JP2000046532A - パターン検査装置 - Google Patents
パターン検査装置Info
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- optical system
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- 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
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細なパターン等の段差構造をマクロ的に検
査して、その平均的な情報を容易に得る。 【解決手段】 被検物上の検査対象領域のパターンをほ
ぼ垂直な方向から照明する照明光学系と、該照明光学系
により照明されたパタンによる正反射光または透過光を
検出する検出光学系であって、検査対象領域のパターン
の構造が光学的に解像できない開口数を有する検出光学
系と、該検出光学系により検出される光の波長を選択的
に可変にする波長可変手段と、該波長可変手段により変
化する波長に応じた検出光の光強度情報に基づいてパタ
ーンの構造を測定する測定手段と、を備える。
査して、その平均的な情報を容易に得る。 【解決手段】 被検物上の検査対象領域のパターンをほ
ぼ垂直な方向から照明する照明光学系と、該照明光学系
により照明されたパタンによる正反射光または透過光を
検出する検出光学系であって、検査対象領域のパターン
の構造が光学的に解像できない開口数を有する検出光学
系と、該検出光学系により検出される光の波長を選択的
に可変にする波長可変手段と、該波長可変手段により変
化する波長に応じた検出光の光強度情報に基づいてパタ
ーンの構造を測定する測定手段と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶ガラス等におけるパターンの検査に好適なパターン検
査装置に関する。
晶ガラス等におけるパターンの検査に好適なパターン検
査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、半導体ウエハに形成されたパターン
の良否の検査は、次のような方法で行われていた。
の良否の検査は、次のような方法で行われていた。
【０００３】（イ）斜めから強力な光を当てながらウエ
ハをいろいろな角度に動かし、暗視野観察により検査者
が目視によってマクロ的に検査する。このマクロ検査
は、ウエハに形成されたパターンによる回折光の状態が
良品の状態と微妙に異なることを利用して検査してい
る。
ハをいろいろな角度に動かし、暗視野観察により検査者
が目視によってマクロ的に検査する。このマクロ検査
は、ウエハに形成されたパターンによる回折光の状態が
良品の状態と微妙に異なることを利用して検査してい
る。
【０００４】（ロ）ウエハよりも一回り大きい拡散照明
を利用し、主に正反射光を利用して明視野観察により検
査者が目視によってマクロ的に検査する。このマクロ検
査も明るさや色が良品の状態と微妙に異なることを利用
して検査している。
を利用し、主に正反射光を利用して明視野観察により検
査者が目視によってマクロ的に検査する。このマクロ検
査も明るさや色が良品の状態と微妙に異なることを利用
して検査している。
【０００５】（ハ）光学顕微鏡を利用し、パターンの形
状を目視または自動でミクロ的に検査する。
状を目視または自動でミクロ的に検査する。
【０００６】（ニ）走査電子顕微鏡を利用して、ピンポ
イント的にパターンの形状を詳細に検査する。
イント的にパターンの形状を詳細に検査する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような検査では次のような問題があった。
ような検査では次のような問題があった。
【０００８】（イ）や（ロ）の方法は人間が目視で検査
を行うため、ウエハ全面が均一に異常な場合には不良が
検出し難い。また、人間による目視検査は高速である
が、検査者には検査能力のバラツキや見落としがあり、
安定した十分な検査品質の確保に難点がある。
を行うため、ウエハ全面が均一に異常な場合には不良が
検出し難い。また、人間による目視検査は高速である
が、検査者には検査能力のバラツキや見落としがあり、
安定した十分な検査品質の確保に難点がある。
【０００９】（ハ）の光学顕微鏡による検査では、ミク
ロ的な検査であるため微細なパターンを全て検査するに
は時間がかかり過ぎる。また、最近ではウエハに形成さ
れるパターンの線幅が非常に細かくなってきているが、
光学顕微鏡では光の波長による解像限界よりも微細なパ
ターンの検査は実質的に不可能である。さらに、光を透
過するレジストを検査する場合には、パターン形状がは
っきり見えないため検査精度が悪い。
ロ的な検査であるため微細なパターンを全て検査するに
は時間がかかり過ぎる。また、最近ではウエハに形成さ
れるパターンの線幅が非常に細かくなってきているが、
光学顕微鏡では光の波長による解像限界よりも微細なパ
ターンの検査は実質的に不可能である。さらに、光を透
過するレジストを検査する場合には、パターン形状がは
っきり見えないため検査精度が悪い。
【００１０】（ニ）の走査電子顕微鏡による検査は測定
精度が高いが、ピンポイント的な検査であるため、平均
的な線幅やその分布を調べるためには膨大な時間が必要
になる。
精度が高いが、ピンポイント的な検査であるため、平均
的な線幅やその分布を調べるためには膨大な時間が必要
になる。
【００１１】本発明は、上記従来技術に鑑み、微細なパ
ターン等の段差構造（ここで言う段差とは、この部分で
反射あるいは透過した光の位相が他の部分との光と異な
る値を持つ構造のことを意味する）をマクロ的に検査し
て、その平均的な情報を容易に得ることができる検査装
置を提供することを技術課題とする。
ターン等の段差構造（ここで言う段差とは、この部分で
反射あるいは透過した光の位相が他の部分との光と異な
る値を持つ構造のことを意味する）をマクロ的に検査し
て、その平均的な情報を容易に得ることができる検査装
置を提供することを技術課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【００１３】（１） 被検物に形成されたパターンを検
査するパターン検査装置において、被検物上の検査対象
領域のパターンをほぼ垂直な方向から照明する照明光学
系と、該照明光学系により照明されたパタンによる正反
射光または透過光を検出する検出光学系であって、検査
対象領域のパターンの構造が光学的に解像できない開口
数を有する検出光学系と、該検出光学系により検出され
る光の波長を選択的に可変にする波長可変手段と、該波
長可変手段により変化する波長に応じた検出光の光強度
情報に基づいてパターンの構造を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする。
査するパターン検査装置において、被検物上の検査対象
領域のパターンをほぼ垂直な方向から照明する照明光学
系と、該照明光学系により照明されたパタンによる正反
射光または透過光を検出する検出光学系であって、検査
対象領域のパターンの構造が光学的に解像できない開口
数を有する検出光学系と、該検出光学系により検出され
る光の波長を選択的に可変にする波長可変手段と、該波
長可変手段により変化する波長に応じた検出光の光強度
情報に基づいてパターンの構造を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】（２） （１）のパターン検査装置におい
て、前記波長可変手段は前記照明光学系に設けられ、中
心波長を選択的に可変にして狭帯域の照明光とする照明
光波長可変手段であることを特徴とする。
て、前記波長可変手段は前記照明光学系に設けられ、中
心波長を選択的に可変にして狭帯域の照明光とする照明
光波長可変手段であることを特徴とする。
【００１５】（３） （１）のパターン検査装置におい
て、前記照明光学系による照明光は広帯域照明光であ
り、前記波長可変手段は前記検出光学系に設けられ、中
心波長を選択的に可変にして狭帯域の検出光とする検出
光波長可変手段であることを特徴とする。
て、前記照明光学系による照明光は広帯域照明光であ
り、前記波長可変手段は前記検出光学系に設けられ、中
心波長を選択的に可変にして狭帯域の検出光とする検出
光波長可変手段であることを特徴とする。
【００１６】（４） （１）のパターン検査装置におい
て、前記光強度情報とは検査対象領域におけるパターン
部分による光とパターンを除いた部分による光とにより
生じる干渉光の波長変化に対する強度特性であり、前記
測定手段は干渉光の強度特性によってパターン構造に関
する平均的な特徴のパラメータを求めることを特徴とす
る。
て、前記光強度情報とは検査対象領域におけるパターン
部分による光とパターンを除いた部分による光とにより
生じる干渉光の波長変化に対する強度特性であり、前記
測定手段は干渉光の強度特性によってパターン構造に関
する平均的な特徴のパラメータを求めることを特徴とす
る。
【００１７】（５） （４）のパラメータとは、検査対
象領域におけるパターン部分の平均的な面積比率、パタ
ーンを除いた部分の平均的な面積比率又はパターンの線
幅に関するものであることを特徴とする。
象領域におけるパターン部分の平均的な面積比率、パタ
ーンを除いた部分の平均的な面積比率又はパターンの線
幅に関するものであることを特徴とする。
【００１８】（６） （４）のパラメータは、波長を変
化させて得られる干渉光の強度特性の変化周期と変化の
振幅に基づいて求めることを特徴とする。
化させて得られる干渉光の強度特性の変化周期と変化の
振幅に基づいて求めることを特徴とする。
【００１９】（７） （４）のパターン検査装置は、さ
らに基準被検物から得られる干渉光の強度特性を記憶す
る記憶手段を備え、前記パラメータは前記記憶手段に記
憶された強度特性に対する類似度に基づいて求めること
を特徴とする。
らに基準被検物から得られる干渉光の強度特性を記憶す
る記憶手段を備え、前記パラメータは前記記憶手段に記
憶された強度特性に対する類似度に基づいて求めること
を特徴とする。
【００２０】（８） （１）のパターン検査装置におい
て、さらに基準被検物の測定結果を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された測定結果と検査対象パター
ンの測定結果との比較に基づいて検査対象パターンの良
否を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。
て、さらに基準被検物の測定結果を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された測定結果と検査対象パター
ンの測定結果との比較に基づいて検査対象パターンの良
否を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】（９） （１）のパターン検査装置におい
て、前記検出光学系は被検物のほぼ全面領域あるいは検
査を必要とする特定の領域を２次元的に撮像する撮像手
段を持つことを特徴とする。
て、前記検出光学系は被検物のほぼ全面領域あるいは検
査を必要とする特定の領域を２次元的に撮像する撮像手
段を持つことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る検査装置の概
略構成を示す図である。
に基づいて説明する。図１は本発明に係る検査装置の概
略構成を示す図である。
【００２３】１はＸＹスージ２２に載置された検査対象
であるウエハＷを照明するための照射光学系を示し、照
明ユニット２及びウエハＷより一回り大きなコリメータ
レンズ９を備える。１０は照射光学系１により照明され
たウエハＷからの反射光を検出する検出光学系を示し、
照射光学系１と共用されるコリメータレンズ９、ＣＣＤ
カメラ１１を備える。
であるウエハＷを照明するための照射光学系を示し、照
明ユニット２及びウエハＷより一回り大きなコリメータ
レンズ９を備える。１０は照射光学系１により照明され
たウエハＷからの反射光を検出する検出光学系を示し、
照射光学系１と共用されるコリメータレンズ９、ＣＣＤ
カメラ１１を備える。
【００２４】検出光学系１０の光軸は、コリメータレン
ズ９の光軸を挟んで照明光学系の光軸と対称になるよう
に配置されており、ＣＣＤカメラ１１は照射光学系１に
より照明されたウエハＷからの正反射光によりウエハＷ
の検査面を撮像する。また、照射光学系１の光軸は、照
明ユニット２とＣＣＤカメラ１１との干渉を避けつつ、
ウエハＷをほぼ垂直な方向から照明するようにコリメー
タレンズ９の光軸に対して傾けられて配置されている。
本実施形態ではコリメータレンズ９の光軸と照射光学系
１の光軸の成す角度を３度として構成している。なお、
コリメータレンズ９の光軸と照射光学系１の光軸とを一
致させて、ウエハＷを垂直方向から照明するとともに、
ハーフミラーを使用して検出光学系１０の光軸も同軸に
することにより、照明ユニット２とＣＣＤカメラ１１と
の干渉を避けつつ、正反射光によりウエハＷの検査面を
撮像する構成とすることもできる。
ズ９の光軸を挟んで照明光学系の光軸と対称になるよう
に配置されており、ＣＣＤカメラ１１は照射光学系１に
より照明されたウエハＷからの正反射光によりウエハＷ
の検査面を撮像する。また、照射光学系１の光軸は、照
明ユニット２とＣＣＤカメラ１１との干渉を避けつつ、
ウエハＷをほぼ垂直な方向から照明するようにコリメー
タレンズ９の光軸に対して傾けられて配置されている。
本実施形態ではコリメータレンズ９の光軸と照射光学系
１の光軸の成す角度を３度として構成している。なお、
コリメータレンズ９の光軸と照射光学系１の光軸とを一
致させて、ウエハＷを垂直方向から照明するとともに、
ハーフミラーを使用して検出光学系１０の光軸も同軸に
することにより、照明ユニット２とＣＣＤカメラ１１と
の干渉を避けつつ、正反射光によりウエハＷの検査面を
撮像する構成とすることもできる。
【００２５】照明ユニット２は、光源であるハロゲンラ
ンプ３、グレーティング４、スポット開口を持つアパー
チャ５、拡散板６、７を有する。ハロゲンランプ３はス
ペクトル特性が既知の広帯域の光を発する。グレーティ
ング４は凹面の基板上に周期的な凹凸構造を持たせたも
のであり、ハロゲンランプ３を発した光の内、グレーテ
ィング４の回折により特定の中心波長を持つ狭帯域光の
みが、アパーチャ５の開口に集光して通過するように選
択される。グレーティング４で回折される光の中心波長
とその回折角の関係は既知の関係にあるので、グレーテ
ィング４の傾き角度を駆動装置８によって連続的に変化
させることにより、所期する中心波長を持つ狭帯域光を
選択することができる。アパーチャ５を通過した光は２
枚の拡散板６、７によって拡散し、輝度が十分に均一な
拡散照明光とされる。拡散板７を発した拡散照明光は、
コリメータレンズ９によって略平行とされた後、ウエハ
Ｗに照射される。
ンプ３、グレーティング４、スポット開口を持つアパー
チャ５、拡散板６、７を有する。ハロゲンランプ３はス
ペクトル特性が既知の広帯域の光を発する。グレーティ
ング４は凹面の基板上に周期的な凹凸構造を持たせたも
のであり、ハロゲンランプ３を発した光の内、グレーテ
ィング４の回折により特定の中心波長を持つ狭帯域光の
みが、アパーチャ５の開口に集光して通過するように選
択される。グレーティング４で回折される光の中心波長
とその回折角の関係は既知の関係にあるので、グレーテ
ィング４の傾き角度を駆動装置８によって連続的に変化
させることにより、所期する中心波長を持つ狭帯域光を
選択することができる。アパーチャ５を通過した光は２
枚の拡散板６、７によって拡散し、輝度が十分に均一な
拡散照明光とされる。拡散板７を発した拡散照明光は、
コリメータレンズ９によって略平行とされた後、ウエハ
Ｗに照射される。
【００２６】照明光学系１に照明されたウエハＷからの
正反射光は、コリメータレンズ９により収束され、ウエ
ハＷのほぼ全面の像がＣＣＤカメラ１１の撮影絞り１
２、撮影レンズ１３を介して撮像素子１４に結像する。
この検出光学系１０は、ウエハＷに形成される微細なパ
ターンの段差構造を光学的に解像できないように十分に
小さい開口数を有する光学系としている。
正反射光は、コリメータレンズ９により収束され、ウエ
ハＷのほぼ全面の像がＣＣＤカメラ１１の撮影絞り１
２、撮影レンズ１３を介して撮像素子１４に結像する。
この検出光学系１０は、ウエハＷに形成される微細なパ
ターンの段差構造を光学的に解像できないように十分に
小さい開口数を有する光学系としている。
【００２７】ＣＣＤカメラ１１からの映像信号は画像処
理装置２０に入力される。画像処理装置２０は、ＣＣＤ
カメラ１１からの映像信号にＡ／Ｄ変換等の所定の処理
を施して取り込んだ後、ノイズ除去、撮像素子の感度補
正等の必要な前処理を施し、ウエハＷにおける段差構造
の平均的な特徴量（パターンの線幅等）を測定する。２
０ａは画像処理装置２０が持つ記憶装置である。２１は
各装置の制御を行う制御装置２１であり、グレーティン
グ４の傾斜角度を変化させる駆動装置８が接続され、画
像処理装置２０による画像処理に際してウエハＷへの照
明光の波長を可変にするために駆動装置８を駆動制御す
る。また、制御装置２１にはＸＹスージ２２の駆動装置
２３が接続されている。２４はディスプレイであり、画
像処理装置２０に取り込まれた画像や検査情報が表示さ
れる。
理装置２０に入力される。画像処理装置２０は、ＣＣＤ
カメラ１１からの映像信号にＡ／Ｄ変換等の所定の処理
を施して取り込んだ後、ノイズ除去、撮像素子の感度補
正等の必要な前処理を施し、ウエハＷにおける段差構造
の平均的な特徴量（パターンの線幅等）を測定する。２
０ａは画像処理装置２０が持つ記憶装置である。２１は
各装置の制御を行う制御装置２１であり、グレーティン
グ４の傾斜角度を変化させる駆動装置８が接続され、画
像処理装置２０による画像処理に際してウエハＷへの照
明光の波長を可変にするために駆動装置８を駆動制御す
る。また、制御装置２１にはＸＹスージ２２の駆動装置
２３が接続されている。２４はディスプレイであり、画
像処理装置２０に取り込まれた画像や検査情報が表示さ
れる。
【００２８】次に、パターンにおける段差構造の平均的
な特徴量の測定について説明する。
な特徴量の測定について説明する。
【００２９】ワーク（被検物）上におけるパターンの微
小な段差構造部分を、その微小な段差構造が光学的に解
像できない十分に小さい開口数でマクロ的に観察する場
合、ワークで反射（あるいは透過）した光の各位相成分
はお互いに干渉を起こし、観察される光強度は観察波長
（照明光の波長）に応じて強弱の変化を生じる。このと
きの波長に対する干渉強度の変化波形は、段差構造の平
均的な特徴量によって決まる。したがって、微小な段差
構造が光学的に解像できない十分に小さい開口数で観察
した場合には、波長に対する干渉強度の変化波形を測定
することで、段差構造の平均的な特徴量を測定すること
が可能になる。
小な段差構造部分を、その微小な段差構造が光学的に解
像できない十分に小さい開口数でマクロ的に観察する場
合、ワークで反射（あるいは透過）した光の各位相成分
はお互いに干渉を起こし、観察される光強度は観察波長
（照明光の波長）に応じて強弱の変化を生じる。このと
きの波長に対する干渉強度の変化波形は、段差構造の平
均的な特徴量によって決まる。したがって、微小な段差
構造が光学的に解像できない十分に小さい開口数で観察
した場合には、波長に対する干渉強度の変化波形を測定
することで、段差構造の平均的な特徴量を測定すること
が可能になる。
【００３０】この測定の原理を説明する。今、図２に示
すように、ワーク上のある小領域１００における微小な
パターン段差の構造が光学的に解像できない程度に十分
に小さい開口数で観察するものとする（すなわち、図１
に示す形態のＣＣＤカメラ１１は、小領域１００におけ
るパターンに対する解像力を持たないとする）。図２で
は斜線部分が突出した段差パターン部分を示し、白地部
分がパターンの無い部分を示している。
すように、ワーク上のある小領域１００における微小な
パターン段差の構造が光学的に解像できない程度に十分
に小さい開口数で観察するものとする（すなわち、図１
に示す形態のＣＣＤカメラ１１は、小領域１００におけ
るパターンに対する解像力を持たないとする）。図２で
は斜線部分が突出した段差パターン部分を示し、白地部
分がパターンの無い部分を示している。
【００３１】段差パターン以外の部分で反射（あるいは
透過の場合も含み、以下同じ）した光の電界成分をａと
し、段差パターンのトップ（平坦な部分）で反射した光
の電界成分をｂとする。なお、段差パターンの傾斜部分
で反射した光は出力方向が全く異なるため無視する。こ
こで、段差における光路差をｈとし、反射において発生
する位相シフト量をαとすると、ａ、ｂは以下の式で表
せる。
透過の場合も含み、以下同じ）した光の電界成分をａと
し、段差パターンのトップ（平坦な部分）で反射した光
の電界成分をｂとする。なお、段差パターンの傾斜部分
で反射した光は出力方向が全く異なるため無視する。こ
こで、段差における光路差をｈとし、反射において発生
する位相シフト量をαとすると、ａ、ｂは以下の式で表
せる。
【数１】 干渉光の電界ｃは、ｃ＝ａ＋ｂであるから、干渉光の強
度Ｃは、
度Ｃは、
【数２】 となる。上式より、波長を変化させると干渉光の強度は
Ａ＋Ｂを中心レベルとして、
Ａ＋Ｂを中心レベルとして、
【数３】 で変化し、図３に示すような変化波形の波長特性情報が
得られる。したがって、変化波形の中心レベルと振幅を
測定すれば、Ａ、Ｂが測定できる。
得られる。したがって、変化波形の中心レベルと振幅を
測定すれば、Ａ、Ｂが測定できる。
【００３２】このＡ、Ｂはそれぞれ検査対象領域におけ
るパターンの無い部分の面積比率Ｄ及びパターンのトッ
プ部分の面積比率Ｅに比例するので、 Ｄ＝Ａ×ｋ１ Ｅ＝Ｂ×ｋ２ のｋ１、ｋ２を詳細な測定データによって予め求めてお
けば、上式によりＤ、Ｅ（すなわち、パターンの無い部
分及びパターンのトップ部分の平均的な面積比率の分
布）が求められる。また、パターンが線状である場合に
は、その線幅ＷはＥにほぼ比例するので、 Ｗ＝Ｅ×ｋ３ のｋ３を求めておけば、線幅Ｗ（平均的な線幅）が求め
られる。
るパターンの無い部分の面積比率Ｄ及びパターンのトッ
プ部分の面積比率Ｅに比例するので、 Ｄ＝Ａ×ｋ１ Ｅ＝Ｂ×ｋ２ のｋ１、ｋ２を詳細な測定データによって予め求めてお
けば、上式によりＤ、Ｅ（すなわち、パターンの無い部
分及びパターンのトップ部分の平均的な面積比率の分
布）が求められる。また、パターンが線状である場合に
は、その線幅ＷはＥにほぼ比例するので、 Ｗ＝Ｅ×ｋ３ のｋ３を求めておけば、線幅Ｗ（平均的な線幅）が求め
られる。
【００３３】なお、段差が波長と同程度より小さなパタ
ーンを検査対象とした場合には、段差の違いによる位相
差が小さくなるので、図４のように、波長を変化させて
も周期を持つ変化波形が得られないことがある。この場
合には良品基準ワーク及び不良基準ワーク（これらは、
複数の基準段階を設けるとさらに良い）で得られる波長
特性情報を予め記憶させておき、これと検査対象ワーク
から得られる波長特性情報を比較し、その類似度（ずれ
量）を利用して上記のような段差構造の平均的な特徴を
表すＤ、Ｅ、Ｗのパラメータを求めれば良い。
ーンを検査対象とした場合には、段差の違いによる位相
差が小さくなるので、図４のように、波長を変化させて
も周期を持つ変化波形が得られないことがある。この場
合には良品基準ワーク及び不良基準ワーク（これらは、
複数の基準段階を設けるとさらに良い）で得られる波長
特性情報を予め記憶させておき、これと検査対象ワーク
から得られる波長特性情報を比較し、その類似度（ずれ
量）を利用して上記のような段差構造の平均的な特徴を
表すＤ、Ｅ、Ｗのパラメータを求めれば良い。
【００３４】以上、ａ、ｂの２光束の場合について説明
したが、３光束以上（例えば、レジストパターンの場合
には半透明であるため、パターンを透過して下地との境
界部分で反射した光も加わる）においても式が複雑にな
るだけで、同じ原理によって測定が行える。
したが、３光束以上（例えば、レジストパターンの場合
には半透明であるため、パターンを透過して下地との境
界部分で反射した光も加わる）においても式が複雑にな
るだけで、同じ原理によって測定が行える。
【００３５】次に、本形態における検査動作を説明す
る。駆動装置８によってグレーティング４の傾斜角度を
変化させることにより、照明ユニット２からの照明光の
波長を選択的に変化させ、ＸＹスージ２２に載置された
ウエハＷを照明する。画像処理装置２０は、制御装置２
１の制御により照明光の波長選択に同期させてＣＣＤカ
メラ１１に撮像されるウエハＷの複数枚（例えば２０
枚）の画像データを取り込む。なお、本形態ではウエハ
Ｗのほぼ全面を一度に撮像できるものとしたが、細かく
分割して撮像する場合や、大きなサイズのもの撮像する
場合には、ＸＹスージ２２を移動して撮像する。
る。駆動装置８によってグレーティング４の傾斜角度を
変化させることにより、照明ユニット２からの照明光の
波長を選択的に変化させ、ＸＹスージ２２に載置された
ウエハＷを照明する。画像処理装置２０は、制御装置２
１の制御により照明光の波長選択に同期させてＣＣＤカ
メラ１１に撮像されるウエハＷの複数枚（例えば２０
枚）の画像データを取り込む。なお、本形態ではウエハ
Ｗのほぼ全面を一度に撮像できるものとしたが、細かく
分割して撮像する場合や、大きなサイズのもの撮像する
場合には、ＸＹスージ２２を移動して撮像する。
【００３６】画像処理装置２０は、波長を変化させて取
り込んだ複数の画像データから、予め設定した検査対象
の回路パターン部分の領域を抽出し、その領域における
輝度情報から前述の方法により波長変化に対する干渉光
の波長特性を求める。記憶装置２０ａには、基準ウエハ
により検査対象部分と同じ部分についての詳細な測定デ
ータから求めたｋ１、ｋ２、ｋ３が記憶してあるので、
これと検査対象部分の波長特性から段差構造の平均的な
パラメータ（パターンの無い部分の面積、パターンのト
ップ部分の面積、線幅）を演算処理して得る。これらの
処理は必要とする検査対象部分の領域毎に行えば良い。
り込んだ複数の画像データから、予め設定した検査対象
の回路パターン部分の領域を抽出し、その領域における
輝度情報から前述の方法により波長変化に対する干渉光
の波長特性を求める。記憶装置２０ａには、基準ウエハ
により検査対象部分と同じ部分についての詳細な測定デ
ータから求めたｋ１、ｋ２、ｋ３が記憶してあるので、
これと検査対象部分の波長特性から段差構造の平均的な
パラメータ（パターンの無い部分の面積、パターンのト
ップ部分の面積、線幅）を演算処理して得る。これらの
処理は必要とする検査対象部分の領域毎に行えば良い。
【００３７】このように検査対象領域の段差構造の特徴
が得られれば、記憶装置２０ａには基準ウエハ（無欠陥
パターンのウエハ）における検査対象領域と同じ領域に
ついての各パラメータの値が記憶してあるので、これと
検査ウエハＷの各パラメータの値を比較してパターンの
良否を判定する（さらに、この結果を基にウエハの良否
の選別を自動的に行うことができる）。また、測定結果
や判定結果はディスプレイ２１に表示され、検査者はパ
ターンの分布状態を知ることができる。
が得られれば、記憶装置２０ａには基準ウエハ（無欠陥
パターンのウエハ）における検査対象領域と同じ領域に
ついての各パラメータの値が記憶してあるので、これと
検査ウエハＷの各パラメータの値を比較してパターンの
良否を判定する（さらに、この結果を基にウエハの良否
の選別を自動的に行うことができる）。また、測定結果
や判定結果はディスプレイ２１に表示され、検査者はパ
ターンの分布状態を知ることができる。
【００３８】以上説明した実施形態は種々の変容が可能
である。先の実施形態では波長変化を照明光学系１側で
行ったが、図５に示すように検出光学系１０側で行う様
にしても良い。照明ユニット２´のハロゲンランプ３か
らはスペクトル特性が既知の広帯域の光が発せられ、拡
散板６、７によって拡散し、輝度が十分に均一な拡散照
明光とされる。検出光学系１０側のＣＣＤカメラ１１の
手前には、測定に必要な波長を選択するための複数の狭
帯域干渉フィルタを持つ回転板５０が配置してあり、モ
ータ５１により回転板５０を回転してフィルタを選択的
に光路に挿入する。これによりＣＣＤカメラ１１は中心
波長を選択的に変化させた狭帯域光によってウエハＷを
撮像することができる。なお、この回転板５０による波
長選択の方法は、先の実施形態で示したグレーティング
４に代えて照明光学系１側で行っても良い。
である。先の実施形態では波長変化を照明光学系１側で
行ったが、図５に示すように検出光学系１０側で行う様
にしても良い。照明ユニット２´のハロゲンランプ３か
らはスペクトル特性が既知の広帯域の光が発せられ、拡
散板６、７によって拡散し、輝度が十分に均一な拡散照
明光とされる。検出光学系１０側のＣＣＤカメラ１１の
手前には、測定に必要な波長を選択するための複数の狭
帯域干渉フィルタを持つ回転板５０が配置してあり、モ
ータ５１により回転板５０を回転してフィルタを選択的
に光路に挿入する。これによりＣＣＤカメラ１１は中心
波長を選択的に変化させた狭帯域光によってウエハＷを
撮像することができる。なお、この回転板５０による波
長選択の方法は、先の実施形態で示したグレーティング
４に代えて照明光学系１側で行っても良い。
【００３９】また、検出光学系１０の構成としては、Ｃ
ＣＤカメラ（２次元エリアセンサ）により検査領域を一
度に２次元的に検出する他、ラインセンサを使用してス
キャンさせる方式や、１つのセンサでポイント的な検出
を２次元走査して行う方式で構成することもできる。こ
れらの方式では、液晶基板等のようにワークが大きい場
合であっても大型のレンズを用いないで済み、製造コス
トのアップを抑えることができる。なお、ポイント的な
検出を行う方式であっても、走査電子顕微鏡に比べれば
圧倒的に高速な検査が行える。
ＣＤカメラ（２次元エリアセンサ）により検査領域を一
度に２次元的に検出する他、ラインセンサを使用してス
キャンさせる方式や、１つのセンサでポイント的な検出
を２次元走査して行う方式で構成することもできる。こ
れらの方式では、液晶基板等のようにワークが大きい場
合であっても大型のレンズを用いないで済み、製造コス
トのアップを抑えることができる。なお、ポイント的な
検出を行う方式であっても、走査電子顕微鏡に比べれば
圧倒的に高速な検査が行える。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微細なパターンの段差構造に対する解像限界に関係な
く、その段差構造に関する平均的な特徴の情報が容易に
得られる。また、光を利用したマクロ的な検査であるた
め、ＣＣＤカメラ等を利用すれば、さらに２次元的な特
徴の分布が簡単に得られ、高速な検査を行うことができ
る。
微細なパターンの段差構造に対する解像限界に関係な
く、その段差構造に関する平均的な特徴の情報が容易に
得られる。また、光を利用したマクロ的な検査であるた
め、ＣＣＤカメラ等を利用すれば、さらに２次元的な特
徴の分布が簡単に得られ、高速な検査を行うことができ
る。
【図１】本発明に係る検査装置の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図２】ワーク上における検査領域の微小なパターン段
差の構造例を示す図である。
差の構造例を示す図である。
【図３】波長を変化させて得られる干渉光強度の変化波
形例を示す図である。
形例を示す図である。
【図４】段差が波長と同程度より小さなパターンを検査
対象とした場合の、干渉光強度の変化波形例を示す図で
ある。
対象とした場合の、干渉光強度の変化波形例を示す図で
ある。
【図５】実施形態の変容例を示す図である。
１ 照射光学系 ４ グレーティング ９ コリメータレンズ １０ 検出光学系 １１ ＣＣＤカメラ ２０ 画像処理装置
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA25 AA58 AA61 AA65 BB02 CC19 CC25 DD03 DD06 FF01 FF41 FF51 GG02 GG25 HH03 HH13 JJ03 JJ26 LL04 LL23 LL30 LL42 LL49 MM03 PP12 PP22 QQ24 QQ25 QQ42 RR08 SS04 SS13 2G051 AA51 AB02 AC21 BA08 BB01 BB15 CA04 CA06 CB01 CB02 DA07 EA14 EB01 EC03 ED04 ED11 4M106 AA01 BA04 CA39 DB04 DB07 DB12 DB13 DB19 DJ11 DJ18 5B057 AA03 BA15 DA03 DC22 DC36
Claims (9)
- 【請求項１】 被検物に形成されたパターンを検査する
パターン検査装置において、被検物上の検査対象領域の
パターンをほぼ垂直な方向から照明する照明光学系と、
該照明光学系により照明されたパタンによる正反射光ま
たは透過光を検出する検出光学系であって、検査対象領
域のパターンの構造が光学的に解像できない開口数を有
する検出光学系と、該検出光学系により検出される光の
波長を選択的に可変にする波長可変手段と、該波長可変
手段により変化する波長に応じた検出光の光強度情報に
基づいてパターンの構造を測定する測定手段と、を備え
ることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項２】 請求項１のパターン検査装置において、
前記波長可変手段は前記照明光学系に設けられ、中心波
長を選択的に可変にして狭帯域の照明光とする照明光波
長可変手段であることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項３】 請求項１のパターン検査装置において、
前記照明光学系による照明光は広帯域照明光であり、前
記波長可変手段は前記検出光学系に設けられ、中心波長
を選択的に可変にして狭帯域の検出光とする検出光波長
可変手段であることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項４】 請求項１のパターン検査装置において、
前記光強度情報とは検査対象領域におけるパターン部分
による光とパターンを除いた部分による光とにより生じ
る干渉光の波長変化に対する強度特性であり、前記測定
手段は干渉光の強度特性によってパターン構造に関する
平均的な特徴のパラメータを求めることを特徴とするパ
ターン検査装置。 - 【請求項５】 請求項４のパラメータとは、検査対象領
域におけるパターン部分の平均的な面積比率、パターン
を除いた部分の平均的な面積比率又はパターンの線幅に
関するものであることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項６】 請求項４のパラメータは、波長を変化さ
せて得られる干渉光の強度特性の変化周期と変化の振幅
に基づいて求めることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項７】 請求項４のパターン検査装置は、さらに
基準とする良品被検物及び不良被検物から得られる干渉
光の強度特性を記憶する記憶手段を備え、前記パラメー
タは前記記憶手段に記憶された強度特性に対する類似度
に基づいて求めることを特徴とするパターン検査装置。 - 【請求項８】 請求項１のパターン検査装置において、
さらに基準被検物の測定結果を記憶する記憶手段と、該
記憶手段に記憶された測定結果と検査対象パターンの測
定結果との比較に基づいて検査対象パターンの良否を判
別する判別手段と、を備えることを特徴とするパターン
検査装置。 - 【請求項９】 請求項１のパターン検査装置において、
前記検出光学系は被検物のほぼ全面領域あるいは検査を
必要とする特定の領域を２次元的に撮像する撮像手段を
持つことを特徴とするパターン検査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215920A JP2947513B1 (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | パターン検査装置 |
| US09/362,678 US6735333B1 (en) | 1998-07-30 | 1999-07-29 | Pattern inspection apparatus |
| EP99114863A EP0977029A1 (en) | 1998-07-30 | 1999-07-29 | Pattern inspecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215920A JP2947513B1 (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | パターン検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2947513B1 JP2947513B1 (ja) | 1999-09-13 |
| JP2000046532A true JP2000046532A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16680458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10215920A Expired - Lifetime JP2947513B1 (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | パターン検査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6735333B1 (ja) |
| EP (1) | EP0977029A1 (ja) |
| JP (1) | JP2947513B1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001343336A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Nidek Co Ltd | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
| JP2004507751A (ja) * | 2000-08-30 | 2004-03-11 | ソニー エレクトロニクス インク | 複数のレーザのずれ検出及び補正装置 |
| JP2005274155A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Olympus Corp | 欠陥検査装置 |
| JP2006047170A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Toppan Printing Co Ltd | 周期性パターンムラ検査装置及びそれを用いた周期性パターンムラ検査方法 |
| WO2008029867A1 (fr) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Calsonic Kansei Corporation | Structure de drainage pour climatiseur de véhicule |
| CN103389308A (zh) * | 2012-05-11 | 2013-11-13 | 牧德科技股份有限公司 | 光学复检系统及其检测方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4118071B2 (ja) | 2002-03-28 | 2008-07-16 | 株式会社ニデック | レジスト外周除去幅検査装置 |
| US7216045B2 (en) * | 2002-06-03 | 2007-05-08 | Timbre Technologies, Inc. | Selection of wavelengths for integrated circuit optical metrology |
| DE102004044785A1 (de) * | 2004-04-10 | 2005-10-27 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Positionierkoordinaten für Halbleitersubstrate |
| TWI490463B (zh) * | 2014-04-11 | 2015-07-01 | Pegatron Corp | 檢測二工件之差異性的檢測方法及檢測系統 |
| DE102015221773A1 (de) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers |
| KR102079181B1 (ko) * | 2016-03-04 | 2020-02-19 | 주식회사 고영테크놀러지 | 패턴광 조사 장치 및 방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5003615A (en) * | 1988-12-01 | 1991-03-26 | Harris Semiconductor Patents, Inc. | Optoelectronic system for determining surface irregularities of a workpiece having a nominally plane reflective surface |
| DE69208413T2 (de) * | 1991-08-22 | 1996-11-14 | Kla Instr Corp | Gerät zur automatischen Prüfung von Photomaske |
| JPH0728226A (ja) * | 1993-04-30 | 1995-01-31 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 領域的イメージを測定する装置及び方法 |
| JP3379805B2 (ja) | 1993-05-13 | 2003-02-24 | オリンパス光学工業株式会社 | 表面欠陥検査装置 |
| US6148097A (en) * | 1995-06-07 | 2000-11-14 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical member inspecting apparatus and method of inspection thereof |
| US5847822A (en) * | 1995-08-29 | 1998-12-08 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical element inspecting apparatus |
| US5828500A (en) * | 1995-10-11 | 1998-10-27 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical element inspecting apparatus |
| JP3247306B2 (ja) | 1995-11-17 | 2002-01-15 | 株式会社トプコン | フォトマスクのパターンの微小欠陥検査方法及びその装置 |
| US5812259A (en) * | 1995-11-17 | 1998-09-22 | Kabushiki Kaisha Topcon | Method and apparatus for inspecting slight defects in a photomask pattern |
| US5880838A (en) * | 1996-06-05 | 1999-03-09 | California Institute Of California | System and method for optically measuring a structure |
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| US5889593A (en) * | 1997-02-26 | 1999-03-30 | Kla Instruments Corporation | Optical system and method for angle-dependent reflection or transmission measurement |
-
1998
- 1998-07-30 JP JP10215920A patent/JP2947513B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-07-29 EP EP99114863A patent/EP0977029A1/en not_active Withdrawn
- 1999-07-29 US US09/362,678 patent/US6735333B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0977029A1 (en) | 2000-02-02 |
| US6735333B1 (en) | 2004-05-11 |
| JP2947513B1 (ja) | 1999-09-13 |
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