JP5946751B2 - 欠陥検出方法及びその装置並びに欠陥観察方法及びその装置 - Google Patents
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Description
から入射させて試料に照射し、光が照射された試料から発生した散乱光のうち対物レンズ
に入射した散乱光を集光して散乱光の像を結像し、この結像した散乱光の像を撮像して画
像を取得し、取得した画像を処理して試料上の欠陥を抽出してこの抽出した欠陥の位置情
報を求め、この求めた欠陥の位置情報を出力することにより行い、散乱光の像を結像する
ことを、対物レンズに入射した散乱光を対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて対物レンズ開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光の成分を一部遮光した光を結像することにより、対物レンズの開口の外縁部に近い領域に散乱する散乱光による尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を結像し、抽出した欠陥の位置情報を、対物レンズの開口の外縁部に近い領域に散乱する散乱光による尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を撮像して取得した画像から抽出した欠陥の輝度信号に基づいて求めるようにした。
載置手段と、この載置手段に載置された試料の表面に光を斜方から入射させて試料に照射
する照明手段と、この照明手段により光が照射された試料から発生した散乱光を集光する
対物レンズとこの対物レンズで集光した散乱光の像を結像する結像レンズとこの結像レン
ズで結像した散乱光の像を撮像する撮像素子とを有する撮像手段と、撮像手段で散乱光の
像を撮像して得た散乱光の画像を処理して試料上の欠陥を抽出してこの抽出した欠陥の位
置情報を求める画像処理手段と、画像処理手段で求めた欠陥の位置情報を出力する出力手
段とを備えて構成し、撮像手段は、対物レンズに入射した散乱光のうち対物レンズの開口
の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光を一部遮光する対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを更に備え、このフィルタを透過した散乱光を結像レンズで結像することにより対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を結像し、この結像した尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を撮像素子で撮像し、画像処理手段は、欠陥の位置情報を、尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を撮像して取得した画像から抽出し
た欠陥の輝度信号に基づいて求めるようにした。
検出された試料上の欠陥の位置情報を用いてステージ上に載置された試料に光を照射して
試料から発生する散乱光の像を対物レンズを介して撮像し、この撮像して得た散乱光の画像を処理して欠陥のステージ上での位置情報を求め、この求めた欠陥のステージ上での位置情報を用いて他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を修正し、この修正した位置情報を用いてステージ上に載置された試料上の他の検査装置で検出された欠陥を観察することにより行い、散乱光の像を撮像することを、ステージ上に載置された他の検査装置で欠陥が検出された試料の表面に光を斜方から入射させて試料に照射し、この光の照射により試料表面で発生した散乱光のうち対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光の成分を対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて一部遮光した光により結像することにより、対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を結像し、この結像した散乱光の像を撮像して対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を取得することにより行い、欠陥のステージ上での位置情報を求めることを、取得した対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を処理して試料上の欠陥を抽出し、対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象を抑制した散乱光の画像から抽出した欠陥の輝度信号に基づいて抽出した欠陥の位置情報を求めるようにした。
置で検出された試料上の欠陥の位置情報を用いてステージ上に載置された試料に光を照射
して試料から発生する散乱光の像を対物レンズを介して撮像し、この撮像して得た散乱光の画像を処理して欠陥のステージ上での位置情報を求め、この求めた欠陥のステージ上での位置情報を用いて他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を修正し、この修正した位置情報を用いてステージ上に載置された試料上の他の検査装置で検出された欠陥を観察することにより行い、散乱光の像を撮像する工程において、撮像した散乱光の像に尾引き現象が発生しているかをチェックし、散乱光の像に尾引き現象が発生している場合には、尾引き現象が発生した欠陥に光を斜方から照射し、光の照射により欠陥で発生した散乱光のうち対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光の成分を対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて一部遮光した光により結像することにより、対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した散乱光の像を結像し、この結像した散乱光の像を撮像して散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を取得し、この取得した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を処理して試料上の欠陥を抽出し、この抽出した欠陥の輝度信号に基づいて抽出した欠陥の位置情報を求めるようにした。
置で検査されて欠陥が検出された試料を載置するステージ手段と、このステージ手段に載
置された試料上の欠陥の位置情報を用いて試料に光を照射して試料からの散乱光の像を撮
像する撮像手段と、この撮像手段で撮像して得た散乱光の画像から欠陥を検出してこの検
出した欠陥の位置情報を求める位置情報抽出手段と、位置情報抽出手段で求めた欠陥の位
置情報を用いて他の検査装置で検出した試料上の欠陥の位置情報を修正する欠陥位置情報
修正手段と、この欠陥位置情報修正手段で修正した位置情報を用いて試料上の他の検査装
置で検出された欠陥を観察する欠陥観察手段とを備えて構成し、撮像手段は、ステージ手
段に載置された他の検査装置で欠陥が検出された試料の表面に光を斜方から入射させて試
料に照射する照明部と、この照明部により光が照射された試料から発生した散乱光を集光
する対物レンズとこの対物レンズで集光した散乱光のうち対物レンズの開口の外縁部に近
い領域へ散乱した散乱光を一部遮光する対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタと、このフィルタを透過した散乱光を結像させることにより尾引き現象の発生が抑制された散乱光の像を結像する結像レンズと、この結像レンズにより結像した尾引き現象の発生が抑制された散乱光の像を撮像する撮像素子とを有する撮像部とを備え、位置情報抽出手段は、撮像部で尾引き現象の発生が抑制された散乱光の像を撮像して得た画像を処理して試料上の欠陥を抽出し、この抽出した欠陥の輝度信号に基づいて欠陥の位置情報を求めるように構成した。
以下に、図を用いて本発明の実施例を説明する。
図1に示した本実施例による欠陥検査装置100は、光学顕微鏡105、信号処理部221、画像表示部222、信号記憶部223、制御部224を備えて構成される。制御部224は、図示していない通信手段で外部のデータ処理装置と接続されている。
近年のLSI製造においては、高集積化のニーズに対応した回路パターンの微細化により、デバイスの性能に悪影響を及ぼす欠陥のサイズも微小化している。これに対応して、光学式欠陥検査装置の検出すべき欠陥寸法の微小化が求められ、欠陥の検出感度向上のために高NAの検出光学系が、検査装置で採用されている。これは、検出光学系の分解能がNAに反比例すること、NAが大きいほど検出対象欠陥からの散乱光を多く捕集できることによる。しかし、高NAの検出光学系をもつ暗視野光学顕微鏡の場合、空間的に局所的に集中して散乱する欠陥において、欠陥の暗視野像が点に結像せず彗星のように尾を引く尾引き現象が生じ、欠陥の暗視野画像から欠陥座標を導出する場合、尾引き現象によって生じた尾によって、導出される欠陥座標精度が低下する。また、観察者に本来の欠陥形状とは大きく異なる印象を与えてしまうという課題がある。
光顕画像の尾引き現象とは、実際の欠陥形状とは異なり、長く伸びた欠陥像になる現象のことを称す。図2(a)の欠陥例381に示すような上方から見たとき(Top view)と正面から見たとき(Front view)に共にほぼ等方的な形状の欠陥3811乃至3814において、欠陥の暗視野像の例383に示すように、レーザの入射方向314に沿って伸びる方向(暗視野像例383中の左から右)に尾が伸びる尾引き現象がある。
(A)開口境界での回折光強度の異方性
(B)散乱光が開口境界近傍に投影され新光源の発生
(C)開口境界での急激な散乱光強度の変化
図4(a)は、レーザの入射方向から伸びる方向に尾を引く尾引き欠陥の散乱光分布例(NA1.00)である。領域342は散乱光強度の著しく強い領域、領域341は散乱光強度の弱い領域である。線343は、照明の入射面を表している。照明光の入射面とは、試料表面に垂直かつ、照明光の光軸に平行な面で、かつ照明光の光軸を面内に含む面のことである。円345はNA0.90、円346はNA0.40、の開口境界をそれぞれ示している。図4(a)の場合、NA0.90の検出光学系では、開口境界と欠陥散乱光の強度の強い領域が重なっている。
図4(b)に示すように、散乱光強度の強い領域342と開口境界(図4(b)ではNA0.90の開口境界345)が重なった場合、開口境界での散乱光強度の異方性が大きくなる。開口境界での散乱光強度が強い領域では、他の領域に比べ、回折光強度が強くなる。像面に集光するため、像の拡がる方向は強い散乱光強度の方位角と、その方位角と光軸対称な方位角方向である。
散乱光強度の強い領域が、開口境界と重なることにより、強い散乱光が開口境界に照射され開口境界において散乱光が反射もしくは散乱され、新しい光源358となり、尾引き現象を発生させる。
図4(a)のように、欠陥からの散乱光が、低角度の局所領域(0次光)に集中して散乱する場合の、開口境界での散乱光強度の強い領域342と、検出光学系の光軸301を通る線343上の散乱光の強度変化360を図4(d)及び(e)に記す。図4(d)において、横軸344は照明の入射面(図4(a)の線343)上の位置を、縦軸361は散乱光強度を、領域346はNA0.40の検出光学系の検出領域を、領域345はNA0.90の検出光学系の検出領域をそれぞれ示している。又、図4(e)の点線362は開口境界の強度変化を示している。図4(e)からも判るように、開口が広がるにつれ開口境界での強度変化362が著しく大きくなる。この強度変化が大きいほど、より開口外に光が広がる。
検査対象の試料101を試料ホルダ102に載置した状態で試料101を明視野観察するために、明視野光源212から照明光を発射し、照明レンズ213を透過した照明光をハーフミラー214で光量の半分を対物レンズ202の側に反射して対物レンズ202に入射させ、試料101の表面を明視野照明する。試料101から反射した光のうち対物レンズ202に入射した反射光は、その半分の光量がハーフミラー214を透過してレンズ203および204で集光され、結像レンズ206により試料101の表面の像が撮像素子207の検出面上に結像される。
実施例1で説明した欠陥検査装置100の変形例を図9を用いて説明する。
本変形例は、図1に示した実施例1における欠陥検査装置100の構成において、光学顕微鏡1051に照明光学系を2組備えた点が異なる。すなわち、本変形例における欠陥検査装置200は、図9に示すように、光学顕微鏡1051、信号処理部221、画像表示部222、信号記憶部223、制御部2241を備えて構成される。制御部2241は、図示していない通信手段で外部のデータ処理装置と接続されている。
本実施形態のレビュー装置1000は、被検査対象の試料101を搭載する試料ホルダ102、この試料ホルダ102を移動させて試料101の全面を走査電子顕微鏡106(以下SEMと記述)の下に移動可能なステージ103、試料101を詳細観察するSEM106、SEM106の焦点を試料101の表面に合わせる為に試料101の表面の高さを検出する光学式高さ検出システム104、試料101の欠陥を光学的に検出して試料101上の欠陥の詳細位置情報を取得する光学顕微鏡105、SEM106と光学顕微鏡105の対物レンズを収納する真空漕112、SEM106および光学式高さ検出システム104および光学顕微鏡105を制御する制御システム125、ユーザインターフェース123、ライブラリ122、検査装置107等の上位システムへ接続するネットワーク121、検査装置107の外部データ等を保存し制御システムに与える記憶装置124、で構成されている。
Claims (15)
- 試料の表面に光を斜方から入射させて前記試料に照射し、
該光が照射された前記試料から発生した散乱光のうち対物レンズに入射した散乱光を集
光して前記散乱光の像を結像し、
該結像した散乱光の像を撮像して画像を取得し、
該取得した画像を処理して前記試料上の欠陥を抽出して該抽出した欠陥の位置情報を求
め、
該求めた欠陥の位置情報を出力する欠陥検出方法であって、
前記散乱光の像を結像することを、前記対物レンズに入射した散乱光を前記対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域を透過した散乱光の成分を一部遮光した光を結像することにより、前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を結像し、
前記抽出した欠陥の位置情報を、前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した
散乱光による尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を撮像して取得した画像から抽
出した欠陥の輝度信号に基づいて求める
ことを特徴とする欠陥検出方法。 - 請求項1記載の欠陥検出方法であって、前記フィルタは前記対物レンズに入射した散乱光を前記対物レンズの視野に対して同心円状に遮光することを特徴する欠陥検出方法。
- 請求項1記載の欠陥検出方法であって、前記フィルタは前記対物レンズに入射した散乱光を前記対物レンズの開口に対して前記対物レンズ開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光が発生する領域の一部を部分的に遮光することを特徴する欠陥検出方法。
- 試料を載置する載置手段と、
該載置手段に載置された試料の表面に光を斜方から入射させて前記試料に照射する照明
手段と、
該照明手段により光が照射された前記試料から発生した散乱光を集光する対物レンズと
該対物レンズで集光した前記散乱光の像を結像する結像レンズと該結像レンズで結像した
前記散乱光の像を撮像する撮像素子とを有する撮像手段と、
該撮像手段で前記散乱光の像を撮像して得た前記散乱光の画像を処理して前記試料上の
欠陥を抽出して該抽出した欠陥の位置情報を求める画像処理手段と、
該画像処理手段で求めた欠陥の位置情報を出力する出力手段と
を備えた欠陥検出装置であって、
前記撮像手段は、前記対物レンズに入射した散乱光のうち前記対物レンズの開口の外縁
部に近い領域へ散乱した散乱光を一部遮光する前記対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを更に備え、該フィルタを透過した散乱光を前記結像レンズで結像することにより前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を結像し、該結像した尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を前記撮像素子で撮像し、
前記画像処理手段は、前記欠陥の位置情報を、前記尾引き現象の発生を抑制した前記散
乱光の像を撮像して取得した画像から抽出した欠陥の輝度信号に基づいて求める
ことを特徴とする欠陥検出装置。 - 請求項4記載の欠陥検出装置であって、前記フィルタは、前記対物レンズに入射した散
乱光を前記対物レンズの視野に対して同心円状に遮光することを特徴する欠陥検出装置。 - 請求項4記載の欠陥検出装置であって、前記フィルタは、前記対物レンズに入射した散
乱光を前記対物レンズの開口に対して前記対物レンズの外縁部に近い領域へ散乱した散乱
光が発生する領域の一部を部分的に遮光することを特徴する欠陥検出装置。 - 他の検査装置で検出された試料上の欠陥の位置情報を用いてステージ上に載置された前
記試料に光を照射して前記試料から発生する散乱光の像を対物レンズを介して撮像し、
該撮像して得た前記散乱光の画像を処理して前記欠陥の前記ステージ上での位置情報を
求め、
該求めた欠陥の前記ステージ上での位置情報を用いて前記他の検査装置で検出した前記
試料上の欠陥の位置情報を修正し、
該修正した位置情報を用いて前記ステージ上に載置された試料上の前記他の検査装置で
検出された欠陥を観察する欠陥観察方法であって、
前記散乱光の像を撮像することを、
前記ステージ上に載置された前記他の検査装置で欠陥が検出された試料の表面に光を斜
方から入射させて前記試料に照射し、
該光の照射により前記試料表面で発生した散乱光のうち前記対物レンズの開口の外縁部に
近い領域へ散乱した散乱光の成分を前記対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて一部遮光した光により結像することにより、前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光による尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を結像し、
該結像した散乱光の像を撮像して前記散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を
取得することにより行い、
前記欠陥の前記ステージ上での位置情報を求めることを、
前記取得した前記散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を処理して前記試料上
の欠陥を抽出し、
前記散乱光による尾引き現象を抑制した前記散乱光の画像から前記抽出した欠陥の輝度信
号に基づいて前記抽出した欠陥の位置情報を求める、
ことを特徴とする欠陥観察方法。 - 他の検査装置で検出された試料上の欠陥の位置情報を用いてステージ上に載置された前
記試料に光を照射して前記試料から発生する散乱光の像を対物レンズを介して撮像し、
該撮像して得た前記散乱光の画像を処理して前記欠陥の前記ステージ上での位置情報を
求め、
該求めた欠陥の前記ステージ上での位置情報を用いて前記他の検査装置で検出した前記
試料上の欠陥の位置情報を修正し、
該修正した位置情報を用いて前記ステージ上に載置された試料上の前記他の検査装置で
検出された欠陥を観察する欠陥観察方法であって、
前記散乱光の像を撮像する工程において、
前記撮像した散乱光の像に尾引き現象が発生しているかをチェックし、
前記散乱光の像に尾引き現象が発生している場合には、
前記尾引き現象が発生した欠陥に光を斜方から照射し、
該光の照射により前記欠陥で発生した散乱光のうち前記対物レンズの開口の外縁部に近い
領域へ散乱した散乱光の成分を前記対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタを透過させて一部遮光した光により結像することにより、前記散乱光による尾引き現象の発生を抑制した前記散乱光の像を結像し、
該結像した散乱光の像を撮像して前記散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を
取得し、
該取得した前記散乱光による尾引き現象の発生を抑制した画像を処理して前記試料上の欠
陥を抽出し、
該抽出した欠陥の輝度信号に基づいて前記抽出した欠陥の位置情報を求める、
ことを特徴とする欠陥観察方法。 - 請求項7又は8に記載の欠陥観察方法であって、前記フィルタにより、前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光を前記対物レンズの開口に対して同心円状に遮光することを特徴する欠陥観察方法。
- 請求項7又は8に記載の欠陥観察方法であって、前記フィルタにより、前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱した散乱光を前記対物レンズの開口に対して前記散乱光が発生する領域の一部を部分的に遮光することを特徴する欠陥観察方法。
- 請求項7又は8に記載の欠陥観察方法であって、前記ステージに載置されて前記散乱光
の像が撮像されて欠陥の位置情報が修正された試料を、前記ステージに載置した状態で搬
送して前記欠陥の観察を行うことを特徴する欠陥観察方法。 - 他の検査装置で検査されて欠陥が検出された試料を載置するステージ手段と、
該ステージ手段に載置された前記試料上の欠陥の位置情報を用いて該試料に光を照射し
て該試料からの散乱光の像を撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像して得た前記散乱光の画像から欠陥を検出して該検出した欠陥の位置情
報を求める位置情報抽出手段と、
該位置情報抽出手段で求めた欠陥の位置情報を用いて前記他の検査装置で検出した前記
試料上の欠陥の位置情報を修正する欠陥位置情報修正手段と、
該欠陥位置情報修正手段で修正した位置情報を用いて前記試料上の前記他の検査装置で
検出された欠陥を観察する欠陥観察手段と
を備えた欠陥観察装置であって、
前記撮像手段は、
前記ステージ手段に載置された前記他の検査装置で欠陥が検出された試料の表面に光を
斜方から入射させて前記試料に照射する照明部と、
該照明部により光が照射された前記試料から発生した散乱光を集光する対物レンズと該対
物レンズで集光した前記散乱光のうち前記対物レンズの開口の外縁部に近い領域へ散乱し
た散乱光を一部遮光する前記対物レンズの半径方向に対して透過率が徐々に変化する透過率分布を有するフィルタと、該フィルタを透過した散乱光を結像させることにより尾引き現象の発生が抑制された前記散乱光の像を結像する結像レンズと、該結像レンズにより結像した尾引き現象の発生が抑制された前記散乱光の像を撮像する撮像素子とを有する撮像部とを備え、
前記位置情報抽出手段は、前記撮像部で前記尾引き現象の発生が抑制された散乱光の像を
撮像して得た画像を処理して前記試料上の欠陥を抽出し、該抽出した欠陥の輝度信号に基
づいて該欠陥の位置情報を求める
ことを特徴とする欠陥観察装置。 - 請求項12記載の欠陥観察装置であって、前記フィルタは、前記対物レンズに入射した
散乱光を前記対物レンズの視野に対して同心円状に遮光することを特徴する欠陥観察装置
。 - 請求項12記載の欠陥観察装置であって、前記フィルタは、前記対物レンズに入射した
散乱光を前記対物レンズの開口に対して前記散乱光が発生する領域の一部を部分的に遮光
することを特徴する欠陥観察装置。 - 請求項12記載の欠陥観察装置であって、前記ステージ手段は、前記撮像手段で前記散
乱光の像が撮像されて欠陥の位置情報が修正された試料を、前記欠陥観察手段の位置まで
搬送し、前記欠陥観察手段において、前記試料を前記ステージ手段に載置した状態で欠陥の観察を行うことを特徴する欠陥観察装置。
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