JP2000155099A - Method and device for observation of sample surface, method and device for flaw inspection - Google Patents

Method and device for observation of sample surface, method and device for flaw inspection

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JP2000155099A
JP2000155099A JP26314999A JP26314999A JP2000155099A JP 2000155099 A JP2000155099 A JP 2000155099A JP 26314999 A JP26314999 A JP 26314999A JP 26314999 A JP26314999 A JP 26314999A JP 2000155099 A JP2000155099 A JP 2000155099A
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Shunji Maeda
Shigeru Matsui
Takanori Ninomiya
Kenji Oka
Yukihiro Shibata
Kenji Watanabe
Kazuo Yamaguchi
Atsushi Yoshida
Minoru Yoshida
隆典 二宮
俊二 前田
実 吉田
敦志 吉田
和夫 山口
健次 岡
松井  繁
健二 渡辺
行広 芝田
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a minute flaw by means of a high-resolution image by irradiating a sample with polarized light, detecting its reflected light for computing a positional deviation of a focal point in the optical axis, and detecting reflected light from the sample surface adjusted in height. SOLUTION: A light beam polarized through a polarizing plate 14 is applied to a sample 1 via an objective lens 20, and then, reflected, and diffracted so as to be incident on the objective lens 20 again, and then, the light beam is reflected by a half mirror 15 so as to be incident on a polarizing plate 22 for forming an image of the sample 1 in an image sensor 70 via an image forming lens 30 and a zoom lens 50. A focal point detection light beam forms an optical image having height information of the sample 1 on a sensor 41 through an image forming lens 40, and its output signal is inputted to a focal point detection signal processing circuit 90. The processing circuit 90 detects a height of the sample 1 and a deviation of a focal point position of the lens 20 so as to feed them to a CPU 75 for giving a driving command for a Z stage 4. Image data of the sample 1 detected by the image sensor 70 are stored and processed in an image processing circuit 71, and a flaw determination circuit 72 determines a defective part.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程やフラットパネルデイスプレイの製造工程などにおいて、 The present invention relates, in a semiconductor manufacturing process or a flat panel Deisupurei manufacturing process,
微細パターン欠陥及び異物等の検査や観察に用いる高解像度光学系とこれを用いた欠陥検査装置に関する。 For inspection or observation of such fine pattern defects and foreign matter with high resolution optical systems for defect inspection apparatus using the same.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の技術として、特開平7−1285 As a conventional technique, JP-A-7-1285
95号公報に、光学顕微鏡を用いて緻密なライン幅構造を映像化する方法及び装置が記載されている。 95 JP, a method and apparatus for imaging a dense line width structure using an optical microscope is described. この技術の特徴として、偏光板を用いて直線状に偏光した偏光光の試料上に投射される偏光軸線の方向が、試料上の直線状のパターンに対して約45°の角度になるようにしている。 As a feature of this technique, as the direction of polarization axis is projected on the sample of the polarized light polarized becomes an angle of approximately 45 ° to the linear pattern on the sample linearly with polarizer ing. 偏光板と試料との間に配置された1/4波長板の光学(遅延)軸線は、試料の主たる直線状の形状に対して最適な角度(典型的な例として25°)の方向に向けられており、この1/4波長板により直線偏光を楕円偏光に変換し、試料を照明する。 Optical (delay) axis of the quarter-wave plate disposed between the polarizing plate and the sample is oriented in the direction of the optimum angle to the principal linear shape of the sample (25 ° As a typical example) It is and converts linearly polarized light into elliptically polarized light by the quarter-wave plate, to illuminate the sample. この楕円偏光の照明光は、試料で反射されると位相差を受ける。 Illumination light of the elliptically polarized light undergoes the phase difference when it is reflected by the sample. これらの光は、再び1/4波長板を透過して、検出光路上に設けた偏光板を透過する向きに偏光される。 These light is polarized through the quarter-wave plate again, the direction passing through the polarizing plate provided in the detection light path. 検出光路上の偏光板を透過した光が、光電変換素子の受光面上で試料の像を結像するように光学系が構成されている。 Light transmitted through the polarizing plate of the detection light path is an optical system to form an image of the sample on the light receiving surface of the photoelectric conversion element is formed. そして、試料による位相差量を予め予測して照明光を楕円偏光に設定し、試料で反射した後に円偏光になるように光学部品を設定することが記載されている。 Then, the amount of phase difference by the sample advance predicted by setting the illumination light to elliptically polarized light, it is described that setting the optical component so that the circularly polarized light after being reflected by the sample.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術に記載されたような、光学顕微鏡を用いて緻密なライン幅構造を映像化する方法では、照明光路に偏光器を配置して直線偏光の光を透過させ、この直線偏光を1/4波長板で楕円偏光に変換して試料を照明する構成となっているが、この光学系では、試料で反射することにより生じる位相差量を予め予測して、検出系のアナライザを透過する光量が最大となるように照明光を楕円偏光に設定している。 As described in THE INVENTION It is an object to solve above the prior art, in the method of imaging a dense line width structure using an optical microscope, of the linearly polarized light by placing a polarizer on the illumination optical path It transmits light has a configuration for illuminating the sample by converting the linearly polarized light into elliptically polarized light by the quarter-wave plate, in this optical system, predicting the amount of phase difference caused by reflected by the sample and, the amount of light transmitted through the analyzer of the detection system has set the illumination light so as to maximize the elliptically polarized light. このため、光学像の形成に寄与する0次光と高次回折光の振幅の割合は、ランダム偏光照明の場合と同等である(高次回折光に比べ0次光の振幅の方が大きい)。 Therefore, the amplitude ratio of the 0 order light and higher order diffracted light contributes to the formation of the optical image (the larger the amplitude of the zero-order light compared to high-order diffracted light) is equivalent to the case of random polarization illumination. このため、0次光と高次回折光の干渉により形成される試料の光学像は、0次光に比べて高次回折光の振幅が小さいために相対的に低周波成分が大きくなり、光学像の解像度はあまり向上しない。 Therefore, an optical image of the sample formed by the interference of the zero-order light and higher-order diffracted light, relatively low frequency component increases in the amplitude of the high-order diffracted light is small compared to the zero-order light, of the optical image resolution is not improved so much.

【0004】また、イメージセンサなどを用いて画像を検出する場合、センサの受光量が飽和しないように照明光量を調節する必要があるが、例えば、周期的な微細パターンは回折角が大きくなるため、パターンの明暗差が小さく且つ暗く検出されることがあり、パターン像の観察が困難になる。 Further, when detecting an image by using an image sensor, although the amount of light received by the sensor it is necessary to adjust the amount of illumination light so as not to saturate, e.g., for periodic fine pattern diffraction angle increases , may image contrast patterns are small and dark detection, it is difficult to observe the pattern image. パターンの明暗差が小さく且つ暗く検出される画像では、画像処理を用いた欠陥検査装置においては、検出感度が低くなる問題がある。 In the image brightness difference of the pattern is small and dark detection, the defect inspection apparatus using the image processing, there is a problem that the detection sensitivity becomes low.

【0005】本発明の目的は、照明光の偏光と光学像を形成する0次光と高次回折光の偏光をコントロールし、 An object of the present invention is to control the polarization of the zero-order light and higher-order diffracted light forming the polarized light and the optical image of the illumination light,
観察や検査を対象としたパターンを高解像度に検出して微小欠陥を検出できるようにした光学系を備えた欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。 The observation and inspection targeted pattern is detected at a high resolution to provide a defect inspection method and apparatus having an optical system to be able to detect small defects.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では、試料を偏光照明する照明光学系と、当該試料で偏光回転を受けた高次回折光を0次光に対して高効率に透過する偏光光学部品と、偏光光学部品を透過あるいは反射した光で試料の像を光電変換素子上に結像させる検出光学系とを用いて高解像度光学系を構成した(たとえば、直線状のハ゜ターンに対して直交する振動方向の偏光を照明し、ハ゜ターンに対してほぼ45゜の振動方向を透過軸とする偏光器を配置する)。 To achieve the above object, according to the solution to ## in the present invention, an illumination optical system for polarization illuminating the sample, the higher-order diffracted light received polarization rotation in the sample height relative to the zero-order light a polarization optical component for transmitting efficiency, to constitute a high-resolution optical system with a detection optical system for imaging on the photoelectric conversion elements an image of the sample with the light transmitted through or reflected by polarization optics (e.g., straight orthogonal relative to c ° turn illuminates the vibration direction of polarization, placing a polarizer to the transmission axis of about 45 ° vibration direction with respect to c ° turn).

【0007】この照明光学系の偏光照明は、偏光ビームスプリッターを透過あるいは反射した光を用いて行うことも可能である。 [0007] polarization illumination of the illumination optical system can also be performed by using the light transmitted through or reflected by the polarization beam splitter. この場合、偏光ビームスプリッターと試料の間にλ/2板とλ/4板を配置し、ハ゜ターンの方向等に応じて、λ/2板を回転させることにより偏光方向を調整し、λ/4板を回転させることにより偏光の楕円率を調整することができる。 In this case, to place the lambda / 2 plate and lambda / 4 plate between the polarizing beam splitter and the sample, depending on the direction or the like of the wafer ° turn, adjusts the polarization direction by rotating a lambda / 2 plate, lambda / 4 it is possible to adjust the ellipticity of polarized light by rotating the plate.

【0008】また、照明光の振動方向と光学像を形成する0次光と高次回折光の振動方向との組み合わせはたくさんある。 Further, the combination of the vibration direction of the 0-order light and higher-order diffracted light forming the vibration direction and the optical image of the illumination light a lot. これらの設定方法が実用化の上で重要である。 These setting method is important in practical use. 本発明では、偏光状態を変更して検出した画像を一覧したり、予備的な欠陥検査を行って欠陥検出感度が高くなる偏光状態を選択できる機能を備えることにより、 In the present invention, or list the image detected by changing the polarization state, by providing a function for defect detection sensitivity can select the polarization state becomes higher by performing a preliminary defect inspection,
最適な偏光状態を短時間で正確に求められるようにした。 The optimal polarization state as is accurately determined in a short time.

【0009】 [0009]

【発明の実施の形態】本発明の高解像度光学系の実施形態について、図1(a)を用いて模式的に説明する。 For PREFERRED EMBODIMENTS high resolution embodiment of the optical system of the present invention, schematically described with reference to FIG. 1 (a).

【0010】光源8を発光した光180'はレンス゛9を介して集光され、偏光板14を透過する。 [0010] Light 180 emitted the light source 8 'are condensed via the Reference Bu 9, passes through the polarizer 14. 偏光板14を透過した光は直線偏光となり、ハーフミラー15を透過した光が照明光180となる。 Light transmitted through the polarizing plate 14 becomes a linearly polarized light, the light transmitted through the half mirror 15 is the illumination light 180. ハーフミラー15を透過した光は対物レンズ20を介して試料1を落射照明する。 The light transmitted through the half mirror 15 is incident illumination of the sample 1 via the objective lens 20. 試料1で反射回折した光189'のうち、対物レンズ20のNA(Numeri Of the light 189 'that is reflected and diffracted by the sample 1, the objective lens 20 NA (numeri
cal Aperture)内の光189は再び対物レンズ20に捕捉され、ハーフミラー15を反射して検出光路に導かれる。 Light 189 cal Aperture) within is again trapped in the objective lens 20, it is guided to the detection optical path reflected by the half mirror 15. この検出光189は偏光板22の透過軸に対応した偏光面の電界ベクトルの振動方向(以下、偏光の振動方向と称す)の光を透過し、結像レンス゛30を介してイメーシ゛センサ70 The detection light 189 vibration direction of the electric field vector of the polarization plane corresponding to the transmission axis of the polarizing plate 22 (hereinafter, referred to as the vibration direction of the polarized light) transmitted through the light, Imeshi Bu sensor 70 through the imaging Reference Bu 30
上に試料1の像を結像する。 Forming an image of the sample 1 above.

【0011】ここで、偏光板14は試料1に形成された主たるハ゜ターンの方向1aに対して、偏光の振動方向を決める役割を持っており、検出したいハ゜ターンの方向1aに対して、例えば直交する振動方向を有する偏光となるように位置決めする。 [0011] Here, the polarizing plate 14 with respect to the direction 1a of the main wafer ° turn formed on the sample 1, has a function of determining the vibration direction of the polarization, with respect to the direction 1a of the detected desired Ha ° turn, for example, orthogonal positioning so that polarized light having a vibration direction. 尚、この振動方向は、対物レンズ20の射出瞳19における振動方向である。 Incidentally, the vibration direction is a vibrating direction at the exit pupil 19 of the objective lens 20.

【0012】また、偏光板22は検出光189のうち、 [0012] In addition, the polarizing plate 22 of the detected light 189,
特定の振動方向の光を透過するものであり、ハ゜ターン方向1 It is intended to transmit light of a specific oscillation direction, c ° turning direction 1
aに対して例えば45°に設定する。 Set to, for example, 45 ° to a. 射出瞳19上における照明光と試料1を反射した0次光と高次回折光の偏光を図1(b)を用いて説明する。 It will be described with reference FIG. 1 (b) the polarization of the illumination light and the sample 1 reflected 0 order light and higher-order diffracted light on the exit pupil 19. また、試料1上の照明光の偏光と試料1を反射した0次光と高次回折光の偏光を図1 (c)を用いて説明する。 Further, description is made with reference to FIG. 1 (c) the polarization of the zero-order light and higher-order diffracted light reflected by the polarized light and the specimen 1 of the illumination light on the sample 1.

【0013】図1(b)において、射出瞳における照明光180の1点の偏光を300とする。 [0013] In FIG. 1 (b), and 300 a polarization of one point of the illumination light 180 at the exit pupil. 偏光300は、瞳位置にける偏光の振動方向と、試料1を照明する方向3 Polarization 300, a vibration direction of the polarized light takes the pupil position, direction 3 for illuminating the sample 1
01が一致(あるいは直交)しているため、正反射光(0 Since 01 matches (or orthogonal), regularly reflected light (0
次光)の偏光310'と高次回折光の偏光311は照明光の振動方向と同様である(実際には、試料1を反射、回折するときに位相差を受けるため、直線偏光は楕円偏光になるが、ここでは省略した)。 Polarization 311 of the polarized light 310 'and the high-order diffracted light of the following light) is the same as the vibration direction of the illumination light (in fact, reflects the sample 1, for receiving the phase difference at the time of diffraction, linearly polarized light into elliptically polarized light made, but was omitted here).

【0014】しかし、照明光の振動方向300'と試料1の照明方向302が一致あるいは直交していない場合は、0次光の振動方向310'は照明光の振動方向30 [0014] However, the vibration direction 300 of the illumination light 'if the illumination direction 302 of the sample 1 does not match or perpendicular, vibrating direction 310 of the zero-order light' vibration direction 30 of the illumination light
0'と同じであるが、高次回折光の振動方向320は偏光回転を受けて照明光の振動方向300'とは異なる 'It is the same as the vibration direction 320 of the higher-order diffracted light received vibration direction 300 of the illumination light polarization rotation' 0 different from the
(尚、実際の振動方向は分布を持っており、振動方向とは振幅の最も大きい振動方向を指す)。 (Note that the actual vibration direction has a distribution, refer to the largest vibration direction of the amplitude and vibration direction).

【0015】このため、図1(d)に示すとおり、0次光の振動方向と高次回折光の振動方向は異なるため、偏光板22の透過軸を高次回折光の振動方向と一致させることにより、像面における高次回折光の振幅の割合を大きくすることが可能となる。 [0015] Therefore, as shown in FIG. 1 (d), since the vibration direction of the 0-order light vibrating direction and higher-order diffracted light varies, by matching the transmission axis of the polarizing plate 22 and the vibration direction of the high-order diffracted light , it is possible to increase the ratio of the amplitude of higher-order diffracted light on the image plane. これにより、0次光と高次回折光の振幅をほぼ同等にすることが可能となり、0次光と高次回折光の干渉で形成される光学像の高解像度化が可能となる。 Thus, it is possible to substantially equal the amplitudes of the zero-order light and higher order diffracted light, it is possible to resolution of the optical image formed by the interference of the zero-order light and higher-order diffracted light.

【0016】図2に、従来の落射照明と本発明の偏光照明・検出によるラインアンドスペースの光学像検出結果を示す。 FIG. 2 shows an optical image detection result of the line-and-space by polarized illumination and detection of the conventional reflecting illumination and the present invention. 本発明の画像を取得した時の偏光板14,22 Polarizing plates 14 and 22 when the image of the present invention was obtained
の透過軸は、図1に示した条件である。 The transmission axis of a condition shown in FIG. 従来照明と本発明の照明σは共に1であり、従来照明の回折像は全体に0次光が分布し、±1次回折光は0次光に対して暗く、 The illumination σ conventional illumination and present invention are both 1, and diffraction image across the zero-order light of the conventional illumination distribution, ± 1-order diffracted light is dark relative to the zero-order light,
振幅が小さい。 Amplitude is small. これに対して、本発明の回折像は±1次回折光の振幅が0次光に比べ大きく、明るく検出されている。 In contrast, the diffraction pattern of the present invention is ± 1-order amplitudes of diffracted light is larger than in the 0-order light is detected brightly. 尚、±1次回折像には0次光も含まれており、正確にはー1次回折像は+1次回折光に対応する0次光とー1次回折光の分布の和である。 Incidentally, the ± 1 order diffraction image also includes 0-order light is the sum of exactly Ha 1 order diffraction image +1 next corresponding to the diffracted light 0-order light and -1 order diffracted light distribution. これは+1次回折像についても同様である。 This is also true for the +1 order diffraction image.

【0017】また、0次光の低減部は、対応する高次回折光が対物レンズ20のNA外となるため、対物レンズ2 Further, reduction of the 0 order light, because the corresponding high-order diffracted light becomes NA outside of the objective lens 20, the objective lens 2
0の射出瞳19における回折像には検出されない(この±1次回折光の回折角は波長とパターン幅によって求まる) 。 Not detected in the diffraction image at the exit pupil 19 of 0 (the diffraction angle of the ± 1-order diffracted light is determined by the wavelength and the pattern width). 従って、0次光低減部の光は試料1の像の形成には寄与しない低周波成分であるため、低減による高解像度化が説明できる。 Accordingly, since the light of the 0-order light reducing portion is a low-frequency component which does not contribute to the formation of the image of the sample 1, a high resolution due to reduction it can be explained. このため、従来照明ではラインアンドスペースのコントラストが低く(C=0.028)、ラインアンドスペースの分離が困難であるが、本発明ではコントラストが0.17 Therefore, in the conventional lighting low contrast of line and space (C = 0.028), but it is difficult to separate lines and spaces, the contrast in the present invention is 0.17
8に向上し、ラインアンドスペースの分離が明確になっている。 Improved to 8, the separation of line and space is in the clear.

【0018】この結果、例えば1画素の検出サイズが0.2μmの検出光学系を用いたとき、従来照明では、せいぜい0.15μm程度しか分解能が得られなかったのに対して、本発明によれば、画素サイズの半分0.1μ [0018] As a result, for example, when the detection size of one pixel using the detection optical system 0.2 [mu] m, in the conventional illumination, whereas not be obtained at most 0.15μm about resolution, according to the present invention if, half of the pixel size 0.1μ
m程度まで分解能を高くすることができた。 It was able to increase the resolution up to about m. これにより、本発明によれば、高解像度化が達成されることが明らかになった。 Thus, according to the present invention, it was found that high resolution is achieved.

【0019】図3に、本発明の光学系を用いた光学検査装置の実施例を示す。 [0019] FIG. 3 shows an embodiment of an optical inspection apparatus using the optical system of the present invention. 試料1はチャック2に真空吸着されており、このチャック2は、θステージ3、Zステージ4、Yステージ5、Xステージ6上に搭載されている。 Sample 1 is vacuum adsorbed to the chuck 2, chuck 2 is mounted on the θ stage 3, Z-stage 4, Y stage 5, X stage 6. 試料1の上方に配置されている光学系111は、試料1に形成されているパターンの外観検査を行うために試料1の光学像を検出するものであり、主に照明光学系と試料1の像を撮像する検出光学系及び、焦点検出光学系45で構成されている。 Optical system 111 disposed above the sample 1 is adapted to detect an optical image of the sample 1 in order to perform a visual inspection of the pattern formed on the sample 1, mainly illumination optical system and the sample 1 detection optical system and captures an image, and a focus detecting optical system 45. 照明光学系に配置された光源8はインコヒーレント光源であり、例えばキセノンランプである。 Light source 8 disposed in the illumination optical system is an incoherent light source, for example a xenon lamp.

【0020】光源8で発光した光は、レンズ9を介して開口絞り11の開口部を透過し、レンズを介して波長選択フィルタ12を透過した光が視野絞り13に到達する。 The light emitted from the light source 8 through the lens 9 passes through the aperture of the aperture stop 11, light transmitted through the wavelength selection filter 12 through the lens to reach the field stop 13. この波長選択フィルタ12は試料1の分光反射率を考慮し、高解像度の試料1の像を検出するために照明波長域を限定するものであり、例えば干渉フィルタを配置する。 The wavelength selective filter 12 in consideration of the spectral reflectance of the sample 1, is intended to limit the illumination wavelength range to detect a high resolution image of the sample 1 is placed, for example, interference filter. 視野絞り13を透過した光は、偏光板14を透過して直線偏光になる。 The light transmitted through the field stop 13, a straight line polarized light by being transmitted through the polarizing plate 14. この偏光された光はハーフミラー15を透過して、対物レンズ20に入射し、試料1を照明する。 The polarized light is transmitted through the half mirror 15, enters the objective lens 20 to illuminate the sample 1.

【0021】試料1を照明した光は、試料1上で反射、 The light illuminating the sample 1, the reflection on the sample 1,
散乱、回折し、対物レンズ20のNA以内の光は再び対物レンズ20に入射し、ハーフミラー15で反射され、 Scattered, diffracted light within the NA of the objective lens 20 is again incident on the objective lens 20, is reflected by the half mirror 15,
偏光板22に入射する。 Incident on the polarizing plate 22. 偏光板22は高次回折光を0次光に対して比較的高透過率になるようにθ方向の位置決めをしており、結像レンズ30及びズームレンズ50を介して、試料1の像を撮像するイメージセンサ70の受光面に試料1の像を形成する。 Polarizer 22 has a positioning θ direction so that the relatively high transmittance higher-order diffracted light with respect to the zero-order light through the imaging lens 30 and the zoom lens 50, imaging an image of the sample 1 forming an image of the sample 1 on the light receiving surface of the image sensor 70 to. 尚、イメージセンサ70 It should be noted that the image sensor 70
はリニアセンサやTDIイメージセンサ或いはTVカメラ等である。 Is a linear sensor or a TDI image sensor or a TV camera or the like. また、自動焦点合せを行うためには、焦点検出光を焦点検出光学系45に導く必要があり、この光分割手段25は例えばダイクロイックミラーである。 Further, in order to perform the automatic focusing, it is necessary to direct the focus detection light in the focus detecting optical system 45, the light dividing means 25 is a dichroic mirror, for example.

【0022】焦点検出光は結像レンズ40で試料1の高さ情報を有した光学像をセンサ41上に形成し、このセンサ出力の信号は、焦点検出信号処理回路90に入力され、この焦点検出信号処理回路90で試料1の高さと対物レンズ20の焦点位置のズレ量を検出し、CPU75 The focus detection light forms an optical image having height information of the sample 1 at imaging lens 40 on the sensor 41, the signal of the sensor output is input to the focus detection signal processing circuit 90, the focus in the detection signal processing circuit 90 detects a deviation amount of the focal position of the height and the objective lens 20 of the sample 1, CPU 75
に焦点ズレ量のデータを送る。 It sends data of the defocus amount. この焦点ズレ量に応じて、CPU75からステージ制御部80にZステージ4 Depending on the defocus amount, Z stage 4 to stage control unit 80 from the CPU75
を駆動させる指令を行い、所定パルスをステージ制御部80からZステージ4に送り、自動焦点機能が働く。 The executing instructions to drive, sends a predetermined pulse from the stage control unit 80 in the Z stage 4, autofocus function is activated.

【0023】また、検出光学系の光電変換素子70で検出した試料1の光学像の画像データは、画像処理回路7 Further, the image data of the optical image of the sample 1 was detected by the photoelectric conversion element 70 of the detection optical system, the image processing circuit 7
1に入力されて記憶や処理が行われ、欠陥判定回路72 1 is input and stored and processing is performed in, the defect determination circuit 72
で欠陥部の判定を行い、その結果を、デイスプレイなどの表示手段に表示するとともに、通信手段を介して、ワークステーションやデータサーバなどの外部記憶・制御装置へ送信される。 In a judgment of defect, the result, and displays on a display means such as Deisupurei, via the communication means, is transmitted to the external storage and control device such as a workstation or a data server.

【0024】検出した画像データから欠陥部の判定を行う光電変換素子70から欠陥判定回路72までの一連の画像処理の具体的な処理の方法としては、例えば、特開平2−170279号公報または特開平3−33605 [0024] As a specific method of processing a series of image processing from the detected image data from the photoelectric conversion element 70 for judging the defect portion to the defect judgment circuit 72, for example, JP-A-2-170279 Publication and Laid No. 3-33605
号公報などに記載されているように、隣接チップの対応する画像データ同士を比較することにより行う方法や、 No. such as disclosed in Japanese, a method carried out by comparing the corresponding image data of adjacent chips,
隣接チップの対応する画像データ同士を比較する方法、 Methods for comparing the corresponding image data of adjacent chips,
隣接するパターンの画像データ同士を比較する方法、設計データと画像データ同士を比較する方法等がある。 Methods for comparing the image data of adjacent patterns, and a method of comparing the design data and the image data with each other.

【0025】試料1のXY方向への移動は、ステージ制御部80でXステージ6及びYステージ5の動きを2次元的に制御して行う。 The movement in the XY direction of the sample 1 is performed by two-dimensionally control the movement of the X stage 6 and the Y stage 5 by the stage control unit 80. また、θステージ3は、XYステージ6及び5の運動方向と試料1に形成されたパターンのθアライメントを行うときに用いる。 Further, theta stage 3 is used when performing theta alignment pattern formed in the direction of motion and the sample 1 of the XY stage 6 and 5.

【0026】本発明では、落射照明方式の光学系が実施の形態であるが、この光学系の解像度Rは、一般的にR [0026] In the present invention, although the optical system of the epi-illumination system is in the form of embodiment, the resolution R of the optical system is generally R
=λ/(2NA)で求められる。 = Obtained by λ / (2NA). しかし、直線偏光を用いた光学系では、先に求めたR以上の解像度が得られることを、図2で明らかにした。 However, in the optical system using the linearly polarized light, that R or higher resolution determined previously obtained revealed in Figure 2.

【0027】図4に、本発明の他の実施形態について説明する。 [0027] FIG. 4, a description of another embodiment of the present invention. 尚、この実施形態においても図1、図2で示したものと同等の効果が得られる。 Incidentally, FIG. 1 also in this embodiment, the same effect as that shown in FIG. 2 is obtained.

【0028】光源8から発射した光は、レンズ9を介して開口絞り11を透過し、波長選択フィルタ12、視野絞り13を透過して偏光ビームスプリッター15に入射する。 Light emitted from [0028] the light source 8 through the lens 9 passes through the aperture stop 11, the wavelength selection filter 12, passes through the field stop 13 and is incident on the polarization beam splitter 15. 偏光ビームスプリッター15を透過するP偏光を照明光とし、P偏光に位相差を与えるλ/2板16,λ/ The P-polarized light transmitted through the polarizing beam splitter 15 and the illumination light, giving a phase difference to the P-polarized light lambda / 2 plate 16, lambda /
4板17を透過した光が、対物レンズ20を介して試料1を照明する。 The light transmitted through the 4 plate 17 to illuminate the sample 1 via the objective lens 20. ここで、λ/2板16を回転させることにより、偏光の振動方向をハ゜ターンに対して所定の角度に設定する(図1に示した例では90°であるが、必ずしも90°である必要はない)。 Here, by rotating the lambda / 2 plate 16, in the example shown that the vibration direction of polarization set to a predetermined angle with respect to c ° turn (Figure 1 is a 90 °, necessarily be 90 ° is Absent). また、λ/4板は直線偏光を楕円偏光にする位相差板であり、対物レンズ20を介して試料1を照明した検出光が再びλ/2板16,λ/4 Moreover, lambda / 4 plate is a phase difference plate to elliptically polarized light linearly polarized light, the detection light is again lambda / 2 plate 16 that illuminates the sample 1 via the objective lens 20, lambda / 4
板17を透過して偏光ビームスプリッタ20を反射し、 Reflected by the polarization beam splitter 20 passes through the plate 17,
検出光路に導かれるようにするためである。 This is to be guided to the detection optical path.

【0029】本実施例では試料1の反射による位相差を考慮していないが、λ/4板17がない場合は試料1を正反射(0次光)した光は偏光ビームスプリッターで透過するため、検出光路に導かれるのは高次回折光のみとなる。 [0029] Since in this embodiment does not consider the phase difference due to reflection of the sample 1, the light regularly reflected sample 1 if there is no lambda / 4 plate 17 (0-order light) transmitted through the polarization beam splitter , from being introduced into the detecting optical path is the higher-order diffracted light only. 但し、実際は試料1を反射することにより多少の位相差を受けるため、0次光の漏れ光が検出される。 However, actually to receive some phase difference by reflecting the sample 1, the leakage light of the 0th order light is detected.

【0030】このため、偏光ビームスプリッタ15を図1に示す偏光板14、偏光板22の代替えとして用いる場合は、高次回折光の振幅と同等の0次光を検出光路に導くためには、λ/4板17を用いて試料1を照明する偏光の楕円率を適正値に設定する必要がある。 [0030] Therefore, in order to direct the polarization beam splitter 15 polarizing plate 14 shown in FIG. 1, when used as a replacement for the polarizing plate 22, the 0-order light equivalent to the amplitude of the higher-order diffracted light in the detection optical path, lambda / it is necessary to set a proper value the ellipticity of polarized light for illuminating the sample 1 using 4 plate 17. 尚、λ/ In addition, λ /
4板17の結晶の光軸と照明光の直線偏光の振動方向が45°をなす場合は、λ/4板17を透過した照明光は円偏光となる。 4 when the optical axis and the vibration direction of the linearly polarized light of the illumination light of the crystal plate 17 forms a 45 °, the illumination light transmitted through the lambda / 4 plate 17 becomes circularly polarized light.

【0031】この場合、試料1を反射してλ/4板17 [0031] In this case, by reflecting the sample 1 lambda / 4 plate 17
を往復した0次光はS偏光となり、偏光ビームスプリッター15を反射して検出光路に導かれる。 0 order light reciprocates becomes S polarized light is guided to the detection optical path reflected by the polarization beam splitter 15. 従って、検出光路に導かれる光量は大きくなる。 Therefore, the amount of light guided to the detection optical path is increased. これは、低周波成分である0次光の光量が大きくなるためであり、光学像のコントラストは従来の顕微鏡と同等程度となり、光学像の解像度は向上しない。 This is because the amount of the zero-order light which is a low-frequency component is large, the contrast of the optical image becomes almost equal to the conventional microscope, the resolution of the optical image is not improved. このため、λ/4板17の結晶の光軸方向と直線偏光の振動方向のなす角は試料1に形成されたパターン等により最適な角度は変化する。 Therefore, the angle between the vibration direction of the optical axis direction and linearly polarized light in the crystals of lambda / 4 plate 17 is optimum angle by the pattern or the like formed on the sample 1 changes. 従って、λ/4板17による位相差(試料1を照明する偏光の楕円率)を変更できるように回転可能な構成にすると良い。 Thus, lambda / 4 plate 17 by may be a rotating configurable to be able to change the phase difference (ellipticity of polarized light for illuminating the sample 1).

【0032】これにより、試料1を反射、回折した光の一部はλ/2板17,λ/4板17を再び透過して、偏光ビームスプリッター15を反射し、イメージセンサ70 [0032] Thus, the reflection of the sample 1, a part of the diffracted light is again transmitted through the lambda / 2 plate 17, lambda / 4 plate 17, reflected by the polarization beam splitter 15, an image sensor 70
上に試料1の光学像を形成する。 Forming an optical image of the sample 1 above. ここで、λ/2板16 Here, λ / 2 plate 16
とλ/4板17を電動モータで回転可能な構成とっすることにより、試料1を照明する偏光の楕円率とその長軸の向きを制御することができる。 And the lambda / 4 plate 17 by the rotatable configuration Tossuru an electric motor, it is possible to control the orientation of the polarization ellipticity of illuminating the sample 1 with its long axis.

【0033】また、偏光の楕円率とその長軸の向きをモータのパルス数としてデータベース化することにより、 Further, by database of ellipticity of the polarization direction of the major axis as a number of pulses of the motor,
光学像の高コントラスト化を実現する偏光状態の自動設定が容易になる。 Automatic setting of the polarization state to achieve a high contrast of the optical image is facilitated. さらに、波長幅の広い照明光を用いる場合は、偏光ビームスプリッター15、λ/2板16、 Furthermore, when using a wider illumination light wavelength width, a polarization beam splitter 15, lambda / 2 plate 16,
λ/4板17について、波長による特性の変化が少ない方が望ましい。 For lambda / 4 plate 17, it is desirable changes in the characteristics due to wavelength is small. これは、λ/2板16、λ/4板17を用いて波長に位相差を加えた場合、波長による位相差のむらが大きいと、特定の波長域が検出系に導かれ、この波長に応じた色が強調されるためである。 This, when added to the phase difference at a wavelength with lambda / 2 plate 16, lambda / 4 plate 17, the unevenness of the phase difference due to wavelength is large, the specific wavelength band is guided to the detection system, according to the wavelength and because the color is emphasized. 従って、広帯域波長照明をしても、試料1に透明膜が形成されている場合などは、薄膜干渉による明るさむらが強調されるためである。 Therefore, even when a broadband wavelength illumination, such as when a transparent film on the sample 1 is formed is because the brightness unevenness due to thin film interference is enhanced.

【0034】図5に、波長200〜250nm以下程度の照明光を用いた欠陥検出方法について示す。 [0034] FIG. 5 shows the defect detection method using the illumination light degree than the wavelength 200 to 250 nm. 尚、短波長化により解像度が向上するため、紫外光やDUV(Deep Ultra Vio Since the resolution is improved by shortening the wavelength of ultraviolet light or DUV (Deep Ultra Vio
let)光を用いると、さらなる高解像度化になる。 let) when this light becomes further higher resolution.

【0035】図5(a)の光学系では、紫外線光源8を発光した光を照明光学系112を通過してビームスプリッター15に入射する。 [0035] In the optical system of FIG. 5 (a), the light emitting ultraviolet light source 8 passes through the illumination optical system 112 enters the beam splitter 15. これを透過したP偏光はλ/2板16とλ/4板17により位相差を受け、対物レンズ2 P polarized light transmitted therethrough undergoes a phase difference by lambda / 2 plate 16 and the lambda / 4 plate 17, an objective lens 2
0を介して試料1を落射照明する。 Samples 1 to incident illumination over a 0. 尚、落射照明する光は、明視野検出する紫外線と、試料1の高さを検出する焦点検出光である。 Incidentally, the light incident illumination, an ultraviolet detecting bright-field, a focus detection light for detecting the height of the sample 1. この焦点検出光は平坦化膜で吸収されない可視光等の光が有効である。 The focus detection light is effective light such as visible light that is not absorbed by the planarization film. これは、平坦化膜などで光が吸収されると、高さ検出できないためである。 This is because in such flattening film when light is absorbed, can not be detected height.
この焦点検出用波長域は、ダイクロイックミラー25の分光反射率(R)で決定される。 The focal wavelength range detection is determined by the spectral reflectance of the dichroic mirror 25 (R). この一例として、図5 As an example, FIG. 5
(b)に、650nm以上の光を焦点検出用波長域としている。 In (b), the light of at least 650nm and the wavelength range for focus detection.

【0036】また、紫外線による明視野像を検出する光路は、第二のダイクロイックミラー26を反射した光路であり、結像レンズ30aでセンサ70a面に像を検出する。 Further, the optical path for detecting the bright-field image by ultraviolet rays, a second light path reflected by the dichroic mirror 26, to detect the image on the sensor 70a side by the imaging lens 30a.
この紫外線波長域は第二のダイクロイックミラーの分光反射率で決定され、図5(c)に示す。 The ultraviolet wavelength range is determined by the spectral reflectance of the second dichroic mirror, shown in FIG. 5 (c).

【0037】また、試料1に紫外線を照射すると、材質によって蛍光が生じる。 Further, when irradiated with ultraviolet light to the sample 1, the fluorescence is generated by the material. この蛍光による画像を検出することにより、通常の明視野画像では検出できない欠陥を検出できる。 By detecting an image of the fluorescence can be detected defects that can not be detected by conventional bright field image. この光学系として、2つのダイクロイックミラーを透過した光を結像レンズで中間像を作り、この像をズームレンズ50でイメージセンサ70上に拡大投影する構成により、実用化できる。 As the optical system, the light transmitted through the two dichroic mirrors creates an intermediate image by the imaging lens, the configuration for enlarging and projecting the image on the image sensor 70 in the zoom lens 50, can be put to practical use. 尚、紫外線用対物レンズでは紫外線で収差補正されているが、焦点検出光は比較的紫外線と収差が少ない光を選択する必要がある。 Although ultraviolet objective lens is aberration corrected by ultraviolet, focus detection light, it is necessary to select a relatively ultraviolet and aberration is less light.

【0038】図6に、半導体等の製造工程におけるパターンの欠陥検査装置において、「検査レシピ画面」91 [0038] FIG. 6, in the defect inspecting apparatus of a pattern in a manufacturing process of a semiconductor such as, "inspection recipe screen" 91
5上で光学パラメータを設定する方法について説明する。 5 on how to configure the optical parameters described.

【0039】まず、この「検査レシピ画面」915上で検査するウェハのIDを登録し、このウェハの品種を入力する。 [0039] First of all, to register the ID of the wafer to check on this "inspection recipe screen" 915, to enter the varieties of this wafer. これにより、個々のウェハのどの工程でどのような欠陥がどこにあるか明確になる。 This makes it clear what the defect at any step of the individual wafers where to find. さらに、検査する領域を、例えばウェハの座標で指定する。 Furthermore, the area to be inspected, for example, specified by the coordinates of the wafer. さらに、欠陥検査は、ウェハに形成されたパターンの画像を取得し、この取得した画像を用いて検出するが、検査の方式としては、隣接チップ同士の画像の比較を行って不一致部を欠陥として検出する方式や、設計データと画像を比較する方式がある。 Furthermore, defect inspection, acquires an image of a pattern formed on the wafer, but is detected using the obtained image, the method of inspection, the mismatch portion as a defect by performing the comparison of the images of the adjacent chips method and detecting, there is a method of comparing the design data and the image. 「検査レシピ画面」915上の「検査方式」ではこの方式を選択する。 In the "inspection recipe screen," "inspection system" on the 915 you choose this method.

【0040】次に、検査レシピ画面915上の「画像処理パラメータ」の項では、画像の位置合わせや欠陥検出感度を決める差画像のしきい値等を入力する。 Next, in the section "image processing parameter" on the test recipe screen 915, inputs a threshold or the like of the difference image to determine the alignment and defect detection sensitivity of the image.

【0041】さらに、検査レシピ画面915上で「光学パラメータ」を選択することにより、「光学パラメータ設定画面」916を画面上に表示して、光学パラメータを変更することにより、種々の欠陥検出感度を設定できるようになっている。 [0041] Further, by selecting the "optical parameters" on inspection recipe screen 915, to display the "optical parameter setting screen" 916 on the screen by changing the optical parameters, various defect detection sensitivity it is possible to set. この「光学パラメータ設定画面」 The "optical parameter setting screen"
916では、1.偏光特性 2.波長 3.照明σ 4.空間フィルタ等のうち、少なくとも一つを設定できるようになっている。 In 916, 1. Polarization characteristics 2. Wavelength 3. illumination sigma 4. Among such spatial filter, it is possible to set at least one.

【0042】1.の偏光特性では、照明光学系と検出光学系の偏光を例えば番号で決められており、欠陥検出感度の高くなる偏光特性の番号が既知である場合は番号を入力する。 [0042] 1. In the polarization characteristics of, and the polarization of the illumination optical system and the detecting optical system, for example, determined by the number, if the number of higher becomes the polarization characteristics of the defect detection sensitivity is known to enter the number. しかし、ウェハの最初の検査では、欠陥検出感度が高くなる偏光特性が未定であるため、パターンの形状から欠陥検出感度の向上に有利な偏光特性を選択されるようになっている。 However, in the first inspection of the wafer, so that the order polarization characteristic defect detection sensitivity is increased is undecided, are selected advantageous polarization characteristics improve defect detection sensitivity from the shape of the pattern. このパターンの形状と偏光特性の関係は、例えば図1(a)のような関係から求められる。 Relationship shape as the polarization characteristics of the pattern is determined from the relationship shown in example FIG. 1 (a).

【0043】また、2.の波長は、欠陥のコントラストが高くなるような照明波長域を選択するものであり、例えば、検査対象とするパターンの反射率が高い波長域を選択する。 [0043] Also, 2. Wavelengths is to select the illumination wavelength range, such as the contrast of the defect is high, for example, to select a wavelength band highly reflective pattern to be inspected. あるいは、パターンとパターンの背景(パターンのない領域)との明るさの差が大きくなる波長域を選択する。 Alternatively, to select a wavelength range difference in brightness between the background pattern and the pattern (regions having no pattern) is increased. さらに、CMP(Chemical Mechanical Polishing) In addition, CMP (Chemical Mechanical Polishing)
処理をされたウェハでは、膜厚むらがあると絶縁膜の薄膜干渉により検出した像の明るさにむらが生じる。 The wafer formed with processing, unevenness in brightness of the image detected by thin film interference between the insulating film is a film thickness uneven. この膜厚むらは欠陥ではないため、明るさの違いは欠陥検査上ノイズになる。 Since this thickness unevenness is not a defect, difference in brightness becomes the defect inspection on the noise. この、明るさの違いを低減するためには照明波長幅を広げることが有効である。 This, in order to reduce the difference in brightness, it is effective to widen the illumination wavelength width. 但し、波長幅をどこまで広げるかは、絶縁膜の設計膜厚とその誤差によって異なるため、絶縁膜の膜厚から照明波長幅を求めることが効果的である。 However, either widen the wavelength range far, since the different designs the thickness of the insulating film and by the error, it is effective for obtaining the illumination wavelength range from the thickness of the insulating film. そこで、照明波長域を決める条件として絶縁膜の膜厚を入力する。 Therefore, entering the thickness of the insulating film as a condition for determining an illumination wavelength range.

【0044】次に、3.の照明σは、照明系の開口絞り1 Next, 3. The illumination σ of the aperture stop of the illumination system 1
1の開口径を選択するものであり、穴状のパターンが形成されている場合は、ライン状のパターンの照明σよりも比較的小さくした方が欠陥検出感度が向上する。 Is intended to select one of the opening diameter, if the hole-shaped pattern is formed, it was relatively smaller than the illumination σ of the line-shaped pattern is improved defect detection sensitivity.

【0045】また、4.の空間フィルタとは、フーリエ変換面(対物レンズの射出瞳位置あるいはこの射出瞳と共役な位置(ズームレンズ50の瞳位置))に0次光の振幅透過率を低減させたり、位相差を与えたりする光学フィルタであり、パターンの形状や密度などに応じて配置することにより、像の高解像度化が可能となる。 Further, 4 A. Spatial filter, reduce the Fourier transform plane (the exit pupil position or the exit pupil conjugate position of the objective lens (pupil position of the zoom lens 50)) to the zero-order light amplitude transmittance of or is an optical filter or giving a phase difference, by arranging in accordance with the shape and density of the pattern, it is possible to resolution of the image.

【0046】以上のような光学パラメータを設定することにより、欠陥検出に有利な画像を検出することが可能となる。 [0046] By setting the optical parameters as described above, it is possible to detect a favorable image for defect detection. しかし、設定した条件が良いかどうかは、パターンの形状やウェハの構造などにより異なる。 However, whether good set conditions have varies due structure of the shape and the wafer pattern.

【0047】図7に示すように、ウェハ1には露光装置の露光フィールド(ショット)単位で規則的にパターンが配列されている。 [0047] As shown in FIG. 7, the wafer 1 regularly pattern exposure field (shot) unit of the exposure apparatus is arranged. このパターンの一部分である1'の拡大図の図7(b)では、検査対象と仮定するパターン1a,1 In Figure 7 the enlarged view of 1 'which is part of the pattern (b), it is assumed that the inspection object pattern 1a, 1
a'や、前の工程で形成されたパターン1c等がある。 a 'and, formed in the previous step was with patterns 1c and the like. ウェハ1を、図7(b)のライン125で切断したときの断面構造を、図7(c)に示す。 The wafer 1, the cross-sectional structure when cut at line 125 of FIG. 7 (b), shown in FIG. 7 (c). 検査対象パターン1a,1a'は、 Inspection object pattern 1a, 1a 'is
絶縁膜1bの膜上に形成されており、検査対象としないパターン1cは、絶縁膜1bの膜中に形成されているとする。 Is formed on the film of the insulating film 1b, pattern 1c not inspected is assumed to be formed in the film of the insulating film 1b.
この場合、検査対象パターン1a,1bの主たる方向は縦であるため、この方向のパターンが高コントラストになるように光学パラメータを設定することにより、欠陥検出感度の向上が図れる。 In this case, the principal direction of the inspection object pattern 1a, 1b because of the vertical, by setting the optical parameters as the direction of the pattern becomes high contrast, it can be improved defect detection sensitivity. しかし、光学パラメータの最適値はパターンの形状や構造などによりことなるため、決定するためには大量の時間を要する。 However, the optimal value of the optical parameter for different by shape and structure of the pattern, for determining requires a lot of time.

【0048】そこで、図8に、高効率な光学パラメータ設定のフローを示す。 [0048] Therefore, in FIG. 8 shows the flow of high-efficiency optical parameter settings.

【0049】まず、ウェハをローディングし、検査対象領域を光学系の視野に移動する。 [0049] First, loading the wafer, moving the examination target region in the field of view of the optical system. 次に光学パラメータの Next, the optical parameters
1)偏光特性 2)照明σ 3)照明波長 4)空間フィルタ について予備的に画像を取得するための、パラメータ範囲を入力する。 1) for obtaining a preliminary image for polarization characteristics 2) illumination sigma 3) illumination wavelength 4) spatial filter, and inputs the parameter range. 次に、設定した範囲の条件でそれぞれ画像を取得し、回折像やパターン像を一覧できるように表示すると共に、パターンのコントラストやパターンの鮮鋭度を示す2次微分値の総和などを表示する。 Next, retrieve their images under the conditions of the range set, and displays to allow list of diffraction image or pattern image, displays a sum of the secondary differential value indicating the sharpness of the contrast and the pattern of the pattern.

【0050】これにより、光学パラメータと光学像の解像度に関する情報が一覧でき、光学パラメータの適正値を容易に決定することができる。 [0050] Thus, information can be a list regarding resolution of the optical parameters and the optical image, it can readily determine the appropriate value of the optical parameter. 但し、最終的な光学パラメータは、欠陥検出上有利な画像であるか否かにより決定する。 However, final optical parameters are determined by whether it is advantageous image on defect detection. このため、先のコントラストや2次微分値の和より光学パラメータの範囲を絞り込み、最終的には光学パラメータを変更しながら予備検査を行い、光学パラメータを決定する必要がある。 Therefore, narrowing the range of optical parameters from the sum of the previous contrast and second derivative, and ultimately perform a preliminary test while changing the optical parameters, it is necessary to determine the optical parameters. この予備検査結果として表示する内容は、例えば、正常部における差画像の不一致量(平均、最大、偏差)や比較検査結果(検出欠陥数や欠陥の信号レヘ゛ル及び正常部の最大不一致量Nと欠陥部の不一致量Sの比であるS/N等)であって、これら表示された結果から光学パラメータを決定する。 Content, for example, mismatch of the difference image in the normal section (mean, maximum deviation) and comparison test results (maximum discrepancy amount N and the defect signal level and the normal portion of the detected defect number or defects to be displayed as the preliminary test results a part which is the ratio of the mismatch amount S of S / N, etc.), to determine the optical parameters from the result of the these displayed.

【0051】以上の光学パラメータ設定手段により、欠陥検出感度の高い光学パラメータを、効率的に設定することができる。 [0051] With the above optical parameter setting means, it is possible to a high optical parameters of defect detection sensitivity, efficiently set.

【0052】図9に、回折像・パターン像の一覧表示の一例として、偏光状態をパラメータとした場合の一覧表示920を示す。 [0052] Figure 9, as an example of a list display of a diffraction image pattern images, a list display 920 in the case where the polarization state as parameters. まず、偏光の振動方向はXYステージやウェハのオリフラの方向などに対して定義すればよい。 First, the vibration direction of polarized light may be defined for such direction of the orientation flat of the XY stage and the wafer.
例えば、照明光の振動方向:90°、検出光の振動方向45°とは、検査対象パターンの主たる方向と物体上における主光線の振動方向がなす角度である。 For example, the vibration direction of the illumination light: 90 °, the vibration direction 45 ° of the detection light, is the angle at which the vibration direction is formed of the principal ray in the main direction and the object of the inspection object pattern.

【0053】このように一覧に表示することにより、高次回折光と0次光の振幅の割合を、回折像のデータから予測することが可能である。 [0053] By displaying the list in this way, the amplitude ratio of the higher-order diffracted light and 0 order light, we are possible to predict from the data of the diffraction image. また、検査対象パターンが様々な方向にある場合には、検査対象のパターン像よりパターン方向とコントラストなどを検出することが可能である。 Further, when the inspection object pattern is in various directions, it is possible to detect a pattern direction and contrast than the pattern image to be inspected. また、画像の光強度分布を折れ線グラフなどで表示することにより、明るさのレベルなども認識し易くなる。 Further, by displaying the light intensity distribution of the image in such a line graph, easily recognized, such as brightness level. さらに、コントラストや2次微分値の和より、照明光の偏光の振動方向はθ:90°,68°付近が高解像度であることが、容易に読み取ることができる。 Furthermore, from the sum of the contrast and the second derivative, the vibration direction of the polarization of the illumination light theta: 90 °, be around 68 ° is a high resolution, it can be easily read. 従って、次に行う予備検査をこの条件で行うことにより、高感度な検査を可能にする光学条件を、短時間で設定することができる。 Accordingly, then performs preliminary testing by performing under this condition, the optical conditions that allow for high sensitivity examination can be set in a short time.

【0054】尚、図4・図5に示す光学系の構成では、 [0054] Incidentally, in the configuration of the optical system shown in FIGS. 4 and 5,
試料1を照明する偏光の楕円率とその長軸の向きが偏光状態のパラメータとなる。 Ellipticity of the polarized light for illuminating the sample 1 and the direction of the major axis is a parameter of the polarization state. 従って、楕円率とその長軸の向きをパラメータとして、図9と同様の一覧表を表示することが可能となり、高感度検査を実現できるおよその偏光状態を容易に特定することが可能となる。 Thus, the ellipticity and orientation of the major axis as a parameter, it is possible to display the same table as in FIG. 9, it is possible to easily identify the approximate polarization state can realize high sensitivity examination.

【0055】図10(a)に、偏光を利用した明視野像の検出と暗視野像の検出、及び、明暗視野像の中立像を検出する手段を示す。 [0055] in FIG. 10 (a), the detection of detection and dark-field image of the bright-field image using polarization, and shows the means for detecting the statue in the dark field image. 照明光180は、ランダム偏光である。 Illumination light 180 is randomly polarized light. 偏光ビームスプリッター15に入射した照明光18 Illumination light incident on the polarization beam splitter 15 18
0は、P偏光成分の光だけが透過する。 0, only the P-polarized light component is transmitted. このP偏光は、 The P-polarized light,
λ/2板16とλ/4板17を透過することにより、偏光の振動方向の回転と楕円率がかわる。 Transmitted through the lambda / 4 plate 17 and the lambda / 2 plate 16, rotation and ellipticity of the vibration direction of polarized light is changed.

【0056】λ/2板16とλ/4板17とを透過し、更に対物レンズ20を透過した照明光は、試料1で反射することにより位相の飛びと共に試料のパターンに応じて位相差が与えられ、偏光状態が変化する。 [0056] transmitted through the lambda / 2 plate 16 and the lambda / 4 plate 17, further illumination light transmitted through the objective lens 20, a phase difference in accordance with the pattern of the sample with jump phase by reflected by the sample 1 given, the polarization state changes. また、パターンのエッジなどで回折した光は回折光の方向に応じて偏光も変化する。 Also, the light diffracted in the like pattern edge also changes the polarization depending on the direction of the diffracted light. これらの反射光は、再び対物レンズ20に捕捉され、λ/4板17とλ/2板16を通過してPBS These reflected light is again trapped in the objective lens 20, passes through the lambda / 4 plate 17 and the lambda / 2 plate 16 PBS
に入射し、S偏光成分が反射してセンサ70上に明視野像を結像する。 Incident on, S-polarized light component images the bright field image on the sensor 70 is reflected.

【0057】ここで、λ/2板16とλ/4板17とを用いない通常の明視野検出の場合では、検出した画像が図10(b)のような濃淡画像であったとすると、このときのAA部の明るさ分布は図10(c)のように、画像左側の密パターン部で暗い画像となっている。 [0057] In the case of the conventional bright-field detection without using a lambda / 2 plate 16 and the lambda / 4 plate 17, the detected image is assumed to be gray images as in FIG. 10 (b), the luminance distribution of the AA part of the time as shown in FIG. 10 (c), the has a dark image in dense pattern portion of the left side of the image. この場合、光量を大きくすれば密パターン部の濃淡差を大きくすることが可能であるが、画像右側の平坦部の明るさがさらに大きくなり、CCDセンサ70等ではセンサ70が飽和し、ブルーミングが生じてしまう。 In this case, it is possible to increase the density difference between the dense pattern portion by increasing the amount of light, the brightness of the flat portion of the right side of the image is further increased, the sensor 70 is saturated at the CCD sensor 70 or the like, blooming occur will. このため、光量を大きくすることができず、密パターンをコントラストよく検出することが大変難しい。 Therefore, it is impossible to increase the amount of light, is very difficult to detect with good contrast dense pattern.

【0058】しかし、本発明のように、λ/2板16とλ/4板17とを用いて位相差量を調節すれば、偏光ビームスプリッターで反射される平坦部の光を低減して、 [0058] However, as in the present invention, by adjusting the phase difference amount using the a lambda / 2 plate 16 lambda / 4 plate 17, by reducing the light of the flat portion that is reflected by the polarization beam splitter,
密パターン部の回折光が反射される割合を大きくすることができる。 Can diffracted light dense pattern portion is to increase the proportion being reflected. これにより、密パターンと平坦部の明るさを同じレベルで検出することができるようになる。 Thus, it is possible to detect the brightness of the dense pattern and the flat portion at the same level. 従って、パターンの密度等によらず、常にコントラストの高い画像を検出でき、密パターン部のパターン欠陥等も容易に検出できる。 Therefore, regardless of the density or the like of the pattern, can always detect high-contrast image, pattern defects of the dense pattern portion and the like can be easily detected.

【0059】図3,図4,図5,図10に示した光学系の構成では、直線偏光の照明光が、1/4波長板17を透過して楕円偏光となる。 [0059] Figure 3, Figure 4, in the configuration of the optical system shown in FIG. 5, FIG. 10, the illumination light of the linearly polarized light becomes elliptically polarized light passes through the 1/4-wave plate 17. この楕円偏光を対物レンズ2 The elliptically polarized light objective lens 2
0を介して、試料1に照明する。 Through 0, to illuminate the sample 1. 試料1で反射・回折した光は、対物レンズ20に捕捉され、再び1/4波長板17を透過して位相差を受ける。 Light reflected and diffracted by the sample 1 is captured into the objective lens 20, receiving the phase difference passes through the quarter-wave plate 17 again. この1/4波長板17 The quarter-wave plate 17
を回転させることにより、試料1を照明する楕円偏光の楕円率を変更することが可能である。 By rotating the, it is possible to change the ellipticity of the elliptically polarized light for illuminating the sample 1.

【0060】図11に、楕円率を−1.0〜1.0の間で変化させたときに、イメージセンサ70で検出される試料1の光学像のコントラストと検出光量比との関係を示す。 [0060] Figure 11 shows the ellipticity when changing between -1.0 to 1.0, the contrast of the optical image of the sample 1 to be detected by the image sensor 70 and a relationship between the detected light intensity ratio . 尚、楕円率の符号は、右回り及び左回りの偏光を区別するものである。 Incidentally, the sign of the ellipticity is intended to distinguish the clockwise and counterclockwise polarized light. また、コントラストは、試料1の表面に形成されているラインアンドスペースの像より求めた。 The contrast was determined from an image of the lines and spaces that is formed on the surface of the sample 1. さらに、照明光の照度が一定の場合、楕円率の絶対値が小さくなると、イメージセンサ70に到達する光量が低下する。 Furthermore, when the illuminance of the illumination light is constant, the absolute value of the ellipticity is smaller, the amount of light reaching the image sensor 70 is reduced. このため、楕円率−1.0,1.0の円偏光時にイメージセンサ70で検出される光量を基準として、楕円率を変えた時の検出光量比を表している。 Therefore, it represents the basis of the amount of light detected by the image sensor 70 when the circularly polarized light ellipticity -1.0, 1.0, the detected light amount ratio when varying ellipticity.

【0061】この図11から分かるように、コントラストは、楕円率が−0.18の付近で最大となっており、 [0061] As can be seen from FIG. 11, the contrast, ellipticity has a maximum near the -0.18,
検出光量比が最大となるところ、即ち楕円率が1又は− When detecting the light quantity ratio becomes maximum, i.e. ellipticity is 1 or -
1になる点とは一致していない。 It does not coincide with the point to be 1. 従って、ラインアンドスペースの欠陥検査を行うには、−0.18付近の楕円率となるように設定すると有利である。 Therefore, in order to perform the defect inspection of the line and space, it is advantageous to set such that the ellipticity near -0.18.

【0062】検査対象となるウェーハには、様々な形状をしたパターンが形成されている。 [0062] The wafer to be inspected, are formed patterns of various shapes. この場合、検査感度を向上せしめる偏光の楕円率とその長軸の方向を決定するにあたり、予備検査を行うと効率的である。 In this case, in determining the direction of the polarization ellipticity of improving an inspection sensitivity and its long axis, it is performed a preliminary inspection efficiently. 例えば、 For example,
図12に示すように、検査対象ウェーハの「検査レシピ作成モード」に、「照明条件設定モード」を設ける。 As shown in FIG. 12, the "test recipe creation mode" inspected wafer, providing the "illumination condition setting mode". この「照明条件設定モード」には、1)照明光の波長幅を選択する「波長フィルタ」選択ボタン 2)照明入射角範囲を変更する「開口絞り」選択部ボタン 3)薄膜が積層されている場合にどの層に焦点を合わせるかを決定する「フォーカスオフセット」値設定ボタン 4)「パターン強調度」を変化させるために照明光の偏光状態(偏光の楕円率とその方向)を設定するボタンを準備しておく。 The "illumination condition setting mode", 1) to select a wavelength range of the illumination light "wavelength filter" selection button 2) "aperture" to change the illumination angle of incidence range selector button 3) thin film is laminated a button which layer determines focus on "focus offset" value setting button 4) polarization state of the illumination light in order to alter the "pattern enhancement degree" (polarization ellipticity and set its direction) when you prepare.

【0063】これらのボタンは、番号(図中、No)を指定することにより、予め登録されている条件に設定するものである。 [0063] These buttons by specifying a number (in the figure, No), is to set the conditions that are registered in advance. 尚、偏光状態には、様々な検査対象パターンの形状や向きに応じて、検出画像のコントラストを高める偏光条件がデータベース化されている。 Incidentally, the polarization state, depending on the shape and orientation of the various inspection object pattern, polarization conditions to increase the contrast of the detected image is stored in a database. 従って、このデータベース化されている偏光条件の全条件あるいは一部の条件で検査対象ウェーハを予備検査し、この予備検査の結果から、最も検出感度の高い検査結果が得られた偏光状態を、本検査時の偏光条件に設定する方法が考えられる。 Therefore, the inspected wafer in all conditions or some conditions of the polarization condition that this is a database pre-test, the results of the preliminary test, the polarization state of high test results the most sensitivity is obtained, the how to set the polarization conditions at the time of inspection can be considered. 尚、予備検査を行う場合は、画面上に表示されている「予備検査ボタン」を選択することにより、暫定的に設定した上記 1)〜4)の条件の下で、検査が実行される。 In the case of performing a preliminary test by selecting the "pre-test button" displayed on the screen, under the terms of the 1) to 4) set provisionally, check is performed.

【0064】偏光条件とは、図4、図5,図10に記載の光学系において、λ/2板16とλ/4板17を電動回転させるモーターのパルス数などが考えられる。 [0064] The polarization condition, FIG. 4, in the optical system according to FIG. 5, FIG. 10, etc. lambda / 2 plate 16 and the lambda / 4 the number of pulses of the motor to the plate 17 motorized rotation is considered. さらに、数種類の偏光条件で予備検査した結果より、本検査に用いる偏光条件を決定する判断基準として、以下の判断基準が挙げられる。 Furthermore, from the results of preliminary testing in several polarization conditions, as a criterion for determining the polarization conditions used in this test include the following criteria.

【0065】1)欠陥を最も多く検出している偏光条件 2)致命的な欠陥を最も多く検出している偏光条件 3)検出したい欠陥の座標が既知である場合は、この欠陥を最も多く検出している偏光条件 従って、複数回の予備検査を行った場合は、上記1)〜 [0065] 1) polarization conditions are most detect defects 2) polarization conditions are most detect a fatal defect 3) if the coordinates of the detected desired defect is known, most detect this defect and it has polarization condition thus, in case of performing a plurality of times of preliminary testing, the 1) ~
3)に示すような判断基準を一覧表示すると決定が容易になる。 The criteria shown in 3) to list the determination is facilitated. また、1)〜3)の何れかの値が最大となる偏光条件を自動的に決定することにより、装置ユーザーの条件出しが容易になる。 Further, 1) by one of the values ​​of ~ 3) to automatically determine the polarization condition of maximum, condition setup of the device user is facilitated.

【0066】以上、偏光条件を決定するにあたり、実際には光学顕微鏡か電子顕微鏡で欠陥部をレビューして、 [0066] above, in determining the polarization condition actually review the defective portion with an optical microscope or an electron microscope,
検査感度が高い偏光条件を決定することが望ましい。 It is desirable to determine the test sensitive polarization conditions.

【0067】 [0067]

【発明の効果】以上に説明したごとく、本発明によれば、試料に形成されたパターンに応じて照明光の偏光面における電界ベクトルの振動方向とパターンの方向のなす角をコントロールすることにより、高解像度の画像を検出して、検出画素サイズの約半分程度の微小な欠陥を検出できる光学系を実現できた。 As described above, according to the present invention, according to the present invention, by controlling the angle of the direction of the vibration direction and the pattern of the electric field vector in the plane of polarization of the illumination light in accordance with the pattern formed on the sample, by detecting the high-resolution images, it could be realized an optical system that can detect minute defects of about half of the detection pixel size. さらに、偏光面における電界ベクトルの振動方向や照明波長などを高効率に設定できるようになり、高解像度光学系とこれを用いた高感度欠陥検査装置を実現することができた。 Furthermore, it was possible to be able to set the vibration direction and the illumination wavelength of the electric field vector in the plane of polarized light in high efficiency, for high-resolution optics and a high-sensitivity defect inspection apparatus using the same.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】直線偏光照明による0次光と高次回折光の偏光の状態を説明する図である。 1 is a diagram illustrating the state of polarization of the zero-order light and higher-order diffracted light with a linear polarization illumination.

【図2】直線偏光を用いた高解像度化の一例を示す図である。 2 is a diagram showing an example of a high resolution using linearly polarized light.

【図3】本発明の高解像度光学系を用いた検査装置の概略構成の一例を示す略正面図である。 3 is a schematic front view showing an example of a schematic configuration of an inspection apparatus using a high-resolution optical system of the present invention.

【図4】本発明の高解像度光学系を用いた検査装置の概略構成の他の例を示す略正面図である。 It is a schematic front view showing another example of a schematic configuration of an inspection apparatus using a high-resolution optical system of the present invention; FIG.

【図5】本発明による短波長照明高解像度光学系を用いた検査装置の概略構成の一例を示す略正面図(a)とこの光学系を用いたときの分光反射率を示す図(b)、 It shows the spectral reflectance when using [5] schematic front view showing an example of a schematic configuration of an inspection apparatus using the short-wavelength illumination high resolution optical system according to the present invention (a) and the optical system (b) ,
(c)である。 It is (c).

【図6】本発明による光学パラメータ設定手段の一例を示す表示画面の正面図である。 It is a front view of a display screen showing an example of an optical parameter setting means according to the present invention; FIG.

【図7】本発明の検査対象パターンの一例を示す平面図である。 7 is a plan view showing an example of a pattern to be inspected of the present invention.

【図8】本発明による光学パラメータ設定手順の一例を示すフロー図である。 Is a flow diagram showing an example of an optical parameter setting procedure according to the invention; FIG.

【図9】射出瞳像と光学像および解像度評価値の一覧の一例を示す図である。 9 is a diagram showing an example of a list of the exit pupil image and the optical image and resolution evaluation value.

【図10】本発明による偏光照明による高コントラスト画像検出の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a high-contrast image detection by polarization illumination with the present invention; FIG.

【図11】偏光の楕円率とパターン検出光量比との関係の一例を示す図である。 11 is a diagram showing an example of the relationship between the ellipticity and the pattern detected light intensity ratio of the polarized light.

【図12】本発明による偏光条件設定手法の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a polarization condition setting method according to the present invention; FIG.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…試料、1b…絶縁膜、2…チャック、3…θステージ、4…Zステージ、5…Yステージ、6…Xステージ、8…光源、14…ポラライザ、22…アナライザ、 1 ... sample, 1b ... insulating film, 2 ... chuck, 3 ... theta stage 4 ... Z stage 5 ... Y stage, 6 ... X stage 8 ... light source, 14 ... polarizer, 22 ... analyzer,
30…結像レンズ、70…イメージセンサ、300,3 30 ... imaging lens, 70 ... image sensor, 300,3
00'…照明光の偏光面における電界ベクトルの振動方向、310,310'…0次光(正反射光)の偏光面における電界ベクトルの振動方向、320…高次回折光の偏光面における電界ベクトルの振動方向、15…偏光ビームスプリッター、16…λ/2板、17…λ/4板、91 00 '... vibration direction of the electric field vector in the plane of polarization of the illumination light, 310, 310' vibration direction of the electric field vector in the plane of polarization of ... 0 order light (specular reflection light), the electric field vector in the plane of polarization of 320 ... high-order diffracted light vibration direction, 15 ... polarizing beam splitter, 16 ... lambda / 2 plate, 17 ... lambda / 4 plate, 91
5…検査レシピ画面、916…光学パラメータ設定画面、920…光学条件と光学像一覧画面、921…光学条件と予備検査結果一覧画面。 5 ... inspection recipe screen 916 ... optical parameter setting screen, 920 ... optical condition and the optical image list screen 921 ... optical conditions and the preliminary test result list screen.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 和夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 実 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 敦志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 二宮 隆典 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 松井 繁 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 岡 健次 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 渡辺 健二 東京都小平市上 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Kazuo Yamaguchi Kanagawa Prefecture, Totsuka-ku, Yokohama-shi Yoshida-cho, 292 address Co., Ltd. Hitachi, production technology in the Laboratory (72) inventor Minoru Yoshida Kanagawa Prefecture, Totsuka-ku, Yokohama-shi Yoshida-cho address 292 Co., Ltd. Hitachi, production technology in the Laboratory (72) inventor Yoshida, Atsushi Kanagawa Prefecture, Totsuka-ku, Yokohama-shi Yoshida-cho, 292 address Co., Ltd. Hitachi, production technology in the Laboratory (72) inventor Takanori Ninomiya Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Ichige 882 address stock Company Hitachi instrument in the group (72) inventor Shigeru Matsui Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Ichige 882 address stock company Hitachi instrument in the group (72) inventor Kenji Oka Kanagawa Prefecture, Totsuka-ku, Yokohama-shi Yoshida-cho address 292 Co., Ltd. Hitachi, production technology in the Laboratory (72) inventor Kenji Watanabe above Tokyo Kodaira 本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 Hon Chome No. 20 No. 1 Co., Ltd. Hitachi semiconductor business unit

Claims (20)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】表面にパターンが形成された試料を観察する方法であって、偏光した光を対物レンズを介して前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射した光を前記対物レンズを介して検出して前記偏光した光の前記試料表面での焦点の光軸方向の位置ずれを算出し、 1. A method of observing a sample on which a pattern is formed on the surface, irradiated with light polarized in the sample via the objective lens, the light reflected by the surface of the sample by the irradiation objective and detected through a lens to calculate the focal point of the positional deviation of the optical axis direction at the sample surface of the light the polarization,
    該算出した焦点の位置ずれ量に応じて前記対物レンズに対する前記試料の高さを調整し、該高さを調整した前記試料の表面からの前記偏光した光の照射による反射光を前記対物レンズと位相差板と検光子とを介して検出して前記試料の表面の画像を得ることを特徴とする試料表面の観察方法。 Adjust the height of the sample relative to the objective lens in accordance with the positional deviation amount of the focal point of the calculated, and the objective lens reflected light due to irradiation of the polarized light from the surface of the sample to adjust the height- observation method of the sample surface, characterized in that by detecting through the phase difference plate and an analyzer to obtain an image of the surface of the sample.
  2. 【請求項2】前記位相差板は、前記照射により前記試料表面から反射した光のうち、前記表面に形成されたパターンからの0次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させることを特徴とする請求項1記載の試料表面の観察方法。 Wherein said phase plate, of the light reflected from the sample surface by the irradiation, a large proportion of 0 amplitude-order diffracted light from the pattern formed on the surface with respect to the amplitude of the higher-order diffracted light method of observing a sample surface according to claim 1, wherein the attenuating.
  3. 【請求項3】表面にパターンが形成された試料を光学系を介して観察する方法であって、光学系を第1の偏光の条件に設定した状態で偏光光を前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射した光を位相差板と検光子とを介して検出して第1の画像を得、該第1の画像をモニタ画面上に表示し、該モニタ画面上に表示された第1の画像に基いて前記光学系を第2の偏光の状態に設定し、前記光学系を前記第2の偏光の状態に設定した状態で偏光光を前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射した光を位相差板と検光子とを介して検出して第2の画像を得ることを特徴とする試料表面の観察方法。 The 3. A pattern was formed on the surface of the sample by a method of observing through an optical system, the polarized light irradiating the specimen in a state of setting the optical system condition of the first polarization, the the light reflected by the surface of the sample by the irradiation is detected through the phase difference plate and an analyzer to obtain a first image, displaying the image of the first on the monitor screen, displayed on the monitor screen by the optical system based on the first image is set to the state of the second polarized light it is, irradiating the optical system polarized light to the sample in a state of being set to the state of the second polarized light, the irradiation observation method of the sample surface, characterized in that to obtain a second image is detected through an analyzer and a phase difference plate light reflected by the surface of the sample by.
  4. 【請求項4】前記第1の偏光条件と前記第2の偏光条件が、それぞれ、偏光特性、偏光光の波長、照明系の開口絞りの開口数、空間フィルタの形状などの条件であることを特徴とする請求項3記載の試料表面の観察方法。 Wherein said first polarization condition and the second polarization condition, respectively, polarization characteristics, the wavelength of the polarized light, the numerical aperture of the aperture stop of the illumination system, that the conditions such as the shape of the spatial filter observation method according to claim 3 sample surface, wherein.
  5. 【請求項5】前記第2の偏光状態に設定するときに、前記照射により前記試料表面から反射した光のうち、前記表面に形成されたパターンからの0次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させるように前記位相差板を調整することを特徴とする請求項3記載の試料表面の観察方法。 When 5. A set to the second polarization state, of the light reflected from the sample surface by the irradiation, 0 amplitude the amplitude of the higher-order diffracted light diffracted light from the pattern formed on said surface method of observing a sample surface according to claim 3, wherein adjusting the phase difference plate so as to attenuate a large percentage of the.
  6. 【請求項6】前記検出した試料表面の画像を、偏光特性、偏光光の波長、照明系の開口絞りの開口数、空間フィルタの形状の内の少なくとも何れか一つの情報とともにモニタ画面上に表示することを特徴とする請求項3記載の試料表面の観察方法。 An image wherein said detected sample surface, polarization characteristics, the wavelength of the polarized light, the numerical aperture of the aperture stop of the illumination system, with at least one of information of the shape of the spatial filter on the monitor screen display method of observing a sample surface according to claim 3, characterized in that.
  7. 【請求項7】表面にパターンが形成された試料を観察する装置であって、前記試料に偏光した光を対物レンズを介して照明する照明手段と、該照明手段の照明により前記試料の表面で反射した光を前記対物レンズを介して検出する検出手段と、該検出手段で検出した前記偏光した光の前記試料表面での焦点の光軸方向の位置ずれを算出する焦点位置検出手段と、該焦点位置検出手段で算出した焦点の位置ずれ量に応じて前記対物レンズに対する前記試料の高さを調整する高さ調整手段と、該高さ調整手段で高さを調整した前記試料に前記照明手段で前記偏光した光を照明したときに前記試料の表面からの反射光を前記対物レンズと位相差板部と検光子部とを介して検出する偏光光検出手段とを備えたことを特徴とする試料表面の観察装置。 7. A sample for the observation apparatus in which a pattern is formed on the surface, an illumination means for illuminating polarized light to the sample via the objective lens, the illumination of the illumination means on the surface of the sample a detector for detecting reflected light through said objective lens, and the focal position detecting means for calculating a focal position deviation of the optical axis direction at the sample surface of the light the polarization detected by the detecting means, the and height adjusting means for adjusting the height of the sample relative to the objective lens in accordance with the positional deviation amount of the focal point calculated by the focus position detecting means, the illuminating means to the sample to adjust the height the height-adjusting means to in characterized in that a polarized light detecting means for detecting the reflected light from the surface of the sample when illuminated with light the polarization through said an analyzer unit the objective lens and the phase feedboard portion observation device of the sample surface.
  8. 【請求項8】前記位相差板部は、1/2波長板と1/4 Wherein said phase feedboard unit, 1/2-wavelength plate and a quarter
    波長板とを備え、該1/2波長板と1/4波長板とを調整することにより前記照射により前記試料表面から反射した光のうち、前記表面に形成されたパターンからの0 And a wave plate, 0 from the one of the light reflected from the sample surface by irradiation, which is formed on said surface pattern by adjusting the said half-wave plate and a quarter-wave plate
    次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させることを特徴とする請求項7記載の試料表面の観察装置。 Observation apparatus according to claim 7 sample surface, wherein the attenuating a large proportion of the amplitude of the diffracted light with respect to the amplitude of the higher-order diffracted light.
  9. 【請求項9】前記検光子部を偏光ビームスプリッタで構成したことを特徴とする請求項7記載の試料表面の観察装置。 Wherein said analyzer unit observation device of the sample surface according to claim 7, characterized by being configured by the polarization beam splitter.
  10. 【請求項10】表面にパターンが形成された試料の欠陥を検査する方法であって、偏光した光を対物レンズを介して前記試料に照射し、該照射による前記試料の表面からの反射光を前記対物レンズと位相差板と検光子とを介して検出して前記試料表面の画像を得、該得た画像を予め記憶しておいた画像と比較して前記試料の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。 10. A method for inspecting defects of a sample on which a pattern is formed on the surface, irradiated with light polarized in the sample via the objective lens, light reflected from the surface of the sample by the irradiation said detected via the objective lens and the phase plate and analyzer to obtain an image of the sample surface, detecting defects of the sample as compared to the image that has been previously stored image was 該得defect inspection method according to claim.
  11. 【請求項11】前記位相差板は、前記照射により前記試料表面から反射した光のうち、前記表面に形成されたパターンからの0次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させることを特徴とする請求項1 Wherein said retardation plate among the light reflected from the sample surface by the irradiation, a large proportion of 0 amplitude-order diffracted light from the pattern formed on the surface with respect to the amplitude of the higher-order diffracted light claim 1, wherein the attenuating
    0記載の欠陥検査方法。 0 defect inspection method described.
  12. 【請求項12】表面にパターンが形成された試料の欠陥を検査する方法であって、光学系を第1の偏光の条件に設定した状態で偏光光を前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射した光を検出して第1の画像を得、該第1の画像をモニタ画面上に表示し、該モニタ画面上に表示された第1の画像に基いて前記光学系を第2 12. A method for inspecting defects of a sample on which a pattern is formed on the surface, the polarized light irradiating the specimen in a state of setting the optical system condition of the first polarization, said by the irradiation obtain a first image by detecting light reflected by the surface of the sample, and displaying the image of the first on the monitor screen, the optical system based on the first image displayed on the monitor screen the second
    の偏光の状態に設定し、前記光学系を前記第2の偏光の状態に設定した状態で偏光光を前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射した光を検出して第2の画像を得、該得た第2の画像を予め記憶しておいた画像と比較して前記試料の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。 The set state of polarization, the polarized light in a state where the optical system is set to the state of the second polarized light is irradiated to the sample, the second by detecting the light reflected by the surface of the sample by the irradiation give the image, defect inspection method and detecting the defect in the sample as compared to the image that has been previously stored second image was 該得.
  13. 【請求項13】前記第1の偏光条件と前記第2の偏光条件とは、それぞれ、偏光特性、偏光光の波長、照明系の開口絞りの開口数、空間フィルタの形状のうちの少なくとも一つの条件を含むことを特徴とする請求項12記載の欠陥検査方法。 Wherein said first said second polarization condition as polarization conditions with, respectively, the polarization characteristics, the wavelength of the polarized light, the numerical aperture of the aperture stop of the illumination system, at least one of the shape of the spatial filter defect inspection method of claim 12, wherein the containing condition.
  14. 【請求項14】前記第2の偏光状態を、前記照射により前記試料表面から反射した光のうち、前記表面に形成されたパターンからの0次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させるように設定することを特徴とする請求項12記載の欠陥検査方法。 Big 14. the second polarization state, of the light reflected from the sample surface by the irradiation, the 0 amplitude-order diffracted light from the pattern formed on the surface with respect to the amplitude of the higher-order diffracted light defect inspection method of claim 12, wherein the set to attenuate in proportion.
  15. 【請求項15】表面にパターンが形成された試料の欠陥を検査する方法であって、偏光した光を対物レンズを介して前記試料に照射し、該照射により前記試料の表面で反射して前記対物レンズを通過した光を偏光の状態を変化させて検出して前記試料表面の画像を得、該得た画像を予め記憶しておいた画像と比較して前記試料の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。 15. A method for inspecting defects of a sample on which a pattern is formed on the surface, the polarized light through the objective lens is irradiated to the sample, it said reflected by the surface of the sample by the irradiation the light passing through the objective lens detected by changing the state of polarization to obtain an image of the sample surface, detecting defects of the sample as compared to the image that has been previously stored image was 該得defect inspection method according to claim.
  16. 【請求項16】前記対物レンズを通過した光の偏光の状態を変化させることを、前記対物レンズを通過した光を1/2波長板と1/4波長板とを透過させることにより行うことを特徴とする請求項15記載の欠陥検査方法。 16. A changing the state of polarization of light passing through the objective lens, that carried out by transmitting the half-wave plate and a quarter-wave plate the light transmitted through the objective lens defect inspection method of claim 15, wherein.
  17. 【請求項17】表面にパターンが形成された試料の欠陥を検査する装置であって、前記試料に偏光した光を対物レンズを介して照射する照明手段と、該照明手段で前記試料に前記偏光した光を照射することにより前記試料の表面で反射した反射光を前記対物レンズと前記反射光の偏光の状態を変化させる偏光部とを介して検出して前記試料の画像を得る偏光画像検出手段と、該偏光画像検出手段で得た画像を予め記憶しておいた画像と比較して前記試料の欠陥を検出する欠陥検出手段と、該欠陥検出手段で検出した結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 17. An apparatus for inspecting defects of a sample on which a pattern is formed on the surface, the illuminating means for irradiating light polarized in the sample via the objective lens, the polarization in the sample by the illumination means polarized image detection means detects through the polarizing unit for changing the state of polarization of the reflected light reflected by the surface of the sample and the objective lens the reflected light to obtain an image of the sample by irradiating the light If the defect detecting means for detecting a defect in the sample as compared to the image that has been previously stored images obtained by the polarization image detection means, and display means for displaying results detected by the defect detecting means defect inspection apparatus characterized by comprising.
  18. 【請求項18】前記偏光部が、位相差板と検光子とを備えていることを特徴とする請求項17記載の欠陥検査装置。 18. The polarizing unit is a defect inspection apparatus according to claim 17, characterized in that it comprises a phase plate and analyzer.
  19. 【請求項19】前記位相差板は、1/2波長板と1/4 19. The retardation plate 1/2-wavelength plate and a quarter
    波長板とを有し、前記試料表面から反射した光のうち、 And a wave plate, of the light reflected from the sample surface,
    前記表面に形成されたパターンからの0次回折光の振幅を高次回折光の振幅に対して大きな割合で減衰させることを特徴とする請求項17記載の欠陥検査装置。 0-order diffracted light amplitude defect inspection apparatus according to claim 17, wherein the attenuating a large percentage of the amplitude of the high-order diffracted light of the pattern formed on the surface.
  20. 【請求項20】前記照明手段と前記偏光画像検出手段との偏光特性、波長、照明σおよび空間フィルタなどの光学パラメータを設定する光学パラメータ設定手段を更に備えたことを特徴とする請求項17記載の欠陥検査装置。 20. A polarization characteristics between said illuminating means and the polarized image detecting means, wavelength, according to claim 17, wherein, further comprising an optical parameter setting means for setting the optical parameters such as illumination σ and the spatial filter defect inspection apparatus.
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