JP2003017536A - Pattern inspection method and inspection apparatus - Google Patents
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- JP2003017536A JP2003017536A JP2001203250A JP2001203250A JP2003017536A JP 2003017536 A JP2003017536 A JP 2003017536A JP 2001203250 A JP2001203250 A JP 2001203250A JP 2001203250 A JP2001203250 A JP 2001203250A JP 2003017536 A JP2003017536 A JP 2003017536A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ロジックLSI等
のような不規則なパターンが形成されたウエハやマスク
等におけるパターンを検査する装置に関し、特に暗視野
系の光学検査技術を応用したパターン検査方法及び検査
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for inspecting a pattern on a wafer, a mask or the like on which an irregular pattern such as a logic LSI is formed, and more particularly to a pattern inspection using a dark field optical inspection technique. A method and an inspection apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進展
し、それに伴って半導体デバイスに用いられる半導体ウ
エハの表面に形成されるパターンも極めて微細化されて
きている。微細なパターンが形成される半導体ウエハ上
に異物が付着するとパターンのオープンやショートの欠
陥を生じさせるため、半導体ウエハの製造工程では異物
やこれにより生じた欠陥の光学的検査が行われている。
このような光学的検査の手法として、被検査ウエハに光
線を照射するとともにその反射光を光検出器にて受光
し、受光した光強度分布等の結果に基づいて異物や欠陥
の有無を検査する光学的検査方法がある。この手法にお
いて検査精度を高めるためには、異物や欠陥による反射
光と被検査ウェハの表面に形成されたパターンによる反
射光を分離することが重要である。2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have been highly integrated, the patterns formed on the surfaces of semiconductor wafers used for semiconductor devices have become extremely fine. When foreign matter adheres to a semiconductor wafer on which a fine pattern is formed, defects such as open and short patterns occur. Therefore, in the semiconductor wafer manufacturing process, optical inspection is performed on the foreign matter and defects caused thereby.
As such an optical inspection method, a light beam is applied to the wafer to be inspected and the reflected light is received by a photodetector, and the presence or absence of foreign matter or defects is inspected based on the result of the received light intensity distribution or the like. There is an optical inspection method. In order to increase the inspection accuracy in this method, it is important to separate the reflected light from the foreign matter or defect from the reflected light from the pattern formed on the surface of the wafer to be inspected.
【0003】このような反射光を分離する従来技術とし
て、メモリセル等の繰り返しパターンを有する被検査ウ
ェハの例が提案されている。この従来技術では、被検査
ウェハの繰り返しパターンによる回折光を除去するため
に、特開平5−118994号公報、や特開平7−10
3907号公報に記載のようにフーリエ変換フィルタを
用いている。その基本構成は、図11に概略的に示す通
りであり、ステージ50上の被検査ウェハ58の表面に
対して斜め上方から光照射する投光手段51を備えてい
る。また、被検査ウェハ58の直上には、対物レンズ5
2と、対物レンズ52の後段に設けられ、フーリエ変換
フィルタ(空間フィルタ)53を有するフーリエ変換光
学系54と、拡大光学系55と、光検出器56と、光検
出器56の検出結果を解析するコンピュータ57とを備
えている。そして、投光手段51により被検査ウェハ5
8の表面に光を照射し、被検査ウェハで反射した光を対
物レンズ52で集光し、拡大光学系55で光検出器56
に結像し、光検出器56の結像した光強度パターンをコ
ンピュータ57で解析することで異物の検出を行ってい
る。As a conventional technique for separating such reflected light, an example of an inspected wafer having a repeating pattern of memory cells and the like has been proposed. In this conventional technique, in order to remove the diffracted light due to the repeated pattern of the wafer to be inspected, JP-A-5-118994 and JP-A-7-10 are used.
A Fourier transform filter is used as described in Japanese Patent No. 3907. Its basic configuration is as schematically shown in FIG. 11, and is provided with a light projecting means 51 for irradiating the surface of the wafer 58 to be inspected on the stage 50 with light obliquely from above. Further, the objective lens 5 is provided directly above the wafer 58 to be inspected.
2 and a Fourier transform optical system 54 having a Fourier transform filter (spatial filter) 53 provided in the latter stage of the objective lens 52, a magnifying optical system 55, a photodetector 56, and the detection results of the photodetector 56 are analyzed. And a computer 57 that operates. Then, the wafer 5 to be inspected is projected by the light projecting means 51.
The surface of 8 is irradiated with light, the light reflected by the wafer to be inspected is condensed by the objective lens 52, and the photodetector 56 by the magnifying optical system 55.
The foreign substance is detected by analyzing the light intensity pattern imaged by the photodetector 56 by the computer 57.
【0004】このとき、被検査ウェハ58の表面に形成
されている規則的な回路パターン59によって反射光に
は回折光が発生するため、この回折光をフーリエ変換光
学系54によって除去している。すなわち、当該回折光
は、フーリエ変換光学系54内のフーリエ変換フィルタ
53に形成されている遮断部53aにより遮断し、異物
や欠陥60等からの不規則な散乱光との区別を行ってい
る。このように、光検出器56で検出する反射光のう
ち、被検査ウェハ58の表面に形成されているパターン
59に対応する空間周波数成分を減衰させることによ
り、パターン中の欠陥や異物60がパターンに比べ強調
された暗視野像を得ており、異物や欠陥の検出精度を高
めている。At this time, diffracted light is generated in the reflected light by the regular circuit pattern 59 formed on the surface of the wafer to be inspected 58, and this diffracted light is removed by the Fourier transform optical system 54. That is, the diffracted light is blocked by the blocking unit 53a formed in the Fourier transform filter 53 in the Fourier transform optical system 54 to distinguish it from irregular scattered light from foreign matters, defects 60 and the like. As described above, by attenuating the spatial frequency component corresponding to the pattern 59 formed on the surface of the wafer 58 to be inspected in the reflected light detected by the photodetector 56, the defect in the pattern or the foreign matter 60 becomes a pattern. The obtained dark field image is enhanced as compared with, and the detection accuracy of foreign matters and defects is improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
異物や欠陥の検出装置におけるフーリエ変換フィルタ
は、メモリセル等のように繰り返しパターンからの回折
光の除去には有効であるが、ロジックパターンのように
不規則な回路パターンエッジからの反射光は除去できな
いという問題がある。このような回路パターンエッジか
らの反射光を除去する技術としては、例えば、特開平7
−270144号公報、特開平7−270326号公報
に記載の技術がある。前者は微細な異物による散乱光量
が回路パターンのエッジによる散乱光量よりも大きいこ
とを利用する技術であり、後者はパターンにおける散乱
光は前方散乱が後方散乱よりも大きいことを利用する技
術である。しかしながら、回路パターンエッジからの反
射光は、一般に反射面の状態や振動等の外乱による強度
変動が大きく、散乱状態の変動も大きくなる。そのた
め、前記公報に記載の技術はいずれも前述したような回
路パターンエッジからの反射光の強度変動や状況変動に
は対処することが難しく、限定された条件の下でしか異
物や欠陥を検出することができないという問題がある。As described above, the Fourier transform filter in the conventional foreign matter or defect detection apparatus is effective for removing diffracted light from a repetitive pattern such as a memory cell. There is a problem that reflected light from an edge of an irregular circuit pattern such as a pattern cannot be removed. As a technique for removing the reflected light from such a circuit pattern edge, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 7 (1994)
There are techniques described in JP-A-270144 and JP-A-7-270326. The former is a technique that utilizes the fact that the amount of light scattered by minute foreign matter is larger than the amount of light scattered by the edges of the circuit pattern, and the latter is a technique that utilizes the fact that the scattered light in the pattern is larger in forward scattering than in backward scattering. However, the reflected light from the edge of the circuit pattern generally has a large intensity variation due to the state of the reflecting surface or a disturbance such as vibration, and also has a large variation in the scattering state. Therefore, it is difficult for any of the techniques described in the above publications to deal with the intensity variation of the reflected light from the circuit pattern edge and the situation variation as described above, and the foreign matter and the defect are detected only under limited conditions. There is a problem that you can not.
【0006】本発明の目的は、被検査ウエハ上の微少な
凹凸によるスペックルノイズや被検査パターンの反射特
性に依存する強度変動を低減すると共に、不規則な回路
パターンエッジからの反射光を簡易な空間フィルタで効
率よく除去し、ロジック等不規則な回路パターンを持つ
ウエハやマスク等の検査を高いS/N比で、高速かつ安
価で実現できるパターン検査方法及び検査装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to reduce speckle noise due to minute irregularities on the wafer to be inspected and intensity fluctuations depending on the reflection characteristics of the pattern to be inspected, and to simplify the reflected light from the irregular circuit pattern edge. Provided is a pattern inspection method and an inspection apparatus which can be efficiently removed by a special spatial filter and can inspect a wafer or a mask having an irregular circuit pattern such as a logic with a high S / N ratio at high speed and at low cost. .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のパターン検査方
法は、ロジック回路パターン等の不規則なパターンを有
する被検査体の表面にそれぞれ異なる波長のレーザ光を
異なる入射角度で照射し、かつ前記レーザ光をそれぞれ
前記被検査体の表面で微少走査させる工程と、前記被検
査体の表面での前記レーザ光の反射光を遮光する一方で
当該レーザ光の散乱光を受光する工程と、前記集光光学
系で集光されたレーザ光を分岐し、分岐された一方のレ
ーザ光に基づいて前記投光光学系から出射されるレーザ
光のレーザ強度を制御する工程と、分岐された他方のレ
ーザ光に基づいて前記被検査体の表面を撮像し、撮像出
力に基づいて欠陥判別を行う工程とを含むことを特徴と
する。ここで、前記被検査体に対するレーザ光の微少走
査は、前記不規則なパターンの主要部をなす矩形パター
ンの一辺に平行に微少走査する。また、前記被検査体を
前記レーザ光の走査方向と直交する方向に等速度で移動
させることが好ましい。According to the pattern inspection method of the present invention, the surface of an object to be inspected having an irregular pattern such as a logic circuit pattern is irradiated with laser beams of different wavelengths at different incident angles, and A step of finely scanning each of the laser beams on the surface of the object to be inspected; a step of shielding the reflected light of the laser beam on the surface of the object to be inspected while receiving scattered light of the laser beam; A step of branching the laser beam condensed by the optical optical system and controlling the laser intensity of the laser beam emitted from the projecting optical system based on the one branched laser beam, and the other branched laser beam Imaging the surface of the object to be inspected based on light, and performing defect determination based on the imaging output. Here, the minute scanning of the laser beam with respect to the inspected object is performed in parallel with one side of the rectangular pattern forming the main part of the irregular pattern. Further, it is preferable that the object to be inspected is moved at a constant speed in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser light.
【0008】本発明のパターン検査装置は、ロジック回
路パターン等の不規則なパターンを表面に有する被検査
体の表面にそれぞれ異なる波長のレーザ光を異なる入射
角度で照射し、かつ前記レーザ光をそれぞれ前記被検査
体の表面で微少走査させる投光光学系と、前記被検査体
の表面での前記レーザ光の反射光を遮光する一方で当該
レーザ光の散乱光を受光する集光光学系と、前記集光光
学系で集光されたレーザ光を分岐するレーザ光分岐手段
と、分岐された一方のレーザ光に基づいて前記投光光学
系から出射されるレーザ光のレーザ強度を制御するレー
ザ強度制御手段と、分岐された他方のレーザ光に基づい
て前記被検査体の表面を撮像し、撮像出力に基ついて欠
陥判別を行う欠陥判別手段とを備えることを特徴とす
る。The pattern inspection apparatus of the present invention irradiates the surface of an object having an irregular pattern such as a logic circuit pattern with laser beams of different wavelengths at different incident angles and emits the laser beams. A light projecting optical system for performing minute scanning on the surface of the object to be inspected, and a condensing optical system that shields reflected light of the laser light on the surface of the object to be inspected and receives scattered light of the laser light, Laser beam splitting means for splitting the laser beam focused by the focusing optical system, and laser intensity for controlling the laser intensity of the laser beam emitted from the projecting optical system based on one of the split laser beams. It is characterized by comprising a control means and a defect determination means for capturing an image of the surface of the inspected object based on the other branched laser beam and performing defect determination based on the imaged output.
【0009】すなわち、本発明のより具体的な構成とし
て、前記投光光学系は、被検査ウエハにそれぞれ異なる
入射角度で照射しそれらの波長が異なる2つのレーザ光
源と、前記2つのレーザ光源の光軸上に位置し該レーザ
光をそれぞれ微少走査させる走査光学手段とを備え、前
記集光光学系は、前記被検査体の表面からの散乱光を受
光するための対物レンズと、前記対物レンズの前方に置
かれ被検査体のパターンエッジからの反射光を遮光する
空間フィルタとを備え、前記レーザ光分岐手段は前記集
光光学系を通過したレーザ光を所定の光量比で2つに分
光するビームスプリッタを備え、前記レーザ強度制御手
段は、前記ビームスプリッタで2つに分光された一方の
レーザ光を前記レーザ光の波長に分光する第1のダイク
ロイックミラーと、前記第1のダイクロイックミラーで
波長分光された2つのレーザ光をそれぞれ受光する2個
の受光素子と、これら受光素子の出力をもとに前記2つ
のレーザ光源のレーザパワーを制御するレーザパワー制
御部とを備え、前記欠陥判別手段は、前記ビームスプリ
ッタで2つに分光された他方のレーザ光を前記レーザ光
の波長に分光する第2のダイクロイックミラーと、前記
第2のダイクロイックミラーで波長分光された2つのレ
ーザ光をそれぞれ受光して撮像する2個のCCDカメラ
と、これらCCDカメラの撮像出力を処理して欠陥判別
を行う画像処理部とを備えることを特徴とする。That is, as a more specific configuration of the present invention, the projection optical system includes two laser light sources which irradiate the wafer to be inspected at different incident angles and have different wavelengths, and the two laser light sources. Scanning optical means located on the optical axis for finely scanning the laser light respectively, the condensing optical system includes an objective lens for receiving scattered light from the surface of the inspection object, and the objective lens. And a spatial filter which is placed in front of the optical filter and shields the reflected light from the pattern edge of the object to be inspected, and the laser beam splitting means splits the laser beam passing through the condensing optical system into two at a predetermined light amount ratio. And a first dichroic mirror that splits one of the two laser beams split by the beam splitter into the wavelength of the laser beam. Two light receiving elements for respectively receiving the two laser beams wavelength-split by the first dichroic mirror, and a laser power control section for controlling the laser power of the two laser light sources based on the outputs of these light receiving elements. And a second dichroic mirror for splitting the other laser beam split into two by the beam splitter into a wavelength of the laser beam, and a wavelength split by the second dichroic mirror. It is characterized in that it is provided with two CCD cameras that respectively receive and image two different laser beams, and an image processing unit that processes the image pickup outputs of these CCD cameras and performs defect determination.
【0010】ここで、本発明においては、次の形態とし
て構成することが好ましい。前記投光光学系における走
査光学手段は、AOD等による微少高速走査であり、そ
の走査周期は前記結像光学系の一次元CCDカメラの画
像取り込み周期より少なくとも一桁以上短い構成とす
る。また、前記集光光学系の空間フィルタは、前記対物
レンズに近接して設置された細長い形状の遮光マスクで
あり、その長辺が前記レーザ光の照射方向と平行になる
ように前記対物レンズの中心線上に配置されている構成
とする。また、前記レーザパワー制御部は、前記レーザ
強度制御手段の2個の受光素子の出力を前記投光光学系
の走査周期でそれぞれピークホールドし、それらのピー
ク値が基準レベルになるように前記投光光学系の2つの
レーザパワーをそれぞれフィードバッグ制御する機能を
有している。また、前記欠陥判別手段における判定処理
は、前記一次元CCDカメラで取り込まれる1ラインご
とのデータに対して、参照データとの比を求め、その値
が平均値から判定レベルを越えて外れている箇所を欠陥
として抽出する構成とする。また、前記欠陥判別手段で
の判定は、隣接チップ間での比較、またはマスターデー
タとの比較で行う構成とする。Here, in the present invention, it is preferable to have the following configuration. The scanning optical means in the light projecting optical system is a minute high-speed scanning by AOD or the like, and its scanning cycle is at least one digit shorter than the image capturing cycle of the one-dimensional CCD camera of the imaging optical system. The spatial filter of the condensing optical system is an elongated light-shielding mask installed close to the objective lens, and the objective lens has a long side parallel to the irradiation direction of the laser light. The structure is arranged on the center line. The laser power control unit peak-holds the outputs of the two light-receiving elements of the laser intensity control unit in the scanning cycle of the light-projecting optical system, and projects the peak values so that the peak values become a reference level. It has a function of controlling the two laser powers of the optical optical system respectively in a feedback manner. Further, in the determination processing in the defect determining means, the ratio of the data for each line captured by the one-dimensional CCD camera to the reference data is obtained, and the value is out of the average value beyond the determination level. The configuration is such that a location is extracted as a defect. Further, the determination by the defect determining means is performed by comparison between adjacent chips or comparison with master data.
【0011】また、本発明のパターン検査装置において
は、前記1つの投光光学系に加え、もう1つの投光光学
系を備え、これら2つの投光光学系の照射方向が互いに
直交する構成としてもよい。この場合、前記2つの投光
光学系のレーザ走査方向および走査幅は同じとする。ま
た、前記2つの投光光学系は対物レンズの中心線上で直
交配置され、前記空間フィルタの形状は十字マークの形
状を有する構成とする。また、前記投光光学系の個々の
レーザ光は、被検査ウエハ上の基準点を中心にそれらの
入射角度を調整できる回転移動機構を有している。Further, in the pattern inspection apparatus of the present invention, in addition to the one projection optical system, another projection optical system is provided, and the irradiation directions of these two projection optical systems are orthogonal to each other. Good. In this case, the laser scanning direction and the scanning width of the two projection optical systems are the same. Further, the two projecting optical systems are arranged orthogonally on the center line of the objective lens, and the spatial filter has a cross mark shape. Further, each laser light of the projection optical system has a rotation moving mechanism capable of adjusting the incident angle of the reference laser on the wafer to be inspected.
【0012】本発明のパターン検査方法及び検査装置
は、照明方法を一般的な固定レーザ照射に代えレーザ光
を測定領域内で高速かつ微少走査することでレーザ光の
ぶれやステージの振動等に起因するランダムな輝度変動
やウエハ表面の微少な凹凸によるスペックルノイズを低
減させ、合わせて空間フィルタを設けてパターンエッジ
からの正反射を効率的にカットし、また、入射角度の異
なる2つのレーザ光の照射により異物の形状に起因する
散乱の指向性を特徴検出し、さらには、レーザ光の強度
をリアルタイムでフィードバッグ制御することで異物の
サイズやパターンの表面状態に起因する強度変動をCC
Dカメラの許容測定レンジ内に押さえることにより、高
いS/N比での検査を提供できる。In the pattern inspection method and inspection apparatus of the present invention, the illumination method is replaced by general fixed laser irradiation, and the laser light is swept at a high speed and minutely within the measurement area, so that the laser light shakes or the stage vibrates. The speckle noise due to random fluctuations in brightness and minute unevenness on the wafer surface is reduced, and a spatial filter is also provided to efficiently cut specular reflection from the pattern edge. Also, two laser beams with different incident angles are used. The directivity of the scattering caused by the shape of the foreign matter is detected by irradiating the laser beam, and the intensity of the laser beam is controlled by the feed bag in real time.
By keeping within the allowable measurement range of the D camera, inspection with a high S / N ratio can be provided.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明のパタ
ーン検査装置の一実施形態の構成図である。被検査ウエ
ハ9は表面を上に向けてステージ1上に載置される。前
記被検査ウエハ9の表面に対してそれぞれ異なる入射角
度で、かつ異なる波長のレーザ光照射する投光光学系2
を備えており、この投光光学系2は前記被検査ウエハ9
の表面に対してそれぞれ異なる入射角度で、かつ異なる
波長のレーザ光照射する2組のレーザ光源10A,10
Bと、前記2組のレーザ光源10A,10Bの光軸上に
位置し、レーザ光をそれぞれ前記被検査ウェハ9の表面
上で光軸を挟んだ所要角度範囲内で微少走査させる走査
光学手段11A,11Bとを備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the pattern inspection apparatus of the present invention. The wafer 9 to be inspected is placed on the stage 1 with the surface thereof facing upward. A projection optical system 2 for irradiating the surface of the wafer 9 to be inspected with laser beams having different incident angles and different wavelengths.
The projection optical system 2 includes the above-mentioned wafer 9 to be inspected.
Sets of laser light sources 10A and 10A for irradiating laser beams of different wavelengths on the surfaces of
B, and a scanning optical means 11A located on the optical axes of the two sets of laser light sources 10A and 10B, and finely scanning the laser light on the surface of the wafer 9 to be inspected within a required angle range sandwiching the optical axis. , 11B.
【0014】一方、前記被検査ウエハ9の直上位置には
集光光学系3が配置され、この集光光学系3に対してビ
ームスプリッタ4を介してレーザ強度モニタ光学系5と
結像光学系6が光学的に結合配置されている。前記集光
光学系3は、前記被検査ウエハ9の表面から反射されて
くる光を集光するための対物レンズ12と、この対物レ
ンズ12の前方に置かれて前記被検査ウエハ9の表面の
回路パターンエッジからの反射光を遮光する空間フィル
タ13とを備えている。前記ビームスプリッタ4は、前
記集光光学系3を通過したレーザ光を所定の光量比で2
つに分光する。On the other hand, a condensing optical system 3 is arranged immediately above the wafer 9 to be inspected, and a laser intensity monitor optical system 5 and an imaging optical system for the condensing optical system 3 via a beam splitter 4. 6 are arranged optically coupled. The condensing optical system 3 is placed in front of the objective lens 12 for condensing the light reflected from the surface of the wafer 9 to be inspected, and is placed in front of the objective lens 12 to expose the surface of the wafer 9 to be inspected. And a spatial filter 13 that blocks the reflected light from the edge of the circuit pattern. The beam splitter 4 outputs the laser light that has passed through the condensing optical system 3 at a predetermined light quantity ratio.
Divide into two.
【0015】前記レーザ強度モニタ光学系5は、前記ビ
ームスプリッタ4で反射された一方のレーザ光に対して
光軸上に置かれた第1の結像レンズ14と、この第1の
結像レンズ14の後に配置されレーザ光を波長によって
分光する第1のダイクロイックミラー15と、この第1
のダイクロイックミラー15で波長分光された2つのレ
ーザ光をそれぞれ受光する2個の受光素子16A,16
Bとを備えている。前記第1のグイクロイックミラー1
5は、前記2つのレーザ光源10A,10Bの各波長に
対応し、これらレーザ光源10A,10Bの各レーザ光
を分光する。また、前記結像光学系6は、前記ビームス
プリッタ6を透過した他方のレーザ光に対して同様に光
軸上に置かれた第2の結像レンズ17と、この第2の結
像レンズ17の後に配置されレーザ光を波長によって分
光する第2のダイクロイックミラー18と、この第2の
ダイクロイックミラー18で波長分光された2つのレー
ザ光をそれぞれ受光する2個の一次元CCDカメラ19
A,19Bとを備えている。前記第2のグイクロイック
ミラー18は、前記2つのレーザ光源10A,10Bの
各波長に対応し、これらレーザ光源10A,10Bの各
レーザ光を分光する。The laser intensity monitor optical system 5 includes a first imaging lens 14 placed on the optical axis with respect to one laser beam reflected by the beam splitter 4, and the first imaging lens. A first dichroic mirror 15 arranged after 14 for splitting laser light according to wavelength;
Two light receiving elements 16A, 16 for respectively receiving the two laser beams wavelength-split by the dichroic mirror 15
B and. The first guicroic mirror 1
Reference numeral 5 corresponds to each wavelength of the two laser light sources 10A and 10B, and separates each laser light of these laser light sources 10A and 10B. The image forming optical system 6 also includes a second image forming lens 17 placed on the optical axis similarly for the other laser beam that has passed through the beam splitter 6, and the second image forming lens 17 A second dichroic mirror 18 which is disposed after the beam splitter and splits the laser beam according to the wavelength, and two one-dimensional CCD cameras 19 which respectively receive the two laser beams wavelength-split by the second dichroic mirror 18.
A and 19B are provided. The second guichroic mirror 18 corresponds to the respective wavelengths of the two laser light sources 10A and 10B and splits the laser light of the laser light sources 10A and 10B.
【0016】前記結像光学系6には、前記2つの一次元
CCDカメラ19A,19Bの出力を処理して欠陥判別
を行う画像処理部7が接続される。また、前記レーザ強
度モニタ光学系5の2つの受光素子16A,16Bの出
力をもとに投光光学系2の各レーザ光源10A,10B
のパワーを制御するレーザパワー制御部8が接続されて
いる。The image forming optical system 6 is connected to an image processing section 7 which processes the outputs of the two one-dimensional CCD cameras 19A and 19B to discriminate defects. Further, based on the outputs of the two light receiving elements 16A and 16B of the laser intensity monitor optical system 5, the respective laser light sources 10A and 10B of the light projecting optical system 2 are provided.
A laser power control unit 8 for controlling the power of is connected.
【0017】図2は、前記投光光学系2を構成している
前記レーザ光源10A,10Bのうち、一方のレーザ光
源10Aにかかる構成を示す詳細図である。なお、レー
ザ光源10Bについても同様である。レーザ光源10A
には当該レーザ光源10Aから出射されるレーザを微小
角度の範囲内で偏向して走査を行う前記走査光学手段1
1Aが設けられている。この走査光学手段11Aは、例
えばモリブデン酸鉛等の音響光学素子で形成されたAO
D(音響光学偏向器)20と、当該AOD20Aに対し
て周波数が周期的に変化する高周波信号を印加するドラ
イバ21と、当該ドライバ21に所定の周期、周波数幅
で周波数が変化するランプ波信号を発生して入力する関
数発生器22と、前記AOD20の光軸上に焦点距離離
れた位置に置かれたレンズ23で構成されている。関数
発生器22で発生したランプ波信号に基づいてドライバ
21がAODに印加する高周波信号の周波数を変化制御
することで、AOD20を透過されるレーザ光の出射角
度が変化されて偏向され、偏向されたレーザ光はレンズ
23によりテレセントリックな収束光として被検査ウエ
ハ9上で走査され、被検査ウエハ9の矩形パターン25
の一辺に平行な走査領域24を形成する。標準的なAO
D20の走査角は数度であり、適当な焦点距離のレンズ
を用いて100μm×数mm程度の微少走査領域を形成
できる。AODの偏向角度は関数発生器22から出力さ
れるのランプ波の周波数で決まるが、その周波数(f
s)を結像光学系のCCDカメラの画像取り込み周期
(数kHz程度)より2桁程度大きい数百Hzで変化す
るように設定してレーザ光を高速走査させる。このよう
な高速走査は光学的な平均化効果やレーザ光のインコヒ
ーレント化を生み、レーザ光のぶれやステージの振動等
に起因するランダムな輝度変動やウエハ表面の微少な凹
凸によるスペックルノイズを低減させることができる。FIG. 2 is a detailed view showing a configuration relating to one of the laser light sources 10A and 10B constituting the light projecting optical system 2, which is one of the laser light sources 10A. The same applies to the laser light source 10B. Laser light source 10A
The scanning optical means 1 for deflecting the laser emitted from the laser light source 10A within a range of a minute angle to perform scanning.
1A is provided. The scanning optical means 11A is an AO formed of an acousto-optic element such as lead molybdate.
A D (acousto-optic deflector) 20, a driver 21 for applying a high frequency signal whose frequency changes periodically to the AOD 20A, and a ramp wave signal whose frequency changes at a predetermined period and frequency width to the driver 21. It is composed of a function generator 22 for generating and inputting, and a lens 23 placed at a position separated by a focal length on the optical axis of the AOD 20. The driver 21 changes and controls the frequency of the high-frequency signal applied to the AOD based on the ramp wave signal generated by the function generator 22, so that the emission angle of the laser light transmitted through the AOD 20 is changed and deflected and deflected. The laser light is scanned by the lens 23 as telecentric convergent light on the wafer 9 to be inspected, and the rectangular pattern 25 of the wafer 9 to be inspected is scanned.
A scanning area 24 parallel to one side is formed. Standard AO
The scanning angle of D20 is several degrees, and a minute scanning area of about 100 μm × several mm can be formed by using a lens having an appropriate focal length. The deflection angle of the AOD is determined by the frequency of the ramp wave output from the function generator 22, and the frequency (f
s) is set so as to change at several hundred Hz, which is about two orders of magnitude larger than the image capturing period (about several kHz) of the CCD camera of the imaging optical system, and the laser light is scanned at high speed. Such high-speed scanning produces an optical averaging effect and incoherence of laser light, and random luminance fluctuations caused by laser light blur and stage vibration, and speckle noise due to minute irregularities on the wafer surface are generated. Can be reduced.
【0018】一方、図3は、前記集光光学系3に設けた
空間フィルタ13をステージ1側から見た図である。空
間フィルタ13は細長い形状を有しており、その長辺が
レーザの照射方向26と平行となるように対物レンズ1
2の中心線上に近接して置かれている。前記空間フィル
タ13の機能を図4を参照して説明する。図4(a),
(b)は、レーザの照射方向と直交する回路パターンエ
ッジ29での反射特性を模式的に示した図である。被検
査ウェハ9の表面に対してある入射角度(α)で照射さ
れた入射レーザ光27は、当該レーザ光27と交差する
回路パターン29の両横エッジでそれぞれ反射される
が、エッジ部は微視的に見るとある曲率を持った斜面で
あり、入射レーザ光27は入射角(α)とエッジ部の傾き
で定まる方向28a,28bにそれぞれ最も強く反射さ
れる。そのため、横エッジからの正反射光は強い指向性
を持っており、平面的に見ると同図(b)に示すように
入射レーザ光27の光軸と平行なある限られた領域30
にその大部分が反射されることになる。従って、図3に
示したように、集光光学系3の対物レンズ12の中心線
上、換言すれば入射レーザ光27の光軸を含む立面上に
レーザの照射方向26と平行に空間フィルタ13として
細長い形状の遮光マスクを設けることで、横エッジから
の反射光23を効率的に遮光できるようになる。その一
方で、パターンにおける欠陥において散乱されたレーザ
光は遮光マスクにかかわらず受光できることになる。On the other hand, FIG. 3 is a view of the spatial filter 13 provided in the condensing optical system 3 as seen from the stage 1 side. The spatial filter 13 has an elongated shape, and the objective lens 1 is arranged such that its long side is parallel to the laser irradiation direction 26.
It is placed close to the center line of 2. The function of the spatial filter 13 will be described with reference to FIG. 4 (a),
FIG. 6B is a diagram schematically showing the reflection characteristic at the circuit pattern edge 29 orthogonal to the laser irradiation direction. The incident laser light 27 irradiated at a certain incident angle (α) on the surface of the wafer 9 to be inspected is reflected by both lateral edges of the circuit pattern 29 intersecting the laser light 27, but the edge portion is slightly fine. It is a slope having a certain curvature when viewed visually, and the incident laser light 27 is reflected most strongly in directions 28a and 28b determined by the incident angle (α) and the inclination of the edge portion. Therefore, the specularly reflected light from the lateral edge has a strong directivity, and when viewed two-dimensionally, a certain limited region 30 parallel to the optical axis of the incident laser light 27 as shown in FIG.
Most of it will be reflected. Therefore, as shown in FIG. 3, on the center line of the objective lens 12 of the condensing optical system 3, in other words, on the vertical plane including the optical axis of the incident laser light 27, the spatial filter 13 is parallel to the laser irradiation direction 26. As a result, by providing an elongated light-shielding mask, the reflected light 23 from the lateral edge can be efficiently shielded. On the other hand, the laser light scattered by the defect in the pattern can be received regardless of the light shielding mask.
【0019】以上の特徴を生かすために、本発明では、
回路パターンの主要部をなす矩形パターンの1辺に平行
にレーザ光を走査させ、このレーザの走査方向と直交す
る方向にステージ1を等速で移動させて被検査ウエハ9
をメカニカル走査することにより、エッジからの反射光
を除去した検査を実現している。尚、レーザの入射角
(α)を大きくすることで横パターンエッジ部からの反
射光28を対物レンズ12の開口部に入らないように調
整できると考えられるが、曲率を持つエッジ部は0から
90度の範囲の斜度を持っていることに相当し、一部の
横エッジ反射光28は対物レンズ12の開口部に入射す
ることになる。従って、空間フィルタ13が無ければ通
常の横エッジからの反射光28を遮光できなくなる。In order to make full use of the above characteristics, in the present invention,
A laser beam is scanned in parallel with one side of a rectangular pattern forming a main part of a circuit pattern, and the stage 1 is moved at a constant speed in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser to inspect the wafer 9 to be inspected.
By mechanically scanning, the inspection that removes the reflected light from the edge is realized. It is considered that the reflected light 28 from the lateral pattern edge portion can be adjusted so as not to enter the opening portion of the objective lens 12 by increasing the incident angle (α) of the laser. This corresponds to having an inclination in the range of 90 degrees, and a part of the lateral edge reflected light 28 is incident on the opening of the objective lens 12. Therefore, without the spatial filter 13, the reflected light 28 from the normal lateral edge cannot be blocked.
【0020】図5は、図1に示したレーザパワー制御部
8のブロック構成図である。レーザパワー制御部8は、
投光光学系2の前記関数発生器22の出力信号36に同
期してトリガ信号を発生するトリガ発生回路32と、レ
ーザ強度モニタ光学系5の受光素子16A,16Bの出
力35に対して前記トリガ発生回路32のトリガ信号に
同期して該トリガ信号の1周期におけるピーク値をサン
プリングホールドするピークホールド回路31と、基準
電圧37とピークホールド回路31の出力の差分を検出
する差動増幅回路33と、差動増幅回路33の出力信号
をもとにレーザ光源10A,10Bの駆動電流を制御す
るレーザドライバ34から構成されている。FIG. 5 is a block diagram of the laser power controller 8 shown in FIG. The laser power control unit 8
The trigger generator circuit 32 for generating a trigger signal in synchronization with the output signal 36 of the function generator 22 of the projection optical system 2 and the trigger 35 for the output 35 of the light receiving elements 16A and 16B of the laser intensity monitor optical system 5. A peak hold circuit 31 that samples and holds the peak value in one cycle of the trigger signal in synchronization with the trigger signal of the generation circuit 32, and a differential amplifier circuit 33 that detects the difference between the reference voltage 37 and the output of the peak hold circuit 31. A laser driver 34 for controlling the drive currents of the laser light sources 10A and 10B based on the output signal of the differential amplifier circuit 33.
【0021】前記レーザパワー制御部8のレーザパワー
制御方法について図6を参照して具体的に説明する。同
図(a),(b)は、トリガ発生回路32のトリガ周期
(パルス出力周期)38、すなわち投光光学系2におけ
るAOD20での1走査周期に伴うパルス信号と、一次
元CCDカメラのラインスキャン周期時間39の関係を
示した図である。レーザ走査は一次元CCDのカメラの
ラインスキャンに比べ一桁以上高速であるため、一次元
CCDカメラでは、複数回(一桁以上)のレーザ走査に
おける散乱光出力の積分値を検出することになる。一
方、前記ピークホールド回路31では、トリガパルスに
同期して一回のレーザ走査中における受光素子16A,
16Bの出力35を一次元CCDカメラの画素数分だけ
サンプリングし、その最大値(ピーク値)を検出してい
る。従って、一次元CCDカメラのラインスキャン時間
中に、検出した最大値と基準値との差分を検出する差動
増幅回路33の出力が零となるようにレーザ強度を調整
することにより、一次元CCDカメラの1ラインスキャ
ン中における最大値をある目標値になるよう制御するこ
とができる。図6(c)は、一次元CCDカメラのライ
ンスキャン時間中における検出強度の変化を模式的に示
した図である。パワー制御が無い場合は、検出強度は露
光時間に比例して大きくなり、散乱光強度が大きい場合
には検出値が飽和レベル40に達する一方、散乱光強度
が小さい場合には判定に十分な検出強度が得られないこ
とになる。これに対して前述のパワー制御を行うと、散
乱光強度に関係なくいずれのラインスキャンにおいても
その最大値をある基準レベル41になるように制御でき
る。The laser power control method of the laser power control unit 8 will be specifically described with reference to FIG. 9A and 9B show a trigger cycle (pulse output cycle) 38 of the trigger generation circuit 32, that is, a pulse signal associated with one scanning cycle of the AOD 20 in the projection optical system 2 and a line of a one-dimensional CCD camera. It is a figure showing the relation of scan cycle time 39. Since laser scanning is faster by one digit or more than line scanning by a one-dimensional CCD camera, a one-dimensional CCD camera detects an integrated value of scattered light output in a plurality of laser scannings (one digit or more). . On the other hand, in the peak hold circuit 31, the light receiving elements 16A during one laser scanning in synchronization with the trigger pulse,
The output 35 of 16B is sampled by the number of pixels of the one-dimensional CCD camera, and the maximum value (peak value) is detected. Therefore, during the line scan time of the one-dimensional CCD camera, the laser intensity is adjusted so that the output of the differential amplifier circuit 33, which detects the difference between the detected maximum value and the reference value, becomes zero. The maximum value during one line scan of the camera can be controlled to a certain target value. FIG. 6C is a diagram schematically showing a change in detection intensity during the line scan time of the one-dimensional CCD camera. When there is no power control, the detection intensity increases in proportion to the exposure time, and when the scattered light intensity is high, the detected value reaches the saturation level 40, while when the scattered light intensity is low, sufficient detection is possible for determination. The strength cannot be obtained. On the other hand, if the above-described power control is performed, the maximum value of any line scan can be controlled to a certain reference level 41 regardless of the scattered light intensity.
【0022】次に、本発明にかかるパワー制御の特徴に
ついて、一次元CCDカメラの出力イメージを用いて詳
細に説明する。図7は、もともとのパターンからの散乱
強度が大きい箇所におけるパワー制御の効果を説明する
ための模式図である。同図(a)はパワー制御が無い場
合に、飽和が起こっている様子を示している。飽和箇所
に欠陥があっても良品との差分が検出できないため、検
出は不可能である。同図(b)は同図(a)と同じ箇所
にパワー制御を行った場合を示している。一次元CCD
カメラの検出領域内における最大値がある基準レベル4
1になるよう制御しているため、全体の強度分布を正確
に把握できる。この検出領域内に欠陥42が存在すると
欠陥箇所が最大強度となり、その検出値は同図(c)の
様な強度分布を示す。Next, the features of the power control according to the present invention will be described in detail with reference to the output image of the one-dimensional CCD camera. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the effect of power control in a portion where the scattering intensity from the original pattern is large. FIG. 10A shows a state where saturation occurs when there is no power control. Even if there is a defect in the saturated portion, it cannot be detected because the difference from the non-defective product cannot be detected. The figure (b) has shown the case where power control is performed to the same location as the figure (a). One-dimensional CCD
Reference level 4 with the maximum value in the detection area of the camera
Since it is controlled to be 1, the entire intensity distribution can be accurately grasped. If the defect 42 exists in this detection area, the defect location has the maximum intensity, and the detected value shows the intensity distribution as shown in FIG.
【0023】このパワー制御により得られる信号に基づ
く画像処理部の判定方法を説明する。前述のように、一
次元CCDカメラで取り込まれる1ラインごとのデータ
フレームは、最大値が基準レベルになるように変換され
る。従って、参照品と被検査品に対してそれぞれ同様に
CCDカメラで1ラインごとのデータを得た上で、これ
らデータについて対応する画素間で比を求めると、正常
な箇所はある一定値になり、欠陥箇所のみ違った値が得
られる。図7を用いて説明すると、正常な箇所a0,b
0とa1,b1におけるそれぞれの検出強度の比は、I
1/I0となり1より小さいが、欠陥箇所c0とc1の
比は1よりも大きくなる。従って、被測定品と良品間で
比を取り、平均値からのずれを調べることにより欠陥個
所の判別が可能になる。また、投光光学系2において2
つのレーザ光を照射することにより、1つのレーザ光で
は現れ難い欠陥箇所の検出が可能となり、さらには2つ
のレーザ光により欠陥の検出強度や位置の違いを特徴と
して検出し、欠陥の検出精度を向上することが可能とな
り、尚、本発明における比較の基準は、隣接チップまた
はマスターデータのいずれかである。A determination method of the image processing unit based on the signal obtained by this power control will be described. As described above, the data frame for each line captured by the one-dimensional CCD camera is converted so that the maximum value becomes the reference level. Therefore, if data for each line is similarly obtained for the reference product and the inspected product by the CCD camera and then the ratio between the corresponding pixels for these data is obtained, the normal portion becomes a certain value. , Different values can be obtained only in the defective part. Explaining with reference to FIG. 7, normal portions a0 and b
The ratio of the detected intensities of 0 and a1, b1 is I
Although it is 1 / I0, which is smaller than 1, the ratio between the defective portions c0 and c1 is larger than 1. Therefore, it is possible to determine the defective portion by taking a ratio between the measured product and the non-defective product and examining the deviation from the average value. In addition, in the projection optical system 2, 2
By irradiating two laser beams, it is possible to detect defect locations that are difficult to appear with one laser beam. Furthermore, two laser beams are used to detect the defect detection intensity and the difference in position, thereby improving the defect detection accuracy. It is possible to improve, and the criterion for comparison in the present invention is either the adjacent chip or the master data.
【0024】このように、従来の検査装置がメモリセル
等の繰り返しパターンのみに対して有効なフーリエ変換
フィルタを用いているのに対して、矩形パターンのエッ
ジ反射光を効率的に遮光する外部空間フィルタを備える
ことにより、不規則な回路パターンの検査を高いS/N
比で行うことが可能となる。また、レーザ光を測定領域
内で高速走査することでレーザ光のぶれやステージの振
動等に起因するランダムな輝度変動やウエハ表面の微少
な凹凸によるスペックルノイズを低減させ、S/N比を
一層向上することが可能となる。さらに、入射角度の異
なる2つのレーザ光を照射することにより欠陥の形状に
起因する散乱の指向性を特徴検出し、さらには、レーザ
光の強度をリアルタイムでフィードバッグ制御すること
で欠陥のサイズやパターンの表面状態に起因する強度変
動をCCDカメラの許容測定レンジ内に押さえることに
より、S/N比をさらに向上することが可能になる。As described above, the conventional inspection apparatus uses the Fourier transform filter effective only for the repetitive pattern of the memory cell or the like, whereas the external space for efficiently shielding the edge reflected light of the rectangular pattern. Equipped with a filter, the inspection of irregular circuit patterns has a high S / N ratio.
It becomes possible to carry out in ratio. In addition, by scanning the laser light at high speed within the measurement area, random brightness fluctuations due to laser light blurring, stage vibration, etc. and speckle noise due to minute irregularities on the wafer surface are reduced, and the S / N ratio is reduced. It is possible to further improve. Furthermore, by irradiating two laser beams with different incident angles, the directivity of scattering due to the shape of the defect is detected, and by controlling the intensity of the laser beam in a real-time feed bag, the defect size and By suppressing the intensity fluctuation due to the surface condition of the pattern within the allowable measurement range of the CCD camera, it becomes possible to further improve the S / N ratio.
【0025】一方、図8はもともとのパターンからの散
乱強度が小さい箇所におけるパワー制御の効果を説明す
るための模式図である。同図(a),(b)はパワー制
御を行わない場合における異物検出の様子を示してお
り、同図(a)が正常なサンプル、同図(b)が欠陥4
2を持つサンプルの検出イメージをそれぞれ表してい
る。欠陥のサイズが小さくてその強度変化が小さいと良
品との差分検出が難しいことに加え、バックグランドノ
イズレベルとの差が小さいので、異物判別がより難しく
なる。同図(c),(d)は同じ箇所にパワー制御を行
った場合を示している。全体の強度レベルを大きくでき
るため、欠陥42の検出強度が大きくなり、検出が容易
になる。尚、レーザパワーを大きくするとバックグラン
ドノイズもそれに比例して大きくなることと考えられる
が、散乱光が対物レンズに入って来ない限りその影響は
出てこないため、結果としてS/N比の向上が図られ
る。On the other hand, FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the effect of power control in a portion where the scattering intensity from the original pattern is small. FIGS. 9A and 9B show the state of foreign matter detection when power control is not performed. FIG. 9A is a normal sample, and FIG.
Each represents a detected image of a sample having 2. If the size of the defect is small and the change in its intensity is small, it is difficult to detect the difference from the non-defective product, and since the difference from the background noise level is small, it becomes more difficult to discriminate the foreign matter. FIGS. 7C and 7D show the case where power control is performed at the same location. Since the overall intensity level can be increased, the detection intensity of the defect 42 is increased and detection becomes easier. It is considered that when the laser power is increased, the background noise also increases in proportion to it, but the effect does not appear unless the scattered light enters the objective lens, and as a result, the S / N ratio is improved. Is planned.
【0026】ここで本発明においては、2波長のレーザ
をそれぞれの入射角度を変えて入射する構成としてもよ
い。すなわち、前記実施形態の場合には2つのレーザ光
源に回転移動機構を付設し、この回転移動機構によって
各レーザ光源の傾斜角度を変化調整可能にすればよい。
欠陥からの散乱光は、形状や表面状態により反射の指向
性が大きく変化する。従って、小さな欠陥からの散乱光
を確実に捉えるためには大きな立体角(高NA)の集光
レンズを用いるかあるいは複数個のディテクタを各種の
方向に設けるか等の工夫が必要である。さらに、複数箇
所の計測データをもとに散乱の指向性が評価できれば、
より高精度な欠陥の判別や分類が行える。このように波
長の異なる2つのレーザ光を異なる入射角度で照射する
ことによりディテクタを2個異なる方向に設置すること
と同様な効果をもたらし、それぞれの反射光を区別して
検出し両者の検出強度の比や差分を求める等の指向性解
析を行うことにより、欠陥の判別精度や分類精度を向上
できる。In the present invention, it is also possible to adopt a configuration in which lasers of two wavelengths are made incident by changing their respective incident angles. That is, in the case of the above-described embodiment, the rotation moving mechanism may be attached to the two laser light sources, and the tilt angle of each laser light source can be changed and adjusted by the rotation moving mechanism.
The scattered light from the defect has a great change in the directivity of reflection depending on the shape and surface condition. Therefore, in order to reliably capture the scattered light from a small defect, it is necessary to use a condensing lens having a large solid angle (high NA) or to provide a plurality of detectors in various directions. Furthermore, if the directivity of scattering can be evaluated based on the measurement data at multiple locations,
It is possible to more accurately identify and classify defects. By irradiating two laser beams having different wavelengths at different incident angles in this way, the same effect as installing two detectors in different directions can be obtained. By performing a directivity analysis such as obtaining a ratio or a difference, it is possible to improve defect discrimination accuracy and classification accuracy.
【0027】図9はさらに各種の欠陥検出ができるよう
に、図1に示した投光光学系2(2Aとする)に加え、
もう一組の投光光学系2Bを先の投光光学系2Aと直交
する方向に設けた別の実施例を示した図である。同図は
図1に示した検査装置を上方から見た構成を示してお
り、もう一組の投光光学系2Bが検査ステージ1の正面
側の位置に追加されている。なお、投光光学系2Bの構
成は投光光学系2Aと同じであり、レーザ光の走査幅に
ついても同じである。また、この場合には、図10に示
すように、前記投光光学系2A,2Bのそれぞれの入射
方向26A,26Bに直交する回路パターンエッジから
の正反射光をカットするために、図3に示した1方向の
遮光マスク13に代えて十字マークの形状を持った遮光
マスク27が対物レンズ12に近接して配置されてい
る。このように2つの投光光学系2A,2Bをそれぞれ
直交するように設置することにより、入射角の操作によ
反射指向性の変化に加え、入射面の操作による反射指向
性の変化をもたらすことができ、欠陥検出の精度及び分
類精度を向上できる。In addition to the projection optical system 2 (referred to as 2A) shown in FIG. 1, FIG. 9 further enables detection of various defects.
It is the figure which showed another Example which provided the other set of projection optical system 2B in the direction orthogonal to the above projection optical system 2A. The figure shows the configuration of the inspection apparatus shown in FIG. 1 as seen from above, and another set of projection optical systems 2B is added to the position on the front side of the inspection stage 1. The structure of the projection optical system 2B is the same as that of the projection optical system 2A, and the scanning width of the laser light is also the same. Further, in this case, as shown in FIG. 10, in order to cut the specular reflection light from the circuit pattern edge orthogonal to the incident directions 26A and 26B of the projection optical systems 2A and 2B, respectively, as shown in FIG. Instead of the one-direction light-shielding mask 13 shown, a light-shielding mask 27 having a cross mark shape is arranged close to the objective lens 12. In this way, by installing the two projection optical systems 2A and 2B so as to be orthogonal to each other, in addition to the change of the reflection directivity by the operation of the incident angle, the change of the reflection directivity by the operation of the incident surface is brought about. The defect detection accuracy and the classification accuracy can be improved.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
検査装置は、矩形パターンのエッジ反射光を効率的に遮
光する外部空間フィルタと、スペックルノイズを低減さ
せるためのレーザ微小走査光学系と、欠陥の散乱指向性
を検出する複数レーザ入射光学系と、欠陥のサイズや形
状に起因する検出強度の変動に対するダイナミックなレ
ーザパワー制御手段とを備え、このパターン検査装置を
用いて被検査体に対してレーザ光を微少走査し、空間フ
ィルタによりパターンエッジでの反射光を遮光し、かつ
レーザパワーを制御しながらパターンの欠陥を検査する
本発明のパターン検査方法を実行することにより、ロジ
ック等の不規則な回路パターン上の欠陥を高精度に検出
できるという効果がある。As described above, the pattern inspection apparatus of the present invention includes an external spatial filter that efficiently shields the edge reflected light of a rectangular pattern, and a laser micro-scanning optical system for reducing speckle noise. , A plurality of laser incident optical system for detecting the scattering directivity of the defect, and a dynamic laser power control means for the fluctuation of the detection intensity due to the size and shape of the defect, and using this pattern inspection device On the other hand, by minutely scanning the laser light, blocking the reflected light at the pattern edge by the spatial filter, and executing the pattern inspection method of the present invention for inspecting the pattern defect while controlling the laser power, logic etc. There is an effect that a defect on an irregular circuit pattern can be detected with high accuracy.
【図1】本発明の半導体ウエハ検査装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention.
【図2】投光光学系の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a projection optical system.
【図3】空間フィルタの模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a spatial filter.
【図4】レーザの照射方向と直交する回路パターンエッ
ジでの反射特性を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing reflection characteristics at a circuit pattern edge orthogonal to the laser irradiation direction.
【図5】レーザパワー制御部の構成を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a laser power control unit.
【図6】トリガ発生回路のパルス出力周期と一次元CC
Dカメラのラインスキャン周期の関係を示した図であ
る。FIG. 6 shows the pulse output cycle of the trigger generation circuit and one-dimensional CC
It is a figure showing the relation of the line scan cycle of a D camera.
【図7】もともとのパターンからの散乱強度が大きい箇
所におけるパワー制御の効果を説明するための模式図で
ある。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the effect of power control in a portion where the scattering intensity from the original pattern is large.
【図8】もともとのパターンからの散乱強度が小さい箇
所におけるパワー制御の効果を説明するための模式図で
ある。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the effect of power control in a portion where the scattering intensity from the original pattern is small.
【図9】本発明の別の実施形態を示した概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.
【図10】2つの投光光学系を備える実施形態でのマス
クの概要を示した図であるFIG. 10 is a diagram showing an outline of a mask in an embodiment including two projection optical systems.
【図11】従来のフーリエ変換フィルタを用いた光学的
検査装置の概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of an optical inspection device using a conventional Fourier transform filter.
1 ステージ 2 投光光学系 3 集光光学系 4 ビームスプリッタ 5 レーザ強度モニタ光学系 6 結像光学系 7 画像処理部 8 レーザパワー制御部 9 被検査ウエハ 10A,10B レーザ光源 11A,11B走査光学手段 12 対物レンズ 13 空間フィルタ 14 第1の結像レンズ 15 第1のダイクロイックミラー 16A,16B 受光素子 17 第2の結像レンズ 18 第2のダイクロイックミラー 19A,19B 1次元CCDカメラ 20 AOD(音響光学偏向器) 21 ドライバ 22 関数発生器 31 ピークホールド回路 32 トリガ発生回路 33 差動増幅回路 34 レーザドライバ 1 stage 2 Projection optical system 3 Focusing optical system 4 beam splitter 5 Laser intensity monitor optical system 6 Imaging optical system 7 Image processing unit 8 Laser power controller 9 Inspected wafer 10A, 10B laser light source 11A, 11B scanning optical means 12 Objective lens 13 Spatial filter 14 First imaging lens 15 First dichroic mirror 16A, 16B light receiving element 17 Second imaging lens 18 Second dichroic mirror 19A, 19B One-dimensional CCD camera 20 AOD (acousto-optic deflector) 21 driver 22 Function Generator 31 Peak hold circuit 32 Trigger generation circuit 33 Differential amplifier circuit 34 Laser driver
Claims (10)
ーンを有する被検査体の表面にそれぞれ異なる波長のレ
ーザ光を異なる入射角度で照射し、かつ前記レーザ光を
それぞれ前記被検査体の表面で微少走査させる工程と、
前記被検査体の表面での前記レーザ光の反射光を遮光す
る一方で当該レーザ光の散乱光を受光する工程と、前記
集光光学系で集光されたレーザ光を分岐し、分岐された
一方のレーザ光に基づいて前記投光光学系から出射され
るレーザ光のレーザ強度を制御する工程と、分岐された
他方のレーザ光に基づいて前記被検査体の表面を撮像
し、撮像出力に基づいて欠陥判別を行う工程とを含むこ
とを特徴とするパターン検査方法。1. A surface of an object to be inspected, which has an irregular pattern such as a logic circuit pattern, is irradiated with laser light having different wavelengths at different incident angles, and the laser light is minute on the surface of the object to be inspected. A step of scanning,
A step of receiving scattered light of the laser light while blocking the reflected light of the laser light on the surface of the object to be inspected, and branching the laser light focused by the focusing optical system A step of controlling the laser intensity of the laser light emitted from the projection optical system based on one laser light, and an image of the surface of the inspected object based on the other branched laser light, and an image output. And a step of performing defect determination based on the pattern inspection method.
査は、前記不規則なパターンの主要部をなす矩形パター
ンの一辺に平行に微少走査することを特徴とする請求項
1に記載のパターン検査方法。2. The pattern inspection according to claim 1, wherein the minute scanning of the laser beam with respect to the inspected object is performed in parallel with one side of a rectangular pattern forming a main part of the irregular pattern. Method.
と直交する方向に前記被検査体を等速度で移動させるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載のパターン検査
方法。3. The pattern inspection method according to claim 1, wherein the inspection object is moved at a constant speed in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser light.
ーンを有する被検査体の表面にそれぞれ異なる波長のレ
ーザ光を異なる入射角度で照射し、かつ前記レーザ光を
それぞれ前記被検査体の表面で微少走査させる投光光学
系と、前記被検査体の表面での前記レーザ光の反射光を
遮光する一方で当該レーザ光の散乱光を受光する集光光
学系と、前記集光光学系で集光されたレーザ光を分岐す
るレーザ光分岐手段と、分岐された一方のレーザ光に基
づいて前記投光光学系から出射されるレーザ光のレーザ
強度を制御するレーザ強度制御手段と、分岐された他方
のレーザ光に基づいて前記被検査体の表面を撮像し、撮
像出力に基づいて欠陥判別を行う欠陥判別手段とを備え
ることを特徴とするパターン検査装置。4. A surface of an object to be inspected having an irregular pattern such as a logic circuit pattern is irradiated with laser light of different wavelengths at different incident angles, and the laser light is minute on the surface of the object to be inspected. A light projecting optical system for scanning, a condensing optical system that shields the reflected light of the laser light on the surface of the object to be inspected and receives scattered light of the laser light, and a condensing optical system. Laser beam splitting unit for splitting the split laser beam, laser intensity control unit for controlling the laser intensity of the laser beam emitted from the projection optical system based on one split laser beam, and the other split And a defect discriminating means for discriminating a defect on the basis of the image pickup output.
それぞれ異なる入射角度で照射しそれらの波長が異なる
2つのレーザ光源と、前記2つのレーザ光源の光軸上に
位置し該レーザ光をそれぞれ前記被検査ウェハの表面で
微少走査させる走査光学手段とを備え、前記集光光学系
は、前記被検査体の表面からの散乱光を受光するための
対物レンズと、前記対物レンズの前方に置かれ前記被検
査体のパターンエッジからの反射光を遮光する空間フィ
ルタとを備え、前記レーザ光分岐手段は前記集光光学系
を通過したレーザ光を所定の光量比で2つに分光するビ
ームスプリッタを備え、前記レーザ強度制御手段は、前
記ビームスプリッタで2つに分光された一方のレーザ光
を前記レーザ光の波長に分光する第1のダイクロイック
ミラーと、前記第1のダイクロイックミラーで波長分光
された2つのレーザ光をそれぞれ受光する2個の受光素
子と、これら受光素子の出力をもとに前記2つのレーザ
光源のレーザパワーを制御するレーザパワー制御部とを
備え、前記欠陥判別手段は、前記ビームスプリッタで2
つに分光された他方のレーザ光を前記レーザ光の波長に
分光する第2のダイクロイックミラーと、前記第2のダ
イクロイックミラーで波長分光された2つのレーザ光を
それぞれ受光して撮像する2個のCCDカメラと、これ
らCCDカメラの撮像出力を処理して欠陥判別を行う画
像処理部とを備えることを特徴とする請求項4に記載の
パターン検査装置。5. The projection optical system includes two laser light sources which irradiate the wafer to be inspected at different incident angles and have different wavelengths, and the laser light located on the optical axes of the two laser light sources. Scanning optical means for finely scanning the surface of the wafer to be inspected, the condensing optical system includes an objective lens for receiving scattered light from the surface of the object to be inspected, and a front portion of the objective lens. And a spatial filter that blocks the reflected light from the pattern edge of the object to be inspected, and the laser beam splitting unit splits the laser beam that has passed through the focusing optical system into two at a predetermined light amount ratio. A first dichroic mirror for splitting one of the two laser beams split by the beam splitter into a wavelength of the laser beam; Two light receiving elements for respectively receiving the two laser beams wavelength-dispersed by the dichroic mirror, and a laser power control section for controlling the laser power of the two laser light sources based on the outputs of these light receiving elements. , The defect discriminating means uses the beam splitter 2
A second dichroic mirror for splitting the other laser beam split into two into the wavelength of the laser beam, and two laser beams for wavelength-splitting by the second dichroic mirror are respectively received and imaged. The pattern inspection apparatus according to claim 4, further comprising: a CCD camera; and an image processing unit that processes an image pickup output of the CCD camera to determine a defect.
は、音響光学偏光器(以下AODと称す)等による微少
高速走査であり、その走査周期は前記結像光学系の一次
元CCDカメラの画像取り込み周期より少なくとも一桁
以上短いことを特徴とする請求項5に記載のパターン検
査装置。6. The scanning optical means in the projection optical system is a minute high-speed scanning by an acousto-optic deflector (hereinafter referred to as AOD) or the like, and the scanning cycle is an image of a one-dimensional CCD camera of the imaging optical system. The pattern inspection device according to claim 5, wherein the pattern inspection device is at least one digit shorter than the acquisition period.
対物レンズに近接して設置された細長い形状の遮光マス
クであり、その長辺が前記レーザ光の照射方向と平行に
なるように前記対物レンズの中心線上に配置されている
ことを特徴とする請求項5または6に記載のパターン検
査装置。7. The spatial filter of the condensing optical system is an elongated light-shielding mask installed close to the objective lens, and the long side thereof is parallel to the irradiation direction of the laser light. The pattern inspection apparatus according to claim 5 or 6, wherein the pattern inspection apparatus is arranged on a center line of the objective lens.
光学系を備え、これら2つの投光光学系の照射方向が互
いに直交していることを特徴とする請求項4から7の何
れかに記載のパターン検査装置。8. A projection optical system is provided in addition to the projection optical system, and the irradiation directions of these two projection optical systems are orthogonal to each other. The pattern inspection apparatus according to any one of claims.
心線上において直交する位置に配置され、前記空間フィ
ルタの形状は各投光光学系のレーザの照射方向と平行に
なるように十字マークの形状を有していることを特徴と
する請求項8に記載のパターン検査装置。9. The two projection optical systems are arranged at positions orthogonal to each other on the center line of the objective lens, and the shape of the spatial filter is a cross mark so as to be parallel to the laser irradiation direction of each projection optical system. The pattern inspection apparatus according to claim 8, which has a shape of.
は、被検査体の表面上の基準点を中心に入射角度を変化
調整できる回転移動機構を備えていることを特徴とする
請求項5から9の何れかに記載のパターン検査装置。10. The laser light source of each of the projection optical systems includes a rotary movement mechanism capable of changing and adjusting an incident angle around a reference point on the surface of the object to be inspected. 9. The pattern inspection apparatus according to any one of 1 to 9.
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