JP6001383B2 - 欠陥検査方法及びそれを用いた装置 - Google Patents
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Description
ーンが形成された試料を載置して平面内で移動可能なステージ部と、このステージ部に載
置された試料の表面に斜め方向から光を照射する照明光学系と、この照明光学系により光
が照射された試料から散乱した光を集光する対物レンズと、この対物レンズのフーリエ変
換面において試料に形成されたパターンからの回折光を遮光する空間フィルタと、この空
間フィルタを透過した光による試料表面の像を結像する結像レンズと、この結像レンズで
結像された試料表面の像を撮像するイメージセンサとを有する検出光学系と、結像レンズ
を介して対物レンズのフーリエ変換面における試料から散乱した光の像を観察するフーリ
エ変換面観察カメラと、結像レンズと対物レンズとを介して試料表面の像を観察する試料
表面観察カメラとを有する観察光学系と、この観察光学系で観察したフーリエ変換面の画
像を表示するフーリエ変換面画像表示領域と試料表面の画像を表示する試料表面画像表示
領域と試料表面の画像の中で指定された断面の検出像を表示する断面検出像表示領域とこの断面検出像表示領域に表示された断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を表示する明るさモニタ表示領域とを備えた表示部と、検出光学系で撮像した得られた試料表面の像を処理して試料の表面の欠陥を検出する画像処理部と、ステージ部と前記照明光学系と前記検出光学系と前記観察光学系と前記表示部と前記画像処理部とを制御する制御部とを備えて構成し、空間フィルタは、フーリエ変換面において試料に形成されたパターンからの回折光が強く分布する領域の回折光を遮光する遮光パターンと、この遮光パターンの両側を透過した回折光により結像レンズを介して形成される像の光強度を低減する低減パターンとを有し、表示部の明るさモニタ表示領域には、フーリエ変換面画像表示領域上で設定された空間フィルタの遮光パターンと低減パターンとの幅に基づいて断面検出像表示領域に表示された断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を表示し、
制御部は表示部のフーリエ変換面画像表示領域上で設定された空間フィルタの遮光パターンと低減パターンとの幅との条件に基づいて空間フィルタを制御することを特徴とする。
表面にパターンが形成された試料の表面に斜め方向から光を照射し、この光が照射された
試料から散乱した光による料表面の像を撮像し、この撮像した得られた試料表面の像を処
理して試料の表面の欠陥を検出する欠陥検査方法において、試料表面の像を撮像すること
を、光が照射された試料から散乱した光を対物レンズで集光し、対物レンズのフーリエ変
換面において対物レンズで集光された光のうち試料に形成されたパターンからの回折光を
空間フィルタで遮光し、この空間フィルタで遮光されずに透過した光による試料表面の像
を結像レンズで結像し、この結像レンズで結像された試料表面の像をイメージセンサで撮
像することにより行い、結像レンズを介して対物レンズのフーリエ変換面における試料か
ら散乱した光の像を撮像して得た画像と、結像レンズと対物レンズとを介して試料表面の
像を撮像して得た画像とを画面上に表示し、画面上に表示された試料表面の画像上で指定
した領域の断面の検出像と断面検出像の断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を更に画面上に表示し、パターンからの回折光を空間フィルタで遮光することを、空間フィルタに形成した遮光パターンと低減パターンとを用いて行い、フーリエ変換面において試料に形成されたパターンからの回折光が強く分布する領域の回折光を遮光パターンで遮光し、この遮光パターンの両側を透過した回折光により結像レンズを介して形成される像の光強度を低減パターンで低減することにより行い、フーリエ変換面の画像と試料表面の画像と試料表面の画像上で指定した領域の断面の検出像と前記断面検出像の断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係とを表示した画面上で遮光パターンと低減パターンの幅を設定することにより空間フィルタの調整を行うようにした。
以下に、図を用いて本発明の実施例を説明する。
半導体ウェハ欠陥検査装置100は、照明光学系20、ステージ部30、検出光学系40、画像処理部60、システム制御部65、機構制御部70を備えている。
検査対象となる半導体ウェハ1はチャック2に吸着され、このチャック2がZステージ3、Z軸周りに回転する回転ステージ5、Xステージ7、Yステージ8に搭載されている。Xステージ7とYステージ8による平面内での運動により、ウェハ1を全面検査する。なお、YZθの3軸ステージを用いた螺旋状の走査手段によっても全面を検査することが可能である。検査用の照明光源10としては、レーザがあり、連続発振やパルス発振の何れでもよい。レーザの候補としては、YAG高調波の波長532nm、355nm、266nm、213nmやガスレーザの248nm(KrF)、193nm(ArF)、157nm(F2)がある。
先ず、ミラー46を図示していない駆動手段を用いて検出光学系40の光軸に挿入する(S601)。次に、ウェハ表面観察カメラ49で光学系40を介してウェハ1の表面の画像を観察し、ウェハ1の画像をGUI画面200のウェハ像表示領域510に表示する(S602)。次に、Xステージ7又はYステージ8を駆動しながらGUI画面200のウェハ像表示領域510に表示されたウェハ1の画像上で重要な検査領域を指定する(S603)。次に、ウェハ像表示領域510で指定した重要な検査領域の画像上で光強度を検出するB−B断面を指定してB−B断面の光強度の分布を断面B−B検出像表示領域にグラフ表示する(S604)。また、ウェハ像表示領域510で指定した重要な検査領域のフーリエ変換面上の画像を瞳観察カメラ48で撮像して、GUI画面200のFT像表示領域530に表示する(S605)。
実施例1の変形例1として、図1に示した空間光変調器43の別形態の空間フィルタリング手段743を図7に示す。フーリエ変換面に配置した空間フィルタリング手段743の開口748にウェハ1で発生した回折光747が伝搬しており、これを空間フィルタリング手段743に形成した遮光物746にて遮光する。この遮光物746は、実施例1で示した空間光変調器43や、従来からあるエッジが直線状の遮光帯であってもよい。
実施例1の変形例2として、空間フィルタをフーリエ変換面からデフォーカスした位置に配置することにより、パターン像のサイドローブを低減する手法を図9A及び図9Bを用いて説明する。
図10の(a)にウェハ1のパターンの像を示す。本実施例は、ウェハ1のパターン形状に応じた照明制御を行うことによりパターン像のサイドローブを抑制する手法に関するものである。ウェハ1上には、同じパターンが形成されているダイがX,Y方向に規則正しく形成されている。さらに、ダイ内のメモリ部201や周辺回路部202もX,Y方向に規則正しくパターンが形成されている。画像を検出するウェハ1の走査方向がY方向であった場合、検査のためにウェハ1の端から他方の端までY方向に直線走査する間、例えば周辺回路部202は、線状照明光1035による照射領域が隣接するダイ間で周辺回路部202の同じ位置が走査されることになる。
Claims (6)
- 表面にパターンが形成された試料を載置して平面内で移動可能なステージ部と、
該ステージ部に載置された試料の表面に斜め方向から光を照射する照明光学系と、
該照明光学系により光が照射された前記試料から散乱した光を集光する対物レンズと、
該対物レンズのフーリエ変換面において前記試料に形成されたパターンからの回折光を遮
光する空間フィルタと、該空間フィルタを透過した光による前記試料表面の像を結像する
結像レンズと、該結像レンズで結像された前記試料表面の像を撮像するイメージセンサと
を有する検出光学系と、
前記結像レンズを介して前記対物レンズのフーリエ変換面における前記試料から散乱した
光の像を観察するフーリエ変換面観察カメラと、前記結像レンズと前記対物レンズとを介
して前記試料表面の像を観察する試料表面観察カメラとを有する観察光学系と、
該観察光学系で観察した前記フーリエ変換面の画像を表示するフーリエ変換面画像表示
領域と前記試料表面の画像を表示する試料表面画像表示領域と前記試料表面の画像の中で
指定された断面の検出像を表示する断面検出像表示領域と前記断面検出像表示領域に表示された断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を表示する明るさモニタ表示領域とを備えた表示部と、
前記検出光学系で撮像した得られた前記試料表面の像を処理して前記試料の表面の欠陥
を検出する画像処理部と、
前記ステージ部と前記照明光学系と前記検出光学系と前記観察光学系と前記表示部と前
記画像処理部とを制御する制御部とを備えた欠陥検査装置であって、
前記空間フィルタは、前記フーリエ変換面において前記試料に形成されたパターンから
の回折光が強く分布する領域の回折光を遮光する遮光パターンと、該遮光パターンの両側
を透過した回折光により前記結像レンズを介して形成される像の光強度を低減する低減パ
ターンとを有し、
前記表示部の明るさモニタ表示領域には、前記フーリエ変換面画像表示領域上で設定された前記空間フィルタの遮光パターンと低減パターンとの幅に基づいて前記断面検出像表示領域に表示された断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を表示し、
前記制御部は前記表示部の前記フーリエ変換面画像表示領域上で設定された前記空間フィルタの遮光パターンと低減パターンとの幅の条件に基づいて前記空間フィルタを制御する
ことを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項1記載の欠陥検査装置であって、前記空間フィルタの低減パターンは、前記遮光
パターンの両側において、光の透過率を段階的に変化させたパターンであることを特徴と
する欠陥検査装置。 - 請求項1記載の欠陥検査装置であって、前記空間フィルタの低減パターンは、前記遮光
パターンの一方の側のエッジ部に形成された位相差膜であって、該位相差膜を透過した光
の位相を、前記遮光パターンの他方の側の前記位相差膜が形成されていない側を透過した
光の位相に対してπずらすことを特徴とする欠陥検査装置。 - ステージに載置された表面にパターンが形成された試料の表面に斜め方向から光を照射
し、
該光が照射された前記試料から散乱した光による前記試料表面の像を撮像し、
該撮像した得られた前記試料表面の像を処理して前記試料の表面の欠陥を検出する欠陥
検査方法であって、
前記試料表面の像を撮像することを、前記光が照射された前記試料から散乱した光を対
物レンズで集光し、前記対物レンズのフーリエ変換面において前記対物レンズで集光され
た光のうち前記試料に形成されたパターンからの回折光を空間フィルタで遮光し、該空間
フィルタで遮光されずに透過した光による前記試料表面の像を結像レンズで結像し、該結
像レンズで結像された前記試料表面の像をイメージセンサで撮像することにより行い、
前記結像レンズを介して前記対物レンズのフーリエ変換面における前記試料から散乱し
た光の像を撮像して得た画像と、前記結像レンズと前記対物レンズとを介して前記試料表
面の像を撮像して得た画像とを画面上に表示し、
前記画面上に表示された前記試料表面の画像上で指定した領域の断面の検出像と前記断面の検出像の断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係を更に前記画面上に表示し、
前記パターンからの回折光を前記空間フィルタで遮光することを、前記空間フィルタに
形成した遮光パターンと低減パターンとを用いて行い、前記フーリエ変換面において前記
試料に形成されたパターンからの回折光が強く分布する領域の回折光を前記遮光パターン
で遮光し、該遮光パターンの両側を透過した回折光により前記結像レンズを介して形成さ
れる像の光強度を前記低減パターンで低減することにより行い、
前記フーリエ変換面の画像と前記試料表面の画像と前記試料表面の画像上で指定した領域の断面の検出像と前記断面検出像の断面の領域ごとの明るさと遮光位置との関係とを表示した画面上で前記遮光パターンと前記低減パターンの幅を設定することにより前記空間フィルタの調整を行うことを特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項4記載の欠陥検査方法であって、前記空間フィルタの低減パターンにより、前記遮光パターンの両側において、光の透過率を段階的に変化させることを特徴とする欠陥検査方法。
- 請求項4記載の欠陥検査方法であって、前記空間フィルタの低減パターンは、前記遮光パターンの一方の側のエッジ部に形成された位相差膜であって、前記結像レンズを介して形成される像の光強度を前記低減パターンで低減することを、前記位相差膜を透過した光の位相を、前記遮光パターンの他方の側の前記位相差膜が形成されていない側を透過した光の位相に対してπずらすことにより行うことを特徴とする欠陥検査方法。
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