JP2001141428A - Inspecting device and method - Google Patents

Inspecting device and method

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JP2001141428A
JP2001141428A JP32726199A JP32726199A JP2001141428A JP 2001141428 A JP2001141428 A JP 2001141428A JP 32726199 A JP32726199 A JP 32726199A JP 32726199 A JP32726199 A JP 32726199A JP 2001141428 A JP2001141428 A JP 2001141428A
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JP
Japan
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inspection
light
fourier transform
inspected
pattern
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32726199A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Suganuma
洋 菅沼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inspect microstructure patterns such as circuit patterns formed in semiconductor wafers speedily and appropriately. SOLUTION: An ultraviolet laser beam from an ultraviolet solid-state laser 2 is shone on the L/S pattern 101 of a semiconductor wafer 100, which is an object to be inspected, and the reflected light is subjected to Fourier transform by a Fourier-transform lens 17. Then the Fourier-transform image of the L/S pattern 101 is picked up by a COD image pickup element 18. The state of the L/S pattern 101 is inspected on the basis of the Fourier-transform image of the picked-up L/S pattern 101.

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、半導体集積回路等
の微細パターンを有するデバイスの検査に用いられる検
査装置及び微細パターンを有するデバイスを検査する検
査方法に関する。
The present invention relates to an inspection apparatus used for inspecting a device having a fine pattern such as a semiconductor integrated circuit and an inspection method for inspecting a device having a fine pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電気産業分野におけるデジタル化
が進む中で、半導体集積回路の集積度の向上が盛んに行
われている。そして、このように高度に集積された半導
体集積回路を如何に効率良く低コストで提供できるか
が、今後のデジタル電気産業の発展を左右する重要な課
題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of digitization in the electric industry, the integration of semiconductor integrated circuits has been actively improved. How to efficiently provide such a highly integrated semiconductor integrated circuit at low cost is an important issue that will influence the development of the digital electric industry in the future.

【0003】半導体集積回路を低コストで効率良く生産
するためには、製造プロセス中に発生する問題を迅速に
且つ正確に検出することが重要である。このため、微細
なパターンを精度良く検査できる検査装置に対する需要
が高まっている。
In order to efficiently produce a semiconductor integrated circuit at low cost, it is important to quickly and accurately detect a problem occurring during a manufacturing process. For this reason, there is an increasing demand for an inspection device capable of inspecting a fine pattern with high accuracy.

【0004】また、半導体集積回路以外でも、例えばハ
ードディスクドライブに用いられる磁気ヘッド等、微細
加工が要求されるデバイスを低コストで効率良く生産す
るためには、このような検査装置が非常に重要である。
[0004] In addition to semiconductor integrated circuits, such an inspection apparatus is very important for efficiently producing devices requiring fine processing such as magnetic heads used in hard disk drives at low cost. is there.

【0005】高い解像度を有する検査装置としては、走
査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscop
e)や原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microsco
pe)等を用いたものが知られている。しかしながら、こ
れら走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡は、検査に真空を
必要とするので取り扱いが不便であると共に、デバイス
全体を検査するのに時間がかかるという問題がある。
As an inspection apparatus having a high resolution, a scanning electron microscope (SEM) is available.
e) and Atomic Force Microsco (AFM)
Those using pe) are known. However, these scanning electron microscopes and atomic force microscopes are inconvenient to handle because a vacuum is required for inspection, and have a problem that it takes time to inspect the entire device.

【0006】これに対して、光学顕微鏡を用いる検査装
置では、非破壊で真空を必要とせず、非接触で検査がで
きるという利点がある。近年、非線形光学結晶を用いて
YAGレーザ等の波長変換により紫外光を出射する固体
レーザが開発されており、この固体レーザを照明光源と
して用い、高NAの対物レンズを用いて照明光学系を構
成すれば、光学顕微鏡においても、走査電子顕微鏡等に
肉薄する解像度が得られることから、大きな期待が寄せ
られている。
On the other hand, an inspection apparatus using an optical microscope has an advantage that inspection can be performed in a non-destructive and non-contact manner without requiring a vacuum. In recent years, a solid-state laser that emits ultraviolet light by wavelength conversion such as a YAG laser using a nonlinear optical crystal has been developed. The solid-state laser is used as an illumination light source, and an illumination optical system is configured using a high NA objective lens. If this is the case, the optical microscope is expected to have a resolution as thin as that of a scanning electron microscope or the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検査物と
なる半導体集積回路等のパターンは近年益々微細化して
きており、微細構造の寸法が照明光の波長と同程度にま
で達するようになってきている。
The patterns of semiconductor integrated circuits and the like to be inspected have been increasingly miniaturized in recent years, and the dimensions of the fine structures have reached the same level as the wavelength of illumination light. ing.

【0008】このような微細構造に照明光を照射する
と、照明光に回折が生じることになる。そして、この回
折が生じた光を像面にて観察すると、その回折の度合
い、すなわち、微細構造の照明光に対する回折効率に応
じて所定のパターンの強度分布が得られる。
When such a fine structure is irradiated with illumination light, diffraction occurs in the illumination light. When the light having this diffraction is observed on the image plane, an intensity distribution of a predetermined pattern is obtained according to the degree of the diffraction, that is, the diffraction efficiency with respect to the illumination light of the fine structure.

【0009】被検査物となる微細構造の回折効率は、微
細構造のパターンの変動に応じて変わってくる。具体的
には、例えば、その微細構造が所定の周期で凹部と凸部
が並ぶ凹凸パターンである場合、凸部の幅の変動や凹部
の深さの変動等に応じて微細構造の回折効率が変わる。
そして、微細構造の回折効率に変化が生じると、像面に
て観察されるパターンの強度分布に変化が生じる。した
がって、この像面にて観察されるパターンの強度分布の
変化から、微細構造のパターンの変動を検出することが
可能である。
The diffraction efficiency of a fine structure to be inspected changes according to the variation of the pattern of the fine structure. Specifically, for example, when the microstructure is a concavo-convex pattern in which concave portions and convex portions are lined up at a predetermined period, the diffraction efficiency of the fine structure is changed in accordance with a change in the width of the convex portion, a change in the depth of the concave portion, and the like. change.
When the diffraction efficiency of the fine structure changes, the intensity distribution of the pattern observed on the image plane changes. Therefore, it is possible to detect a change in the pattern of the fine structure from a change in the intensity distribution of the pattern observed on this image plane.

【0010】このように、回折が生じた光の像面にて観
察されるパターンの強度分布の変化から微細構造のパタ
ーンの変動を検出するようにすれば、光学顕微鏡の分解
能を超えた非常に微細なパターン変動も検出することが
できるので、検査装置として非常に有用である。
As described above, if the fluctuation of the pattern of the fine structure is detected from the change of the intensity distribution of the pattern observed on the image plane of the diffracted light, the resolution exceeding the resolution of the optical microscope can be greatly improved. Since a fine pattern variation can be detected, it is very useful as an inspection device.

【0011】しかしながら、このような微細構造に対し
て照明光として部分コヒーレントな光を照射した場合、
像面にて観察されるパターンと微細構造のパターンとの
関係は線形ではない。部分コヒーレンスを考えても、通
常は、スカラー結像理論として扱えるのは、微細構造の
寸法が照明光の波長の3倍から5倍程度の物体までであ
る。なぜなら、これ以上微細な構造の物体に対してはキ
ルヒホッフの境界条件が成り立たないため、一般には、
マックスウェル方程式を境界条件に対して解かなければ
ならないからである。
However, when such a fine structure is irradiated with partially coherent light as illumination light,
The relationship between the pattern observed on the image plane and the fine structure pattern is not linear. Even if the partial coherence is considered, the scalar imaging theory can normally handle only objects whose microstructure dimensions are about three to five times the wavelength of the illumination light. Because Kirchhoff's boundary condition does not hold for objects with finer structures,
This is because Maxwell's equations must be solved for boundary conditions.

【0012】特に、上記微細構造の回折効率が所定の値
を超えると、微細構造の像面にて観察されるパターンの
強度分布には、微細構造のパターンの空間周波数の2倍
の周波数成分が現れてくるようになる。したがって、こ
の微細構造の像面にて観察されるパターンの強度分布か
ら微細構造のパターンについての情報を得る場合、この
ような2倍の周波数成分についての判別を行う必要があ
り、このことが、微細構造のパターンを検査するための
処理を複雑化し、検査の迅速性を阻害する要因となる。
In particular, when the diffraction efficiency of the fine structure exceeds a predetermined value, the intensity distribution of the pattern observed on the image plane of the fine structure contains a frequency component twice as large as the spatial frequency of the pattern of the fine structure. Come to appear. Therefore, when obtaining information about the pattern of the fine structure from the intensity distribution of the pattern observed on the image plane of the fine structure, it is necessary to determine such a double frequency component. Processing for inspecting a pattern of a fine structure is complicated, which is a factor that hinders quickness of the inspection.

【0013】本発明は、以上のような実情に鑑みて創案
されたものであって、微細構造のパターンを迅速且つ適
切に検査することができる検査装置及び検査方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of quickly and appropriately inspecting a fine structure pattern. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係る検査装置
は、所定の周期の凹凸パターンを有する被検査物に対し
て照明光を照射して被検査物を照明する照明手段と、こ
の照明手段により照明された被検査物からの反射光又は
透過光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、このフ
ーリエ変換手段によりフーリエ変換された被検査物の反
射光又は透過光を検出して被検査物のフーリエ変換像を
撮像する撮像手段とを備えている。そして、この検査装
置では、撮像手段により撮像された被検査物のフーリエ
変換像をもとに被検査物の状態を検査するようにしてい
る。
According to the present invention, there is provided an inspection apparatus for illuminating an inspection object by irradiating an inspection object having an uneven pattern with a predetermined period with illumination light, and the illumination means. Fourier transform means for performing Fourier transform of reflected light or transmitted light from the object illuminated by the above, and Fourier transform of the inspected object by detecting reflected light or transmitted light of the object which has been Fourier transformed by the Fourier transform means. Imaging means for imaging the converted image. In this inspection apparatus, the state of the inspection object is inspected based on the Fourier transform image of the inspection object captured by the imaging unit.

【0015】具体的には、この検査装置では、例えば、
被検査物の凹凸パターンの回折効率の変化に起因する被
検査物のフーリエ変換像の光量変化から、被検査物の凹
凸パターンの変動を検査するようにしている。
Specifically, in this inspection apparatus, for example,
Fluctuations in the uneven pattern of the object to be inspected are inspected from changes in the amount of light of the Fourier transform image of the object to be inspected due to changes in the diffraction efficiency of the uneven pattern of the object to be inspected.

【0016】すなわち、照明手段から被検査物の凹凸パ
ターンに照明光を照射すると、その反射光又は透過光に
回折が生じる。このとき、凹凸パターンに、例えば、凹
部或いは凸部の幅の変動といったようなパターン変動が
生じていると、凹凸パターンの回折効率がそのパターン
変動に応じて変化することになる。
That is, when illuminating light is irradiated from the illuminating means onto the concave / convex pattern of the inspection object, the reflected light or transmitted light is diffracted. At this time, if a pattern variation such as a variation in the width of the concave portion or the convex portion occurs in the concave / convex pattern, the diffraction efficiency of the concave / convex pattern changes according to the pattern variation.

【0017】そして、回折が生じた被検査物からの反射
光又は透過光をフーリエ変換手段によりフーリエ変換
し、被検査物のフーリエ変換像を撮像手段により撮像す
ると、撮像されたフーリエ変換像に現れる各回折次光の
光の光量が、凹凸パターンの回折効率に応じて変化する
ことになる。
Then, when the reflected light or transmitted light from the inspection object on which the diffraction has occurred is Fourier-transformed by the Fourier transformation means, and the Fourier-transformed image of the inspection object is imaged by the imaging means, it appears in the imaged Fourier-transformed image. The light quantity of each diffraction order light changes according to the diffraction efficiency of the concavo-convex pattern.

【0018】したがって、撮像されたフーリエ変換像に
現れる各回折次光の光の光量変化を検出すれば、被検査
物の凹凸パターンの変動、例えば、凹部或いは凸部の幅
等の変動を検出することができる。
Therefore, if a change in the amount of light of each diffraction order light appearing in the captured Fourier transform image is detected, a change in the concavo-convex pattern of the object to be inspected, for example, a change in the width of a concave portion or a convex portion is detected. be able to.

【0019】本発明に係る検査装置によれば、以上のよ
うに、撮像手段により撮像された被検査物のフーリエ変
換像をもとに被検査物の状態が検査されるので、被検査
物の検査を迅速且つ適切に行うことができる。
According to the inspection apparatus of the present invention, as described above, the state of the inspection object is inspected based on the Fourier transform image of the inspection object captured by the imaging means. The inspection can be performed quickly and appropriately.

【0020】なお、この検査装置では、照明手段が、被
検査物に対する照明光の入射角度を可変にする入射角可
変手段を備えることが望ましい。このように、照明手段
が被検査物に対する照明光の入射角度を可変にする入射
角可変手段を備える場合には、例えば、照明光の被検査
物に対する入射角を被検査物に応じた最適な入射角に設
定して、被検査物の検査を効果的に行うことが可能とな
り、また、照明光の入射角を変えながら、それぞれの入
射角で照明された被検査物の複数のフーリエ変換像をも
とに被検査物の状態を検査することが可能となり、被検
査物の検査をより適切に行うことができる。
In this inspection apparatus, it is desirable that the illumination means include an incident angle varying means for varying an incident angle of the illumination light with respect to the inspection object. As described above, when the illumination unit includes the incident angle variable unit that varies the incident angle of the illumination light with respect to the inspection object, for example, the incident angle of the illumination light with respect to the inspection object is set to an optimum angle according to the inspection object. By setting the incident angle, the inspection of the inspection object can be performed effectively, and a plurality of Fourier transform images of the inspection object illuminated at the respective incident angles while changing the incident angle of the illumination light. It is possible to inspect the state of the inspection object based on the above, and the inspection of the inspection object can be performed more appropriately.

【0021】また、この検査装置では、照明手段が、被
検査物に対して照明光として紫外レーザ光を照射するこ
とが望ましい。このように、照明手段が被検査物に対し
て照明光として非常に短波長の光である紫外レーザ光を
照射するようにした場合には、照明光として可視光を照
射する場合に比べて、より微細なパターンを有する被検
査物の検査を適切に行うことができる。
In this inspection apparatus, it is desirable that the illuminating means irradiates the object to be inspected with ultraviolet laser light as illumination light. In this way, when the illuminating means irradiates the object to be inspected with ultraviolet laser light, which is light having a very short wavelength, as illumination light, compared with the case where visible light is illuminated as illumination light, Inspection of an inspection object having a finer pattern can be appropriately performed.

【0022】なお、照明手段が被検査物に対して照明光
としてコヒーレントな光である紫外レーザ光を照射する
場合には、スペックルノイズが生じるので、被検査物に
照射される紫外レーザ光の光路中に、スペックルノイズ
を打ち消すためのスペックル平均化手段を備えることが
望ましい。
When the illuminating means irradiates the inspection object with an ultraviolet laser beam which is coherent light as illumination light, speckle noise is generated. It is desirable to provide a speckle averaging means for canceling speckle noise in the optical path.

【0023】また、この検査装置は、被検査物からの反
射光又は透過光を偏光分離する偏光分離手段を備え、こ
の偏光分離手段により偏光分離された各偏光成分を撮像
手段が各々個別に検出して、被検査物のフーリエ変換像
を各々個別に撮像することが望ましい。このように、被
検査物からの反射光又は透過光を偏光分離手段により偏
光分離し、偏光分離された各偏光成分を撮像手段により
各々個別に検出して、被検査物のフーリエ変換像を各々
個別に撮像するようにした場合には、被検査物の偏光依
存性を利用して多面的に検査を行うことが可能となり、
被検査物の検査をより適切に行うことができる。
The inspection apparatus further includes polarization separation means for polarizing and separating the reflected light or transmitted light from the object to be inspected, and the imaging means individually detects the polarized components separated by the polarization separation means. Then, it is desirable to individually capture the Fourier transform images of the inspection object. As described above, the reflected light or the transmitted light from the inspection object is polarization-separated by the polarization separation unit, the polarization-separated polarization components are individually detected by the imaging unit, and the Fourier transform images of the inspection object are respectively detected. In the case where individual images are taken, it becomes possible to perform multifaceted inspection by utilizing the polarization dependence of the inspection object,
The inspection of the inspection object can be performed more appropriately.

【0024】また、本発明に係る他の検査装置は、被検
査物に対して照明光として紫外レーザ光を照射して被検
査物を照明する照明手段と、この照明手段により照明さ
れた被検査物からの反射光又は透過光をフーリエ変換す
るフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段によりフ
ーリエ変換された被検査物の反射光又は透過光を検出し
て被検査物のフーリエ変換像を撮像する撮像手段とを備
えている。そして、この検査装置では、撮像手段により
撮像された被検査物のフーリエ変換像をもとに被検査物
の状態を検査するようにしている。
Further, another inspection apparatus according to the present invention includes an illuminating means for illuminating the inspection object by irradiating the inspection object with an ultraviolet laser beam as illumination light, and an inspection apparatus illuminated by the illumination means. Fourier transform means for Fourier transforming reflected light or transmitted light from the object, and imaging for detecting the reflected light or transmitted light of the inspected object Fourier-transformed by the Fourier transform means to capture a Fourier transformed image of the inspected object Means. In this inspection apparatus, the state of the inspection object is inspected based on the Fourier transform image of the inspection object captured by the imaging unit.

【0025】この検査装置によれば、撮像手段により撮
像された被検査物のフーリエ変換像をもとに被検査物の
状態が検査されるので、被検査物の検査を迅速且つ適切
に行うことができる。また、この検査装置では、照明手
段が照明光として紫外レーザ光を照射して被検査物を照
明するので、照明光として可視光を照射する場合に比べ
て、より微細なパターンを有する被検査物の検査を適切
に行うことができる。
According to this inspection apparatus, the state of the inspection object is inspected based on the Fourier transform image of the inspection object imaged by the imaging means, so that the inspection of the inspection object can be performed quickly and appropriately. Can be. Further, in this inspection apparatus, since the illumination unit illuminates the inspection object by irradiating ultraviolet laser light as illumination light, the inspection object having a finer pattern than in the case of irradiating visible light as illumination light. Inspection can be performed appropriately.

【0026】なお、この検査装置では、照明手段が、被
検査物に対して照明光としてコヒーレントな光である紫
外レーザ光を照射するので、照明された被検査物の像に
スペックルノイズが生じる。したがって、この検査装置
では、被検査物に照射される紫外レーザ光の光路中に、
スペックルノイズを打ち消すためのスペックル平均化手
段を備えることが望ましい。
In this inspection apparatus, since the illumination means irradiates the inspection object with ultraviolet laser light, which is coherent light, as illumination light, speckle noise occurs in the illuminated image of the inspection object. . Therefore, in this inspection apparatus, in the optical path of the ultraviolet laser light irradiated on the inspection object,
It is desirable to provide a speckle averaging means for canceling speckle noise.

【0027】また、この検査装置では、照明手段が、被
検査物に対する紫外レーザ光の入射角度を可変にする入
射角可変手段を備えることが望ましい。このように、照
明手段が被検査物に対する紫外レーザ光の入射角度を可
変にする入射角可変手段を備える場合には、例えば、紫
外レーザ光の被検査物に対する入射角を被検査物に応じ
た最適な入射角に設定して、被検査物の検査を効果的に
行うことが可能となり、また、紫外レーザ光の入射角を
変えながら、それぞれの入射角で照明された被検査物の
複数のフーリエ変換像をもとに被検査物の状態を検査す
ることが可能となり、被検査物の検査をより適切に行う
ことができる。
In this inspection apparatus, it is desirable that the illuminating means include an incident angle varying means for varying an incident angle of the ultraviolet laser light to the inspection object. As described above, when the illumination unit includes the incident angle changing unit that changes the incident angle of the ultraviolet laser light with respect to the inspection object, for example, the incident angle of the ultraviolet laser light with respect to the inspection object is set according to the inspection object. By setting the optimum angle of incidence, it is possible to effectively inspect the object to be inspected.Also, while changing the angle of incidence of the ultraviolet laser light, a plurality of objects to be inspected illuminated at each angle of incidence can be obtained. The state of the inspection object can be inspected based on the Fourier transform image, and the inspection of the inspection object can be performed more appropriately.

【0028】また、この検査装置は、被検査物からの反
射光又は透過光を偏光分離する偏光分離手段を備え、こ
の偏光分離手段により偏光分離された各偏光成分を撮像
手段が各々個別に検出して、被検査物のフーリエ変換像
を各々個別に撮像することが望ましい。このように、被
検査物からの反射光又は透過光を偏光分離手段により偏
光分離し、偏光分離された各偏光成分を撮像手段により
各々個別に検出して、被検査物のフーリエ変換像を各々
個別に撮像するようにした場合には、被検査物の偏光依
存性を利用して多面的に検査を行うことが可能となり、
被検査物の検査をより適切に行うことができる。
The inspection apparatus further includes a polarization separation unit that separates the reflected light or the transmitted light from the object to be inspected, and the imaging unit individually detects each polarized light component separated by the polarization separation unit. Then, it is desirable to individually capture the Fourier transform images of the inspection object. As described above, the reflected light or the transmitted light from the inspection object is polarization-separated by the polarization separation unit, the polarization-separated polarization components are individually detected by the imaging unit, and the Fourier transform images of the inspection object are respectively detected. In the case where individual images are taken, it becomes possible to perform multifaceted inspection by utilizing the polarization dependence of the inspection object,
The inspection of the inspection object can be performed more appropriately.

【0029】また、本発明に係る検査方法は、所定の周
期の凹凸パターンを有する被検査物を照明光により照明
し、照明光により照明された被検査物からの反射光又は
透過光をフーリエ変換し、フーリエ変換された被検査物
の反射光又は透過光を検出して被検査物のフーリエ変換
像を撮像し、撮像された被検査物のフーリエ変換像をも
とに被検査物の状態を検査することを特徴としている。
Further, the inspection method according to the present invention illuminates an inspection object having a concavo-convex pattern with a predetermined period with illumination light, and performs Fourier transform on reflected light or transmitted light from the inspection object illuminated with the illumination light. Then, a Fourier-transformed image of the object to be inspected is detected by detecting the reflected light or transmitted light of the object to be Fourier-transformed, and the state of the object to be inspected is determined based on the Fourier-transformed image of the object to be inspected. It is characterized by inspecting.

【0030】この検査方法によれば、撮像された被検査
物のフーリエ変換像をもとに被検査物の状態が検査され
るので、被検査物の検査を迅速且つ適切に行うことがで
きる。
According to this inspection method, the state of the inspection object is inspected based on the captured Fourier transform image of the inspection object, so that inspection of the inspection object can be performed quickly and appropriately.

【0031】なお、この検査方法においては、照明光の
被検査物への入射角を被検査物に応じて最適な値に設定
しながら被検査物を照明することが望ましい。このよう
に、照明光の被検査物への入射角を被検査物に応じて最
適な値に設定しながら被検査物を照明することにより、
被検査物の検査をより効果的に行うことができる。
In this inspection method, it is desirable to illuminate the inspection object while setting the incident angle of the illumination light to the inspection object to an optimum value according to the inspection object. As described above, by illuminating the inspection object while setting the incident angle of the illumination light to the inspection object to an optimum value according to the inspection object,
The inspection of the inspection object can be performed more effectively.

【0032】また、この検査方法においては、照明光の
被検査物への入射角を変えながら、それぞれの入射角で
照明された被検査物のフーリエ変換像をそれぞれ撮像
し、撮像された被検査物の複数のフーリエ変換像をもと
に被検査物の状態を検査することが望ましい。このよう
に、照明光の入射角を変えながら被検査物を照明し、撮
像された被検査物の複数のフーリエ変換像をもとに被検
査物の状態を検査するようにすれば、被検査物の検査を
より適切に行うことができる。
In this inspection method, the Fourier transform images of the object illuminated at the respective incident angles are respectively taken while changing the incident angles of the illumination light to the object, and the imaged inspection object is taken. It is desirable to inspect the state of the inspection object based on a plurality of Fourier transform images of the object. As described above, by illuminating the inspection object while changing the incident angle of the illumination light, and inspecting the state of the inspection object based on a plurality of Fourier transform images of the inspection object, the inspection object can be inspected. Inspection of an object can be performed more appropriately.

【0033】また、この検査方法においては、被検査物
を紫外レーザ光により照明することが望ましい。このよ
うに、非常に短波長の光である紫外レーザ光により被検
査物を照射するようにした場合には、被検査物を可視光
を照射する場合に比べて、より微細なパターンを有する
被検査物の検査を適切に行うことができる。
In this inspection method, it is desirable that the object to be inspected is illuminated with ultraviolet laser light. As described above, when an object to be inspected is irradiated with an ultraviolet laser beam, which is a light having a very short wavelength, an object having a finer pattern is illuminated than when the object to be inspected is irradiated with visible light. The inspection of the inspection object can be performed appropriately.

【0034】また、本発明に係る他の検査方法は、被検
査物を紫外レーザ光により照明し、紫外レーザ光により
照明された被検査物からの反射光又は透過光をフーリエ
変換し、フーリエ変換された被検査物の反射光又は透過
光を検出して被検査物のフーリエ変換像を撮像し、撮像
された被検査物のフーリエ変換像をもとに被検査物の状
態を検査することを特徴としている。
In another inspection method according to the present invention, an object to be inspected is illuminated with an ultraviolet laser beam, and reflected light or transmitted light from the object illuminated by the ultraviolet laser beam is subjected to Fourier transform, and Fourier transform is performed. Detecting reflected light or transmitted light of the inspected object and imaging a Fourier transform image of the inspected object, and inspecting the state of the inspected object based on the captured Fourier transform image of the inspected object. Features.

【0035】この検査方法によれば、撮像された被検査
物のフーリエ変換像をもとに被検査物の状態が検査され
るので、被検査物の検査を迅速且つ適切に行うことがで
きる。また、この検査方法によれば、非常に短波長の光
である紫外レーザ光により被検査物を照明するようにし
ているので、被検査物を可視光を照射する場合に比べ
て、より微細なパターンを有する被検査物の検査を適切
に行うことができる。
According to this inspection method, the state of the inspection object is inspected based on the captured Fourier transform image of the inspection object, so that the inspection of the inspection object can be performed quickly and appropriately. In addition, according to this inspection method, the object to be inspected is illuminated with ultraviolet laser light, which is light having a very short wavelength, so that the object to be inspected is finer than when irradiating the object with visible light. The inspection of the inspection object having the pattern can be appropriately performed.

【0036】なお、この検査方法においては、紫外レー
ザ光の被検査物への入射角を被検査物に応じて最適な値
に設定しながら被検査物を照明することが望ましい。こ
のように、紫外レーザ光の被検査物への入射角を被検査
物に応じて最適な値に設定しながら被検査物を照明する
ことにより、被検査物の検査をより効果的に行うことが
できる。
In this inspection method, it is desirable to illuminate the inspection object while setting the incident angle of the ultraviolet laser light to the inspection object to an optimum value according to the inspection object. In this way, the inspection of the inspection object is performed more effectively by illuminating the inspection object while setting the incident angle of the ultraviolet laser light to the inspection object to an optimum value according to the inspection object. Can be.

【0037】また、この検査方法においては、紫外レー
ザ光の被検査物への入射角を変えながら、それぞれの入
射角で照明された被検査物のフーリエ変換像をそれぞれ
撮像し、撮像された被検査物の複数のフーリエ変換像を
もとに被検査物の状態を検査することが望ましい。この
ように、紫外レーザ光の入射角を変えながら被検査物を
照明し、撮像された被検査物の複数のフーリエ変換像を
もとに被検査物の状態を検査するようにすれば、被検査
物の検査をより適切に行うことができる。
In this inspection method, the Fourier transform images of the object illuminated at the respective incident angles are respectively taken while changing the incident angles of the ultraviolet laser light to the object, and the imaged object is taken. It is desirable to inspect the state of the inspection object based on a plurality of Fourier transform images of the inspection object. By illuminating the inspection object while changing the incident angle of the ultraviolet laser light and inspecting the state of the inspection object based on a plurality of Fourier transform images of the inspection object as described above, The inspection of the inspection object can be performed more appropriately.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、本発明に
係る検査装置を用いて、半導体集積回路等の回路パター
ンが形成された半導体ウェハの検査を行う例について説
明するが、本発明に係る検査装置は、この例に限定され
るものではなく、微細なパターンの検査に対して広く適
用可能であり、例えば、ハードディスクドライブに用い
られる磁気ヘッドの検査や、微細なパターンが形成され
たフラットパネルディスプレイの検査等にも有効であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Here, an example will be described in which the inspection apparatus according to the present invention is used to inspect a semiconductor wafer on which a circuit pattern such as a semiconductor integrated circuit is formed, but the inspection apparatus according to the present invention is limited to this example. It can be widely applied to inspection of fine patterns, for example, it is also effective for inspection of magnetic heads used in hard disk drives, inspection of flat panel displays on which fine patterns are formed, etc. is there.

【0039】本発明に係る検査装置は、半導体ウェハに
形成された回路パターンを照明光により照明し、その透
過光又は反射光をフーリエ変換して、回路パターンのフ
ーリエ変換像を観察することによって、半導体ウェハに
形成された回路パターンの状態を検査するようにしてい
る。すなわち、検査する回路パターンのフーリエ変換像
には、半導体ウェハの透過率或いは反射率や回路パター
ンの位相等を空間周波数についてフーリエ変換した分布
が現れる。本発明に係る検査装置では、このフーリエ変
換像に現れる分布を検出し、これをもとに半導体ウェハ
に形成された回路パターンの状態を検査するようにして
いる。
The inspection apparatus according to the present invention illuminates a circuit pattern formed on a semiconductor wafer with illumination light, Fourier-transforms transmitted light or reflected light, and observes a Fourier-transformed image of the circuit pattern. The state of the circuit pattern formed on the semiconductor wafer is inspected. That is, in the Fourier transform image of the circuit pattern to be inspected, a distribution in which the transmittance or the reflectance of the semiconductor wafer, the phase of the circuit pattern, or the like is Fourier transformed with respect to the spatial frequency appears. The inspection apparatus according to the present invention detects the distribution appearing in the Fourier transform image and inspects the state of the circuit pattern formed on the semiconductor wafer based on the distribution.

【0040】半導体ウェハに形成された回路パターン
は、縦方向或いは横方向に凹部と凸部とが所定の周期で
並ぶ凹凸パターン(L/Sパターン:Line and Space P
attern)よりなるものが多く、本発明に係る検査装置
は、このようなL/Sパターンの状態を検査する検査装
置として特に好適である。
The circuit pattern formed on the semiconductor wafer has a concave / convex pattern (L / S pattern: Line and Space P) in which concave portions and convex portions are arranged at predetermined intervals in the vertical or horizontal direction.
The inspection apparatus according to the present invention is particularly suitable as an inspection apparatus for inspecting the state of such an L / S pattern.

【0041】本発明に係る検査装置により、半導体ウェ
ハに形成されたL/Sパターンの状態を検査する原理に
ついて、図1を参照して説明する。
The principle of inspecting the state of the L / S pattern formed on the semiconductor wafer by the inspection device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0042】被検査物である半導体ウェハ100のL/
Sパターン101に照明光を照射すると、L/Sパター
ン101が回折格子として働き、照明光に回折が生じ
る。そして、回折が生じた照明光の透過光又は反射光を
フーリエ変換レンズ102を用いてフーリエ変換し、フ
ーリエ像面に結像するL/Sパターン101のフーリエ
変換像を観察すると、そのフーリエ変換像には、L/S
パターン101にて回折された照明光の各回折次光が特
定の点に集中した分布が得られる。
The L / L of the semiconductor wafer 100 to be inspected is
When the S pattern 101 is irradiated with illumination light, the L / S pattern 101 functions as a diffraction grating, and diffraction occurs in the illumination light. Then, the transmitted light or the reflected light of the illumination light having undergone the diffraction is Fourier-transformed using the Fourier-transform lens 102, and the Fourier-transformed image of the L / S pattern 101 formed on the Fourier image plane is observed. Has L / S
A distribution is obtained in which each diffraction order light of the illumination light diffracted by the pattern 101 is concentrated at a specific point.

【0043】ここで、L/Sパターン101のフーリエ
変換像に現れる照明光の各回折次光の強度は、L/Sパ
ターン101の回折効率に依存し、L/Sパターン10
1の回折効率が変化すると、そのフーリエ変換像に現れ
る照明光の各回折次光の強度が変化する。また、L/S
パターン101の回折効率は、L/Sパターン101の
形状に依存し、L/Sパターン101の形状が変化する
と、その回折効率も変化する。したがって、L/Sパタ
ーン101のフーリエ変換像に現れる照明光の各回折次
光の強度を検出することによって、L/Sパターン10
1の形状変化についての情報を得ることができる。
Here, the intensity of each diffraction order light of the illumination light appearing in the Fourier transform image of the L / S pattern 101 depends on the diffraction efficiency of the L / S pattern 101 and the L / S pattern 10
When the diffraction efficiency 1 changes, the intensity of each diffraction order light of the illumination light appearing in the Fourier transform image changes. Also, L / S
The diffraction efficiency of the pattern 101 depends on the shape of the L / S pattern 101, and when the shape of the L / S pattern 101 changes, the diffraction efficiency also changes. Therefore, by detecting the intensity of each diffraction order light of the illumination light appearing in the Fourier transform image of the L / S pattern 101, the L / S pattern 10
1 can obtain information about the shape change.

【0044】本発明を適用した検査装置では、以上の原
理を利用して、半導体ウェハ100に形成されたL/S
パターン101のフーリエ変換像を撮像し、例えば、撮
像されたフーリエ変換像と、予め得られた正しいL/S
パターン101のフーリエ変換像とを比較することによ
って、不良のL/Sパターン101を判別することが可
能である。
In the inspection apparatus to which the present invention is applied, the L / S formed on the semiconductor wafer 100 is
An image of the Fourier transform image of the pattern 101 is taken, and for example, the taken Fourier transform image and the correct L / S
The defective L / S pattern 101 can be determined by comparing the Fourier transform image of the pattern 101 with the Fourier transform image.

【0045】本発明を適用した検査装置の一構成例を図
2に示す。この図2に示す検査装置1は、被検査物であ
る半導体ウェハ100のL/Sパターン101に、照明
光として紫外レーザ光を照射し、その反射光をフーリエ
変換して、フーリエ面に結像されるL/Sパターン10
1のフーリエ変換像を撮像し、このフーリエ変換像をも
とに、L/Sパターン101の検査を行うように構成さ
れている。
FIG. 2 shows an example of the configuration of an inspection apparatus to which the present invention is applied. The inspection apparatus 1 shown in FIG. 2 irradiates an L / S pattern 101 of a semiconductor wafer 100 to be inspected with ultraviolet laser light as illumination light, performs a Fourier transform on the reflected light, and forms an image on a Fourier surface. L / S pattern 10
The imaging apparatus is configured to take one Fourier transform image and inspect the L / S pattern 101 based on the Fourier transform image.

【0046】この検査装置1は、被検査物である半導体
ウェハ100のL/Sパターン101を照明する照明光
の光源として、紫外線固体レーザ2を用いている。この
紫外線固体レーザ2は、YAGレーザ等の固体レーザを
非線形光学結晶を用いて波長変換し、例えば、波長が2
66nm程度の紫外レーザ光を出射するようにしたもの
である。
This inspection apparatus 1 uses an ultraviolet solid-state laser 2 as a light source of illumination light for illuminating an L / S pattern 101 of a semiconductor wafer 100 to be inspected. This ultraviolet solid laser 2 converts the wavelength of a solid laser such as a YAG laser using a nonlinear optical crystal.
An ultraviolet laser beam of about 66 nm is emitted.

【0047】検査装置の検査能力は、検査対象に照射す
る照明光の波長に依存し、照明光の波長が短波長である
方がより微細な構造の検査が可能となる。本発明を適用
した検査装置1は、照明光の光源として紫外線固体レー
ザ2が用いられ、短波長の紫外レーザ光で半導体ウェハ
100のL/Sパターン101を照明するようになされ
ているので、微細な構造のL/Sパターン101の検査
を適切に行うことができる。特に、半導体ウェハ100
に形成されるL/Sパターン101は近年益々微細化さ
れてきており、凸部の幅(以下、線幅という。)が0.
18μm程度にまでなってきている。そして、このL/
Sパターン101は、今後、更に微細化される傾向にあ
る。本発明を適用した検査装置1では、短波長の紫外レ
ーザ光を照明光として用いることにより、このように非
常に微細化されたL/Sパターン101についても適切
に検査が行えるようになされている。
The inspection capability of the inspection apparatus depends on the wavelength of the illumination light to be irradiated on the inspection object. A shorter wavelength of the illumination light enables inspection of a finer structure. In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, since the ultraviolet solid laser 2 is used as a light source of the illumination light and the L / S pattern 101 of the semiconductor wafer 100 is illuminated with a short wavelength ultraviolet laser light, The inspection of the L / S pattern 101 having a simple structure can be appropriately performed. In particular, the semiconductor wafer 100
In recent years, the L / S pattern 101 formed on the substrate has been increasingly miniaturized, and the width of the convex portion (hereinafter, referred to as line width) is 0.1 mm.
It has been reduced to about 18 μm. And this L /
The S pattern 101 tends to be further miniaturized in the future. In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, by using a short-wavelength ultraviolet laser beam as illumination light, it is possible to appropriately inspect even the L / S pattern 101 which is extremely miniaturized in this way. .

【0048】また、照明光が短波長の光であれば、この
照明光により照明された被検査物のフーリエ変換像を広
い空間周波数帯域について観察することができるので、
被検査物である半導体ウェハ100に形成されたL/S
パターン101のフーリエ変換像を観察する検査装置1
では、短波長の紫外光レーザを照明光として用いること
が非常に有効である。また、照明光の波長に対するL/
Sパターン101の凹部の深さの比や、照明光の波長に
対するL/Sパターン101の線幅変動の比が大きいほ
ど、L/Sパターン101の回折効率の変化が、L/S
パターン101の形状変化に対して敏感になるため、L
/Sパターン101の回折効率の変化に依存するフーリ
エ変換像の変化をもとにL/Sパターン101の形状変
化を検査する検査装置1では、短波長の紫外レーザ光を
照明光として用いることが非常に有効である。
If the illumination light has a short wavelength, the Fourier transform image of the object illuminated by the illumination light can be observed in a wide spatial frequency band.
L / S formed on semiconductor wafer 100 to be inspected
Inspection apparatus 1 for observing Fourier transform image of pattern 101
In this case, it is very effective to use a short wavelength ultraviolet laser as illumination light. Also, L / L for the wavelength of the illumination light
As the ratio of the depth of the concave portion of the S pattern 101 or the ratio of the line width variation of the L / S pattern 101 to the wavelength of the illumination light increases, the change in the diffraction efficiency of the L / S pattern 101 increases.
Since it becomes sensitive to a change in the shape of the pattern 101, L
In the inspection apparatus 1 for inspecting a change in the shape of the L / S pattern 101 based on a change in the Fourier transform image depending on a change in the diffraction efficiency of the / S pattern 101, an ultraviolet laser beam having a short wavelength may be used as illumination light. Very effective.

【0049】さらに、紫外線固体レーザ2は、装置自体
が小型であり、水冷が不要である等、取り扱い上でも優
れており、検査装置1における照明光の光源として最適
である。
Further, the ultraviolet solid-state laser 2 is excellent in handling such that the apparatus itself is small and does not require water cooling, and is optimal as a light source of illumination light in the inspection apparatus 1.

【0050】なお、本発明に係る検査装置において、照
明光の光源は、以上のような紫外線固体レーザ2に限定
されるものではなく、例えば、InGaN系の青色半導
体レーザ等を用いるようにしてもよい。
In the inspection apparatus according to the present invention, the light source of the illuminating light is not limited to the ultraviolet solid-state laser 2 described above. For example, an InGaN-based blue semiconductor laser or the like may be used. Good.

【0051】検査装置1において、紫外線固体レーザ2
から出射された照明光(紫外レーザ光)は、集光レンズ
3及び紫外光用ファイバ4により導かれ、レンズ5を介
して回転拡散板6上に集光するようになされている。
In the inspection apparatus 1, the ultraviolet solid-state laser 2
Illumination light (ultraviolet laser light) emitted from is guided by the condenser lens 3 and the ultraviolet light fiber 4, and is condensed on the rotary diffusion plate 6 via the lens 5.

【0052】検査装置1は、干渉性の良いレーザ光を照
明光として用いているので、スペックルノイズが生じる
ことになる。検査装置1では、このスペックルノイズを
打ち消さないと、L/Sパターン101のフーリエ変換
像を適切に観察することができない。そこで、この検査
装置1においては、スペックルノイズを打ち消すための
スペックル平均化手段として、回転拡散板6を照明光の
光路中に配設している。そして、照明光がこの回転拡散
板6を透過するようにすることで、スペックルノイズを
打ち消すようにしている。
Since the inspection apparatus 1 uses laser light having good coherence as illumination light, speckle noise is generated. The inspection apparatus 1 cannot properly observe the Fourier transform image of the L / S pattern 101 unless the speckle noise is canceled. Therefore, in the inspection apparatus 1, the rotating diffuser 6 is disposed in the optical path of the illumination light as speckle averaging means for canceling speckle noise. The illumination light is transmitted through the rotating diffusion plate 6 to cancel the speckle noise.

【0053】なお、本発明に係る検査装置において、ス
ペックル平均化手段は、以上のような回転拡散板6に限
定されるものではなく、例えば、ファイバのバンドル等
を用いるようにしてもよい。
In the inspection apparatus according to the present invention, the speckle averaging means is not limited to the rotating diffusion plate 6 as described above, and for example, a fiber bundle or the like may be used.

【0054】検査装置1において、回転拡散板6を透過
した照明光は、コンデンサーレンズ7を介して第1のビ
ームスプリッタ8に入射するようになされている。
In the inspection apparatus 1, the illumination light transmitted through the rotary diffusion plate 6 is incident on the first beam splitter 8 via the condenser lens 7.

【0055】第1のビームスプリッタ8は、被検査物で
ある半導体ウェハ100のL/Sパターン101に照射
する照明光の光路と、L/Sパターン101にて反射さ
れた反射光の光路とを分離するためのものである。そし
て、この検査装置1においては、第1のビームスプリッ
タ8により反射された照明光が、対物レンズ9を介し
て、半導体ウェハ100のL/Sパターン101に照射
されるようになされている。
The first beam splitter 8 separates the optical path of illumination light for irradiating the L / S pattern 101 of the semiconductor wafer 100 to be inspected with the optical path of light reflected by the L / S pattern 101. It is for separation. Then, in the inspection apparatus 1, the illumination light reflected by the first beam splitter 8 is applied to the L / S pattern 101 of the semiconductor wafer 100 via the objective lens 9.

【0056】半導体ウェハ100は、検査用ステージ1
0上に載置されている。検査用ステージ10は、半導体
ウェハ100を支持すると共に、この半導体ウェハ10
0を水平方向や垂直方向に移動させ、所定の検査位置に
位置決めする機能を有している。この検査用ステージ1
0は、検査装置1の各機構の動作を制御する制御用コン
ピュータ11に接続されており、この制御用コンピュー
タ11から供給される制御信号に基づいて、当該検査用
ステージ10上に載置された半導体ウェハ100を移動
させ、所定の検査位置に位置決めする。この検査装置1
では、以上のように、検査用ステージ10によって所定
の検査位置に位置決めされた半導体ウェハ100のL/
Sパターン101に、紫外線固体レーザ2からの紫外光
レーザが照明光として照射されるようになされている。
The semiconductor wafer 100 is placed on the inspection stage 1
0. The inspection stage 10 supports the semiconductor wafer 100 and
It has a function of moving 0 in a horizontal direction or a vertical direction and positioning it at a predetermined inspection position. This inspection stage 1
Numeral 0 is connected to a control computer 11 for controlling the operation of each mechanism of the inspection apparatus 1, and is mounted on the inspection stage 10 based on a control signal supplied from the control computer 11. The semiconductor wafer 100 is moved and positioned at a predetermined inspection position. This inspection device 1
As described above, the L / L of the semiconductor wafer 100 positioned at the predetermined inspection position by the inspection stage 10 as described above.
The S pattern 101 is irradiated with an ultraviolet laser from the ultraviolet solid-state laser 2 as illumination light.

【0057】ここで、照明光が照射されるL/Sパター
ン101は、上述したように、凹部と凸部とが所定の周
期で並ぶ凹凸パターンであるので、L/Sパターン10
1に照射された照明光は、このL/Sパターン101に
よって回折されることになる。
Here, the L / S pattern 101 to which the illumination light is applied is a concavo-convex pattern in which the concave portions and the convex portions are arranged at a predetermined cycle, as described above.
The illumination light applied to the light source 1 is diffracted by the L / S pattern 101.

【0058】半導体ウェハ100に照射された照明光
は、この半導体ウェハ100により反射され、その反射
光が、対物レンズ9を介して、第1のビームスプリッタ
8に再び入射する。そして、第1のビームスプリッタ8
を透過した反射光が、第2のビームスプリッタ12に入
射する。なお、対物レンズ9としては、例えば、開口数
が0.9程度の高開口数のレンズが用いられる。そし
て、対物レンズ9は、アクチュエータ20によって、検
査用ステージ10上に載置された半導体ウェハ100に
近接離間する方向に移動可能に保持されており、制御用
コンピュータ11からの制御信号に基づいて、アクチュ
エータ20が対物レンズ9を半導体ウェハ100に近接
離間する方向に移動操作することによって、対物レンズ
9の自動焦点制御が行われるようになされている。
The illumination light applied to the semiconductor wafer 100 is reflected by the semiconductor wafer 100, and the reflected light enters the first beam splitter 8 again via the objective lens 9. Then, the first beam splitter 8
The reflected light transmitted through the second beam splitter 12 enters the second beam splitter 12. Note that, as the objective lens 9, for example, a lens having a high numerical aperture of about 0.9 is used. The objective lens 9 is held by an actuator 20 so as to be movable in a direction to approach and separate from the semiconductor wafer 100 mounted on the inspection stage 10, and based on a control signal from a control computer 11, The automatic focus control of the objective lens 9 is performed by the actuator 20 moving the objective lens 9 in the direction of moving toward and away from the semiconductor wafer 100.

【0059】第2のビームスプリッタ12は、半導体ウ
ェハ100にて反射された反射光の光路を2つに分離す
るためのものである。そして、この検査装置1において
は、第2のビームスプリッタ12に入射した反射光のう
ち、第2のビームスプリッタ12により反射された光
を、第1の結像レンズ13を介して、第1のCCD(ch
arge-coupled device)撮像素子14上に結像させるよ
うになされている。したがって、この検査装置1では、
第1のCCD撮像素子14によって、L/Sパターン1
01の照明光が照射された部分全体の像が撮像されるこ
とになる。この第1のCCD撮像素子14によって撮像
されたL/Sパターン101の像は、L/Sパターン1
01の回折効率に応じた強度分布をもつ画像である。
The second beam splitter 12 splits the optical path of the light reflected by the semiconductor wafer 100 into two. Then, in the inspection apparatus 1, of the reflected light that has entered the second beam splitter 12, the light reflected by the second beam splitter 12 is transmitted through the first imaging lens 13 to the first light. CCD (ch
An image is formed on an image sensor 14 (arge-coupled device). Therefore, in this inspection device 1,
The L / S pattern 1
Thus, an image of the entire portion irradiated with the 01 illumination light is captured. The image of the L / S pattern 101 imaged by the first CCD image sensor 14 is an L / S pattern 1
11 is an image having an intensity distribution according to the diffraction efficiency of No. 01.

【0060】この検査装置1において、第1のCCD撮
像素子14は、制御用コンピュータ11に接続されてお
り、この第1のCCD撮像素子14により撮像されたL
/Sパターン101の像を制御用コンピュータ11に取
り込むことができるようになされている。検査装置1で
は、この第1のCCD撮像素子14により撮像されたL
/Sパターン101の像を制御用コンピュータ11によ
って処理して各種の情報を取得し、例えば、被検査物で
ある半導体ウェハ100が所定の検査位置からずれてい
るときは、検査用ステージ10を駆動して半導体ウェハ
100を所定の検査位置に移動させ、また、対物レンズ
9の焦点位置がずれているときは、対物レンズ9を移動
させて焦点を合わせるといったような、適切な検査を行
うために必要とされる各機構の制御を行うようにしてい
る。
In the inspection apparatus 1, the first CCD image pickup device 14 is connected to the control computer 11, and the first CCD image pickup device 14 picks up the L image picked up by the first CCD image pickup device 14.
The image of the / S pattern 101 can be taken into the control computer 11. In the inspection device 1, the L image picked up by the first CCD
The image of the / S pattern 101 is processed by the control computer 11 to obtain various information. For example, when the semiconductor wafer 100 to be inspected is shifted from a predetermined inspection position, the inspection stage 10 is driven. In order to perform an appropriate inspection such as moving the semiconductor wafer 100 to a predetermined inspection position and, when the focal position of the objective lens 9 is deviated, moving the objective lens 9 to focus. The required mechanisms are controlled.

【0061】また、この検査装置1においては、第2の
ビームスプリッタ12に入射した反射光のうち、第2の
ビームスプリッタ12を透過した光を、第2の結像レン
ズ15、可変アパーチャ16、フーリエ変換レンズ17
を介して、第2のCCD撮像素子18上に結像させるよ
うになされている。
In the inspection apparatus 1, of the reflected light incident on the second beam splitter 12, the light transmitted through the second beam splitter 12 is converted into the second image forming lens 15, the variable aperture 16, Fourier transform lens 17
The image is formed on the second CCD image pickup device 18 through the.

【0062】可変アパーチャ16は、照明光により照明
されたL/Sパターン101のうち、観察したい部分か
らの反射光のみを抽出するためのものである。すなわ
ち、この可変アパーチャ16は、照明光により照明され
たL/Sパターン101のうち、観察したい部分からの
反射光のみを透過して、それ以外の部分を遮断するよう
になされている。なお、この可変アパーチャ16は、制
御用コンピュータ11に接続されており、制御用コンピ
ュータ11による制御により、反射光の透過させる部分
を任意に変更することができるようになされている。な
お、照明光により照明されたL/Sパターン101のう
ち、観察したい部分からの反射光のみを抽出する手段
は、以上のような可変アパーチャ16に限定されるもの
ではなく、例えば、パターン毎に予めマスクを用意して
おき、このマスクを切り替えて用いるようにしてもよ
い。また、L/Sパターン101の照明光が照射された
部分の全体を観察したい場合には、このような手段を設
けなくてもよい。
The variable aperture 16 is for extracting only the reflected light from the portion to be observed in the L / S pattern 101 illuminated by the illumination light. That is, the variable aperture 16 transmits only the reflected light from the portion to be observed in the L / S pattern 101 illuminated by the illumination light, and blocks the other portions. The variable aperture 16 is connected to the control computer 11 so that the portion through which the reflected light is transmitted can be arbitrarily changed under the control of the control computer 11. Note that, of the L / S pattern 101 illuminated by the illumination light, the means for extracting only the reflected light from the portion to be observed is not limited to the variable aperture 16 as described above. A mask may be prepared in advance, and this mask may be switched and used. When it is desired to observe the entire portion of the L / S pattern 101 irradiated with the illumination light, such a unit may not be provided.

【0063】フーリエ変換レンズ17は、可変アパーチ
ャ16を透過した反射光をフーリエ変換するためのもの
である。この検査装置1では、L/Sパターン101に
照射された照明光の反射光を、このフーリエ変換レンズ
17によってフーリエ変換し、L/Sパターン101の
フーリエ変換像を第2のCCD撮像素子18によって撮
像するようにしている。
The Fourier transform lens 17 is for Fourier transforming the reflected light transmitted through the variable aperture 16. In the inspection device 1, the reflected light of the illumination light applied to the L / S pattern 101 is Fourier-transformed by the Fourier transform lens 17, and the Fourier-transformed image of the L / S pattern 101 is subjected to the second CCD imaging device 18. An image is taken.

【0064】そして、この検査装置1において、第2の
CCD撮像素子18は、制御用コンピュータ11に接続
されており、この第2のCCD撮像素子18により撮像
されたL/Sパターン101のフーリエ変換像を制御用
コンピュータ11に取り込むことができるようになされ
ている。検査装置1では、この第2のCCD撮像素子1
8により撮像されたL/Sパターン101のフーリエ変
換像を制御用コンピュータ11によって処理することに
より、L/Sパターン101の検査を行うようにしてい
る。具体的には、検査装置1は、例えば、第2のCCD
撮像素子18により撮像されたL/Sパターン101の
フーリエ変換像と、予め得られた正しいL/Sパターン
101のフーリエ変換像とを比較することによって、不
良のL/Sパターン101を判別するようにしている。
In the inspection apparatus 1, the second CCD image sensor 18 is connected to the control computer 11, and performs Fourier transform of the L / S pattern 101 imaged by the second CCD image sensor 18. An image can be taken into the control computer 11. In the inspection device 1, the second CCD image pickup device 1
The control computer 11 processes the Fourier-transformed image of the L / S pattern 101 captured by the controller 8 to inspect the L / S pattern 101. Specifically, the inspection device 1 is, for example, a second CCD.
The defective L / S pattern 101 is determined by comparing the Fourier transform image of the L / S pattern 101 captured by the image sensor 18 with the Fourier transform image of the correct L / S pattern 101 obtained in advance. I have to.

【0065】L/Sパターン101のフーリエ変換像に
は、上述したように、L/Sパターン101にて回折さ
れた照明光の各回折次光が特定の点に集中した分布が得
られる。そして、この各回折次光の強度が、L/Sパタ
ーン101の形状変化に応じて変化する回折効率に応じ
た強度となるので、この各回折次光の強度から、L/S
パターン101の形状変化を推定することができる。
As described above, in the Fourier transform image of the L / S pattern 101, a distribution is obtained in which each diffraction order light of the illumination light diffracted by the L / S pattern 101 is concentrated at a specific point. Then, since the intensity of each diffraction order light becomes an intensity corresponding to the diffraction efficiency that changes according to the shape change of the L / S pattern 101, the L / S
The shape change of the pattern 101 can be estimated.

【0066】ところで、L/Sパターン101の回折効
率に変化をもたらす要因としては、L/Sパターン10
1の線幅の変動や凹部の深さの変動、L/Sパターン1
01の空間周波数の変動等の形状変化の他にも、半導体
ウェハ100の材料の屈折率の変動等、様々な要因が考
えられる。したがって、これら複数の要因が同時に変動
する場合には、L/Sパターン101のフーリエ変換像
から特定の要因の変動を一意的に検出することはできな
い。
The factor that causes a change in the diffraction efficiency of the L / S pattern 101 is as follows.
1 line width fluctuation and concave part depth fluctuation, L / S pattern 1
In addition to a shape change such as a change in the spatial frequency of 01, various factors such as a change in the refractive index of the material of the semiconductor wafer 100 can be considered. Therefore, when the plurality of factors fluctuate at the same time, it is not possible to uniquely detect the fluctuation of a specific factor from the Fourier transform image of the L / S pattern 101.

【0067】しかしながら、半導体集積回路等の回路パ
ターンの製造プロセスの中で、特定のプロセスでの不良
を検査する上では、そのプロセスで不良となる要因はあ
る程度限定されるので、検査装置1によってそのプロセ
スにおける特定の要因の変動を検出することが可能とな
る。例えば、あるプロセスにおいて、L/Sパターン1
01の線幅が変動する可能性があり、他の要因の変動を
無視できるとすれば、検査装置1によって、L/Sパタ
ーン101のフーリエ変換像をもとに、L/Sパターン
101の線幅の変動を検出することが可能となる。
However, in inspecting a defect in a specific process in a process of manufacturing a circuit pattern of a semiconductor integrated circuit or the like, the factors that cause a defect in the process are limited to some extent. It is possible to detect a change in a specific factor in the process. For example, in a certain process, L / S pattern 1
Assuming that the line width of the L / S pattern 101 may fluctuate and the fluctuations of other factors can be ignored, the inspection apparatus 1 uses the line of the L / S pattern 101 based on the Fourier transform image of the L / S pattern 101. It is possible to detect a variation in width.

【0068】具体的には、リソグラフィ工程において
は、デフォーカスや収差が発生して結像状態が劣化する
と、その影響が、主にL/Sパターン101の線幅の変
動として現れる。すなわち、結像状態の劣化によってぼ
けが生じることにより、L/Sパターン101の線幅が
太くなる。このように、結像状態の劣化に起因してL/
Sパターン101の線幅が太くなると、L/Sパターン
101の回折効率が変化して、検査装置1の第2のCC
D撮像素子18により撮像されたL/Sパターン101
のフーリエ変換像に現れる各回折次光の強度が変化する
ことになる。したがって、この場合には、L/Sパター
ン101のフーリエ変換像に現れる各回折次光の強度変
化をモニタリングすることで、L/Sパターン101の
線幅の変動を検出することが可能となる。
More specifically, in the lithography process, when defocusing and aberrations occur to deteriorate the imaging state, the effect mainly appears as a variation in the line width of the L / S pattern 101. That is, the line width of the L / S pattern 101 increases due to blurring caused by the deterioration of the imaging state. As described above, due to the deterioration of the imaging state, L /
When the line width of the S pattern 101 increases, the diffraction efficiency of the L / S pattern 101 changes, and the second CC of the inspection apparatus 1
L / S pattern 101 imaged by D image sensor 18
Will change in the intensity of each diffraction order light appearing in the Fourier transform image of. Therefore, in this case, it is possible to detect a change in the line width of the L / S pattern 101 by monitoring the intensity change of each diffraction order light appearing in the Fourier transform image of the L / S pattern 101.

【0069】本発明を適用した検査装置1においては、
以上のように、被検査物である半導体ウェハ100のL
/Sパターン101からの反射光をフーリエ変換レンズ
17によりフーリエ変換し、L/Sパターン101のフ
ーリエ変換像を第2のCCD撮像素子18によって撮像
し、この第2のCCD撮像素子18によって撮像された
L/Sパターン101のフーリエ変換像をもとにして、
L/Sパターン101の状態を検査するようにしている
ので、例えばL/Sパターン101の線幅の変動等、L
/Sパターン101の状態の検査を迅速且つ適切に行う
ことができる。
In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied,
As described above, the L of the semiconductor wafer 100 to be inspected is
The reflected light from the / S pattern 101 is Fourier transformed by the Fourier transform lens 17, and the Fourier transformed image of the L / S pattern 101 is captured by the second CCD image sensor 18, and is captured by the second CCD image sensor 18. Based on the Fourier transform image of the L / S pattern 101
Since the state of the L / S pattern 101 is inspected, for example, L / S
/ S pattern 101 can be inspected quickly and appropriately.

【0070】詳述すると、これまでの検査装置では、L
/Sパターン101の線幅の検査を行う場合、L/Sパ
ターン101のフーリエ変換していない像、すなわち、
本発明を適用した検査装置1の第1のCCD撮像素子1
4により撮像されるL/Sパターン101の像をもと
に、パターンと直交する方向の断面について平均化処理
を行って、L/Sパターン101の線幅の検査を行うよ
うにしていた。しかしながら、この手法では、CCD撮
像素子の各ピクセル毎の信号とノイズを同時に積分する
ことになり、S/N比の観点からは問題があった。
Specifically, in the conventional inspection apparatus, L
When inspecting the line width of the / S pattern 101, an image of the L / S pattern 101 that has not been subjected to Fourier transform, that is,
First CCD imaging device 1 of inspection apparatus 1 to which the present invention is applied
4, an averaging process is performed on a cross section in a direction perpendicular to the pattern, based on the image of the L / S pattern 101, and the line width of the L / S pattern 101 is inspected. However, in this method, the signal and noise for each pixel of the CCD image sensor are integrated simultaneously, and there is a problem from the viewpoint of the S / N ratio.

【0071】これに対して、本発明を適用した検査装置
1では、L/Sパターン101のフーリエ変換像を第2
のCCD撮像素子18により撮像するので、必要な情報
が第2のCCD撮像素子18の一部のピクセルに集中し
て現れることになり、信号のみが積分されたかたちで光
から電気信号への変換が行われる。したがって、この検
査装置1では、S/N比が高い信号を検出することがで
き、L/Sパターン101の状態の検査を極めて適切に
行うことができる。
On the other hand, in the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, the Fourier transform image of the L / S
Image is taken by the CCD image pickup device 18, the necessary information is concentrated and appears in some pixels of the second CCD image pickup device 18, and the conversion from light to an electric signal is performed in such a manner that only the signal is integrated. Is performed. Therefore, the inspection apparatus 1 can detect a signal having a high S / N ratio, and can inspect the state of the L / S pattern 101 extremely appropriately.

【0072】また、L/Sパターン101のフーリエ変
換像には、上述したように、L/Sパターン101にて
回折された照明光の各回折次光が特定の点に集中した分
布が得られる。したがって、このL/Sパターン101
のフーリエ変換像からL/Sパターン101の状態を検
査する検査装置1では、複雑な検査物体の像を理想的な
物体の像と比較するのに比べて、画像処理のアルゴリズ
ムを簡略化することができるので、検査の精度向上や処
理の迅速化を図ることが可能となる。
Further, in the Fourier transform image of the L / S pattern 101, as described above, a distribution is obtained in which each diffraction order light of the illumination light diffracted by the L / S pattern 101 is concentrated at a specific point. . Therefore, this L / S pattern 101
In the inspection apparatus 1 for inspecting the state of the L / S pattern 101 from the Fourier transform image of the above, the image processing algorithm is simplified as compared with comparing an image of a complicated inspection object with an image of an ideal object. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the inspection and to speed up the processing.

【0073】また、L/Sパターン101のフーリエ変
換像には、L/Sパターン101にて回折された照明光
の各回折次光が特定の点に集中した分布が得られるの
で、このL/Sパターン101のフーリエ変換像からL
/Sパターン101の状態を検査する検査装置1では、
照明光としての紫外レーザ光の光量を少なくしても適切
に検査を行うことが可能である。したがって、この検査
装置1では、例えば、紫外レーザ光による露光によって
破壊が懸念されるエッチング前のレジスト等に対して
も、破壊を生じさせることなく適切に検査を行うことが
可能である。
In the Fourier transform image of the L / S pattern 101, a distribution is obtained in which each diffraction order light of the illumination light diffracted by the L / S pattern 101 is concentrated at a specific point. From the Fourier transform image of the S pattern 101, L
In the inspection apparatus 1 for inspecting the state of the / S pattern 101,
Even if the amount of the ultraviolet laser light as the illumination light is reduced, the inspection can be appropriately performed. Therefore, the inspection apparatus 1 can appropriately inspect, for example, a resist before etching, which is likely to be destructed by exposure to ultraviolet laser light, without causing destruction.

【0074】なお、以上説明した検査装置1では、照明
光である紫外レーザ光を半導体ウェハ100のL/Sパ
ターン101に対して垂直に照射するようにしている
が、照明光の入射角を、検査するL/Sパターン101
に応じた最適な値に設定すると、L/Sパターン101
の形状変化等に対する回折効率の変化が最も敏感とな
り、L/Sパターン101の形状変化等をより適切に検
査することが可能となる。ここで、照明光の最適な入射
角は、検査するL/Sパターン101に応じてそれぞれ
異なった値となる。したがって、検査装置1としては、
照明光の入射角を可変にする手段を備え、検査するL/
Sパターン101に応じて照明光の入射角を変えなが
ら、L/Sパターン101に応じて最適な入射角に設定
して検査を行うようになされていることが望ましい。
In the inspection apparatus 1 described above, the ultraviolet laser light, which is the illumination light, is irradiated perpendicularly to the L / S pattern 101 of the semiconductor wafer 100. L / S pattern 101 to be inspected
When the L / S pattern 101 is set to an optimum value according to
The change in the diffraction efficiency to the change in the shape of the L / S pattern 101 becomes the most sensitive, and the change in the shape of the L / S pattern 101 can be inspected more appropriately. Here, the optimum incident angle of the illumination light has different values depending on the L / S pattern 101 to be inspected. Therefore, as the inspection device 1,
A means for changing the incident angle of the illumination light is provided, and the inspection L /
It is desirable that the inspection is performed by changing the incident angle of the illumination light according to the S pattern 101 and setting the optimum incident angle according to the L / S pattern 101.

【0075】また、検査装置1が照明光の入射角を可変
にする手段を備えていれば、L/Sパターン101に対
する照明光の入射角を変えながら、それぞれの入射角で
照明されたL/Sパターン101のフーリエ変換像を第
2のCCD撮像素子18でそれぞれ撮像し、得られた複
数のフーリエ変換像をもとにL/Sパターン101の状
態を検査することによって、検査結果を補正しながら、
より適切にL/Sパターン101の状態を検査すること
も可能となる。
Further, if the inspection apparatus 1 is provided with means for varying the incident angle of the illumination light, the L / S illuminated at each incident angle is changed while changing the incident angle of the illumination light with respect to the L / S pattern 101. The inspection result is corrected by imaging the Fourier transform image of the S pattern 101 with the second CCD image sensor 18 and inspecting the state of the L / S pattern 101 based on the obtained plural Fourier transform images. While
It is also possible to more appropriately inspect the state of the L / S pattern 101.

【0076】照明光の入射角を任意に変更する方法の一
例を図3及び図4を参照して説明する。光源110から
出射された光をグレーティング111により回折し、コ
ンデンサレンズ112及び対物レンズ113を介して、
被検査物である半導体ウェハ100のL/Sパターン1
01に照射する照明光学系を考える。このとき、例え
ば、グレーティング111により回折された+1次光或
いは−1次光をフィルタリングしてL/Sパターン10
1に照射させるようにすれば、L/Sパターン101に
対して照明光を斜めに入射させる、いわゆる斜入射照明
が可能である。
An example of a method of arbitrarily changing the incident angle of the illumination light will be described with reference to FIGS. The light emitted from the light source 110 is diffracted by the grating 111 and passes through the condenser lens 112 and the objective lens 113.
L / S pattern 1 of semiconductor wafer 100 to be inspected
Consider an illumination optical system that irradiates the light at 01. At this time, for example, the + 1st-order light or the -1st-order light diffracted by the grating 111 is filtered and the L / S pattern 10
By irradiating the light onto the L / S pattern 101, so-called oblique incidence illumination, in which illumination light is obliquely incident on the L / S pattern 101, is possible.

【0077】そして、グレーティング111を図中矢印
Zで示す光軸方向に沿って、例えば図3に示す第1の位
置p1から図4に示す第2の位置p2へと移動させる
と、光源110の虚像110a,110bが光源110
から離間する方向に移動することになり、照明光として
用いられる+1次光或いは−1次光の検査対象134へ
の入射角が大きくなる。
Then, when the grating 111 is moved from the first position p1 shown in FIG. 3 to the second position p2 shown in FIG. The virtual images 110a and 110b are
Therefore, the incident angle of the + 1st-order light or the -1st-order light used as the illumination light on the inspection target 134 increases.

【0078】このように、以上の照明光学系において
は、グレーティング111を光軸方向へと移動操作する
ことにより、L/Sパターン101に対する照明光の入
射角を任意に変更することが可能である。
As described above, in the illumination optical system described above, the incident angle of the illumination light with respect to the L / S pattern 101 can be arbitrarily changed by moving the grating 111 in the optical axis direction. .

【0079】検査装置1は、以上の原理を利用して、図
5に示すように、紫外線固体レーザ2から出射される紫
外レーザ光の光軸上にグレーティング111を配設する
と共に、このグレーティング111を紫外レーザ光の光
軸方向(図5中Z方向)に移動操作する移動手段114
を備えることにより、照明光である紫外レーザ光のL/
Sパターン101に対する入射角を可変にすることが可
能となり、例えば、紫外レーザ光のL/Sパターン10
1に対する入射角をL/Sパターン101に応じた最適
な値に設定して検査を行い、または、異なる入射角でL
/Sパターン101を照明して複数回検査を行い、得ら
れた検査結果を補正することによって、L/Sパターン
101の状態をより適切に検査することが可能となる。
Using the above principle, the inspection apparatus 1 arranges the grating 111 on the optical axis of the ultraviolet laser light emitted from the ultraviolet solid-state laser 2 as shown in FIG. Means 114 for moving the laser beam in the direction of the optical axis of the ultraviolet laser beam (Z direction in FIG. 5).
Is provided, the L / L of the ultraviolet laser light, which is the illumination light,
The incident angle with respect to the S pattern 101 can be made variable, for example, the L / S pattern 10 of the ultraviolet laser light.
Inspection is performed by setting the angle of incidence with respect to 1 to an optimum value according to the L / S pattern 101, or L is determined at a different angle of incidence.
By inspecting a plurality of times by illuminating the / S pattern 101 and correcting the obtained inspection result, the state of the L / S pattern 101 can be more appropriately inspected.

【0080】なお、以上は、移動手段114によってグ
レーティング111を紫外レーザ光の光軸方向に移動さ
せることによって、L/Sパターン101に対する紫外
レーザ光の入射角を可変にするようにした例について説
明したが、L/Sパターン101に対する紫外レーザ光
の入射角を可変にする手法は、以上の例に限定されるも
のではなく、例えば、格子定数の異なる複数のグレーテ
ィングを用意しておき、これら複数のグレーティングを
切り替えながら、そのうちの任意の1つを紫外レーザ光
の光軸上に選択的に配置させるようにしてもよい。
In the above, an example in which the grating 111 is moved in the optical axis direction of the ultraviolet laser light by the moving means 114 so that the incident angle of the ultraviolet laser light on the L / S pattern 101 is made variable. However, the method of making the incident angle of the ultraviolet laser light on the L / S pattern 101 variable is not limited to the above example. For example, a plurality of gratings having different lattice constants are prepared, and the plurality of gratings are prepared. May be selectively arranged on the optical axis of the ultraviolet laser light while switching the gratings.

【0081】また、L/Sパターン101の検査をより
適切に行うには、検査装置1は、図6に示すように、L
/Sパターン101からの反射光の光路中に偏光ビーム
スプリッタ19を配設し、この偏光ビームスプリッタ1
9によって偏光分離された各偏光成分のフーリエ変換像
を各々個別に撮像して、得られた複数のフーリエ変換像
をもとにL/Sパターン101の検査を行うことが有効
である。
Further, in order to inspect the L / S pattern 101 more appropriately, the inspection apparatus 1 needs to be configured as shown in FIG.
The polarization beam splitter 19 is disposed in the optical path of the reflected light from the / S pattern 101, and the polarization beam splitter 1
It is effective to individually capture the Fourier transform images of the respective polarization components separated by the polarization in step 9 and inspect the L / S pattern 101 based on the obtained plurality of Fourier transform images.

【0082】この図6に示す検査装置1では、偏光ビー
ムスプリッタ19により偏光分離された各偏光成分を、
結像レンズ15a,15b及び可変アパーチャ16a,
16bを介してフーリエ変換レンズ17a,17bにそ
れぞれ入射させるようにしている。そして、フーリエ変
換レンズ17a,17bによってフーリエ変換された各
フーリエ変換像を、CCD撮像素子18a,18bでそ
れぞれ個別に撮像するようにしている。
In the inspection apparatus 1 shown in FIG. 6, each polarized component separated by the polarization beam splitter 19 is
The imaging lenses 15a, 15b and the variable aperture 16a,
The light is incident on the Fourier transform lenses 17a and 17b via the light guide 16b. Then, the Fourier transform images subjected to Fourier transform by the Fourier transform lenses 17a and 17b are individually captured by the CCD image sensors 18a and 18b, respectively.

【0083】以上のように、L/Sパターン101から
の反射光を偏光分離して、各偏光成分のフーリエ変換像
を撮像し、これをもとにL/Sパターン101の検査を
おこなうようにすれば、検査装置1は、L/Sパターン
101の偏光依存性を利用して多面的に検査を行い、L
/Sパターン101の検査をより適切に行うことが可能
となる。
As described above, the reflected light from the L / S pattern 101 is polarized and separated, a Fourier transform image of each polarized component is captured, and the L / S pattern 101 is inspected based on this. Then, the inspection apparatus 1 performs multi-face inspection using the polarization dependence of the L / S pattern 101, and
/ S pattern 101 can be more appropriately inspected.

【0084】なお、以上は、L/Sパターン101から
の反射光を偏光ビームスプリッタ19を用いて偏光分離
するようにした例について説明したが、L/Sパターン
101からの反射光を偏光分離する手段は、以上の例に
限定されるものではなく、例えば、ウォラストンプリズ
ム等を用いてL/Sパターン101からの反射光を偏光
分離するようにしてもよい。
In the above, an example has been described in which the reflected light from the L / S pattern 101 is polarized and separated by using the polarizing beam splitter 19, but the reflected light from the L / S pattern 101 is polarized and separated. The means is not limited to the above example. For example, the reflected light from the L / S pattern 101 may be polarized and separated using a Wollaston prism or the like.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る検査装置によれば、照明光により照明された被検査
物からの反射光又は透過光がフーリエ変換手段によりフ
ーリエ変換され、被検査物のフーリエ変換像が撮像手段
により撮像され、これをもとに被検査物の状態が検査さ
れるので、被検査物の検査を迅速且つ適切に行うことが
できる。
As described above in detail, according to the inspection apparatus of the present invention, the reflected light or the transmitted light from the inspection object illuminated by the illumination light is Fourier transformed by the Fourier transform means, and Since the Fourier transform image of the inspection object is captured by the imaging unit and the state of the inspection object is inspected based on the image, the inspection of the inspection object can be performed quickly and appropriately.

【0086】また、本発明に係る検査装置は、照明光と
して非常に短波長の光である紫外レーザ光を照射して被
検査物を照明することにより、照明光として可視光を用
いる場合に比べて、より微細なパターンを有する被検査
物の検査を適切に行うことができる。
Further, the inspection apparatus according to the present invention illuminates the object to be inspected by irradiating the object to be inspected by irradiating ultraviolet laser light, which is light having a very short wavelength, as illumination light, compared with the case of using visible light as illumination light. Thus, the inspection of the inspection object having a finer pattern can be appropriately performed.

【0087】また、本発明に係る検査方法は、照明光に
より照明された被検査物からの反射光又は透過光をフー
リエ変換し、被検査物のフーリエ変換像を撮像して、撮
像された被検査物のフーリエ変換像をもとに被検査物の
状態を検査するようにしているので、被検査物の検査を
迅速且つ適切に行うことができる。
Further, in the inspection method according to the present invention, the reflected light or the transmitted light from the inspection object illuminated by the illumination light is Fourier-transformed, and a Fourier-transformed image of the inspection object is taken. Since the state of the inspection object is inspected based on the Fourier transform image of the inspection object, the inspection of the inspection object can be performed quickly and appropriately.

【0088】また、本発明に係る検査方法では、非常に
短波長の光である紫外レーザ光を照明光として用い、こ
の紫外レーザ光により被検査物を照明するようにすれ
ば、被検査物を可視光を照射する場合に比べて、より微
細なパターンを有する被検査物の検査を適切に行うこと
ができる。
Further, in the inspection method according to the present invention, if the ultraviolet laser light, which is light having a very short wavelength, is used as the illumination light and the ultraviolet laser light illuminates the inspection object, the inspection object can be inspected. Inspection of an inspection object having a finer pattern can be appropriately performed as compared with the case of irradiating visible light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る検査装置により、半導体ウェハに
形成されたL/Sパターンの状態を検査する原理を説明
するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining the principle of inspecting the state of an L / S pattern formed on a semiconductor wafer by an inspection apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る検査装置の一構成例を示す模式図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing one configuration example of an inspection device according to the present invention.

【図3】照明光の入射角を任意に変更する方法の一例を
示す図であり、グレーティングが第1の位置にある状態
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of arbitrarily changing an incident angle of illumination light, and is a diagram illustrating a state where a grating is at a first position.

【図4】照明光の入射角を任意に変更する方法の一例を
示す図であり、グレーティングが第2の位置にある状態
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method of arbitrarily changing an incident angle of illumination light, and is a diagram illustrating a state where a grating is at a second position.

【図5】本発明に係る検査装置の他の構成例を示す模式
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing another configuration example of the inspection device according to the present invention.

【図6】本発明に係る検査装置の更に他の構成例を示す
模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing still another configuration example of the inspection device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検査装置、2 紫外線固体レーザ、6 回転拡散
板、9 対物レンズ、10 検査用ステージ、11 制
御用コンピュータ、14 第1のCCD撮像素子、17
フーリエ変換レンズ、18 第2のCCD撮像素子、
19 偏光ビームスプリッタ、100 半導体ウェハ、
101 L/Sパターン、111 グレーティング、1
13 移動手段
REFERENCE SIGNS LIST 1 inspection apparatus, 2 ultraviolet solid laser, 6 rotating diffuser, 9 objective lens, 10 inspection stage, 11 control computer, 14 first CCD imaging device, 17
Fourier transform lens, 18 second CCD image sensor,
19 polarizing beam splitter, 100 semiconductor wafer,
101 L / S pattern, 111 grating, 1
13 Transportation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 BB02 BB18 CC19 CC25 DD04 DD06 EE00 FF42 FF48 FF49 GG04 GG22 HH12 HH13 HH15 HH18 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL04 LL10 LL30 LL37 LL42 LL46 LL49 NN06 NN20 PP12 QQ23 QQ25 QQ28 RR09 TT02 4M106 AA01 BA05 DB02 DB04 DB08 DB12 DB13 DB14 DB30 DJ04 DJ05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 2F065 AA49 BB02 BB18 CC19 CC25 DD04 DD06 EE00 FF42 FF48 FF49 GG04 GG22 HH12 HH13 HH15 HH18 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL04 LL10 LL30 LL37 LL42 Q12 NN42 Q09 AA01 BA05 DB02 DB04 DB08 DB12 DB13 DB14 DB30 DJ04 DJ05

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の周期の凹凸パターンを有する被検
査物に対して照明光を照射して上記被検査物を照明する
照明手段と、 上記照明手段により照明された被検査物からの反射光又
は透過光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、 上記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された被検査
物の反射光又は透過光を検出して上記被検査物のフーリ
エ変換像を撮像する撮像手段とを備え、 上記撮像手段により撮像された上記被検査物のフーリエ
変換像をもとに上記被検査物の状態を検査することを特
徴とする検査装置。
An illumination unit that illuminates the inspection object by irradiating the inspection object with an uneven pattern having a predetermined period with illumination light; and reflected light from the inspection object illuminated by the illumination unit. Or Fourier transform means for performing Fourier transform of transmitted light, and imaging means for detecting reflected light or transmitted light of the test object subjected to Fourier transform by the Fourier transform means and capturing a Fourier transform image of the test object. An inspection apparatus for inspecting a state of the inspection object based on a Fourier transform image of the inspection object captured by the imaging unit.
【請求項2】 上記凹凸パターンの回折効率の変化に起
因する上記被検査物のフーリエ変換像の光量変化から、
上記被検査物の凹凸パターンの変動を検査することを特
徴とする請求項1記載の検査装置。
2. A light quantity change of a Fourier transform image of the object to be inspected due to a change in diffraction efficiency of the uneven pattern,
2. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection apparatus inspects a variation in the uneven pattern of the inspection object.
【請求項3】 上記凹凸パターンの回折効率の変化に起
因する上記被検査物のフーリエ変換像の光量変化から、
上記被検査物の凹凸パターンの凹部或いは凸部の幅の変
動を検査することを特徴とする請求項2記載の検査装
置。
3. A light amount change of a Fourier transform image of the object to be inspected due to a change in diffraction efficiency of the concavo-convex pattern,
3. The inspection apparatus according to claim 2, wherein a variation in the width of a concave portion or a convex portion of the concave / convex pattern of the inspection object is inspected.
【請求項4】 上記照明手段は、上記被検査物に対する
照明光の入射角度を可変にする入射角可変手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の検査装置。
4. An inspection apparatus according to claim 1, wherein said illuminating means includes an incident angle varying means for varying an incident angle of illumination light with respect to said inspection object.
【請求項5】 上記照明手段は、上記被検査物に対して
照明光として紫外レーザ光を照射することを特徴とする
請求項1記載の検査装置。
5. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the illumination means irradiates the inspection object with ultraviolet laser light as illumination light.
【請求項6】 上記被検査物に照射される紫外レーザ光
の光路中に、スペックルノイズを打ち消すためのスペッ
クル平均化手段を備えることを特徴とする請求項5記載
の検査装置。
6. The inspection apparatus according to claim 5, further comprising a speckle averaging means for canceling speckle noise in an optical path of the ultraviolet laser light applied to the inspection object.
【請求項7】 上記被検査物からの反射光又は透過光を
偏光分離する偏光分離手段を備え、 上記撮像手段が上記偏光分離手段により偏光分離された
各偏光成分を各々個別に検出して上記被検査物のフーリ
エ変換像を各々個別に撮像することを特徴とする請求項
1記載の検査装置。
7. A polarized light separating means for polarizing and separating reflected light or transmitted light from the object to be inspected, wherein the imaging means individually detects each polarized light component which has been polarized and separated by the polarized light separating means. 2. The inspection apparatus according to claim 1, wherein a Fourier transform image of the inspection object is individually captured.
【請求項8】 被検査物に対して照明光として紫外レー
ザ光を照射して上記被検査物を照明する照明手段と、 上記照明手段により照明された被検査物からの反射光又
は透過光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、 上記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された被検査
物の反射光又は透過光を検出して上記被検査物のフーリ
エ変換像を撮像する撮像手段とを備え、 上記撮像手段により撮像された上記被検査物のフーリエ
変換像をもとに上記被検査物の状態を検査することを特
徴とする検査装置。
8. An illumination means for irradiating the inspection object with ultraviolet laser light as illumination light to illuminate the inspection object, and reflecting light or transmitted light from the inspection object illuminated by the illumination means. Fourier transform means for performing Fourier transform, and imaging means for detecting reflected light or transmitted light of the test object subjected to Fourier transform by the Fourier transform means and imaging a Fourier transform image of the test object, the imaging means An inspection apparatus for inspecting a state of the inspection object based on a Fourier transform image of the inspection object captured by the method.
【請求項9】 上記照明手段は、上記被検査物に対する
紫外レーザ光の入射角を可変にする入射角可変手段を備
えることを特徴とする請求項8記載の検査装置。
9. An inspection apparatus according to claim 8, wherein said illuminating means includes an incident angle varying means for varying an incident angle of the ultraviolet laser light with respect to the inspection object.
【請求項10】 上記被検査物に照射される紫外レーザ
光の光路中に、スペックルノイズを打ち消すためのスペ
ックル平均化手段を備えることを特徴とする請求項8記
載の検査装置。
10. The inspection apparatus according to claim 8, further comprising speckle averaging means for canceling speckle noise in an optical path of the ultraviolet laser light applied to the inspection object.
【請求項11】 上記被検査物からの反射光又は透過光
を偏光分離する偏光分離手段を備え、 上記撮像手段が上記偏光分離手段により偏光分離された
各偏光成分を各々個別に検出して上記被検査物のフーリ
エ変換像を各々個別に撮像することを特徴とする請求項
8記載の検査装置。
11. A polarized light separating means for polarizing and separating reflected light or transmitted light from the object to be inspected, wherein the image pickup means individually detects each polarized light component separated by the polarized light separating means. 9. The inspection apparatus according to claim 8, wherein the Fourier transform images of the inspection object are individually captured.
【請求項12】 所定の周期の凹凸パターンを有する被
検査物を照明光により照明し、 上記照明光により照明された被検査物からの反射光又は
透過光をフーリエ変換し、 フーリエ変換された上記被検査物の反射光又は透過光を
検出して上記被検査物のフーリエ変換像を撮像し、 撮像された上記被検査物のフーリエ変換像をもとに上記
被検査物の状態を検査することを特徴とする検査方法。
12. An object having an irregular pattern having a predetermined period is illuminated with illumination light, and reflected light or transmitted light from the object illuminated by the illumination light is subjected to Fourier transform. Detecting reflected light or transmitted light of the inspected object to capture a Fourier transform image of the inspected object, and inspecting a state of the inspected object based on the captured Fourier transformed image of the inspected object; An inspection method characterized by the following.
【請求項13】 上記凹凸パターンの回折効率の変化に
起因する上記被検査物のフーリエ変換像の光量変化か
ら、上記被検査物の凹凸パターンの変動を検査すること
を特徴とする請求項12記載の検査方法。
13. The method according to claim 12, wherein a change in the uneven pattern of the object is inspected based on a change in a light amount of a Fourier transform image of the object caused by a change in diffraction efficiency of the uneven pattern. Inspection method.
【請求項14】 上記凹凸パターンの回折効率の変化に
起因する上記被検査物のフーリエ変換像の光量変化か
ら、上記被検査物の凹凸パターンの凹部或いは凸部の幅
の変動を検査することを特徴とする請求項13記載の検
査方法。
14. A method for inspecting a variation in a width of a concave portion or a convex portion of the concave-convex pattern of the object to be inspected from a change in a light amount of a Fourier transform image of the object to be inspected due to a change in diffraction efficiency of the irregular pattern. 14. The inspection method according to claim 13, wherein:
【請求項15】 上記照明光の上記被検査物への入射角
を上記被検査物に応じて最適な値に設定しながら上記被
検査物を照明することを特徴とする請求項12記載の検
査方法。
15. The inspection according to claim 12, wherein the inspection object is illuminated while an incident angle of the illumination light to the inspection object is set to an optimum value according to the inspection object. Method.
【請求項16】 上記照明光の上記被検査物への入射角
を変えながら、それぞれの入射角で照明された上記被検
査物のフーリエ変換像をそれぞれ撮像し、 撮像された上記被検査物の複数のフーリエ変換像をもと
に上記被検査物の状態を検査することを特徴とする請求
項12記載の検査方法。
16. A Fourier transform image of the inspection object illuminated at each incident angle while changing an incident angle of the illumination light to the inspection object, and changing the incident angle of the illumination light to the inspection object. 13. The inspection method according to claim 12, wherein a state of the inspection object is inspected based on a plurality of Fourier transform images.
【請求項17】 上記被検査物を紫外レーザ光により照
明することを特徴とする請求項12記載の検査方法。
17. The inspection method according to claim 12, wherein the inspection object is illuminated with an ultraviolet laser beam.
【請求項18】 被検査物を紫外レーザ光により照明
し、 上記紫外レーザ光により照明された被検査物からの反射
光又は透過光をフーリエ変換し、 フーリエ変換された上記被検査物の反射光又は透過光を
検出して上記被検査物のフーリエ変換像を撮像し、 撮像された上記被検査物のフーリエ変換像をもとに上記
被検査物の状態を検査することを特徴とする検査方法。
18. An object to be inspected is illuminated by an ultraviolet laser beam, and reflected light or transmitted light from the object illuminated by the ultraviolet laser light is Fourier-transformed, and the Fourier-transformed reflected light of the object to be inspected. An inspection method for detecting a transmitted light, capturing a Fourier transform image of the inspection object, and inspecting a state of the inspection object based on the captured Fourier transform image of the inspection object. .
【請求項19】 上記紫外レーザ光の上記被検査物への
入射角を上記被検査物に応じて最適な値に設定しながら
上記被検査物を照明することを特徴とする請求項18記
載の検査方法。
19. The device according to claim 18, wherein the object to be inspected is illuminated while an incident angle of the ultraviolet laser light to the object to be inspected is set to an optimum value according to the object to be inspected. Inspection methods.
【請求項20】 上記紫外レーザ光の上記被検査物への
入射角を変えながら、それぞれの入射角で照明された上
記被検査物のフーリエ変換像をそれぞれ撮像し、 撮像された上記被検査物の複数のフーリエ変換像をもと
に上記被検査物の状態を検査することを特徴とする請求
項18記載の検査方法。
20. Fourier transform images of the inspected object illuminated at the respective incident angles while changing the incident angle of the ultraviolet laser beam to the inspected object, and the imaged inspected object 19. The inspection method according to claim 18, wherein the state of the inspection object is inspected based on the plurality of Fourier transform images.
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