JPH05113408A - 斜め照明付き反射型光学顕微鏡 - Google Patents

斜め照明付き反射型光学顕微鏡

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JPH05113408A
JPH05113408A JP30412791A JP30412791A JPH05113408A JP H05113408 A JPH05113408 A JP H05113408A JP 30412791 A JP30412791 A JP 30412791A JP 30412791 A JP30412791 A JP 30412791A JP H05113408 A JPH05113408 A JP H05113408A
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JP
Japan
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sample
oblique illumination
optical microscope
illumination
light
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Application number
JP30412791A
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English (en)
Inventor
Yukiyasu Sugano
幸保 菅野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、試料を斜め方向より照らすことに
より、半導体装置の製造プロセスにおける外観検査で、
アルミニウムボイドを他の欠陥と判別することを可能に
する。 【構成】 試料51の上方より照明を当てて外観検査を
行う反射型光学顕微鏡10であって、試料51を斜め上
方向より照らす斜め照明21を設けたものである。ある
いは、斜め照明(図示せず)の光軸が試料の一定位置に
向く状態に当該斜め照明を設けるとともに、当該斜め照
明を移動自在にする移動機構(図示せず)を設けたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおける外観検査でボイドや結晶欠陥等を観察する
ための斜め照明付き反射型光学顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化にともなって、
ストレスマイグレーションによる故障モードが問題にな
っている。ストレスマイグレーションは、ウエハプロセ
スの加熱処理または組立て後の長時間にわたる信頼性試
験の際に、アルミニウム配線のボイドや断線が発生する
現象である。上記ウエハプロセス中に発生するボイドの
うち、断線に至らないボイドは、ライン内品質管理にお
いて、反射型光学顕微鏡を用いた目視検査によって発見
している。
【0003】ところが、反射型光学顕微鏡を用いた目視
検査では、配線幅が1μm以下になると、配線中のボイ
ドと他の欠陥とを識別することが困難になる。ところ
が、非破壊でかつ反射型光学顕微鏡と同程度以上の解像
度を有する観察手段は他にない。そこで、反射型光学顕
微鏡の解像度を最高レベルに引き出すことが求められ
る。その要求を満たすものにレーザ顕微鏡がある。レー
ザ顕微鏡では、共焦点光学系が採用されていて、焦点が
あった位置における結像のみを拾い出すことが可能にな
る。また不要な散乱を大幅にカットすることができるの
で、高解像度を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
顕微鏡を用いても、試料の照明方法は、一般の反射型光
学顕微鏡と同様である。すなわち、図6に示す反射型光
学顕微鏡70のように、照明71より発した照明光81
は集光レンズ72,ビームスプリッター73,対物レン
ズ74を透過して試料51に照射される。したがって、
照明光81は試料51に対してほぼ垂直に照射される。
このため、図7に示すように、ボイド61,ヒロック6
2,凹み63,結晶粒界64等の欠陥が存在するアルミ
ニウム配線60に、照明光81を照射した場合には、各
欠陥に傾斜部分が存在するために、傾斜部分では対物レ
ンズ74(図6参照)に入射する観察可能な反射光82
が得られない。この結果、図8に示すように、観察され
る顕微鏡像は、ボイド61,ヒロック62,凹み63,
結晶粒界64等が暗い影(網目で示す部分)として表れ
る。このため、重大な欠陥であるボイド61と他の欠陥
との判別がつかない。
【0005】本発明は、アルミニウム配線のボイドと他
の欠陥とを判別して観察できる斜め照明付き反射型光学
顕微鏡を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた斜め照明付き反射型光学顕微鏡で
ある。すなわち、試料の上方より照明を当てて外観検査
を行う反射型光学顕微鏡であって、試料を斜め上方向よ
り照らす斜め照明を、当該反射型光学顕微鏡に設けたも
のである。あるいは、斜め照明の照射方向が試料方向に
向く状態にして当該斜め照明を移動可能にする移動機構
を設けたものである。
【0007】
【作用】上記構成の斜め照明付き反射型光学顕微鏡で
は、試料を斜め方向より照らす斜め照明を設けたので、
ボイド以外の欠陥の傾斜部分を照らした照明光の反射光
が観察者側に入射する。このため、重大な欠陥であるア
ルミニウム配線のボイドは他の欠陥と判別される。ある
いは、斜め照明の照射方向が試料方向に向く状態にして
当該斜め照明を移動可能にする移動機構を設けたので、
暗い影として観察されていたボイド以外の欠陥が種々の
方向より照明され、傾斜部分を照らす照明光の反射光が
観察者側に入射する。このため、重大な欠陥であるアル
ミニウム配線のボイドと他の欠陥との判別がさらに容易
になる。
【0008】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す概略構成
図により説明する。図に示すように、支持体11に鏡筒
12が設けられている。鏡筒12の上端には接眼レンズ
13が取り付けられていて、当該鏡筒12の下端には対
物レンズ14が取り付けられている。上記接眼レンズ1
3,上記対物レンズ14のそれぞれは、単一レンズまた
は複数枚のレンズ群によって構成される。接眼レンズ1
3と対物レンズ14との間の鏡筒12にはビームスプリ
ッター15が設けられている。このビームスプリッター
15の横方向には、集光レンズ16を介して、当該ビー
ムスプリッター15に入射して対物レンズ14方向に照
明光41を照射する補助照明17が設けられている。ま
た対物レンズ14に対して接眼レンズ13とは反対方向
で前記支持体11の下部には、試料51を載置するステ
ージ18が設けられている。ステージ18は、矢印ア方
向に昇降可能に形成されていてかつ任意の位置で停止可
能に形成されている。
【0009】さらにステージ18の斜め上方には、顕微
鏡の視野方向に照明光42を照射する斜め照明21が設
けられている。この斜め照明21は、斜め照明用鏡筒2
2の上端側に設けた光源23と当該光源23より発光さ
れた照明光42を集光する複数枚のレンズで構成したレ
ンズ光学系24とよりなる。なお斜め照明21の照明光
42の入射角θは、試料51の表面に対して、例えばお
よそ30°〜60°の角度に設定されている。上記の如
くに、斜め照明付き反射型光学顕微鏡10は構成され
る。
【0010】上記斜め照明付き反射型光学顕微鏡10で
試料51を観察するには、まずステージ18に観察する
試料51を載置する。そして補助照明17と斜め照明2
1とを点灯して、試料51にそれぞれの照明光41,4
2を照射する。その後、ステージ18の高さを調節する
ことで、当該反射型光学顕微鏡10の焦点を合わせる。
【0011】上記の如くに、斜め照明21の照明光42
により試料51を照らした場合には、図2に示す如く、
試料51に形成したアルミニウム配線60の表面に存在
するボイド61,ヒロック62,凹み63,結晶粒界6
4等の欠陥に照射された照明光42の反射光43が対物
レンズ14(図1参照),ビームスプリッター15(図
1参照),接眼レンズ13(図1参照)を透過して、観
察者(図示せず)の眼に結像する。
【0012】このため、図3の顕微鏡像に示すように、
アルミニウム配線60のヒロック62,凹み63,結晶
粒界64等の欠陥とボイド61とを見分けることが可能
になる。すなわち、アルミニウム配線60のボイド61
は傾斜面が急峻なので、照射光42(図2参照)がボイ
ド61の内部に反射される。したがって顕微鏡像では濃
い影(網目で示す部分)に見える。他の欠陥は、傾斜面
が見えるので、薄い影(斜線で示す部分)に見える。よ
ってボイド61と他の欠陥とを判別することが可能にな
る。
【0013】上記斜め照明21には、レンズ光学系24
を用いたが、反射光学系を用いることも可能である。次
に、反射光学系の斜め照明を図4の概略構成図により説
明する。図に示すように、反射光学系の斜め照明25
は、光源26と、光源26に対して試料51側とは反対
側に設け凹面反射鏡27とによりなる。この凹面反射鏡
27の反射面28は、光源26より発光した照明光44
が当該凹面反射鏡27で反射し、試料51に集光して照
射されるような曲率に形成されている。
【0014】上記の如くに、反射光学系の斜め照明25
の照明光44により試料51を照らした場合には、前記
図2に示した場合と同様に、試料51のアルミニウム配
線60の表面に存在する各欠陥に照射された照明光44
は、試料51の表面で反射され、対物レンズ14,ビー
ムスプリッター15,接眼レンズ13を透過して、観察
者(図示せず)の眼に到達する。このときの顕微鏡像
は、前記図3に示したと同様に表れ、アルミニウム配線
60のボイド61は傾斜面が見えないために濃い影(網
目で示す部分)に見え、他の欠陥は傾斜面が見えるので
薄い影(斜線で示す部分)に見える。このため、ヒロッ
ク62,凹み63,結晶粒界64等の欠陥とボイド61
とを見分けることが可能になる。
【0015】次に第2の実施例を図5に示す概略構成図
により説明する。図に示す斜め照明付き反射型光学顕微
鏡30は、前記第1の実施例で説明した斜め照明付き反
射型光学顕微鏡10に移動機構31を設けて、斜め照明
21の光軸45が前記試料51の一定位置に向く状態に
して、当該斜め照明21を上記移動機構31に取り付け
たものである。
【0016】移動機構31は、ほぼ半円形状に曲げた支
持アーム32と、この支持アーム32の頂上部に回動自
在に設けた回動支持部33と、回動支持部33に設けた
半円形状に曲げたレール34と、このレール34を摺動
自在に移動するスライダ35とよりなる。このスライダ
35は、通常のもので形成される。またスライダ35に
は、レール34に当該スライダ35を固定するための固
定具36が取り付けられている。この固定具36は、例
えばレール34の側面をねじ(図示せず)で締めつけて
スライダ35をレール34に固定するものである。そし
て上記斜め照明21は、照明光42の光軸45が試料5
1の方向に向く状態にして、上記スライダ35に取り付
けられている。なお接眼レンズ13を覗き易くするため
に、斜め照明付き反射型光学顕微鏡30の横方向から覗
けるように、プリズム(図示せず)を介して当該接眼レ
ンズ13を鏡筒12の上部横方向に取り付けることも可
能である。
【0017】次に上記移動機構31を用いて、斜め照明
21の照明光42の照射角度を設定する方法の一例を説
明する。上記移動機構31では、レール34が回動支持
部33によって矢印イ方向に回動する。また斜め照明2
1がスライダ35を介してレール34を矢印ウ方向に摺
動する。したがって、例えば斜め照明21をレール34
に沿って摺動させて、所定の照明光42の試料51に対
する入射角θを決定し、スライダ35を固定具36でレ
ール34に固定する。続いてレール34を回動支持部3
3を介して例えば矢印イ方向に回動して、斜め照明21
の照明光42の試料51に対する照射方位を決定する。
このようにして、斜め照明21の位置を設定することに
より、試料51に対して様々な方向より照明を行うこと
が可能になる。なお、斜め照明21の固定位置は、照明
光42が鏡筒12に遮られることなく試料51に照射さ
れる位置に限定される。
【0018】上記移動機構31は、上記説明した構造に
限定されることはなく、斜め照明21を自在に移動する
ものであればどの様な構造のものでもよい。例えば、フ
レキシブルに曲げることが可能なアームで形成してもよ
く、または多関節アームで形成することも可能である。
【0019】上記の如くに、斜め照明21の照明光42
により試料51を照らした場合には、前記図2で説明し
た場合と同様に、試料51のアルミニウム配線60の表
面に存在する凹凸の傾斜面(図示せず)に照射された斜
め照明21の照明光42が対物レンズ14(図4参
照),ビームスプリッター15(図4参照),接眼レン
ズ13(図4参照)を透過して、観察者(図示せず)の
眼に結像する。顕微鏡像は、前記図3に示したと同様に
表れ、アルミニウム配線60のボイド61は傾斜面が見
えないために濃い影(網目で示す部分)に見え、他の欠
陥は傾斜面が見えるので薄い影(斜線で示す部分)に見
える。このため、ヒロック62,凹み63,結晶粒界6
4等の欠陥とボイド61とを見分けることが可能にな
る。
【0020】斜め照明21の光軸45が試料51の一定
位置に向く状態に、当該斜め照明21が設けられてい
て、かつ移動機構31によって、斜め照明21が移動可
能なので、従来各欠陥(図示せず)の暗い影として観察
されていた部分が種々の方向より照明される。そして各
欠陥の傾斜部分を照らす照明光42の反射光43が観察
者(図示せず)側に入射する。このため、重大な欠陥で
あるアルミニウム配線60のボイド61と他の欠陥との
判別がさらに容易になる。
【0021】上記第1,第2の実施例では、斜め照明を
一つしか設けなかったが、例えば斜め照明を複数設け
て、複数方向より試料を照明することも可能である。こ
の場合には、欠陥の傾斜部分を複数方向より照らすこと
が可能になるので、欠陥の種類を判別することがさらに
容易になる。
【0022】また上記斜め照明21,25の各光源2
3,26は白色光に限定されることはなく、他の光源と
して、例えばレーザ光発振器を用いることも可能であ
る。レーザ光としては、例えば波長が633nmのHe
−Neレーザ,波長が515nmまたは488nmのA
rレーザ,波長が325nmのHe−Cdレーザ等を用
いることが可能である。なおレーザ光を用いる場合に
は、レーザ光の指向性が高いために、直接レーザ光を試
料に照射することが可能になる。このため、必ずしもレ
ンズ系等の集光手段は必要ない。
【0023】上記第1,第2に実施例で説明した反射型
光学顕微鏡10,30の検査対象は、Al配線に限定さ
れることはなく、例えば、poly−Si配線や他の材
料で形成した配線等の外観検査にも有効である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、試料を斜め方向より照らす斜め照明を設けたの
で、各欠陥の傾斜面が照明される。このため、重大な欠
陥であるアルミニウムボイドと他の欠陥との判別が可能
になる。請求項2の発明によれば、斜め照明の光軸が試
料の一定位置に向く状態に当該斜め照明を設け、かつ斜
め照明を移動自在に設けたので、各欠陥の傾斜面が様々
な方向より照明される。このため、重大な欠陥であるア
ルミニウムボイドと他の欠陥との判別がさらに容易にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の概略構成図である。
【図2】反射光の光路の説明図である。
【図3】顕微鏡像による欠陥判別の説明図である。
【図4】反射光学系を用いた斜め照明の概略構成図であ
る。
【図5】第2の実施例の概略構成図である。
【図6】従来の反射型光学顕微鏡の照明系の説明図であ
る。
【図7】反射光の光路の説明図である。
【図8】顕微鏡像の説明図である。
【符号の説明】
10 斜め照明付き反射型光学顕微鏡 21 斜め照明 25 斜め照明 30 斜め照明付き反射型光学顕微鏡 31 移動機構 42 照明光 44 照明光 51 試料
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 J 8406−4M N 8406−4M

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料の上方より照明を当てて外観検査を
    行う反射型光学顕微鏡であって、 前記試料を斜め上方より照らす斜め照明を前記反射型光
    学顕微鏡に設けたことを特徴とする斜め照明付き反射型
    光学顕微鏡。
  2. 【請求項2】 試料の上方より照明を当てて外観検査を
    行う反射型光学顕微鏡であって、 前記試料を斜め上方より照らす斜め照明と、 前記斜め照明の光の照射方向が前記試料方向に向く状態
    で当該斜め照明を移動可能にする移動機構とを前記反射
    型光学顕微鏡に設置したことを特徴とする斜め照明付き
    反射型光学顕微鏡。
JP30412791A 1991-10-22 1991-10-22 斜め照明付き反射型光学顕微鏡 Pending JPH05113408A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010585A1 (fr) * 2001-06-26 2003-02-06 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope confocal
US7042510B2 (en) 2000-09-14 2006-05-09 Canon Kabushiki Kaisha Setting operation device and electronic apparatus
WO2008107951A1 (ja) * 2007-03-02 2008-09-12 Shimadzu Corporation 共焦点光学顕微鏡
JP2013145123A (ja) * 2012-01-13 2013-07-25 Seiwa Optical Co Ltd 広角反射同軸照明付光学系

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