JPH09318330A - 微細パターンの検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細パターンを短時間でしかも高速に効果的
検査できる微細パターンの検査方法および検査装置を提
供する。 【解決手段】 被検査物体２の微細パターン８が配設さ
れた平坦面の位置を固定し、散乱光６の撮像位置を平坦
面の法線方向に固定し、微細パターン８を光源４が発す
る照射光５で所定角度θ１で照射し、光源４の位置を移
動させることにより照射角度θ１を、散乱光６に形成さ
れる光学模様が撮像可能に調節して、パターン欠陥から
発生する縞模様３０を検出し、製造時に生じたパターン
変形を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細パターンの検
査方法および検査装置に関し、とりわけ、半導体集積回
路におけるレジストパターンや回路パターン、ＴＦＴ液
晶平面ディスプレイ等の物品の反射型パターン等の欠陥
をはじめ、金属顕微鏡などによる観察画像に基づき微細
パターンの特徴を光学的に検出する、微細パターンの検
査方法および検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法および装置として
は、例えば半導体ウエハーの表面上の欠陥や汚染粒子の
検査に使用されるものがあり、その原理として明視野撮
像方法、ならびに暗視野撮像方法が知られている。明視
野撮像方法としては、特開昭６３―２０５７７５号公報
および特開平２―１１４３８６号公報で開示されている
ような、被検パターンをその面に垂直に照射して、被検
パターンに垂直な反射光に載った光波のうち、正常な被
検パターンの回折光を空間フィルタで遮断し、被検パタ
ーンの正常な部分だけが除去された欠陥部のみの像が明
視野撮像されるものである。

【０００３】しかし、このような明視野撮像は、ウエハ
ーの表面上の微粒子を検査するには十分であるが、ウエ
ハーの表面機構に埋め込まれたり、繰り返しパターンの
エラーとなる、さらに小寸法の微粒子の検出には効率的
ではなかった。

【０００４】そこで、低角度暗視野撮像技術が提案され
た。このような構成としては、例えば特開平５―１１８
９９４号公報（名称”繰り返しパターンを持つ表面の欠
陥検査方法及び装置”）に記載のものがある。これは、
低角度での光照射による暗視野撮像と、フーリエ空間濾
波の組合せ技術に基づいて、主として繰り返しパターン
によって構成される低空間周波成分を減衰させることで
背景を暗くし、この暗視野映像中に目的とする欠陥パタ
ーン画像を選択的に強調して表示させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の暗視野撮像は、ウエハーの表面上の繰り返
しパターンのエラーとなる、微細な粒子や付着物の検査
には適するものの、ウエハーの表面機構に埋め込まれ、
構成要素として機能する部分、たとえば半導体プロセス
におけるレジスト形成の良否の検査には効率的ではない
という欠点があった。

【０００６】例えば、半導体製造でリソグラフィー工程
を経た半導体ウエハーには、パターン転写がなされたこ
とによる、０．３μｍから数μｍの微細なパターンがフ
ォトレジストによって形成されている。このパターン転
写が正常に行われた場合のフォトレジストの断面形状
は、稜部の矩形性が保持されている。すなわち稜部のエ
ッジが鋭角状となっている。

【０００７】ところで、このパターン転写に用いる露光
装置（ステッパー）の焦点深度は１μｍ〜２μｍ程度で
あり、非常に浅い構成となっている。このため、ウエハ
ー裏面のダストによって容易にフォーカスずれを生じ、
パターン転写が正常になされず、フォトレジスト形状が
劣化する場合がある。すなわち稜部のエッジが鋭角状に
形成されない。

【０００８】したがって前記のような微細なパターンに
光を照射すると、ウエハーに形成されたフォトレジスト
部分の断面形状に応じて、散乱光の状態が異なることに
なるが、こうしたウエハーの表面またはそれより低い位
置にある形状の欠陥部分は、低角度光線からの散乱光に
よってしても、暗視野映像中には顕著には現われないと
いう問題がある。

【０００９】さらに加えて従来の、明視野撮像方法ある
いは低角度暗視野撮像方法のアルゴリズムは、いずれも
被検査部分の画像と参照用画像とを比較して欠陥や異常
部分を判定処理するものであるから、参照用画像が予め
別途準備されたものや、あるいは隣接する被検査部分の
画像を参照用画像に用いるものであるにかかわらず、着
目領域毎の比較過程が必要であり、実施においては着目
領域の走査が必須となるから、よってウエハー全体の検
査を短時間で実施するのには困難があった。

【００１０】そこで発明者らは、前記のような従来の検
査方法および検査装置の問題点に鑑み、開発と検討を重
ねた結果、微細パターンを低角度で光照射する際の散乱
光に形成される、微細パターンの構造的差異による光学
的模様の変化に着目して本方法と装置を発明するに至っ
た。その開発過程において、発明者らはまず図８に示さ
れるような、検査作業者が斜光目視を行う手動式検査装
置を検討した。

【００１１】同図において、ステージ５０上に載置され
た被検査物体２（この場合は微細パターンが形成された
半導体ウエハー）に対して斜め方向から光源５４による
光線５５を照射し、微細パターンによる散乱光５６を接
眼レンズ５３で捕捉して、散乱光５６中に顕現される光
学模様を観測し、この光学模様の状態に基づいて微細パ
ターンの欠陥検査を行う。ここで光学模様は、微細パタ
ーンの形状や、被検査物体の表面の状態等によってその
出現状態が異なる。そのため、観測可能な光学模様を得
るには、照射角度や散乱光の検出位置を調節して、その
被検査物体に最適の照射条件を具現させねばならない。

【００１２】そこで、ステージ５０に回動軸を設けて、
二股形状のフレーム５１の先端で図中矢印Ｒ方向に回動
自在とし、さらにフレーム５１を、その根本で図中矢印
Ｑ方向に回動自在に構成し、前記構成によって、まず矢
印Ｒ方向への回動でステージ５０をピッチ揺動させ、さ
らに矢印Ｑ方向への回動でステージ５０をヨーク揺動さ
せ、こうした揺動により被検査物体２を歳差揺動させる
ことで、好適な光学模様を得るに最適の照射条件を探索
することを可能にした。

【００１３】前記構成によって、好適な光学模様が得ら
れ、この光学模様に基づいて微細パターンの欠陥部分を
検出できることが確認できたが、しかしながら被検査物
体を歳差揺動させる操作は容易ではなく、熟練を要する
という問題があった。さらに、検査作業者が斜光目視を
行うため低効率であり、加えて検査作業者毎の判定のバ
ラツキが発生するという難点があった。

【００１４】本発明は前記のような課題や欠点を解決す
るためなされたもので、その目的は半導体ウエハーに形
成されたフォトレジストの断面形状など微細パターンの
検査を短時間で高速に実施でき、しかも判定のバラツキ
がなく均質な検査が実施できる微細パターンの検査方法
および検査装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る微細パターンの検査方法は、微細パターン
が配設されている平坦面を有する被検査物体の前記微細
パターンを光源が発する光線で所定角度で照射し、その
散乱光を観測することにより前記微細パターンを検査す
る方法において、前記被検査物体の微細パターンが配設
された平坦面の位置を固定し、かつ前記散乱光の観測位
置を前記固定された平坦面の法線方向に固定し、前記光
源の位置を移動させることにより前記照射角度を可変と
し、ついで前記照射角度を、前記散乱光に形成される光
学模様が観測可能な角度に調節したのち、前記光学模様
を観測することを特徴とする。

【００１６】また、本発明に係る微細パターンの検査装
置は、被検査物体の微細パターンが配設されている平坦
面を照射する光線を発する光源と、前記光源の発する光
線による前記被検査物体の平坦面に対する照射角度を調
節する照射角度調節手段と、前記被検査物体の平坦面の
法線方向上に固定配設され、前記平坦面が発する散乱光
を受けて画像信号を形成させる撮像センサーと、前記撮
像センサーの出力する画像信号に基づいて光学模様を検
出する画像処理手段と、前記画像処理手段の検出結果に
基づいて前記照射角度調節手段を制御する制御手段とを
備えて好適な前記照射角度を探索する構成とされたこと
を特徴とする。

【００１７】本発明に係る微細パターンの検査方法およ
び検査装置によれば、例えば半導体プロセスに適用され
た場合、ウエハーに形成されたフォトレジスト部分の断
面形状などの、ウエハーの表面またはそれより低い位置
にある形状の欠陥部分が低角度光線からの散乱光に載っ
た顕著な光学模様の形成によって検出され、検査が効果
的になされる。

【００１８】しかも、最適な照射条件の探索が、光源位
置の調節だけで実施され、散乱光の観測位置と被検査物
体はいずれも固定されているから、探索が簡単になる。

【００１９】さらに、ウエハー全体のパターンからの、
あるいはウエハーの広い領域のパターンからの散乱光に
載った光学模様に基づき一挙に検査するアルゴリズムで
あるから、小領域毎の比較を反復する処理が不必要とな
り、よってウエハー全体のパターン検査が一挙になさ
れ、検査時間が短縮される。しかもこれは自動化構成に
よってさらに効率的となり、加えて検査の均質化により
品質向上がなされる。

【００２０】本発明に係る微細パターンの検査方法が、
被検査物体を平坦面に平行な方向に段階的に移動する構
成とされ、あるいは本発明に係る微細パターンの検査装
置が、被検査物体を平坦面に平行な方向に段階的に移動
するステージを設けて構成される場合は、狭視野の観測
あるいは撮像手段によっても広面積の被検査物体の観測
・検査をなし得る。

【００２１】本発明に係る微細パターンの検査装置の照
射角度調節手段が、微細パターンのパターン方向に平行
で平坦面から垂直に立ち上がる面上で照射角度を調節す
る構成の場合は、散乱光に載せられる光学模様が、パタ
ーン方向に平行な照射光で効率的に形成されるようなパ
ターンをもつ被検査物体の検査を容易にする。

【００２２】本発明に係る微細パターンの検査装置の照
射角度調節手段が、平坦面上で微細パターンのパターン
方向から所定の回転角を張る、平坦面から垂直方向に立
ち上がる面上で照射角度を調節する構成の場合は、散乱
光に載せられる光学模様が、パターン方向に平行でない
照射光によって形成されるようなパターンをもつ被検査
物体の検査に対しても効率的な検査を可能にする。

【００２３】本発明に係る微細パターンの検査装置が、
照射角度調節手段の調節した照射条件を記憶する記憶手
段を具備して構成される場合は、同種の被検査物体を検
査する際に記憶された照射条件の取り出し利用が可能に
なることで、調節の手間および時間が節約される。

【００２４】本発明に係る微細パターンの検査方法ある
いは検査装置が、被検査物体をウエハー状の半導体製品
あるいは中間品とする場合は、こうした半導体ウエハー
が非破壊で検査されることで、検査によるロスが解消さ
れ、コスト削減がなされる。

【００２５】本発明に係る微細パターンの検査方法ある
いは検査装置が、被検査物体をフラットパネルディスプ
レイあるいは中間品とする場合は、こうした被検査物体
が非破壊で検査されることで、従来発生していた検査に
よるロスが解消される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る微細パ
ターンの検査装置の一実施形態の構成を示す斜視図であ
る。図２は、図１に示す微細パターンの検査装置の照射
角度調節原理の説明図である。図３は、図１に示す微細
パターンの検査装置の部分断面正面図である。

【００２７】図１に示されるように、本発明に係る微細
パターンの検査装置１は、平坦な表面に微細パターン８
が配設されているウエハー（被検査物体）２を照射角度
θ１で斜め方向から照射する照射光５を発する光源４
と、ウエハー２の上方、ウエハー２の平坦面の法線方向
上に固定配設され、ウエハー２の平坦面が発する散乱光
６を撮像して画像信号を出力するカメラユニット（撮像
センサー）３と、カメラユニット３の出力する画像信号
に基づいて縞模様（光学模様）３０を検出する画像処理
手段および、画像処理手段の検出結果に基づいて照射光
５の照射角度を制御して好適な照射角度を探索する制御
手段の両手段を備えるコンピュータ１０を具備する。

【００２８】光源４として例えばヘリウムネオンレーザ
を用いれば、モノクローム光線の平行光線による照射光
５を形成できる。照射光５はウエハー２の平坦面で反射
され、反射光７と、ウエハー表面にほぼ垂直の方向に散
乱される散乱光６を形成する。散乱光６は、撮像中の被
検査物体の点の画像を載せるものではなく、干渉により
形成されるモアレ縞などの光学模様を載せた光線として
処理される。散乱光６は、必要に応じてレンズにより集
光する。また、カメラユニット３は、反射光７の受光を
排除するため、被検査物体であるウエハー２に対し、ほ
ぼ垂直の位置に設置するのが好ましい。

【００２９】光源４は、軸４ａを中心にホルダユニット
１３に回動可能に軸支され、軸４ａには第１ギヤ１２が
連設されている。第１ギヤ１２はホルダユニット１３に
取り付けられた第１モータ１１の回転軸に噛合して、第
１モータ１１の回転にともない回動し、光源４が軸４ａ
を中心に回動する。

【００３０】ホルダユニット１３は、その下部が矢印ｚ
方向（上下方向）に竣立する２基のガイドフレーム１
７、１８に挟まれて、ｚ方向に移動可能となっている。
ホルダユニット１３側部には、ラック１４が取り付けら
れ、このラック１４はガイドフレーム１８に取り付けら
れた第２モータ１６の回転軸に連設された第２ギヤ１５
と噛合している。したがって第２モータ１６の回転にと
もない、ホルダユニット１３はｚ方向に上下移動可能に
なっている。

【００３１】このように、本実施形態においては、第１
モータ１１、第１ギヤ１２、ホルダユニット１３、ラッ
ク１４、第２ギヤ１５、第２モータ１６、ガイドフレー
ム１７、１８によって、照射角度θ１を調節する照射角
度調節手段を形成している。ここで照射角度θ１は、ウ
エハー２の平坦面に設けられた微細パターン８のパター
ン方向２５に平行で平坦面から垂直に立ち上がる面上に
張る角度である。

【００３２】したがって図２および図３に示されるよう
に、照射光５が照射されるウエハー２上位置Ｐから、ウ
エハー２の平坦面方向に測った光源４までの距離をＤと
すると、照射角度θ１を実現するには光源４の位置を、
ｚ方向に平坦面からｚ１の高さに置くとよい。ここでｚ
１は、 ｚ１＝Ｄ・ｔａｎθ１ で決定される。したがって照射角度調節手段は、ホルダ
ユニット１３を高さｚ１まで移動させ、ついで光源４を
回動させて照射角度θ１を実現する。

【００３３】同様に、照射角度θ２を実現するには光源
４の位置を、ｚ方向に平坦面からｚ２の高さに置く。こ
こでｚ２は、 ｚ２＝Ｄ・ｔａｎθ２ で決定される。

【００３４】前記のような構成で、微細パターン８が繰
り返されたウエハー２に照射光５を照射すると、パター
ンからの散乱光６には回折光や干渉光に基づき形成され
る光学的模様が発生し、この光学的模様は、照射光５の
照射角度θ１に依存する。そして、この光学的模様は、
パターンの形状、すなわちパターンの欠陥・異常に応じ
て異なった形となる。例えば微細パターン８がレジスト
で形成されたものであり、レジストの露光が正常であれ
ば、パターン稜部が鋭角に形成され、この繰り返しパタ
ーンから発した散乱光からは、虹色の規則的な光学的模
様が観察される。

【００３５】しかしながら、露光不備などの原因でパタ
ーン稜部が鋭角に形成されていない際には、正常な際に
観察される虹色の規則的な光学的模様のかわりに、例え
ば図１に示されるような縞模様３０が観察される。この
光学的模様は、照射条件によって変化するので、本実施
形態では照射角度調節手段により照射角度θ１を可変と
して、好適な光学的模様が発生する照射角度θ１を探索
するものである。

【００３６】本実施形態においては、さらに、前記の好
適な照射角度θ１の探索制御と、光学的模様の画像処理
に、制御ならびに画像処理が可能なコンピュータ１０を
用いる。コンピュータ１０は、まず、カメラユニット３
から送られる画像信号に基づき、照射角度調節手段を構
成する第１モータ１１、第２モータ１６を制御して光学
模様３０が好適に出現する角度に照射角度θ１を制御調
節し、光学模様３０が好適に出現した状態で、欠陥の識
別ならびに分析を行うアルゴリズムを実行し、その欠陥
の特徴を判定するとともに、欠陥チップを特定する。こ
のように本実施形態により、照射光の入射角を変化させ
ながらリアルタイムで検査でき、パターン検査のスルー
プットを向上させることが可能になる。

【００３７】このようにパターンの欠陥・異常を検出し
やすい条件で、例えばフォトレジストを露光現像後のシ
リコンウエハーを照射撮像し、撮像信号をコンピュータ
に取り込んで光学模様の検出を行った結果として、ウエ
ハー上に形成された３８個の半導体チップパターンのう
ちで第２７番のチップパターンにパターン異常による縞
模様が検出されたとすると、この画像に基づいて、第２
７番のチップのレジストパターンが異常であると判定さ
れる。

【００３８】前記構成において、光学的模様の目視確認
のために、コンピュータ１０にモニター１０Ａを接続す
ることが望ましい。また、ウエハー２は真空吸着するウ
エハーチャックに支持される構成とすることもできる。
さらに、前記構成のかわりに、光源を自在可動アームに
固定して、自在可動アームを動かすことで光源を自在に
移動し、照射角を任意の角度に調節する構成にすること
も可能である。また前記構成のかわりに、光学模様が好
適に出現する角度に照射角度を調節する作業を手動と
し、画像処理をコンピュータで実行する構成とすること
もできる。

【００３９】つぎに本発明に係る微細パターンの検査装
置の別の実施形態を、前記図１および図３に基づき説明
する。なお前記実施形態と同じ部分は説明を省略する。
本実施形態の微細パターンの検査装置は、被検査物体で
あるウエハー２を直接あるいは間接に載置し、固定され
たカメラユニット（撮像センサー）３の光軸に垂直方向
に被検査物体であるウエハー２を段階的に移動させる、
Ｘステージ２０、Ｙステージ２１を設けて構成する。Ｘ
ステージ２０、Ｙステージ２１はコンピュータ１０の、
後述する制御手段によりその作動が制御される。この構
成により、ウエハー２は２次元方向に移動可能になる。
しかも移動スパンは、小スパンで連続的移動であって
も、あるいは大きいスパンで離散的に移動するものであ
ってもよい。

【００４０】この構成の結果、ウエハー２が比較的大き
い寸法の場合であっても、撮像センサーは狭視野のもの
でよく、広視野機能を必要としないから、装置コストを
削減でき、しかも円滑にウエハー２全体を有効に検査す
ることができる。これにより、検査時間の短縮がなされ
る。

【００４１】つぎに本発明に係る微細パターンの検査装
置のさらに別の実施形態を、前記図１、図３および図
４、図５に基づき説明する。なお前記実施形態と同じ部
分は説明を省略する。この実施形態の構成においては、
前記照射角度調節手段を構成する各部品ならびに光源４
は、カメラユニット３の光軸上に回転軸を有して、ウエ
ハー２の下方に配設された回転台１９の端部に設けられ
る。回転軸は第３モータ９によって駆動され、これによ
り回転台１９が回転角φだけ回転すると、照射光３５は
平面図において角度φだけ傾斜する。ここで照射光３５
は、平坦面に関しては立上がり角度θを張るから、結果
的に照射光３５は立上がり角度θおよび回転角φを同時
に張る照射角度でウエハー２を照射することになる。第
３モータ９はコンピュータ１０の、後述する制御手段に
よりその作動が制御される。

【００４２】したがって、この構成により、照射角度を
任意の角度に設定することができ、種々のパターンを備
える種々の被検査物体のパターン検査に適応することが
可能になる。すなわち、被検査物体は、その平坦面に関
して立上がり角度θおよびその支配的パターンによって
特定されるパターン線に関して回転角φで照射され、こ
の各角度は、モアレ縞などの干渉により形成される光学
模様を形成するに好適に選択される。

【００４３】図６は、本発明に係る微細パターンの検査
装置に組込まれた画像処理手段および制御手段のブロッ
ク構成例を示す図である。図７は、図６に示す画像処理
手段および制御手段の動作フローチャートである。画像
処理手段３１は、画像信号標本化・量子化手段３２、平
滑化・輪郭強調処理手段３３、特徴抽出手段３４、縞模
様発生チップ同定手段３５を備えてなる。また制御手段
３７は、ＸＹ位置調節手段３８、θ調節手段３９、φ調
節手段４０、ｚ位置調節手段４１、最適照射条件記憶手
段４２を備えてなる。

【００４４】画像信号標本化・量子化手段３２は、画像
信号入力があると（ステップＳ１）散乱光の撮像信号
（アナログ信号）をサンプリング処理してデジタルデー
タとなし（ステップＳ２）、平滑化・輪郭強調処理手段
３３は前記デジタルデータにソフト的に平滑化処理を施
すとともに（ステップＳ３）、ソフト的な輪郭強調処理
を行う（ステップＳ４）。この平滑化および輪郭強調処
理の結果、所定のウエハー領域が撮像されていない場合
は（ステップＳ５）、情報を制御手段３７のＸＹ位置調
節手段３８に送り、制御手段３７はＸＹ位置調節を行っ
て所定のウエハー領域が撮像される状態にする（ステッ
プＳ６）。

【００４５】特徴抽出手段３４では、平滑化加工ならび
に輪郭強調加工がなされたデジタルデータに基づき、エ
ルミート多項式による関数展開で模様の同定がなされ
（ステップＳ７）、幾何学的性質の抽出をおこない（ス
テップＳ８）、この結果に基づいて評価関数演算を行
い、処理を続行するのに好適な光学模様、例えば縞模様
が抽出できたかを評価して（ステップＳ９）、角度およ
びｚ位置が最適か否かを判定する（ステップＳ１０）。
この光学模様抽出過程における判定情報は制御手段３７
に入力される。

【００４６】制御手段３７は、入力された判定情報をθ
調節手段３９、φ調節手段４０、ｚ位置調節手段４１に
送り、θ調節手段３９はモータ１１を駆動して立上がり
角度θを、φ調節手段４０はモータ９を駆動して回転角
φを、またｚ位置調節手段４１はモータ１６を駆動して
光源のｚ位置を、それぞれ調節し（ステップＳ１１）、
このループにより最適な角度およびｚ位置を実現する。

【００４７】そして好適な光学模様抽出がなされた際
に、抽出情報が縞模様発生チップ同定手段３５に入力さ
れる。縞模様発生チップ同定手段３５はこの抽出情報に
基づき、縞形状がなければ欠陥部分なしと判定し（ステ
ップＳ１２〜Ｓ１３）、縞形状があれば縞模様を発生さ
せた欠陥あるいは異常パターンを有するチップを決定し
て表示する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。

【００４８】また、好適な光学模様抽出がなされた際
に、抽出完了の通知が制御手段３７になされ、制御手段
３７は現在の照射条件（立上がり角度θ、回転角φ、ｚ
位置）を最適照射条件として最適照射条件記憶手段４２
に記憶させる（ステップＳ１５）。記憶された最適照射
条件は、そのパターンを有する被検査物体に共通に使用
できるから、同種の被検査物体が装荷された際には微調
整だけでそのまま流用できる。これによって、照射角度
調節に要する時間をさらに短縮することができる。

【００４９】なお本発明の装置では、光源として平行光
源を使用する構成が好ましく、よって照射光あるいは散
乱光を平行化する手段、例えばレンズや鏡を具備して構
成することもできる。また、光源として発散または収束
光源を適用することもできる。さらに、照射光あるいは
散乱光を偏光する手段、例えば偏光版を具備して構成す
ることもできる。

【００５０】また、前記の実施形態例では、半導体ウエ
ハー製造におけるレジストパターンの検査システムの状
況で説明したが、本発明に係る微細パターンの検査方法
および検査装置はこれに限らず、半導体集積回路の回路
パターンや写真製版マスク、ＴＦＴ液晶平面ディスプレ
イ装置の部品等、繰返しパターンを持つ製品のパターン
検査をはじめ、金属顕微鏡などによる観察画像に基づき
微細パターンの検査等、散乱光に載った光学模様が検出
できる構成であればその分野を問わず適用実施できるこ
とは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１に
係る微細パターンの検査方法は、被検査物体の微細パタ
ーンが配設された平坦面の位置を固定し、散乱光の観測
位置を平坦面の法線方向に固定し、光源位置を移動させ
て照射角度を、散乱光に形成される光学模様が観測可能
な角度に調節して光学模様を観測することにより微細パ
ターンを検査する構成であるから、調節操作は光源位置
の移動だけであり、よって操作が容易になるという効果
がある。

【００５２】本発明の請求項２に係る微細パターンの検
査方法は、微細パターンが配設された平坦面を有する被
検査物体を段階的に移動して光学模様を観測する構成で
あるから、ウエハーが比較的大きい寸法の場合であって
も、円滑にウエハー全体を有効に検査することができ、
検査時間の短縮がなされる。

【００５３】請求項３に係る微細パターンの検査方法
は、被検査物体がウエハー状の半導体製品あるいは中間
品であるから、こうした半導体ウエハーを非破壊で検査
ができ、従来発生していた検査によるロスを解消できる
という効果がある。

【００５４】請求項４に係る微細パターンの検査方法
は、被検査物体がフラットパネルディスプレイあるいは
中間品であるから、こうしたフラットパネルディスプレ
イ製品あるいは中間品を非破壊で検査ができ、よって従
来発生していた検査によるロスを解消できるという効果
がある。

【００５５】請求項５に係る微細パターンの検査装置
は、被検査物体の平坦面の法線方向上に固定配設された
撮像センサーと、撮像センサーの出力する画像信号に基
づいて光学模様を検出する画像処理手段と、光源の発す
る光線の照射角度を調節する照射角度調節手段と、画像
処理手段の検出結果に基づいて照射角度調節手段を制御
する制御手段とを備えて好適な照射角度を探索する構成
であるから、最適な照射条件の探索を光源位置の調節だ
けで実施でき、探索が簡単になる。さらに、ウエハー全
体あるいはウエハーの広い領域のパターンからの、散乱
光に載った光学模様に基づき一挙に検査でき、よって操
作を簡素化できるとともに検査時間の大幅な短縮が可能
になる。しかも自動化構成することによってさらに効率
的にでき、加えて検査の均質化により品質向上を実現で
きる。

【００５６】請求項６に係る微細パターンの検査装置の
照射角度調節手段は、平坦面に設けられた微細パターン
のパターン方向に平行で平坦面から垂直に立ち上がる面
上で照射角度を調節するように構成されるから、散乱光
に載せられる光学模様が、パターン方向に平行な照射光
で効率的に形成されるようなパターンをもつ被検査物体
の検査が極めて容易となり、使い勝手が向上する。

【００５７】請求項７に係る微細パターンの検査装置の
照射角度調節手段は、平坦面上で微細パターンのパター
ン方向から所定の回転角を張る、平坦面から垂直方向に
立ち上がる面上で照射角度を調節する構成であるから、
散乱光に載せられる光学模様が、パターン方向に平行で
ない照射光によって形成されるようなパターンをもつ被
検査物体の検査に対しても効率的な検査が可能になり、
検査時間の短縮が可能になる。

【００５８】請求項８に係る微細パターンの検査装置
は、固定された撮像センサーの光軸に垂直方向に被検査
物体を段階的に移動させるステージを設けて構成したも
のであるから、ウエハーが比較的大きい寸法の場合であ
っても、円滑にウエハー全体を有効に検査することがで
き、検査時間の短縮がなされる。また、撮像センサーは
狭視野のものでよく、広視野機能を必要としないから、
装置コストを削減できる。

【００５９】請求項９に係る微細パターンの検査装置
は、照射角度調節手段の調節した照射条件を記憶する記
憶手段を具備して構成したものであるから、同種の被検
査物体を検査する際に記憶された照射条件を取り出し利
用でき、よって手間および時間の短縮が可能になる。

【００６０】請求項１０に係る微細パターンの検査装置
は、被検査物体がウエハー状の半導体製品あるいは中間
品であるから、こうした半導体ウエハーを非破壊で検査
ができ、従来発生していた検査によるロスを解消でき、
コスト削減できるという効果がある。

【００６１】請求項１１に係る微細パターンの検査装置
は、被検査物体がフラットパネルディスプレイあるいは
中間品であるから、こうしたフラットパネルディスプレ
イ製品あるいは中間品を非破壊で検査ができ、よって従
来発生していた検査によるロスを解消できるという効果
がある。

【００６２】前記のように本発明に係る微細パターンの
検査方法および検査装置によって、例えばこれを半導体
プロセスに適用した際には、ウエハーに形成されたフォ
トレジスト部分の断面形状などの、ウエハーの表面また
はそれより低い位置にある形状の欠陥部分を、低角度光
線からの散乱光に載った顕著な光学模様の形成によって
検出できるから、検査を効果的に行うことが可能にな
る。

【００６３】さらに、従来の明視野撮像方法あるいは低
角度暗視野撮像方法のアルゴリズムのような、被検査部
分の画像と参照用画像とを比較して欠陥や異常部分を判
定処理するものとは異なり、ウエハー全体のパターンか
らの、あるいはウエハーの広い領域のパターンからの散
乱光に載った光学模様に基づき一挙に検査するものであ
るから、小領域毎の比較を反復する処理が不必要とな
り、よってウエハー全体のパターン検査を一挙に短時間
で実施することが可能になる。

【００６４】しかも、従来にような検査作業者による斜
光目視を行うものと異なって、自動化することにより効
率的となり、スループットが向上して低コストが実現で
きる上、検査判定が均一化されることで判定のバラツキ
を極小にでき、よって良好な品質管理をも併せ実現する
ことができるという顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微細パターンの検査装置の実施形
態の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す微細パターンの検査装置の照射角度
調節原理の説明図である。

【図３】図１に示す微細パターンの検査装置の部分断面
正面図である。

【図４】本発明に係る微細パターンの検査装置の別の実
施形態を説明する正面図である。

【図５】図４の装置の平面図である。

【図６】本発明に係る微細パターンの検査装置に組込ま
れた画像処理手段および制御手段のブロック構成例を示
す図である。

【図７】図６に示す画像処理手段および制御手段の動作
フローチャートである。

【図８】従来の手動式微細パターンの検査装置の説明図
である。

【符号の説明】 １……微細パターンの検査装置、２……ウエハー（被検
査物体）、３……カメラユニット（撮像センサー）、４
……光源、５……照射光、６……散乱光、７……反射
光、８……微細パターン、９……第３モータ、１０……
コンピュータ、１０Ａ……モニター、１１……第１モー
タ、１２……第１ギヤ、１３……ホルダユニット、１４
……ラック、１５……第２ギヤ、１６……第２モータ、
１７……ガイドフレーム、１８……ガイドフレーム、１
９……回転台、２０……Ｘステージ、２１……Ｙステー
ジ、２５……パターン方向

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細パターンが配設されている平坦面を
   有する被検査物体の前記微細パターンを光源が発する光
   線で所定角度で照射し、その散乱光を観測することによ
   り前記微細パターンを検査する方法において、 前記被検査物体の微細パターンが配設された平坦面の位
   置を固定し、かつ前記散乱光の観測位置を前記固定され
   た平坦面の法線方向に固定し、前記光源の位置を移動さ
   せることにより前記照射角度を可変とし、ついで前記照
   射角度を、前記散乱光に形成される光学模様が観測可能
   な角度に調節したのち、前記光学模様を観測することを
   特徴とする微細パターンの検査方法。
2. 【請求項２】 前記微細パターンが配設された平坦面を
   有する被検査物体を前記平坦面に平行な方向に段階的に
   移動して前記光学模様を観測することを特徴とする請求
   項１記載の微細パターンの検査方法。
3. 【請求項３】 前記被検査物体がウエハー状の半導体製
   品あるいは中間品であることを特徴とする請求項１また
   は２記載の微細パターンの検査方法。
4. 【請求項４】 前記被検査物体がフラットパネルディス
   プレイあるいは中間品であることを特徴とする請求項１
   または２記載の微細パターンの検査方法。
5. 【請求項５】 被検査物体の微細パターンが配設されて
   いる平坦面を照射する光線を発する光源と、 前記光源の発する光線による前記被検査物体の平坦面に
   対する照射角度を調節する照射角度調節手段と、 前記被検査物体の平坦面の法線方向上に固定配設され、
   前記平坦面が発する散乱光を受けて画像信号を形成させ
   る撮像センサーと、 前記撮像センサーの出力する画像信号に基づいて光学模
   様を検出する画像処理手段と、 前記画像処理手段の検出結果に基づいて前記照射角度調
   節手段を制御する制御手段とを備えて好適な前記照射角
   度を探索する構成とされたことを特徴とする微細パター
   ンの検査装置。
6. 【請求項６】 前記照射角度調節手段は、前記平坦面に
   設けられた微細パターンのパターン方向に平行で前記平
   坦面から垂直に立ち上がる面上で照射角度を調節するこ
   とを特徴とする請求項５記載の微細パターンの検査装
   置。
7. 【請求項７】 前記照射角度調節手段は、前記平坦面上
   で前記平坦面に設けられた微細パターンのパターン方向
   から回転角を張る、前記平坦面から垂直方向に立ち上が
   る面上で照射角度を調節することを特徴とする請求項５
   記載の微細パターンの検査装置。
8. 【請求項８】 前記平坦面に平行な方向に前記被検査物
   体を段階的に移動するステージを設け、前記ステージ上
   に前記被検査物体が載置可能な構成としたことを特徴と
   する請求項５、６または７記載の微細パターンの検査装
   置。
9. 【請求項９】 前記照射角度調節手段の調節した少なく
   とも照射角度を含む照射条件を記憶する記憶手段を具備
   したことを特徴とする請求項５、６、７または８記載の
   微細パターンの検査装置。
10. 【請求項１０】 前記被検査物体がウエハー状の半導体
    製品あるいは中間品であることを特徴とする請求項５、
    ６、７、８または９記載の微細パターンの検査装置。
11. 【請求項１１】 前記被検査物体がフラットパネルディ
    スプレイあるいは中間品であることを特徴とする請求項
    ５、６、７、８または９記載の微細パターンの検査装
    置。