JPH02114386A - 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〕 この発明は欠陥検査ｇ置に関し、半導体集積回路、ＴＰ
Ｔ液晶平面デイスプレィ等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もの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本件出願人による特願
昭８２−３８７７０号（名称「パターン欠陥検査装置」
）に記載のものがある。第２図はこの反射型のパターン
欠陥検査ｖ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、４は光源１からの光を拡大して
平行光にするためのコリメータ、６．７はハーフミラ−
１８は載物台に載せられた規則的な被検パターンを育す
る被検物、１４は被検物８のレンズ１１による結像位置
に配置された欠陥検出用ＩＴＶカメラ、１５はカメラ１
４からの出力信号を処、１１シて欠陥位置を検出４．す
る信号処理装置、１９は欠陥を表示するＴＶモニタであ
る。

また１２はレンズ１１の焦点（後焦点）位置に置かれ１
　被検物８の正常パターンによる回折光を除去する空間
周波数フィルタで、該後焦点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Ｊｌａｊ
ｌ後、再び露光位置に正確にもどし固定したものである
。１７はレンズ１１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ＩＴＶ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２６．２７と回転角１１！１機構２８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ＩＭａｔから発した光はハーフミラ−７により
反射され、被検物８の被検パターンに照射される。被検
物８からの反射光はハーフミラ−７を透過し、レンズ１
１で集光された後、ハーフミラ−６により２つに分けら
れ、一方は空間フィルタ１２に至り、他方は回折パター
ン位置検出用カメラ１４に入光する。。

検査時には反射光による回折光をカメラ１７で観察し、
その回折パターンの位置を検出する。謂ａ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ｉｆｆ正す
る指示を与え、フィルタ１２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なう、そ
して検査時の正常パターンの成分はフィルタ１２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１
４で観測されてモニタ１９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ばは、以上のように構成され
ているので、半導体集Ｍｔ＠Ｊ路パターンのような反射
型の被検パターンに適用する場合には、被検物の光軸に
対する煽り角が表面性状変化に伴って変化する。このと
き煽り補正機構をもつ６軸制御のステージを適用してず
れ量を補正しようとした場合、被検面における煽り角の
補正がＸ−７面内で位置ずれを生じてしまうために再補
正をかけるか、位置ずれが生じ、ないような機構とす４
必要がある。さらにステージの各軸において厳密な誤、
差配性が必要となり、ステージそのものに非常に精度の
高いものが要求されるため、製作が難シい、高価である
などの問題点があった。

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、半導体集積回路に用いられているような反射
型の表面パターンの欠陥検査において、比較的シンプル
な構造のステージで高速かつ正確な欠陥検出を行なうこ
とができる欠陥検査装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る欠陥検査装置は、空間周波数フィルタを
保持する機構に加えて、該フィルタの位置を光軸に垂直
な平面内で補正する位置補正機構を設けるとともに、被
検物からの正反射光の角度を常にモニタするモニタ部を
設け、ウェハ表面の反射角の変化に伴う反射回折光パタ
ーンと空間周波数フィルタパターンとの位置ずれ量が常
に零となるよう、空間周波数フィルタの位置を補正する
ようにしたものである。

（作用〕 この発明においては、被検物品の表面性状の変化に伴っ
て変化する該パターンからの反射回折光パターン位置を
求め、空間周波数フィルタの位置を補正して両者の位置
がマツチングするようにしたから、ウェハ載置ステージ
の駆動精度に対する要求を緩和できるとともに、その機
構を簡素化することもでき、しかも検査性能を向上する
ことができる。

〔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はレーザ光源などの可干
渉光源、２．３は光路を決めるための折返しミラー、４
はレーザ光の径を拡げるビームエキスパンダーとして用
いるためのコリメータ、５はシャッタ機ｔｉｌｌ、８．
　７は光路の一部を取り出すための第１．第２のハーフ
ミラ−であり、該、第１のハーフミラ−６・を透過した
光は第２へハーフミラ１−７によって被検物８に導かれ
、さらに被検物８で反射した光は再度箱２のハーフミラ
ー７を透過して対物レンズ１１に到る。また被検物８か
らの反射回折光のうち第２の／％−フミラー７によって
一部反射された光は上記第１のハーフミラ６により対物
レンズ１６に導かれ、該レンズ１１により正反射光位置
検出用のＩＴＶカメラ１７に集められる。

また１２は対物レンズ１１の後焦点位置に置かれ、被検
物８の正常パターンによる回折光を除去する空間周波数
フィルタであり、１３は該空間周波数フィルタ１２を位
置決めするためのＸ−Ｙ駆動機構である。さらに１４は
欠陥検出のための■ＴＶカメラ、１５はその信号処理装
置ｉｔ、１８もカメラ１７のための信号処理装置であり
、１９は欠陥等の情報を表示するＴＶモニタ、２０は全
体をｒｔＡ御する制御ｇ置である。

次に動作について説明する。

レーザ光源１より発した光は折返しミラー２゜３によっ
てコリメータ４に導かれ拡大されたのち、シャッタ５を
経て、第１のハーフミラ−６を通過したのち第２のハー
フミラ−７により反射され被検物である半導体ウェハ８
に到る。被検ウェハ８からの反射光のうち、一部は第２
のハーフミラ−７により再び元の光路を戻り、第１のハ
ーフミラ−６によって反射されレンズ１θによって集光
する。この集光スポットをＩＴＶカメラ１７により観察
する。このとき観察される集光スポットは被検ウェハ８
の表面の光軸に対する反射角の変化に対応して、カメラ
１７の観察領域内を移動するため、被検ウェハ８の反射
角の変化量と方向を計測することができる。

次に被検ウェハ８からの反射回折光のうちハーフミラ−
７を通過した光はレンズ１１に到る。反射回折光のうち
、被検ウェハ８上の繰返しパターンからの光はレンズ１
１の後焦点位置においてフーリエ変換パターンを形成す
る。このときＩＴＶカメラ１７を経由して検出された被
検ウェハ８の反射角の変化量は信号処理袋ｆｉ！２１８
を介して、該フーリエパターンの位置、ずれ量にｔＩ４
算され、変換算量に基づいて制御装置２０によってフィ
ルタ駆動！！１３を制御してレンズ１１の後焦点位置に
置かれた空間周波数フィルタ、つまり被検物パターン上
の正常な繰返しパターンからの反射回折光をしゃ断する
ように作製されたフィルタを位置補正する。

この時、被検物ウェハ８の表面の性状変化に伴う反射角
の変化量が光軸に対するウェハの煽り角の変化量に換算
して数秒から数分程度である場合にはこの値は極めて小
さな変化量をとみなせるため、レンズ１１の後焦点位置
において正常なパターンによって形成されるフーリエ変
換パターンがほとんどひずまないという条件が成立し、
フーリエパターンは焦点面内での位置ずれのみが生じた
とみなされ、空間周波数フィルタの位置を補正すること
で、煽り角を補正した時と同じ結果を得ることができる
。

以上のようにして被検ウェハ８からの反射回折光のうち
フーリエパターンを形成する正常な繰返しパターンから
の反射回折光は空間周波数フィルタによってしゃ断され
、欠陥および異物などの非繰返しパターンからの反射回
折光だけが欠陥検出用ＩＴＶカメラ１４上に結像する。

この欠陥信号を信号処理装置１５で処理し、被検ウェハ
８全面において同様の処理が繰返される。

このように本実施例では、被検ウェハ８からの反射回折
光の光軸に対するずれ量を求め、すなわち表面性伏の変
化による煽り角の変化ｍをハーフミラ−６、レンズ１６
及びＩＴＶカメラ１７．信号処理装置１８によって計測
し、この値が位置ずれ全１　すなわち対物レンズ１１の
後焦点位置における空間周波数フィルタの位置と被検ウ
ェハ８上の正常な繰返しパターンからの反射回折光によ
って形成されるフーリエ変換パターンの位置とのずれ量
に換算されるので、計測した位置ずれ量でもって空間周
波数フィルタ１２の位置を駆動機構１３によって補正す
ることで、被検物ウェハ８の煽り角を補正したのと同じ
結果を得ることができる。

この結果、反射光を用いる反射型パターンの欠陥検査に
おいても、透過６型パターンに適用す４のと同程度の性
能の４軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ−〇）ステージを適用することが
可能となるため、各ステージにおける位置決め精度に対
する要求が煽り機能を持つ６軸ステージはど厳しいもの
である必要がなくなり、しかも煽り補正の機構での問題
、つまり煽り角の変化分だけ与えた捕正量に起因して観
察面内における被検物のＸ−Ｙ方向の位置ずれが生ずる
という問題がなくなるため、補正そのものを簡易化する
ことができるなど高速度で高性能な欠陥検査を実現でき
る。

なお、上記実施例では半導体集積回路パターンの場合に
ついて説明したが、本発明は半導体に限らず、表面に鏡
面をもつ微細なパターンを有する物品のパターン欠陥検
査にも同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被検物パターンから
の反射光の変化量と変化の方向をモニタするとともに、
該モニタ量に基づいて空間周波数フィルタの位置を被検
物からの反射回折光のフーリエ変換パターン位置とマツ
チングさせるようにしたので、ウェハ載置ステージの駆
動精度に対する要求を緩和できるとともに、その機構を
簡素化することもでき、高速かつ高精度でシンプルな構
造の欠陥検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による欠陥検査装置を示す
構成図、第２図は従来のパターン欠陥検査装置を示す構
成図である。 １・・・レーザ光源、２．３・・・折り返しミラー、４
・・・コリメータ、５・・・シャッタ、６Ｉ　７・・・
第１．第２のハーフミラ−１８・・・被１物、９・・・
ｘ−ｙ−ｚステージ、１０・・・θ−ステージ、１１．
１６・・・対物レンズ、１２・・・空間周波数フィルタ
、１３・・・フィルタ駆動装置、１４・・・欠陥検出用
ＩＴＶカメラ、１５・・・欠陥検出用信号処理装置、１
７・・・位置検出用ＩＴＶカメラ、１８・・・位置検出
用信号処理装置、１９・・・ＴＶモニタ、２０・・・制
御装置。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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あるいは異物欠陥を、光回折パタ
   ーン空間フィルタリング方式により検出する欠陥検査装
   置において、 上記被検パターンからの正常な反射回折光を除去する空
   間周波数フィルタと、 該空間周波数フィルタを所定平面内で駆動するフィルタ
   駆動装置と、 上記被検パターンからの正反射光の方向を検出する正反
   射光検出手段とを備え、 上記正反射光の検出方向に応じて、空間周波数フィルタ
   の位置と被検パターンの反射回折光パターンの位置とが
   上記所定平面内で常にマッチングするよう上記フィルタ
   を駆動制御するようにしたことを特徴とする欠陥検査装
   置。