JPH0721460B2 - 基板検査装置及びその方法 - Google Patents

基板検査装置及びその方法

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JPH0721460B2
JPH0721460B2 JP19435892A JP19435892A JPH0721460B2 JP H0721460 B2 JPH0721460 B2 JP H0721460B2 JP 19435892 A JP19435892 A JP 19435892A JP 19435892 A JP19435892 A JP 19435892A JP H0721460 B2 JPH0721460 B2 JP H0721460B2
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JP
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substrate
inspection apparatus
phase plate
inspecting
defects
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グドラン・ボフマー
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/14Condensers affording illumination for phase-contrast observation

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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の検査のための検
査装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】様々な産業において、特別な保護、光
学、磁気又は電気的特性をもった層を供給するために、
コーティング及び付着技術が利用されている。層の上下
及び層中の様々な種類の欠陥を検知及び視覚化させるに
は、検査方法及び適切な検査装置が必要である。
【0003】DE 38 19 604 A1に開示された
発明は、対象物のフェーズ・コントラスト画像を作り出
す方法を開示する。従来の顕微鏡で使用されるZernicke
の周知のフェーズ・コントラスト方法と違って、この方
法は、特に顕微鏡でのスキャン用に開発された。
【0004】欠陥の可視性を改良する他の可能性は、1
977年刊行のIBMテクニカル・ディスクロージャ・
ブルテンVol.19(IBM Technical DisclosureBull
etin、Vol.19、No.10、March 1977、p.3963)で述べら
れいる。ストレスを加えることによって、異なるバック
グラウンドの輝度が、より明確な欠陥の画像を得るため
に、クリスタルの欠陥部に与えられる。ここでは、バッ
クグラウンド及び放射輝度の関数としてコントラストが
どのように変化するかを知ることによって、転置の歪み
フィールドを数量化させるために4分の1波長板が使用
される。
【0005】1985年刊行のIBMテクニカル・ディ
スクロージャ・ブルテンVol.27(IBM Technical D
isclosure Bulletin、 Vol.27、No.12、May 1985、p.69
99)には、半導体ウェーハ上の微粒子の汚染物質及び金
属被覆の欠陥に対する自動欠陥検査システムが記載され
ている。このシステムは、事象検知のための低レベル及
び高レベルの倍率機能付きの自動ロード及び移動手段
と、検知された事象の分類及びその記録手段とを持って
いる。
【0006】これらの全ての方法は、走査型顕微鏡のよ
うな特別の装置、又は検査される基板にストレスを加え
るような特別な前処理を必要とする。これらのほとんど
は、金属被覆欠陥のような特定の種類の欠陥だけを検知
する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異な
る種類の欠陥を簡単に検知及び視覚化できる、基板検査
装置とその方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】基板の検査のための検査
装置は、検査される基板に直接に面するフェーズ・プレ
ートを有する。フェーズ・プレートは、照射ビームとそ
のリターン・ビームの両方がフェーズ・プレートを通る
ようにビーム通路に配置され、かつ欠陥を検知できるよ
うに調整可能である。ビーム通路のフェーズ・プレート
を調節することによって基板の欠陥を検知し、視覚化す
ることができる。
【0009】本発明によってもたらされる利点は、主
に、検査装置が基板の前処理なしで様々な種類の欠陥を
検知できることにある。これらの異なる種類の欠陥に
は、非常に薄い媒体の残留層又は小さい粒子、及び好ま
しくない形状等がある。これらの欠陥の検知は、その下
部層と比較してほとんど同じ屈折率であっても可能であ
る。
【0010】本発明の検査装置又は方法での検出可能な
欠陥の他の種類は、薄い透過膜中の不純物、或いはスト
レスによる小さい傷又はひびのようなコーティング面の
損傷である。
【0011】本発明の他の特徴は、検査装置が製造工程
のツールに統合化できることである。これにより製造工
程中で処理直後に基板を検査できる。又、例えばロー
ド、アンロード及び移動等の基板の追加の処理を行わな
くてもよい。このことは、基板の汚染及び損傷を減少さ
せることになる。なぜなら、基板の検査は、製造工程の
ツールにおけるクリーンルーム環境内で行えるので、オ
ペレータの接触から保護できるからである。
【0012】特にクリーンルーム製造域での連続プロセ
スの流れを妨げないインライン検査の装置は、交換が簡
単で、様々な製造工程のツールの工程の結果を調べるの
に用いられている。
【0013】
【実施例】図1の断面図は、検査装置の好ましい一実施
例である単一の筒型顕微鏡を示す。顕微鏡ボディの重要
な構成要素は、ズーム式対物レンズ機構1、ズーム式接
眼レンズ機構2及びフェーズ・プレート3である。ズー
ム式対物レンズ機構1及びズーム式接眼レンズ機構2の
両方は、キーボードによって別々に制御可能である。こ
れらは、挿入された光学カプラー4によって接続され
る。ズーム式対物レンズ機構1及びズーム式接眼レンズ
機構2は、レンズ・バランス・システム5、6を有し、
及びズーム式対物レンズ機構1は、さらにダイアフラム
7を有する。
【0014】フェーズ・プレート3は、一種の補助レン
ズとしてズーム式対物レンズ機構1に取り付けられる。
フェーズ・プレート3は、全体として光学システムの理
論的な焦点を変えずに光学システムに利用され、検査さ
れる基板8に直接に面する。
【0015】フェーズ・プレート3は、2分の1波長板
又は4分の1波長板のような複数の種類のフェーズ・プ
レートから成る。好ましい実施例では、フェーズ・プレ
ートは、4分の1波長板である。基板8は、X−Y走査
テーブル9上に置かれる。走査テーブル9は、光学シス
テムには結合されていない。走査テーブル9は、コンピ
ュータ制御であり、容易に正しい位置に置かれる。
【0016】入射光照射は、光源10によって供給さ
れ、ライト・ガイド11によって顕微鏡ボディ内に導か
れる。光源10は冷光照明器又は同種類のものであり、
及びライト・ガイド11は同軸又は光ファイバ・ケーブ
ルで構成する。光源10から放射された光はライト・ガ
イド11によって伝送されて顕微鏡ボディに入り、コレ
クタ・レンズ・システム12を通る。その光は又、光を
線形に偏光させた照射ビーム13に変える偏光手段を通
過する。フェーズ・プレート3は、照射ビーム13とリ
ターン・ビーム14が両方ともフェーズ・プレート3を
通るようにビーム通路に配置される。
【0017】フェーズ・プレート3は、異なる種類の欠
陥の検知ができるように調節できる。フェーズ・プレー
トの調整の1例は、フェーズ・プレートを適切な角度位
置になるまでビーム通路に並行な軸を中心にしてゆっく
り回転させることである。回転は、手動又はモータ駆動
によって非常に狭い角度変化で連続的に行える。
【0018】検知した欠陥を記録し及び視覚化するため
に、顕微鏡ボディに記録システムが取り付けられる。記
録システムには、テレビ・カメラ15、及び好ましくは
高性能カラーTV、及びカラー・ビデオ・モニタのよう
な高解像度モニタ・システム16等である。
【0019】検査のために、基板8が走査テーブル9上
に置かれる。基板8は、セラミック基板、ガラス・セラ
ミック基板、ウェーハ、カード、ボード、フォトリソグ
ラフィ・マスク、スクリーン又はその他の物である。基
板8は、照射ビーム13の線形に偏向された光で照射さ
れる。基板8を照射する前に、照射ビーム13は、好ま
しくは4分の1波長板であるフェーズ・プレート3を通
る。多分、検査中の基板8の一部の画像が、カラー・ビ
デオ・モニタ16で見える。通常の垂直の明視野の照射
では、基板上に粒子又は残留物のような欠陥の存在を示
す物は何も見えない。4分の1波長板をビーム通路に並
行な軸を中心にゆっくりと適切な角度位置まで回転させ
ると、基板上の部分に見えなかった欠陥が突然見えるよ
うになる。4分の1波長板をゆっくり回転し続けると、
検査中の基板が驚くような鮮明画像となる。検査装置の
4分の1波長板の角度位置以外の他のパラメータを変え
ることなしに、完全で新しい予想外の基板の様子が、カ
ラー・ビデオ・モニタ16に写し出される。手動及びモ
ータ駆動によって非常にゆっくりと4分の1波長板を単
に回転させることによって、前に見えたように様々な他
の種類の欠陥が現れ、見えるようになる。明瞭にN検知
される欠陥の類種は、4分の1波長板の角度位置に依存
する。
【0020】4分の1波長板の確定角度位置において透
明な粒子であっても、基板表面の粒子は、ライト・アッ
プされるように照射すると、暗視野照明の効果で見える
ようになる。4分の1波長板の角度位置以外は、検査装
置内で変えなかったことに再び注意されたい。このよう
に、4分の1波長板を確定回転位置に到達するまで回転
させることによって、一種の人工の暗視野照明が作り出
される。
【0021】前述の方法は、基板表面上の粒子の視覚化
だけが可能なのではない。4分の1波長板を回転させる
ことにより、検査中の基板を覆う層の内部又は下部にお
ける包有物を検知できる角度位置が見つかる。この方法
で、特に薄い透過膜の包有物が見えるようになり、及
び、下部層のストレスによる非常に薄い傷又はひびも検
出可能である。
【0022】導通線のような金属層の金属残留物が、突
然はっきり見える他の角度位置がある。カラー・ビデオ
・モニタ16によるこれらの欠陥の観察は、全く特徴的
である。なぜなら、他の欠陥検知方法では、ほとんど同
じ屈折率の材料表面の金属残留物の検知は不可能だから
である。
【0023】本発明の検査装置及び方法による特別な可
能性の例が図2〜図5で示されている。これらの図で
は、4分の1波長板3の角度位置以外は、検査装置にお
いて倍率、パラメータ、基板の領域全てが同一である。
【0024】図2では、観察者は、金属層の表面上をの
ぞきこむ。金属層上に金属から成る導通線が見られる。
この画像において4分の1波長板の選択角度位置で、導
通線が非常に明るく見える。金属層には、黒い点のよう
に見える粒子が有る。この画像では、照度は明視野照度
と同じである。
【0025】図3の4分の1波長板の他の角度位置で
は、図2の4分の1波長板の角度位置では検知できなか
った金属残留物が見える。金属残留物は導通線内にあ
る。
【0026】図4では、4分の1波長板の角度位置が、
わずかに変わっており、図示されるように、金属残留物
と導通線の金属との間のコントラストがさらに良くなっ
ている。
【0027】図5では、暗視野照明によって作り出され
た画像が特に印象深い。この画像における4分の1波長
板の選択角度位置では、一種の人工の暗視野照明が、検
査装置の光学又は照射システムの範囲内で他に何も変更
しないでシミュレートされている。この画像で、導通線
の表面にある粒子はライト・アップされる。
【0028】図2〜図5はこのように、非常に簡単且つ
容易な方法で、層の上下、層中、又は基板での異なる種
類の欠陥を検知する相当な能力をもたらす。光学倍率
は、従来の顕微鏡では前述の品質の画像を成し遂げるた
めには約500倍が必要であるが、ここでは16倍と低
い。検査装置の特別の組立てにより、光学倍率の増加に
伴うレンズの収差のような複数の光学的欠陥を克服する
ことを必要なしに、全体としてシステムの倍率は約10
00倍と高い。
【0029】検査装置が非常にコンパクトであり及び様
々な種類の欠陥を検知できる検査方法なので、この装置
は、エッチング装置又はフォトレジスト成膜装置のよう
な何れの製造工程のツールに簡単に統合化できる。エッ
チング又は開発された基板は、その工程終了後、何れの
追加のアンロード、ロード及び移送段階を得ずに直接に
検査できる。このことは、特に製造工程が、クリーンル
ーム内で行われるか、又は製品が何れの汚染物質に非常
に敏感である場合には多大な利点をもたらす。基板を検
査する際に、追加の取扱い及びオペレータの接触を避
け、及び基板が製造工程のツールにおけるクリーンルー
ム域を出ることがないので、基板の汚染及び損傷の減少
は顕著である。
【0030】検査装置が、例えば、エッチング用のツー
ルに統合される場合、金属エッチング結果を制御するた
めに使用可能である。金属残留物がはっきり見える4分
の1波長板の角度位置を得てからこの角度位置を固定
し、制御のために基板は走査テーブル9を使用して自動
的に又は手動で走査される。
【0031】基板表面に付加された粒子を調べるために
検査装置は、表面の粒子が検知できるように4分の1波
長板を適切な角度位置に固定してそれぞれのツールに統
合されなければならない。
【0032】検査装置は、様々な製造工程のツールの範
囲内で検査用として使われるが、簡単に交換可能であ
り、大部分の従来の検査方法とは違ってインライン検査
は、クリーンルーム製造域で非常に重要である連続プロ
セスの流れを妨げない。層の上下及び層中の様々な種類
の欠陥を検知する能力を有する検査装置は、また、非常
に感知能力が高い独立した欠陥検知ツールである。
【0033】
【発明の効果】4分の1波長板を適切な角度位置まで、
ビーム通路に並行する軸を中心にしてゆっくり回転させ
ることにより、薄い残留層、粒子、薄い透過膜の不純物
の包有物又は小さい傷、ひびのような表面の損傷など、
様々な種類の欠陥が検知できる。
【0034】特に本願発明の検査装置によれば、半導体
製造工程などにおいて、検査すべき基板の前処理なし
で、その工程中に基板上の種々の欠陥が容易に検知で
き、製造工程のスルー・プットの向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基板を検査するための検査装置の好ま
しい一実施例の断面図である。
【図2】本発明の方法及び装置で検知され視覚化された
異なる種類の欠陥を有する基板の同一領域を示す図であ
る。
【図3】本発明の方法及び装置で検知され視覚化された
異なる種類の欠陥を有する基板の同一領域を示す図であ
る。
【図4】本発明の方法及び装置で検知され視覚化された
異なる種類の欠陥を有する基板の同一領域を示す図であ
る。
【図5】本発明の方法及び装置で検知され視覚化された
異なる種類の欠陥を有する基板の同一領域を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−180757(JP,A) 特開 平3−185338(JP,A) 特開 平4−109136(JP,A) 特開 昭50−126444(JP,A) 特開 平2−66433(JP,A) 特公 平6−27787(JP,B2)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェーズ・プレート3を使用して基板8を
    検査する基板検査装置において、 上記フェーズ・プレート3が、照射ビーム13及びリタ
    ーン・ビーム14の両方が上記フェーズ・プレート3を
    通るように、ビーム通路中に検査される基板8に直接に
    面して配置され、且つ、上記基板の欠陥を検知できるよ
    うに調整可能であることを特徴とする基板検査装置。
  2. 【請求項2】上記フェーズ・プレート3が、4分の1波
    長板である請求項1記載の基板検査装置。
  3. 【請求項3】上記4分の1波長板3が、ビーム通路に並
    行な軸を中心にして回転して調整できる請求項2記載の
    基板検査装置。
  4. 【請求項4】上記検査装置が、単一の筒型顕微鏡を有す
    る請求項1、2および3記載の基板検査装置。
  5. 【請求項5】上記単一の筒型顕微鏡が、それぞれ独立し
    て制御可能なズーム式対物レンズ機構1及びズーム式接
    眼レンズ機構2を有する請求項4記載の基板検査装置。
  6. 【請求項6】上記検査装置が、 テレビ・カメラのような記録システム15と、 高解像度モニタ・システム16と、 データ格納装置及びデータ処理システムとをさらに有す
    る請求項1、2、3、4、および5記載の基板を検査す
    るための検査装置。
  7. 【請求項7】照射ビーム13及びリターン・ビーム14
    が、検査される基板8に直接に面するフェーズ・プレー
    ト3を通る方法と、 上記フェーズ・プレート3を調整して上記基板8の欠陥
    を検知し及び視覚化する方法とを有する請求項1、2、
    3、4、5および6記載の検査装置で実行される基板を
    検査する方法。
  8. 【請求項8】上記調整可能なフェーズ・プレート3が、
    適切な角度位置に到達するまでビーム通路に並行な軸を
    中心として回転する4分の1波長板を有する請求項7記
    載の基板を検査する方法。
  9. 【請求項9】上記照射ビーム13が、線形に偏向された
    光である請求項7又は請求項8記載の基板を検査する方
    法。
JP19435892A 1991-08-02 1992-07-22 基板検査装置及びその方法 Expired - Lifetime JPH0721460B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP91112985A EP0527242B1 (en) 1991-08-02 1991-08-02 Inspection apparatus and method for inspection of substrates
DE91112985.6 1991-08-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06147831A JPH06147831A (ja) 1994-05-27
JPH0721460B2 true JPH0721460B2 (ja) 1995-03-08

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ID=8207012

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19435892A Expired - Lifetime JPH0721460B2 (ja) 1991-08-02 1992-07-22 基板検査装置及びその方法

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JP (1) JPH0721460B2 (ja)
DE (1) DE69109285T2 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
JPH06147831A (ja) 1994-05-27
DE69109285D1 (de) 1995-06-01
EP0527242B1 (en) 1995-04-26
DE69109285T2 (de) 1995-11-02
EP0527242A1 (en) 1993-02-17

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