JPH09329555A - 回折光を使用した基板検査方法および装置 - Google Patents
回折光を使用した基板検査方法および装置Info
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- JPH09329555A JPH09329555A JP9054687A JP5468797A JPH09329555A JP H09329555 A JPH09329555 A JP H09329555A JP 9054687 A JP9054687 A JP 9054687A JP 5468797 A JP5468797 A JP 5468797A JP H09329555 A JPH09329555 A JP H09329555A
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- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウェファ、又は、基板表面上に形成さ
れた他の類似の３次元周期的パターンに於ける欠陥を、
光の回折により検出する。 【解決手段】 ウェファ全面を照明するために、面光源
から単色入射光が供給される。自動画像処理技術の使用
により、ウェファのマクロ検査が自動化される。面光源
により、異なる角度の光がウェファ表面の各点に入射で
き、単一の視野でウェファ全面の欠陥検出が可能とな
り、検査時間が低減される。単色入射光の特定の波長
は、ウェファ上の周期的パターンに於ける欠陥の最適検
出を可能にするように、事前に決定されるが、その波長
は、周期的パターンのフィーチャーの幅とピッチに依存
する。
れた他の類似の３次元周期的パターンに於ける欠陥を、
光の回折により検出する。 【解決手段】 ウェファ全面を照明するために、面光源
から単色入射光が供給される。自動画像処理技術の使用
により、ウェファのマクロ検査が自動化される。面光源
により、異なる角度の光がウェファ表面の各点に入射で
き、単一の視野でウェファ全面の欠陥検出が可能とな
り、検査時間が低減される。単色入射光の特定の波長
は、ウェファ上の周期的パターンに於ける欠陥の最適検
出を可能にするように、事前に決定されるが、その波長
は、周期的パターンのフィーチャーの幅とピッチに依存
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その表面上に周期
的な構造を有する平坦な基板の表面欠陥の検出を行う方
法および装置に関し、特に、製造された半導体ウェファ
の欠陥個所の検査を行う方法および装置に関する。
的な構造を有する平坦な基板の表面欠陥の検出を行う方
法および装置に関し、特に、製造された半導体ウェファ
の欠陥個所の検査を行う方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体産業に於けるよく知られた問題
は、例えば、集積回路が形成されているウェファの欠陥
を、検査することの必要性である。この検査は、半導体
製造プロセスの間に何度も、例えば、各層の形成毎に実
施される。従来の検査技術では、ウェファを手で持っ
て、それを光に当て、欠陥の有無を目視で検査する人間
が必要である。典型的な欠陥は、金属膜、ポリシリコン
構造、フォトレジスト、及びトレンチ等に於ける所望の
パターンの複製の失敗に由来する。そのような欠陥があ
ると、集積回路又はデバイスの一部分が適切に動作しな
いおそれがあるので、ウェファの製造中の定期的な検査
が重要である。また、ウェファの欠陥を有する部分が使
用できないことを表示できるように、各欠陥個所の位置
を正確に指摘することも重要である。
は、例えば、集積回路が形成されているウェファの欠陥
を、検査することの必要性である。この検査は、半導体
製造プロセスの間に何度も、例えば、各層の形成毎に実
施される。従来の検査技術では、ウェファを手で持っ
て、それを光に当て、欠陥の有無を目視で検査する人間
が必要である。典型的な欠陥は、金属膜、ポリシリコン
構造、フォトレジスト、及びトレンチ等に於ける所望の
パターンの複製の失敗に由来する。そのような欠陥があ
ると、集積回路又はデバイスの一部分が適切に動作しな
いおそれがあるので、ウェファの製造中の定期的な検査
が重要である。また、ウェファの欠陥を有する部分が使
用できないことを表示できるように、各欠陥個所の位置
を正確に指摘することも重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、白色光
（多色光）の下で行われる人手によるウェファ（基板）
の検査に依存している。ウェファによって回折された光
は、欠陥個所を明らかにすることができることが分かっ
ている。しかし、白色光の下での検査のように多くの波
長が存在すると、検出感度を低下させる可能性がある。
さらに、手動検査は、信頼性が十分ではなく、また時間
がかかる場合がある。従って、欠陥の発見のために、ウ
ェファの表面から散乱する光を使用することがよく知ら
れているが、このプロセスは、微少部分の検査を行うも
のであるため、ウエファ全面にわたって走査して行うよ
うな検査が必要であり、検査に長時間を要するという欠
点がある。
（多色光）の下で行われる人手によるウェファ（基板）
の検査に依存している。ウェファによって回折された光
は、欠陥個所を明らかにすることができることが分かっ
ている。しかし、白色光の下での検査のように多くの波
長が存在すると、検出感度を低下させる可能性がある。
さらに、手動検査は、信頼性が十分ではなく、また時間
がかかる場合がある。従って、欠陥の発見のために、ウ
ェファの表面から散乱する光を使用することがよく知ら
れているが、このプロセスは、微少部分の検査を行うも
のであるため、ウエファ全面にわたって走査して行うよ
うな検査が必要であり、検査に長時間を要するという欠
点がある。
【０００４】
【問題を解決するための手段】このようなことから、本
発明においては、半導体ウェファ等の基板の表面に形成
された周期的構造（３次元構造）に於ける欠陥を、回折
技術を使用して、検知するようにしている。本発明に係
る方法と装置は、入射光の光源として面光源（拡張及び
伸張された光源）を使用する。（ここでは、「光」は、
可視スペクトルに限定されず、回折され得る電磁気エネ
ルギーを指す。）これにより、ウェファ全面、例えば、
１２インチウェファが、単一の視野で検査されるように
なる。画像処理技術を使用することにより、ウェファの
マクロ検査が自動化される。つまり、本発明の利点とし
て、各プロセス・ステップ毎に各ウェファのマクロ検査
が可能になる。また、自動画像処理を使用することによ
り、手動検査の不確実さが避けられると同時に、面光源
を用いることにより、単一の視野でウェファ全面の検査
が可能になり、従って、ウェファの取り扱い回数を減ら
して、スループットを増加する。
発明においては、半導体ウェファ等の基板の表面に形成
された周期的構造（３次元構造）に於ける欠陥を、回折
技術を使用して、検知するようにしている。本発明に係
る方法と装置は、入射光の光源として面光源（拡張及び
伸張された光源）を使用する。（ここでは、「光」は、
可視スペクトルに限定されず、回折され得る電磁気エネ
ルギーを指す。）これにより、ウェファ全面、例えば、
１２インチウェファが、単一の視野で検査されるように
なる。画像処理技術を使用することにより、ウェファの
マクロ検査が自動化される。つまり、本発明の利点とし
て、各プロセス・ステップ毎に各ウェファのマクロ検査
が可能になる。また、自動画像処理を使用することによ
り、手動検査の不確実さが避けられると同時に、面光源
を用いることにより、単一の視野でウェファ全面の検査
が可能になり、従って、ウェファの取り扱い回数を減ら
して、スループットを増加する。
【０００５】つまり、本発明によれば、焦点オフセッ
ト、ウェファの下面にゴミ（粒子）が存在してウエファ
上下位置が変動することによるデフォーカス、ウェファ
の現像／エッチング／剥離手順に於ける誤り、及び不十
分な現像液等の問題によって引き起こされた半導体ウェ
ファ構造に於ける表面欠陥が検出される。本発明によれ
ば、半導体ウェファの検査ができるだけでなく、回折格
子又はマイクロ加工（マイクロマシニング）された構造
等の微小な周期的構造も検査できる。これら全ての構造
を、ここでは、一般的に「格子」と呼ぶことにする。
ト、ウェファの下面にゴミ（粒子）が存在してウエファ
上下位置が変動することによるデフォーカス、ウェファ
の現像／エッチング／剥離手順に於ける誤り、及び不十
分な現像液等の問題によって引き起こされた半導体ウェ
ファ構造に於ける表面欠陥が検出される。本発明によれ
ば、半導体ウェファの検査ができるだけでなく、回折格
子又はマイクロ加工（マイクロマシニング）された構造
等の微小な周期的構造も検査できる。これら全ての構造
を、ここでは、一般的に「格子」と呼ぶことにする。
【０００６】つまり、その格子表面の「良い」（欠陥の
無い）部分は、欠陥個所とは違うある回折効率を有して
いる。面光源の使用により、その格子上のあらゆる点
が、面光源上の適切な点から、光を受ける。つまり、格
子全体が、１つの視野で検査され得る。その光源の長さ
や幅は、例えば、ウェファ上の格子ピッチの幅と共に、
検査される格子（加工物）の大きさに関連して設定され
る。
無い）部分は、欠陥個所とは違うある回折効率を有して
いる。面光源の使用により、その格子上のあらゆる点
が、面光源上の適切な点から、光を受ける。つまり、格
子全体が、１つの視野で検査され得る。その光源の長さ
や幅は、例えば、ウェファ上の格子ピッチの幅と共に、
検査される格子（加工物）の大きさに関連して設定され
る。
【０００７】本発明では、その格子の周期的構造フィー
チャーの外形、つまりそれらの幅とピッチ（隣のフィー
チャーとの距離）で決まる光の波長を有する単色光が使
用される。検知装置は、種々の形式を取ることができ
る。ある実施例では、単一の検知器（例えば、ＣＣＤビ
デオカメラ）が、単一で所定の角度に据え付けられて、
面光源から入射して格子で反射された光を検知する。特
定の格子が数種類のピッチ（パターン）のフィーチャー
を含む別の実施例では、検知器は、異なるパターンのそ
れぞれを検査するために、数種類の所定の角度に移動さ
れる。さらに別の実施例では、数個の異なる検知器が、
種々のパターンから回折された光を受け取るために、反
射性回折の異なる角度に対応する位置に取り付けられて
いる。別の実施例では、異なる角度で複数の検知器を使
用する代わりに、回転ミラーが、異なる角度に傾けら
れ、それにより、回折光を単一の固定検知カメラに反射
させている。
チャーの外形、つまりそれらの幅とピッチ（隣のフィー
チャーとの距離）で決まる光の波長を有する単色光が使
用される。検知装置は、種々の形式を取ることができ
る。ある実施例では、単一の検知器（例えば、ＣＣＤビ
デオカメラ）が、単一で所定の角度に据え付けられて、
面光源から入射して格子で反射された光を検知する。特
定の格子が数種類のピッチ（パターン）のフィーチャー
を含む別の実施例では、検知器は、異なるパターンのそ
れぞれを検査するために、数種類の所定の角度に移動さ
れる。さらに別の実施例では、数個の異なる検知器が、
種々のパターンから回折された光を受け取るために、反
射性回折の異なる角度に対応する位置に取り付けられて
いる。別の実施例では、異なる角度で複数の検知器を使
用する代わりに、回転ミラーが、異なる角度に傾けら
れ、それにより、回折光を単一の固定検知カメラに反射
させている。
【０００８】半導体分野では、通常、単一のウェファが
異なるピッチのフィーチャーを有している。例えば、半
導体チップのメモリ部分は、通常、固定ピッチの均一な
パターンである。一方、異なった形式のメモリパターン
を有する別の半導体ウェファは、異なるピッチを有する
ことが多い。マイクロプロセッサチップを有するよう
な、別の形式のウェファは、そのチップの特定部分がメ
モリであるかロジックであるかに応じて、各チップ上で
異なるピッチを有するであろう。この場合、そのチップ
の各部分は、欠陥個所の発見のために、異なる入射光の
波長を別々に使用して検査される。
異なるピッチのフィーチャーを有している。例えば、半
導体チップのメモリ部分は、通常、固定ピッチの均一な
パターンである。一方、異なった形式のメモリパターン
を有する別の半導体ウェファは、異なるピッチを有する
ことが多い。マイクロプロセッサチップを有するよう
な、別の形式のウェファは、そのチップの特定部分がメ
モリであるかロジックであるかに応じて、各チップ上で
異なるピッチを有するであろう。この場合、そのチップ
の各部分は、欠陥個所の発見のために、異なる入射光の
波長を別々に使用して検査される。
【０００９】多色光の場合には得られるコントラストが
小さいが、本発明のように単色光を用いれば、（多色光
と比較して）コントラストが大きく、格子の欠陥個所の
発見能力を改善することが、発見されている。
小さいが、本発明のように単色光を用いれば、（多色光
と比較して）コントラストが大きく、格子の欠陥個所の
発見能力を改善することが、発見されている。
【００１０】勿論、本発明において、格子全体を一度に
検査する必要は無い；その格子の一部、例えば、半分、
又は１／３を、一度に検査することも可能である。本発
明を組み込んでいる検査ステーションの寸法を小さくし
たい場合に、このことは、非常に大きな格子に対して、
特に有利である。また、本発明によれば、格子の検査は
ＸＹ平面におけるウェファの２方向で実施され、例え
ば、その格子は、先ず、ある特定の方向で検査され、次
に、９０度回転された後に、再度検査される。これは、
例えば、その格子をターンテーブル上に取り付けること
によって、実施される。この利点は、欠陥検出に対して
最大のＳ／Ｎ（信号／ノイズ）比を与える方向を選ぶこ
とができることである。
検査する必要は無い；その格子の一部、例えば、半分、
又は１／３を、一度に検査することも可能である。本発
明を組み込んでいる検査ステーションの寸法を小さくし
たい場合に、このことは、非常に大きな格子に対して、
特に有利である。また、本発明によれば、格子の検査は
ＸＹ平面におけるウェファの２方向で実施され、例え
ば、その格子は、先ず、ある特定の方向で検査され、次
に、９０度回転された後に、再度検査される。これは、
例えば、その格子をターンテーブル上に取り付けること
によって、実施される。この利点は、欠陥検出に対して
最大のＳ／Ｎ（信号／ノイズ）比を与える方向を選ぶこ
とができることである。
【００１１】また、本発明によれば、１つの光源だけ
で、その入射光の複数の波長であって、各波長が特定の
フィーチャーのピッチ寸法に適合しているものを供給で
きる。従って、ウェファ検査中に、数種類の異なるフィ
ーチャーのピッチの検査が可能である。
で、その入射光の複数の波長であって、各波長が特定の
フィーチャーのピッチ寸法に適合しているものを供給で
きる。従って、ウェファ検査中に、数種類の異なるフィ
ーチャーのピッチの検査が可能である。
【００１２】本発明のある実施例に於いては、検知器に
よって受け取られた格子の画像が、市販の「マシーンビ
ジョン」装置を使用して、処理され、その処理された画
像が、市販のソフトウェアで分析される。これは、他の
画像処理技術に置き換えることが可能である。
よって受け取られた格子の画像が、市販の「マシーンビ
ジョン」装置を使用して、処理され、その処理された画
像が、市販のソフトウェアで分析される。これは、他の
画像処理技術に置き換えることが可能である。
【００１３】本発明のある実施例によれば、検査は、独
立の検査機械で実施されるが、この装置は、要求に応じ
て、他の適切な（半導体）処理装置に組み込むことが可
能である。
立の検査機械で実施されるが、この装置は、要求に応じ
て、他の適切な（半導体）処理装置に組み込むことが可
能である。
【００１４】
【実施例】側面図である図１に示すように、幅ａで、格
子ピッチｄのフィーチャーを有する反射格子１０（例え
ば、半導体ウェファ上などにおける周期的な構造（パタ
ーン））を考える。ａ／ｄ比の変化は、回折光Ｉmの強
さに影響する。それが、露光フィールドの範囲内で発生
すると、Ｉmは、そのフィールド内で変化する。焦点オ
フセット、フィールドの反り、ウェファの下の粒子によ
るデフォーカスによるか、又は、格子１０の形成のため
に使用されたフォトリソグラフィに於ける処理条件の変
動により、フィーチャー幅の変化が、発生することがあ
る。異なる回折の次数（例えば、図１に示すように、一
次１４で、二次１６）の範囲内での強さの変動を観察す
ることにより、上記の原因によるパターン欠陥の存在が
検出される。
子ピッチｄのフィーチャーを有する反射格子１０（例え
ば、半導体ウェファ上などにおける周期的な構造（パタ
ーン））を考える。ａ／ｄ比の変化は、回折光Ｉmの強
さに影響する。それが、露光フィールドの範囲内で発生
すると、Ｉmは、そのフィールド内で変化する。焦点オ
フセット、フィールドの反り、ウェファの下の粒子によ
るデフォーカスによるか、又は、格子１０の形成のため
に使用されたフォトリソグラフィに於ける処理条件の変
動により、フィーチャー幅の変化が、発生することがあ
る。異なる回折の次数（例えば、図１に示すように、一
次１４で、二次１６）の範囲内での強さの変動を観察す
ることにより、上記の原因によるパターン欠陥の存在が
検出される。
【００１５】波長λの光１２が、角度θｉで入射する
と、ｍ次の回折光の方向θｍは、次の式（１）で決定さ
れる。
と、ｍ次の回折光の方向θｍは、次の式（１）で決定さ
れる。
【００１６】
【数１】 ｄ・(sinθｍ - sinθｉ) = ±ｍλ ・・・（１）
【００１７】図１に示すように90°の側壁角を有する格
子からのｍ次の光の強さは、下記の式（２）で与えられ
る。
子からのｍ次の光の強さは、下記の式（２）で与えられ
る。
【００１８】
【数２】
【００１９】ここで、Nは、格子表面上のフィーチャー
のライン／スペース対の個数である。a/d比の変動によ
るImの変化のうち、回折の次数ｍが１の場合のプロット
が、図２に示されている。半導体処理に於いて、焦点オ
フセット、ウェファの下の粒子によるデフォーカス、ウ
ェファ現像のエッチング及び剥離手順での誤り、及び不
十分な現像液によって生じた欠陥等が、ａ／ｄ比の局部
的な変化またはアパーチャ関数の変化あるいはその両方
を引き起こし、従って、回折効率に於ける局部的な変化
を通して検出され得る。
のライン／スペース対の個数である。a/d比の変動によ
るImの変化のうち、回折の次数ｍが１の場合のプロット
が、図２に示されている。半導体処理に於いて、焦点オ
フセット、ウェファの下の粒子によるデフォーカス、ウ
ェファ現像のエッチング及び剥離手順での誤り、及び不
十分な現像液によって生じた欠陥等が、ａ／ｄ比の局部
的な変化またはアパーチャ関数の変化あるいはその両方
を引き起こし、従って、回折効率に於ける局部的な変化
を通して検出され得る。
【００２０】本発明のある実施例によれば、ある検査装
置は、例えば、０．６μｍから４μｍの範囲のピッチを
有する格子（ウェファのフィーチャー）を検査すること
ができる。この範囲は、半導体製造で、現在使用されて
いるデザインルールの殆どを包含している。格子ピッチ
（２μｍまで）の関数として、２つの入射角に対応する
回折角が、図３Ａと図３Ｂに示されている。図３Ａは、
格子１０のピッチ変化に対する回折角度を二つの入射角
度について示している。図３Ｂは、回折角とピッチの関
係をプロットして示している。これらの角度は、光の波
長λを５４６ｎｍであると仮定して計算されている。さ
らに大きな格子ピッチに対しては、さらに大きな波長が
使用される。（これについては、以下で説明する。）各
格子形式（つまり、異なったピッチの格子）は、独自の
方向に回折する。新しい格子形式のものが検査される度
に、その格子に対応する一本の回折光を検出するための
検知器が、再配置される。
置は、例えば、０．６μｍから４μｍの範囲のピッチを
有する格子（ウェファのフィーチャー）を検査すること
ができる。この範囲は、半導体製造で、現在使用されて
いるデザインルールの殆どを包含している。格子ピッチ
（２μｍまで）の関数として、２つの入射角に対応する
回折角が、図３Ａと図３Ｂに示されている。図３Ａは、
格子１０のピッチ変化に対する回折角度を二つの入射角
度について示している。図３Ｂは、回折角とピッチの関
係をプロットして示している。これらの角度は、光の波
長λを５４６ｎｍであると仮定して計算されている。さ
らに大きな格子ピッチに対しては、さらに大きな波長が
使用される。（これについては、以下で説明する。）各
格子形式（つまり、異なったピッチの格子）は、独自の
方向に回折する。新しい格子形式のものが検査される度
に、その格子に対応する一本の回折光を検出するための
検知器が、再配置される。
【００２１】別の実施例では、その検知器の位置は固定
され、このときには回折角が全ての格子形式について同
じである。このためには、光の入射角を格子形式毎に異
ならせる必要がある。この例が、図４Ａと図４Ｂに示さ
れている。図４Ｂに於いて、入射角θ１とθ２の変化
は、固定回折角θＭ１（＝−２°）とθＭ２（＝１５
°）に対する格子ピッチの関数としてプロットされる。
θＭ１は、入射角θ１に応じた一次回折角であり、θＭ
２は、図４Ａに示す入射角θ２に対応する一次回折角で
ある。これらの回折角で、検知器（図示せず）は、格子
１０を直接的に覆うように、配置される。これの実施に
は、例えば、８インチウェファ（格子１０）を覆うよう
な入射角の範囲は、１４°から７０°である。入射角に
必要な広がりを与える光源の大きさは、２４インチ四方
である。ある格子ピッチを有するウェファは、検査を完
了できない場合がある。例えば、ピッチ０．６と０．７
μｍの格子のフィーチャーは、検査され得ないが、それ
は、これらのフィーチャー上の入射光は、図４Ｂのよう
に、回折条件を満足しないからである。
され、このときには回折角が全ての格子形式について同
じである。このためには、光の入射角を格子形式毎に異
ならせる必要がある。この例が、図４Ａと図４Ｂに示さ
れている。図４Ｂに於いて、入射角θ１とθ２の変化
は、固定回折角θＭ１（＝−２°）とθＭ２（＝１５
°）に対する格子ピッチの関数としてプロットされる。
θＭ１は、入射角θ１に応じた一次回折角であり、θＭ
２は、図４Ａに示す入射角θ２に対応する一次回折角で
ある。これらの回折角で、検知器（図示せず）は、格子
１０を直接的に覆うように、配置される。これの実施に
は、例えば、８インチウェファ（格子１０）を覆うよう
な入射角の範囲は、１４°から７０°である。入射角に
必要な広がりを与える光源の大きさは、２４インチ四方
である。ある格子ピッチを有するウェファは、検査を完
了できない場合がある。例えば、ピッチ０．６と０．７
μｍの格子のフィーチャーは、検査され得ないが、それ
は、これらのフィーチャー上の入射光は、図４Ｂのよう
に、回折条件を満足しないからである。
【００２２】本発明の例に係る検査装置は、格子１０か
ら光源２４までの距離Ｌ１が６２５ｍｍで、寸法ｈが１
７５ｍｍであって、図５に線図で示されている。光源２
４は、Ｘ軸に対して６０°傾いていると仮定する。この
配置で、入射光１２の入射角は、例えば８インチウェフ
ァ１０を覆うために、３５°（＝θ１）から６０°（＝
θ２）まで変化する。ある実施例に於いて、これらの角
度は、全ての格子形式のものに対して、同じである。ウ
ェファに一般的に用いられる５つの異なる格子形式に対
する一次回折光束の方向が、８インチウェファ１０につ
いて、図６に示されている。（ここでは、一次回折のみ
を示している。）
ら光源２４までの距離Ｌ１が６２５ｍｍで、寸法ｈが１
７５ｍｍであって、図５に線図で示されている。光源２
４は、Ｘ軸に対して６０°傾いていると仮定する。この
配置で、入射光１２の入射角は、例えば８インチウェフ
ァ１０を覆うために、３５°（＝θ１）から６０°（＝
θ２）まで変化する。ある実施例に於いて、これらの角
度は、全ての格子形式のものに対して、同じである。ウ
ェファに一般的に用いられる５つの異なる格子形式に対
する一次回折光束の方向が、８インチウェファ１０につ
いて、図６に示されている。（ここでは、一次回折のみ
を示している。）
【００２３】さらに、図７に詳しく示すような、本発明
に係る装置のある実施例では、数個のカメラ（検知器）
が使用されている。この実施例に於ける複数のＣＣＤ
（電荷結合デバイス）ビデオカメラ４８Ａ、４８Ｂ、４
８Ｃ、及び４８Ｄは、各カメラが、１つの格子形式のも
のから指定の一次光束１２を受け取るように配置されて
いる。ＣＣＤカメラを検知器として使用することは、説
明のためであって限定するものではない。また、図７に
は、チューブ３２経由の真空によりウェファを吸引保持
するウェファ真空チャック３０と、Ｘ−Ｙ平面上でチャ
ック３０を移動させるためのＸ−Ｙステージ３６を示し
ている。ステージ３６は、支持台（「テーブルトッ
プ」）４０上に置かれている。また、光源２４は、支持
部材４４により、テ−ブルトップ４０上に支持されてい
る。複数のＣＣＤカメラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及び
４８Ｄ（検知器）は、垂直支持柱５４に支持されている
ガイドビーム５２上に取り付けられている。欠陥検査用
に必要なカメラの数は、検査される格子形式の数に依存
する。
に係る装置のある実施例では、数個のカメラ（検知器）
が使用されている。この実施例に於ける複数のＣＣＤ
（電荷結合デバイス）ビデオカメラ４８Ａ、４８Ｂ、４
８Ｃ、及び４８Ｄは、各カメラが、１つの格子形式のも
のから指定の一次光束１２を受け取るように配置されて
いる。ＣＣＤカメラを検知器として使用することは、説
明のためであって限定するものではない。また、図７に
は、チューブ３２経由の真空によりウェファを吸引保持
するウェファ真空チャック３０と、Ｘ−Ｙ平面上でチャ
ック３０を移動させるためのＸ−Ｙステージ３６を示し
ている。ステージ３６は、支持台（「テーブルトッ
プ」）４０上に置かれている。また、光源２４は、支持
部材４４により、テ−ブルトップ４０上に支持されてい
る。複数のＣＣＤカメラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及び
４８Ｄ（検知器）は、垂直支持柱５４に支持されている
ガイドビーム５２上に取り付けられている。欠陥検査用
に必要なカメラの数は、検査される格子形式の数に依存
する。
【００２４】カメラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及び４８
Ｄは、それらの出力信号を、市販の画像処理ユニット６
０に出力する。カメラの多重化により、異なる形式の格
子の自動検査が、１台の画像処理ユニット６０で行われ
る。垂直平面での各カメラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及
び４８Ｄの位置は、この例では、ウェファ平面から５０
０−６００ｍｍまで変化する。（分かり易すくするため
に、ある実施例で使用された５台のカメラの内、４台だ
けが図７に示されている。Ｘ−Ｙ−Ｚ軸が方向指定のた
めに示されている。）
Ｄは、それらの出力信号を、市販の画像処理ユニット６
０に出力する。カメラの多重化により、異なる形式の格
子の自動検査が、１台の画像処理ユニット６０で行われ
る。垂直平面での各カメラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及
び４８Ｄの位置は、この例では、ウェファ平面から５０
０−６００ｍｍまで変化する。（分かり易すくするため
に、ある実施例で使用された５台のカメラの内、４台だ
けが図７に示されている。Ｘ−Ｙ−Ｚ軸が方向指定のた
めに示されている。）
【００２５】この装置に於いて、格子形式が検査の前に
分かっている場合、回折光を受け取るために、カメラ４
８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及び４８Ｄを再配置することが
可能である。これにより、総合的な検査時間を削減し、
検査の段取り中のオペレータの介入を最小限にすること
ができる。別の利点は、ウェファを傾ける必要がないの
で、ウェファを傾けることに生じるエラー（誤差）を排
除できることである。（これは、Ｙ軸についてのウェフ
ァの傾きである。）ウェファを傾けるのは、１台だけし
かカメラを使用せず、その位置が固定である場合に必要
である。ウェファを傾けることにより、図４Ａに示すよ
うに、回折光がカメラに届くまで、入射角を変更するこ
とができる。
分かっている場合、回折光を受け取るために、カメラ４
８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、及び４８Ｄを再配置することが
可能である。これにより、総合的な検査時間を削減し、
検査の段取り中のオペレータの介入を最小限にすること
ができる。別の利点は、ウェファを傾ける必要がないの
で、ウェファを傾けることに生じるエラー（誤差）を排
除できることである。（これは、Ｙ軸についてのウェフ
ァの傾きである。）ウェファを傾けるのは、１台だけし
かカメラを使用せず、その位置が固定である場合に必要
である。ウェファを傾けることにより、図４Ａに示すよ
うに、回折光がカメラに届くまで、入射角を変更するこ
とができる。
【００２６】別の実施例に於いては、１台の検知器（カ
メラ）４８Ａは、必要に応じてガイドビーム５２に沿っ
て動かされる。これにより、その装置の段取りを簡単に
できるか、又は複雑さを減らすことができる。しかし、
異なる格子ピッチを有するウェファが検査される度に、
１台のＣＣＤカメラを回折光に対して位置合わせするこ
とは、検査時間を増やし、また段取り中のオペレータの
介入を増やすことになる。
メラ）４８Ａは、必要に応じてガイドビーム５２に沿っ
て動かされる。これにより、その装置の段取りを簡単に
できるか、又は複雑さを減らすことができる。しかし、
異なる格子ピッチを有するウェファが検査される度に、
１台のＣＣＤカメラを回折光に対して位置合わせするこ
とは、検査時間を増やし、また段取り中のオペレータの
介入を増やすことになる。
【００２７】図８は本発明に係る装置の他の例を示す。
この装置は、図７の実施例の要素と同一の要素も含んで
いるが、１台のみのカメラ４８Ａを用いるとともに、回
折光を機械的にある側に向きを変える回転（傾斜）ミラ
ー８０を有している。傾斜機構８４により回転ミラー８
０を傾けることによって、また、適切に検知器カメラ４
８Ａの方向を合わせることによって、異なる形式の格子
からの回折光を検知し、さらに処理する。
この装置は、図７の実施例の要素と同一の要素も含んで
いるが、１台のみのカメラ４８Ａを用いるとともに、回
折光を機械的にある側に向きを変える回転（傾斜）ミラ
ー８０を有している。傾斜機構８４により回転ミラー８
０を傾けることによって、また、適切に検知器カメラ４
８Ａの方向を合わせることによって、異なる形式の格子
からの回折光を検知し、さらに処理する。
【００２８】回折光の方向がＸ軸に沿って向けられてい
る場合は、図８に示すように、１台だけの回転（傾斜）
ミラー８０が使用される。これは、別のミラーがある
と、他の形式の格子からの光がこの別のミラーに妨げら
れて、カメラに届かなくなる可能性があるからである。
しかし、その回折光がＹ軸に沿った方向に向けられてい
る場合は、１台以上のミラーとカメラを含むことが可能
である。この場合には、必要なだけの台数のカメラを備
えることが可能である。格子ピッチとフィーチャー寸法
が、検査以前に分かっている場合には、カメラの位置
を、予め決めておくことができる。
る場合は、図８に示すように、１台だけの回転（傾斜）
ミラー８０が使用される。これは、別のミラーがある
と、他の形式の格子からの光がこの別のミラーに妨げら
れて、カメラに届かなくなる可能性があるからである。
しかし、その回折光がＹ軸に沿った方向に向けられてい
る場合は、１台以上のミラーとカメラを含むことが可能
である。この場合には、必要なだけの台数のカメラを備
えることが可能である。格子ピッチとフィーチャー寸法
が、検査以前に分かっている場合には、カメラの位置
を、予め決めておくことができる。
【００２９】図７の装置を超える図８の装置の利点は、
図８の装置が垂直方向に於いて、さらに小型であること
である。
図８の装置が垂直方向に於いて、さらに小型であること
である。
【００３０】図７と図８には光ファイバ束７２を経由し
て強力な白色光を出力する白色光源６８が示されてお
り、この白色光はウェフア１０の表面に照射されて散乱
され、支持柱７６上のＣＣＤカメラ７４によって受け取
られる。この配置は、ウェファ表面のパーティクル（ゴ
ミ粒子等）の検出用である。光ファイバ束７２は、その
照射光が、ウェファ１０の表面をかすめるようなきわめ
て大きな入射角で入射するように位置決めされている。
ＣＣＤカメラ７４は、前方からの散乱された光を検出す
るように、適切な水平角と方位角で位置決めされて配設
されるとともに、カメラ・マルチプレクサ５８に接続さ
れている。３つの角度を最適化することにより、カメラ
７４の信号対バックグラウンド比とＳＮ比が最適化され
る。なお、このパーティクル検出は設けても設けなくて
もよく、本発明に必須なものではない。
て強力な白色光を出力する白色光源６８が示されてお
り、この白色光はウェフア１０の表面に照射されて散乱
され、支持柱７６上のＣＣＤカメラ７４によって受け取
られる。この配置は、ウェファ表面のパーティクル（ゴ
ミ粒子等）の検出用である。光ファイバ束７２は、その
照射光が、ウェファ１０の表面をかすめるようなきわめ
て大きな入射角で入射するように位置決めされている。
ＣＣＤカメラ７４は、前方からの散乱された光を検出す
るように、適切な水平角と方位角で位置決めされて配設
されるとともに、カメラ・マルチプレクサ５８に接続さ
れている。３つの角度を最適化することにより、カメラ
７４の信号対バックグラウンド比とＳＮ比が最適化され
る。なお、このパーティクル検出は設けても設けなくて
もよく、本発明に必須なものではない。
【００３１】上記の実施例のそれぞれに対する光源の寸
法、つまり、面光源の長さと幅については、図９に示す
ようにして決定される。この図に示すように、Ｌ１を格
子１０と光源２４の間の距離とする。αは、Ｘ軸に対す
る光源２４の傾斜である。回折光の下で直径Ｒのウェフ
ァ１０を見るのに必要な光源２４の寸法は、下記の式
（３）で与えられる。
法、つまり、面光源の長さと幅については、図９に示す
ようにして決定される。この図に示すように、Ｌ１を格
子１０と光源２４の間の距離とする。αは、Ｘ軸に対す
る光源２４の傾斜である。回折光の下で直径Ｒのウェフ
ァ１０を見るのに必要な光源２４の寸法は、下記の式
（３）で与えられる。
【００３２】
【数３】
【００３３】θ1＝３５°でθ2＝６０°を有する８イン
チウェファ（格子）に対して、示されている方向での光
源の寸法（長さ）は、１６インチである。直角方向の光
源寸法（幅）も、非常に１６インチに近い。
チウェファ（格子）に対して、示されている方向での光
源の寸法（長さ）は、１６インチである。直角方向の光
源寸法（幅）も、非常に１６インチに近い。
【００３４】面光源により格子全面を１つのフィールド
にして検査することの欠点は、格子ピッチ「ｄ」がさら
に大きくなったとき、２つの隣接する次数の回折が部分
的に重複することがあることである。部分的重複が生じ
る条件は、下記式（４）の通りである。
にして検査することの欠点は、格子ピッチ「ｄ」がさら
に大きくなったとき、２つの隣接する次数の回折が部分
的に重複することがあることである。部分的重複が生じ
る条件は、下記式（４）の通りである。
【００３５】
【数４】sinθi2 ＝ λ/d + sinθi1 ・・・（４）
【００３６】ここで、１と２は、回折の次数であり、θ
iは、その格子上の同一の点から同一の回折角を生成す
る次数に対する入射角を指す。例えば、１．８μｍの格
子ピッチを有する８インチウェファの右端からの回折を
考える。θi1＝３５°によって生成される一次回折の画
像は、θi2＝６１．２７°での入射光によって生成され
る右端の二次画像と、一般的に、部分的重複をする。θ
i2に寄与する光線は、一般に、その拡張光源の底の部分
から出たものであり、その部分的重複の度合いは最小で
ある。「黄金画像」（つまり、欠陥個所を探すために、
画像分析用に使用される参照画像であり、複数の無欠陥
良品サンプルから生成した参照画像）が、これらの光線
を含んでいる場合、検査はこの部分的重複に起因する不
合格品を生み出す恐れはない。また、検査対象である格
子が、０．５の線幅対ピッチ比を有している場合、その
二次の回折が抑止されるので、部分的重複を排除でき
る。本発明に応じて、部分的重複問題は、光源の波長λ
を、適当な値に増やすことにより、避けられる。図７と
図８に於ける実施例に於いては、光源の波長は、５４６
ｎｍから８８０ｎｍに増加されている。
iは、その格子上の同一の点から同一の回折角を生成す
る次数に対する入射角を指す。例えば、１．８μｍの格
子ピッチを有する８インチウェファの右端からの回折を
考える。θi1＝３５°によって生成される一次回折の画
像は、θi2＝６１．２７°での入射光によって生成され
る右端の二次画像と、一般的に、部分的重複をする。θ
i2に寄与する光線は、一般に、その拡張光源の底の部分
から出たものであり、その部分的重複の度合いは最小で
ある。「黄金画像」（つまり、欠陥個所を探すために、
画像分析用に使用される参照画像であり、複数の無欠陥
良品サンプルから生成した参照画像）が、これらの光線
を含んでいる場合、検査はこの部分的重複に起因する不
合格品を生み出す恐れはない。また、検査対象である格
子が、０．５の線幅対ピッチ比を有している場合、その
二次の回折が抑止されるので、部分的重複を排除でき
る。本発明に応じて、部分的重複問題は、光源の波長λ
を、適当な値に増やすことにより、避けられる。図７と
図８に於ける実施例に於いては、光源の波長は、５４６
ｎｍから８８０ｎｍに増加されている。
【００３７】単一フィールド検査の別の欠点は、ｍ次の
回折と、鏡面反射光（つまり、０次の回折）との間の部
分的重複である。これは下記条件式（５）を満足する状
態の場合に発生する。
回折と、鏡面反射光（つまり、０次の回折）との間の部
分的重複である。これは下記条件式（５）を満足する状
態の場合に発生する。
【００３８】
【数５】 sinθis ＝ ｍ・λ/d ＋ sinθim ・・・（５）
【００３９】ここで、θis は鏡面反射光の入射角であ
り、θim はｍ次回折を生成する入射角である。θis に
寄与する光線は、一般に拡張光源の上部から出る。黄金
画像が、これらの光線を含んでいる場合、検査はこの部
分的重複による偽の不合格品を生み出す恐れはない。
り、θim はｍ次回折を生成する入射角である。θis に
寄与する光線は、一般に拡張光源の上部から出る。黄金
画像が、これらの光線を含んでいる場合、検査はこの部
分的重複による偽の不合格品を生み出す恐れはない。
【００４０】部分的重複を避けるべきであるならば、特
に大きいピッチを有する格子の検査は２つの部分に分け
て実施される。先ず、その光源の上部からの光だけを使
用してウェファの右半分を検査する。つまり、遮蔽物９
０で、図１０に示されている光源の下半分を遮蔽する。
これにより、隣接する次数の回折間の部分的重複を避け
られる。次に、光源２４の他端に移動された遮蔽物９０
で、図１１に示すように遮蔽された上部を有する光源の
下部からの光を使用して、ウェファの左半分を検査す
る。これにより、回折光と鏡面反射光との間の部分的重
複を防ぐことができる。図１２に、格子ピッチの関数と
して、３つの次数の回折（ｍ＝０，１及び２）に対する
回折角が、プロットされている。交点（オーバーラップ
部）は、次数間の部分的重複に対応している。
に大きいピッチを有する格子の検査は２つの部分に分け
て実施される。先ず、その光源の上部からの光だけを使
用してウェファの右半分を検査する。つまり、遮蔽物９
０で、図１０に示されている光源の下半分を遮蔽する。
これにより、隣接する次数の回折間の部分的重複を避け
られる。次に、光源２４の他端に移動された遮蔽物９０
で、図１１に示すように遮蔽された上部を有する光源の
下部からの光を使用して、ウェファの左半分を検査す
る。これにより、回折光と鏡面反射光との間の部分的重
複を防ぐことができる。図１２に、格子ピッチの関数と
して、３つの次数の回折（ｍ＝０，１及び２）に対する
回折角が、プロットされている。交点（オーバーラップ
部）は、次数間の部分的重複に対応している。
【００４１】本発明のある実施例に於いて、単波長の単
色光源が使用されている。０．６μｍから４μｍまでの
ピッチの範囲を検査するために、単一の装置が使用され
ることがある。格子ピッチが増加するにつれて、隣接す
る次数光との間の分離角Δθｍは、下記式（６）のよう
に減少する。
色光源が使用されている。０．６μｍから４μｍまでの
ピッチの範囲を検査するために、単一の装置が使用され
ることがある。格子ピッチが増加するにつれて、隣接す
る次数光との間の分離角Δθｍは、下記式（６）のよう
に減少する。
【００４２】
【数６】Δθｍ ＝ sin-1(Δｍ・λ/d) （６）
【００４３】さらに、所与の波長に対する方程式（４）
から分かるように、ｄが相当に増加した場合、sinθi2
は、sinθi1に接近する。これは、次数光間の部分的重
複が、その端からではなく、光源に於ける近接する領域
から来る入射光によって生成されることを意味してい
る。これが発生すると、次数光間の部分的重複問題はさ
らに厳しくなり、また、表面欠陥による小さな強さの変
動が検出されないことがある。
から分かるように、ｄが相当に増加した場合、sinθi2
は、sinθi1に接近する。これは、次数光間の部分的重
複が、その端からではなく、光源に於ける近接する領域
から来る入射光によって生成されることを意味してい
る。これが発生すると、次数光間の部分的重複問題はさ
らに厳しくなり、また、表面欠陥による小さな強さの変
動が検出されないことがある。
【００４４】上記の問題は、さらに長い波長の光源を使
用することによって大幅に緩和できる。図１３のプロッ
トは、８８０ｎｍの波長の光を使用することにより、繰
り返しの少ない格子に起こりがちな次数の部分的重複
が、排除されることを示している。さらに、市販のシリ
コンＣＣＤカメラは、この波長でかなり良い反応をす
る。市販のGaAlAs発光ダイオード（ＬＥＤ）は、８８０
±４０ｎｍ光を発光する。二次元配列状態の多数のＬＥ
Ｄを有している拡張光源は、ある実施例での光源であ
る。
用することによって大幅に緩和できる。図１３のプロッ
トは、８８０ｎｍの波長の光を使用することにより、繰
り返しの少ない格子に起こりがちな次数の部分的重複
が、排除されることを示している。さらに、市販のシリ
コンＣＣＤカメラは、この波長でかなり良い反応をす
る。市販のGaAlAs発光ダイオード（ＬＥＤ）は、８８０
±４０ｎｍ光を発光する。二次元配列状態の多数のＬＥ
Ｄを有している拡張光源は、ある実施例での光源であ
る。
【００４５】欠陥検出の自動化のために、ウェファ画像
を、マシンビジョン（機械視覚）装置、例えば、Cognex
社製のモデル3400を使用することによって、獲得でき、
また汎用コンピュータ上で動作する、Cognex社製の市販
ソフトウェア"Golden Template Comparison"（GTC)を使
用して、分析される。そのGTC処理は、図１４に線図で
示している。黄金画像１００は、例えば、市販のGTCソ
フトウェアで使用されている、無欠陥の基準信号であ
る。欠陥表示のために、この黄金画像１００は、検査画
像１０２（検査対象のウェファからの）と比較され、そ
のソフトウェアによって、差異画像の作成と画像処理１
０４が、実行される。
を、マシンビジョン（機械視覚）装置、例えば、Cognex
社製のモデル3400を使用することによって、獲得でき、
また汎用コンピュータ上で動作する、Cognex社製の市販
ソフトウェア"Golden Template Comparison"（GTC)を使
用して、分析される。そのGTC処理は、図１４に線図で
示している。黄金画像１００は、例えば、市販のGTCソ
フトウェアで使用されている、無欠陥の基準信号であ
る。欠陥表示のために、この黄金画像１００は、検査画
像１０２（検査対象のウェファからの）と比較され、そ
のソフトウェアによって、差異画像の作成と画像処理１
０４が、実行される。
【００４６】通常、その画像処理ソフトウェアに供給さ
れるデータ値は、光の強さのしきい値である。GTCは、
ピクセル同士の比較を行い、しきい値の差異画像を表示
する。従って、最小検知欠陥寸法は、検知システムのＣ
ＣＤカメラのピクセル寸法とシステムの倍率に関係す
る。
れるデータ値は、光の強さのしきい値である。GTCは、
ピクセル同士の比較を行い、しきい値の差異画像を表示
する。従って、最小検知欠陥寸法は、検知システムのＣ
ＣＤカメラのピクセル寸法とシステムの倍率に関係す
る。
【００４７】ある実施例では、検知信号は、任意に選ば
れた信号と比較される。しかし、その代わりに、それら
が無欠陥であるか、又は、少なくとも、それらの領域の
所与の部分について無欠陥であることを判断するため
に、先ず、他の方法で検査された物理的な格子である、
実際の「良い」格子の上で、そのソフトウェアを「訓練
する」ことの方が、さらに効果的であることが分かって
きた。そのような訓練は、例えば、検査対象である実際
のウェファを検査することが望まれている各半導体プロ
セスステップ毎に、実施される。つまり、ソフトウェア
が、良い格子の上で訓練されて、所望の半導体プロセス
ステップ毎にその良い格子に関係しているデータをメモ
リに保存した後に、上記のようにウェファ画像を得るこ
とにより、検査対象の実際のウェファの検査を進める。
その画像データ（ピクセルベースの回折光の強さ）は、
上記のGTCソフトウェアによって、保存されたデータと
比較される。
れた信号と比較される。しかし、その代わりに、それら
が無欠陥であるか、又は、少なくとも、それらの領域の
所与の部分について無欠陥であることを判断するため
に、先ず、他の方法で検査された物理的な格子である、
実際の「良い」格子の上で、そのソフトウェアを「訓練
する」ことの方が、さらに効果的であることが分かって
きた。そのような訓練は、例えば、検査対象である実際
のウェファを検査することが望まれている各半導体プロ
セスステップ毎に、実施される。つまり、ソフトウェア
が、良い格子の上で訓練されて、所望の半導体プロセス
ステップ毎にその良い格子に関係しているデータをメモ
リに保存した後に、上記のようにウェファ画像を得るこ
とにより、検査対象の実際のウェファの検査を進める。
その画像データ（ピクセルベースの回折光の強さ）は、
上記のGTCソフトウェアによって、保存されたデータと
比較される。
【００４８】特定の欠陥が（ウェファ上で）発見された
後に、従来のように、欠陥の見直しのために、再検査ス
テーションに、そのウェファが送られ、必要に応じて、
そのウェファは再処理される。
後に、従来のように、欠陥の見直しのために、再検査ス
テーションに、そのウェファが送られ、必要に応じて、
そのウェファは再処理される。
【図１】周期的な構造、例えば、処理された半導体ウェ
ファの表面からの回折を表す側面図である。
ファの表面からの回折を表す側面図である。
【図２】フィーチャーのピッチに対するフィーチャーの
幅の比に対して、回折の能力（回折光の強さ）を示すグ
ラフである。
幅の比に対して、回折の能力（回折光の強さ）を示すグ
ラフである。
【図３】２つの入射角に対する入射及び回折光と、それ
に関連する角度を示す線図（Ａ）、およびこれら２つの
入射角に対する格子のピッチの関数として、回折角の変
化を示すグラフ（Ｂ）である。
に関連する角度を示す線図（Ａ）、およびこれら２つの
入射角に対する格子のピッチの関数として、回折角の変
化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図４】２つの回折角に対する入射及び回折光と、それ
に関連する角度を示す線図（Ａ）、および一定の回折角
が望まれているときに、異なる格子のピッチに対して要
求される入射角を示すグラフ（Ｂ）である。
に関連する角度を示す線図（Ａ）、および一定の回折角
が望まれているときに、異なる格子のピッチに対して要
求される入射角を示すグラフ（Ｂ）である。
【図５】格子平面に関して、光源の位置と、回折された
光束の方向を示す線図である。
光束の方向を示す線図である。
【図６】異なるフィーチャー・ピッチを有する格子、例
えば、半導体ウェファの表面からの回折を示す線図であ
る。
えば、半導体ウェファの表面からの回折を示す線図であ
る。
【図７】複数の検知器を有する半導体ウェファ検査ステ
ーションの構成を示す概略図である。
ーションの構成を示す概略図である。
【図８】図７の装置に似ているが、１台の検知カメラ
と、回折光をその１台の検知カメラに反射するための回
転ミラーとを有している装置を示す概略図である。
と、回折光をその１台の検知カメラに反射するための回
転ミラーとを有している装置を示す概略図である。
【図９】検査されるべき格子の直径の関数として、光源
の長さの決め方を示す線図である。
の長さの決め方を示す線図である。
【図１０】二次回折効果を防ぐための、光源の部分的遮
蔽を行った場合の例を示す線図である。
蔽を行った場合の例を示す線図である。
【図１１】鏡面反射を防ぐための、光源の部分的遮蔽を
行った場合の例示す線図である。
行った場合の例示す線図である。
【図１２】546 nmの光が使用される場合の、２つの入射
角に対する、1.8 μmピッチ以上での一次及び二次回折
の部分的重複を示すグラフである。
角に対する、1.8 μmピッチ以上での一次及び二次回折
の部分的重複を示すグラフである。
【図１３】波長が880 nmに増加した場合に、一次及び二
次回折の部分的重複の排除を示すグラフである。
次回折の部分的重複の排除を示すグラフである。
【図１４】画像処理手順を示す概略図である。
１０ ウェファ １２ 一次光束 ２４ 光源 ３０ ウェファ真空チャック ３２ チューブ ３６ Ｘ−Ｙステージ ４０ 支持台（テーブルトップ） ４８Ａ−４８Ｄ ビデオカメラ ４４ 支持部材 ５４ 垂直支持柱 ５２ ガイドビーム ６０ 画像処理ユニット ６８ 白色光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー ケイ チャウ アメリカ合衆国、カリフォルニア 94412、 サンフランシスコ、ナイアガラアベニュー 90
Claims (18)
- 【請求項１】 表面に周期的な構造を持つフィーチャー
を有する基板における表面欠陥を検査する方法に於い
て：前記基板の前記表面上に、入射光を当てるステッ
プ；前記基板の前記表面からの回折光を検知するステッ
プ；前記回折光の回折効率を、既知の回折効率と比較す
るステップ；及び前記比較された効率から、前記基板上
の前記フィーチャーにある局部的欠陥の有無を判定する
ステップとから成ることを、 特徴とする回折光を使用した基板検査方法。 - 【請求項２】 前記フィーチャーの前記周期的構造は特
定の幅とピッチを有し、前記入射光を当てるステップ
が、前記特定の幅とピッチに対応して決められる波長の
光を当てるステップから成っていることを特徴とする請
求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項３】 前記入射光が、単色であることを特徴と
する請求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項４】 前記基板の前記表面上の前記フィーチャ
ーが複数の幅とピッチを有し、前記入射光を当てるステ
ップが、前記基板の前記表面上に複数の波長の光を当て
るステップから成っていることを特徴とする請求項１記
載の基板検査方法。 - 【請求項５】 前記入射光を当てるステップが、面光源
からの光を照射するステップから成ることを特徴とする
請求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項６】 前記既知の回折効率と比較するステップ
が：検査されるべき前記基板のフィーチャーと同様のピ
ッチと幅を有するとともに無欠陥である参照基板を供給
するステップ；及び前記参照基板の表面の回折効率を前
記既知の回折効率として設定するステップとを有するこ
とを、 特徴とする請求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項７】 前記回折光を検知するステップが、前記
入射光の経路に関係する複数の角度において前記回折光
を検知するステップであることを特徴とする請求項１記
載の基板検査方法。 - 【請求項８】 前記基板の前記表面上の前記フィーチャ
ーが複数の幅とピッチを有し、前記回折光を検知するス
テップが、各フィーチャーの幅とピッチに対応するとと
もに前記入射光の経路に関連する複数の角度において前
記回折光を検知するステップであることを特徴とする請
求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項９】 前記基板の前記表面がその面内に位置す
る状態のまま前記基板を回転させるステップ；及びこの
基板を回転させるステップの前後において、前記基板の
前記表面からの回折光を検出し、前記基板の複数の方向
における前記基板の回折効率を測定するステップとをさ
らに有することを、 特徴とする請求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項１０】 前記入射光を拡散させるステップをさ
らに有することを特徴とする請求項１記載の基板検査方
法。 - 【請求項１１】 前記面光源からの光を照射するステッ
プが、 前記基板の前記表面の第１の部分だけに、前記光源の第
１の部分だけからの光を供給するステップ；及び前記基
板の前記表面の第２の部分だけに、前記光源の第２の部
分だけからの光を供給するステップとをから成ること
を、 特徴とする請求項５記載の基板検査方法。 - 【請求項１２】 前記基板の前記表面上に多色光を当て
るステップと、 前記基板の前記表面からの散乱光を検出するステップ
と、 このよう検出した散乱光から前記基板の前記表面上にあ
るパーティクルを検知するステップとをさらに有するこ
とを、 特徴とする請求項１記載の基板検査方法。 - 【請求項１３】 表面に周期的な構造を持つフィーチャ
ーを有する基板における表面欠陥を検査する装置に於い
て：前記基板を保持する支持体；前記基板が前記支持体
上にあるときに、前記基板の前記表面上に光を当てるよ
うに配置されている光源；前記基板の前記表面からの回
折光を受け取るように配置された検知器；及び前記受け
取った光の回折効率を既知の回折効率と比較し、前記基
板の前記表面上の前記フィーチャーにある局部的な欠陥
の有無を判定するために、前記検知器に接続されたプロ
セッサから成ることを、 特徴とする基板検査装置。 - 【請求項１４】 前記検知器に、前記支持体に対して前
記検知器を移動させる機構が設けられていることを特徴
とする請求項１３記載の基板検査装置。 - 【請求項１５】 前記支持体が、その支持表面で規定さ
れる平面内において、前記基板を回転させる手段を備え
ていることを特徴とする請求項１３記載の基板検査装
置。 - 【請求項１６】 前記光源と前記支持体との間に挿入さ
れた拡散器を有することを特徴とする請求項１３記載の
基板検査装置。 - 【請求項１７】 前記支持体に対して前記検知器を移動
させる前記機構が：前記支持体に対して所定位置に配置
されたカメラステーション；及び前記基板の前記表面か
らの前記回折光を受け取り、前記カメラに前記受け取っ
た光を当てるように配置された可動反射素子とから成る
ことを、 特徴とする請求項１４記載の基板検査装置。 - 【請求項１８】 前記基板の前記表面に、多色光を当て
るように配置された第２の光源；及び前記基板の前記表
面から散乱された前記多色光を受け取るように配置され
た検知器をさらに有することを、 特徴とする請求項１３記載の基板検査装置。
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