JPH05240628A

JPH05240628A - パターン検査装置

Info

Publication number: JPH05240628A
Application number: JP4044208A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takahashi; 良彦高橋; Toru Tojo; 徹東條
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】第１の発明の目的は、短い検査時間で処理でき
る高解像力のパターン検査装置を提供することであり、
第２の本発明の目的は、参照鏡のキャリブレーションを
容易に自動で行い、さらには参照鏡を移動させることで
２次元の画像を再現するパターン検査装置を提供するこ
とである。【構成】干渉計と顕微鏡とから構成されるパターン観察
用干渉顕微鏡装置を備えたパターン検査装置において、
第１の発明では、パターン観察用干渉顕微鏡装置の照明
光３２として複数の異なる波長の単色光を用いたことを
特徴とするものであり、また第２の発明では、パターン
観察用干渉顕微鏡装置の参照鏡３５を少なくとも光軸方
向に移動させるかあるいは光軸に対して傾ける駆動機構
４１を設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩ等の半導体デ
バイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいはレチ
クル上の微細パターンの検査を行なうためのパターン検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（従来例１）超ＬＳＩ等の半導体デバイス製造・検査等
に利用される微細パターン検査装置の検出方法には、大
きく別けて次の４つの方法がある。

【０００３】まず第１の方法としては、ＥＢ（エレクト
ロン・ビーム）を用いたものがあげられる。ＥＢ方式は
高い解像力を有しているが、試料を真空環境に置く必要
があり、観察に時間がかかり、さらには装置の操作に熟
練が必要になるという欠点を有する。

【０００４】第２の方法として、通常の光（白色光）を
照明光源として用いた顕微鏡による検査があげられる。
しかし、近年、パターンの微細化は激しく、白色光の顕
微鏡では検査が困難になってきているという欠点を有す
る。

【０００５】これら欠点を克服する方法として、第３の
方法たる共焦点（コンフォーカル）顕微鏡（河田、南、
光学、18巻、８号、380 頁、1989) 、そして第４の方法
たるコヒーレント・プローブ顕微鏡（M. Davidson et a
l., SPIE Vol.775, p.233, 1987)が提案されている。

【０００６】第３の方法の共焦点顕微鏡は図８に示す構
成からなる。レーザ光１００をピンホール１０１で絞り
込み、対物レンズ１０３で試料１０４に結像させ、その
反射光をハーフミラー１０５で取り込む。その際に、対
物レンズに関して試料と共役の位置にピンホール１０６
を置き検出器１０７に取り込む。

【０００７】この様な構成にすると、図８（ａ）のフォ
ーカスが合った状態では、照明光のほとんどの光を検出
できるが、図８（ｂ）のフォーカスがズレた状態では、
ピンホール１０６を通過できる照明光は少なくなる。つ
まり、フォーカスを合わせた位置の像は明るく、そして
フォーカスがズレた位置の像は暗くなり、見たいフォー
カス位置の像のみのコントラストを向上させることがで
きる。

【０００８】通常の顕微鏡では、見たいフォーカス位置
だけではなく、その前後のフォーカス位置の像も重なっ
て見えてしまう。しかし、共焦点顕微鏡は、試料あるい
はビームをスキャンして２次元の画像を再生するため、
光学系が複雑になる、あるいは画像の再生に時間がかか
る等の欠点を有する。第４の方法のコヒーレント・プロ
ーブ顕微鏡は、図９に示す構成からなる。

【０００９】基本的には、照明光（光源）２００に白色
光を用いたマイケルソン干渉計に顕微鏡を組み込んだ構
成となっている。この構成で検査対象物体２０１をＺ方
向に移動させていくと、ビームスプリッタ２０２と参照
鏡２０３との距離Ｌ₁、ビームスプリッタ２０２と検査
対象物体２０１との距離Ｌ₂が一致した時に、コヒーレ
ンスが良くなり強い干渉をおこし、ズレていくとコヒー
レンスが悪くなり干渉をおこさなくなっていく。

【００１０】つまり、フォーカスが合う位置とコヒーレ
ンスが良くなる位置とを精度良く合わせておくと、Ｚ方
向に検査対象２０１を移動させコヒーレンスを測定する
ことで、２次元の画像をコントラスト良く再現できる。

【００１１】しかし、本方法では、550nm 程度と中心波
長が長い白色光を用いており、（波長／NA）で決まる横
方向の解像力を得るのには限界があると言う欠点を有
し、さらには白色光の場合、波長が広帯域に広がってお
り、単色光に比べ対物レンズの収差補正が困難であり、
その影響でも横方向の解像力を得るのには限界があると
言う欠点を有している。（従来例２）また、上記の第４の方法たるコヒーレント
ローブ顕微鏡は、次のような問題点も有している。

【００１２】つまり、本方法では、図９に示すように参
照鏡２０３が固定されており、実際にウエハ面あるいは
レチクル面を検査する際には、その都度、微妙なキャリ
ブレーションが必要となる欠点があった。

【００１３】また、参照鏡２０３のキャリブレーション
する場合、まず最初、検査対象物体２０１が検査対象物
体２０１側の対物レンズでキチンと見える様にフォーカ
スを合わせる必要がある。しかし、現状では検査対象物
体２０１と参照鏡２０３とが同時に観測されて干渉現象
が生じてしまい、精度良くフォーカスが合わせい、つま
り、調整が困難であると言う欠点があった。

【００１４】さらに、Ｚ方向に検査対象物体２０１を移
動させコヒーレンスを測定することで、３次元の画像を
再現する場合でも、参照鏡２０３が固定されているため
に、検査対象物体２０１を移動させなければならないと
言う欠点があった。（従来例３）

【００１５】また、超ＬＳＩ等の半導体デバイス製造・
検査等に利用される微細パターン検査装置に使用されて
いる顕微鏡に、明視野照明と暗視野照明を複合させた明
・暗視野複合照明を用いるものがある。

【００１６】明視野照明のみの場合、パターンに垂直に
上方から照明するため、パターンのエッジ部分で照明光
が横方向に反射して顕微鏡まで照明光が戻ってこなくな
り、エッジ部分が暗くなる。そのため、例えば、凸パタ
ーンの場合、実際よりも細く観察される。

【００１７】一方、暗視野照明のみの場合、パターンに
対して斜め方向から照明するために、今度は、エッジ部
分のみで照明光が戻り、エッジ部分のみが明るく観察さ
れる。しかし、パターンの平坦部分では、照明光が戻っ
てこないため、暗く観察される。明・暗視野複合照明の
場合は、パターンの平坦部分のみならずエッジ部分から
も照明光が戻ってくるため、より実際に近い状態で観察
される。例えば、凸パターンの場合でも、より実際に近
い幅で観察される。

【００１８】図１０に明・暗視野複合照明の従来例（原
他、“ＬＳＩウエハアルミ配線パターン検査自動化の
研究“、電子通信学会論文誌、1986/4、Vol.J69-C No.
4、p.385)を示す。対物レンズ３００を用いて試料３０
１を拡大し、ＣＣＤカメラ３０２で観察する。明視野照
明は、光路にハーフミラー３０３を入れ、照明光３０４
を導き行う。図１０に示す従来例３では、次に説明する
暗視野照明を組み込むために、全反射ミラー３０５を光
路に入れ、光路を９０度折り曲げている。暗視野照明
は、対物レンズ３００の上方に光源３０６と凹面鏡３０
７を置いて、平行光線３０８を作り、その平行光線３０
８を円錐状ミラー３０９で折り曲げて観察領域に集光さ
せる。

【００１９】しかし、本方法では、光路を折り曲げてい
るために、通常の顕微鏡をそのまま使用することが出来
ないと言う、そして、さらには光路に入れている全反射
ミラー３０５の面精度の影響で解像力が低下すると言う
欠点があった。

【００２０】また、他の例として、図１１に示す光ファ
イバーを用いた暗視野照明の例（山中他、“薄膜多層配
線パターン検査装置の開発”、精密工学会春季講演会、
j06、p355）も発表されている。しかし、この方式は次
に説明する２つの欠点を有する。対物レンズ４００と観
察試料４０１の間に光ファイバー４０２を挿入してい
る。そのため、使用できる対物レンズはワーキング・デ
ィスタンスＬｗ４０３が非常に長いものとなり、高ＮＡ
・高倍率の対物レンズは使用できなくなるという欠点を
有する。さらには、光ファイバーからの照明光はある角
度で広がる光４０４であるため、観察すべき微小な領域
のみを照明できない。そのため、光をかなりの量ロスし
てしまい、極端に明るい照明光源が必要となるという欠
点を有する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来例
１の第１の方法たるＥＢ方式は高い解像力を有している
が、試料を真空環境に置く必要があり、観察に時間がか
かり、さらには装置の操作に熟練が必要になるという欠
点を有する。また、第２の方法たる通常の光（白色光）
を照明光源として用いた顕微鏡では解像力が足りないと
いう欠点を有する。

【００２２】また、第３の方法たる共焦点顕微鏡は、試
料あるいはビームをスキャンして２次元の画像を再生す
るため、光学系が複雑になる、あるいは画像の再生に時
間がかかる等の欠点を有する。そして、第４の方法たる
コヒーレント・プローブ顕微鏡は横方向の解像力を得る
のには限界があるという欠点を有する。

【００２３】また、上述のように、従来例２で記載した
干渉顕微鏡装置では、参照鏡が固定されており、実際に
ウエハ面あるいはレチクル面を検査する際には、その都
度、微妙なキャリブレーションが必要となる欠点を有す
る。また、その際に参照鏡側の光軸を閉じるシャッタが
なく、調整が困難であると言う欠点を有する。さらに、
Ｚ方向に検査対象を移動させコヒーレンスを測定するこ
とで、２次元の画像を再現する場合でも、参照鏡が固定
されているために、検査対象を移動させなければならな
いと言う欠点があった。

【００２４】またさらに、上述のように、従来例３の明
・暗視野複合照明方法では、光路を折り曲げているため
に、通常の顕微鏡をそのまま使用することが出来ない、
そして、さらには光路に入れている全反射ミラーの面精
度の影響で解像力が低下すると言う欠点を有する。ま
た、高ＮＡ・高倍率の対物レンズは使用できなくなり、
そして極端に明るい照明光源が必要となるという欠点を
有する。以上の従来例１乃至３の問題点に鑑みて本発明
は成されたものである。第１の本発明は、従来例１の事
情を考慮して成されたもので、短い検査時間で処理でき
る高解像力のパターン検査装置を提供することを目的と
している。

【００２５】第２の本発明は、従来例２の事情を考慮し
てなされたもので、参照鏡のキャリブレーションを容易
に自動で行い、さらには参照鏡を移動させることで２次
元の画像を再現するパターン検査装置を提供することを
目的としている。

【００２６】第３の本発明は、従来例３の事情を考慮し
てなされたもので、光路を折り曲げないで明・暗視野複
合照明ができ、つまり通常の顕微鏡をそのまま使用する
ことが出来る方法を提供することを目的としている。本
方法では、もちろんのこと、光路に全反射ミラーを入れ
ていないので、その全反射ミラーの面精度の影響で解像
力が低下することがないと言う利点を有する。また、高
ＮＡ・高倍率の対物レンズは使用でき、また極端に明る
い照明光源を必要としないという利点を有する。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に次の３つの発明を提供する。

【００２８】第１の発明（請求項１に対応）にあって
は、干渉計と顕微鏡を組み合わせたパターン観察用干渉
顕微鏡装置を備えたパターン検査装置において、前記パ
ターン観察用干渉顕微鏡装置の照明光として複数の異な
る波長の単色光を用いたことを特徴としている。

【００２９】第２の発明（請求項２に対応）にあって
は、干渉計と顕微鏡を組み合わせたパターン観察用干渉
顕微鏡装置を備えたパターン検査装置において、前記パ
ターン観察用干渉顕微鏡装置の参照鏡を光軸方向に移動
させる駆動機構あるいは光軸に対して傾ける駆動機構の
少なくとも一方を設けたことを特徴としている。

【００３０】第３の発明（請求項３に対応）にあって
は、明視野照明と暗視野照明を複合させたパターン観察
用顕微鏡装置を備えたパターン検査装置において、照明
光を被検査物体近傍まで導く光ファイバー手段と、この
光ファィバー手段からの光を前記被検査物体に集光させ
る集光手段とを具備することを特徴としている。

【００３１】

【作用】第１の発明においては、複数あるいは２つの異
なる波長の単色光を照明光として用いるため、Ｚ方向に
検査対象を移動させることで、１つの波長を用いた場合
に得られる正弦波状の干渉信号をうねらせる（ビートを
おこさせる）事ができる。そのため、フォーカスが合っ
た位置で、あたかも白色光の場合と同様な干渉縞を作る
ことができ、従来例（コヒーレント・プローブ顕微鏡，
M. Davidson et al., SPIE Vol.775, p.233, 1987)と同
様にパターンを再現できる。さらには、単色光を照明光
として用いているために、白色光を用いた場合に比較
し、高いＮＡの対物レンズの設計製作が容易となり、短
い波長の短色光を用いることで従来例では実現不可能だ
った高い解像力の微細パターン観察用干渉顕微鏡装置を
容易に実現できる。また、光による検査のため、短い検
査時間を容易に実現できる。

【００３２】第２の発明においては、参照鏡を移動可能
なように駆動機構を設けたため、ウエハ面あるいはレチ
クル面を検査する際に必要な参照鏡の微妙なキャリブレ
ーションを自動で容易に実現できる。さらには、観察対
象を移動させなくとも、参照鏡を移動させることで２次
元の画像の再現を容易に実現できる。

【００３３】第３の発明のように、明視野照明と暗視野
照明を複合させた微細パターン観察用顕微鏡装置を用い
ると、通常の顕微鏡をそのまま使用して、容易に明・暗
視野複合照明が出来る。本構成では、光路に全反射ミラ
ーを入れていないので、その全反射ミラーの面精度の影
響で解像力が低下することがない。また、光ファイバー
を対物レンズと観察試料の間に挿入していないので、高
ＮＡ・高倍率の対物レンズを使用できる。さらには、凹
面鏡により各光ファィバーの拡散光を微小領域に集光で
きる。

【００３４】

【実施例】

（第１の発明）以下、第１の発明の一実施例について、
図１乃至図３を参照しながら説明する。

【００３５】第１の発明は、一般的なパターン検査装置
に関するものであり、以下に説明する超ＬＳＩ等の半導
体デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいは
レチクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパ
ターン検査装置への適用に限定されるものではないが、
説明を理解し易くするために、この発明の主たる構成の
パターン観察用干渉顕微鏡を有した超ＬＳＩ等の半導体
デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいはレ
チクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパタ
ーン検査装置を例にあげて説明する。図１は、第１の発
明の主たる構成のパターン観察用干渉顕微鏡を備えた微
細パターン検査装置の一実施例の概略構成を示す図であ
る。この実施例では、複数の異なる波長の単色光を照明
光とする光源１として、２つの波長の光を用いた例を説
明する。

【００３６】光源１から照射された２つの波長の照明光
２をビームスプリッタ３に導き、検査対象物体４の側と
参照平面鏡５の側とに分割する。それぞれの光は対物レ
ンズ６，７を通り、検査対象物体４と参照平面鏡５に照
射されて反射し、再度ビームスプリッタ３に戻り、合成
され、ＩＴＶカメラ８で観察される。この際に、検査対
象物体４の側の対物レンズ６で検査対象物体４がキチン
と見える様にフォーカスを合わせた時に、図中のＬ₁と
Ｌ₂の距離が一致する様に調整する。

【００３７】この状態で、検査対象物体４を中Ｚ方向に
移動させると、図２と図３の様な信号が得られる。図２
は検査対象物体４としてシリコンウエハ１０を用いた場
合である。本実施例のように２つの波長を用いているた
め、干渉信号２０がビートをおこしている。ここで、検
査対象物体４の側の対物レンズ６で検査対象物体４がキ
チンと見える様にフォーカスを合わせた時に、図中のＬ
₁とＬ₂が一致する様に調整されているため、図２に示
す様に、干渉信号２０のピークとジャストフォーカスの
位置が一致している。

【００３８】一方、図３は検査対象物体４にレジスト付
きシリコンウエハ１１を用いた場合である。空気−レジ
スト−シリコンの系で薄膜干渉がおきているため、干渉
信号２１の強度は、図２のシリコンウエハ１０の場合に
比べて低下している。さらには、レジストで位相がズレ
るため、干渉信号２１のピークの位置がジャストフォー
カスの位置からΔＺだけズレている。

【００３９】シリコンウエハ上にレジストがパターンニ
ングされた場合、図２と図３の現象が同一のウエハ上で
発生する。このシリコンウエハからの干渉信号を一次元
あるいは二次元のセンサ（またはＩＴＶカメラ）で検出
すると、次の２つの作用・効果が得られる。

【００４０】第一に、シリコン面にフォーカスを合わせ
た時、シリコン面を観察しているセンサのピクセル（一
画素）が検出している強度Ｉ_aに比べて、レジスト面を
観察しているセンサのピクセル（一画素）が検出してい
る強度Ｉ_bが小さいことである（Ｉ_b＜Ｉ_a）。これに
より、干渉計を組み込まない顕微鏡よりもコントラスト
を向上させて観察することができる。また、第二に、レ
ジストで位相がズレ、干渉信号のピークの位置がズレる
ことを利用すれば、逆に図３に示したΔＺからレジスト
の厚さが求められる。

【００４１】検査装置への応用としては、例えば、シリ
コン面にジャストフォーカスを合わせ、そのままフォー
カス（Ｚ方向位置）を固定し、一次元センサで検出する
と、従来装置に比較して高いコントラスト、つまり高い
検出精度で検査が行える。

【００４２】また、一次元あるいは二次元のセンサで同
時にシリコン面とレジスト面を観察した状態で、フォー
カス（Ｚ方向位置）を移動し、各フォーカス（Ｚ方向位
置）での強度を各ピクセルで検出すると、図２と図３の
信号を同時にコンピュータのメモリに取り込むことがで
き、各ピクセルでの干渉縞の強度のピークのズレ（Δ
Ｚ）から、２次元のパターンを再現できる。つまり、パ
ターンを３次元で再現できる。もちろん、各プロセス工
程の重ね合わせ（アライメント）誤差も、同様に高い精
度で検出できる。

【００４３】以上第１の発明の実施例においては、超Ｌ
ＳＩ等の半導体デバイスの製造・検査等に利用されるウ
エハあるいはレチクル上の微細パターンの検査を行なわ
せるためのパターン検査装置を例にとって、説明を行っ
たが、これら装置の構成は一例であって上記説明に限定
されるものではない。（第２の発明）以下、第２の発明の一実施例について図
４乃至図５を参照しながら説明する。

【００４４】第２の発明は、一般的なパターン検査装置
に関するものであり、以下に説明する超ＬＳＩ等の半導
体デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいは
レチクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパ
ターン検査装置への適用に限定されるものではないが、
説明を理解し易くするために、この発明の主たる構成の
パターン観察用干渉顕微鏡を有した超ＬＳＩ等の半導体
デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいはレ
チクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパタ
ーン検査装置を例にあげて説明する。図４は、第１の発
明の主たる構成のパターン観察用干渉顕微鏡を備えた微
細パターン検査装置の一実施例の概略構成を示す図であ
る。ここでは、光源３１として、白色光を用いた一例を
説明するが、複数の波長の単色光を用いた場合も同様に
適用できる。

【００４５】この発明の特徴は、参照平面鏡３５を光軸
方向および光軸に対して傾けるための駆動機構４１を設
け、また、ビームスプリッタ３３と参照平面鏡３５との
間にシャッタ４０を設けたことを特徴としている。

【００４６】光源３１からの照明光３２をビームスプリ
ッタ３３に導き、検査対象物体３４の側と参照平面鏡３
５の側とに分割する。それぞれの光は対物レンズ３６，
３７を通り、検査対象物体３４と参照平面鏡３５に照射
されて反射し、再度ビームスプリッタ３３に戻り、合成
され、ＩＴＶカメラ３８で観察される。この際に、検査
対象物体３４の側の対物レンズ３６で検査対象物体３４
がキチンと見える様にフォーカスを合わせた時に、図中
のＬ₁とＬ₂を一致させ、さらには後述するOne color
と呼ばれる状態にする必要がある。

【００４７】検査対象物体３４の測定面が平面であると
仮定すると、検査対象物体３４の測定面と参照平面鏡３
５の面とが光学的に平行でない場合、干渉縞が観察され
る。One color 状態とは、検査対象物体３４の測定面と
参照平面鏡３５の面とを光学的に平行にし、観察される
干渉縞を一本にした状態をいう。つまり、画面全体が一
様に明るくなるか、真っ暗となる。One color 状態にす
ることで、検査対象物体３４あるいは参照平面鏡３５を
光軸方向に移動させて、３次元画像の再現ができる。３
次元画像の再現はＩＴＶカメラ３８の各ピクセル（画
素）毎にコヒーレンスを測定し、行う。

【００４８】One color 状態にするためには、次の様な
シーケンスが必要となる。まず、対物レンズ３７の前段
に配置されたシャッタ４０を閉じ、ＩＴＶカメラ３８で
検査対象物体３４の像がキチンと見える様にフォーカス
を合わせる。その際に、検査対象物体３４の面を光軸に
垂直にする必要があり、そのためには、検査対象物体３
４を光軸とは垂直なＸＹ（水平）方向に移動させてもフ
ォーカスが合う様に、検査対象物体３４の傾きも合わせ
る。続いて、シャッタ４０を開け、干渉縞をＩＴＶカメ
ラ３８で観察し、One color 状態かつ光強度が一番強く
なるように、参照平面鏡３５を光軸方向に移動させた
り、傾きを変えて調整する。

【００４９】参照平面鏡３５の光軸方向の移動、そして
傾き方向の移動は図５に一例を示すような機構で行う。
参照平面鏡３５を移動機構本体４５に取り付ける。移動
機構本体４５は直進移動機構本体４６とは一体構成され
ていて、切り欠き４７による弾性支持構造となってい
る。直進移動機構本体４６は板バネ４８ａ，４８ｂで弾
性支持されている。参照平面鏡３５の光軸方向の移動は
直進駆動モータ４９で押し行う。参照平面鏡３５の傾き
方向の移動は、コイルバネ５０で与圧をかけ、直進駆動
モータ５１で押して行う。この傾き方向の移動は光軸と
は垂直な平面内で９０度押す方向をズラし２軸行う。以
上の機構の説明は、直進駆動モータで行ったが、直進駆
動モータに限定されるものではなく、例えばピエゾ素子
等も使用できる。

【００５０】以上第２の発明の実施例においては、超Ｌ
ＳＩ等の半導体デバイスの製造・検査等に利用されるウ
エハあるいはレチクル上の微細パターンの検査を行なわ
せるためのパターン検査装置を例にとって、説明を行っ
たが、これら装置の構成は一例であって上記説明に限定
されるものではない。（第３の発明）以下、第３の発明の一実施例について図
６乃至図７を参照しながら説明する。

【００５１】第３の発明は、一般的なパターン検査装置
に関するものであり、以下に説明する超ＬＳＩ等の半導
体デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいは
レチクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパ
ターン検査装置への適用に限定されるものではないが、
説明を理解し易くするために、この発明の主たる構成の
パターン観察用干渉顕微鏡を有した超ＬＳＩ等の半導体
デバイスの製造・検査等に利用されるウエハあるいはレ
チクル上の微細パターンの検査を行なわせるためのパタ
ーン検査装置を例にあげて説明する。図６は、第１の発
明の主たる構成のパターン観察用干渉顕微鏡を備えた微
細パターン検査装置の一実施例の概略構成を示す図であ
る。

【００５２】観察系は通常の顕微鏡の構成であり、観察
対象物体６１を対物レンズ６２で拡大し、ＣＣＤカメラ
６３で観察する。明視野照明は、ハーフミラー６４を用
いて光源７４からの光６５を光路に導き行う。

【００５３】暗視野照明は次のような構成で行う。ま
ず、図６に示される光源６６の光を、凹面鏡６７と凹レ
ンズ７３を用いて平行光線にし、光ファィバー７１に導
く。この際に、コールドミラー６８を途中に入れ、不要
な熱線６９（波長が800nm 以上の光）が光ファィバー６
１に入らないようにする。またフィルター７０を入れ
て、使用波長領域を選択する。光ファィバー６１は、図
７に示すように、リング状に組み合わせた構成とする。
このリング状の光ファィバー７１を対物レンズ６２の周
囲に配置させ、凹面鏡７２により照明光を観察領域に集
光させる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
に記載の効果を得ることができる。

【００５５】第１の発明によれば検査対象物体（ウエハ
あるいはレチクル等）上のパターンの高いコントラスト
検出、検査対象物体上のパターンの３次元観察、検査対
象物体上のレジスト等薄膜の厚さの検出、高速な検査処
理速度、重ね合わせ（アライメント）誤差の高精度検出
等が達成される。第２の発明によれば、参照鏡の容易な
自動調整、参照鏡の移動による２次元画像の再現等が達
成される。

【００５６】第３の発明によれば通常の顕微鏡を用いた
容易な明・暗視野複合照明、解像力を低下させない明・
暗視野複合照明、高ＮＡ・高倍率の対物レンズを使用し
た明・暗視野複合照明、低光量の照明光源を使用した明
・暗視野複合照明等が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のパターン検査装置の一実施例の概
略構成を示す図。

【図２】第１の発明のパターン検査装置でシリコンウエ
ハを観察した際の干渉縞の一実施例を示す図。

【図３】第１の発明のパターン検査装置でレジスト付き
シリコンウエハを観察した際の干渉縞の一実施例を示す
図。

【図４】第２の発明のパターン検査装置の一実施例の概
略構成を示す図。

【図５】第２の発明のパターン検査装置の参照平面鏡を
駆動する機構の一実施例を示す図。

【図６】第３の発明のパターン検査装置の明・暗視野複
合照明の一実施例の概略構成を示す図。

【図７】第３の発明のパターン検査装置の明・暗視野複
合照明の光ファイバーの構成を示す図。

【図８】従来例の共焦点顕微鏡を説明するための概略構
成図。

【図９】従来例のコヒーレント・プローブ顕微鏡を説明
するための概略構成図。

【図１０】従来の明・暗視野複合照明の一例の概略構成
を示す図。

【図１１】従来の光ファイバーを明・暗視野複合照明の
一例の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１，３１光源２複数あるいは２つの波長の単色照明光３，３３ビームスプリッタ４，３４検査対象物体５，３５参照鏡６，７，３６，３７対物レンズ８，３８ＩＴＶカメラ１０シリコンウエハ１１レジスト付きシリコンウエハ２０，２１干渉信号４０シャッタ４１参照鏡駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】干渉計と顕微鏡とから構成されるパターン
観察用干渉顕微鏡装置を備えたパターン検査装置におい
て、前記パターン観察用干渉顕微鏡装置の照明光として
複数の異なる波長の単色光を用いたことを特徴とするパ
ターン検査装置。
【請求項２】干渉計と顕微鏡とから構成されるパターン
観察用干渉顕微鏡装置を備えたパターン検査装置におい
て、前記パターン観察用干渉顕微鏡装置の参照鏡を光軸
方向に移動させる駆動機構あるいは光軸に対して傾ける
駆動機構の少なくとも一方を設けたことを特徴とするパ
ターン検査装置。
【請求項３】明視野照明と暗視野照明を複合させたパタ
ーン観察用顕微鏡装置を備えたパターン検査装置におい
て、照明光を被検査物体近傍まで導く光ファイバー手段
と、この光ファィバー手段からの光を前記被検査物体に
集光させる集光手段とを具備することを特徴とするパタ
ーン検査装置。
【請求項４】前記顕微鏡装置のビームスプリッタと参照
鏡との間にシャッタを設けたことを特徴とする請求項２
に記載のパターン検査装置。