JPS60253822A - 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】 本発明は物品の検査装置に関し、特に半導体集積回路パ
ターンの様に規定の方向性を持ったパターンを備える物
品の光電検出おる匹はテレビ受像器や接眼し／ズを介し
ての観察のための光学装置に関する。

工０やＬ８工等の半導体集積回路のパターンは回路設計
あるいＦｉ描画上の便宜のために、はとんど縦線か横線
で構成される。又、メモリーセルや配線パターン、オー
トアライメント用マークに斜線が使用されることがある
が、六方±４５度の角度に選ばれている。

この種のパターンを有する具体物としてはマスク又はレ
チクルとウェハーが典型的であるが、光学的にパターン
を検出しようという際、前二者とウェハーとの間に＃′
ｉ明確な差異がある。即ち、前二者は透明な硝子基板の
上にクロム又はクロム−酸化クロムといった薄膜がバタ
ーニングされてのっているという構造をしている。従っ
てパターン部は光学的に透過と非透過という二値の状態
しか無く、コントラストの高いパターン検出を容易に行
うことができる。これに対し、ウェハーは不透明物質で
、それ自体が反射物体であるため、コント２ストの良い
像が得にくいという欠点がある。ウニへ−の検出を通常
の明視野法で行うと充分なり／Ｈ比がとれないというこ
とけ良く知られておシ、暗視野検出を行えば改善される
。

又、従来この種の欠陥検査装置としてはマスク又はレチ
クルの欠陥検査装置が知られている。

例えばコヒーレントな光学情報処理を行う系ではレーザ
ーを用いた空間周波数フィルタリングが行なわれる。し
かしながらウェハーの欠陥検査を行う場合、ウェハー表
面にある５１０２，８１３Ｎ４やフォトレジスト等の薄
膜がレーザーの単色性の影響を受けるため安定した信号
が得られず、一つの限界が存在していた。父、この空間
周波数フィルタリング法は零次光をカットするため、結
像に際して回折のリンギングが大きいという欠点も内在
している。

（本発明の目的） 本発明の目的はウェハーの様にコントラストの得難い対
象でも正確な検査を可能とし、また照明光の性質に依存
する悪影響を除去することにある。

後述の実施例では多色光、特に広いスペクトル幅を持つ
照明光で物体を照明することにより、単色光に因る難点
を取シ除き、又結像特性が素直な系を実現して論る。殊
に工０．Ｌ８工のパターンに固有の方向性を利用し、特
定方向のパターンは検出しないように光学系を構成すれ
ば、欠陥の様に方向性を持たない場合、そこからの光の
みが受光されるので、検出は容易で迅速に実行□　し得
る。

次に実施例を説明する前に本発明の基礎となる作用を述
べた特願昭５７−２１０９０８号の実施例につき略説す
る。との光学系は系内に互いに共役となる２つの絞りを
設け、これら絞）の開口形状を工夫するととＫよって特
定方性の線条を検出する。ｉ１図で、１は鏡面相当面を
具えた物体、２は顕微鋺対物レンズ、６はビームスブリ
ツタニ、５が照明光の角度分布を規定する絞シ、７は光
源、４と６は照明系のリレーレンズ、８は結像系のリレ
ーレンズ、９Ｆｉエレクタ−１１１け撮像素子である。

エレクタ−に付随して検知を行う結像光学系の検知光束
の角度を決める絞り１０が配置されている。前述の様に
絞シ５と１０は互いに共役である。

以下、方向性のある検知が如何にして可能になるかを第
２図以降の図を用いて説明を行う。

第２図（ａ）はある１点Ａから発散していく光束を立体
的に示したもの、（ｂ）はその角度分布の様子を２次元
的にあられしたもめである。（ｂ）図で示される角度分
布は、第１図で言えば対物レンズ２の焦平面上に実現さ
れる。照明光を対物レンズに通さない場合でも観察しよ
うとする点Ａ″に対する照明光及び検出光の角度分布は
同じ様にして示すことができる。

第３図（、）〜（ｄ）には線条を検知する光学系の角度
分布を示す。（ａ）図にある様に横線からの回折光は上
下方向（白抜き゛矢印の方向）へ向う。第２図（＆）の
内側の円錐の照明光で線条を照明す、れば、回折光又は
散乱光は外側の円錐と内側の円錐との間を通過する。逆
に“外側の円錐と内側の円錐の間から照明が行われれば
、内側の円錐内を反射光が通ｉする。従って第３図（ａ
）の横線から回折光又は散乱光を取シ出すための、照明
光の角度分布は第５晦呻傘−社のハツチングをした部分
の中に存在していなければならない。図中真中の円は結
像光学系が光束を捉える角度分布の範囲である。この図
かられかる様にある特定の方向のパターンを検出する照
明系の角度分布は、結像光学系の捉える光束の角度分布
に対してパターン方向に直交する方向を持つ接線を引く
ことによってめることができる。

第３図（ｂ）は縦方向のパターン％（Ｃ）は−４ダ方を
施した部分の角度分布に照明光学系の角度分布が納まっ
て−れは良いうこの様に第３図よシ特定の方向のパター
ンのみを検出する光学系の第４図（＝Ｌ）は横方向のパ
ターンのみを検知する場合に要求される照明系の角度分
布の存在範囲である。照明系の角度分布はＩ・ツチング
を施した部分の範囲に納まっていれば良い。（１））図
は縦線と横線を検知せず、±４５度方向の線条のみを検
知する場合に要求される照明系の角度分布の存在範囲で
ある。

（本発明の実施例） 以上の事柄を前提として、本発明の好ましい実施例の一
つけ、検査する工ａ又はＬＳＩパターンに存在する方向
性を縦横線±４５°線に限シ、これらの線を全く検知し
ない照明光の角度分布を実現するととにある。このため
には照明光の角度分布は第５図のハツチングを施した部
分の中に分布が納まる様に制限しなければならない。

この様にして照明を行えば、正規のパターンは全く検知
されず、ゴミ等の規則的な方向性を持たない欠陥が容易
に検知される。

又、工Ｃパターンの殆んどが縦線、横線だけで構成され
ている。ことから、欠陥検査の対象となる場所に縦横線
しか存在しない場合がある。

その様々場合には第６図にハツチングを施した部分の中
に照明系の角度分布を納めれば良い。

こりすれば縦線と横線は全く検知されず、他の方向成分
を持ったパターンのみが検知され、欠陥を容易に識別す
ることができる。第５図の分布と第６図の分布を検知す
る場所に応じて切り換えることも考えられる。

本発明による照明法は従来公知の暗視野照明装置すべて
に容易に適用することができる。代表的な例として第７
図にリングミラー１０を周込て対物レンズ傍筒の外側か
ら照明した例％第８図に対物レンズ鏡筒にファイバー束
をと）付けた場合の例を示す。

第５図で、１けウェハーで、直交方向の線条群及びそれ
らと４５度をなす斜線群から成るパターンを備える。２
け対物レンズである。１５けリングミラーで、対物レン
ズ２の瞳近傍に斜設されておシ、正斜影が円形の開口を
具える。

１１は絞シで第５図のハツチング域に相嶺する開口を具
える。１８１″に照明光源で例えば白色光源である。１
７けコンデンサーレンズ、１９は中央に開口を有する穴
あきレンズで、穴あきレンズ１９け対物レンズ２と共軸
に配される。本例では照明光源１８の光束はコンデンサ
ーレンズ１７の作献穴あきレンズ１９の瞳近傍に一且結
像してウェハー１を照明するケーラー照明法を採用して
いるが、クリティカル照明法を採用することもできる。

絞シ１６はウェハー１の表面を鏡面とした時に穴あきレ
ンズ１９と対物レンズ２に関して対物レンズ２の瞳と実
質共役関係を満たす。図示しないビデオカメラ等の光電
変換器は、対物レンズ２を通してウェハー１のパターン
を撮像する。ビデオカメラからの信号はビデオカメラ（
不図示）に映出されるか、電気的加工処理がなされて結
果の表示等がなされる。尚、照明系の角度分布の範囲を
よ）厳密に決定することが必要な場合にはリングミ２−
１５と絞シ１６の間にリレー光学系を配置するのが好ま
しい。

以上の構成で照明光源１８からの光束はコンデンサーレ
ンズ１７で絞シ１６へ向けて収斂される。絞ル１６の開
口を透過した光束はリングミラー１５と穴あきレンズ１
９を介して第５図のハツチングで示す角度分布でウェハ
ー１を暗視野照明する。、しかしながらこの場合、ウェ
ハー１のパターンによる散乱光、回折光は全く光電変換
器に達することはないが、仮に欠陥が存在すればここか
らの光は対物レンズ２で受光されて光電変換器に達する
。

第８図は別の実施例を示す。ここでは第５図の絞ル１１
とリングミ２−１０及び穴あきレンズ１４の替ｐに１分
岐されたオプティカルファイバー束２０が配置され、暗
視野照明を行う。

２１は照明光源、２２は集光用の楕円ミラーで、楕円ミ
？−２２は照明光源２１からの光をオプティカルファイ
バー束２００Å射端に集光する。

オプティカルファイバー束２０の分岐端２０ａ。

２０ｃその他は被照明域が重なシ合う様に内側に向けて
対物レンズの周囲に配置する。

縦横線のみを消却する第６図に示すケースの場合の実施
形態を第９図ｒ＝＞に示す。対物レンズ鏡筒に取付ける
各ファイバー束を・円形とするとそれに対応して照明光
の角度分布も円形となシ、（ｂ）図の配置で実現される
。実際にはファイバー先端の形状は任意に選択できるし
、又、照明系中に在る絞りの形状も適宜選び得る。従っ
て、光景を上げようとして、第９図色）の配置より更に
理想的な角度分布に近づける仁とけ容易である。

又、第９図までは反射物体の場合のみを示し走が、マス
クの様な透過物体の場合にも本発明は応用できる。第１
０図中３０は照明光路用の対物レンズ、３１は第７図の
絞）１１と同様の絞シである。図示されない光源から来
る照明光束は照明用対物レンズ３０を通って暗視野照明
を行う。ハツチングの施された光束は被照明野中の任意
の１点を照明する光束を示す。この光る。

以上述べてきた様に本発明はＩＣパターンの方向性を利
用し、設計上存在している方向のパターンは検知せず、
それ以外の方向のパターンのみを検知することによって
欠陥検査の自動化、省力化に寄与しようというものであ
る。撮像素子の出力に、もし設計上熱かつ六方向のパタ
ーンがあればそれは欠陥としてｇ識することができたこ
とになる。

本発明の方法は、スペクトル幅の広い光源を用いること
ができるのでマスク、レチクルだけでなく、ウェハーの
欠陥検査にも用いることが可能であ夛、効果が大きい。

又１本発明の検知光学系では光束の内部の一部分をける
といった特殊な処理をしていないため、コヒーレント光
での空間周波数フィルタリングにみられる零次光カット
特有の回折のリンギングも少なく、素直な偉をＢ／Ｈ比
良く見られることも大きな効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行例の光学断面図。第２図（ａ）（ｂ）は光
束の角度分布を説明するための図。第６図（、）第４図
（ａ）は横方向のパターンのみを検知できる照明系の角
度分布の図で、（ｂ）は縦横方向のパターンは検知せず
斜方、向のパターンを検知する照明系の角度分布の図。 第５図は縦横方向と斜方向のパターンを検知しない光学
系の照明光の角度分布を示す図。第６図は縦横方向のパ
ターンを検知しない光学系の照明光の角度分布を示す図
。第７図は本発明の実施例を示す光学断面図。 第８図は別の実施例を示す光学断面図で、第９図（、Ｌ
）はその要部斜視図で！、　Ｄ　、（ｂ）は照明光の角
度分布を示す図。第１０図は他の実施例を示す光学断面
図。 図中 １・・・物体 ２・・・対物レンズ ３・・・ビームスプリッタ− ５・・・暗視野照明用数シ ８・・・リレーレンズ ９・・・エレクタ−レンズ　□ １０・・・暗視野検出を可能にする絞シ１１・・・撮像
素子 １５・・・リングミラー １６・・・暗視野照明用絞ル ２０・・・オプティカル７アイパ一束 ３１・・・暗視野照明用数シ 出願人　キャノン株式会社 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定められた方向性のパターンを具える物体を検査す
   る装置において、物体からの光束を受けて検査手段へ前
   記光束を伝達する伝達光路を有する受光系と、多色光で
   物体を照明するた。 めで、少くとも前記所定方向性のパターンからの光が前
   記伝達光路へ入射する様な照明角度分布を除いた角度分
   布を照明穴に付与する照明系を具備する検査装置。