JP2012128453A - 小型カタジオプトリック型対物系を用いた検査システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このシステムでは小型化された対物系に加え各種サブシステムを用いて結像能力を増強する。サブシステムには照明、結像、自動合焦、位置決め、センサ、データ取得及びデータ分析サブシステムが含まれる。対物系が使用される光エネルギ波長は例えば約190nm〜赤外域であり、対物系を構成する素子の直径は100nm未満とする。対物系はレンズ型合焦装置(1607)、少なくとも1個の視野レンズ(1605)及び配列マンジャンミラー(1601)を備える。視野レンズ(1605)の向きは、レンズ型合焦装置(1607)から合焦済光エネルギを受け取り中間光エネルギを供給するよう設定する。本発明においては、0.65超で約0.90以下の開口数にて標本に対し結像用に調整済光エネルギを与える。本発明は様々な環境にて使用できる。
【選択図】図16
Description
集積回路半製品等の標本を検査できるモードは数多くあるが、本システムではそのうち用途及び環境にあう何種類かの検査モードを使用できる。本システムにて使用できる検査モードには、例えば、明視野(bright field)、環状暗視野(ring dark field)、方向性暗視野(directional dark field)、全天(full sky)、DIC(Differential Interference Contrast)、共焦点(confocal)等、光エネルギの反射を利用して標本を検査する各種の検査モードが含まれる。本検査システムは、これらの検査モードを全てサポートする構成としてもよいし、そのうち幾つかをサポートする構成としてもよいし、これら以外の検査モードもサポートする構成としてもよい。
本システムにて使用する照明サブシステムは、光源、集光器、ビーム整形又は均一化器及び光中継器を含め、何個かの機能装置から構成される。集光器、ビーム整形又は均一化器及び光中継器は、光源から照明光エネルギを受け取って調整・改質し試料に照射する。光源はランプ型でもレーザ型でもよいが、そのどちらにするかによって照明サブシステムの実施形態は幾分違うものになる。
DUV検査システム用位置決めサブシステムは、例えば、標本を高速で位置決めすることができ、標本を回転させて整列させることができ、そして合焦光学軸に沿って標本を移送できる構成とする。例えば当業者に精密ステージとして知られている装置を使用すれば、標本を高速で位置決めすることができる。精密ステージとは、普通、花崗岩等から製造した高精度面上でエアベアリングを使用し動きを制御するものをいう。リニアモータを何個か使用すれば、大概は、高速移動を実現できる。
結像サブシステムの構成上の基本となるのは、高NAで、その寸法が小さく、広い視野を有しており、そして広帯域光源に対処でき各種結像モードをサポート可能なカタジオプトリック型対物系である。この光学装置には、更に、自動合焦サブシステムが使用する何種類かの波長を取り扱える能力や、外部瞳面乃至フーリエ面を有する光学系や、ズーム機能や、光学系の汚濁状況を管理し清掃する機能を、設けるとよい。清掃・汚濁管理機能を設けるのは、UV光エネルギ光源使用時にこの光学装置から酸素を排除するためである。
検査時にはその対象例えば半導体デバイスが高速で動く。そのため、本検査システムでは、わずかな焦点位置変化でも補正できるよう、自動合焦システムを用いて高忠実度結像状態を維持している。
本検査システムに使用できるセンサの種類は、本検査システムの他の構成部材としてどのようなものを使用するかに大きな影響を与える事項であり、また用途によって変わるものである。センサの種類としては、例えば、単一点型ダイオード型検知器や、CCD、TDIモード動作CCD等の面型検知器がある。センサに対しては、量子効率が高いこと、雑音が少ないこと、良好なMTF(Modulation Transfer Function)を有していること等が望まれる。こうした条件を満たすのは背面薄化型のCCDセンサであるが、オープンシリコンエリア付フロントサイドデバイス、ルモゲン被覆付フロントサイドセンサ、フォトダイアモンドセンサ、シリコンカーバイドセンサ等、それ以外の種類のセンサも使用可能である(なお「ルモゲン(lumogen)」は登録商標)。フォトダイアモンド型及びシリコンカーバイド型のセンサは傾向として可視光波長での感度が非常に低いため、可視光波長を使用する検査システムを良好に動作させるには、別の種類のセンサを用いた方がよいであろう。
本検査システムを構成するデータ取得サブシステムは、フレームモードやTDIモードで動作させることができる。まず、フレームモードで動作させるときは、位置決めステージが走査運動する間に各レーザパルスでフレーム1個ずつを露出する。このモードにおいては、露出用のパルスを短時間パルスとし、またセンサ全体に亘りMTFが良好なセンサ(例えばTDI型センサ)を用いることによって、位置決めステージの振動の影響を抑えることができる。他方、TDIモードでは、露出の効果がエキシマレーザパルス複数個分累積することとなるためスペックルパターンが平滑され、従ってピークパワーを抑えることができる。このデータ取得サブシステムでは、単一の大面積センサを用い前述のやり方でセンシングを行うこともできる。センサによって結像視野をくまなくカバーするようにすれば、結像面利用効率が高まり、従ってピークパワーを抑えることができる。
データ分析サブシステムは、主として比較による手法を用いて、標本上の不正箇所、歩留低下性欠陥等(の位置)を識別する。ウェハ検査を例としていうと、使用できる比較手法の一つはダイ間比較である。これは、例えば、本データ分析システムによる第1ダイと第2ダイとの比較により場所Aに相違が発見され、更に第2ダイと第3ダイとの比較によっても場所Aに相違が発見された場合、第2ダイの場所Aに欠陥があると認定する、という手法である。
Claims (8)
- 約320nm未満の波長域にて照明光エネルギを発するアークランプを有する照明システムと、
照明光エネルギを受け取り標本に向かわせるよう構成及び方向設定されており複数個のレンズを有する結像サブシステムと、
を備え、
結像サブシステムが、約100mm未満の直径を有し、すべてが単一の軸に沿って配置された複数個の素子を有し、
結像サブシステムが、約320nm未満の波長域を有する照明システムから受け取る光エネルギに対して、NA値が約0.90において約0.4mmを超える視野サイズを提供するように構成された、標本検査システム。 - 上記複数個の素子が配列マンジャンミラーを含む請求項1記載のシステム。
- 上記複数個の素子が標本からの反射光エネルギを集めるカタジオプトリック型集光器を含む請求項1記載のシステム。
- 結像サブシステム及び照明サブシステムが、明視野、環状暗視野、方向性暗視野、全天、空中結像、共焦点及び蛍光の各検査モードのうち少なくとも1個をサポートする請求項1記載のシステム。
- 結像サブシステムが可変焦点系を使用しその倍率レンジ全体をカバーする請求項1記載のシステム。
- 各個別結像レンズが倍率の一部を分担する請求項1記載のシステム。
- 標本からの反射光エネルギを表すデータを分析し標本上の各欠陥位置を随時記録するデータ分析サブシステムを備える請求項1記載のシステム。
- カタジオプトリック型集光器が約266〜600nmの波長域内の波長をサポートする請求項3記載のシステム。
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