JPH02172150A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外観検査技術に関し、特に、半導体試料等のレ
ジスト現像後の表面のレジスト残の有無等の評価に適用
して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

例えば、半導体のコンタクトホール、スルーホール等の
深穴パターンを表面から外観検査する方法には種々あり
、その１つとしては、株式会社工業調査会発行「１００
例にみる半導体評価技術」昭和６３年５月刊、宇佐美晶
著、Ｐ２０〜２１に記載されているような走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ　）がある。

これは、半導体材料、半導体デバイス等の試料の表面上
を小さいビーム状に絞った電子線によって走査し、試料
からの二次電子または反射電子の強度分布を一層ビーム
に同期させながら画像表示し、その画像の観測から試料
の表面の形状等を評価するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記のような従来技術では、アスペクト比の
大きい穴パターンの底部から発生する２次電子の２次電
子検出器に到達する量が少ないために情報量が不足し、
良質のＳＥＭ像が得られず、底部のレジスト残等の判定
が極めて困難であった。

本発明の目的は、穴パターンの底部の有機物残を明確に
判定できるようにした外観検査技術を提供することにあ
る。

本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面から明らかになるであろう・〔課題を解決する
ための手段〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、試料に電子線を照射した際に前記試料から発
生する２次電子を検出して画像化する第１の観察手段と
、前記試料に励起光を照射した際に発生する蛍光に基づ
いて蛍光像を形成する第２の観察手段とを具備するもの
である。

〔作用〕

上記した手段によれば、試料の表面に照射された電子線
による２次電子によって試料の穴パターンの形状が検査
される。そして、２次電子の２次電子検出器への到達量
の少ないレジスト深穴底部に対しては、励起光を照射し
てその際に生じる蛍光の有無または蛍光光層からレジス
ト残を検出する。このように、電子線走査による観察手
段と励起光照射による観察手段とを組合せ、夫々の長所
を用いて外観検査を行うことにより、レジスト深穴パタ
ーンの外観検査を高精度に行うことができる。

〔実施例〕

図は本発明の一実施例である外観検査装置の要部を示す
説明図である。

電子光学系鏡筒１は試料３の上部に位置するように配設
され、その中心部を電子線が試料３に向かって進行する
。電子光学系鏡筒１の下部には、電子線を偏向するため
の電子線偏向コイル２が配設されている。電子線偏向コ
イル２には、走査信号を発生するための走査信号発生器
４が接続されている。電子光学系鏡筒１からの電子線が
試料３に照射された際に試料３から発生する２次電子を
検出するために２次電子検出器５が電子線偏向コイル２
の下部に設けられ、その検出出力を増幅するだめに増幅
器６が接続されている。走査信号発生器４及び増幅器６
には画像表示部７が接続され、増幅器６の出力信号と走
査信号とに基づいて試料３からの２次電子像が表示でき
るようにされている。

試料３は、試料室ｌｌ内の試料台１２に載置されて評価
測定が行われるが、試料台１２は試料３を図の実線位置
から破線位置へ移動可能に配設されている。この試料台
１２は、試料台制御部９によって制御される。破線位置
の上部の試料室１１の天井部には透光可能に開口窓が開
けられ、この開口窓の上部にハーフミラ−１３が配設さ
れ、このハーフミラ−１３の上方に励起光吸収フィルタ
１４、光路切替えミラー１５、結像レンズ１６及びカラ
ーカメラ１７が順次同一光軸上に配設されている。また
、光路切替えミラー１５の分岐光軸上には、結像レンズ
１８が配設され、その結像部に操作者の眼がくるように
されている。更に、ハーフミラ−１３の分岐光軸上には
、順次減光用ＮＤフィルタ１９、励起光波長選択フィル
タ２０及び光源ランプ２１が配設され、光源を破線位置
における試料３へ供給する。光源ランプ２１は可視光線
を発生するものであるが、紫外線を発生するものであっ
てもよい。

走査信号発生器４、試料台制御部９及び蛍光波長分析部
１０は、装置全体の管理を行う中央制御処理部８によっ
て制御されている。

次に、以上の構成による実施例の動作について説明する
。

はじめに試料３は試料台１２の実線位置にセットされ、
この状態で電子光学系鏡筒ｌから試料３の表面に照射す
ると共に、走査信号発生器４から走査信号を電子線偏向
コイル２に印加して電子線を走査する。この走査によっ
て試料３から２次電子が発生し、その２次電子が２次電
子検出器５で検出され、更に増幅器６によって増幅され
る。増幅器６で増幅された信号は、走査信号発生器４よ
り出力される走査信号に基づいて画像表示部７で処理さ
れ、試料３よりの２次電子を画像表示する。

以上により、ＳＥＭによる測定が終了する。

次に、試料台制御部９は、試料３が破線位置になるよう
に試料台１２を移動させる。そして、光源ランプ２１を
点灯させると、この点灯による励起光は励起光波長選択
フィルタ２０を通過することによって所望の励起光波長
になり、さらに減光用ＮＤフィルタ１９によって所望の
光量にされる。

減光用ＮＤフィルタ１９を出射した励起光は、ハーフミ
ラ−１３で反射した後、試り３に照射される。この照射
により、試料３からは有機物であるレジストの組成特有
の蛍光を発する。

この蛍光は、ハーフミラ−１３を通過し、更に、励起光
吸収フィルタ１４で励起光波長が除去されたのち光路切
替えミラー１５で２方向に分岐される。光路切替えミラ
ー１５を直進した蛍光像は、結像レンズ１６を経てカラ
ーカメラ１７に撮像される。一方、光路切替えミラー１
５で反射した蛍光像は、結像レンズ１８によって観察者
の眼の位置に結像される。これにより、観察者は肉眼に
より試料３の外観検査が行える。

カラーカメラ１７で撮像した画像情報は、蛍光波長分析
部ＩＯによって蛍光波長分析がなされ、カラーベクトル
として検出し、試料３からの蛍光色を認識する。

以上のように、本実施例では、電子線走査による観察手
段に、光学式の観察手段を併用したことにより、前者で
はレジスト表面部の観察を高分解能で行え、後者では電
子線走査が不得意とするレジスト深穴底部のレジスト残
を蛍光発生の有無または蛍光光量から検出できる。なお
、シリコン酸化膜、窒化膜等の無機物に励起光を照射し
ても蛍光を発生することは無いので、この観察には電子
線走査による観察手段を用いることになる。このように
、２つの観察手段が相互に補完するように機能する結果
、レジスト深穴パターンの外観検査を高精度に行うこと
ができる。

以上、本発明によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。

すなわち、試料に電子線を照射した際に前記試料から発
生する２次電子を検出して画像化する第１の観察手段と
、前記試料に励起光を照射した際に発生する蛍光に基づ
いて蛍光像を形成する第２の観察手段とを設けたので、
レジスト穴パターン及び水底部のレジスト残の検査を高
精度及び高信頼に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例である外観検査装置の要部を示す
説明図である。 ｌ・・・電子光学系鏡筒、２・・・電子線偏向コイル、
３・・・試料、４・・・走査信号発生器、５・・・２次
電子検出器、７・・・画像表示部、１０・・・蛍光波長
分析部、１２・・・試料台、１３．１５・・・ハーフミ
ラ−１４・・・励起光吸収フィルタ、１７・・・カラー
カメラ、　　２Ｏ・・・励起光波長選択フィルタ、２１
・・・光源ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料に電子線を照射した際に前記試料から発生する
   ２次電子を検出して画像化する第１の観察手段と、前記
   試料に励起光を照射した際に発生する蛍光に基づいて蛍
   光像を形成する第２の観察手段とを具備することを特徴
   とする外観検査装置。 ２、前記励起光は、可視光または紫外光であることを特
   徴とする請求項１記載の外観検査装置。 ３、前記蛍光像の形成は、蛍光像の蛍光波長の分析によ
   りカラーベクトル化して蛍光色を認識するものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。