JP2008051666A - Flaw inspection device - Google Patents

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JP2008051666A JP2006228546A JP2006228546A JP2008051666A JP 2008051666 A JP2008051666 A JP 2008051666A JP 2006228546 A JP2006228546 A JP 2006228546A JP 2006228546 A JP2006228546 A JP 2006228546A JP 2008051666 A JP2008051666 A JP 2008051666A
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Kenji Aiko
健二 愛甲
Masaaki Ito
昌昭 伊東
Shuichi Chikamatsu
秀一 近松
Minoru Noguchi
稔 野口
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Hitachi High Tech Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a flaw inspection device which can stably carry out inspection of the flaws of a semiconductor wafer, a liquid crystal panel, etc. without being affected by the film thickness variations by preventing changes in the signal of a flaw detector even when the thickness of a transparent thin film formed on a surface is changed. <P>SOLUTION: The flaw inspection device includes a first illumination optical system for irradiating an inspection object with a light at a predetermined irradiation angle, and a second illumination optical system for further reflecting the reflected light from the inspection object irradiated with the light from the first illumination optical system, and to irradiate the same irradiation position as that of the inspection object irradiated, by using the light of the first illumination optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造工程,液晶表示素子製造工程,プリント基板製造工程等、基板上にパターンを形成して対象を製作していく製造工程で、発生する異物等の欠陥を検出し、分析して対策を施す製造工程における異物等の欠陥の発生状況を検査する欠陥検査装置に関する。   The present invention detects and analyzes defects such as foreign matter generated in a manufacturing process in which a pattern is formed on a substrate, such as a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal display element manufacturing process, and a printed circuit board manufacturing process. The present invention relates to a defect inspection apparatus for inspecting the occurrence of defects such as foreign matters in a manufacturing process for which countermeasures are taken.

半導体製造工程では、半導体基板(ウェハ)上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短絡などの不良の原因になる。さらに半導体素子の微細化に伴い、微細な異物が存在すると、より微細な異物がキャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。これらの異物は、搬送装置の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスにより処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料の混入していたものなど種々の状態で混入される。   In a semiconductor manufacturing process, if foreign matter is present on a semiconductor substrate (wafer), it may cause defects such as wiring insulation failure or short circuit. Further, when fine foreign matter is present with the miniaturization of the semiconductor element, the finer foreign matter may cause defective insulation of the capacitor or damage to the gate oxide film. These foreign substances are mixed in various states, such as those generated from the moving parts of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing apparatus by the process gas, and those containing chemicals and materials. Is done.

同様に液晶表示素子の製造工程でも、パターン上の異物が混入したり、何らかの欠陥が生じると、表示素子として使えないものになってしまう。プリント基板の製造工程でも状況は同じであって、異物の混入はパターンの短絡,不良接続の原因になる。   Similarly, in the manufacturing process of the liquid crystal display element, if foreign matter on the pattern is mixed in or some kind of defect occurs, the liquid crystal display element cannot be used as a display element. The situation is the same in the manufacturing process of the printed circuit board, and the inclusion of foreign matter causes a short circuit of the pattern and a defective connection.

従来この種の半導体基板上の異物を検出する技術の1つとして、特許文献1に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にするものが開示されている。また、特許文献2に開示されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、この検出した異物をレーザフォトルミネッセンスあるいは2次元X線分析(XMR)などの分析技術で分析するものがある。   Conventionally, as one of the techniques for detecting foreign matters on a semiconductor substrate of this type, as described in Patent Document 1, a laser is irradiated on a semiconductor substrate and the foreign matter adheres on the semiconductor substrate. By detecting the scattered light from the generated foreign material and comparing it with the inspection result of the same type semiconductor substrate that was inspected immediately before, it eliminates false information due to the pattern and enables highly sensitive and highly reliable inspection of foreign materials and defects Is disclosed. Further, as disclosed in Patent Document 2, the semiconductor substrate is irradiated with a laser to detect scattered light from the foreign matter generated when the foreign matter adheres to the semiconductor substrate, and the detected foreign matter is detected. Some are analyzed by an analysis technique such as laser photoluminescence or two-dimensional X-ray analysis (XMR).

また、上記異物を検査する技術として、ウェハにコヒーレント光を照射してウェハ上の繰り返しパターンから射出する光を空間フィルタで除去し、繰り返し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が開示されている。また、ウェハ上に形成された回路パターンに対して該回路パターンの主要な直線群に対して45度傾けた方向から照射して主要な直線群からの0次回折光を対物レンズの開口内に入射させないようにした異物検査装置が、特許文献3において知られている。この特許文献3においては、主要な直線群ではない他の直線群を空間フィルタで遮光することについても記載されている。また、異物等の欠陥検査装置及びその方法に関する従来技術としては、特許文献4,特許文献5,特許文献6,特許文献7,特許文献8,特許文献9が知られている。特に特許文献9には、検出光学系を切替えて検出画素サイズを変えることが記載されている。異物サイズ測定用としては、特許文献10,特許文献11が開示されている。特許文献12では、薄膜上の欠陥検出技術として、レーザ光を絞り込み、ステージ移動方向とは直角方向に細長いビームを形成し、照明方向とは直角の方向より検出を行っている。特許文献13では、同様な方向から検出する方式を提案している。   In addition, as a technique for inspecting the foreign matter, there is a method of irradiating the wafer with coherent light and removing light emitted from the repeated pattern on the wafer with a spatial filter to emphasize and detect the foreign matter or defect having no repeatability. It is disclosed. Further, the circuit pattern formed on the wafer is irradiated from a direction inclined 45 degrees with respect to the main straight line group of the circuit pattern, and the 0th-order diffracted light from the main straight line group enters the aperture of the objective lens. A foreign substance inspection apparatus which is not allowed to be used is known in Patent Document 3. This Patent Document 3 also describes that other straight line groups that are not main straight line groups are shielded by a spatial filter. Further, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, and Patent Document 9 are known as conventional techniques related to a defect inspection apparatus and method for foreign matters. In particular, Patent Document 9 describes that the detection pixel size is changed by switching the detection optical system. Patent Document 10 and Patent Document 11 are disclosed for measuring the size of foreign matter. In Patent Document 12, as a defect detection technique on a thin film, a laser beam is narrowed down, a long and narrow beam is formed in a direction perpendicular to the stage moving direction, and detection is performed in a direction perpendicular to the illumination direction. Patent Document 13 proposes a method of detecting from the same direction.

特開昭62−89336号公報JP-A-62-89336 特開昭63−135848号公報JP-A 63-135848 特開平1−117024号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-117024 特開平1−250847号公報JP-A-1-250847 特開平6−258239号公報JP-A-6-258239 特開平6−324003号公報JP-A-6-324003 特開平8−210989号公報JP-A-8-210989 特開平8−271437号公報JP-A-8-271437 特開2000−105203号公報JP 2000-105203 A 特開2001−60607号公報JP 2001-60607 A 特開2001−264264号公報JP 2001-264264 A 特開2004−177284号公報JP 2004-177284 A 特表2001−512237号公報Special table 2001-512237 gazette

特許文献1〜9に記載された技術では、繰り返しパターンや非繰り返しパターンが混在する基板上の微細な異物等の欠陥を、高感度でかつ、高速検出することは容易にできなかった。すなわち、たとえばメモリのセル部等の繰り返し部分以外の部分では、検出感度が低いという課題があった。また、パターン密度の高い領域における0.1μm レベルの微小異物または欠陥の検出感度が低いという課題があった。特許文献10,11に記載された技術では、透明薄膜が形成されたウェハ表面上の異物の検出感度が低いという課題があった。特許文献12,13に記載された技術では、照明ビームと側方検出光学系とは、お互いに平面的に直角の関係になっていて、また、検出光学系に空間フィルタを装備しているが、この関係では透明薄膜裏面のパターンの信号は消しきれない。特許文献13に記載された技術では、低角度の照明と低角度の検出を手段としておらず、裏面パターン消去の意図は見られない。   In the techniques described in Patent Documents 1 to 9, it is not possible to easily detect defects such as fine foreign matters on the substrate in which repeated patterns and non-repeated patterns are mixed with high sensitivity and at high speed. That is, there is a problem that the detection sensitivity is low in a portion other than a repeated portion such as a memory cell portion. In addition, there is a problem in that the detection sensitivity of a 0.1 μm level minute foreign matter or defect in a region having a high pattern density is low. In the techniques described in Patent Documents 10 and 11, there is a problem that the detection sensitivity of the foreign matter on the wafer surface on which the transparent thin film is formed is low. In the techniques described in Patent Documents 12 and 13, the illumination beam and the side detection optical system are in a plane perpendicular relationship to each other, and the detection optical system is equipped with a spatial filter. In this relationship, the signal of the pattern on the back surface of the transparent thin film cannot be erased. The technique described in Patent Document 13 does not use low-angle illumination and low-angle detection as a means, and the intention of erasing the back surface pattern is not seen.

本発明の第1の目的は、上記課題を解決するために、表面に透明薄膜が形成されたウェハ等の被検査対象基板はもとより、透明膜下の回路パターンを有するウェハ等の被検査対象基板に対して、0.1μm レベル微小な異物やキズ等の欠陥を、高感度で、しかも高速に検査できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。   In order to solve the above problems, the first object of the present invention is not only a substrate to be inspected such as a wafer having a transparent thin film formed on the surface, but also a substrate to be inspected such as a wafer having a circuit pattern under the transparent film. In contrast, an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus and method capable of inspecting defects such as 0.1 μm level minute foreign matter and scratches with high sensitivity and high speed.

また、本発明の第2の目的は、表面に形成された透明薄膜の厚みが変動した場合にも欠陥検出器の信号は変動しないことで、膜厚変動値の影響を受けないで、安定した検査が可能な装置の実現にある。   Further, the second object of the present invention is that the signal of the defect detector does not fluctuate even when the thickness of the transparent thin film formed on the surface fluctuates. The realization of an apparatus capable of inspection.

従来の照明光学部と検出光学部の場合透明薄膜の上面に存在する異物を検出しようとした場合、薄膜干渉の影響から、上方垂直に配置した検出光学部に入る異物の散乱光は、膜厚の影響を受けて、強度が変動する。照明光に偏光をかけると散乱光を強く検出することができるが、同時に膜厚の変動による散乱光の強度変動が回避できない。さらに、透明膜厚の変動が1枚のウェハの面内にあることに起因していることから、ウェハの面内感度の変動を発生させている。   In the case of the conventional illumination optical unit and detection optical unit When detecting foreign matter existing on the upper surface of the transparent thin film, the scattered light of the foreign matter entering the detection optical unit arranged vertically above the film due to the influence of thin film interference Under the influence of, the intensity varies. When the illumination light is polarized, scattered light can be detected strongly, but at the same time, fluctuations in the intensity of the scattered light due to film thickness fluctuations cannot be avoided. Further, since the variation in the transparent film thickness is caused by being in the plane of one wafer, the variation in the in-plane sensitivity of the wafer is generated.

上記目的を達成するために、本発明では、薄膜上の異物たとえばPSLの散乱強度分布を計算して、薄膜の膜厚変動に対する、照明光の偏光と散乱強度の関係を求めた。図8に示すように、SiO2 薄膜の膜厚を横軸、検出光量総和を縦軸にして、偏光をS偏光,P偏光,円偏光とした場合のそれぞれについて求めた。円偏光を照射した場合、他の偏光の場合よりも、膜厚変動に対して光量の変動は小さいので良好であるが、検出光量自体が少ないために、微小サイズの散乱光の検出ができない。一方、P偏光,S偏光の照明光を照射した場合には、検出光量自体は大きく検出できるが、膜厚の変動に対して、検出光量が変動していて、安定な検出ができない。 In order to achieve the above object, in the present invention, the scattering intensity distribution of a foreign substance such as PSL on the thin film is calculated, and the relationship between the polarization of the illumination light and the scattering intensity with respect to the film thickness variation of the thin film is obtained. As shown in FIG. 8, the thickness of the SiO 2 thin film was determined on the horizontal axis, the total detected light amount on the vertical axis, and the polarized light as S-polarized light, P-polarized light, and circularly polarized light. Irradiation with circularly polarized light is good because the variation in the amount of light is small relative to the variation in film thickness, as compared with the case of other polarized light. However, since the detected amount of light itself is small, it is impossible to detect scattered light of a minute size. On the other hand, when P-polarized light and S-polarized illumination light is irradiated, the detected light quantity itself can be detected largely, but the detected light quantity varies with respect to the change in film thickness, and stable detection cannot be performed.

照明光の偏光を切り替えて、複数回の検査をすると、お互いに補完して検出が可能になるが、装置のタクトタイムが長くなる。すなわち、スループットが低くなり、検査装置としての性能が低下する。   When the polarization of the illumination light is switched and the inspection is performed a plurality of times, detection can be performed complementing each other, but the tact time of the apparatus becomes longer. That is, the throughput is lowered and the performance as an inspection apparatus is lowered.

上記問題点の対策のため、照明光の偏光をS偏光とP偏光を同時に照射できる照明光学系を考案した。つまり、照明光をP偏光または、S偏光で照射した場合、被検査対象基板に照射した光は、その面で反射して、入射角度と同じ反射角度で照明光は出て行く。この光は入射光と同じ偏光状態を保って射出する。射出光をその先にレンズ,全反射ミラーを配することにより、射出光を再び検査対象基板へ照射する照明光にすることができる。この時に、レンズと全反射ミラーの間にλ/4波長板を配置して、上記出射光が往復で通過するようにすると、再入射光は偏光方向を変えることができる。このため、P偏光で照射した場合には、S偏光で再照射が可能であり、S偏光で照射した場合には、P偏光で再照射が可能である。この仕組みを利用することにより、P偏光の散乱光の少ない膜厚の場合には、S偏光の再照射光で強い散乱光を得ることができ、逆にS編光の散乱光の少ない膜厚の場合には、P偏光の再照射光で強い散乱光を得ることができる。   In order to solve the above problems, an illumination optical system capable of simultaneously illuminating polarized light of illumination light with S-polarized light and P-polarized light has been devised. That is, when the illumination light is irradiated with P-polarized light or S-polarized light, the light irradiated on the inspection target substrate is reflected by the surface, and the illumination light exits at the same reflection angle as the incident angle. This light is emitted while maintaining the same polarization state as the incident light. By arranging the lens and the total reflection mirror at the tip of the emitted light, the emitted light can be changed to illumination light for irradiating the inspection target substrate again. At this time, if a λ / 4 wavelength plate is disposed between the lens and the total reflection mirror so that the emitted light passes back and forth, the re-incident light can change the polarization direction. Therefore, when irradiated with P-polarized light, re-irradiation with S-polarized light is possible, and when irradiated with S-polarized light, re-irradiation with P-polarized light is possible. By using this mechanism, when the film thickness is small with P-polarized scattered light, strong scattered light can be obtained with the re-irradiated light with S-polarized light. In this case, strong scattered light can be obtained by the re-irradiated light of P-polarized light.

検査装置で斜方照明を照射する場合、低仰角で照射するほど、被検査対象基板の反射率は高くなるので、再照射光の強度も低下することがないために、2倍の照明強度で検査をすることも同時に可能となっている。   When irradiating oblique illumination with an inspection apparatus, the lower the elevation angle, the higher the reflectivity of the substrate to be inspected, so the intensity of re-irradiated light does not decrease. It is possible to inspect at the same time.

本発明によれば、照明の効率が向上できて、空間フィルタ,照明の照射角度の最適化によりLSIパターン等表面の異物から発生する散乱光をLSIパターン中の回路構造の影響を受けず、また、LSI表面に形成されているSiO2 などの透明膜の薄膜の厚み変動に起因して発生する回折光の薄膜干渉による光量増減の影響も回避できるために、欠陥検出信号が安定して検出できて、さらに、表面異物の検出と背景光との分離のために設けた検出しきい値を低く設定ができる。そのため、0.1μm 程度の極微小の表面異物についても検出することができて、高感度な検出ができると共に虚報の検出を防止する効果を奏する。 According to the present invention, the illumination efficiency can be improved, and the scattered light generated from the foreign matter on the surface such as the LSI pattern is not affected by the circuit structure in the LSI pattern by optimizing the irradiation angle of the spatial filter and illumination. In addition, it is possible to avoid the influence of light intensity increase / decrease due to thin film interference of diffracted light generated due to the variation in the thickness of the transparent film such as SiO 2 formed on the LSI surface, so that the defect detection signal can be detected stably. In addition, the detection threshold provided for detecting the surface foreign matter and separating the background light can be set low. Therefore, it is possible to detect even a very small surface foreign matter of about 0.1 μm, and it is possible to detect with high sensitivity and to prevent the detection of false information.

さらに、欠陥の形状や、背景のパターンの形状に起因する、照明光との方向性の影響も回避ができる。つまり、照明光を照射側とは反対側から再照射する本発明の照明光学系があると、回路パターンの段差の影に隠れていて、光を散乱しない状態の異物,凹欠陥があった場合でも、その反対側から照明光を照射することによって、パターンの影でなくなるために、一方向照明では散乱光を発しない異物,凹欠陥であっても、散乱光を発生することになって、その検出は容易になる。つまりは、検出の感度を高めることが可能となる。   Furthermore, the influence of the directionality with the illumination light due to the shape of the defect or the shape of the background pattern can be avoided. In other words, with the illumination optical system of the present invention that re-illuminates illumination light from the side opposite to the irradiation side, there is a foreign object or concave defect that is hidden behind the step of the circuit pattern and does not scatter light However, by irradiating illumination light from the opposite side, it is no longer a shadow of the pattern, so even if it is a foreign object or concave defect that does not emit scattered light with one-way illumination, it will generate scattered light, Its detection becomes easy. In other words, it is possible to increase the detection sensitivity.

また、照明光量のみに着目した場合でも、照明光を照射して被検査基板表面からの反射光を、照明光学部中の全反射ミラーによって再反射させて、被検査基板表面を再照明するために、同一の検査領域を2度照明することになり、照射光量も最大2倍(被検査基板表面が100%反射の場合)になることが予想できる。   Even when focusing only on the amount of illumination light, the illumination light is irradiated and the reflected light from the surface of the substrate to be inspected is re-reflected by the total reflection mirror in the illumination optical unit to re-illuminate the surface of the inspected substrate. In addition, the same inspection area is illuminated twice, and the amount of irradiation light can be expected to be doubled at the maximum (when the substrate surface to be inspected is 100% reflective).

まず、本発明の概念について説明する。本発明は表面の異常および特徴を抽出するための方法である。被検査対象基板を搭載して所定方向に走査するステージと、ステージ走行方向に沿って配置してあり、ステージの走行方向とは直角方向に長い楕円形状の照明光束をステージの走査方向と平行で該基板の法線方向より所定の照射角度で照射する照明光学系(1)があり、また、該照明系とは、平面的に所定の傾きの方向より、法線方向から所定の照射角度で(1)と同じ位置を照射する照明光学系(2)があり、また、楕円形状の照明光束に対して(1)とは平面的に反対側で所定の方向から、法線方向から所定の照射角度で(1)と同じ位置を照射する照明光学系(3)がある。それぞれの照明光が被検査対象基板で反射した後に、その反射光を全反射ミラーで折り返して、長い楕円形状にして同じ位置を照射することを可能にする照明光学部があること、また、全反射ミラーで折り返した光は、対象基板に照射した最初の偏光方向とは偏光面が同じか、90°異なる直線偏光であること、または、円偏光または、無偏光であることを可能とする光学素子を配置していて、前記被検査対象基板から垂直方向へ出射する上方反射散乱光を集光する対物レンズと該対物レンズで集光された上方反射散乱光像を結像させる上方用結像光学系と該上方用結像光学系で結像された上方反射散乱光像を受光して上方用画像信号に変換する上方用光検出器。さらに、画像信号はそれぞれA/D変換器で変換され、その各デジタル画像信号に基づいて欠陥を判定する信号処理系を備えていることが好ましい。   First, the concept of the present invention will be described. The present invention is a method for extracting surface anomalies and features. A stage on which a substrate to be inspected is mounted and scanned in a predetermined direction is arranged along the stage traveling direction, and an elliptical illumination light beam that is long in a direction perpendicular to the stage traveling direction is parallel to the stage scanning direction. There is an illumination optical system (1) that irradiates at a predetermined irradiation angle from the normal direction of the substrate, and the illumination system is a plane at a predetermined irradiation angle from the normal direction from a direction of a predetermined inclination. There is an illumination optical system (2) that irradiates the same position as (1), and a predetermined direction from the normal direction to a predetermined direction on the opposite side to (1) with respect to the elliptical illumination light beam. There is an illumination optical system (3) that irradiates the same position as (1) at an irradiation angle. After each illuminating light is reflected by the substrate to be inspected, there is an illuminating optical unit that makes it possible to irradiate the same position in a long ellipse shape by turning the reflected light back by a total reflection mirror. Optical that enables the light reflected by the reflecting mirror to be linearly polarized light whose polarization plane is the same or 90 ° different from the initial polarization direction irradiated to the target substrate, or circularly polarized light or non-polarized light An objective lens for concentrating the upward reflected scattered light emitted in the vertical direction from the substrate to be inspected, and an upward imaging for forming an upward reflected scattered light image collected by the objective lens. An upper photodetector that receives an upper reflected scattered light image formed by the optical system and the upper imaging optical system and converts the image into an upper image signal. Further, it is preferable that the image signal is converted by an A / D converter, and a signal processing system for determining a defect based on each digital image signal is provided.

前記光学系の構成において、照明光学系(1),(2),(3)は同時に照射しても良いが、欠陥を顕在化するためには、単独で照射するか、または、数本を組み合わせて照射するかは、欠陥の検出条件表より選択が可能、さらに反射照明光学部からの照明光も単独、または組合せで照射することが可能なことを条件とする検出光学部を装備しても良い。   In the configuration of the optical system, the illumination optical systems (1), (2), and (3) may be irradiated at the same time. However, in order to make defects appear, they are irradiated alone or several Whether to irradiate in combination can be selected from the defect detection condition table, and equipped with a detection optical unit provided that the illumination light from the reflective illumination optical unit can be irradiated alone or in combination Also good.

前記光学部の構成において、照明光学系(1),(2),(3)はS偏光で照射するか、P偏光で照射するか、円偏光で照射するか、無偏光で照射するかは、また、反射照明光は、入射光と同じ偏光で返して照射するか、または、異なる偏光で照射するか、または、円偏光で照射するかは、装置の処理条件表内に設定条件の記憶が可能であり、検出対象によって最適の条件を設定が可能であっても良い。   In the configuration of the optical unit, whether the illumination optical system (1), (2), (3) is irradiated with S-polarized light, irradiated with P-polarized light, irradiated with circularly polarized light, or irradiated with non-polarized light. Whether the reflected illumination light is irradiated with the same polarized light as that of the incident light, irradiated with different polarized light, or irradiated with circularly polarized light is stored in the processing condition table of the apparatus. It is possible that optimum conditions can be set depending on the detection target.

前記光学系の構成において、照明光学部の照明光の入射角度は、被測定面上の欠陥の顕在化の程度によって自動設定ができる構造になっていても良い。   In the configuration of the optical system, the incident angle of the illumination light of the illumination optical unit may be a structure that can be automatically set according to the degree of the defect on the surface to be measured.

前記光学系の構成において、照明光学部の照明光の平面方向の角度は、スリット状のビームの長手方向に対して傾きが45度程度であっても良い。   In the configuration of the optical system, the angle in the planar direction of the illumination light of the illumination optical unit may be inclined at about 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the slit beam.

前記光学系の構成において、上方用デジタル画像処理信号および斜方用デジタル画像処理信号を近傍画素でマージし、該マージされた画像信号に基づいて欠陥を検出しても良い。   In the configuration of the optical system, the upper digital image processing signal and the oblique digital image processing signal may be merged with neighboring pixels, and a defect may be detected based on the merged image signal.

前記光学系の構成において、上方用デジタル画像処理信号および斜方用デジタル画像処理信号を同時に使用して、欠陥の特徴判定を行っても良い。   In the configuration of the optical system, the feature determination of the defect may be performed by using the upper digital image processing signal and the oblique digital image processing signal simultaneously.

前記光学系の上方用検出光学系および、斜方用検出光学系において、被検査対象基板上に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しを遮光する空間フィルタを有し、空間フィルタの繰り返し遮光パターンの寸法若しくは形状を自動設定できるように構成しても良い。   In the upper detection optical system and the oblique detection optical system of the optical system, the optical system has a spatial filter that shields at least repetition of the circuit pattern existing on the substrate to be inspected. You may comprise so that a shape can be set automatically.

前記信号処理系において、前記検出された欠陥をカテゴリ別に分類する分類手段を備えても良い。   The signal processing system may include classification means for classifying the detected defects by category.

前記照明光学系において、光源がレーザ光源であっても良い。   In the illumination optical system, the light source may be a laser light source.

次に、本発明に係る実施の形態を図を用いて説明する。   Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明に係る異物等の欠陥を検査する被検査対象物1について図8および図9を用いて説明する。異物等の欠陥を検査する被検査対象物1としては、図8に示すように、メモリLSIからなるチップ1aaを所定の間隔で2次元に配列した半導体ウェハ1aがある。そして、メモリLSIからなるチップ1aaには、主としてメモリセル領域1abと、デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領域1acと、その他の領域1adとが形成されている。メモリセル領域1abは、メモリセルパターンを2次元に規則的に配列して(繰り返して)形成している。しかしながら、周辺回路領域1acは、パターンを2次元的に規則的に配列されていない非繰り返しパターンで形成されている。   First, an inspection object 1 for inspecting a defect such as a foreign object according to the present invention will be described with reference to FIGS. As an inspection target object 1 for inspecting defects such as foreign matters, there is a semiconductor wafer 1a in which chips 1aa made of a memory LSI are two-dimensionally arranged at a predetermined interval, as shown in FIG. A chip 1aa made of a memory LSI is mainly formed with a memory cell area 1ab, a peripheral circuit area 1ac made up of a decoder, a control circuit, and the like, and another area 1ad. The memory cell region 1ab is formed by arranging (repeating) memory cell patterns regularly in two dimensions. However, the peripheral circuit region 1ac is formed with a non-repetitive pattern in which the patterns are not regularly arranged two-dimensionally.

異物等の欠陥を検査する被検査対象物1としては、図9に示すように、マイコン等の
LSIからなるチップ1baを所定の間隔で2次元に配列した半導体ウェハ1bがある。そして、マイコン等のLSIからなるチップ1baは、主としてレジスタ群領域1bbと、メモリ部領域1bcと、CPUコア部領域1bdと、入出力部領域1beとで形成されている。なお、図9は、メモリ部領域1bcと、CPUコア部領域1bdと、入出力部領域1beとの配列を概念的に示したものである。レジスタ群領域1bbおよびメモリ部領域1bcは、2次元に規則的に配列して(繰り返して)形成している。CPUコア部領域1bdおよび入出力部領域1beは、パターンを非繰り返しで形成している。このように、異物等の欠陥を検査する被検査対象物1は、半導体ウェハを対象としても、チップは規則的に配列されているが、チップ内においては、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが繰り返し,非繰り返しなしであったり、様々な形態が考えられる。
As an inspection object 1 for inspecting a defect such as a foreign substance, there is a semiconductor wafer 1b in which chips 1ba made of LSI such as a microcomputer are two-dimensionally arranged at a predetermined interval as shown in FIG. A chip 1ba made of an LSI such as a microcomputer is mainly composed of a register group area 1bb, a memory area 1bc, a CPU core area 1bd, and an input / output area 1be. FIG. 9 conceptually shows the arrangement of the memory area 1bc, the CPU core area 1bd, and the input / output area 1be. The register group region 1bb and the memory portion region 1bc are regularly arranged (repeatedly) in two dimensions. The CPU core area 1bd and the input / output area 1be are formed with non-repeating patterns. As described above, the inspected object 1 for inspecting defects such as foreign matters has the chips regularly arranged even for the semiconductor wafer, but the minimum line width is different for each region in the chip, Moreover, the pattern repeats and does not repeat, and various forms are conceivable.

本発明に係る異物等の欠陥検査装置および方法は、このような被検査対象物1において、チップ内の非繰り返しパターン領域上の直線群からなるパターン(線状パターン)からの0次回折光を、対物レンズの入射瞳に入射させないようにすると共に非繰り返しパターン領域上に存在する異物等の欠陥によって生じる散乱光を受光することによって異物等の欠陥から信号を検出できるようにし、その欠陥の位置座標を算出できるようにした。   The defect inspection apparatus and method for foreign matter or the like according to the present invention provides a zero-order diffracted light from a pattern (linear pattern) consisting of straight lines on a non-repeated pattern region in a chip in such an inspection object 1. The signal is detected from a defect such as a foreign substance by receiving the scattered light generated by the defect such as a foreign substance existing on the non-repetitive pattern area so that it does not enter the entrance pupil of the objective lens, and the position coordinates of the defect Can be calculated.

次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第1の実施の形態を図1を用いて説明する。   Next, a first embodiment of a defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention will be described with reference to FIG.

異物等の欠陥検査装置の第1の実施の形態は、xyzステージ301,302,303,シータステージ304およびステージコントローラ305から構成されるステージ部
300と、レーザ光源101,凹レンズ102および凸レンズ103より構成されるビームエキスパンダ,光学フィルタ群104およびミラー105で構成されるビーム整形部,素通しのガラス板と切換可能な光学分岐要素(またはミラー)106,円筒曲面を持つ照明レンズ107、およびミラー108,109より構成される3式のビームスポット結像部から構成される照明光学系部100と、検出レンズ201,空間フィルタ202,結像レンズ203,ズームレンズ群204,TDIセンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205から構成される検出光学系,1次元検出器(イメージセンサ)501,対物レンズ502,空間フィルタ503、及び結像レンズ504より構成される斜方検出光学系500と、A/D変換部,遅延させることができるデータメモリ,チップ間の信号の差をとる差分処理回路,チップ間の差信号を一時記憶するメモリ,パターン閾値を設定する閾値算出処理部,比較回路より構成される信号処理系402,異物等の欠陥検出結果を記憶すると共に欠陥検出結果を出力する出力手段,モータ等の駆動,座標,センサを制御する演算処理系401,表示系403および入力系404より構成される制御系400とにより構成される。
The first embodiment of a defect inspection apparatus for foreign matter or the like is configured by a stage unit 300 including xyz stages 301, 302, and 303, a theta stage 304, and a stage controller 305, a laser light source 101, a concave lens 102, and a convex lens 103. Beam expander, a beam shaping unit composed of an optical filter group 104 and a mirror 105, an optical branching element (or mirror) 106 that can be switched between a transparent glass plate, an illumination lens 107 having a cylindrical curved surface, and a mirror 108, An illumination optical system unit 100 including three beam spot image forming units 109 and a one-dimensional detector such as a detection lens 201, a spatial filter 202, an image forming lens 203, a zoom lens group 204, and a TDI sensor. (Image sensor) Detection optical system composed of 205 An oblique detection optical system 500 including a one-dimensional detector (image sensor) 501, an objective lens 502, a spatial filter 503, and an imaging lens 504, an A / D converter, a data memory that can be delayed, and a chip A difference processing circuit that takes a signal difference between them, a memory that temporarily stores a difference signal between chips, a threshold calculation processing unit that sets a pattern threshold, a signal processing system 402 configured by a comparison circuit, and a defect detection result such as a foreign object An output means for storing and outputting a defect detection result, a driving system such as a motor, coordinates, a control processing system 401 configured to control a sensor, a display system 403 and an input system 404 are configured.

3つの照明光学系部100は、レーザ光源101から射出された光を、凹レンズ102および凸レンズ103より構成されるビームエキスパンダ,円筒曲面を持つ照明レンズ
107を通して、図2に示すようにスリット状のビーム3を平面的に3方向10,11,12から非検査対象基板(ウェハ)1に対して上記スリット状のビーム3の長手方向がチップの配列方向に向くように照明する構成となっている。なお、照明光として、スリット状のビーム3にするのは、異物等の欠陥の検査を高速化を実現したためである。即ち、図3に示すように、xステージ301の走査方向のx方向およびyステージ302の走査方向のy方向に向けてチップ2を配列したウェハ1上に照明されるビーム3は、yステージ302の走査方向yに狭く、その垂直方向x(xステージ301の走査方向)に広いスリットビームで照明する。そして、このスリット状のビーム3は、y方向には、光源の像が結像するように、x方向には、平行光になるように照明される訳である。なお、3方向
10,11,12からのスリット状のビーム3の照明は、ビームスプリッタまたはミラー106を同等厚さの素通しガラス板に切換ることにより個別、また2方向10,12からは同時に選択的に照明できる。
The three illumination optical system units 100 pass the light emitted from the laser light source 101 through a beam expander composed of a concave lens 102 and a convex lens 103 and an illumination lens 107 having a cylindrical curved surface as shown in FIG. The beam 3 is illuminated from the three directions 10, 11, 12 so that the longitudinal direction of the slit-shaped beam 3 is directed to the chip arrangement direction from the three directions 10, 11, 12 in a plane. . The reason why the slit beam 3 is used as the illumination light is that the inspection of defects such as foreign matters has been speeded up. That is, as shown in FIG. 3, the beam 3 illuminated on the wafer 1 on which the chips 2 are arranged in the x direction in the scanning direction of the x stage 301 and the y direction in the scanning direction of the y stage 302, Is illuminated with a slit beam that is narrow in the scanning direction y and wide in the vertical direction x (scanning direction of the x stage 301). The slit-shaped beam 3 is illuminated so as to be parallel light in the x direction so that an image of a light source is formed in the y direction. The illumination of the slit-shaped beam 3 from the three directions 10, 11, and 12 is selected individually by switching the beam splitter or mirror 106 to a through-glass plate of the same thickness, or simultaneously from the two directions 10, 12. Can be illuminated.

スリット状のビーム3の長手方向を、ウェハ(被検査対象基板)1に対してチップの配列方向に向け、且つyステージ302の走査方向yに対して直角にすることにより、画像信号のチップ間比較を簡素化することができると共に欠陥位置座標の算出も容易に行うことができ、その結果異物等の欠陥検査の高速化を実現できるようにした。   By making the longitudinal direction of the slit-shaped beam 3 in the chip arrangement direction with respect to the wafer (substrate to be inspected) 1 and at a right angle to the scanning direction y of the y stage 302, between the chips of the image signal The comparison can be simplified, and the defect position coordinates can be easily calculated. As a result, it is possible to increase the speed of defect inspection for foreign matters and the like.

図3,図4に円錐形状および円筒曲面を持つ照明レンズ104を示す。円錐形状照明レンズ104は、シリンドリカルレンズの長手方向の位置で、焦点距離が異なり、直線的にこの焦点距離を変えたレンズである。この構成により、図4に示すように斜めから照明
(α1,φ1の傾きを両立)しても、y方向に絞り込み、x方向にコリメートされたスリット状のビーム3で照明することができる。即ち、この照明レンズ104により、図3
(a)に示すようなx方向に平行光を有し、かつφ1=45度付近の照明を実現することができる。特に図3(a)に示すように、スリット状のビーム3をx方向に平行光にすることによって、主要な直線群がx方向およびy方向を向いた回路パターンから回折光パターンが得られ、空間フィルタ202によって遮光することができることになる。
3 and 4 show an illumination lens 104 having a conical shape and a cylindrical curved surface. The conical illumination lens 104 is a lens in which the focal length is different at a position in the longitudinal direction of the cylindrical lens and the focal length is linearly changed. With this configuration, as shown in FIG. 4, even when illuminated obliquely (with both α1 and φ1 tilts compatible), illumination can be performed with a slit-shaped beam 3 that is narrowed down in the y direction and collimated in the x direction. In other words, the illumination lens 104 allows for FIG.
It is possible to realize illumination having parallel light in the x direction as shown in FIG. In particular, as shown in FIG. 3A, by making the slit-shaped beam 3 parallel light in the x direction, a diffracted light pattern is obtained from a circuit pattern in which main straight line groups are directed in the x direction and the y direction. The light can be shielded by the spatial filter 202.

次に、円筒曲面を持つ照明レンズ104は図2に示すスリット状ビーム3を形成することができる。   Next, the illumination lens 104 having a cylindrical curved surface can form the slit beam 3 shown in FIG.

図10は、図1の3つのビームスポット結像部を有する照明光学系部100を示す平面図である。レーザ光源101から出射したレーザビームをハーフミラー等の分岐光学要素11で2つの光路に分岐し、一方はミラー111,112で反射させてミラー113で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって11の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はハーフミラー等の分岐光学要素114へと進行する。該分岐光学要素114で分岐された一方は、ミラー115で反射させてミラー117で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって10の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はミラー116で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって10の方向からの照明ビームを得ることができる。ところで、11の方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素150からミラー要素118に切り換えることによって実現することができる。また、10および12の方向からのみ照明する場合には、光路から分岐光学要素150を退出させるかまたは素通りの光学要素に切り換えることによって実現することができる。また、10および12方向からの照明の内、例えば12方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素114からミラー要素119に切り換えることによって実現することができる。   FIG. 10 is a plan view showing the illumination optical system unit 100 having the three beam spot imaging units in FIG. A laser beam emitted from the laser light source 101 is branched into two optical paths by a branching optical element 11 such as a half mirror, one of which is reflected by mirrors 111 and 112, and is made to enter the concave lens 102 downward by a mirror 113. Can be obtained, and the other travels to a branching optical element 114 such as a half mirror. One of the beams branched by the branching optical element 114 is reflected by the mirror 115 and incident downward on the concave lens 102 by the mirror 117, whereby an illumination beam from 10 directions can be obtained. By making it enter the concave lens 102 downward, an illumination beam from 10 directions can be obtained. By the way, when illuminating only from 11 directions, it can implement | achieve by switching from the branch optical element 150 to the mirror element 118. FIG. Further, in the case of illuminating only from the directions of 10 and 12, it can be realized by leaving the branching optical element 150 from the optical path or switching to a normal optical element. Further, in the case of illumination from only the 12 directions among the illuminations from the 10 and 12 directions, it can be realized by switching from the branch optical element 114 to the mirror element 119.

なお、レーザ光源101として、分岐する関係で高出力のYAGレーザの第3高調波
THG,波長355nmを用いるのがよいが、必ずしも355nmである必要はない。また、レーザ光源101として、YAGTHGである必要もない。すなわち、レーザ光源
101として、Arレーザ,窒素レーザ,He−Cdレーザ,エキシマレーザ等他の光源であっても良い。
As the laser light source 101, it is preferable to use the third harmonic THG of a high-power YAG laser and a wavelength of 355 nm because of the branching relationship, but it is not necessarily required to be 355 nm. Further, the laser light source 101 does not need to be YAGTHG. That is, the laser light source 101 may be another light source such as an Ar laser, a nitrogen laser, a He—Cd laser, or an excimer laser.

検出光学系部200は、ウェハ1から射出した光を、検出レンズ(対物レンズ)201,繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光する空間フィルタ202,結像レンズ203,TDIセンサ等の1次元検出器205で検出するように構成される。空間フィルタ202は、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光すべく、対物レンズ201の空間周波数領域、即ちフーリエ変換(射出瞳に相当する。)の結像位置に置かれている。ここで、図10に示すウェハ1上の照明エリア3が、リレーレンズを構成する対物レンズ201,結像レンズ203により、検出器205上に結像される。4は、TDIセンサ等の1次元検出器205の受光エリアを示すものである。   The detection optical system unit 200 includes a detection lens (objective lens) 201 for light emitted from the wafer 1, a spatial filter 202 for shielding a Fourier transform image by reflected diffracted light from a repetitive pattern, an imaging lens 203, a TDI sensor, and the like. A one-dimensional detector 205 is configured to detect. The spatial filter 202 is placed at the spatial frequency region of the objective lens 201, that is, at the imaging position of the Fourier transform (corresponding to the exit pupil) so as to shield the Fourier transform image by the reflected diffracted light from the repetitive pattern. Here, the illumination area 3 on the wafer 1 shown in FIG. 10 is imaged on the detector 205 by the objective lens 201 and the imaging lens 203 constituting the relay lens. Reference numeral 4 denotes a light receiving area of a one-dimensional detector 205 such as a TDI sensor.

前述したように様々な形態の回路パターンが形成されたウェハ(基板)1に対してスリット状のビーム3が照明されると、この反射回折光(あるいは散乱光)が、ウェハの表面,回路パターン,異物等の欠陥から射出することになる。この射出した光は、検出レンズ201,空間フィルタ202,結像レンズ203を通して、検出器205で受光されて光電変換される。しかし、レーザ光源101等の照明光学系から照射されるビーム光束の照度(パワー)は照明レンズ104またはレーザパワー制御して変えることにより、ダイナミックレンジを変えることができる。   As described above, when the slit-shaped beam 3 is illuminated on the wafer (substrate) 1 on which various types of circuit patterns are formed, this reflected diffracted light (or scattered light) is reflected on the wafer surface, circuit pattern. Injecting from defects such as foreign matter. The emitted light is received by the detector 205 through the detection lens 201, the spatial filter 202, and the imaging lens 203, and is photoelectrically converted. However, the illuminance (power) of the beam emitted from the illumination optical system such as the laser light source 101 can be changed by controlling the illumination lens 104 or laser power to change the dynamic range.

また、被検査対象基板(ウェハ)1に対して、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥,エッチ残り等を検査する必要がある。しかしながら、被検査対象基板1上には非繰り返しパターンが存在し、該非繰り返しパターンからの0次の回折光が対物レンズ
201に入射しないようにするために、上記に説明したように、y軸に対してほぼ45度の角度の方向10,12からx方向に長手方向を有するスリット状のビーム3を基板1上に照明したのでは、凸部である配線等が邪魔をして凹部を十分に照明することが難しくなる。
Further, it is necessary to inspect a foreign object or a defect that has entered a recess between wirings, an etching residue, and the like with respect to the inspection target substrate (wafer) 1. However, there is a non-repeated pattern on the substrate 1 to be inspected, and in order to prevent 0th-order diffracted light from the non-repeated pattern from entering the objective lens 201, as described above, On the other hand, when the slit-shaped beam 3 having the longitudinal direction in the x direction from the directions 10 and 12 at an angle of approximately 45 degrees is illuminated on the substrate 1, the wirings which are convex portions obstruct the concave portions sufficiently. It becomes difficult to illuminate.

そこで、配線パターンが多くの場合、直角,平行方向に形成されていることから、y軸に平行な方向11から基板1に対してスリット状のビーム3を照明することによって、配線等の間の凹部を十分照明することが可能となる。特に、メモリLSIの配線パターンは数mmの長さの直線パターンで有ることが多く、この方向11からの照明により検査可能になることが多い。また、パターンにより、90度方向の場合は、ウェハを90度回転させて検査するか、照明方向をx方向にすることにより検査可能となる。   Therefore, in many cases, the wiring pattern is formed in a right angle and parallel direction, and therefore, by illuminating the slit-shaped beam 3 on the substrate 1 from the direction 11 parallel to the y axis, the wiring pattern between It becomes possible to sufficiently illuminate the recess. In particular, the wiring pattern of the memory LSI is often a linear pattern having a length of several millimeters, and can often be inspected by illumination from this direction 11. Further, depending on the pattern, in the case of the 90-degree direction, the inspection can be performed by rotating the wafer by 90 degrees or changing the illumination direction to the x direction.

次に空間フィルタ202について説明する。チップ2内には、メモリLSI1aaにおけるメモリセル領域1abや、マイコン等のLSI1baにおけるレジスタ群領域1bbおよびメモリ部領域1bcのように、繰り返しパターンが存在することになり、この繰り返しパターンからの回折光縞(回折干渉光縞)を空間フィルタ202によって遮光することが要求される。要するに、チップ2内には、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在することになり、しかも夫々線幅も異なることになるので、通常は、頻度の多い例えば繰り返しパターンからの回折光を消去するように空間フィルタ202の遮光パターンが設定されることになる。また、空間フィルタ202として、特開平5−218163号公報および特開平6−258239号公報に記載されているように.遮光パターンを変更できるものを用いれば、チップ2内の回路パターンに応じて変更させればよい。また、空間フィルタ202として、遮光パターンが異なるものを用意しておいて、チップ2内の回路パターンに応じて切り換えてもよい。しかしながら、方向11からスリット状のビーム3を照明した場合、0次回折光を空間フィルタ202によって遮光して消去する必要が生じることになる。この際、当然高次の回折光を空間フィルタ202によって遮光して消去することも可能である。以上、被検査対象基板1上のチップ2内に存在する繰返しおよび非繰り返しパターンの場合における回折光の消去方法について説明した。   Next, the spatial filter 202 will be described. In the chip 2, there are repeated patterns such as a memory cell area 1ab in the memory LSI 1aa and a register group area 1bb and a memory section area 1bc in the LSI 1ba such as a microcomputer. It is required to shield (diffraction interference light fringes) by the spatial filter 202. In short, in the chip 2, a repetitive pattern, a non-repetitive pattern, and a non-pattern are mixed, and the line widths are also different from each other. The light shielding pattern of the spatial filter 202 is set so as to be erased. As the spatial filter 202, as described in JP-A-5-218163 and JP-A-6-258239, the. If what can change the light shielding pattern is used, it may be changed according to the circuit pattern in the chip 2. Alternatively, a spatial filter 202 having a different light shielding pattern may be prepared and switched according to the circuit pattern in the chip 2. However, when the slit-shaped beam 3 is illuminated from the direction 11, it is necessary to erase the 0th-order diffracted light by shielding it with the spatial filter 202. At this time, naturally, higher-order diffracted light can be eliminated by being shielded by the spatial filter 202. The diffracted light erasing method in the case of repeating and non-repeating patterns existing in the chip 2 on the substrate 1 to be inspected has been described above.

次に、検出しようとする異物等の欠陥サイズに応じた検出感度調整について説明する。即ち、TDIセンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205の被検査対象物1上での検出画素サイズを小さくすると、スループットは落ちるものの、検出感度の向上が見込める。そこで、0.1μm 程度以下の異物等の欠陥を検出する際、画素サイズを小さくする検出光学系200に切り替えて用いると良い。具体的には、TDIセンサ等の画素についてウェハ1上での像のサイズが可変となるような3種類の検出光学系200を持つと良い。この構成の実現方法として、レンズ群204を切り替える。この際、ウェハ1から、
TDIセンサ等の1次元検出器205までの光路長を変えずに済むように、レンズの構成を設計しておくと良い。もちろん、このような設計が難しい場合、レンズの切り替えに併せて、センサまでの距離を変えられるような機構を用いても良い。また、センサ自体の画素サイズを変えたものを切り替えても良い。
Next, detection sensitivity adjustment according to the defect size of a foreign substance or the like to be detected will be described. That is, when the detection pixel size on the inspection object 1 of the one-dimensional detector (image sensor) 205 such as a TDI sensor is reduced, the detection sensitivity can be improved although the throughput is lowered. Therefore, when detecting defects such as foreign matters having a size of about 0.1 μm or less, it is preferable to switch to the detection optical system 200 that reduces the pixel size. Specifically, it is preferable to have three types of detection optical systems 200 that can change the size of an image on the wafer 1 for pixels such as TDI sensors. As a method of realizing this configuration, the lens group 204 is switched. At this time, from the wafer 1,
It is preferable to design the lens configuration so that the optical path length to the one-dimensional detector 205 such as a TDI sensor does not need to be changed. Of course, if such a design is difficult, a mechanism that can change the distance to the sensor in conjunction with the switching of the lens may be used. Moreover, you may switch what changed the pixel size of sensor itself.

次に反射照明の効果について説明する。図6は、被検査基板の上に透明酸化膜がある膜厚でついている場合に、その膜上のPSLの散乱光の様子を記載している。図7は、横軸を透明酸化膜の膜厚で、縦軸を検出光量としたときに、照明光の偏光状態別に検出光量をシミュレーションしたときの検出光量をプロットしたグラフを表している。膜の変化に対して、偏光の種類別の検出光量が変動している。   Next, the effect of reflected illumination will be described. FIG. 6 shows the state of scattered light of PSL on a transparent oxide film having a film thickness on the substrate to be inspected. FIG. 7 shows a graph plotting the detected light amount when the detected light amount is simulated for each polarization state of the illumination light, where the horizontal axis is the film thickness of the transparent oxide film and the vertical axis is the detected light amount. The amount of detected light varies depending on the type of polarized light as the film changes.

たとえば、S偏光の弱い膜厚の場合には、P偏光で検出光量は多くなっている。また、その逆の場合もある。この様子からは、2種類の偏光を用意すると膜厚に対して検出光量の変動がすくないことがわかる。この仕組みを照明光学部の構成にいれたものが、図5である。たとえば、S偏光で入射した照明光が被検査基板表面で反射した場合、その反射光をその先に集光レンズとλ/4(波長)板,全反射ミラーを置いて、照明光を全反射して、偏光方向もP偏光にして戻す照明光学系を構築すると、上記に記載の照明のように検出の効果を実現することができる。   For example, when the film thickness is weak with S-polarized light, the amount of detected light is large with P-polarized light. The reverse is also true. From this situation, it can be seen that if two types of polarized light are prepared, the amount of detected light does not fluctuate with respect to the film thickness. FIG. 5 shows this mechanism in the configuration of the illumination optical unit. For example, when illumination light incident as S-polarized light is reflected on the surface of the substrate to be inspected, the reflected light is totally reflected by placing a condenser lens, a λ / 4 (wavelength) plate, and a total reflection mirror ahead. If an illumination optical system that returns the polarization direction to P-polarized light is constructed, the detection effect can be realized as in the illumination described above.

本発明の一実施例に係る検査装置の概観図。1 is an overview of an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 照射光スポットを説明する図。The figure explaining an irradiation light spot. 光学系を説明する図。The figure explaining an optical system. 光学系を説明する図。The figure explaining an optical system. 本発明に係る光学系を示す図。The figure which shows the optical system which concerns on this invention. ウェハ表面上に薄膜が付いている場合の光の散乱を示す図。The figure which shows scattering of light in case a thin film is attached on the wafer surface. 膜厚の違いによる散乱特性の違いを示す図。The figure which shows the difference in the scattering characteristic by the difference in film thickness. ウェハのパターンを説明する図。The figure explaining the pattern of a wafer. ウェハのパターンを説明する図。The figure explaining the pattern of a wafer. 図1の3つのビームスポット結像部を有する照明光学系部100を示す平面図。The top view which shows the illumination optical system part 100 which has the three beam spot image formation parts of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…被検査対象基板(ウェハ)、1a,1b…半導体ウェハ、1aa…メモリLSI、1ab…メモリセル領域、1ac…周辺回路領域、1ad…その他の領域、1ba…マイコン等のLSI、1bb…レジスタ群領域、1bc…メモリ部領域、1bd…CPUコア部領域、1be…入出部領域、2…チップ、3…スリット状ビーム(照明領域)、4…
TDIセンサ等のイメージセンサの検出領域、100…照明光学系、101…レーザ光源、102…凹レンズ、103…凸レンズ、104…照明レンズ、110…0度照明ビームスポット結像部、120…45度照明ビームスポット結像部(11方向)、130…45度照明ビームスポット結像部(12方向)、200…上方検出光学系、201…対物レンズ(検出レンズ)、202,503…空間フィルタ、203,504…結像レンズ、204…ズームレンズ群、205…TDIセンサ等の1次元検出器、207…空間フィルタ制御、208…ズームレンズ制御、300…ステージ系、301〜304…xyzΘステージ、305…ステージ制御、400…演算処理回路(信号処理系)、401…制御CPU部、402…信号処理部、403…表示部、404…入力部、500…斜方検出系、501…検出センサ、502…対物レンズ。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Test target substrate (wafer), 1a, 1b ... Semiconductor wafer, 1aa ... Memory LSI, 1ab ... Memory cell area, 1ac ... Peripheral circuit area, 1ad ... Other area, 1ba ... LSI such as microcomputer, 1bb ... Register Group area, 1bc ... memory area, 1bd ... CPU core area, 1be ... input / output area, 2 ... chip, 3 ... slit beam (illumination area), 4 ...
Detection area of an image sensor such as a TDI sensor, 100 ... illumination optical system, 101 ... laser light source, 102 ... concave lens, 103 ... convex lens, 104 ... illumination lens, 110 ... 0 degree illumination beam spot imaging unit, 120 ... 45 degree illumination Beam spot imaging unit (11 direction), 130... 45 degree illumination beam spot imaging unit (12 direction), 200... Upper detection optical system, 201... Objective lens (detection lens), 202 and 503. 504 ... imaging lens, 204 ... zoom lens group, 205 ... one-dimensional detector such as a TDI sensor, 207 ... spatial filter control, 208 ... zoom lens control, 300 ... stage system, 301 to 304 ... xyz [theta] stage, 305 ... stage Control, 400 ... arithmetic processing circuit (signal processing system), 401 ... control CPU section, 402 ... signal processing section, 403 Display unit 404 Input unit 500 Oblique detection system 501 Detection sensor 502 Objective lens

Claims (6)

検査対象物を所定の照射角度で照射する第1の照明光学系と、
該第1の照明光学系からの照射光が前記検査対象物で反射した反射光を更に反射させて前記第1の照明光学系が照射した前記検査対象物と同じ照射位置を照射する第2の照明光学系と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
A first illumination optical system that irradiates the inspection object at a predetermined irradiation angle;
A second light that irradiates the same irradiation position as the inspection object irradiated by the first illumination optical system by further reflecting the reflected light reflected by the inspection object by the irradiation light from the first illumination optical system. Illumination optics,
A defect inspection apparatus comprising:
請求項1記載の欠陥検査装置において、
前記第2の照明光学系が照射する光は、前記第1の照明光学系が照射した光の偏向方向とは異なる偏光であることを特徴とする欠陥検査装置。
The defect inspection apparatus according to claim 1,
The defect inspecting apparatus, wherein the light irradiated by the second illumination optical system is polarized light different from a deflection direction of the light irradiated by the first illumination optical system.
請求項1または2記載の欠陥検査装置において、
前記第1の照明光学系と第2の照明光学系から照射される光は同時に照射するか、単独で照射するかを選択できる制御機構を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
The defect inspection apparatus according to claim 1 or 2,
A defect inspection apparatus comprising a control mechanism capable of selecting whether to irradiate light emitted from the first illumination optical system and the second illumination optical system simultaneously or separately.
請求項1〜3のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記第1の照明光学系からの照射光をS偏光で照射するか、P偏光で照射するか、円偏光で照射するか、無偏光で照射するかを選択可能とする機構を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
In the defect inspection apparatus in any one of Claims 1-3,
A mechanism is provided that allows selection of irradiation light from the first illumination optical system as S-polarized light, P-polarized light, circularly polarized light, or non-polarized light. A feature defect inspection device.
請求項1〜4のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記第2の照明光学系は、入射光と同じ偏光で返して照射するか、異なる偏光で照射するか、または、円偏光で照射するかを選択可能とする機構を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
In the defect inspection apparatus in any one of Claims 1-4,
The second illumination optical system includes a mechanism that can select whether to irradiate with the same polarized light as the incident light, irradiate with different polarized light, or irradiate with circularly polarized light. Defect inspection equipment.
請求項4または5記載の欠陥検査装置において、
前記第1の照明光学系,第2の照明光学系によりどのような光を照射するかは装置の処理条件表内に設定条件の記憶が可能であり、検出対象によって条件を選択する機構を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
The defect inspection apparatus according to claim 4 or 5,
What kind of light is irradiated by the first illumination optical system and the second illumination optical system can be stored in the processing condition table of the apparatus, and a mechanism for selecting the condition depending on the detection target is provided. A defect inspection apparatus characterized by that.
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