JPH0682102B2 - パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法 - Google Patents
パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法Info
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- JPH0682102B2 JPH0682102B2 JP62045631A JP4563187A JPH0682102B2 JP H0682102 B2 JPH0682102 B2 JP H0682102B2 JP 62045631 A JP62045631 A JP 62045631A JP 4563187 A JP4563187 A JP 4563187A JP H0682102 B2 JPH0682102 B2 JP H0682102B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95623—Inspecting patterns on the surface of objects using a spatial filtering method
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばパターニングされた半導体集積回路
等、規則的に配列された被検パターンの表面欠陥や異物
を、レーザ光回折パターン空間周波数フイルタリング方
式を用いて検出するパターン欠陥検査装置及びパターン
欠陥検査方法に関するものである。
等、規則的に配列された被検パターンの表面欠陥や異物
を、レーザ光回折パターン空間周波数フイルタリング方
式を用いて検出するパターン欠陥検査装置及びパターン
欠陥検査方法に関するものである。
従来、この種の装置として、例えば特公昭56−16542号
公報に記載のものがあり、これは被検物の透過像を用い
てパターンの欠陥検査を行つていた。
公報に記載のものがあり、これは被検物の透過像を用い
てパターンの欠陥検査を行つていた。
一方、反射像を用いるものとして、同一出願人による
「パターン欠陥検査装置」 出願特願昭62−38770号明細書に記載のものがある。
「パターン欠陥検査装置」 出願特願昭62−38770号明細書に記載のものがある。
第４図はこのような反射型のパターン欠陥装置を示す構
成図であり、図において、（１）はレーザ等の可干渉光
源、（２）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、（５）と（32）はハーフミラー、（４）
は載物台に載せられた被検物で規則的な被検パターンを
有する。（６）は被検物（４）を移動させるＸ−Ｙステ
ージ、（７）は被検物（４）からの反射光を集めるレン
ズ、（12）は被検物（４）のレンズ（７）による結像位
置に配置された欠陥検出用カメラ、（13）はカメラ（1
2）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、（14）は欠陥を表示するTVモニタ、（17）はレ
ンズ（７）の焦点（後焦点）位置に置かれ、被検物
（４）の正常パターンによる回折光を除去する空間フイ
ルタ、（33）はレンズ（７）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、（34）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、アオリ角調整機構（35），（36）と回転角調整機構
（37）に補正指令を発する制御装置である。
成図であり、図において、（１）はレーザ等の可干渉光
源、（２）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、（５）と（32）はハーフミラー、（４）
は載物台に載せられた被検物で規則的な被検パターンを
有する。（６）は被検物（４）を移動させるＸ−Ｙステ
ージ、（７）は被検物（４）からの反射光を集めるレン
ズ、（12）は被検物（４）のレンズ（７）による結像位
置に配置された欠陥検出用カメラ、（13）はカメラ（1
2）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、（14）は欠陥を表示するTVモニタ、（17）はレ
ンズ（７）の焦点（後焦点）位置に置かれ、被検物
（４）の正常パターンによる回折光を除去する空間フイ
ルタ、（33）はレンズ（７）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、（34）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、アオリ角調整機構（35），（36）と回転角調整機構
（37）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。可干渉光源（１）から発し
た光は、ハーフミラー（５）により反射され被検物
（４）の被検パターンに照射される。被検物（４）から
の反射光はハーフミラー（５）を透過し、レンズ（７）
で集光された後、ハーフミラー（32）により２つに分け
られ、一方は空間フイルタ（17）に到り、他方は回折パ
ターン位置検出用カメラ（33）に入光する。空間フイル
タ（17）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（33）を観察しその回折パターンの位
置を検出する。制御装置（34）で被検物の光軸に対する
アオリ角と回転角のずれを補正する指示を調整機構（3
5），（36）、回転ステージ（37）に与え、フイルタ（1
7）の回折パターンと被検物の正常パターンの回折光と
の位置合わせを行なうと、検査時の正常パターンによる
回折光はフイルタ上の回折パターンによりカツトされ除
去され、欠陥信号がカメラ（12）で観測され、モニタ
（14）に欠陥が映し出される。
た光は、ハーフミラー（５）により反射され被検物
（４）の被検パターンに照射される。被検物（４）から
の反射光はハーフミラー（５）を透過し、レンズ（７）
で集光された後、ハーフミラー（32）により２つに分け
られ、一方は空間フイルタ（17）に到り、他方は回折パ
ターン位置検出用カメラ（33）に入光する。空間フイル
タ（17）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（33）を観察しその回折パターンの位
置を検出する。制御装置（34）で被検物の光軸に対する
アオリ角と回転角のずれを補正する指示を調整機構（3
5），（36）、回転ステージ（37）に与え、フイルタ（1
7）の回折パターンと被検物の正常パターンの回折光と
の位置合わせを行なうと、検査時の正常パターンによる
回折光はフイルタ上の回折パターンによりカツトされ除
去され、欠陥信号がカメラ（12）で観測され、モニタ
（14）に欠陥が映し出される。
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、被検物の光軸に対するアオリ角・回転角が変
化すると、レンズの後焦点面に現れる回折パターンの位
置と、フイルタに記録されている回折パターンの位置と
がずれるために、被検物（４）を動かすたびにアオリ角
・回転角のずれを検出し、補正してやらねばならないと
いう欠点を持つていた。また、フイルタ材料が写真乾板
であるために、被検物のパターンが変わるたびに新たに
フイルタを作製せねばならず、オフラインでの現像処理
を行なわねばならないという問題点があつた。
いるので、被検物の光軸に対するアオリ角・回転角が変
化すると、レンズの後焦点面に現れる回折パターンの位
置と、フイルタに記録されている回折パターンの位置と
がずれるために、被検物（４）を動かすたびにアオリ角
・回転角のずれを検出し、補正してやらねばならないと
いう欠点を持つていた。また、フイルタ材料が写真乾板
であるために、被検物のパターンが変わるたびに新たに
フイルタを作製せねばならず、オフラインでの現像処理
を行なわねばならないという問題点があつた。
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、欠陥検出を行なう際に、毎回被検物に１対１
で対応する空間フイルタが、オンラインでしかも実時間
で作製でき、さらに被検物のアオリ角や回転角を補正す
る必要がないために、極めて単純な光学系で高速かつ高
性能な欠陥検出処理が可能なパターン欠陥検査装置及び
パターン欠陥検査方法を得ることを目的としている。
たもので、欠陥検出を行なう際に、毎回被検物に１対１
で対応する空間フイルタが、オンラインでしかも実時間
で作製でき、さらに被検物のアオリ角や回転角を補正す
る必要がないために、極めて単純な光学系で高速かつ高
性能な欠陥検出処理が可能なパターン欠陥検査装置及び
パターン欠陥検査方法を得ることを目的としている。
この発明に係るパターン欠陥検査装置は、被検物の回折
光を空間的にフイルタリングするものとして、実時間動
作で記録・消去可能な光空間変調素子を用いるものであ
る。
光を空間的にフイルタリングするものとして、実時間動
作で記録・消去可能な光空間変調素子を用いるものであ
る。
また、この発明に係るパターン欠陥検査方法は、可干渉
光源からの光を、規則性パターンを有する被検物に照射
し、回折光をレンズで集めてレンズの焦点位置近傍に配
置された光空間変調素子に、被検物の規則性パターンか
らの光を記録するとともに、この規則性パターンを遮蔽
し、規則性パターン以外からの回折光を透過させてフィ
ルタリングを行ない、この透過光をレンズの結像位置に
置かれた光信号検出手段で検出し、欠陥や異物を検出す
る。
光源からの光を、規則性パターンを有する被検物に照射
し、回折光をレンズで集めてレンズの焦点位置近傍に配
置された光空間変調素子に、被検物の規則性パターンか
らの光を記録するとともに、この規則性パターンを遮蔽
し、規則性パターン以外からの回折光を透過させてフィ
ルタリングを行ない、この透過光をレンズの結像位置に
置かれた光信号検出手段で検出し、欠陥や異物を検出す
る。
この発明におけるパターン欠陥検査装置及びパターン欠
陥検査方法は、被検パターンが、規則性あるパターンの
場合はレンズの後焦点面に現れる回折光の光強度が強
く、規則性のない欠陥や異物は回折光の光強度が弱いと
いう事を利用したもので、光空間変調素子は光の強い部
分のみを実時間で記録し、例えばその光の偏光方向を変
化させるために、出力側に偏光素子を置き、この強い回
折光を遮断するようにし、一方、弱い回折光は偏光方向
の変化がほとんどないので偏光素子を透過するようにし
て欠陥を検出する。また、記録された回折パターンの消
去は例えば電圧印加と光の照射により容易に行なうこと
ができる。
陥検査方法は、被検パターンが、規則性あるパターンの
場合はレンズの後焦点面に現れる回折光の光強度が強
く、規則性のない欠陥や異物は回折光の光強度が弱いと
いう事を利用したもので、光空間変調素子は光の強い部
分のみを実時間で記録し、例えばその光の偏光方向を変
化させるために、出力側に偏光素子を置き、この強い回
折光を遮断するようにし、一方、弱い回折光は偏光方向
の変化がほとんどないので偏光素子を透過するようにし
て欠陥を検出する。また、記録された回折パターンの消
去は例えば電圧印加と光の照射により容易に行なうこと
ができる。
従つて、被検物に１対１で対応す空間フイルタが実時間
で作製でき、しかも同時に欠陥を抽出するため、被検パ
ターンが変更されるような場合でも即対応でき、オンラ
インでの検査を可能にする。
で作製でき、しかも同時に欠陥を抽出するため、被検パ
ターンが変更されるような場合でも即対応でき、オンラ
インでの検査を可能にする。
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）は可干渉光源で
あり、例えばアルゴンレーザ光源、（３）はシヤツタ、
（８）は光空間変調素子（10）を初期化するための白色
光源ランプ、（９）はその電源部、（11）は光空間変調
素子（10）の電源部であり、（15）はこれらシヤツタ
（３）、電源部（９），（11）、及びＸ−Ｙステージ
（６）、信号処理部（13）をコントロールする制御装置
である。また、（16）は保持台である。
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）は可干渉光源で
あり、例えばアルゴンレーザ光源、（３）はシヤツタ、
（８）は光空間変調素子（10）を初期化するための白色
光源ランプ、（９）はその電源部、（11）は光空間変調
素子（10）の電源部であり、（15）はこれらシヤツタ
（３）、電源部（９），（11）、及びＸ−Ｙステージ
（６）、信号処理部（13）をコントロールする制御装置
である。また、（16）は保持台である。
ここで、光空間変調素子（10）は実時間で被検物の正常
パターンによる回折光を記録し、正常パターンによる回
折光を遮断する。また、記録された回折パターンの消去
が実時間で可能なものである。
パターンによる回折光を記録し、正常パターンによる回
折光を遮断する。また、記録された回折パターンの消去
が実時間で可能なものである。
これを実現するものとして、例えばBSO（オプトロニク
ス（1984）No.11 p59参照）やBGO（光学vol14 No.1（1
985）p19参照）等の光伝導性及びポツケルス効果を有す
る電気光学材料（PMOP素子）（20）と偏光子（18）、検
光子（19）で構成されるものがあげられる。
ス（1984）No.11 p59参照）やBGO（光学vol14 No.1（1
985）p19参照）等の光伝導性及びポツケルス効果を有す
る電気光学材料（PMOP素子）（20）と偏光子（18）、検
光子（19）で構成されるものがあげられる。
第２図はこの発明の一実施例に係る電気光学材料の構成
を示す断面図であり、図において、（21）は単結晶板、
（22）は絶縁体、（23）は透明電極、（24）は入力光、
（25）は出力光、（26），（27）はリード電極である。
を示す断面図であり、図において、（21）は単結晶板、
（22）は絶縁体、（23）は透明電極、（24）は入力光、
（25）は出力光、（26），（27）はリード電極である。
次に、動作について説明する。
アルゴンレーザ（１）から発した波長488nmの光は、コ
リメータ（２）により拡大され、ハーフミラー（５）に
より反射され、被検パターンを有する半導体ウエハ
（４）に照射される。ウエハ（４）からの反射光はハー
フミラー（５）を透過しレンズ（７）で集光された後、
光空間変調素子（10）より成るフイルタ部に到る。まず
偏光子（18）を透過した光は、電気光学材料（20）に到
ると、強い光だけが光伝導により記録されポツケルス効
果による複屈折を変化させる。このとき、被検物の正常
パターンが繰返し構造を持つ場合、レンズの後焦点位置
に置かれた素子（10）面上には、第３図に示すような回
折パターンが現れる。光空間変調素子は、第３図に示す
ような強い強度分布を持つ回折光のみを記録し複屈折を
変えるのにくらべ、欠陥信号のような繰返し構造を持た
ないパターンの回折光は弱いのでほとんど記録されず、
複屈折の変化が起らない。つまり、正常パターンの強い
回折光と、欠陥からの弱い回折光では複屈折の異なる部
分を透過し、出射する光の偏光状態が各々異なつてく
る。そこで、素子の出力側に検光子（19）として正常パ
ターンの回折光の偏光を遮断する偏光板を置くと、カメ
ラ（12）には欠陥からの回折光が入射し、欠陥信号とし
て検出される。
リメータ（２）により拡大され、ハーフミラー（５）に
より反射され、被検パターンを有する半導体ウエハ
（４）に照射される。ウエハ（４）からの反射光はハー
フミラー（５）を透過しレンズ（７）で集光された後、
光空間変調素子（10）より成るフイルタ部に到る。まず
偏光子（18）を透過した光は、電気光学材料（20）に到
ると、強い光だけが光伝導により記録されポツケルス効
果による複屈折を変化させる。このとき、被検物の正常
パターンが繰返し構造を持つ場合、レンズの後焦点位置
に置かれた素子（10）面上には、第３図に示すような回
折パターンが現れる。光空間変調素子は、第３図に示す
ような強い強度分布を持つ回折光のみを記録し複屈折を
変えるのにくらべ、欠陥信号のような繰返し構造を持た
ないパターンの回折光は弱いのでほとんど記録されず、
複屈折の変化が起らない。つまり、正常パターンの強い
回折光と、欠陥からの弱い回折光では複屈折の異なる部
分を透過し、出射する光の偏光状態が各々異なつてく
る。そこで、素子の出力側に検光子（19）として正常パ
ターンの回折光の偏光を遮断する偏光板を置くと、カメ
ラ（12）には欠陥からの回折光が入射し、欠陥信号とし
て検出される。
このように、正常パターンの回折パターンを記録した空
間フイルタと、欠陥信号の検出が極めて短い時間差を置
くだけで得られる。さらに、次の被検物の検査を行なう
ためには、シヤツタ（３）によりいつたんレーザ光を遮
断し、次いで白色ランプを瞬時点灯して、記録されてい
る素子（10）上の回折パターンを消去する。
間フイルタと、欠陥信号の検出が極めて短い時間差を置
くだけで得られる。さらに、次の被検物の検査を行なう
ためには、シヤツタ（３）によりいつたんレーザ光を遮
断し、次いで白色ランプを瞬時点灯して、記録されてい
る素子（10）上の回折パターンを消去する。
次に、電圧をかけ直してフイルタを初期化し、その間に
被検物を移動させておき、再度シヤツタを開いてレーザ
光を照射することで検査を行なう。以上のプロセスを検
査終了まで繰返す。
被検物を移動させておき、再度シヤツタを開いてレーザ
光を照射することで検査を行なう。以上のプロセスを検
査終了まで繰返す。
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、半導体以外でも、表面に鏡面を持
ち、規則性を有する微細なパターンの欠陥検査や、透過
形のパターンであるマスクの検査の場合にも同様に実施
できる。
ついて説明したが、半導体以外でも、表面に鏡面を持
ち、規則性を有する微細なパターンの欠陥検査や、透過
形のパターンであるマスクの検査の場合にも同様に実施
できる。
また、被検パターンが極めて微細で１次回折光以上の高
次光が集光レンズの外に出てしまうような場合には、記
録時の波長と、検査時の波長を同一にする必要はなく、
記録には光空間変調素子の吸収率の高い波長域の光源を
選択し、欠陥検出にはHe−Neレーザ等を用いることも可
能である。
次光が集光レンズの外に出てしまうような場合には、記
録時の波長と、検査時の波長を同一にする必要はなく、
記録には光空間変調素子の吸収率の高い波長域の光源を
選択し、欠陥検出にはHe−Neレーザ等を用いることも可
能である。
以上のように、この発明によれば、被検物の回折光を空
間的にフイルタリングするものとして、実時間動作で記
録・消去可能な光空間変調素子を用いたのでオフライン
の現像処理を必要とせず、極めて短い時間でフイルタを
作製でき、しかも被検物のアオリ角・回転角の補正を必
要としないために、検出時間が極端に短縮でき、装置も
簡単化し、安価で高速かつ被検パターンの変化に即応で
きる欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法が得られる
効果がある。
間的にフイルタリングするものとして、実時間動作で記
録・消去可能な光空間変調素子を用いたのでオフライン
の現像処理を必要とせず、極めて短い時間でフイルタを
作製でき、しかも被検物のアオリ角・回転角の補正を必
要としないために、検出時間が極端に短縮でき、装置も
簡単化し、安価で高速かつ被検パターンの変化に即応で
きる欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法が得られる
効果がある。
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、第２図はこの発明の一実施例に係る電
気光学材料の構成を示す断面図、第３図は正常パターン
の回折光による回折パターンを示す説明図、及び第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。 図において、（１）……可干渉光源、（４）……被検
物、（７）……レンズ、（８）……白色ランプ、（９）
……電源部、（10）……光空間変調素子、（12）……カ
メラ、（13）……信号処理部、（14）……表示部、（1
5）……制御装置、（18）……偏光子、（19）……検光
子、（20）……電気光学材料。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。
置を示す構成図、第２図はこの発明の一実施例に係る電
気光学材料の構成を示す断面図、第３図は正常パターン
の回折光による回折パターンを示す説明図、及び第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。 図において、（１）……可干渉光源、（４）……被検
物、（７）……レンズ、（８）……白色ランプ、（９）
……電源部、（10）……光空間変調素子、（12）……カ
メラ、（13）……信号処理部、（14）……表示部、（1
5）……制御装置、（18）……偏光子、（19）……検光
子、（20）……電気光学材料。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (9)
- 【請求項１】規則性パターンを有する被検物に光を照射
する可干渉光源、上記被検物からの回折光パターンを実
時間で記録し、上記被検物の上記規則性パターンからの
光を遮断し、上記規則性パターン以外からの光を透過さ
せるように、上記光源からの光を実時間で空間的にフィ
ルタリングする光空間変調素子、この光空間変調素子を
透過する透過光を検出する光信号検出手段、及び任意の
タイミングで上記光空間変調素子に記録した上記回折光
パターンを消去する消去手段を備えたパターン欠陥検査
装置。 - 【請求項２】可干渉光源に照射される被検物からの被検
パターンを結像するレンズをを備え、このレンズの焦点
位置近傍に光空間変調素子を配設し、上記レンズの結像
位置に光信号検出手段を配設して上記被検物の欠陥を検
出する請求項１記載のパターン欠陥検査装置。 - 【請求項３】光空間変調素子は光伝導性及びポッケルス
効果を有する電気光学材料と、偏光子及び検光子よりな
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のパターン欠
陥検査装置。 - 【請求項４】被検パターンは被検物の反射像である特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のパタ
ーン欠陥検査装置。 - 【請求項５】被検パターンは被検物の透過像である特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のパタ
ーン欠陥検査装置。 - 【請求項６】回折光の記録に用いる光源と欠陥検出に用
いる光源は同じである特許請求の範囲第１項ないし第５
項のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。 - 【請求項７】可干渉光源からの光を、規則性パターンを
有する被検物に照射する光照射工程、上記被検物からの
回折光をレンズで集め、上記レンズの焦点位置近傍に配
置された光空間変調素子に、上記被検物の規則性パター
ンからの回折光を記録するパターン記録工程、上記規則
性パターンからの回折光を上記光空間変調素子に記録さ
れたパターンにより遮断し、上記規則性パターン以外か
らの回折光を透過させる光空間フィルタリング工程、及
びこの光空間フィルタリング工程によりフィルタリング
を行なった後のフィルタ透過光を、上記レンズの結像位
置に置かれた光信号検出手段で検出し、上記被検物の被
検パターン上の欠陥や異物を検出する光信号検出工程を
施すパターン欠陥検査方法。 - 【請求項８】パターン記録工程と光空間フィルタリング
工程とをほぼ同時に発生させる特許請求の範囲第７項記
載のパターン欠陥検査方法。 - 【請求項９】任意のタイミングで光空間変調素子に記録
した回折光のパターンを消去するパターン消去工程を施
す特許請求の範囲第７項または第８項記載のパターン欠
陥検査方法。
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|---|---|---|---|
| JP62045631A JPH0682102B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法 |
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|---|---|---|---|
| JP62045631A JPH0682102B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法 |
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