JP4001653B2 - Optical inspection of samples using multichannel response from the sample - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はサンプル(例として半導体ウェーハがある)の自動光学検査に関するものである。特に、サンプルの上、或るいはサンプル内部の欠陥の存在を決定する為に、検査に当っては1回の探索を行いそれに依って少なくとも2つの独立な検査応答(例えば、明視野と暗視野に於けるサンプルからの反射)を発生させる。この検査応答について、まとめて統一的にデータ処理を施し、欠陥の存在を決定する事が出来る。
【0002】
【従来の技術】
従来ウェーハを光学的に検査するのに3つの技術があったとされる。一般的には明視野照明法、暗視野照明法、そして空間的フィルタを使う3つの方法である。
【0003】
ウェーハ上のパターン欠陥を検査する上でその効果が既に証明された技術は、広帯域照明を使用した明視野照明法である。この方法は、コントラストの変動と狭帯域に特有なコヒーレント雑音を最小にする事が出来る。その最も成功した例がKLAインスツルメンツ社が販売するKLAモデル2130である。この装置は、ダイツーダイ比較モード(ダイとダイの比較)あるいは繰返すセルのセルツーセル比較モード(セルとセルの比較)のどちらも行なう事が出来る。しかし、明視野照明法では小さいゴミ粒子に対し、十分な感度を提供できない場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記明視野観察に於ける画像処理では、集光の為の開口部に集中するべき光ビームを、小さなゴミ粒子が拡散して反射光のエネルギーを減少させる事象があって、それがゴミ粒子を検知する原理となる。この原理では各レンズに固有な、ポイントスプレッド(光学的点拡散-point spread function)関数値、或いは、デジタル化の為のピクセルのサイズと較べて、ゴミが小さい場合は、発生するエネルギー損失が小さくゴミの存在が観察結果に影響を与えない。従って明視野観察では、ゴミの検知を難しくする。発生するエネルギー損失が小さいと周辺の明るい領域の反射率の場所依存性が雑音的に作用してゴミに依るエネルギー損失情報を隠してしまう。当然、周辺の反射率の場所依存性が雑音的に作用すれば、これは真性でなく虚偽欠陥(nuisance defect) といわざるを得ない。明視野観察ではゴミは虚偽欠陥に隠されてしまう場合が多い。
【0005】
更に小さなゴミ粒子の周辺に反射率の低い領域がある場合も、ウェーハでしばしば見られるし、レチクル、マスク及び液晶パネルでは、本質的にゴミ周辺の反射率が低い。ただでさえ反射エネルギーが小さいのにゴミで更に低下すればその検知は更に困難を極める。ウェーハ、レチクル、マスク及び液晶パネル等々及び他のサンプルでは、小さなゴミ粒子の検出の為に現在商用の検査計測機に於ては、従って暗視野照明法を採用している。暗視野照明では平坦な鏡面は検出器に対して非常に少しの信号を返すに過ぎず、従って散光画像は暗く、それ故に暗視野という言葉が使用される。一方、表面で突出する如何なる異物でも周辺より大量の光エネルギーを検出器に対して返す事が出来る。暗視野では突出するゴミ粒子、或るいは凹凸を有する回路パターンの領域を除き、画像は通常暗く見える事は以上で理解される。
【0006】
暗視野で使うゴミ粒子検出器は、ゴミ粒子が回路パターンよりも多くの光を散乱するという単純な仮説に基づいて設計製造された。この装置はブランクと呼ぶパターンが無いサンプルではうまく働く一方、回路パターンが背景にある場合は、パターンの上に高く突き出している大きなゴミ粒子だけしか検出する事が出来ない。その結果、当然検出感度は低く留まり、最先端の高度VLSI集積回路製造現場では満足の行くものではない。
【0007】
暗視野に関連して、幾つか特長ある局面に特化して取組む計測機はある。A社のある計測機はゴミ粒子が散乱する反射光の偏光特性に注目して、回路パターンと区別するという原理に基づいている。即ち、ゴミ粒子に入射光がが衝突するとその反射光は、偏光状態を呈するという原理である。但し、パターンサイズが入射光の波長に対し小さくなるとパターンサイズもゴミと同じように偏光状態を、その反射光に対して付与してしまう。これでは、虚偽欠陥が増加するばかりである。従って、この手法はパターンサイズが大きい場合にしか使えない。
【0008】
他に、A社とB社等々入射光の角度を調整する機構を取入れて、パターンからの散乱光で0,45及び90度の成分が最小になる様な工夫を導入したものがある。これは、一般的には改善された暗視野計測機といえるが、しかしパターンの角の部分からの散乱光は依然として強く、大きなノイズ成分を与えてしまう。その上この「パターンの角の効果」を弱めて虚偽欠陥を防ぐ為には、高密度の回路パターンのある領域の検出感度を故意に減らす必要がある。
【0009】
ゴミ粒子の検出感度を強化する為に、現在行なわれている他の方法は、空間フィルタを使用する方法である。平面波照明ではレンズの背面焦点面での光強度分布は、そこに置かれた物体のフーリエ変換で表現する事が出来る。そして、繰返しパターンの場合は、このフーリエ変換は光の点の配列になる。この光の点の配列を遮る為にレンズの背面焦点面にフィルタを設置すると、繰返しパターンに適正な空間フィルタ効果が与えられ繰返し成分は消える。従って、非繰返し成分のみ、即ちゴミや欠陥の像がだけが通過する。C社、D社及びE社はそれ故に、主に空間フィルタ技術を行使している。
【0010】
一方、空間的フィルタ技術に立脚する計測装置は、前述した様にブランクか、或いは繰返しパターンのある領域しか検査出来ないという大きな問題がある。それは、この技術の基本的な限界である。
【0011】
A社のあるモデルが採用する暗視野空間フィルタ技術は、ウェーハ検査にダイーツーダイ画像の比較減算法を使っている。この技術で、ウェーハ上の繰り返しのないパターン領域がダイーツーダイ比較に依り検査できる。しかし、たとえダイツーダイ比較法でも、高感度を得るためには依然として、繰返しパターン領域で、空間フィルタを使う必要がある。高密度のメモリーセルにおいては、この様な場合に通常の内部回路パターンからの信号は、周辺回路と較べて相当に強力であって、検出センサーの適正なダイナミック応答限度を越える。これは、センサーに於てその飽和現象を招き、結果として小さいゴミ粒子は検出されない。さもなくば、周辺回路で、小さいゴミ粒子からの信号が弱すぎる結果を生む。問題はいずれの場合も、小さいゴミ粒子が検出されないことである。
【0012】
又、A社の暗視野型空間フィルタ式ダイツーダイ欠陥検査装置には2つの大きな欠点がある。第1は、この装置はゴミ粒子のみを検出し、パターン欠陥は一切検出できないことである。第2は、空間フィルタを経由した画像は通常の場合、回路パターン無しの状態では、画面が暗いので、正確なダイツーダイの為の位置の合せこみが出来ないことである。勿論、比較減算アルゴリズムを行使するには、正確な位置の合せこみは必須事項である。A社はこの問題を高価な高精度ステージ機構を導入して解決を試みた。しかし、そのような高価な高精度ステージ機構を導入しても、満足が行く解決にはなっていない。そのポイントは、ステッパー投影操作の時の機械的誤差の為、ウェーハ上のパターンの位置合わせ変動が皆無でないのと、ステージの残留誤差の相乗効果で原因であると云える。故に、結果は十分でなく、A社のこの方法では、小さいゴミ粒子の検出は覚束ない状況でそのサイズは約0. 5ミクロンを下まわる事は出来ていない。検査時に正確なダイツーダイの為の位置の合せこみが出来ない為に、このような限界が生じている。
【0013】
A社以外に若干の特許出願があってそれらは、米国特許第5, 276, 498号、米国特許第4, 806, 774号及び米国特許第5, 177, 559号である。しかし列挙したこれ等の先願を除くと、前記技術の利点に対する理解を欠くために、明視野及び暗視野技術の組み合わせに興味を示している先例はない。
【0014】
明視野及び暗視野の両方の観察を可能としている検査装置の中で、市場に出ている全ての機種は明暗、両視野に共通の単一の光源を使用している。その上、明暗、両視野からの検査応答信号を統合して欠陥を決定する技術的手法は全く見られない。市場で見る明視野照明と暗視野照明の両方を持つ顕微鏡には、両方の照明を同時に供給する単一光源があるだけなので、明視野と暗視野の観察結果の信号をそれぞれ分離する事は不可能である。市販されているツアイス社の顕微鏡の中では、唯一少なくとも明視野と暗視野光源を同時に分離する事が出来るが、しかしながら、単一の検出器しかなく、明視野と暗視野の照明を分離する方法も発想もない。全天を照らす事が出来るドーム型照明が一つあるだけである。
【0015】
明視野と暗視野の2つの照明装置をそれぞれ個別に持たせる事は、相当に有益である。両方の利点が検査装置の強化改良に直接結びつく。従って、この発明は以下に論議する検査の為の方法とその装置を提供することを目的とする。この発明は明視野と暗視野からの情報を別々に検出し、相互関連させて使用するが、これが公知例からは全く予期出来ない良い結果を生む。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明は、サンプル上の第1パターンの検査点に存在する欠陥を探索する為に、同じデザインの第2パターンの少なくとも1つの既知の検査応答を参照する事を特徴とした欠陥検査方法とその装置の詳細を述べている。検査に当っては、少なくとも1回の探索を行いそれに依って少なくとも2つの検査応答を発生させる。サンプル上の第1及び第2パターン上では互いに同等の観察点を用いる事が重要である。その2つの応答(暗視野と明視野からの応答信号が代表的である)は、光電的手法で別々に検出し、別々に比較して、個別に差分信号(第1と第2パターン間の)を形成する。
【0017】
即ち、第1パターンに於ける第1と第2応答を検出しその結果を各々対応する第2パターンのそれぞれの同じ検査点からの2つの応答との間でそれぞれ比較処理を実施し、その結果として応答の第1と第2の差分信号を形成する。個別に作られた差分信号は、一元的に第1パターン欠陥のリストを決定する為にデータ処理をする。具体的には、この第1及び第2の差分信号をまとめてにデータ処理を施し、一元的な第1パターンの欠陥リストを決定する事が出来る。
【0018】
第1パターン欠陥リストにはその後データ処理を実行する。そして、既知で無害なサンプル表面に見られる虚偽欠陥を抽出してそれを排除する。一方、その様な既知の無害な虚偽欠陥は参考としてユーザーに提供する。更に、多様な検査探索を追加して、検査応答を増やして、サンプルから2つ以上の光学応答を得て処理する様にする。これにより検査精度は更に向上する。その上、透過性サンプルに於ては、光電検出器をその後方に設置して透過光に依る検査応答を収集し前記のパターン欠陥リストの精度をもっと向上させる様にする事が出来てサンプル内部に埋もれた欠陥を探索する様にする事も可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】
歴史的事実に依れば、欠陥検査装置の大多数に於てその照明手段は、明視野か或るいは暗視野の何れか一方のみを使っており、両方の照明手段を使う例はかって無かったといえる。この様な欠陥検査装置の歴史的背景で見た典型的な先行例では、図1の如く観察時には明視野か或るいは暗視野の一方の照明系のみが使われる。先行技術である図1ではウェーハ14は、適当な明視野10或るいは暗視野光源12を有する照明系で照らされている。
【0020】
ここで、PLLAD(Phase Locked Loop Analog to Digital) について定義する。これは、Phase Locked Loop 方式にてアナログデータをデジタルデータにA/D変換する知られた方法であってこれを以下PLLADと称する。又、TDI(time delay integration)は信号を遅延させて集積する方式を示す。動作中はTDIとPLLADを図1の様に組合わせたセンサー16でもってウェーハ14の画像を捕獲し、その画像を搬送する信号を入力バッファ18(例えばRAM)に入力する。入力バッファ18を経由してデータは、欠陥検出器22へ転送される。
【0021】
欠陥検出器22でサンプルウェーハのダイから得た検査データが同様な別のダイの同種データと比較される。或るいは比較の相手は同様な別のダイの同種のデータであれば別の参考ウェーハのものであってもかまわない。この比較操作は遅延回路20が制御する。遅延回路20が正しい遅延タイミングを提供する事に依って、ダイツーダイ(ダイとダイ)或るいはセルツーセル(セルとセル)の比較操作が可能になる。欠陥検出器22が出力するデータは、後処理プロセッサ24に入力される。ここでは、欠陥のサイズと位置を決定する作業が実行される。こうして、しきい値を伴った欠陥リストを出力する事を可能にする(例えば、KLAの製品モデル2111、2131は共に、明視野光を使って前記の原理で動作する様に設計されている)。
【0022】
図1の装置を変更して明視野と暗視野の観察結果を各々独立して、別々に得られる様にする事を考える。これは全く新しい手法であって、他に先行技術として行なわれた事が無く、従ってこの様なシステムそのものを或るいはその情報を他から入手する事は出来ない。最も簡単で明白なやり方は、前記の様な機能を実現するに際して順次、直列的にしかも互いに干渉しないやり方で前記の様な検査を実行する事である。検査1では、光源10でもって明視野になるようにする。別の検査では光源12に切替えて暗視野になるようにする。
【0023】
公知技術で、最初の検査を明視野型の照明でもって実行し次の検査ではウェーハ14を暗視野型光源12にて暗視野下で検査を実行するとセンサ16はウェーハ14の暗視野像を感知しそのデータはバッファ18と遅滞回路20を経て、欠陥検出器22及び後処理プロセッサ24に達する。明視野像の場合と同じく、この様にして暗視野像に関してもしきい値を伴った欠陥リスト28を出力する事が可能である。この時、後処理プロセッサ24は暗視野にて見出された欠陥のしきい値を独立に出力する。即ち、ここでの結論は、しきい値を伴った欠陥リストを出力する事が暗視野でも可能であるということである。
【0024】
ウェーハ14上のある検査点、即ち、画像発生点を考える。この画像発生点が明視野欠陥リスト26の欠陥の発生点と一致している場合は、当然そのデータ値は明視野欠陥となるしきい値を越えている。この時ウェーハ14上の先の画像発生点は欠陥を含有すると言える。前記とは別に全く同一操作を暗視野に関して実行すると、ウェーハ14上のある画像発生点が、暗視野欠陥リストの欠陥の発生点と一致している場合は、当然そのデータ値は暗視野欠陥となるしきい値を越えている。この時ウェーハ14上の先の画像発生点は欠陥を含有する。従って、ウェーハ14上の画像発生点が明視野型欠陥と暗視野型欠陥のどちらか一方のみを有する事もあるし、又両方の型の欠陥を共に有する事も全く可能であって、前者も後者も両方とも起こり得る事である。よって、後処理プロセッサ24は2つの独立で、且つ相関性が無い欠陥リストを出力する事を可能にする。その1つは明視野光源10に依る画像に基づいており、他は暗視野光源12に依る画像に基づいたものである。
【0025】
図2(a),(b)は、共に公知であり、検査データが欠陥であるかどうかを決定する処理を示す例である。すなわち、同図における決定の境界線(34及び40)を、各々明視野並びに暗視野に於て確立する事が必要である。境界線以下では、参照符号32と38に見る如くウェーハ14にて欠陥とはならない領域を示す。一方境界線以上では、参照符号30とか36に見る様に欠陥となる領域を示す。この発明の議論を以下に展開するに際して、欠陥か否かの境界線は実際は線分では表せないにもかかわらず公知技術では線分として取扱ったことに問題があると言う事を指摘しておく。そこで図3を参照するがこの図は、明視野でのデータ段階差数を横軸に、又暗視野でのデータ段階差数を縦軸にグラフを形成している。ここで言うデータ段階差数とは、先ず信号強度を弱い方から順に、256段階に表現するようにする。次に、上に述べた様に、信号強弱の比較操作を実施しそれ等データの信号強度の段階にどんな差分が存在するかを数値で示したものである。各軸に沿って明視野及び暗視野のしきい値線が引いてある。
【0026】
実施された記録は無いが、公知技術を組合わせた設定で、明視野と暗視野を共に使う事が出来て、これを使えば欠陥を決定する上でその精度が向上する。この時データが、共に明、暗各々の視野のしきい値を越える領域(図3の参照符号38で示した領域)にデータがプロットされて初めて、これを欠陥と決定して認定する事が出来る。明、暗両視野を共に同時に使える装置の例は図2(c)の如く全天からの照明即ちドーム型のものが、存在する。これを紹介した文献は、Yasuhiko Hara, Satoru Fushimi, Yoshimasa Ooshima and Hitooshi Kubota, "Automating Inspection of Aluminum Circuit Pattern of LSI Wafers", Electronics and Communications in Japan, Part 2, Vol. 70, No.3, 1987 である。
【0027】
図1を使ってドーム型の照明システムを考える。ここでは、図1の参照符号10と12、即ち、それぞれ明暗、各視野照明系を使って、ウェーハ14に対し同時に両方の照明を行なうものとする。16はセンサであって単一のセンサを明暗、両視野で共有する。明暗、両視野で共有するのはセンサに留まらずプロセス機器群18から24(プロセッサチャネル)に至る迄も、全て同様である。これにより、単一の出力が実現するので、その結果を図2(c)に示す。ここで注意すべきは、図2(c)は、分離された検査を明視野と暗視野で2度行ったのでは無いと言う事である。ここで、もう一度指摘するが、問題は、しきい値は直線的に決められていて現実とは異なる事である。
【0028】
図4は公知であって、ドーム型照明を第1の変形例とすれば、これは欠陥探索装置の第2の変形例である。ここでは、明視野と暗視野にて欠陥探索を同時に実行する事が出来る。図4では、参照符号18から24に至るプロセッサチャネルを2セット具備していて、その1は明視野専用であって、その2は暗視野専用である。さて、この場合の光源について考えよう。光源は単一の場合もあるし、そうでなく対になった場合も有りうる。対になっている光源とは、明暗、各視野それぞれに1光源を、計2光源を設定する場合を言う。対の光源でも順次に使う場合とドーム型照明として、2光源の同時使用もある。いずれの場合もウェーハ14に明視野と暗視野照明光を与える。
【0029】
図4と図1の違いは、プロセッサチャネルを1つだけ保有するか2つ保有するかである。これでもって順次か或いは同時かの違いがあっても、明、暗視野の検査を実行する事が出来る。保有するプロセッサチャネルの数は本質的な相違では無い。よって、同時検査でも、或いは別々の検査でも、明視野欠陥リスト26と暗視野欠陥リスト28が互いに独立に得られる。各プロセッサのチャネルがそれぞれ同期をとって動作する様にすれば、最も遅いチャネルの速度に合うので、サンプル上の画像捕獲の為の 掃引を一度だけ同期速度で行えば良い。これで明暗、両視野の欠陥リストのデータが一度に得られる。
【0030】
故に、図4で示したシステムは、図1のものより高速性(1度だけの掃引で済む為に)があって有効である。以下に明暗、両視野の欠陥リストのデータを別名マップと呼ぶ事にする。ここでデータ処理は、サンプルの位置合わせ作業と同時に平行して行う事が出来て大変好都合である。しかしながら図1の公知システムも図4の公知システムも、欠陥のしきい値(リスト26と28)の決定に際して、それぞれ独立に決めている上、先に述べた単純な線分法を採り入れている為に現実と異なっている。これは不具合といわざるを得ない。即ち、前記の単純な線分法の問題点に関する議論は、図2(a),(b),図3の各々に全てあてはまる。
【0031】
そこで以下に、この発明の内容に関して図5でもって詳述する。これはこの発明のブロック図である。センサ16と16′が設けられ、ウェーハ14の像の明暗、各視野データが各々別々に捕獲される事を除けば、図5のダイアグラムでその左側については公知である図4の対応する左側の部分と同一である。ここで、当然センサ16と16′では明視野と暗視野の各信号を別々に検出してから、それ等信号をバッファ18と18′に別々に入力し、更に別々の遅延回路を経て信号を先に送る。この発明と図4の公知例の類似性は、ここ迄である。
【0032】
バッファ18と18′に別々に入力され別々の遅延回路を経て先に送られる明暗、両視野の両信号を、より詳細な図6の22で示した単一の欠陥検出器が受信する。この欠陥検出器22は、ウェーハ14上の欠陥の位置を知る上で必要な作業をする。この欠陥検出器22は、包括的に明暗、両視野を組み合わせた一貫性の高い欠陥リストを出力する。このデータを後処理プロセッサ42が受信して、捕獲した欠陥がパターン欠陥44かゴミ粒子46かを決定する。
【0033】
図6で後処理プロセッサ42は、高性能且つ汎用性の有るMotorola 68040 CPUに基づくVME(Virtual Machine Environment)のバスプロセス基板を用いる事が出来る。或いは又、KLA社のModel 2131の高性能後処理プロセッサ基板として知られる例を使っても良い。良く知られた事実だが、半導体ウェーハはその表面の模様がそのコントラスト的に見て場所に依って変化を示す場合がある。グレインと呼ばれる穀粒的な性質の模様を有する場合もある。又、グレインが塊って生成する場合がある。その上に、製造プロセスが変動することも頻繁に起こる。化学的な原因に依る不規則形状の紋様(マーク)も付着する。これ等は殆ど、歩留まりや信頼性の問題にならないので、ここでは欠陥として認知する必要が無いものとする。各々前記の表面の変動と関連する模様は、検査時に観察すると明視野及び暗視野に於ける画像が典型的な範囲の信号値を発する。その他に、雑音に関しても考察する必要がある。信号値が小さいと雑音が信号、特に明暗、各視野で、その段階差数の値に妨害を与えて悪い影響となる。かくして、典型的な例について明暗、各視野に於けるその段階差数とシステム雑音との関係をプロットした。これが図7である。
【0034】
図7では、システム雑音54、表面コントラスト変動56、且つグレイン58は、全て原点に近く、明視野、暗視野ともその値は小さい。一方、プロセス変動では、明視野で75%にもおよび、暗視野では中点の50%位である。又、グレインが塊って生成する場合は、明暗、両視野とも大きい値になっている。理想を言えば、最良のシステムとは、これ等の予測が可能で無害な変動を欠陥として認知せずに排除する事が出来て、図7の48で示した信号のみを欠陥として認知する様なものを言う。
【0035】
図6は、図5で示した回路の部分的なブロックダイアグラムである。ここでは、欠陥検出器22を詳細に示している。この欠陥検出器22は、図6では簡潔に表現しているが、入力信号を受信する際、信号は入力バッファ18と18′及び遅延回路20と20′を通過する。又、欠陥検出器は、フィルタ群、90と92それに90′と92′を備える。フィルタ群90と92と、それに90′と92′は、画像データを処理する。この時、3×3或るいは、5×5のピクセルをデジタル的にフィルタ処理をする。これも、KLAInstruments 社の製品Model 2131を適用した例がある。画像信号はフィルタ群、90と92それに90′と92′で前処理された後に、減算器94と94′に入力される。ここで、それぞれ対応する遅延データと比較する為に、画像ピクセル毎の比較演算(減算)を行う。典型例ではダイとダイの比較(ダイツーダイ)の場合は遅延の時間差は、1ダイの幅に相当する。セルとセルの比較の場合、遅延の時間差は、1セルの幅に相当し、明暗、各視野で同一の遅延量を適用する。従って、減算器94と94′からの出力は、当然であるが各々ウェーハ14に関する明暗、両視野での欠陥情報そのものである。その情報を、次に交互に2次元ヒストグラム回路96と後処理プロセッサ42に与える事が出来る。一方、この後処理プロセッサ42に直接入力する信号成分には、図7におけるデータの座標値が与えられる。それから、2次元ヒストグラム回路96は、欠陥の2次元ヒストグラム図を、明暗の両視野に於て別々に形成する。このような処理によって得られた2次元ヒストグラム信号は、欠陥かどうかを決定する為に決定アルゴリズム98に供給される。そして、既知であって頻発する無害なウェーハの表面や他の変動に依る信号(これ等は先に述べたシステム雑音、グレイン、コントラスト変動、プロセス変動、グレインの塊等々を既知であって頻発するが問題にならない、従って欠陥ではないものを指す。以下これ等をまとめて「虚偽欠陥」と称する)との境界を形成する。
【0036】
公知例の先行技術の方法で得られる予知できて無害な虚偽欠陥を真の欠陥と混同しないようにするべきである。その為には、どうすれば良いかを図8は示している。即ち図8に於て、先に述べた様に34とか40で示した直線で決めるしきい値は、現実の欠陥に当てはまらないにもかかわらず、公知例では他に方法が無い為にこれを採用せざるを得ない。以上で良く分かる様に領域38は、明暗の両視野のデータを総合的にまとめた欠陥領域としての提案であるが、相当小さい上に的外れなものになっている。これでは現実の使用に適さない。再び図7を参照する。この発明では独立にしかも同時に明暗、両視野のデータを採取し且つ処理する故に、欠陥検出器22は種々のプログラムが可能である。依って、複雑な非線形のしきい値関数を、明暗、両視野の両方のデータのその段階差数に適用する事が出来て虚偽欠陥を排除し、図7の白い領域を除いた黒い部分のみを欠陥の信号として分離する事が出来る。
【0037】
この様にして、虚偽欠陥は無事排除される。表現を変えると、この発明では全ての0から255の段階差数に於て明暗、両視野の信号の取扱いが共に可能であって、しかも図7の白ぬきで示した虚偽欠陥、50、52、54と58及び56、それ等全てを避ける事が出来る。
【0038】
次に、この発明の1つの物理光学的実施の形態を図9で示す。ウェーハ14は、暗視野光源12(例えば、レーザ)及び明視野光源10(例えば、水銀のアーク原理に基づくランプ)で直接照明されている。この時光線は2つのレンズ60と62を、そして更にビーム分割器(ビームスプリッタ)66を通過するようにする。こうして統合される明視野と暗視野に依るウェーハ14の画像信号を搬送する光線はコンデンサ(圧縮)レンズ60を通過して上方に向かい、ビーム分割器64とビーム分割器66を通過する。ビーム分割器66を通過し、明視野光は更に上方に進んでコンデンサレンズ72を通過して明視野センサ16に入射する。一方、暗視野光はビーム分割器66上の2色性フィルムを塗布した膜(ダイクロイックフイルム)にて反射される。これは、暗明の各視野に於ける光源の間でその波長が互いに異る為にそうなる様に設計する事が出来る為である。暗視野光は、空間フィルタ(spatial filter)68を通過してリレーレンズ70に入射して後、暗視野光用センサー16′に達する。
【0039】
本明細書では、暗視野照明はレーザ及び空間フィルタ68との組合わせに依って構成する。従って、この系ではウェーハ14の画像のフーリェ変換平面を形成する事が出来る。空間フィルタ68が使われる目的は欠陥の無い正常パターンを選り分けて外す為である。これに依って欠陥の探索精度は更に上がる事を指摘する。上述の如くこの発明は、明視野ではビームスプリッタ64を通過する水銀アーク光源、及び暗視野では空間フィルタ操作を可能とするレーザ光源と2つの別々の光源を使う。
【0040】
ここでレーザ光源は高輝度高出力であるので、たとえ明視野と暗視野の情報を互いに分離して取扱ってもその光損失は小さく、それは数パーセントに過ぎない。暗視野照明の為には、狭帯域レーザ光源で十分な事を考えると、633ナノメータの波長のヘリウム・ネオンレーザが使える。或るいは、レーザダイオードで波長が630から830ナノメータのものが使える。そうすると、先に述べたビーム分割器66上の2色性の塗布材(ダイクロイックフイルム)にて暗視野光のみを上手く反射する事が出来る。或いは、レーザ光干渉フィルタでオリエル社の型番52720を使えば暗視野光は容易に分離出来る。狭帯域スペクトルフィルタを後者と組合わせると、明視野光には水銀線専用フィルタでオリエル社の型番56460が使える。他に、オリエル社はレーザ用途に、狭帯域ノッチフィルタのカスタム設計をしているのでそれを使う事も出来る。その結果、空間フィルタ操作は暗視野光路にのみ使用される。こうして、明視野光路は影響されずにその画像の質は高品質に保たれる。狭帯域光源を使う場合(上に、暗視野照明の為に狭帯域レーザ光源を使う例を述べた)空間フィルタ操作が必要になる。レーザ光に特有の狭帯域特性は、これを使って明視野と暗視野の各信号を互いに分離するのは、フィルタでもビーム分割器 でも、一般に容易である。空間フィルタ68は、写真用のネガフィルムの一断片を図9に示す様に挿入して露光させる。露光後このフィルムを取出して現像を行う事で、空間フィルタはこれを製作する事が出来る。勿論現像後はフィルムはそのものがフィルタになるので、図で68と示した正しい場所に設置する。この他に空間フィルタ68は、ヒューズ社の電界効果フィルタSLM(Spatial Light Modulator) 即ち、液晶LCD(Liquid Crystal Display)を用いて実現できる。
【0041】
全体の画像信号光線から暗視野信号分のみをうまく分離する場合にその好ましい実施の形態は、前記種々の選択肢がある事を述べた。ただ、ビーム分割器66上の2色性フィルムを塗布した膜(ダイクロイックフイルム)に依る反射効果を空間フィルタ68と組み合わせて使うのが、総合的には最も効果的である事をこの発明で指摘する。その訳は、制御性とダイナミックレンジの広さを考慮すると良く分かる。尚、暗視野信号は明視野信号と同時処理をするので、この制御性とダイナミックレンジの広さの考慮が特に重要である。
【0042】
以上、ビーム分割器66上のダイクロイックフイルムに依る反射効果を使う方法を提示した。しかし、現在の光学技術の発展をもってすれば、或いはもっと進んだ技術でまだ未知の手法がある事は十分考えられる。
【0043】
図10はこの発明に於ける第2の実施の形態の原理図である。この実施の形態では単一のレーザ76があってウェーハ14に対して明視野と暗視野の両方の照明を供給する。ここで、ビーム分割器80は下方に光を反射し光ビームはコンデンサレンズ 78を経てウェーハ14に入射する。本実施の形態では、明暗、各視野に於てその画像処理は、これを同時に実施する。暗視野検出器74はウェーハ14に対して小さい仰角で設置し、一方で明視野センサ82はウェーハ14の真上に設置する。この時光ビームはコンデンサレンズ78とビーム分割器80を通過する。この実施の形態で欠陥探索の効率を最適化する為には、明視野検出器82の出力と暗視野検出器74の出力を目的の欠陥に関して同時に処理するのが良い。広帯域に設定した明視野の画像と空間フィルタを用いて形成した暗視野の画像をダイとダイの比較(ダイツーダイ)に使うやり方は正当な方法であって、先行の検査装置の全ての限界を克服する。明視野画像が存在するので、それを使えば高精度でもって比較に使う2つのダイとダイ間の位置合わせを都合良く可能にする。暗明、各視野のセンサどうしを前もって位置合わせ(プリアライン)を行っておけば、正確に同一領域を観察検査する事が出来る。そうすると明視野チャネルでもって2つの比較するダイ間の位置合わせのずれを測定すれば良く、これで自動的に暗視野チャネルでも位置合わせが実行される。
【0044】
製造時点で調整とキャリブレーションを行い位置合わせのずれ(オフセット)に関しては前記でも自明な様に、その値は明暗、各視野間では固定されている。オフセット量は不動であり装置に固有でありそしてそれは既知の値でもある。かくして、オフセットの為の測定用の高速エレクトロニクスシステムは、明視野専用に1セット備えれば良く、それで暗視野チャネルに於ては不要になる。明視野画像から得られる位置合わせ情報を使えば暗視野チャネルに於ても、前記理由で相当に正確なダイツーダイの位置合わせが行なわれる故に、位置合わせの残留誤差は十分小さくサンプル上の小さなゴミ粒子等の探索に支障を来す事はない。
【0045】
上で述べた事に依って、空間フィルタを使った暗視野にて得られた情報のデータ処理に於ては、現状ではダイ上の大部分の繰返しパターンと直線の多い領域をフィルタで除外する手法を採る事が望ましい。こうする事に依ってダイナミックレンジ(動作範囲)が均一になるので、小さなゴミ粒子等はパターンが高密度状態であろうと或いは過疎状態であろうと1度の探索で全て捕獲出来る。加えるに、暗視野画像と明視野画像を同時に処理する手法では欠陥に関する更に多くの情報が得られる。例を述べると、明視野画像はパターン欠陥と小さなゴミ粒子等の欠陥を同時に両方捕獲する事を可能にしているが、一方対照的に暗視野画像からは小さなゴミ粒子等の欠陥のみの検出が可能となっている。従ってこれ等2つの結果の差分をとると答えはパターン欠陥のみとなる。ここで述べた小さなゴミ粒子等の欠陥をパターン欠陥から自動的に実時間でもって分離する能力は、この発明の技術に於ける大変特徴的な能力であるといえる。これがウェーハ検査に発揮する価値の大きさは、はかり知れない程のものである。この特別な応用に於て小さなゴミ粒子等の欠陥に関しては、明視野画像と比べて暗視野画像では格段に高い検出感度が実現される。それ故に暗視野画像で検出感度を減らす事で明視野画像の場合とマッチング(一致)がとれる。この結果、明暗両チャネルから共に得られる欠陥は小さなゴミ粒子等の欠陥であって、また明視野画像のみから得られるのはパターン欠陥であるとする事が出来る。
【0046】
他の例を述べる。それは半導体ウェーハに於て金属配線の層(レイヤー)での検査例である。暗明、両視野の画像にて得られる結果を組合わせて、金属配線のグレイン(表面の穀粒状模様)が作り出す虚偽欠陥を真の欠陥からうまく分離する事が出来る。この必要性は大きく、従って重要性は高い。明暗、両視野の画像とそれ等に対応する遅延画像を共に受信し別々に保管して置く。その後図5に示した様に、ダイツーダイの位置合わせをして保管データを取出し欠陥検出器22に入力する。検出作業をこのように実行する為には、ギガバイト級のダイナミックメモリ(DRAM)を必要とする。ダイナミックメモリは検出されたデータを記憶し、又そのデータは図5で述べた様にタイミングを考慮しつつ必要に応じてメモリから読出して使う事になる。この様にしてシステムは動作するが、図5のシステムは少々時代を先取りした感がある。今日の技術をもってすれば、ウェーハ検査に於ては明暗、両視野の画像を実時間でもって検査した方が結果が早く得られて好ましいばかりでなくそのコストも安くなる。どちらの方式を行っても良いが、当然の事ながらウェーハ14上の全く同一の観察点について、明暗、両視野の画像を得てそれ等をそれぞれ別々の検出器に入力する事が肝要である。検査が、ウェーハ14上の全く同一の観察点について行なわれている事実を認識する事は大変重要であって、この認識に立脚して明暗、両視野画像の間の関係が明らかになる。(例えば、暗視野像は大変明るいにも関らず、明視野像が相当暗い場合、これは何を意味するかを理解する。)
上述の明暗、両視野に於ける2つの画像信号を単に先に加えてから1つの検出器に入力した場合はこの発明と同じ結果にはならない。以下にその理由を説明する。この発明の優れた結果を無視して後者を採った場合、明暗、両視野に於ける2つの画像信号間の差異は互いにキャンセルされてしまい、欠陥検出に際しての重要な情報と能力を単に失うだけに終わる。ここにこそこの発明の真価が存在する。明暗、各視野像は照明光を互いに全く違った光源に設定する事が出来る。その上、光源からの光線の入射角度をそれぞれ互いに相当に変えて供給している。得られた画像はそれぞれ別々の検出器に入力する為に、ウェーハ14上の実際の状況を全て余すところなく描出する事が出来る。この操作を実施する為には2つの検出センサは互いに連関させてその光軸の位置合わせを正しく行っておく必要がある。但し、このような検出センサを互いに連関させ且つ光軸を位置合わせすると、欠陥探索装置の値段を安くする上で、又複雑さを増すと言う点で逆の結果を招く。一方、上述のこの発明のメリットもある訳で、公知例が存在しない為に発明の利点は理解し難い面がある。
【0047】
更に、ここ迄の議論に於ては、欠陥検出に当って光源に関し単一振動数(単一波長)の光を明視野の或いは、暗視野の光源に使うという想定であった。しかしこの発明の技術にはそれに留まらなくてはならない理由は一切存在しない。更なる拡張を考えるのが正しく、そうする事に依って情報のチャネルをもっと増加させる事が出来る。即ち、明視野に或いは暗視野に複数の振動数の光源を用いて、多(マルチ)チャネルを構築する事が出来る。この拡張の鍵となるのは前記で述べた2チャネルの技術であって、勿論それが基礎となる。もう一度要点を繰返すと、ウェーハ14の同一観測点を用いる事が先ず挙げられる。次は、明暗、各視野で個別の検出器で光電データ処理を施す事である。そして、次に検出結果を図7(ここでは2チャネルの場合を論じていたが、多チャネルでも同様である)の様に整理する事になる。2チャネル以上の多チャネルの場合は、図7は2次元では無く当然多次元になる。紙上では3次元以上を適切に表現するのは、ほぼ不可能である。けれども、多次元の場合コンピュータに依る数値的手法が役立つ事が知られていてそれが使える。
【0048】
図11は図9を発展させたシステムである。多チャネルの明視野と多チャネルの暗視野を用いた例であるが、具体的にはそれぞれ2チャネルで合計4チャネルとしている。従って、図11は図9が基礎となるが図9について繰り返し述べる事はここでは避ける。但し、記されている全ての要素は図9に於て全てそのまま機能するものが図11に使われる。第2の暗視野チャネルに於て、レーザ12′はレーザ12とは別の振動数で発振しているのであるが、サンプルウェーハ14上の同じ場所を照明する為に加えて導入する。このサンプルウェーハ14を観察する詳細の説明を続ける。図11では更に、第2の明視野照明を加えるが、具体的には光源10′である。これは当然光源10とは別の振動数の光を発する様に設定する。レンズ62′とビーム分割器64′は明視野照明をサンプルウェーハ14上の同じ場所に導く際に必要になる。反射モードの場合でも、図9のものと動作内容に大差はない。2色性フィルムを塗布した膜(ダイクロイックフイルム)を用いたビーム分割器66′を更に加えて、第2のレーザ12′からの光を反射させる様に設定する。この反射光は空間フィルタ68′レンズ70′を経て検出器16″に入射する。加えて、2色性フィルムを塗布した膜(ダイクロイックフイルム)を有するビーム分割器73は、明視野照明光源の10或いは10′の内のいずれか一つを選んで反射する様に設定して、検出器16′″にその反射光が入射する様にする。この時にビーム分割器73を素通りする明視野照明光ビームは、前記の反射光とその振動数が異る。ビーム分割器73を素通りする明視野照明光ビームはビーム分割器66、66′及び73′を通過する時に分離する様に設定する事が出来る。
【0049】
図11の実施の形態は図9に示した実施の形態の単なる一変形例に過ぎない。この発明では更に広い範囲の例を提供する事が出来る。特別な欠陥を他の欠陥から区別して検出する場合、種々の要素を組合わせる事が必要になる。その様にして種々の要素を組合わせた実施の形態はここで述べたものと異るが、その概念は同じものと考えて良い。多重チャネルでの各情報を使って、得られた信号が「欠陥である」と決定を下す時、この発明では暗明、両視野からの信号情報を同時に使用するところに、その特徴がある。公知例は全てこれとは異なり、情報チャネルは単一のものに限られていた。一方、多重チャネルの場合、先に述べた様に明、暗両視野に於て、複数の波長を設定してそれに対応する光源を用いる事が出来る。その上、ここでウェーハの欠陥探索に使う技術は、更に拡張する事が可能であって例えば透明材料上で欠陥を探す事が出来る。そのような応用では、透過光に依る明視野光、暗視野光を検出器に入射せしめ、一方反射する光もあるので反射光に依る明視野光、暗視野光の各電気信号を統合して種々欠陥を探索して、更にその位置を認定する事も出来る。図12は以上を実行する際に用いられる実施の形態であるが、実際の様子を単純化して示した。
【0050】
図12と図9は、ほぼ同じであって異なる点は後者の光信号検出器部分をサンプル14′の下部に再現させて図12の実施の形態が構築されている点である。結合された明、暗各視野の透過光の画像情報を搬送する光ビームは、サンプル14′の底面から更に下に向かって進み圧縮レンズ60T を経てビーム分割器66T に到達する。ビーム分割器66T の所で明視野の画像信号光ビームは更に下方に進んで圧縮レンズ72T に達し、それに依って透過光専用の明視野光センサー16T 上に投影されるように設定する。一方、透過光の内、特に暗視野光の像だけはビーム分割器66T 上の2色性フィルムを塗布した膜(ダイクロイックフイルム)にて反射される様に設定出来る。その訳は、明暗、各視野の照明光源の波長が一般に異なる為である。そして、残りの暗視野光は空間フィルタ68T を経てリレーレンズ70T を通り暗視野光センサー16T ′に入射する。
【0051】
前記でこの発明の概念について、明視野と暗視野の各照明源の特定な場合を述べた。即ち、それはサンプルを照射する光は各々独立な明、暗各視野に於ける照明光源を用いておりその結果得られる信号とその検出はそれぞれ独立に行うと云うものであった。一般論を述べると、この発明は以下のa)、b)及びc)の全ての要素を含んで構成する事が出来る。a)少なくとも1つの画像探索機構(プローブ)があって、そのプローブは検査するべきサンプルの同一のダイの同一の場所を探索するに当たって、少なくとも2つの独立な光学的応答系を有する様に配備する。もし1つ以上のプローブを使う時は、全てのプローブが検査するべきサンプルの同一のダイの同一の場所を探索する様に配備する。b)各々の光学的応答系を通じて探索作業を行う為に、上述の様に他のダイの同等な位置の画像データと互いに比較する操作を行うが、その為に比較操作を実行して差分信号を発生させる。c)更にに他の光学的応答系についても同じ事を実行して多重(マルチプル)操作を行って同じ原理の基に、パターン欠陥の第1リストを作成する。明暗、各視野を使う方法に関して上で述べ、それを一般化したプロセスに拡張する事をも論じた。さて、得られたパターン欠陥の第1リストに関して以下の様に後処理(ポストプロセッシング)を実施する事が出来る。即ち、表面の既知の虚偽欠陥にこの後処理を実行するべきである。虚偽欠陥は前にも述べた様に「真の」欠陥ではない。従って、最終パターン欠陥リストから除外するべきである。この後処理がそれを可能にする。
【0052】
前記で引用した図面について行った議論に於て、プローブ数を1つ或いは複数設けて光学的応答の1組或いは多数組を発生させる事が出来る。図10に於てプローブは単一としている。レーザ76はサンプルの明暗の両視野像を発生する照明源として使用している。ウェーハ14を導入し、その他に2つの互いに独立な検出器、1つは暗視野専用の検出器74、もう1つは明視野専用の検出器82をもって構成し情報信号系は2チャネルとなるようにしている。図9では、プローブが2つになっている。レーザ12が2つの互いに別な暗視野系の共通の照明光源になっておりサンプルウェー14を照射する。別にランプ10は明視野系の光源になっている。そして2つの互いに独立な検出器16と16′があって、明暗の両視野に於けるサンプルからの反射光を受け入れて2チャネルを構成している。図11は、図9のシステムを拡張して得られたものである。ここではそれぞれ第2の暗視野及び明視野の光源を加えている。結果は4つのプローブとなっている。そして検出器についても明、暗各視野に各1を加えて情報系を計4チャネルとした。
【0053】
一方、図12は図9と同様であるが、プローブ数は2つであって明、暗各視野にてそれぞれに照明系を提供している。その他に明視野について透過光の検出器、暗視野については輻射光(反射光)の検出器を備え、合計4チャネルとしている。即ち、明視野で透過光と反射光の2チャネル且つ、暗視野で透過光と反射光の2チャネルである。前記の各々の実例では、光信号の振動数及び位相のずれ(シフト)は発生しない。即ち、プローブから発信する光と検出器に入射する光の間には振動数と位相の差異は無い。起こっている事象は、光信号ビームの分離が全てである。
【0054】
蛍光は光反応の1つであって、或種の材料では広く知られている現象であり材料が一定の波長帯の光で照射されて起こるものである。材料が(2次的光である)螢光を発している時、その光の振動数(波長)は、1次光、即ちプローブ光に比べて小さくなる(長波長になる)。或種の材料では、欠陥探索に於て、蛍光発生に伴う振動数のシフト(ずれ)を観察する事が有効になる場合がある。発光に於ける螢光の振動数は物質に固有であり良く研究されている。この発明でビーム分割器に使う塗布された2色性フィルム膜(ダイクロイックフイルム)は入射光の振動数に敏感な材料を選択する事が出来るし、検出器もそうする事が可能である。他の有効な手法と共に入射光の振動数に敏感なビーム分割器と検出器をこの発明のシステムに導入する事が出来る。
【0055】
同じく、プローブからサンプル上の別の検査領域(シリコンウェーハ表面に段差があったりウェーハ上の離れた領域で光の屈折率が異なったりする場合がある)への光路が異る場合反射する照明光は光源との間に位相ズレ(位相差)を生ずる。或種の欠陥に於ては位相差の情報が役立つので1つのチャネルに位相差検出器を導入すると効果的である。干渉計を用いると位相差検出が容易である。又、干渉計はサンプル上のコントラストの差異も検出する事が出来る。干渉計は多種存在する。Mach-Zehnder と Mirau 及び Jamin-Lebedeff 、他に光ビームのひねり原理を利用したもの等々あって全てこの発明に使える。加えるに、前記で位相変化の勾配値を考慮して観察する事が出来る。これには差分法即ち、デファレンシャル(differential)或いは、ノマルスキ(Nomarski)型コントラスト顕微鏡が使える。サンプルの状況に依っては、観察光の位相変化に伴って特にその偏光の状態に変化が表れる事がある。これも欠陥探索上の情報源になる。
【0056】
例を挙げると、サンプルが2重屈折性を有し、それが観察領域の位置依存性を持つ時に透過光は、その情報を搬送している。同様にサンプルが偏光に敏感な反射特性、或いは散乱特性を有する場合がある。これ等の時、反射するプローブ光はその特性を有している。前記で述べたプローブ光に於ける偏光状態の変動(シフト)は、それをありきたりの機器で検出する事が可能であって、サンプルの検査プロセスに於て新たな情報チャネルを容易に提供してくれる。サンプルに対する照射光を上から或いは下から与えるかに関しては、入射角をも考慮した設計要素から決める事が出来る。焦点共有型(コンフォーカル)照明をプローブ光として使う事が出来る。この時サンプル上のトポグラフィ(表面形状)情報を観察する事が出来て、新たな情報のチャネルを形成する事が出来る。
【0057】
プローブ光にて欠陥の探索をする際の更に前記とは別の技術について述べよう。その別の技術には未だ発見されていない手法もあるだろう。その1つはパルス型の照射光(プローブ光のパルス形状を選択する、即ちそのオン--オフ操作にてパルスのパターンを作る)を使って時間的に変動する情報を観察するテクニックである。上述の時間変動するダイナミック信号は、検出情報の整理編集、或いはマルチプレックス(多重)情報の整理編集に使って、欠陥情報の検出プロセスをより簡単にする事が出来よう。その様なダイナミック信号に見られる時間的ずれ(時間的遅れ)を観察してサンプル表面のトポグラフィー特性を検出する事が出来る。商品化されたカメラの中には同一筐体内に収められた複数のセンサーを備えたものがある。RGB(赤緑青)の各カラー要素を備えたカメラは1例であって3つの独立なCCD(電荷結合デバイス)を1カメラ筐体内に備えている。そのようなカメラを使うと3つの独立なCCDセンサーの光軸の位置合わせを、一回の調整で自動的に行う事が出来る。各センサーはこのようなカメラに於ては個別センサーであって個別の信号処理機構を有している。この発明の各実施の形態に於て複数のプローブ機構は各々サンプルの同一点を狙う様に位置合わせをする事が絶対に必要である。当然、検出機構に於ても同様な位置合わせをする事が絶対に必要であって、画像捕獲に際しての画像サイズも各々同じでなければならない。
【0058】
以上この発明の種々の操作モードに関して記述してきた。その内容は検査の継続作業をするに当たっての模範例に依る代表的な設定と技術の実例とその詳細である。専門家が本明細書を図面を参照して精読した場合、この発明を応用した変形例がすぐに思い付くと思われる。それ故に、本明細書に記述されている請求範囲はその修正、応用及び変形例を全て含むと考えなくてはならない。要はこの発明に基づく技術の真の精神と展望を踏まえて請求範囲を適正に広く解釈するべきである。
【0059】
【発明の効果】
以上、この発明によれば、第1パターンに於ける第1と第2応答を検出しその結果を各々対応する第2パターンのそれぞれの同じ検査点からの2つの応答との間でそれぞれ比較処理を実施し、その結果として応答の第1と第2の差分信号が形成される。これら個別に作られた差分信号は、まとめてデータ処理が施され、一元的な第1パターンの欠陥リストが生成される。第1パターン欠陥リストにはその後データ処理を実行する。そして、既知で無害なサンプル表面に見られる虚偽欠陥を抽出してそれが排除される。更に、多様な検査探索を追加して、検査応答を増やして、サンプルから2つ以上の光学応答を得て処理する様にすることができる。これにより検査精度は更に向上する。その上、透過性サンプルに於ては、光電検出器をその後方に設置して透過光に依る検査応答を収集し前記のパターン欠陥リストの精度をもっと向上させる様にする事が出来てサンプル内部に埋もれた欠陥を探索する様にする事も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行検査技術に於ける単一チャネル応答方式に依る光学検査システムであり、順次に明視野と暗視野にて、ウェーハの欠陥検査をする光学検査システムのブロック図。
【図2】図2(a)は、先行検査技術に於ける明視野を用いた検査の結果であり、しきい値が決められ、その値を越える信号強度をもつものを欠陥と分類するグラフで、図2(b)は、先行検査技術に於ける明視野を用いた検査の結果であり、しきい値が決められ、その値を越える信号強度をもつものを欠陥と分類するグラフで、図2(c)は、先行技術に於けるドーム照明系を用いた検査の結果を示し、しきい値が決められ、その値を越える信号強度をもつものを欠陥と分類するグラフ。
【図3】先行検査技術に於けるウェーハ検査で、明視野での信号データの段階差数を横軸に、又暗視野での信号データの段階差数を縦軸に結果であり、しきい値が決められ、その値を越える信号強度をもつものを欠陥と分類するグラフ。
【図4】先行検査技術に於ける光学検査システムであって、互いに独立な2つの信号処理系(プロセッサチャネル)でもって明視野と暗視野に於て、ウェーハの欠陥検査をするシステムのブロック図。
【図5】この発明に於ける自動光学検査システムであり、明視野と暗視野を統合する為に同一プロセッサチャネルにそれぞれ入力し、ウェーハの欠陥検査をするシステムのブロック図。
【図6】図5で示した自動光学検査システムに於ける欠陥検出器を詳しく示した図。
【図7】明視野に於ける段階差数を横軸に、暗視野の段階差数を縦軸に真性欠陥、虚偽欠陥並びに雑音の関係をプロットしたグラフ。
【図8】図3と図7を組合わせてプロットする事に依り先行技術に於ては、その明視野及び暗視野のしきい値を示す各線分がどのように実際とかけ離れているかを示すグラフ。
【図9】この発明に於ける第1の実施の形態であり、明視野と暗視野に於て別々の照明系を使用する原理を単純かして示す模式図。
【図10】この発明に於ける第2の実施の形態をであり、明視野と暗視野に於て単一の同じ照明系を使用する原理を単純かして示す模式図。
【図11】この発明に於ける第3の実施の形態であり、図9と一部が類似しており、明視野に於て2つの照明系と2つの検出器サブシステムと、同じく暗視野に於て2つの照明系と2つの検出器サブシステムとを保有するシステムの模式図。
【図12】この発明に於ける第4の実施の形態であり、透明なサンプルで光が透過する場合であって、明視野と暗視野に於て別々の照明系を使用するシステムの模式図。
【符号の説明】
10…明視野照明器
12…暗視野照明器
14…サンプルウェーハ
16…センサー
18…入力バッファ
20…遅延回路
22…欠陥検出器
24…後処理プロセッサ
26…明視野欠陥リスト
28…暗視野欠陥リスト
30…信号の取り得る値
32…信号の取り得る値
34…しきい値を示す線分
36…信号の取り得る値
38…信号の取り得る値
40…しきい値を示す線分
42…後処理プロセッサ
44…パターン欠陥
46…ゴミ粒子欠陥
48…欠陥
50…グレインの塊
52…プロセス変動に依る虚偽欠陥
54…システム雑音
56…表面コントラスト変動に依る虚偽欠陥
60…レンズ
62…レンズ
64…ビーム分割器
66…ビーム分割器
68…空間フィルタ
70…リレーレンズ
72…コンデンサレンズ
73…ビーム分割器
74…暗視野像検出器
76…レーザ
78…コンデンサレンズ
80…ビーム分割器
82…明視野像検出器
90…フィルタ
92…フィルタ
94…減算器
96…ヒストグラム回路
98…欠陥決定アルゴリズム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to automatic optical inspection of samples (eg, semiconductor wafers). In particular, in order to determine the presence of defects on or within the sample, a single search is performed during the inspection and therefore at least two independent inspection responses (eg bright field and dark field). Reflection from the sample at the same time. The inspection response can be collectively processed to determine the presence of defects.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are three techniques for optically inspecting a wafer. In general, there are three methods using a bright field illumination method, a dark field illumination method, and a spatial filter.
[0003]
A technique that has already proved effective in inspecting pattern defects on wafers is the bright field illumination method using broadband illumination. This method can minimize the variation of contrast and coherent noise peculiar to a narrow band. The most successful example is the KLA model 2130 sold by KLA Instruments. The device can perform either a die-to-die comparison mode (die-to-die comparison) or a repeated cell-to-cell comparison mode (cell-to-cell comparison). However, the bright field illumination method may not provide sufficient sensitivity for small dust particles.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the image processing in the bright field observation, there is an event that a small dust particle diffuses a light beam to be concentrated on the aperture for condensing and reduces the energy of reflected light. It becomes the principle to detect. According to this principle, the energy loss generated is small when the dust is small compared to the point spread (point spread function) function value specific to each lens or the size of the pixel for digitization. The presence of garbage does not affect the observation results. Therefore, it is difficult to detect dust in bright field observation. If the generated energy loss is small, the location dependence of the reflectance of the surrounding bright region acts like a noise and hides the energy loss information due to dust. Naturally, if the location dependence of the peripheral reflectance acts like a noise, this is not true but it can be called a nuisance defect. In bright field observation, garbage is often hidden by false defects.
[0005]
In addition, even if there is a low-reflectance region around small dust particles, it is often seen on the wafer, and the reticle, mask and liquid crystal panel have essentially low reflectivity around the dust. Even if the reflected energy is small, the detection becomes even more difficult if it is further reduced by dust. Wafers, reticles, masks, liquid crystal panels, and other samples and other samples, therefore, employ dark field illumination methods in current commercial inspection instrumentation to detect small dust particles. In dark field illumination, a flat mirror will return very little signal to the detector, so the diffuse image is dark and hence the term dark field is used. On the other hand, any foreign matter protruding from the surface can return a large amount of light energy from the surroundings to the detector. It is understood above that an image usually looks dark except for dust particles protruding in the dark field or areas of circuit patterns having irregularities.
[0006]
The dust particle detector used in the dark field was designed and manufactured based on the simple hypothesis that dust particles scatter more light than circuit patterns. While this device works well with samples that do not have a pattern called a blank, when the circuit pattern is in the background, it can only detect large dust particles that protrude high above the pattern. As a result, the detection sensitivity naturally remains low, and is not satisfactory at the state-of-the-art advanced VLSI integrated circuit manufacturing site.
[0007]
In connection with dark fields, there are measuring instruments that specialize in a few unique aspects. A measuring machine of Company A is based on the principle of distinguishing from a circuit pattern by paying attention to the polarization characteristics of reflected light scattered by dust particles. That is, when incident light collides with dust particles, the reflected light exhibits a polarization state. However, if the pattern size becomes smaller than the wavelength of the incident light, the pattern size also imparts a polarization state to the reflected light in the same way as dust. This only increases false defects. Therefore, this method can be used only when the pattern size is large.
[0008]
Others, such as Company A and Company B, have introduced a mechanism that adjusts the angle of incident light, such that components of 0, 45, and 90 degrees are minimized by scattered light from the pattern. This is generally an improved dark field measuring instrument, but the scattered light from the corners of the pattern is still strong and gives a large noise component. In addition, in order to weaken this “pattern corner effect” and prevent false defects, it is necessary to deliberately reduce the detection sensitivity of a region having a high-density circuit pattern.
[0009]
Another method currently used to enhance the detection sensitivity of dust particles is to use a spatial filter. In plane wave illumination, the light intensity distribution at the back focal plane of the lens can be expressed by Fourier transform of the object placed there. In the case of a repetitive pattern, this Fourier transform becomes an array of light spots. If a filter is installed on the back focal plane of the lens to block the arrangement of the light spots, an appropriate spatial filter effect is given to the repetitive pattern and the repetitive component disappears. Therefore, only non-repetitive components, that is, only dust and defect images pass through. Company C, Company D, and Company E therefore primarily exercise spatial filter technology.
[0010]
On the other hand, the measuring apparatus based on the spatial filter technique has a big problem that it can inspect only a blank or an area having a repetitive pattern as described above. That is a fundamental limitation of this technology.
[0011]
The dark field spatial filter technology employed by a model of Company A uses a die-to-die image comparison and subtraction method for wafer inspection. With this technique, non-repetitive pattern areas on the wafer can be inspected by die-to-die comparison. However, even with the die-to-die comparison method, in order to obtain high sensitivity, it is still necessary to use a spatial filter in the repeated pattern region. In a high density memory cell, the signal from the normal internal circuit pattern in such a case is much stronger than the peripheral circuit and exceeds the appropriate dynamic response limit of the detection sensor. This leads to a saturation phenomenon in the sensor, and as a result small dust particles are not detected. Otherwise, the peripheral circuit will result in the signal from small dust particles being too weak. The problem is that in all cases small dust particles are not detected.
[0012]
In addition, Company A's dark field type spatial filter type die-to-die defect inspection apparatus has two major drawbacks. First, this device detects only dust particles and cannot detect any pattern defects. Secondly, in the case where an image passing through a spatial filter is normal, the screen is dark without a circuit pattern, so that it is impossible to accurately align the position for die-to-die. Of course, in order to exercise the comparison and subtraction algorithm, accurate alignment is essential. Company A tried to solve this problem by introducing an expensive high-precision stage mechanism. However, the introduction of such an expensive high-precision stage mechanism is not a satisfactory solution. This point can be attributed to the fact that there is no variation in the alignment of the pattern on the wafer due to a mechanical error during the stepper projection operation, and the synergistic effect of the residual error of the stage. Therefore, the results are not sufficient, and with this method of Company A, the size cannot fall below about 0.5 microns in a situation where small dust particles are not detected. Such a limit is caused by the fact that accurate alignment for die-to-die is not possible during inspection.
[0013]
There are several patent applications other than Company A, which are US Pat. No. 5,276,498, US Pat. No. 4,806,774 and US Pat. No. 5,177,559. However, with the exception of these listed prior applications, there is no precedent that has shown interest in the combination of bright field and dark field techniques because of a lack of understanding of the advantages of the techniques.
[0014]
Among the inspection apparatuses that enable observation of both bright and dark fields, all models on the market use a single light source that is common to both bright and dark fields. In addition, there is no technical method for determining defects by integrating inspection response signals from both bright and dark fields. Microscopes with both bright-field and dark-field illumination seen on the market have only a single light source that supplies both illuminations simultaneously, so it is not possible to separate the bright-field and dark-field observation signals from each other. Is possible. The only commercially available product from the Zuis microscope is that at least the bright field and dark field light sources can be separated at the same time, however, there is only a single detector and the method of separating the bright field and dark field illumination. There is no idea. There is only one dome light that can illuminate the whole sky.
[0015]
It is quite beneficial to have two separate illumination devices, bright field and dark field. Both advantages are directly linked to improved inspection equipment. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an inspection method and apparatus discussed below. The present invention separately detects and correlates information from bright and dark fields, but this produces good results which are completely unexpected from the known examples.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a defect inspection method characterized by referring to at least one known inspection response of a second pattern of the same design in order to search for a defect present at an inspection point of a first pattern on a sample, and Details of the device are described. In testing, at least one search is performed and accordingly at least two test responses are generated. It is important to use observation points that are equivalent to each other on the first and second patterns on the sample. The two responses (the response signals from the dark field and the bright field are representative) are detected separately by a photoelectric method, compared separately, and individually, a difference signal (between the first and second patterns). ).
[0017]
That is, the first and second responses in the first pattern are detected, and the result is compared between the two responses from the same inspection point in the corresponding second pattern, respectively, and the result As a result, a first difference signal and a second difference signal are formed. The differential signals produced individually are processed in order to determine a list of first pattern defects in a centralized manner. More specifically, the first and second differential signals can be collectively processed to determine a unified first pattern defect list.
[0018]
Data processing is then performed on the first pattern defect list. Then, false defects found on the known and harmless sample surface are extracted and eliminated. On the other hand, such known harmless false defects are provided to the user for reference. In addition, various inspection searches are added to increase the inspection response so that more than one optical response is obtained from the sample for processing. This further improves the inspection accuracy. In addition, in the case of a transmissive sample, a photoelectric detector can be installed behind it to collect the inspection response due to the transmitted light and improve the accuracy of the pattern defect list. It is also possible to search for defects buried in the surface.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to historical facts, in the majority of defect inspection devices, the illumination means uses only either bright field or dark field, and there are no examples of using both illumination means. It can be said that. In a typical prior example seen from the historical background of such a defect inspection apparatus, only one illumination system of bright field or dark field is used at the time of observation as shown in FIG. In the prior art FIG. 1, the wafer 14 is illuminated with an illumination system having a suitable bright field 10 or dark field light source 12.
[0020]
Here, PLLAD (Phase Locked Loop Analog to Digital) is defined. This is a known method of A / D converting analog data into digital data by the Phase Locked Loop method, and this is hereinafter referred to as PLLAD. TDI (time delay integration) indicates a method of integrating signals by delaying signals. During operation, an image of the wafer 14 is captured by a sensor 16 that combines TDI and PLLAD as shown in FIG. 1, and a signal for carrying the image is input to an input buffer 18 (for example, RAM). Data is transferred to the defect detector 22 via the input buffer 18.
[0021]
The inspection data obtained from the die of the sample wafer by the defect detector 22 is compared with similar data of another similar die. Alternatively, the comparison partner may be from another reference wafer as long as it is the same kind of data from another similar die. This comparison operation is controlled by the delay circuit 20. Depending on the delay circuit 20 providing the correct delay timing, a die-to-die (die-to-die) or cell-to-cell (cell-to-cell) comparison operation is possible. Data output from the defect detector 22 is input to the post-processing processor 24. Here, an operation for determining the size and position of the defect is performed. Thus, it is possible to output a defect list with a threshold (for example, both KLA product models 2111, 2131 are designed to operate on the above principle using bright field light). .
[0022]
Consider changing the apparatus of FIG. 1 so that bright field and dark field observation results can be obtained independently and separately. This is a completely new approach and has never been done as a prior art, so such a system itself or its information cannot be obtained from others. The simplest and most obvious way is to perform such tests in a serial manner and in a manner that does not interfere with each other in order to implement such functions. In inspection 1, the light source 10 is used to provide a bright field. In another inspection, the light source 12 is switched to a dark field.
[0023]
According to a known technique, when the first inspection is performed with bright-field illumination, and in the next inspection, the wafer 14 is inspected with a dark-field light source 12 in a dark field, the sensor 16 detects a dark-field image of the wafer 14. The data passes through the buffer 18 and the delay circuit 20 and reaches the defect detector 22 and the post-processor 24. As in the case of the bright field image, it is possible to output the defect list 28 with a threshold value for the dark field image in this way. At this time, the post-processing processor 24 outputs independently the threshold value of the defect found in the dark field. That is, the conclusion here is that it is possible to output a defect list with a threshold value even in the dark field.
[0024]
Consider an inspection point on the wafer 14, that is, an image generation point. If this image generation point coincides with a defect generation point in the bright field defect list 26, the data value naturally exceeds the threshold value for a bright field defect. At this time, it can be said that the previous image generation point on the wafer 14 contains a defect. When the same operation is performed on the dark field separately from the above, if a certain image generation point on the wafer 14 coincides with a defect generation point on the dark field defect list, the data value is naturally a dark field defect. The threshold is exceeded. At this time, the previous image generation point on the wafer 14 contains a defect. Therefore, the image generation point on the wafer 14 may have only one of the bright-field type defect and the dark-field type defect, or it is possible to have both types of defects together. Both of the latter can happen. Thus, the post-processor 24 can output two independent and uncorrelated defect lists. One is based on the image from the bright field light source 10 and the other is based on the image from the dark field light source 12.
[0025]
FIGS. 2A and 2B are both examples that are known and show processing for determining whether or not the inspection data is defective. That is, the decision boundaries (34 and 40) in the figure need to be established in the bright field and dark field, respectively. Below the boundary line, as shown by reference numerals 32 and 38, the region which does not become a defect in the wafer 14 is shown. On the other hand, the area above the boundary line indicates a defective area as indicated by reference numerals 30 and 36. In developing the discussion of the present invention below, it should be pointed out that there is a problem in handling the known boundary as a line segment even though the boundary line indicating whether or not it is a defect cannot actually be represented by a line segment. . Therefore, FIG. 3 is referred to, and this figure forms a graph with the data step difference number in the bright field on the horizontal axis and the data step difference number in the dark field on the vertical axis. The data step difference number referred to here means that the signal intensity is first expressed in 256 steps in order from the lowest. Next, as described above, a signal strength comparison operation is performed, and numerical values indicate what kind of difference exists in the signal strength level of the data. Bright field and dark field threshold lines are drawn along each axis.
[0026]
Although there is no recording performed, it is possible to use both a bright field and a dark field with a combination of known techniques, and using this improves the accuracy in determining defects. Only when the data is plotted in a region where the data exceeds both the bright and dark visual field thresholds (the region indicated by reference numeral 38 in FIG. 3), it is possible to determine and identify this as a defect. I can do it. As an example of a device that can use both bright and dark fields simultaneously, there is illumination from the whole sky, that is, a dome type as shown in FIG. References introducing this are Yasuhiko Hara, Satoru Fushimi, Yoshimasa Ooshima and Hitooshi Kubota, "Automating Inspection of Aluminum Circuit Pattern of LSI Wafers", Electronics and Communications in Japan, Part 2, Vol. 70, No. 3, 1987. is there.
[0027]
Consider a dome-shaped lighting system with reference to FIG. Here, it is assumed that both illuminations are simultaneously performed on the wafer 14 using reference numerals 10 and 12 in FIG. Reference numeral 16 denotes a sensor which shares a single sensor with both bright and dark fields. It is not limited to the sensors to be shared between the bright and dark fields, and both visual fields, and the same applies to the process equipment groups 18 to 24 (processor channels). As a result, a single output is realized, and the result is shown in FIG. It should be noted here that FIG. 2C does not mean that the separated inspection is performed twice in the bright field and the dark field. Here again, the problem is that the threshold value is determined linearly and is different from the reality.
[0028]
FIG. 4 is publicly known. If the dome-shaped illumination is a first modification, this is a second modification of the defect search apparatus. Here, the defect search can be executed simultaneously in the bright field and the dark field. In FIG. 4, there are two sets of processor channels ranging from 18 to 24, one of which is dedicated to bright field and two of which is dedicated to dark field. Now consider the light source in this case. There may be a single light source or a pair of light sources. The paired light sources refer to the case where one light source is set for each field of view, and a total of two light sources are set. Two light sources can be used simultaneously as a pair of light sources in sequence and as a dome type illumination. In either case, bright field and dark field illumination light is applied to the wafer 14.
[0029]
The difference between FIG. 4 and FIG. 1 is whether to have only one or two processor channels. Even with this, even if there is a difference between sequential or simultaneous, it is possible to perform a bright and dark field inspection. The number of processor channels held is not an essential difference. Therefore, the bright field defect list 26 and the dark field defect list 28 can be obtained independently of each other in the simultaneous inspection or the separate inspections. If the channels of each processor are operated in synchronization with each other, the speed of the slowest channel can be met. Therefore, the sweep for capturing an image on the sample only needs to be performed once at the synchronous speed. As a result, defect list data for both bright and dark fields and both visual fields can be obtained at once.
[0030]
Therefore, the system shown in FIG. 4 is more effective than the one shown in FIG. 1 (because only one sweep is required). In the following, the defect list data for both light and dark and both visual fields will be referred to as an alias map. Here, the data processing can be performed in parallel with the sample alignment operation, which is very convenient. However, both the known system of FIG. 1 and the known system of FIG. 4 adopt the simple line segment method described above in addition to determining the defect threshold values (lists 26 and 28) independently. Because of this, it is different from reality. This is a problem. That is, all the discussions regarding the problems of the simple line segment method apply to each of FIGS. 2 (a), (b), and FIG.
[0031]
Therefore, the contents of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. This is a block diagram of the present invention. Sensors 16 and 16 'are provided, except that the image of the wafer 14 is dark and dark, and that each field of view data is captured separately, the left side of the diagram of FIG. Is identical to the part. Here, naturally, the sensors 16 and 16 'detect the bright-field and dark-field signals separately, and then input these signals separately to the buffers 18 and 18', and further pass the signals through separate delay circuits. Send it first. The resemblance between the present invention and the known example of FIG.
[0032]
A single defect detector shown at 22 in more detail in FIG. 6 receives both the bright and dark signals and the two visual field signals which are separately input to the buffers 18 and 18 'and sent through the separate delay circuits. The defect detector 22 performs an operation necessary to know the position of the defect on the wafer 14. The defect detector 22 outputs a highly consistent defect list that combines light and dark and both fields of view comprehensively. The post-processing processor 42 receives this data and determines whether the captured defect is a pattern defect 44 or a dust particle 46.
[0033]
In FIG. 6, the post-processor 42 can use a VME (Virtual Machine Environment) bus process board based on the Motorola 68040 CPU having high performance and versatility. Alternatively, an example known as a KLA Model 2131 high performance post-processor board may be used. As is well known, the surface pattern of a semiconductor wafer may change depending on the location when viewed in contrast. Sometimes it has a grain-like pattern called grain. Moreover, grains may be formed in a lump. In addition, the manufacturing process frequently changes. Irregularly shaped patterns (marks) due to chemical causes also adhere. Since these are not problems of yield and reliability, it is not necessary to recognize them as defects here. Each of the patterns associated with the surface variations, when viewed during inspection, causes the images in the bright field and dark field to emit a typical range of signal values. In addition, it is necessary to consider noise. When the signal value is small, noise adversely affects the signal, particularly light and dark, and the step difference value in each field of view. Thus, for a typical example, the relationship between light and dark, the number of step differences in each field of view, and system noise was plotted. This is FIG.
[0034]
In FIG. 7, the system noise 54, the surface contrast fluctuation 56, and the grain 58 are all close to the origin, and their values are small in both bright field and dark field. On the other hand, the process variation is 75% in the bright field and about 50% of the midpoint in the dark field. In addition, when grains are formed in a lump, the brightness and darkness and both fields of view are large. Ideally, the best system is such that these predictable and harmless fluctuations can be eliminated without recognizing them as defects, and only the signal shown at 48 in FIG. 7 is recognized as a defect. Say something.
[0035]
FIG. 6 is a partial block diagram of the circuit shown in FIG. Here, the defect detector 22 is shown in detail. The defect detector 22 is briefly represented in FIG. 6, but when receiving the input signal, the signal passes through the input buffers 18 and 18 'and the delay circuits 20 and 20'. The defect detector also includes filter groups 90 and 92, and 90 'and 92'. Filter groups 90 and 92 and 90 'and 92' process image data. At this time, 3 × 3 or 5 × 5 pixels are digitally filtered. There is also an example in which KLAInstruments product Model 2131 is applied. The image signal is preprocessed by the filter groups 90 and 92 and 90 'and 92', and then input to the subtracters 94 and 94 '. Here, a comparison operation (subtraction) for each image pixel is performed for comparison with the corresponding delay data. In a typical example, in the case of die-to-die comparison (die-to-die), the delay time difference corresponds to the width of one die. In the case of cell-to-cell comparison, the delay time difference corresponds to the width of one cell, and the same delay amount is applied for each field of view. Accordingly, the outputs from the subtracters 94 and 94 'are, as a matter of course, defect information for the wafer 14 in both the light and dark fields and in both fields of view. The information can then be alternately supplied to the two-dimensional histogram circuit 96 and the post-processor 42. On the other hand, the coordinate value of the data in FIG. 7 is given to the signal component directly input to the post-processor 42. Then, the two-dimensional histogram circuit 96 separately forms a two-dimensional histogram diagram of defects in both the bright and dark visual fields. The two-dimensional histogram signal obtained by such processing is supplied to a determination algorithm 98 for determining whether or not it is a defect. And known and frequent non-hazardous wafer surfaces and other signal due to other variations (such as system noise, grain, contrast variation, process variation, grain clumps, etc., as described above) Is a non-defect, and hence is referred to as a “false defect”.
[0036]
The predictable and harmless false defects obtained by the prior art methods of the prior art should not be confused with true defects. FIG. 8 shows what should be done for this purpose. That is, in FIG. 8, as described above, the threshold value determined by the straight line indicated by 34 or 40 does not apply to an actual defect, but this is because there is no other method in the known example. I have to adopt it. As can be clearly understood from the above, the region 38 is a proposal as a defect region in which the data of both the bright and dark fields of view are comprehensively integrated, but is considerably small and inappropriate. This is not suitable for actual use. Refer to FIG. 7 again. In the present invention, the defect detector 22 can be programmed in various ways because it independently and simultaneously collects and processes the data of light and dark and both visual fields. Therefore, a complex nonlinear threshold function can be applied to the difference in the number of steps in both the bright and dark data and the visual field to eliminate false defects, and only the black part excluding the white area in FIG. Can be separated as a defect signal.
[0037]
In this way, false defects are safely eliminated. In other words, in the present invention, it is possible to handle both bright and dark signals and signals of both visual fields at all the step difference numbers from 0 to 255, and the false defects 50 and 52 shown by the white dots in FIG. 54, 58 and 56, etc. can all be avoided.
[0038]
Next, one physical optical embodiment of the present invention is shown in FIG. The wafer 14 is directly illuminated by a dark field light source 12 (eg, a laser) and a bright field light source 10 (eg, a lamp based on the mercury arc principle). At this time, the light beam passes through the two lenses 60 and 62 and further through the beam splitter 66. The light beam carrying the image signal of the wafer 14 depending on the bright field and dark field integrated in this way passes through the condenser (compression) lens 60 and passes upward, and passes through the beam splitter 64 and the beam splitter 66. The bright field light passes through the beam splitter 66, travels further upward, passes through the condenser lens 72, and enters the bright field sensor 16. On the other hand, dark field light is reflected by a film (dichroic film) coated with a dichroic film on the beam splitter 66. This is because the wavelengths of the light sources in the dark fields of view are different from each other so that they can be designed to do so. The dark field light passes through the spatial filter 68 and enters the relay lens 70, and then reaches the dark field light sensor 16 '.
[0039]
As used herein, dark field illumination consists of a combination of a laser and a spatial filter 68. Therefore, in this system, a Fourier transform plane of the image of the wafer 14 can be formed. The purpose of using the spatial filter 68 is to selectively remove normal patterns having no defect. It is pointed out that this improves the accuracy of defect search. As described above, the present invention uses a mercury arc light source that passes through the beam splitter 64 in the bright field and a laser light source that allows spatial filtering in the dark field and two separate light sources.
[0040]
Here, since the laser light source has high brightness and high output, even if the information of the bright field and the dark field are handled separately, the light loss is small, which is only a few percent. Considering that a narrow-band laser light source is sufficient for dark field illumination, a 633 nanometer wavelength helium-neon laser can be used. Alternatively, a laser diode with a wavelength of 630 to 830 nanometers can be used. Then, only the dark field light can be reflected well by the dichroic coating material (dichroic film) on the beam splitter 66 described above. Alternatively, dark field light can be easily separated by using an Oriel model 52720 with a laser interference filter. When combined with the latter, a narrow band spectral filter, the Oriel model number 56460 can be used for bright-field light with a mercury filter. Alternatively, Oriel has a custom design of narrowband notch filters for laser applications that can be used. As a result, spatial filtering is only used for dark field optical paths. In this way, the bright field optical path is not affected and the quality of the image is kept high. When using a narrowband light source (above described an example using a narrowband laser light source for dark field illumination), a spatial filter operation is required. The narrow band characteristic peculiar to laser light is generally easy to separate bright-field and dark-field signals from each other with a filter and a beam splitter. The spatial filter 68 inserts and exposes a piece of photographic negative film as shown in FIG. The spatial filter can be manufactured by removing the film after exposure and developing it. Of course, after development, the film itself becomes a filter, so it is placed in the correct place shown as 68 in the figure. In addition, the spatial filter 68 can be realized by using a field effect filter SLM (Spatial Light Modulator), that is, a liquid crystal LCD (Liquid Crystal Display) manufactured by Hughes.
[0041]
It has been stated that the preferred embodiment has the various options when only the dark field signal is well separated from the entire image signal beam. However, it is pointed out in the present invention that the reflection effect based on the film (dichroic film) coated with the dichroic film on the beam splitter 66 is combined with the spatial filter 68 to be most effective overall. To do. The reason for this is well understood when considering the controllability and wide dynamic range. Since the dark field signal is processed simultaneously with the bright field signal, it is particularly important to consider this controllability and the wide dynamic range.
[0042]
The method of using the reflection effect due to the dichroic film on the beam splitter 66 has been presented. However, with the current development of optical technology, it is quite possible that there are still unknown methods with advanced technology.
[0043]
FIG. 10 shows the principle of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, there is a single laser 76 that provides both bright field and dark field illumination to the wafer 14. Here, the beam splitter 80 reflects light downward, and the light beam enters the wafer 14 via the condenser lens 78. In the present embodiment, the image processing is performed at the same time in each of the bright and dark fields. The dark field detector 74 is installed at a small elevation with respect to the wafer 14, while the bright field sensor 82 is installed directly above the wafer 14. At this time, the light beam passes through the condenser lens 78 and the beam splitter 80. In order to optimize the efficiency of defect search in this embodiment, the output of the bright field detector 82 and the output of the dark field detector 74 are preferably processed simultaneously for the target defect. Using a bright field image set in a wide band and a dark field image formed using a spatial filter for die-to-die comparison (die-to-die) is a legitimate method and overcomes all the limitations of previous inspection equipment To do. Since there is a bright field image, it can be used to conveniently align two dies for comparison with high accuracy. If the sensors in the dark and the visual field are aligned (pre-aligned) in advance, the same region can be observed and inspected accurately. Then, it is only necessary to measure the misalignment between the two dies to be compared with the bright field channel, and the alignment is automatically performed with the dark field channel.
[0044]
Adjustment and calibration are performed at the time of manufacture, and the misalignment (offset) of the alignment is fixed between the dark and light fields, as is obvious from the above. The amount of offset is stationary and device specific and it is also a known value. Thus, a set of high speed electronics systems for measurement for offset need only be provided for the bright field, and is therefore unnecessary in the dark field channel. If the alignment information obtained from the bright field image is used, even in the dark field channel, a fairly accurate die-to-die alignment is performed for the above-described reason, so that the alignment residual error is sufficiently small and small dust particles on the sample. There will be no hindrance to the search.
[0045]
Based on the above, in the data processing of the information obtained in the dark field using the spatial filter, at present, most repetitive patterns on the die and areas with many straight lines are excluded by the filter. It is desirable to adopt a method. As a result, the dynamic range (operating range) becomes uniform, so that small dust particles and the like can be captured in one search regardless of whether the pattern is dense or sparse. In addition, more information about the defect can be obtained by the technique of simultaneously processing the dark field image and the bright field image. For example, a bright-field image makes it possible to simultaneously capture both pattern defects and defects such as small dust particles, but in contrast, dark field images can detect only defects such as small dust particles. It is possible. Therefore, if the difference between these two results is taken, the answer is only a pattern defect. The ability to automatically separate defects such as small dust particles described above from pattern defects in real time can be said to be a very characteristic ability in the technology of the present invention. The value of this for wafer inspection is incredible. In this special application, with respect to defects such as small dust particles, the dark field image has a much higher detection sensitivity than the bright field image. Therefore, matching with the bright field image can be achieved by reducing the detection sensitivity of the dark field image. As a result, it can be said that the defect obtained from both the bright and dark channels is a defect such as a small dust particle, and the pattern defect can be obtained only from the bright field image.
[0046]
Another example will be described. It is an example of inspection at a metal wiring layer in a semiconductor wafer. Combining the results obtained from dark and both field images, it is possible to successfully separate the false defects created by the grain of the metal wiring (the grain pattern on the surface) from the true defects. This need is great and therefore important. Both bright and dark images, images of both fields of view and delayed images corresponding to them are received and stored separately. Thereafter, as shown in FIG. 5, the die-to-die alignment is performed, the stored data is taken out and inputted to the defect detector 22. In order to perform the detection operation in this way, a gigabyte class dynamic memory (DRAM) is required. The dynamic memory stores the detected data, and the data is read from the memory and used as necessary while considering the timing as described in FIG. Although the system operates in this way, the system shown in FIG. With today's technology, it is preferable to inspect images of bright and dark fields and both fields of view in real time in wafer inspection, which is not only preferable, but also cheaper. Either method can be used, but it is of course important to obtain images of bright and dark fields and both visual fields at the same observation point on the wafer 14 and input them to separate detectors. . It is very important to recognize the fact that the inspection is performed on exactly the same observation point on the wafer 14, and based on this recognition, the relationship between the bright and dark images and the two visual field images becomes clear. (For example, if the dark field image is very bright, but the bright field image is quite dark, you understand what this means.)
If the above-mentioned two image signals in the bright and dark fields and both visual fields are simply added first and then input to one detector, the same result as in the present invention will not be obtained. The reason will be described below. If the latter is ignored ignoring the excellent results of the present invention, the difference between the two image signals in both the light and dark fields and both fields of view is canceled out and only the important information and ability to detect the defect is lost. It ends in. This is where the true value of this invention exists. Brightness and darkness, each field image can set illumination light to completely different light sources. In addition, the incident angles of the light rays from the light source are supplied while being changed considerably from one another. Since the obtained images are input to separate detectors, the actual situation on the wafer 14 can be fully depicted. In order to carry out this operation, the two detection sensors need to be linked with each other so that the optical axes are correctly aligned. However, linking such detection sensors to each other and aligning the optical axis leads to the opposite result in terms of reducing the cost of the defect search apparatus and increasing the complexity. On the other hand, there is also a merit of the present invention described above. Since there are no known examples, the advantages of the present invention are difficult to understand.
[0047]
Further, in the discussion so far, it has been assumed that light having a single frequency (single wavelength) is used for a light source for a bright field or a dark field for detecting a defect. However, there is no reason for this technology to remain. It is correct to think of further expansion, and doing so can increase the channel of information further. That is, a multi-channel can be constructed using light sources having a plurality of frequencies in the bright field or dark field. The key to this expansion is the two-channel technology described above, which is of course fundamental. If the point is repeated once more, it is first mentioned that the same observation point of the wafer 14 is used. The next step is to perform photoelectric data processing with a separate detector for each field of view. Then, the detection results are arranged as shown in FIG. 7 (here, the case of two channels was discussed, but the same applies to multiple channels). In the case of multi-channels of two or more channels, FIG. 7 is naturally not multi-dimensional but multi-dimensional. It is almost impossible to properly express more than three dimensions on paper. However, in the multidimensional case, it is known that a numerical method based on a computer is useful, and it can be used.
[0048]
FIG. 11 shows a system obtained by developing FIG. In this example, a multi-channel bright field and a multi-channel dark field are used. Specifically, two channels are used for a total of four channels. Accordingly, FIG. 11 is based on FIG. 9, but repeated description of FIG. 9 is avoided here. However, all the elements shown in FIG. 9 function as they are in FIG. In the second dark field channel, the laser 12 ′ oscillates at a different frequency than the laser 12, but is introduced in addition to illuminate the same location on the sample wafer 14. The detailed description of observing the sample wafer 14 will be continued. In FIG. 11, a second bright field illumination is further added, specifically the light source 10 ′. This is naturally set so as to emit light having a frequency different from that of the light source 10. The lens 62 ′ and beam splitter 64 ′ are required to direct bright field illumination to the same location on the sample wafer 14. Even in the reflection mode, there is no significant difference in operation content from that of FIG. A beam splitter 66 'using a film (dichroic film) coated with a dichroic film is further added so as to reflect the light from the second laser 12'. This reflected light is incident on the detector 16 ″ via the spatial filter 68 ′ lens 70 ′. In addition, the beam splitter 73 having a film (dichroic film) coated with a dichroic film is a bright field illumination light source 10. Alternatively, any one of 10 'is selected and set to reflect so that the reflected light is incident on the detector 16'''. At this time, the bright-field illumination light beam that passes through the beam splitter 73 is different in frequency from the reflected light. The bright field illumination light beam that passes through the beam splitter 73 can be set to be separated when passing through the beam splitters 66, 66 'and 73'.
[0049]
The embodiment of FIG. 11 is merely a modification of the embodiment shown in FIG. The present invention can provide a wider range of examples. When detecting special defects separately from other defects, it is necessary to combine various elements. The embodiment in which various elements are combined in this way is different from that described here, but the concept may be considered the same. When the information obtained from the multiple channels is used to determine that the obtained signal is “defective”, the present invention is characterized in that the signal information from both the dark and the visual fields is used simultaneously. In all the known examples, the information channel is limited to a single one. On the other hand, in the case of multiple channels, as described above, a plurality of wavelengths can be set in both bright and dark visual fields, and a corresponding light source can be used. Moreover, the technique used here for wafer defect search can be further expanded, for example to search for defects on transparent materials. In such an application, bright field light and dark field light depending on the transmitted light are incident on the detector, and on the other hand, there is also light that is reflected, so the electric signals of the bright field light and dark field light depending on the reflected light are integrated. It is also possible to search for various defects and further identify their positions. FIG. 12 shows an embodiment used when executing the above, but the actual state is shown in a simplified manner.
[0050]
FIG. 12 and FIG. 9 are almost the same, and the difference is that the embodiment of FIG. 12 is constructed by reproducing the latter optical signal detector portion below the sample 14 '. The light beam carrying the image information of the combined transmitted light in the bright and dark fields of view travels further downward from the bottom surface of the sample 14 'and reaches the beam splitter 66T through the compression lens 60T. At the beam splitter 66T, the bright-field image signal light beam travels further downward to reach the compression lens 72T, and accordingly is set to be projected onto the bright-field light sensor 16T dedicated to transmitted light. On the other hand, only the image of the transmitted light, particularly dark field light, can be set to be reflected by a film (dichroic film) coated with a dichroic film on the beam splitter 66T. This is because the wavelength of the illumination light source for each field of view is generally different. The remaining dark field light passes through the spatial filter 68T, passes through the relay lens 70T, and enters the dark field light sensor 16T '.
[0051]
In the above, the specific case of each bright-field and dark-field illumination source has been described for the inventive concept. That is, the light irradiating the sample uses an illumination light source in each of bright and dark fields, and the resulting signal and detection are performed independently. Generally speaking, the present invention can be configured to include all of the following elements a), b) and c). a) There is at least one image search mechanism (probe) that is deployed to have at least two independent optical response systems in searching for the same location of the same die of the sample to be examined. . If more than one probe is used, all probes should be deployed to search for the same location on the same die of the sample to be examined. b) In order to perform a search operation through each optical response system, as described above, an operation for comparing with image data at equivalent positions of other dies is performed. Is generated. c) Further, the same operation is performed for the other optical response systems, and a multiple operation is performed to create a first list of pattern defects based on the same principle. Brightness and darkness, I mentioned above on how to use each field of view, and discussed extending it to a generalized process. Now, post-processing can be performed on the obtained first list of pattern defects as follows. That is, this post-processing should be performed on known false defects on the surface. False defects are not “true” defects, as mentioned earlier. Therefore, it should be excluded from the final pattern defect list. This post-processing makes it possible.
[0052]
In the discussion made on the drawings cited above, one or more probes can be provided to generate one or more sets of optical responses. In FIG. 10, the probe is single. The laser 76 is used as an illumination source for generating both bright and dark field images of the sample. In addition to introducing the wafer 14, two independent detectors, one dedicated to the dark field detector 74, and the other dedicated to the bright field detector 82, the information signal system has two channels. I have to. In FIG. 9, there are two probes. The laser 12 serves as a common illumination light source for two different dark field systems, and irradiates the sample way 14. Separately, the lamp 10 is a light source of a bright field system. There are two independent detectors 16 and 16 ', which receive the reflected light from the sample in both bright and dark visual fields to form two channels. FIG. 11 is obtained by extending the system of FIG. Here, a second dark field light source and a bright field light source are respectively added. The result is 4 probes. For the detector, 1 was added to each of the bright and dark visual fields to make the information system a total of 4 channels.
[0053]
On the other hand, FIG. 12 is the same as FIG. 9, but the number of probes is two, and an illumination system is provided for each of the bright and dark visual fields. In addition, a transmitted light detector is provided for the bright field and a radiant light (reflected light) detector is provided for the dark field, for a total of 4 channels. That is, there are two channels of transmitted light and reflected light in a bright field, and two channels of transmitted light and reflected light in a dark field. In each of the above examples, there is no shift in frequency and phase of the optical signal. That is, there is no difference in frequency and phase between the light emitted from the probe and the light incident on the detector. The event that occurs is the separation of the optical signal beam.
[0054]
Fluorescence is one of the photoreactions, and is a phenomenon that is widely known for certain materials, and occurs when a material is irradiated with light of a certain wavelength band. When the material emits fluorescent light (which is secondary light), the frequency (wavelength) of the light is smaller (longer wavelength) than the primary light, ie, probe light. For some types of materials, it may be effective to observe a shift in frequency associated with the generation of fluorescence in the defect search. The frequency of fluorescence in light emission is unique to the material and is well studied. The applied dichroic film (dichroic film) used for the beam splitter in the present invention can select a material sensitive to the frequency of incident light, and the detector can also do so. A beam splitter and detector that are sensitive to the frequency of the incident light, as well as other effective techniques, can be introduced into the system of the present invention.
[0055]
Similarly, the illumination light that reflects when the optical path from the probe to another inspection area on the sample (there is a step on the silicon wafer surface or the refractive index of the light may be different in a remote area on the wafer) is different. Produces a phase shift (phase difference) with the light source. The phase difference information is useful for certain defects, so it is effective to introduce a phase difference detector in one channel. If an interferometer is used, phase difference detection is easy. The interferometer can also detect contrast differences on the sample. There are many types of interferometers. Mach-Zehnder, Mirau, and Jamin-Lebedeff, and others that use the light beam twist principle, are all usable in this invention. In addition, it is possible to observe in consideration of the gradient value of the phase change. For this, a differential method, ie, a differential or Nomarski type contrast microscope can be used. Depending on the state of the sample, there may be a change in the polarization state especially with the change in the phase of the observation light. This is also an information source for defect search.
[0056]
By way of example, transmitted light carries that information when the sample has a double refraction and it has a position dependence of the observation region. Similarly, the sample may have reflection characteristics sensitive to polarization or scattering characteristics. At these times, the reflected probe light has the characteristics. The above-mentioned fluctuation (shift) of the polarization state in the probe light can be detected by a conventional instrument, and easily provides a new information channel in the sample inspection process. Hey. Whether the irradiation light to the sample is applied from above or from below can be determined from design factors that also consider the incident angle. Focus-sharing (confocal) illumination can be used as probe light. At this time, the topography (surface shape) information on the sample can be observed, and a new information channel can be formed.
[0057]
A technique different from that described above when searching for defects using probe light will be described. There may be other techniques that have not yet been discovered. One of them is a technique for observing time-varying information using pulse-type irradiation light (selecting the pulse shape of the probe light, that is, creating a pulse pattern by the on-off operation). The above-described dynamic signal that fluctuates over time can be used for organizing / editing detection information or organizing / editing multiplex information, thereby simplifying the defect information detection process. It is possible to detect the topographic characteristics of the sample surface by observing the time shift (time delay) seen in such a dynamic signal. Some commercialized cameras have multiple sensors housed in the same housing. A camera having each color element of RGB (red, green, and blue) is an example, and three independent CCDs (charge coupled devices) are provided in one camera housing. With such a camera, the optical axes of three independent CCD sensors can be automatically aligned with a single adjustment. Each sensor is an individual sensor in such a camera and has an individual signal processing mechanism. In each embodiment of the present invention, it is absolutely necessary to align the plurality of probe mechanisms so as to aim at the same point of the sample. Of course, it is absolutely necessary to perform the same alignment in the detection mechanism, and the image size at the time of image capture must be the same.
[0058]
The various operation modes of the present invention have been described above. The contents are typical settings and technical examples and details based on a model example for continuing the inspection. When an expert carefully reads this specification with reference to the drawings, a modified example to which the present invention is applied will immediately come to mind. Therefore, the claims set forth herein should be considered to include all modifications, applications and variations thereof. In short, the claims should be interpreted appropriately and broadly based on the true spirit and vision of the technology based on this invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first and second responses in the first pattern are detected, and the result is compared between the two responses from the same inspection point in the corresponding second pattern, respectively. As a result, first and second differential signals of the response are formed. These individually generated differential signals are collectively subjected to data processing, and a unified first pattern defect list is generated. Data processing is then performed on the first pattern defect list. The false defects found on the known and harmless sample surface are then extracted and eliminated. In addition, various inspection searches can be added to increase the inspection response and obtain and process more than one optical response from the sample. This further improves the inspection accuracy. In addition, in the case of a transmissive sample, a photoelectric detector can be installed behind it to collect the inspection response due to the transmitted light and improve the accuracy of the pattern defect list. It is also possible to search for defects buried in the surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an optical inspection system according to a single channel response method in a prior inspection technique, which sequentially inspects a defect of a wafer in a bright field and a dark field.
FIG. 2 (a) is a result of an inspection using a bright field in the prior inspection technique, and a graph in which a threshold is determined and a signal having a signal intensity exceeding the threshold is classified as a defect. FIG. 2 (b) is a result of inspection using a bright field in the prior inspection technique, and a graph in which a threshold value is determined and a signal having a signal intensity exceeding that value is classified as a defect. FIG. 2 (c) is a graph showing the result of the inspection using the dome illumination system in the prior art, in which a threshold is determined and a signal having a signal intensity exceeding that value is classified as a defect.
FIG. 3 shows the result of wafer inspection in the prior inspection technique, in which the step difference in signal data in the bright field is plotted on the horizontal axis and the step difference in signal data in the dark field is plotted on the vertical axis. A graph in which a value is determined and a signal having a signal strength exceeding that value is classified as a defect.
FIG. 4 is a block diagram of an optical inspection system in a prior inspection technique, in which a wafer is inspected for defects in a bright field and a dark field by two independent signal processing systems (processor channels). .
FIG. 5 is a block diagram of an automatic optical inspection system according to the present invention, in which a bright field and a dark field are input to the same processor channel in order to integrate a bright field and a dark field, respectively, and a wafer is inspected for defects.
6 is a diagram showing in detail a defect detector in the automatic optical inspection system shown in FIG.
FIG. 7 is a graph in which the number of step differences in bright field is plotted on the horizontal axis, and the number of stage difference numbers in dark field is plotted on the vertical axis, showing the relationship between intrinsic defects, false defects, and noise.
FIG. 8 shows how each line segment showing its bright and dark field thresholds is far from the actual in the prior art by plotting a combination of FIG. 3 and FIG. Graph.
FIG. 9 is a schematic diagram showing, in a simplified manner, the principle of using separate illumination systems in the bright field and dark field according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the principle of using a single same illumination system in a bright field and a dark field according to a second embodiment of the present invention.
11 is a third embodiment of the present invention, partially similar to FIG. 9, with two illumination systems and two detector subsystems in the bright field, and also a dark field. FIG. 2 is a schematic diagram of a system having two illumination systems and two detector subsystems.
FIG. 12 is a schematic diagram of a system according to a fourth embodiment of the present invention, in which light is transmitted through a transparent sample, and separate illumination systems are used for bright field and dark field. .
[Explanation of symbols]
10 ... Bright field illuminator
12 ... Dark field illuminator
14 ... Sample wafer
16 ... sensor
18 ... Input buffer
20 ... Delay circuit
22 ... Defect detector
24. Post-processing processor
26 ... Bright field defect list
28 ... Dark field defect list
30: Possible value of signal
32: Possible value of signal
34 ... Line indicating threshold
36: Possible value of signal
38: Possible value of signal
40 ... Line indicating threshold
42. Post-processing processor
44 ... pattern defect
46 ... dust particle defect
48 ... defects
50 ... grains
52 ... False defects due to process variations
54 ... System noise
56 ... False defects due to surface contrast fluctuation
60 ... Lens
62 ... Lens
64: Beam splitter
66 ... Beam splitter
68. Spatial filter
70 ... Relay lens
72 ... condenser lens
73 ... Beam splitter
74. Dark field image detector
76 ... Laser
78 ... Condenser lens
80: Beam splitter
82 ... Bright field image detector
90 ... Filter
92 ... Filter
94: Subtractor
96 ... Histogram circuit
98 ... Defect determination algorithm

Claims (34)

サンプル上の第1パターンに存在する欠陥を同じサンプル上の同一デザインで作られた第2パターンの既知の暗明、両視野に於ける反射像を参照して探索する方法であって、
a)前記第1パターンの同一点を明視野光源と暗視野光源にてそれぞれ照明するステップと、
b)前記第1パターンから反射して得られる暗視野反射像を検出するステップと、
c)前記第1パターンから反射して得られる明視野反射像を検出するステップと、
d)前記ステップ b)で得た暗視野反射像を前記第2パターンの同一点に於てその暗視野反射像と比較して両画像の差分信号を生成するステップと、
e)前記ステップ c)で得た明視野反射像を前記第2パターンの明視野反射像と比較して両画像の差分信号を形成するステップと、
f)前記ステップ d)と e)で得られた暗明の両視野に於ける反射像の差分信号をデータ処理して一元的に第1パターンの1つの欠陥リストを決定するステップとを具備
前記暗明の両視野に於ける反射像の差分信号をデータ処理するステップは
1)前記暗明の両視野の差分信号に基づき2次元ヒストグラムを生成するステップと、
2)前記サンプルのプロセスまたは表面変動に関連する前記2次元ヒストグラム内の領域を特定するステップと、そして
3)かかる領域を2次元ヒストグラムを表すデータの組合わせから除外するステップと、そして
4)データの組合わせの残りからのデータに基づき、そして前記2次元ヒストグラムの除外された領域からのデータには基づかず、前記パターンの欠陥リストを決定するステップを含む
ことを特徴とする自動的欠陥検査方法。
A method for searching for defects existing in a first pattern on a sample with reference to a known dark, reflected image in both fields of a second pattern made with the same design on the same sample,
a) illuminating the same point of the first pattern with a bright-field light source and a dark-field light source, respectively;
b) detecting a dark-field reflected image obtained by reflection from the first pattern;
c) detecting a bright-field reflection image obtained by reflection from the first pattern;
d) comparing the dark field reflection image obtained in step b) with the dark field reflection image at the same point of the second pattern to generate a difference signal of both images;
e) comparing the bright field reflected image obtained in step c) with the bright field reflected image of the second pattern to form a difference signal between the two images;
f) a difference signal of step d) and in the reflection image on both the field of view of the dark-light obtained in e) and the data processing comprises a step of determining one of the defect list centrally first pattern
The step of data processing the difference signal of the reflected image in both the dark and bright visual fields is as follows:
1) generating a two-dimensional histogram based on the difference signals of the dark and bright visual fields;
2) identifying a region in the two-dimensional histogram associated with a process or surface variation of the sample; and
3) excluding such regions from the combination of data representing a two-dimensional histogram; and
4) determining a defect list for the pattern based on data from the remainder of the combination of data and not based on data from the excluded region of the two-dimensional histogram. And automatic defect inspection method.
前記自動的欠陥検査方法は、
g)前記ステップ f)で得た第1パターン欠陥リストのデータに後処理を追って加え、リスト中の無害な虚偽欠陥を見出し且つその虚偽欠陥データを排除するステップを具備することを特徴とする請求項1記載の自動的欠陥検査方法。
The automatic defect inspection method includes:
g) adding post-processing to the data of the first pattern defect list obtained in the step f), and finding a harmless false defect in the list and eliminating the false defect data. Item 2. An automatic defect inspection method according to Item 1.
前記ステップa)の照明光源が各々独立した暗視野照明光源と明視野照明光源でもって構成するようにして成ることを特徴とする請求項1記載の自動的欠陥検査方法。  2. The automatic defect inspection method according to claim 1, wherein the illumination light source in step a) is composed of an independent dark field illumination light source and bright field illumination light source. 独立して成る前記暗明、各視野の光源の光はその振動数が互いに異るように構成して成ることを特徴とする請求項3記載の自動的欠陥検査方法。  4. The automatic defect inspection method according to claim 3, wherein the light of the light source for each of the dark and visual fields independently formed is configured to have a different frequency. 前記暗視野光源は、狭帯域光の照明を供与するように配置し且つ前記ステップb)は、
h)前記暗視野像の光ビームが空間フィルタを経由する事に依って欠陥探索能力を強化するステップを含むことを特徴とする請求項4記載の自動的欠陥検査方法。
The dark field light source is arranged to provide illumination of narrow band light and the step b)
5. The automatic defect inspection method according to claim 4, further comprising the step of: h) enhancing the defect search capability by the light beam of the dark field image passing through a spatial filter.
前記サンプルは光学的に透明であり、前記第2パターンの既知の暗明、両視野に於ける透過像を参照し、
前記方法は、
i)第1パターンの暗視野透過像を検出するステップと、
j)第1パターンの明視野透過像を検出するステップと、
k)前記ステップi)で得た暗視野透過像を前記第2パターンの同一点に於て暗視野透過像と比較して両画像の差分信号を形成するステップと、
l)前記ステップj)で得た明視野透過像を前記第2パターンの同一点に於て明視野透過像と比較して両画像の差分信号を形成するステップと
を具備し、
前記ステップf)は、前記ステップk)とl)で得られた暗視野と明視野での両透過像に関する差分信号に加え、前記ステップd)とe)それぞれで得られた暗視野と明視野での両反射像に関する差分信号をデータ処理して、一元的に第1パターンの欠陥リストを決定するステップを含む
ことを特徴とする請求項1記載の自動的欠陥検査方法。
The sample is optically transparent, with reference to the known dark, transmitted image in both fields of the second pattern;
The method
i) detecting a dark field transmission image of the first pattern;
j) detecting a bright-field transmission image of the first pattern;
k) comparing the dark field transmission image obtained in step i) with a dark field transmission image at the same point of the second pattern to form a differential signal of both images;
l) comparing the bright field transmission image obtained in step j) with the bright field transmission image at the same point of the second pattern to form a differential signal of both images,
The step f) includes the dark field and the bright field obtained in the steps d) and e), respectively, in addition to the difference signal relating to the transmitted images in the dark field and the bright field obtained in the steps k) and l). The automatic defect inspection method according to claim 1, further comprising: a step of performing data processing on a difference signal relating to both reflection images at a step to determine a defect list of the first pattern in a unified manner.
前記自動的欠陥検査方法は、m)ステップf)で得られる前記第1パターンの欠陥リストのデータに後処理を施し、その性格が既知である表面の虚偽欠陥を探索するステップを具備することを特徴とする請求項6記載の自動的欠陥検査方法。  The automatic defect inspection method includes the step of m) performing post-processing on the defect list data of the first pattern obtained in step f), and searching for surface fake defects whose characteristics are known. The automatic defect inspection method according to claim 6. 前記ステップ a)は、各々独立した暗視野及び明視野照明光源を供与するようにして成ることを特徴とする請求項6記載の自動的欠陥検査方法。  7. The automatic defect inspection method according to claim 6, wherein said step a) provides independent dark field and bright field illumination light sources. 前記各々独立した暗明、各視野の照明は互いに異る振動数の光源で構成するようにして成ることを特徴とする請求項8記載の自動的欠陥検査方法。  9. The automatic defect inspection method according to claim 8, wherein each of the darkness and the illumination of each visual field is composed of light sources having different frequencies. 前記暗視野の照明光源は狭帯域光を発光するように配置され、
前記ステップb)は、
n)暗視野反射像の光ビームが空間フィルタを経由する事に依って欠陥探索能力を強化するようにするステップと、
o)暗視野透過像の光ビームが空間フィルタを経由する事に依って欠陥探索能力を強化するようにするステップとを含んで成ることを特徴とする請求項9記載の自動的欠陥検査方法。
The dark field illumination source is arranged to emit narrowband light;
Said step b)
n) enhancing the defect search capability by passing the light beam of the dark field reflected image through a spatial filter;
10. The automatic defect inspection method according to claim 9, further comprising the step of: o) enhancing the defect search capability by passing the light beam of the dark field transmission image through a spatial filter.
前記サンプル上の第2パターンは、各々振動数の異なる複数の光を発光する暗視野光源に基づく既知の反射画像を参照画像として設定され、
前記ステップa)は、互いに異る振動数の多重チャネルの光源に基づく暗視野の設定に依ってサンプルの同一観察点を照明し、
前記ステップb)は、前記多重チャネルの各々にて、その第1パターンの同じ観察点を照射して得られる反射像をそれぞれ別々に検出し、
前記ステップd)は、それ等のステップb)で得られる多重反射像を既知である第2パターンの参照画像と比較し、暗視野に於ける両反射画像の差分信号を生成することを特徴とする請求項1記載の自動的欠陥検査方法。
The second pattern on the sample is set with a known reflected image based on a dark field light source emitting a plurality of lights each having a different frequency as a reference image,
Said step a) illuminates the same observation point of the sample according to the setting of the dark field based on multi-channel light sources of different frequencies;
The step b) separately detects reflected images obtained by irradiating the same observation point of the first pattern in each of the multiple channels.
In step d), the multiple reflection image obtained in step b) is compared with a known reference image of the second pattern, and a difference signal between the two reflection images in the dark field is generated. The automatic defect inspection method according to claim 1.
前記サンプル上の第2のパターンは、各々振動数の異なる複数の光を発光する明視野光源に基づく既知の反射画像を参照画像として設定され、
前記ステップa)は、互いに異る振動数の多重チャネルの光源に基づく明視野の設定に依ってサンプルの同一観察点を照明し、
前記ステップc)は、前記多重チャネルの各々にて、その第1パターンの同じ観察点を照射して得られる反射像をそれぞれ別々に検出し、
前記ステップe)は、それ等の前記ステップc)で得られる多重反射像を前記で述べた既知の第2のパターンの参照画像と比較し, 明視野に於ける両反射画像の差分信号を生成することを特徴とする請求項1記載の自動的欠陥検査方法。
The second pattern on the sample is set with a known reflected image based on a bright-field light source that emits a plurality of lights each having a different frequency as a reference image,
Said step a) illuminates the same observation point of the sample according to the setting of bright field based on multi-channel light sources of different frequencies;
The step c) separately detects reflected images obtained by irradiating the same observation point of the first pattern in each of the multiple channels.
The step e) compares the multiple reflection image obtained in the step c) with the reference image of the known second pattern described above, and generates a difference signal of both reflection images in the bright field. The automatic defect inspection method according to claim 1, wherein:
サンプル上の第1パターンに存在する欠陥を同じサンプル上の同一デザインで作られた第2パターンの既知の暗明、両視野に於ける反射像を参照して探索する自動的欠陥検出装置であって、
前記第1パターンの同一点を照射する暗視野及び明視野照明系と、
暗視野に於ける第1パターンの反射像を検出する為の暗視野像検出器と、
明視野に於ける第1パターンの反射像を検出する為の明視野像検出器と、
前記暗視野像検出器と結合し第2パターンの暗視野に於ける反射像と比較して暗視野差分信号を形成する暗視野比較器と、
前記明視野像検出器と結合し第2パターンの明視野に於ける反射像と比較して明視野差分信号を形成する明視野比較器と、
前記の暗明、各視野のそれぞれの比較器と結合し、その暗明、両差分信号をデータ処理して一元的に第1パターンの欠陥リストを形成するデータプロセッサとを具備
前記暗明、両差分信号をデータ処理することは、
1)前記暗明の両視野の差分信号に基づき2次元ヒストグラムを生成するステップと、
2)前記サンプルのプロセスまたは表面変動に関連する前記2次元ヒストグラム内の領域を特定するステップと、そして
3)かかる領域を2次元ヒストグラムを表すデータの組合わせから除外するステップと、そして
4)データの組合わせの残りからのデータに基づき、そして前記2次元ヒストグラムの除外された領域からのデータには基づかず、前記第1パターンの欠陥リストを決定するステップを含む、
ことを特徴とする自動的欠陥検査装置。
It is an automatic defect detection device that searches for defects existing in the first pattern on the sample with reference to the known dark and reflected images in both fields of the second pattern made with the same design on the same sample. And
A dark field and bright field illumination system that illuminates the same point of the first pattern;
A dark field image detector for detecting a reflected image of the first pattern in the dark field;
A bright field image detector for detecting a reflected image of the first pattern in the bright field;
A dark field comparator coupled to the dark field image detector to form a dark field difference signal compared to a reflected image in the dark field of the second pattern;
A bright field comparator coupled with the bright field image detector to form a bright field difference signal in comparison with a reflected image in the bright field of the second pattern;
Said dark-light, combined with each of the comparators of each view, the dark-light, both differential signal and data processing and a data processor to form a defect list centrally first pattern
Data processing of the dark and both differential signals
1) generating a two-dimensional histogram based on the difference signals of the dark and bright visual fields;
2) identifying a region in the two-dimensional histogram associated with a process or surface variation of the sample; and
3) excluding such regions from the combination of data representing a two-dimensional histogram; and
4) determining a defect list of the first pattern based on data from the rest of the data combination and not based on data from the excluded area of the two-dimensional histogram.
An automatic defect inspection apparatus characterized by that.
前記自動的欠陥検査装置は、前記データプロセッサと結合し、前記第1パターンの前記欠陥リストを後処理させる事に依り、その中の既知であって無害な虚偽欠陥のみを選別し且つ排除する後処理プロセッサを具備することを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。  After the automatic defect inspection device is coupled with the data processor and post-processes the defect list of the first pattern, after selecting and eliminating only known and harmless false defects therein The automatic defect inspection apparatus according to claim 13, further comprising a processing processor. 前記暗視野及び明視野照明系は、暗視野照明サブシステムと明視野照明サブシステムとを含むことを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。  The automatic defect inspection apparatus according to claim 13, wherein the dark field and bright field illumination system includes a dark field illumination subsystem and a bright field illumination subsystem. 前記暗視野及び明視野照明サブシステムは、互いに異る振動数の光を発光することを特徴とする請求項15記載の自動的欠陥検査装置。  The automatic defect inspection apparatus according to claim 15, wherein the dark-field and bright-field illumination subsystems emit light having different frequencies. 前記暗視野及び明視野照明サブシステムは狭帯域照明光を供与し、
前記暗視野像の検出器は空間フィルタを包含し且つ暗視野反射光を通過せしめて、欠陥検出能力を強化することを特徴とする請求項16記載の自動的欠陥検査装置。
The dark field and bright field illumination subsystem provides narrowband illumination light;
17. The automatic defect inspection apparatus according to claim 16, wherein the dark field image detector includes a spatial filter and allows dark field reflected light to pass therethrough to enhance defect detection capability.
前記サンプルは透明であって、前記第2パターンの暗明、各視野に於ける既知の透過像を参照し、
前記自動的欠陥検査装置は、
前記第1パターンから得られる暗視野透過像を検出する為の暗視野透過光検出器と、
明視野透過像を検出する為の明視野透過光検出器と、
前記暗視野透過光検出器に結合して、第1パターンと第2パターンの同じ観測点に関する暗視野透過光信号を互いに比較して差分信号を発生せしむる暗視野透過光信号比較器と、
前記明視野透過光検出器に結合して、第1パターンと第2パターンの同じ観測点に関する明視野透過光信号を互いに比較して差分信号を発生せしむる明視野透過光信号比較器とを有し
前記プロセッサは、前記の暗明、各視野のそれぞれの透過光信号比較器と結合し、その暗明、両差分信号をデータ処理して一元的に第1パターンの欠陥リストを形成することを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。
The sample is transparent, see the darkness of the second pattern, known transmission images in each field of view,
The automatic defect inspection apparatus includes:
A dark field transmitted light detector for detecting a dark field transmitted image obtained from the first pattern;
A bright-field transmitted light detector for detecting a bright-field transmitted image;
A dark field transmitted light signal comparator coupled to the dark field transmitted light detector to generate a differential signal by comparing dark field transmitted light signals for the same observation point of the first pattern and the second pattern;
A bright field transmitted light signal comparator, coupled to the bright field transmitted light detector, for comparing the bright field transmitted light signals for the same observation point of the first pattern and the second pattern with each other to generate a differential signal; The processor is combined with the transmitted light signal comparators of the dark and bright fields, and processes the dark and dark differential signals to centrally form a defect list of the first pattern. The automatic defect inspection apparatus according to claim 13.
前記自動的欠陥検査装置は、前記データプロセッサと結合され、第1欠陥リストを受けて既知の無害な虚偽欠陥のデータのみを選別して排除する後処理プロセッサを具備することを特徴とする請求項18記載の自動的欠陥検査装置。  The automatic defect inspection apparatus includes a post-processing processor that is coupled to the data processor, receives a first defect list, and selects and removes only data of known harmless false defects. 18. An automatic defect inspection apparatus according to 18. 前記暗視野及び明視野照明システムは、暗視野照明サブシステムと明視野照明サブシステムとを含むことを特徴とする請求項18記載の自動的欠陥検査装置。  The automatic defect inspection apparatus according to claim 18, wherein the dark field and bright field illumination system includes a dark field illumination subsystem and a bright field illumination subsystem. 前記暗視野及び明視野照明サブシステムは、互いに異る振動数の光を発光することを特徴とする請求項20記載の自動的欠陥検査装置。  21. The automatic defect inspection apparatus according to claim 20, wherein the dark field and bright field illumination subsystem emit light having different frequencies. 前記暗視野照明サブシステムは、 狭帯域照明光を供与し、
前記暗視野反射像検出器は第1の空間フィルタを有しており暗視野反射光を通過せしめて検出能力を強化し、
前記暗視野透過像検出器は第2の空間フィルタを有しており暗視野透過光を通過せしめて検出能力を強化することを特徴とする請求項21記載の自動的欠陥検査装置。
The dark field illumination subsystem provides narrowband illumination light;
The dark field reflected image detector has a first spatial filter to pass dark field reflected light and enhance the detection capability;
The automatic defect inspection apparatus according to claim 21, wherein the dark field transmission image detector includes a second spatial filter, and allows dark field transmission light to pass therethrough to enhance detection capability.
互いに振動数が異る照明系でもって同一観察点に関して、前記第2パターンは既知の暗視野反射像を複数参照されるよう配備され、
前記暗視野及び明視野照明系は互いに振動数が異る照明系でもってサンプルの同一観察点を照射するように設定され、
前記暗視野像検出器は複数の別々の検出器で構成され、多重光源に基づく第1パターンの暗視野反射像をそれぞれ検出するように設定され、
前記暗視野比較器はその各暗視野像検出器と結合し、それ等複数の第1パターンの暗視野反射像と各々第2パターンの暗視野反射像を比較して、それ等の差分信号を形成することを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。
With respect to the same observation point with illumination systems having different frequencies, the second pattern is arranged to refer to a plurality of known dark field reflection images,
The dark field and bright field illumination systems are set to irradiate the same observation point of the sample with illumination systems having different frequencies.
The dark field image detector is composed of a plurality of separate detectors and is set to detect a dark field reflected image of a first pattern based on multiple light sources,
The dark field comparator is coupled to each of the dark field image detectors, compares the dark field reflected image of the plurality of first patterns with the dark field reflected image of the second pattern, and outputs a difference signal thereof. The automatic defect inspection apparatus according to claim 13, wherein the automatic defect inspection apparatus is formed.
互いに振動数が異る照明系でもって同一観察点に関して、前記第2パターンは既知の明視野反射像を複数参照されるように配備され、
前記暗視野及び明視野照明系は互いに振動数が異る照明系でもってサンプルの同一観察点を照射するように設定され、
前記明視野像検出器は複数の別々の検出器で構成され、多重光源に基づく第1パターンの明視野反射像をそれぞれ検出するように配備され、
前記明視野比較器はその各明視野像検出器と結合し、得られたそれ等複数の明視野反射像と各々第2パターンの明視野反射像を比較して、それ等の差分信号を形成することを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。
With respect to the same observation point with illumination systems having different frequencies, the second pattern is arranged so that a plurality of known bright-field reflection images are referenced,
The dark field and bright field illumination systems are set to irradiate the same observation point of the sample with illumination systems having different frequencies.
The bright-field image detector is composed of a plurality of separate detectors and is arranged to detect a bright-field reflected image of a first pattern based on multiple light sources, respectively.
The bright field comparator is combined with each of the bright field image detectors, and the obtained bright field reflected images are compared with the bright pattern reflected images of the second pattern, respectively, to form a difference signal thereof. The automatic defect inspection apparatus according to claim 13.
前記暗視野及び明視野照明系は、
単一のレーザ照明光源と、
前記レーザ光源から一方向に進行する照明光を受けて、それを反射するように設置したビーム分割器と、
その光線をサンプル上の観察点に導く為のコンデンサレンズと
を含み、
前記暗視野像検出器は、サンプルからの反射光を受けるべく低い仰角で設置され、
前記明視野光検出器は、サンプルから反射した後、前記コンデンサレンズとビーム分割器を経由して入射してくる明視野像を受けるべく観察点に対面して設置されることを特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。
The dark field and bright field illumination systems are:
A single laser illumination source;
A beam splitter installed to receive illumination light traveling in one direction from the laser light source and reflect it;
Including a condenser lens for guiding the light beam to an observation point on the sample,
The dark field image detector is installed at a low elevation angle to receive reflected light from the sample,
The bright-field light detector is disposed facing the observation point so as to receive a bright-field image incident through the condenser lens and a beam splitter after being reflected from the sample. Item 14. An automatic defect inspection apparatus according to Item 13.
前記暗視野及び明視野照明系は、
一定振動数の狭帯域レーザでもって構成し暗視野照明系を供与する為にサンプルに対してこれを低い仰角に設置する狭帯域レーザ光源と、
水銀アークランプと、
前記水銀アークランプからの光線を通す第1コンデンサレンズと、
前記第1コンデンサレンズを経由する光線を一方向に反射するべく設置した第1ビーム分割器と、
サンプル上の暗視野照明と共通の観察点に第1ビーム分割器からの明視野光線を導く第2コンデンサレンズ
とを含み、
前記暗視野像検出器は、
サンプルからの反射光を第2コンデンサレンズと第1ビーム分割器経由で受けるように配備して第2ビーム分割器であって、特に選んで2色性ダイクロイックフイルムを塗布する事に依って、他の光は全て通過させるが但し前記レーザから発する暗視野照明光のみを反射するようにする為にその配置に関してはその設定角度を第2コンデンサレンズと第1ビーム分割器の位置関係と相互調整して設置された第2ビーム分割器と、
前記第2ビーム分割器から反射してくる暗視野像の光の焦点を合わせる機能を持たせる第3のレンズと、
前記暗視野反射像を検出する暗視野検出器と、
第2コンデンサレンズ、第1及び第2ビーム分割器と同一線上にしかも第2ビーム分割器の後方に設けられ、残った明視野反射像を搬送する光線、即ち第2ビーム分割器を通過して来る光線、を受けて絞り込むように配備された第4レンズと、
前記明視野反射像を受ける為にその第4レンズの後方に設置しそれと光学的に結合する明視野光検出器と
を含むこと特徴とする請求項13記載の自動的欠陥検査装置。
The dark field and bright field illumination systems are:
A narrow-band laser light source configured with a constant-frequency narrow-band laser and placed at a low elevation with respect to the sample to provide a dark field illumination system;
A mercury arc lamp,
A first condenser lens that passes light from the mercury arc lamp;
A first beam splitter installed to reflect a light beam passing through the first condenser lens in one direction;
A second condenser lens that directs the bright field light from the first beam splitter to a common observation point with the dark field illumination on the sample;
The dark field image detector comprises:
The second beam splitter is arranged to receive the reflected light from the sample via the second condenser lens and the first beam splitter, and in particular, by applying a dichroic dichroic film selectively. However, in order to reflect only the dark-field illumination light emitted from the laser, the set angle is mutually adjusted with the positional relationship between the second condenser lens and the first beam splitter. A second beam splitter installed
A third lens having a function of focusing light of a dark field image reflected from the second beam splitter;
A dark field detector for detecting the dark field reflected image;
The second condenser lens is provided on the same line as the first and second beam splitters and behind the second beam splitter, and passes through the light beam carrying the remaining bright-field reflected image, that is, through the second beam splitter. A fourth lens arranged to receive and narrow the incoming rays,
14. The automatic defect inspection apparatus according to claim 13, further comprising a bright field photodetector installed behind the fourth lens and optically coupled thereto for receiving the bright field reflected image.
前記サンプルは透明であり、
前記自動的欠陥検査装置は、
前記サンプルに光を透過させる場合、サンプルからの暗視野透過像を受ける為にサンプル面に対して低い仰角で設置する暗視野透過光検出器と、
サンプルの後面に配置して明視野透過像を受ける為の明視野透過光検出器とを具備することを特徴とする請求項25記載の自動的欠陥検査装置。
The sample is transparent;
The automatic defect inspection apparatus includes:
When transmitting light to the sample, a dark-field transmitted light detector installed at a low elevation angle with respect to the sample surface to receive a dark-field transmitted image from the sample;
26. The automatic defect inspection apparatus according to claim 25, further comprising a bright field transmitted light detector disposed on the rear surface of the sample for receiving a bright field transmitted image.
前記サンプルは透明であり、光が透過されるように配備され、
前記自動的欠陥検査装置は、
透過光を拡大させる為にそれをサンプル後方に配備された第5コンデンサレンズと、
暗視野透過光像検出器と、
明視野透過光像検出器と
を具備し、
前記暗視野透過光像検出器は、
第5コンデンサレンズの後方に設置された第3ビーム分割器であって、サンプルからの透過光を受けて、その反射面は2色性ダイクロイックフイルムで構成して暗視野透過光のみを選択的に反射するように設定し、一方他の光線は全て通過させるように配備し、前記第2のビーム分割器はこの暗視野透過光を第5コンデンサレンズが定義する光路とは別の向きに入射光を反射する様に設定された、前記第3ビーム分割器と、
第3ビーム分割器から反射する暗視野透過光を絞ってその焦点に集める様に設定された第6レンズと、
暗視野透過像を受光するように設けられた暗視野透過光検出器とを含み、
前記明視野透過像検出器は、
第7レンズであって、それを前記第3ビーム分割器の後方に設置し第5コンデンサレンズと一線上に並ぶ様にして、残りの全ての光線、即ち、第3ビーム分割器が受けた明視野透過光、を絞り込む様に配備された第7レンズと、
前記第7レンズのすぐ後方に設定され、サンプルからの明視野透過像を受光する明視野透過光検出器とを含むことを特徴とする請求項26記載の自動的欠陥検査装置。
The sample is transparent and is arranged to transmit light;
The automatic defect inspection apparatus includes:
A fifth condenser lens arranged behind the sample to expand the transmitted light;
A dark field transmitted light image detector;
A bright field transmitted light image detector,
The dark field transmitted light image detector is:
A third beam splitter installed behind the fifth condenser lens, which receives the transmitted light from the sample, and its reflective surface is composed of a dichroic dichroic film to selectively transmit only the dark field transmitted light. The second beam splitter is set to reflect, while allowing all other rays to pass through. The second beam splitter transmits the dark field transmitted light in a direction different from the optical path defined by the fifth condenser lens. The third beam splitter set to reflect
A sixth lens set to squeeze and collect the dark field transmitted light reflected from the third beam splitter at the focal point;
A dark field transmitted light detector provided to receive a dark field transmitted image,
The bright field transmission image detector is:
A seventh lens, which is placed behind the third beam splitter and aligned with the fifth condenser lens so that all the remaining rays, i.e. the light received by the third beam splitter, is received. A seventh lens arranged to narrow the field of transmitted light,
27. The automatic defect inspection apparatus according to claim 26, further comprising: a bright-field transmitted light detector which is set immediately behind the seventh lens and receives a bright-field transmitted image from a sample.
サンプル上の第1パターンに存在する欠陥を探索するに際して、同一デザインで作られた同じサンプル上の第2のパターンとを比較する方法であって、前記第2のパターンは、少なくとも一回の探索で既知の第1及び第2の応答を有する自動的欠陥検査方法において、
a)サンプルの第1パターンの対応する少なくとも2つの同一点に関して検査探索を実施し少なくとも2つの応答を得るステップと、
b)前記第1パターンのその第1応答を検出器にて処理するステップと、
c)前記第1パターンのその第2応答を検出器にて処理するステップと、
d)前記ステップb)の第1応答と第2パターンの同一点に於ける第1応答とを比較してそれ等の差分信号を生成するステップと、
e)前記ステップc)の第2応答と第2パターンの同一点に於ける第2応答とを比較してそれ等の差分信号を生成するステップと
f)前記第1応答に於ける差分信号と第2応答の差分信号の2つをデータ処理して一元的に第1のパターン欠陥リストを決定するステップとを具備し、
なお、前記第1応答に於ける差分信号と第2応答の差分信号の2つをデータ処理するステップは
1)前記第1応答に於ける差分信号と第2応答の差分信号に基づき2次元ヒストグラムを生成するステップと、
2)前記サンプルのプロセスまたは表面変動に関連する前記2次元ヒストグラム内の領域を特定するステップと、そして
3)かかる領域を2次元ヒストグラムを表すデータの組合わせから除外するステップと、そして
4)データの組合わせの残りからのデータに基づき、そして前記2次元ヒストグラムの除外された領域からのデータには基づかず、前記第1のパターンの欠陥リストを決定す るステップを含む、
ことを特徴とする自動的欠陥検査方法。
A method of comparing a second pattern on the same sample made with the same design when searching for a defect present in a first pattern on a sample, wherein the second pattern is searched at least once In an automatic defect inspection method having first and second responses known in
a) performing a test search on at least two corresponding identical points of the first pattern of samples to obtain at least two responses;
b) processing the first response of the first pattern with a detector;
c) processing the second response of the first pattern with a detector;
d) comparing the first response of step b) with the first response at the same point of the second pattern to generate their differential signal;
e) comparing the second response of step c) with the second response at the same point of the second pattern to generate their difference signal; and f) the difference signal of the first response. two of the difference signal of the second response to the data processing comprises a step of determining a defect list centrally first pattern,
The step of data processing of the difference signal in the first response and the difference signal in the second response is as follows.
1) generating a two-dimensional histogram based on the difference signal in the first response and the difference signal in the second response;
2) identifying a region in the two-dimensional histogram associated with a process or surface variation of the sample; and
3) excluding such regions from the combination of data representing a two-dimensional histogram; and
4) Based on the data from the remaining combination of the data, and not based on the data from the excluded area of the two-dimensional histogram, comprising the steps that determine the defect list of the first pattern,
An automatic defect inspection method characterized by that.
サンプル上の第1パターンに存在する欠陥を探索する目的で、同一デザインで作られた同じサンプル上の第2パターンの同一観測点を比較し、第2パターンは、少なくとも一回の探索で既知の第1及び第2の応答を発生するように配備された自動的欠陥検査装置において、
前記サンプル上の第1パターンの観測点を観測探索し少なくとも2つの応答を得る少なくとも1の画像探索機構と、
第1応答を検出する第1応答検出器と、
第2応答を検出する第2応答検出器と、
第1応答検出器と結合され、第1応答検出器の出力と第2パターンでの第1応答の出力を比較する事に依って応答の第1差分信号を生成する第1比較器と、
第2応答検出器と結合され、第2応答検出器の出力と第2パターンでの第2応答の出力を比較する事に依って応答の第2差分信号を生成する第2比較器と、
前記第1第2比較器と結合され、第1及び第2差分信号を処理して、第1パターンの1つの欠陥リストを一元的に決定するプロセッサとを具備し、
なお、前記第1及び第2差分信号を処理することは、
1)前記第1及び第2差分信号に基づき2次元ヒストグラムを生成するステップと、
2)前記サンプルのプロセスまたは表面変動に関連する前記2次元ヒストグラム内の領域を特定するステップと、そして
3)かかる領域を2次元ヒストグラムを表すデータの組合わせから除外するステップと、そして
4)データの組合わせの残りからのデータに基づき、そして前記2次元ヒストグラムの除外された領域からのデータには基づかず、前記パターンの欠陥リストを決定するステップを含む、
ことを特徴とする自動的欠陥検査装置。
For the purpose of searching for defects present in the first pattern on the sample, the same observation points of the second pattern on the same sample made with the same design are compared, and the second pattern is known by at least one search. In an automatic defect inspection apparatus deployed to generate first and second responses,
At least one image search mechanism for observing and searching for observation points of the first pattern on the sample to obtain at least two responses;
A first response detector for detecting a first response;
A second response detector for detecting a second response;
A first comparator coupled to the first response detector and generating a first differential signal of the response by comparing the output of the first response detector and the output of the first response in the second pattern;
A second comparator coupled to the second response detector and generating a second differential signal of the response by comparing the output of the second response detector and the output of the second response in the second pattern;
A processor coupled to the first second comparator for processing the first and second differential signals to centrally determine one defect list of the first pattern ;
Note that processing the first and second differential signals includes:
1) generating a two-dimensional histogram based on the first and second difference signals;
2) identifying a region in the two-dimensional histogram associated with a process or surface variation of the sample; and
3) excluding such regions from the combination of data representing a two-dimensional histogram; and
4) determining a defect list for the pattern based on data from the remainder of the data combination and not based on data from the excluded region of the two-dimensional histogram.
An automatic defect inspection apparatus characterized by that.
前記2次元ヒストグラムは前記差分信号を最初にしきい値処理すること無しに実質的に生成される請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the two-dimensional histogram is generated substantially without first thresholding the difference signal. 2チャネルより大きいものから導かれるデータに基づき2次元より大きいヒストグラムを生成し、そして前記サンプルのプロセスまたは表面変動に関連する領域を除外するために前記ヒストグラムを処理することをさらに含む請求項1記載の方法。The method of claim 1, further comprising: generating a histogram greater than two dimensions based on data derived from greater than two channels and processing the histogram to exclude regions associated with process or surface variations of the sample. the method of. 前記除外された領域は前記暗視野および明視野双方の差分信号の複合関数を表す請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the excluded region represents a composite function of both the dark field and bright field difference signals. 前記明視野反射像は時間遅延集積(TDI)センサを使用して検出される請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the bright field reflected image is detected using a time delay integrated (TDI) sensor.
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