JPH01180067A - パターン欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路などの物品の反射型パター
ンの欠陥を、レーザ光回折パターン空間周波数フィルタ
リング方式を用いて検出するパターン欠陥検査装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置として、例えば特公昭５６−１６５
４２号公報記載のものがあり、これでは被検物の透過像
を用いてパターンの欠陥検査を行っていた。

一方、反射像を用いるものとして、本件出願人による特
願昭６２−３８７７０号（名称「パターン欠陥検査装置
」）に記載のものがある。第４図はこの反射型のパター
ン欠陥検査装置を示す構成図であり、図において、１は
レーザ等の可干渉光源、２７は光源からの光を拡大して
平行光にするためのコリメータ、１２．１４はハーフミ
ラ−１７は載物台に載せられた規則的な被検パターンを
有する被検物、８，９は被検′＃７を移動させるＸ−Ｙ
ステージ、１３は被検物７からの反射光を集めるレンズ
、１６は被検物７のレンズ１３による結像位置に配置さ
れた欠陥検出用カメラ、１７はカメラ１６からの出力信
号を処理して欠陥位置を検出する信号処理部、１８は欠
陥を表示するＴＶモニタ、１５はレンズ１３の焦点（後
焦点）位置に置かれ、被検物７の正常パターンによる回
折光を除去する空間フィルタ、１９はレンズ１３の後焦
点位置での反射光による回折パターンの位置を検出する
カメラ、２０はこの回折パターンの正規の位置からの位
置ずれ量を算出し、煽り角調整機構１０と回転角調整機
構１１に補正指令を発する制御装置である。

次に動作について説明する。

レーザ発振器１から発した光はハーフミラ−１２により
反射され、被検物７の被検パターンに照射される。被検
物７からの反射光はハーフミラ−１２を透過し、レンズ
１３で集光された後、ハーフミラ−１４により２つに分
けられ、一方は空間フィルタ１５に至り、他方は回折パ
ターン位置検出用カメラ１９に入光する。空間フィルタ
１５はその位置で正常パターンの回折パターンを写真乾
板を露光して作製され、現像処理後、再び露光位置に正
確にもどして固定される。次に検査時には反射光による
回折光をカメラ１９で観察し、その回折パターンの位置
を検出する。制御装置２０で被検物の光軸に対する煽り
角と回転角のずれを補正する指示を与え、フィルタ１５
の回折パターンと被検物の正常パターンの反射回折光と
の位置合わせを行う。そして検査時の正常パターンの成
分はフィルタ１５によりカットされて除去され、欠陥信
号のみが透過し、カメラ１６で観測されてモニタ１８に
欠陥が映し出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパターン欠陥検査装置は以上のように構成されて
いるので、被検物の検査パターンが繰り返しパターンで
あり、しかもレーザ光の照射領域内に少なくとも十数個
の繰り返しがないと十分に空間フィルタリングできる空
間フィルタが作製できないという欠点があった。また繰
り返し周期が十分にあってもパターンが段差を持ってい
たり、エツジが丸みを持つ場合は同様にフィルタリング
が十分になされず、結果的にＳＮ比が劣化するという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、被検パターンの繰り返し周期が少ない場合や
、パターンが段差や丸みを持っているような場合であっ
ても、十分にフィルタリングでき、ＳＮ比良（欠陥検出
処理が可能であるパターン欠陥検査装置を得ることを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るパターン欠陥検査装置は、レーザ光源の
光路を物体光と参照光の２系統に分ける手段を設け、空
間フィルタをこの２光波を重ね合わせたホログラムでも
って作製し、パターン欠陥検出時にはこのホログラムか
らなる空間フィルタに物体光のみを入射させて正常パタ
ーンからの回折光を遮断及び回折させ、欠陥パターンを
フィルタリングして欠陥検出を行うようにしたものであ
る。

〔作用〕 この発明におけるパターン欠陥検査装置においては、物
体からの反射回折光に参照照明光を重ね合わせて空間フ
ィルタを作製するため、空間フィルタはホログラムとな
る。その結果、空間フィルタ上では強い反射回折光を濃
淡パターンで記録すると同時に、被検パターン中の繰り
返し周期が少ないために強度の弱い反射回折光や被検パ
ターン中に含まれる段差やエツジの丸み部分からの弱い
反射回折光を干渉縞として記録できるので、欠陥検出時
には、記録部分で反射回折光の吸収と同時に回折が起こ
り、フィルタリング性能が向上する。

また、記録パターンが干渉縞になっていると、欠陥信号
はフィルタ上の広い範囲を通過するため減衰が少なく、
結果として、目的の欠陥信号に対してバックグラウンド
の擬似信号が減少するためにＳＮ比が向上する。つまり
、効率の高いフィルタリングが実行できるため、より高
性能なパターン欠陥検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるパターン欠陥検査装
置を示す構成図であり、図において、１はアルゴンレー
ザ光源などの可干渉光源、３はレーザ光源１の出力をコ
ントロールするための可変ＮＤフィルタ、２．４．６は
シャッタ機構、５はハーフミラ−２８によって分けられ
た２光路のうち、参照照明光の光量をコントロールする
ための可変ＮＤフィルタ、２７はもう一方の光路のレー
ザ・ビームを平行光にするためのコリメータ、１２．１
４はハーフミラ−１７は被検物、８．９はＸ−Ｙステー
ジ、１０はＺ軸兼煽り軸可変ステージ、１１は回転ステ
ージ、１３は対物レンズ、１５は対物レンズ１３の後焦
点面に置かれた空間フィルタ、２４は反射回折光強度検
出器、２５は検出器２４を光路内空間フィルタ１５の直
後に配置するための送り機構、２６は検出器２４で検出
した光強度から可変ＮＤフィルタ５及びシャフタ２゜４
．６の開閉時間をコントロールする制御装置、１６はフ
ィルタリング後欠陥を検出するＩＴＶカメラ、１７は検
出した信号を処理する信号処理装置、１日は欠陥を表示
するＴＶモニタなどの表示装置、２３は第２光路の光を
導くシングルモードファイバー、２１はファイバー２３
に光を入射させるための光学系、２２はファイバー２３
で送られてきた光を空間フィルタ１５に照射するための
射出光学系、１９はハーフミラ−１４によって分けられ
た反射回折光のフーリエパターンを観察するだめのＩＴ
Ｖカメラ等の検出器、２０はフーリエパターンの検出位
置より、被検物の位置ずれを検出し、六輪ステージ９〜
１１に補正信号を与える制御装置である。

第２図は上記実施例に係る反射回折光強度検出器２４の
受光面を示す図である。図において、斜線部２９は太陽
電池であり検出部を示している。

太陽電池は縦横３個ずつ合計９個が配置されている。

また第３図は第２図と同じ尺度で見た場合の空間フィル
タ１５上の記録された反射回折パターンを模式的に示し
た略図である。３１はＯ次光カットフィルタ、３２．３
３はそれぞれ記録された回折パターンで、３２は反射回
折光の平均強度が大きい部分、３３は平均強度が小さい
部分、つまりホログラムになっている部分である。

次に動作について説明する。

アルゴンレーザ１から発した光は、シャッタ２゜可変Ｎ
Ｄフィルタ３を通った後、ハーフミラ−２８を通って２
光路に分けられる。一方は物体光としてシャフタロを通
過後、コリメータ２７によって平行光となり、ハーフミ
ラ−１２によって被検物７に照射される。被検物７から
の反射回折光はハーフミラ−１２を通過し、対物レンズ
１３で集光されたのち、さらにハーフミラ−１４によっ
て２つに分けられ、一方が空間フィルタ１５に至る。

もう一方は反射回折光パターン位置検出用ＩＴＶカメラ
１９に入光する。ここで、空間フィルタ１５とＩＴＶカ
メラ１９とは共に対物レンズ１３の後焦点位置に配置さ
れているので、空間フィルタ１５上での反射回折光パタ
ーンは、ＩＴＶカメラ１９上で検出される反射回折光パ
ターンと等しい。

さらに、最初のハーフミラ−２８で分けられたもう一方
の光が入射光学系２１を通ってシングルモードファイバ
ー２３に至り、出射光学系２２を介して空間フィルタ１
５に拡がりながら入射する。

最初の手順として、被検サンプルとして欠陥を含まない
パターン付半導体ウェハを被検物７の位置に配置し、検
出器２４を規定の位置に設定し、まず、シャッタ２．６
を開放し、検出器２４ですンプルの反射回折光の強度を
測定し、参照照明光の強度と露光時間を計算する。その
後シャッタ６を閉じ、シャッタ４を開放して可変ＮＤフ
ィルタ３を動かして参照照明光強度を計算で求めた値に
設定する。

第２手順として、全てのシャッタを閉じ、空間フィルタ
１５の位置に未露光の写真乾板を配置する。次いでシャ
ッタ２，４．６を同時、もしくは順次開閉して必要な露
光量を写真乾板に与え、その後写真乾板を現像しホログ
ラフィック空間フィルタとする。

第３手順として、検出器２４を光路から排し、被検サン
プルを検査したい目的のウェハに置き換え、シャッタ２
．６を開いてＩＴＶカメラ１９より入力した信号を処理
して載物台を動かし、ウェハの位置決めをする。ここで
、被検ウェハからの反射回折光はきちんと位置決めされ
た空間フィルタ上に物体光として入射する。ウェハ上の
正常パターンからの反射回折光は、空間フィルタ１５上
に形成されたパターンによって遮断（つまり吸収）と同
時に回折（但し回折光は発散する）され、はとんどは検
出カメラ１６に至らない。一方、欠陥信号は空間フィル
タ１５を通過し、検出カメラ１６上に欠陥信号として入
力され、欠陥の有無の判定及び記憶表示が信号処理装置
１７とＴＶモニタ１８で行われる。

以上のように本発明の実施例によれば、空間フィルタは
、結像レンズの後焦点位置で正常な反射型パターンの反
射光の光強度分布を測定し、その値から参照照明光の強
度及び露光時間を計算し、その計算結果に基づいて２つ
のシャッターの開放時間を同時に制御し、ホログラフィ
ックに露光することにより作製したので、空間フィルタ
はホログラムとなり、その結果、空間フィルタ上では強
い反射回折光を濃淡パターンで記録できると同時に、被
検パターン中の繰り返し周期が少ないために強度が弱い
ような反射回折光や、被検パターン中に含まれる段差や
エツジの丸み部分からの弱い反射回折光を干渉縞として
記録できるので、反射回折光を吸収と同時に回折でき、
また記録パターンが干渉縞になっていることから、欠陥
信号はフィルタ上の広い範囲を通過でき減衰が最小限に
留まり、結果として目的の欠陥信号に対してバックグラ
ウンドの擬似信号が減少し、ＳＮ比が向上する効率のよ
いフィルタリングが実現できる。

なお、上記実施例では反射物体であるパターニング後の
半導体ウェハについて説明したが、本発明の方式は反射
物体に限らず、透過物体であるＩＣマスクやパターニン
グ後の液晶平面デイスプレィなどの、パターン欠陥及び
付着異物の検出にも同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るパターン欠陥検査装置に
よれば、レーザ光源の光路を物体光と参照照明光の２系
統に分ける手段を設け、空間フィルタをこの２光波を重
ね合わせたホログラムで作製し、検出時にはホログラム
に物体光のみを入射させて正常パターンからの回折光を
遮断及び回折させ、欠陥パターンをフィルタリングして
欠陥検出を行うようにしたので、繰り返し周期が少ない
ために検出性能を劣化させていたような被検パターンに
対しても空間フィルタリングの際に反射回折光を遮断と
同時に回折して、十分遮断できていなかった信号を減衰
させることができ、かつ、欠陥信号の減衰を最小限に留
めることができるため、欠陥検出時のＳＮ比が向上し、
より高性能なパターン欠陥検査装置を提供できる。さら
に、目視検査工程におけるオペレータの疲労の軽減も同
時に図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパターン欠陥検査装
置を示す構成図、第２図は第１図の検出器２４を拡大し
た図、第３図は空間フィルタの一例を示す図、第４図は
従来のパターン欠陥検査装置を示す構成図である。 ｌはレーザ光源、２．４．６はシャッタ機構、３．５は
可変ＮＤフィルタ、７は被検物、８．９はＸ−Ｙステー
ジ、１０は煽り角調整機構、１１は回転ステージ、１２
．１４．２８はハーフミラ−１１３は対物レンズ、１５
は空間フィルタ、１６は欠陥検出用ＩＴＶカメラ、１７
は信号処理装置、１８は表示装置、１９は回折光パター
ン検出用ＩＴＶカメラ、２０は制御装置、２１．２２は
ファイバー人出光学系、２３はシンクルモードファイバ
ー、２４は反射回折光強度検出器、２５は検出器位置決
め機構、２６は制御装置、２７はコリメータ、２９は検
出部、３１はＯ次光カットフィルタ、３２は強い回折パ
ターン、３３は弱い回折パターンである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に規則的に配列された被検パターンを有す
   る物品中のパターン欠陥を、レーザ光回折パターン空間
   周波数フィルタリング方式を用いて検出する装置であっ
   て、 レーザ光源の光路を物体光と参照照明光の２系統の光路
   に分ける手段と、 上記２系統の光路のそれぞれを独立に開閉するシャッタ
   機構と、 上記物品の被検パターンからの反射光を結像する結像レ
   ンズと、 該結像レンズの後焦点面での該被検パターンからの反射
   回折光のフーリェパターンの強度分布を検出する手段と
   、 上記フーリェパターンの出現位置を検知するパターン位
   置検出手段と、 上記結像レンズの後焦点位置に配置され、正常な被検パ
   ターンの反射回折光を除去する、上記物体光と参照照明
   光の２光波を重ね合わせたホログラムからなる空間周波
   数フィルタと、 上記空間周波数フィルタを透過した反射光の像を検出し
   てパターン欠陥検出を行うパターン欠陥検出手段と、 上記パターン位置検出手段の出力に基づいて上記空間フ
   ィルタの位置と反射回折光パターン位置とがマッチング
   するように、煽り角及び回転角を調整する機能を備えた
   被検物を載せる載物台とを備えたことを特徴とするパタ
   ーン欠陥検査装置。