するように配置すれば、CCD17において、上層のレジストパターンからの回折光を多く含む光を受光することができる。したがって、下地の影響を受けないで表面の検査を行うことができる。なお、本実施形態で偏光板6を光路中に配置して検査を行う場合の動作は、前述の回折光検査と同様である。
次に、偏光板6と偏光板12の両方を光路中に配置する場合について説明する。前述のように、ウエハ10に照射された光の一部が最上層のレジスト層を透過して下地のパターンにも照射されることにより、ウエハ10からの回折光は、下地パターンからの回折光による影響を受ける。特に、異なる層の回路パターン同士を結合するコンタクトホール等のホールパターンは、微細でパターン密度が小さいので、撮像した際に得られる信号強度が微弱である。そのため、下地パターンの影響を受けやすく、従来は十分に欠陥の検出が行えなかった。
そこで、特開2004−294194号公報に記載されているように、ウエハ10に照射する光を直線偏光(前述のようにウエハ表面での反射率が高い偏光状態にすることが好ましい)にして、ウエハ10からの回折光のうち、照射光と直交する方向に振動する直線偏光を取り出すように、それぞれの偏光板6、12を調整した状態、いわゆるクロスニコルの状態で検査を行うことが、ホールパターンの検査に特に有効である。
通常、クロスニコルの状態では画像は暗視野になるが、ホールパターンが形成された領域を画像として撮像することができる。これは次のように説明できる。直線偏光を入射するとウエハ10表面で反射回折する際に偏光状態が変化し楕円偏光になる。すなわち、入射直線偏光の振動方向と直交する方向に振動する成分が現れる。したがって、クロスニコルの状態にすることで、偏光状態がウエハ10への入射前後で変化した成分のみを取り出すことができる。
ここで、上層のホールパターンで回折する際に生じる偏光状態の変化量は、下地のパターンで回折する際に生じる変化量に比べはるかに大きい。そのため、上層パターンで回折する光量より下地パターンで回折する光量が多い場合でも、偏光状態の変化に注目することで上層パターンの情報を効率よく検出することができる。
次に、正反射光による検査について説明する。正反射光は、入射角を固定すれば、出射角も固定されるので、照明開口絞り3と結像開口絞り14の開口部の位置を移動させる制御は、必ずしも必要ではない。照明開口絞り3の開口部に位置に応じて、結像開口絞り14の開口部の位置を、正反射光が透過する位置に設定すればよい。
本実施形態での、正反射光による検査は、偏光板6と偏光板12の両方を光路中に配置して行う。本実施形態では、ウエハ10に照射する光を直線偏光(前述のようにウエハ表面での反射率が高い偏光状態にすることが好ましい)にして、ウエハ10からの回折光のうち、照射光と直交する方向に振動する直線偏光を取り出すように、それぞれの偏光板6、12を調整した状態、いわゆるクロスニコルの状態で検査を行う。
ウエハ10をウエハホルダ21上に載置して、前述のようにウエハホルダ21を回転させて、ウエハ10の向きを決める。本実施形態では、ウエハ10に対して照射する光がP偏光となるように、偏光板6を調整してある。ここで、P偏光とは、ウエハ10面の法線を含む面のうち、入射方向と平行な面(入射面)に対して振動面が平行な直線偏光である。図1においては、振動方向が紙面に平行な直線偏光である。本実施形態では、この照射されるP偏光の振動方向に対して、ウエハ10の繰り返しパターン10bの繰り返し方向が45度傾くようにウエハ10を載置する。図3は、本実施形態におけるウエハ10のステージ20上での載置方向を示す図であり、照射されるP偏光の振動方向は、図中のX方向と同方向でなる。この方向に対して、繰り返しパターン10bの繰り返し方向(Xw方向)は45度傾いている。
このように直線偏光を繰り返しパターン10bに照射すると、繰り返しパターン10bから正反射方向に楕円偏光が発生する。この場合、楕円偏光の進行方向が正反射方向に一致する。正反射方向とは、ウエハ10に照射される直線偏光の入射面内に含まれ、ウエハ10面の法線に対して角度θ(照射される直線偏光の入射角度θに等しい角度)だけ傾いた方向である。
楕円偏光を含む正反射光は、対物レンズ9、落射プリズム8を透過し、偏光板12に入射する。偏光板12は、前述のように、偏光板6クロスニコルの状態になるように調整されている。したがって、偏光板12は、入射する光のうち楕円偏光成分のみを透過させることになる。したがって、ウエハ10面で楕円偏光となった偏光成分のみをCCD17に導くことができる。その結果、CCD17の撮像面には、楕円偏光成分によるウエハ10の反射像が形成される。
CCD17は、撮像面に形成されたウエハ10の反射像を光電変換して、画像信号を画像処理装置18に出力する。ウエハ10の反射像の明暗は、楕円偏光成分の光強度に略比例し、繰り返しパターン10bの形状に応じて変化する。ウエハ10の反射像が最も明るくなるのは、繰り返しパターン10bが理想的な形状の場合である。なお、ウエハ10の反射像の明暗は、ショット領域ごとに現れる。
このような正反射光による欠陥検査の原理に関しては、本出願人がすでに出願した特願2003−366255号に記載されているので、ここでは詳しく説明しない。
画像処理装置18は、CCD17から出力される画像信号に基づいて、ウエハ10の反射画像を取り込む。なお、画像処理装置18は、比較のため、良品ウエハの反射画像を予め記憶している。良品ウエハとは、繰り返しパターン22が理想的な形状で表面全体に形成されたものである。良品ウエハの反射画像の輝度情報は、最も高い輝度値を示すと考えられる。
画像処理装置18は、CCD17から出力される画像信号に基づいて、ウエハ10の反射画像を取り込む。なお、画像処理装置18は、比較のため、良品ウエハの反射画像を予め記憶している。良品ウエハとは、繰り返しパターン22が理想的な形状で表面全体に形成されたものである。良品ウエハの反射画像の輝度情報は、最も高い輝度値を示すと考えられる。
したがって、画像処理装置18は、ウエハ10の反射画像を取り込むと、その輝度情報を良品ウエハの反射画像の輝度情報と比較する。そして、ウエハ10の反射画像の暗い箇所の輝度値の低下量に基づいて、繰り返しパターン10bの欠陥を検出する。例えば、輝度値の低下量が予め定めた閾値(許容値)より大きければ「欠陥」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断すればよい。
以上のような正反射光による欠陥検査装置によれば、対物レンズ9によって拡大されたウエハ10のそれぞれのチップ領域10aの像を、順次CCD17に取り込んで、画像処理装置18で欠陥の検出を行うことができる。したがって、取り込む画像の解像力を向上させることができる。さらに、正反射光による検査では、前述の回折光による検査と比べて、ウエハ10に照射する光の波長は、ウエハ10のパターンのピッチと比べて十分大きくてよい。したがって、高価な短波長の光源を使わなくてもよい。
なお、ウエハ10への照射光を直線偏光にして欠陥検査を行うために本実施形態では、光路中に偏光板6と偏光板12を入れる構成としたが、落射プリズム8に偏光ビームスプリッタを用いることにより、偏光板6と偏光板12は不要となる。たとえば、P偏光を反射させてS偏光を透過させる偏光ビームスプリッタを用いれば、ウエハにP偏光を照射させることができ、ウエハからの反射光のうちS偏光成分のみをCCD17に導くことができる。すなわち、偏光板6と偏光板12とをクロスニコルの状態にして配置したのと同等の効果を得ることができ、上述の検査と同等の欠陥検査を行うことができる。
1:ランプハウス、2:調光ボックス、3:照明開口絞り、4a,4b、15a、15b:絞り羽根、6、12:偏光板、7,13:アクチュエータ、8:落射プリズム、9:対物レンズ、10:ウエハ、14:結像開口絞り、16:結像レンズ、17:CCD(撮像素子)、18:画像処理装置、19:プリズム、20:ステージ、21:ウエハホルダ、22:接眼レンズ。
Claims (8)
- 光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系とを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能なことを特徴とする欠陥検査装置。 - 光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能なことを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りと、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であり、前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能であることを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項1または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記照明開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記結像開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中に、偏光板を前記光路から出し入れ可能に設けたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中と前記被検基板から前記撮像手段に至る光路中に、それぞれ第1の偏光板と第2の偏光板を前記光路から出し入れ可能に設け、前記第1の偏光板と前記第2の偏光板とがクロスニコルの状態になるように前記光路中に配置されることを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項2または3に記載の欠陥検査装置において、
前記撮像手段は、1回の撮像で前記被検基板の一部の範囲を撮像可能であり、前記撮像手段および結像光学系と前記被検基板との相対位置関係を変える駆動手段を有し、前記駆動手段により相対位置関係を変えながら前記撮像手段で順次撮像することにより、前記被検基板の所望の範囲の像を撮像することを特徴とする欠陥検査装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2005-03-15 JP JP2005073201A patent/JP2006258472A/ja active Pending
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