JP2008145399A - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、色収差のない反射対物レンズを採用することにより、多波長照明(複数の波長帯域を有する照射光による照明)による明るさ変動を抑制すると共に波長選択検出によって欠陥を顕在化して感度向上を図り、しかも試料上の同一空間像を異なる複数種の光学像で取得できるように構成した欠陥検査装置である。
【選択図】 図2
Description
本発明に係る光学式欠陥検査装置の概略構成を図1に示す。暗視野照明光学系10より複数の波長(発光スペクトル)若しくは複数の波長帯域からなる照明光を、反射対物レンズの外を通してウェハ(試料)1の法線方向から傾斜させた斜方から暗視野照明する。そして、ウェハ(試料)1上の欠陥やパターンで散乱した光を色収差が生じない反射対物レンズ22を有する暗視野検出光学系20にて捕捉(集光)する。この暗視野検出光学系20には、検出光路を分岐するビームスプリッタ(例えば波長分離するダイクロイックミラーまたは偏光分離する偏光ビームスプリッタまたはハーフミラー等で単純に分岐するビームスプリッタ)24が配置され、該分岐された第1の検出光路(メモリ部に対応する)21aにはウェハ1の表面に形成されたメモリ部などの周期パターン部から生じる回折像(回折パターン)を遮光する第1の空間フィルタ50を備え、前記分岐された第2の検出光路(ロジック回路部に対応する)21bには減光するND(Neutral Density)フィルタ90を備え、さらにウェハ1の表面に形成されたロジック回路部のように周期的ではなく特定の開口形状95a、95bを有した第2の空間フィルタ95a、95bを切り替え可能に備え、さらに前記第1及び第2の検出光路21a、21bにはそれぞれ偏光素子(偏光フィルタ)30、35;80、85を備え、前記第1及び第2の検出光路21a、21bの結像面には第1及び第2のイメージセンサ200、210を配置して構成される。これら第1及び第2のイメージセンサ200、210の各々で検出した検出画像信号は、画像処理部230に送られる。この画像処理部230では、図7及び図8に示すように、送られてきた各々の検出画像信号において、例えば隣接する画像信号(参照画像信号)との位置合わせを行い、該位置合わせされた画像信号同士の比較処理にて欠陥又は欠陥候補を検出する。即ち、第1のイメージセンサ200から得られる検出画像信号を基にメモリ部に発生した欠陥又は欠陥候補が検出され、第2のイメージセンサ210から得られる検出画像信号を基にロジック回路部に発生した欠陥又は欠陥候補が検出されることになる。
暗視野検出光学系20における1/4波長板30、80と偏光子35、85の回転角度、及び空間フィルタ95の開口形状と複屈折材(上記条件が決定してから選択)などがある。
Claims (24)
- 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光をイメージセンサの受光面に結像させる結像光学系とを有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系のイメージセンサから得られる画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光について波長分離して少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する波長分離光学系とを備え、前記第1の検出光路には前記波長分離光学系により選択された波長帯域を有する第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系を有し、前記第2の検出光路には前記波長分離光学系により選択された波長帯域を有する第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系を有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光について波長分離して少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する波長分離光学系とを備え、前記第1の検出光路には前記波長分離光学系により選択された波長帯域を有する第1の散乱光の内前記試料の表面に形成された周期性を有する回路パターンから発生する回折像を遮光する第1の空間フィルタと該第1の空間フィルタを透過した第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系とを有し、前記第2の検出光路には前記波長分離光学系により選択された波長帯域を有する第2の散乱光の内前記試料の表面に形成された非周期性を有する回路パターン部から生じる散乱光の強度分布が高い領域を遮光する第2の空間フィルタと該第2の空間フィルタを透過した第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系を有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系において、前記第1の検出光路にはさらに第1の偏光フィルタを有し、前記第2の検出光路にはさらに第2の偏光フィルタを有することを特徴とする請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。
- 前記暗視野検出光学系において、前記第1の検出光路又は前記第2の検出光路にはさらに減光するNDフィルタを有することを特徴とする請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。
- 前記画像処理部において、前記試料の表面に形成された回路パターンの少なくとも周期性に応じて前記第1の画像信号及び前記第2の画像信号の何れか一方を選択して前記欠陥若しくは欠陥候補を判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。
- 前記暗視野検出光学系における第1のイメージセンサ及び第2のイメージセンサの受光面を長方形状で形成し、
前記暗視野照明光学系における前記照射光は前記受光面の視野である長方形状に対応させた細帯状ビームであることを特徴とする請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系において、さらに、前記試料の表面を前記暗視野検出光学系の焦点位置に合せる焦点合わせ機構を備えたことを特徴とする請求項2又は3に記載の欠陥検査装置。
- 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光を少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する分岐光学系とを備え、前記第1の検出光路には前記分岐光学系により分岐した散乱光から第1の波長帯域を選択する第1の波長選択フィルタと該第1の波長選択フィルタで選択された第1の波長帯域を有する第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系とを有し、前記第2の検出光路には前記分岐光学系により分岐した散乱光から第2の波長帯域を選択する第2の波長選択フィルタと該第2の波長選択フィルタで選択された第2の波長帯域を有する第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系とを有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光を少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する分岐光学系とを備え、前記第1の検出光路には前記分岐光学系により分岐された散乱光から第1の波長帯域を選択する第1の波長選択フィルタと該第1の波長選択フィルタで選択された第1の波長帯域を有する第1の散乱光の内前記試料の表面に形成された周期性を有する回路パターンから発生する回折像を遮光する第1の空間フィルタと該第1の空間フィルタを透過した第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系とを有し、前記第2の検出光路には前記分岐光学系により分岐された散乱光から第2の波長帯域を選択する第2の波長選択フィルタと該第2の波長選択フィルタで選択された第2の波長帯域を有する第2の散乱光の内前記試料の表面に形成された非周期性を有する回路パターン部から生じる散乱光の強度分布が高い領域を遮光する第2の空間フィルタと該第2の空間フィルタを透過した第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系とを有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系において、前記第1の検出光路にはさらに第1の偏光フィルタを有し、前記第2の検出光路にはさらに第2の偏光フィルタを有することを特徴とする請求項9又は10に記載の欠陥検査装置。
- 前記暗視野検出光学系において、前記第1の検出光路又は前記第2の検出光路にはさらに減光するNDフィルタを有することを特徴とする請求項9又は10に記載の欠陥検査装置。
- 前記画像処理部において、前記試料の表面に形成された回路パターンの少なくとも周期性に応じて前記第1の画像信号及び前記第2の画像信号の何れか一方を選択して前記欠陥若しくは欠陥候補を判定することを特徴とする請求項9又は10に記載の欠陥検査装置。
- 複数の波長帯域を有する照射光を試料の表面に対して暗視野照明する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光を少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する分岐光学系とを備え、前記第1の検出光路には前記試料の表面に形成された周期性を有する回路パターンからの回折光を遮光する第1の空間フィルタと該第1の空間フィルタを透過した第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系とを有し、前記第2の検出光路には前記試料の表面に形成された非周期性を有する回路パターン部から生じる散乱光の強度分布が高い領域を遮光する第2の空間フィルタと該第2の空間フィルタを透過した第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系とを有し、前記第1の検出光路又は前記第2の検出光路にはさらに減光するNDフィルタを有する暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系において、前記第1の検出光路にはさらに第1の偏光素子を有し、前記第2の検出光路にはさらに第2の偏光素子を有することを特徴とする請求項14に記載の欠陥検査装置。
- 前記暗視野検出光学系における第1のイメージセンサ及び第2のイメージセンサの受光面を長方形状で形成し、
前記暗視野照明光学系における前記照射光は前記受光面の視野である長方形状に対応させた細帯状ビームであることを特徴とする請求項14に記載の欠陥検査装置。 - 前記画像処理部において、前記試料の表面に形成された回路パターンの少なくとも周期性に応じて前記第1の画像信号及び前記第2の画像信号の何れか一方を選択して前記欠陥若しくは欠陥候補を判定することを特徴とする請求項14に記載の欠陥検査装置。
- 前記反射対物レンズのNAは、0.6以上であることを特徴とする請求項1乃至17の何れかに記載の欠陥検査装置。
- 複数の波長帯域を有する照射光を矩形状に整形して試料の表面に対して斜め方向から照射する暗視野照明光学系と、
該暗視野照明光学系により複数の波長帯域を有する照射光で暗視野照明された試料の表面からの散乱光を集光する反射対物レンズと該反射対物レンズで集光した散乱光を少なくとも第1の検出光路と第2の検出光路とに分岐する分岐光学系とを備え、前記第1の検出光路と前記第2の検出光路との間において互いに得られる散乱光の特性が異なるように空間フィルタと偏光素子との何れか一方または両方の設定状態を異ならしめて前記第1の検出光路には第1の空間フィルタ及び第1の偏光素子を配置し、前記第2の検出光路には第2の空間フィルタ及び第2の偏光素子を配置し、さらに前記第1及び第2の検出光路の内少なくとも一方にNDフィルタを備え、さらに前記第1の検出光路には前記第1の空間フィルタ及び第1の偏光素子を透過して得られる第1の散乱光を第1のイメージセンサの受光面に結像させる第1の結像光学系を備え、前記第2の検出光路には前記第2の空間フィルタ及び第2の偏光素子を透過して得られる第2の散乱光を第2のイメージセンサの受光面に結像させる第2の結像光学系を備えて構成される暗視野検出光学系と、
該暗視野検出光学系の第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号又は/及び第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号に基づいて前記試料の表面に存在する欠陥若しくは欠陥候補を判定する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系における第1のイメージセンサ及び第2のイメージセンサの受光面を長方形状で形成し、
前記暗視野照明光学系において、前記照射光を前記受光面の視野である長方形状に対応させた細帯状ビームに整形する非球面のレンズまたは非球面のミラーを有することを特徴とする請求項19に記載の欠陥検査装置。 - 前記暗視野検出光学系において、少なくとも前記第1の検出光路又は前記第2の検出光路に前記試料上の視野1から10μmの範囲の散乱光を通す視野絞りを配置し、該視野絞りよりも像面側に前記第1の空間フィルタ又は前記第2の空間フィルタを配置し、さらに該第1の空間フィルタ又は該第2の空間フィルタの像面側にフーリエ変換面を形成し、該形成されたフーリエ変換面の位置に第3のイメージセンサを配置したことを特徴とする請求項19に記載の欠陥検査装置。
- 前記第1の偏光素子及び前記第2の偏光素子の各々は、1/4波長板と偏光子を備えて構成することを特徴とする請求項19に記載の欠陥検査装置。
- 前記第2の空間フィルタは、非周期的な複数の開口を備えたタイプで形成し、該複数の開口の一部に複屈折材料を配置したことを特徴とする請求項19に記載の欠陥検査装置。
- 前記画像処理部において、前記第1のイメージセンサから得られる第1の画像信号を明るさに応じた第1の階調画像信号に変換する第1の階調変換部と、前記第2のイメージセンサから得られる第2の画像信号を明るさに応じた第2の階調画像信号に変換する第2の階調変換部とを有することを特徴とする請求項19に記載の欠陥検査装置。
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