JP2006071784A - Confocal microscope, outside appearance inspecting device and semiconductor outside appearance inspecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に半導体ウエハ、フォトマスク、液晶表示装置等の半導体集積装置等の被検査物の表面を観察するための走査形共焦点顕微鏡、及びこれを用いた外観検査装置に関する。 The present invention relates to a confocal microscope, and in particular, a scanning confocal microscope for observing the surface of an inspection object such as a semiconductor integrated device such as a semiconductor wafer, a photomask, and a liquid crystal display device, and an appearance inspection apparatus using the same. About.
半導体ウエハ、半導体メモリ用フォトマスク、液晶表示パネルなどにおいては、所定のパターンが繰返し形成される。そこで、光学顕微鏡を使用してパターンの光学像を捉え、隣接するパターン同士を比較することによりパターンの欠陥を検出することが行われている。比較の結果、2つのパターン間に差異がなければ欠陥のないパターンであり、差異があればいずれか一方のパターンに欠陥が存在すると判定する。また、以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスクや液晶表示パネルなどの欠陥を検査する外観検査装置にも適用可能である。 A predetermined pattern is repeatedly formed on a semiconductor wafer, a semiconductor memory photomask, a liquid crystal display panel, or the like. Therefore, an optical image of a pattern is captured using an optical microscope, and a pattern defect is detected by comparing adjacent patterns. As a result of the comparison, if there is no difference between the two patterns, the pattern has no defect, and if there is a difference, it is determined that a defect exists in one of the patterns. In the following description, a semiconductor wafer appearance inspection apparatus that inspects a defect of a pattern formed on a semiconductor wafer will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to an appearance inspection apparatus for inspecting defects such as a semiconductor memory photomask and a liquid crystal display panel.
このような、外観検査装置の光学顕微鏡には、下記特許文献1及びこれに対応する米国特許明細書である特許文献2に示されるような、共焦点顕微鏡が使用される。図1は、共焦点顕微鏡を使用する半導体ウエハ用外観検査装置の従来の概略構成例を示す図である。
図示するように、半導体ウエハ用外観検査装置は、図1に示すように、半導体ウエハ2を保持するステージ1と、光源11と、光源11からの照明光を通過させる微小ピンホールを多数備え多数の点光源を実現する第1ピンホールアレイ12と、照明用レンズ13と、第1ピンホールアレイ12を通過する照明光を半導体ウエハ2表面の集光面に集光し、かつ半導体ウエハ2表面の光学像を投影する対物レンズ3と、対物レンズ3の投影光路中に設けられた半透鏡(ビームスプリッタ)14と、対物レンズ3により投影された半導体ウエハ2表面の像をさらに後述のイメージセンサ4へ投影するレンズ21と、第1ピンホールアレイ12と共役な位置に設けられこの位置で焦点の合った光のみを通過させる微小ピンホールを多数備える第2ピンホールアレイ22と、を有する共焦点顕微鏡10を備える。
As such an optical microscope for an appearance inspection apparatus, a confocal microscope as shown in
As shown in the figure, the semiconductor wafer visual inspection apparatus includes a
また、半導体ウエハ用外観検査装置は、第2ピンホールアレイ22を通過した半導体ウエハ2表面の光学像を電気的な画像信号に変換する撮像装置(イメージセンサ)4と、イメージセンサ4から出力されたアナログ画像信号を処理して多値のデジタル画像データに変換する画像信号処理回路5と、デジタル画像データを処理してパターンの同一部分を比較し、欠陥を検出するデジタル画像データ処理回路6と、データ処理のために画像データを記憶する画像データメモリ7とを有する。
Further, the semiconductor wafer appearance inspection apparatus outputs an optical image of the surface of the
このような共焦点顕微鏡では、対物レンズ3によって点光源からの照明光が集光される焦点位置において半導体ウエハ2表面を照明し、第2ピンホールアレイ22上に結像した反射光のみが、第2ピンホールアレイ22上の各ピンホールを通過して撮像装置4に投影され、それ以外の光は排除されるため、ピンぼけや漏れ光などによるノイズがない鮮明な画像を得ることができる。
In such a confocal microscope, only the reflected light that illuminates the surface of the semiconductor wafer 2 at the focal position where the illumination light from the point light source is collected by the
撮像装置4としては、2次元CCD素子を使用したTVカメラなどを使用することも可能であるが、高精細の画像信号を得るためには1次元CCD等のラインセンサを使用して、ステージ1を半導体ウエハ2に対して相対移動させ(走査して)、ステージ1を駆動する駆動パルス信号に同期して、画像信号処理回路5がラインセンサ4の信号を取り込んで画像を取得することが多い。
As the
しかし、従来の共焦点顕微鏡の構成では、対物レンズ3の視野の周辺領域の照明光量の低下により撮像装置4に投影される試料表面の光学像の周辺領域で光量の低下が発生しても、光量を部分的に増減することが出ないため、かかる周辺光量の低下を補うことができない、という問題がある。
However, in the configuration of the conventional confocal microscope, even if the light amount decreases in the peripheral region of the optical image of the sample surface projected on the
さらに、共焦点顕微鏡の対物レンズ3の視野より大きな試料2表面を観察する場合には、対物レンズ3の視野を大きな試料2の表面上で走査させるが、試料2表面が、例えばパターン密度が大きく異なる複数領域を有すると、観察像の明度が走査位置によって大きく異なる。このような試料2を観察する場合には、対物レンズ3の視野の走査位置に応じて光源光量を逐次変化させ、観察像の明度を所定の範囲内に保つことが好ましいが、従来の共焦点顕微鏡では、高速で走査する対物レンズ3の視野位置に応じて光源光量を制御することが困難であった。
Furthermore, when observing the surface of the
また、試料2表面が、例えば異なる複数の物質で形成される領域を有すると、物体の光学反射率はその物体の材質に依存するため、対物レンズ3の視野の走査位置に応じて照明光の波長を逐次変化させ、好適な反射率で照明することが好ましい。例えば、半導体回路の配線部分に使用される銅は、可視光域では反射率が高い性質を示すが、350nm付近の波長域で反射率が程度で反射率が低下する。しかし、従来の共焦点顕微鏡では、照明光の波長を変更する構成になっていなかった。
Further, when the surface of the
上記問題点に鑑み、本発明は、試料の観察像の周辺領域で生じる光量の低下を補うことが可能な共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。また、光源光量を対物レンズ3の視野の走査位置に応じて逐次変化させることが可能な共焦点顕微鏡を提供することをも目的とする。さらに、照明光の波長を変化させることが可能な共焦点顕微鏡を提供することをも目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a confocal microscope that can compensate for a decrease in the amount of light that occurs in a peripheral region of an observation image of a sample. It is another object of the present invention to provide a confocal microscope capable of sequentially changing the light source light amount according to the scanning position of the field of view of the
上記目的を達成するために、本発明に係る共焦点顕微鏡は、上記の多数の点光源を複数の光源からなる光源アレイにより実現する。
すなわち、本発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズの焦点面に共役な面に位置する複数の光源からなる光源アレイと、対物レンズの焦点面に共役な面に位置し光源アレイの各光源に対応する各位置にそれぞれ開口を有するピンホールアレイと、を備える。
In order to achieve the above object, the confocal microscope according to the present invention realizes the above-described many point light sources by a light source array including a plurality of light sources.
That is, the confocal microscope according to the present invention includes a light source array composed of a plurality of light sources positioned on a plane conjugate to the focal plane of the objective lens, and a light source array positioned on a plane conjugate to the focal plane of the objective lens. A pinhole array having an opening at each corresponding position.
本発明に係る共焦点顕微鏡は、ピンホールアレイに代えて、対物レンズの焦点面に共役な面にミラーアレイデバイスを配置する反射光学系を備えてもよい。
また、光源アレイを、発光波長の異なる複数の光源を含んで構成してもよく、この場合に共焦点顕微鏡には、光源アレイの中から発光させる光源を選択することにより、試料を照明する照明光の波長を変更する光源制御部を設けてもよい。
さらにまた、各光源は、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いて実現することが可能である。
The confocal microscope according to the present invention may include a reflective optical system in which a mirror array device is arranged on a plane conjugate with the focal plane of the objective lens, instead of the pinhole array.
In addition, the light source array may include a plurality of light sources having different emission wavelengths. In this case, the confocal microscope is configured to illuminate the sample by selecting a light source that emits light from the light source array. You may provide the light source control part which changes the wavelength of light.
Furthermore, each light source can be realized using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode.
また、本発明に係る共焦点顕微鏡は、外観検査装置に設けられ、試料表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うために使用可能である。さらにまた、本発明に係る共焦点顕微鏡は、半導体外観検査装置に設けられ、半導体ウエハ表面に形成されたパターンを観察して該パターンの外観検査を行うために使用可能である。 The confocal microscope according to the present invention is provided in an appearance inspection apparatus, and can be used for observing a pattern formed on the surface of a sample and performing an appearance inspection of the pattern. Furthermore, the confocal microscope according to the present invention is provided in a semiconductor appearance inspection apparatus, and can be used for observing a pattern formed on the surface of a semiconductor wafer and inspecting the appearance of the pattern.
上記の多数の点光源を複数の光源からなる光源アレイにより実現することにより、個々の光源ごとに光量を調整して、試料の観察像の周辺領域で生じる光量の低下を補うことが可能となる。
また、各光源に半導体発光素子を使用することにより、光量の速やかな調整を行うことが可能となり、対物レンズ3の視野の走査位置に応じて光源光量を逐次変化させることを可能とする。
さらに、光源アレイを、発光波長の異なる複数の光源を含んで構成し、さらに光源アレイの中から発光させる光源を選択する光源制御部を備えることにより、照明光の波長を変化させることが可能となる。
このとき、ピンホールアレイに代えて対物レンズの焦点面に共役な面にミラーアレイデバイスを配置する反射光学系を備え、ミラーアレイデバイスに配列された多数ミラーのうち、光源制御部が選択して発光させる光源素子の位置に対応するミラーのみを、撮像装置の撮像面などの観察像の投影面に対物レンズからの投影光を反射する向きに制御し、他のミラーを他の方向に制御すれば、ピンホールアレイ中の各ピンホールと同様な効果を奏することが可能となる。
これにより、光源制御部が発光する光源素子を選択することにより光源の位置が変化しても、これに応じてミラーアレイデバイスの各ミラーの向きを制御して各ピンホールの位置を可変するピンホールアレイを実現することができる。
By realizing the above-described many point light sources with a light source array composed of a plurality of light sources, it is possible to adjust the light amount for each individual light source to compensate for the decrease in the light amount that occurs in the peripheral region of the observation image of the sample. .
Further, by using a semiconductor light emitting element for each light source, it is possible to quickly adjust the light amount, and to sequentially change the light source light amount according to the scanning position of the field of view of the
Furthermore, the light source array includes a plurality of light sources having different emission wavelengths, and further includes a light source control unit that selects a light source to emit light from the light source array, so that the wavelength of the illumination light can be changed. Become.
At this time, instead of the pinhole array, a reflection optical system that arranges the mirror array device on a plane conjugate to the focal plane of the objective lens is provided, and the light source control unit selects from among the many mirrors arranged in the mirror array device. Only the mirror corresponding to the position of the light source element that emits light is controlled so that the projection light from the objective lens is reflected on the projection surface of the observation image such as the imaging surface of the imaging device, and the other mirrors are controlled in other directions. Thus, the same effect as each pinhole in the pinhole array can be obtained.
As a result, even if the position of the light source changes by selecting the light source element that the light source control unit emits, the pin that controls the direction of each mirror of the mirror array device and changes the position of each pinhole accordingly. A hole array can be realized.
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図2は、本発明の第1実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。図1に示した他の部分はここでは省略している。また、以下の説明では半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスクや、液晶表示パネルなどの半導体装置を検査する外観検査装置にも広く適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a diagram showing an optical system portion of the semiconductor wafer appearance inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. Other portions shown in FIG. 1 are omitted here. Further, in the following description, a semiconductor wafer appearance inspection apparatus for inspecting a defect of a pattern formed on a semiconductor wafer will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and a photomask for a semiconductor memory, Further, it can be widely applied to an appearance inspection apparatus for inspecting semiconductor devices such as liquid crystal display panels.
図2に示すように、本実施例の半導体ウエハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ2を保持するステージ1と、光源アレイ30と、照明用レンズ13と、光源アレイ30からの照明光を半導体ウエハ2表面の集光面に集光し、かつ半導体ウエハ2表面の光学像を投影する対物レンズ3と、対物レンズ3の投影光路中に設けられた半透鏡(ビームスプリッタ)14と、対物レンズ3により投影された半導体ウエハ2表面の像をさらに後述のイメージセンサ4へ投影するレンズ21と、対物レンズ3の焦点面に共役な位置に設けられこの位置で焦点の合った光のみを通過させる微小ピンホールを多数備えるピンホールアレイ22と、を備える。
As shown in FIG. 2, the defect inspection apparatus for a semiconductor wafer according to the present embodiment uses a
光源アレイ30は、その発光面にほぼ点光源である微小光源素子40を多数2次元的に配列して備えており、対物レンズ3の焦点面に共役な位置に設けられている。
したがって、点光源である微小光源素子40からの照明光は、対物レンズ3によって半導体ウエハ2表面に集光され、ここで反射する光のうち対物レンズ3の焦点位置で反射してピンホールアレイ22上に結像する反射光のみが、ピンホールアレイ22上の各ピンホールを通過して撮像装置4に投影される。これにより撮像装置4は、ピンぼけや漏れ光などによるノイズがない鮮明な画像を取得することが可能となる。
なお、微小光源素子40として、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いることが可能である。
The
Therefore, the illumination light from the micro
As the minute
イメージセンサ4にはTDI等の1次元ラインセンサを使用することが好適である。そしてステージ1を駆動し、半導体ウエハ2をイメージセンサ4に対して相対移動させ(走査して)、ステージ1を駆動するステージ制御部96からの駆動パルス信号に同期して、画像信号処理回路5がラインセンサ4の信号を取り込んで画像を取得する。2次元CCD素子を使用したTVカメラなどを使用することも可能である。
The
図3(A)は、光源アレイ30とその上に配置される多数の微小光源素子40を示す図であり、図3(B)は、図3(A)の光源アレイ30による多数の照明部分(スポット部分)8を生じる半導体ウエハ2を示す図であり、図3(C)は、ピンホールアレイ22とそれに設けられる多数の微小ピンホール23を示す図である。
なお、図3(A)において、図中の白円は全て微小光源素子を示すが、図面の簡単のため微小光源素子40a〜40fのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図3(B)において、図中の白円は全てスポット部分を示すが、スポット部分8a〜8fのみに参照符号を付し他は省略する。さらに図3(C)において、図中の白円は全て微小ピンホールを示すが、微小ピンホール23a〜23fのみに参照符号を付し他は省略する。
FIG. 3A is a diagram showing the
In FIG. 3A, all white circles in the figure indicate micro light source elements. However, for the sake of simplicity, only the micro
点光源の微小光源素子40a〜40fからの照明像は、半導体ウエハ2上においてそれぞれスポット部分8a〜8fの位置に結像し、これらの部分を照明する。
微小光源素子40a〜40fは、ステージ1の駆動により半導体ウエハ2がイメージセンサ4に対して図の矢印Sの方向に相対移動するときに、スポット部分8a〜8fが半導体ウエハ2上の観察領域の全てを走査するように配置される。例えば図3(A)の配置例では、等間隔に配置された微小光源素子40a〜40fからなる素子列の方向を、これに対応するスポット部分8a〜8fの方向が半導体ウエハ2の走査方向Sと直交するように配置し、このような素子列をその延在方向と直交方向に等間隔に、かつ素子列の延在方向に関する位置が、等距離ずつ順次ずれるように配置する。
Illumination images from the micro
When the
図3(C)に示すように、ピンホールアレイ22には、対物レンズ3の焦点位置において半導体ウエハ2上を反射した微小光源素子40a〜40fからの照明光がそれぞれ結像する各結像位置23a〜23fに微小ピンホールを有しており、これら各位置に結像した光のみを撮像装置4へ通過する。
As shown in FIG. 3 (C), the
光源アレイ30に配置される各光源は、それぞれ個別の微小光源素子40からなるので、これらの光量を個別に増減することが可能である。したがって、例えば対物レンズ3の視野の周辺領域の照明光量が低下して、撮像装置4に投影される試料表面の光学像の周辺領域に光量低下が生じる際には、対物レンズ3の視野の周辺領域を照明する微小光源素子40の光量を増加し、対物レンズ3の視野の中央領域を照明する微小光源素子40の光量を減少させることも可能である。半導体ウエハ用欠陥検査装置には、このように光源アレイ30の各微小光源素子40の光量を個別に増減することが可能な光源制御部95と、光源アレイ30上の各位置に配置される各微小光源素子40と、それぞれの発光光量とを関連付けるルックアップテーブルを記憶する記憶部94とを備える。光源制御部95は、記憶部94に記憶されるルックアップテーブルを参照して、(例えば、微小光源素子40が発光ダイオードやレーザーダイオードのような半導体発光素子であるときにはその駆動電流を増減して)各微小光源素子40の発光光量を増減することが可能である。
Since each light source arranged in the
さらに、微小光源素子40が発光ダイオードやレーザーダイオードのような半導体発光素子であるときには、その駆動電流を増減することにより容易に光量を増減することが可能である。したがって、半導体ウエハ2表面に反射率の大きく異なる領域が含まれる場合に、光源制御部95は、現在走査中の対物レンズ3の視野に捉えられている半導体ウエハ2表面上の領域の反射率に応じて微小光源素子40の発光光量を逐次増減することも可能である。すなわち光源制御部95は、対物レンズ3の視野の走査位置が反射率の低い領域内にあるときには発光光量を増加し、反対に、反射率の高い領域内にあるときには発光光量を減少する制御を行う。例えば、半導体ウエハ2表面に形成されるメモリセル領域は、パターン密度が高いため反射率が低く、一方ロジック回路領域や周辺回路領域(ペリフェラル領域)はパターン密度が低いため反射率が高い。
Further, when the micro
このように対物レンズ3の視野内にある半導体ウエハ2表面のパターンに応じて微小光源素子40の光量を制御するために、本実施例の外観検査装置は、図2に示すようにコンピュータ等により実現可能な計算機91と、半導体ウエハ2上の各位置に形成された各パターン領域の反射率、パターン密度、又はメモリセル領域、ロジック回路領域若しくは周辺回路領域であるか等を示す種別情報を示すパターンデータを入力する入出力部93とを備える。
そして、記憶部94は、入出力部93から入力されたパターンデータを記憶し、光源制御部95は、ステージ制御部96から出力されるステージ1の位置情報に基づいて、ステージ1に載置される半導体ウエハ2上の各位置に形成されたパターン領域の反射率、パターン密度又は種別情報を記憶部64から読み出し、この読み出された反射率、パターン密度又は種別情報に応じて微小光源素子40の光量を逐次増減する。このとき、光源制御部95は、上記ルックアップテーブルを同時に併用して、光源アレイ30上の各位置に配置される各微小光源素子40の光量を個別に制御することも可能である。
Thus, in order to control the light quantity of the micro
The
光源アレイ30に、複数の異なる発光波長の微小光源素子40を配置して、光源制御部95が発光させる微小光源素子40を発光波長毎に選択することにより、半導体ウエハ2を照明する照明光の波長を変更することも可能である。図4(A)は、複数の異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cを配置する光源アレイ30を示す図であり、図4(B)は、図4(A)の光源アレイ30の各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホール23を配置するピンホールアレイ22を示す図である。
A plurality of micro
図4(A)に示すように、光源アレイ30は図3(A)に示す光源アレイ30と同様の配置方法で各微小光源素子41a〜41cをそれぞれ配置する複数の光源アレイ基板31a〜31cを備えている。そして、1つの光源アレイ基板内に配置される複数の微小光源素子どうしの発光波長は全て同じであるが、異なる光源アレイ基板31aと31b、31bと31c、及び31aと31cにそれぞれ配置される微小光源素子41aと41b、41bと41c、及び41aと41c同士の発光波長は異なっている。
なお、図4(A)において、各光源アレイ基板31a〜31c内に示される白円は、全て微小光源素子41a〜41cをそれぞれ示すが、図面の簡単のためその1つのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図4(B)において、図中の白円は全て微小ピンホール23を示すが、その1つのみに参照符号を付し他は省略する。
As shown in FIG. 4A, the
In FIG. 4A, the white circles shown in the light
そして、光源制御部95は、発光させる微小光源素子41a〜41cを発光波長毎に(すなわち光源アレイ基板31a〜31c毎に)切り替えることにより、半導体ウエハ2を照明する照明光の波長を変更する。また、光源制御部95は複数の異なる発光波長で発光する微小光源素子41a〜41cを組み合わせて同時に発光するよう選択することも可能である。
Then, the
図5(A)は、複数の異なる発光波長の微小光源素子を配置する光源アレイ30の他の実施例を示す図であり、図5(B)は、図5(A)の光源アレイ30の各微小光源素子の配置に対応して微小ピンホールを配置するピンホールアレイ22を示す図である。
図5(A)に示す光源アレイ30は、それぞれ微小光源素子41a〜41cの列を有する光源アレイ基板31a、31b、31c、32a、32b、32c、…38a、38b及び38cを微小光源素子の列の延在方向に直角方向に並べて構成される。
なお、図5(A)において、各光源アレイ基板31a〜38a内に示される白円は、全て微小光源素子41aを示し、各光源アレイ基板31b〜38b内に示される白円は、全て微小光源素子41bを示し、各光源アレイ基板31c〜38c内に示される白円は、全て微小光源素子41cを示すが、図面の簡単のためその1つのみに参照符号を付し他は省略する。同様に図5(B)において、図中の白円は全て微小ピンホール23を示すが、その1つのみに参照符号を付し他は省略する。
FIG. 5A is a diagram showing another embodiment of the
The
In FIG. 5A, the white circles shown in the light
各光源アレイ基板31a、32a、…37a及び38aには、発光波長の等しい微小光源素子41aが等間隔に並べて列状に配置され、各光源アレイ基板31b、32b、…37b及び38bには、発光波長の等しい微小光源素子41bが等間隔に並べて列状に配置され、各光源アレイ基板31c、32c、…37c及び38cには、発光波長の等しい微小光源素子41cが等間隔に並べて列状に配置される。そして、微小光源素子41aと41b、41bと41c、及び41aと41c同士の発光波長は異なっている。
Each light
そして、各光源アレイ基板31a、31b、31c、32a、32b、32c、…38a、38b及び38cは、光源アレイ基板グループ31〜38を構成し、光源アレイ基板31a、31b、31cはグループ31に、光源アレイ基板32a、32b、32cはグループ32に、光源アレイ基板33a、33b、33cはグループ33に、光源アレイ基板34a、34b、34cはグループ34に、光源アレイ基板35a、35b、35cはグループ35に、光源アレイ基板36a、36b、36cはグループ36に、光源アレイ基板37a、37b、37cはグループ37に、光源アレイ基板38a、38b、38cはグループ38に属する。
The light
同じグループに属する光源アレイ基板31a〜31c、32a〜32c、…38a〜38c同士では、その上に配置される微小光源素子41の列は、その延在方向に関する位置が等しく配置されているが、異なるグループに属する光源アレイ基板31a〜38a、31b〜38b、31c〜38c同士では、図3(A)に示す各光源素子列同士の関係と同様に、その上に配置される微小光源素子41の列が、その延在方向に関する位置が等距離ずつ順次ずれるように配置する。
In the light
図4(A)に示す光源アレイ30の場合と同様に、光源制御部95は、発光させる微小光源素子41a〜41cを発光波長毎に(すなわち光源アレイ基板31a〜31c毎に)切り替えることにより、半導体ウエハ2を照明する照明光の波長を変更する。また、光源制御部95は複数の異なる発光波長で発光する微小光源素子41a〜41cを組み合わせて同時に発光するよう選択することも可能である。
As in the case of the
図4(A)及び図5(A)のように光源アレイ30を構成することにより、半導体ウエハ用欠陥検査装置は、半導体ウエハ2を照明する照明光の発光波長を変更することができる。したがって、例えば半導体ウエハ2表面に、異なる複数の物質でパターンが形成される場合に、対物レンズ3の視野の走査位置に存在するそれぞれの物質の光学反射率に応じた発光波長で発光する微小光源素子41a〜41cを選択して発光させることにより、好適な反射率で照明することが可能となる。
そのために、入力部93に入力され記憶部94に記憶されるパターンデータに、半導体ウエハ2上の各領域にパターンの形成物質又はその領域を照明するために好適な照明光の波長に関する情報を含めておき、光源制御部95は、ステージ制御部96から出力されるステージ1の位置情報に基づき、対物レンズ3の視野内にあるパターンに関するパターンデータを記憶部64から読み出し、そのデータに適合する微小光源素子41a〜41cを選択して発光させる。
このとき、光源制御部95は、上記ルックアップテーブルを同時に併用して、光源アレイ30上の各位置に配置される各微小光源素子40の光量を個別に制御することも可能であり、上述のように、対物レンズ3の視野内にあるパターンに応じて微小光源素子40の発光光量を増減することも併せて可能である。
By configuring the
For this purpose, the pattern data input to the
At this time, the light
図6は、本発明の第2実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置の光学系部分を示す図である。本実施例は、図2の本発明の第1実施例の半導体ウエハ用外観検査装置におけるピンホールアレイ22に代えて、対物レンズ3の焦点面に共役な面にミラーアレイデバイス50を配置する反射光学系を備える。
ミラーアレイデバイス50の表面(反射面)には非常に微細な微少ミラー素子51が多数敷き詰められており、これら多数の微少ミラー素子51毎にその反射角度を制御することが可能である。このようなミラーアレイデバイス50として、テキサス・インスツルメンツ社のディジタルマイクロミラーデバイス(DMD:Digital Micromirror Device)(商標)を使用することが可能である。
FIG. 6 is a diagram showing an optical system portion of a semiconductor wafer appearance inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of the
A large number of very fine
そして、例えば図3(A)を参照して上記説明した光源アレイ30を使用する場合、ミラーアレイデバイス50の各微少ミラー素子51のうち、図3(C)を参照して上記説明したピンホールアレイ22の微小ピンホール23のそれぞれ孔の領域に対応する領域に配置される微少ミラー素子51のみを、投影レンズ21を介して投影される半導体ウエハ2の像が、投影レンズ24を介してイメージセンサ4の撮像面に反射する向きに制御し、他の微少ミラー素子51は他の方向に制御する。これによりミラーアレイデバイス50は、ピンホールアレイ22と同様な効果を奏することが可能となる。
For example, when the
同様に、図4(A)及び図5(A)を参照して上記説明した光源アレイ30を使用する場合も、それぞれ図4(B)及び図5(B)を参照して上記説明したピンホールアレイ22の微小ピンホールに対応する領域に配置される微少ミラー素子51を、投影される半導体ウエハ2の像が、イメージセンサ4の撮像面に反射する向きに制御し、他の微少ミラー素子51は他の方向に制御して、ピンホールアレイ22と同様な効果を奏することが可能となる。
Similarly, when the
特に、図5(A)を参照して上記説明した光源アレイ30を使用する場合には、ミラーアレイデバイス50を備えることにより、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子41a〜41c同士の配置間隔を、ピンホールアレイ22の微小ピンホール23同士の配置間隔よりも小さく設けることが可能となる。
In particular, when the
すなわち、ピンホールアレイ22の微小ピンホール23は、隣りの微小ピンホール23周辺領域に投影される焦点の合っていない光線を通過させてしまい撮像画像に悪影響を避けるために、隣接する微小ピンホール23同士をそのピンホール径の約4倍以上離隔して設ける必要がある。微小光源素子の配置間隔もこの微小ピンホールの配置間隔と同様に設けられている。
そして、図5(B)に示すピンホールアレイ22では、全ての微小光源素子41a〜41cに対応する全ての微小ピンホール23が常に開口しているので、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cの配置間隔をピンホール径の約4倍未満に狭めると、これに伴い微小ピンホール23の配置間隔が狭まり隣接微小光源素子同士で影響を及ぼすことになる。したがって、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cの配置間隔を狭めることができない。
In other words, the
In the
そこで、異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cを同時に発光させずに発光波長毎に異なるタイミングで発光させ、発光させた微小光源素子の位置に対応する微少ミラー素子51のみを、投影される半導体ウエハ2の像が、イメージセンサ4の撮像面に反射する向きに制御する。
こうすることにより、例えば、各光源アレイ基板グループ31〜38内のある発光波長の微小光源素子41aが発光しているときには、ミラーアレイデバイス50の反射面上にこれら微小光源素子41aの位置に対応する位置にのみイメージセンサ4の撮像面への反射面を形成させ、他の発光波長の微小光源素子41b及び41cの位置に対応する位置には形成させないことが可能となる。
したがって、同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cの配置間隔を狭めても、イメージセンサ4の撮像面への反射面を形成させる領域同士の間隔を従来のピンホール23の径に比べて、十分に大きく設けることが可能となる。
Therefore, the micro
In this way, for example, when the micro
Therefore, even if the arrangement interval of the micro
同じ光源アレイ基板グループに属する異なる発光波長の微小光源素子41a〜41cの配置間隔を狭めて設置可能とすることにより、光源アレイ30の寸法を節約することが可能となり、半導体ウエハ2の走査距離も短くすることが可能となるため検査時間の節約に資する。
By making it possible to install the micro
本発明の第2実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置を用いた場合の各微小光源素子41a〜41cの制御方法は、上述の第1実施例に係る半導体ウエハ用外観検査装置と同様であるため記載を省略する。
The control method of each of the micro
本発明は、共焦点顕微鏡、特に半導体ウエハ、フォトマスク、液晶表示装置等の半導体集積装置等の被検査物の表面を観察するための走査形共焦点顕微鏡、及びこれを用いた外観検査装置に利用可能である。 The present invention relates to a confocal microscope, particularly a scanning confocal microscope for observing the surface of an object to be inspected such as a semiconductor integrated device such as a semiconductor wafer, a photomask, and a liquid crystal display device, and an appearance inspection apparatus using the same. Is available.
1 ステージ
2 半導体ウエハ
3 対物レンズ
4 撮像装置
13、21 レンズ
14 半透鏡14
22 ピンホールアレイ
30 光源アレイ
40 微小光源素子
DESCRIPTION OF
22
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