JPH10504905A - 光学的計算を用いる物体表面のパターン検査器及びパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 被検査デバイス（ＤＵＴ）（１２０）を光源（１１０）からの光で照射し、フーリエ変換光学素子（１３０）によってＤＵＴのイメージのフーリエ変換を形成するアナログの光学的計算を行って表面にパターンを有するデバイスの欠陥を検出するパターン検査器、及びパターン検査方法が提供される。測定されたパターンのフーリエ変換成分と理想的なパターンのフーリエ変換成分との比較を分析器（１７０）で行うが、このとき空間成分の相対的強度の差が欠陥を示す。空間分離器を鏡（１４２及び１４４）と共に用いて、フーリエ変換の異なる成分を異なる方向に向け、同時並行的なセンサ（１６０、１６２、及び１６４）による測定、及び分析器（１７０）による分析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的計算を用いる物体表面のパターン検査器及びパターン検査方法発明の背景 発明の分野 本発明は、光学的計算を用いて物体表面のパターンの欠陥を検出し、分類する システムに関する。関連技術の説明 表面にパターンを有するデバイスの検査方法には、典型的には３つの方法があ る。それは、（１）拡大レンズか顕微鏡を用いて視覚による検査を行う方法、（ ２）デバイスのイメージをデジタル化し、イメージのデジタル信号を処理して欠 陥を検出する方法、（３）デバイスのイメージを、イメージのフーリエ変換を形 成するフーリエ変換レンズ、及び無欠陥デバイスから作られる光をブロックして 欠陥を示す光のみを透過する空間フィルタで光学的に分解する方法の３つである 。フーリエ変換を光学的に形成するシステムの多くも、空間フィルタを透過する 光からイメージを形成し、そのイメージをデジタル化し、デジタル計算処理によ り欠陥の特徴を見出す。 欠陥のフーリエ光学的検査は従来より周知であり、例えば、平坦な表面の検査 についてはムラカミ等に付与された米国特許第４，３３０，２０５号明細書に、 反復的なパターンを有する表面の検査についてはイワモト等に付与された米国特 許第４，３３０，７７５号明細書に、ウェハ上の集積回路パターンの検査につい てはＬｉｎ等に付与された米国特許第４，８０６，７７４号明細書に、マスクレ チクルの検査についてはノグチ等に付与された米国特許第５，０９８，１９１号 明細書に記載され ている。以上の特許はいずれも欠陥検出のためのフーリエ光学的検査の異なる態 様について述べたものである。 Ｖａｕｇｈｔ等に付与された米国特許第５，２６４，９１２号明細書には、フ ーリエ光学的検査のための広帯域光源が記載されている。 多くの空間フィルタデザインが、従来技術として周知である。具体的には、ヤ マモト等に付与された米国特許第４，９２９，０８１号明細書には、消去可能な 光学的スペースモジュレータが記載されており、Ｓｃｈｅｆｆ等に付与された米 国特許第５，１７２，０００号明細書には、欠陥検出のための標準空間フィルタ が記載されており、Ｇａｌｂｒａｉｔｈ等に付与された米国特許第５，２７６， ４９８号明細書には、スキャニング検査器システムで使用される液晶光モジュレ ータに基づく適応的空間フィルタが記載されており、ミヤザキ等に付与された米 国特許第５，２８９，２６０号明細書には、光電板上の制御されるフィルタスポ ットについて述べられている。 以上引用された特許明細書は全て、本明細書に一体に組み込まれるものとして 参照されたい。 上述の特許発明を含む従来技術では、光学素子により生成された光の第１部分 をブロックし、光の第２部分を透過させる空間フィルタを用いていた。目的の光 の第２部分は、一般に欠陥により生成された光に対応する。しかし、光の第１部 分をブロックすることにより、被検査デバイスに関する情報が失われ、欠陥のな かに検出されないものが出てきたり、欠陥の特徴を見出すことが一段と困難にな ることがある。従って、欠陥を検出してその特徴を見出すために、追加のデバイ スの検査が必要になり、時間的コストが増加することになり得る。発明の要約 本発明によれば、フーリエ変換器及び空間分離器により、光学的計算 が行われる。フーリエ変換器は、被検査デバイスからの初期光パターンを、初期 パターンのフーリエ変換を表す光パターンに変換し、また空間分離器は、フーリ エ変換パターンの空間周波数成分を分離する。分離されたフーリエ成分は、個別 に同時並行的に測定することができる。この方法では、従来のフーリエ成分の一 部をブロックする欠陥検出システムより迅速に、かつより多くのデバイスについ ての情報を得ることができる。分離された周波数成分に基づいてデバイスのさま ざまな欠陥や異常を検出し、分類するために、統計的プロセス制御（ＳＰＣ）を 用いる。 被検査デバイスとなり得るものには、フラットパネルディスプレイ、集積回路 、プラスチック板材、印刷された紙片、フォトマスクレクチル、ＣＲＴカラーマ スク、プリント回路基板、プレート上の被膜、他の反復的、若しくは非反復的な パターンを有するデバイスまたはブランク基板がある。このようなデバイスとし て、定着パターンのようなものを形成する高速で動くスレッドを備えたファイバ ースピナーのような動くシステムも含まれる。 フーリエ変換器は、典型的には集束レンズ、または一連のレンズ群である。空 間分離器は、異なる周波数成分を異なる方向に向けてデバイスのフーリエ変換パ ターンの多数の部分を同時並行的に測定できるようにすることによって、フーリ エ変換の空間周波数成分を分離する。次いでＳＰＣ技術を用いて、多数の測定値 相互の、及び予定値との比較を行うことができる。 本発明による空間分離器の実施例は、固定された適応的空間分離器を含む。別 の実施例では、固定された空間分離器が、選択されたフーリエ変換成分をビーム スプリッタに向けて反射する鏡にされた領域を備えた透明基板と、フーリエ変換 光学素子からの光線の入射に対して異なる角度で固定された鏡にされた領域が輪 郭をなす基板と、選択されたフーリ エ成分を表す光を回折するホログラフィックな、または従来の回折格子が設けら れた（ruled）領域を有する基板とを有する。 適応的空間分離器は、プログラム可能な、若しくは変更可能な分離パターンを 有し、この分離パターンは、異なるデバイス毎に、所与のデバイス上の異なるパ ターンを有する領域毎に、若しくは同一のデバイスのバッチ間及びロット間の相 違に応じて変えることができる。適応的空間分離器の一実施例は、プログラマブ ルマイクロミラーデバイスの配列である。検査器システムは、無欠陥デバイスの ためのフーリエ変換のイメージを形成し、このイメージを元に、無欠陥デバイス を示すフーリエ変換の部分から欠陥を示す部分を分離する適応的フィルタのため の形状（configuration）を生成するシステムを、追加的に含む。この形状は、 後の検査で使用するために検査器に格納、または“学習”させておくことができ る。図面の簡単な説明 第１図は、本発明の実施例によるパターン検査システムのブロック図である。 第２図は、本発明の別の実施例によるパターン検査システムのブロック図であ る。 第３Ａ図及び第３Ｂ図は、第１図及び第２図の各実施例による空間分離器のパ ターン例を示す図である。 第４図は、本発明の別の実施例による適応的空間分離器を構成するためのサブ システムを備えたパターン検査システムのブロック図である。 異なる図面においても、類似の、或いは同一の要素に対しては、同一の符号を 付して示してある。詳細な説明 本発明は、光学的計算及び統計的ポストプロセシングを用いて被検査 デバイス上のパターン及び／または欠陥を認識するシステム及び方法を提供する ものである。この光学的計算は、デバイスからの初期光バターンを初期パターン のフーリエ変換を表す光パターンに変換する。レンズ及び一連のレンズ群が、初 期パターンからフーリエ変換パターンを生成するフーリエ変換器として機能する 。空間分離器は、フーリエ変換パターンの異なる領域からの光を異なる方向に向 けることによりフーリエ変換の異なる成分を分離し、これにより分離されたフー リエ成分を同時並行的に測定できることになる。次いで測定されたフーリエ成分 相互の、及びヒストリカルパフォーマンス（historical performance）及び固定 されたカットオフ値を含む予定値との統計的比較を行い、測定されたパターンが 予定パターンと一致するか否かを判定する。 デバイスがパターンを有する基板である応用例においては、測定されたフーリ エ成分を、無欠陥パターンを有する基板から得られることが期待される成分と比 較して、基板上の欠陥の存在及び欠陥の型を判定する。測定された成分の統計的 プロセス制御（ＳＰＣ）により、パターンを有する基板上のさまざまな欠陥や異 常を検出し、分類することができる。ブランク基板はヌルパターンを有し、同様 に検査することができる。本発明により検査することができるデバイスの実例と しては、フラットパネルディスプレイ、集積回路、プラスチック板材、印刷され た紙片、フォトマスクレクチル、ＣＲＴカラーマトリクス、プリント回路基板、 または他の周期的、若しくは非周期的なパターンを有するデバイスまたはブラン ク基板がある。 第１図は、本発明の実施例によるパターンまたは欠陥検査器１００のブロック 図である。検査器１００は、照射システム１１０と、被検査デバイス１２０上の パターンのフーリエ変換を表す光パターンを生成する従来のフーリエ変換光学素 子１３０とを有する。検査器１００の場合に は、デバイス１２０が部分的に透明であり、照射システム１１０がデバイス１２ ０の一部を通してフーリエ変換光学素子１３０に光を送る。 第２図に示す別の形態のパターン及び欠陥検査器２２０においては、照射シス テム１１０が、透明でも透明でなくてもよい被検査デバイス２２０からの光を反 射する。照射システム１１０から発せられた光のデバイス２２０への入射角Θ、 及びフーリエ変換光学素子１３０の観測角Θ′を、デバイス２２０で反射された 光の大半がフーリエ変換光学素子１３０が受ける明るい領域、即ちブライトフィ ールド光パターンか、デバイス２２０で反射された光の大半がフーリエ変換光学 素子１３０が受け取らない暗い領域、即ちダークフィールド光パターンの何れか が得られるように選択することができる。第２図の実施例は、ダークフィールド パターンが得られる角度Θ及びΘ′を示している。 照射システム１１０は、別の実施例では、連続的若しくはパルスモードの、単 一波長か、多重波長か、若しくは連続スペクトルの、コヒーレント若しくは非コ ヒーレント光である光線を発生する。このような光を発生する照射システムは従 来より周知であって、１又は２以上のレーザ及びカラーフィルタを備えているこ ともあるタングステンハロゲン電球のような光源である。更に光源１１０に偏光 器を設けて、既知の偏光を有する光を供給するようにしてもよい。別の実施例に おいては、デバイス１２０が、例えばＣＲＴ、プラズマ、または電界放出ディス プレイのように光を発しうるものである場合には、光源１１０を除去したり使用 しないことも可能である。 デバイス１２０は、照射システム１１０及びフーリエ変換光学素子１３０に対 して動かすことができる。フーリエ変換光学素子１３０は、ステップ反復プロセ ス、または連続スキャニングモードでデバイス１２０の領域をイメージ化する。 フーリエ変換光学素子１３０は、従来のレン ズ又は一連のレンズ群であって、デバイス１２０からの光パターンのフーリエ変 換であるプーリエ面１３２における光パターンを形成する。変換光学素子１３０ が、例えば凸レンズである場合には、フーリエ面１３２はレンズの焦点に一致す る。フーリエ変換光学素子１３０からの光は、従来のビームスプリッタ（半鍍銀 鏡）１４２を介して、空間分離器１４０に達する。 フーリエ変換と変換されたパターンとは一対一に対応する。従って、フーリエ 変換パターンと、理想の又は予定のフーリエ変換パターンとを比較することによ り、デバイス１２０上のパターンが予定のもの若しくは望ましいものであるか否 かを知ることができる。例えば、デバイス１２０上の無欠陥パターンから、明る い領域であるブライト領域及び暗い領域であるダーク領域を含む光強度輪郭（li ght intcnsity profilc）を有するフーリエ変換パターンで無欠陥のものが生成 される。デバイス１２０上のパターンが無欠陥パターンでない場合には、フーリ エ変換パターンは、無欠陥フーリエ変換パターンとは異なるものとなる。典型的 には、予定ダーク領域は暗黒ではなくなり、予定ブライト領域の光強度が変化す る。 予定ブライト領域の光を、ここではフーリエ変換の順序部分（orderedportion ）と呼ぶこともある。この用語“順序”を用いるのは、パターンを有するデバイ スからは離散的ブライトスポットを有するフーリエ変換パターンが生成されるこ とが多く、このブライトスポットは、パターンの中央からの距離に応じて順序付 けることができるからである。フーリエ変換パターンの中央部分（ゼロ番目）の 光を、ここではＤＣ成分と呼ぶ。予定ダーク領域の光を、ここでは非順序部分と 呼ぶこともある。 空間分離器１４０を無欠陥パターンに基づいて調整し、非順序部分のフーリエ 成分から、順序部分のフーリエ成分を分離することができる。 光強度値を測定し、予定値と比較して、デバイスが欠陥パターンを有するか否か を判定することができる。空間分離器１４０は、フーリエ変換の順序部分から非 順序部分を分離する必要はないが、分析や、欠陥の検出や識別を容易にするよう な何らかの方法でフーリエ変換成分を分離することができる。同時並行的に強度 測定により、フーリエ変換の順序部分、フーリエ変換の非順序部分、フーリエ変 換のＤＣ成分、若しくはフーリエ変換成分の他の組合せや部分集合を測定するこ とができる。 空間分離器１４０は、一定のフーリエ変換の空間成分をフーリエ変換光学素子 １３０の光軸１８０に概ね沿う方向に反射するように、適切に配置された反射面 を有する透明な基板を含む。空間分離器１４０を形成するには、従来の鏡製造方 法、例えば、ガラス基板に鍍銀した後マスキング工程及びエッチング工程によっ て透明な領域で囲まれた鍍銀領域を選択的に除去する工程が用いられてもよい。 特定の空間分離器１４０上に形成すべき鍍銀領域のパターンは、無欠陥パター ンのフーリエ変換を計算するか、若しくは無欠陥デバイス１２０の実際のフーリ エ変換パターンをイメージ化することにより決定することができる。例えば、被 検査デバイス上のパターンをデータベースに記録して、周知の数学を用いて記録 パターンの平均を計算することもできる。計算されたフーリエ変換の所定のしき い値を超える部分をプリントし、空間分離器１４０の鍍銀領域を定めるマスクと して使用することができる。別の形態として、フーリエ変換光学素子は無欠陥デ バイスのフーリエ変換パターンを生成することができ、このフーリエ変換パター ンを写真に撮影し、空間分離器１４０の製造において使用されるマスクにするこ とができる。 第３Ａ図は、選択された無欠陥フーリエ変換パターンの光の順序部分の一部を 反射する反射領域３２０を有する空間分離器１４０の例を示す 図である。空間分離器１４０の領域３３０は透明で、非順序部分を透過させる。 ＤＣ成分は領域３１０へ入射する。別の実施例では、領域３１０が反射性を有す るか、透明であるか、または不透明の何れかであり得る。領域３１０が反射性を 有する場合、ＤＣ成分は領域３２０で反射された順序部分の残りの部分と結合さ れる。必要ならば、領域３１０（及び／または任意の反射性領域３２０）を不透 明領域に置き換えて、反射された光の総強度を低減し、光の強弱を検出してＳ／ Ｎ比を改善することもできる。検査器１００において、空間分離器１４０の領域 ３１０は透明で、ＤＣ成分を透過せしめてプリズム１４６に送り、このプリズム でＤＣ成分は屈折される。 非順序部分は空間分離器１４０を透過して、集束レンズ１５０でセンサ１６０ に集束される。センサ１６０は透過光の強度を測定するが、光の周波数や偏光の ような特性も測定することができる。一実施例において、センサ１６０は、デバ イス１２０の被検査領域からの非順序部分の総強度を、１つの測定値として特徴 づける。スキャニング中に求められたデバイス１２０の他の領域からの他の測定 値は、デバイス１２０のイメージの写像となる。別の実施例では、集束レンズ１ ５０が透過光からイメージを形成し、センサ１６０は被検査デバイス１２０の各 領域の測定値の配列を提供する。センサ１６０がフーリエ変換の非順序部分を測 定することから、デバイス１２０のイメージにおける高レベルの測定値は欠陥の 位置を示すことになる。 センサの選択及びセンサの幾何学的形状の決定は、多数の要素を考慮に入れて 行われる。センサの立ち上がり時間により、所定の時間に検査され得る領域数の 最大値、即ち検査器１００のスキャニング速度が決まる。被検査領域の幅が１０ ０μｍでスキャン速度が１０インチ／秒である場合、立ち上がり時間として１０ ０×１０^-6ｍ／（１０インチ／秒× ０．０２５４ｍ／インチ）または４００μ秒が必要である。光センサは、これよ りも数オーダー速い市販のものである。センサの幾何学的形状及び口径の大きさ も、空間分離器からの光の分散角度により決定される。この分散角度により、特 定のフーリエ成分からの光が目的外のセンサに到達するのを防ぐために必要なセ ンサ１６０の開口数、センサ１６０、１６２、及び1６４の相対的位置が決まる 。 ビームスプリッタ１４２は、空間分離器１４０からの光の一部を反射して鏡１ ４４に到達せしめ、この鏡は光を集束レンズ１５４に向けて、光は最後にセンサ １６４に達することになる。鏡１４４及び集束レンズ１５４は、光をセンサ１６ ４に到達せしめるデバイスの一例に過ぎない。レンズや光ファイバのような他の 多くのデバイスも、これに用いることができる。別の形態として、センサ１６４ を、ビームスプリッタ１４２からの光を直接受け取るように配置し直すことがで きる。センサ１６４は、典型的には光の強度、周波数、または偏光のような特性 を測定するが、必ずしもこのようなセンサ１６０が測定するのと同一の特性を測 定する必要はない。 ＤＣ成分を他のフーリエ変換成分から分離するべく、空間分離器１４０の領域 ３１０（第３Ａ図）は透明になっており、領域３１０の背後には、ＤＣ成分を屈 折して第３センサ１６２に向けるためのプリズム１４６が設置されている。別の 形態として、プリズム１４６の代わりに従来の透過性格子またはホログラフィッ ク格子を用いて、光を検査器１６２に向けて回折することができる。 典型的には、センサ１６０、１６２、及び１６４は同時並行的に作動して、検 査器１００のスループットを高め、フーリエ変換成分の３組をについての情報を 与える。領域３１０が反射性であるような本発明の別の実施例においては、空間 フィルタリング処理を行い、空間分離器１４ ０に反射された光からＤＣ成分を分離できるように、第２ビームスプリッタを鏡 １４４の代わりに用いたり、或いはビームスプリッタ１４２と直列に配置するこ とができる。第２ビームスプリッタを、ＤＣ成分以外のフーリエ成分を分離する のに用いることもできる。 第２図の検査器は別の空間分離器２４０を有しており、この空間分離器は異な るフーリエ変換成分の組を異なる角度Θ２及びΘ４に反射する。鏡２４２及び２ ４４は、成分の組を、それぞれ光線２８２及び２８４として図面に示されている ようにセンサ１６２及び１６４に向ける。別の実施形態として、センサ１６２及 び１６４光を直接受ける位置に設置したり、光線２８２及び２８４をセンサ１６ ２及び１６４に向けるために他の光学システムを用いることもできる。第２図に は、互いに同一平面上にある光線２８２及び２８４、及びフーリエ変換光学素子 １３０の光軸１８０が示されている。別の形態では、光軸１８０と、光軸１８０ とは異なる平面に含まれる光線２８２と、光線２８４とを用いて、センサ１６０ 、１６２、及び１６４を用いるためのよりコンパクトな幾何学的形状とすること が可能である。 異なる反射角をもたらすべく、空間分離器２４０を、光軸１８０に対して異な る角度で設けられた鏡で縁取られた形にすることもできる。このような空間分離 器は、基板の異なる部分を選択的にエッチング、または加工して、光軸１８０に 対して異なる角度をなすように鏡領域を形成することによって作製することがで きる。 別の型の空間分離器２４０は、異なる領域に、局部的な等間隔の回折格子を備 えており、この回折格子は、格子の線の間隔に従って決まる角度で光線を回折す る。第２図に示すように光線２８２及び２８４を反射するために反射性格子を用 いることもできる。角度Θ２及びΘ４の方向に進む光線２８２及び２８４の光強 度を強めるために、ブレーズ格子 （blazed grating）を用いることもできる。別の実施例では、１又は２以上の透 過性格子が、空間分離器２４０を通る光を回折する。等間隔の格子によって偏光 される単色光の偏光角は、以下の式で与えられる。 ｄｓｉｎθ ＝ ｍλ （１） ここで、ｄは回折格子の間隔、λは光の波長、ｍは回折のオーダである。 更に別の形態の空間分離器２４０は、空間分離器２４０の異なる領域上に局部 的回折格子をホログラフィックに形成することにより作製される。ホログラフィ ックに形成された格子は実際サイン線形状で１つの回折オーダ（ｍ＝１）を有す るが、そうでない場合は式（１）に従う。よって単色光の場合は、回折角Θ２及 びΘ４は、回折を引き起こす領域の回折格子の間隔ｄのみに従う。光軸１８０及 び光線２８２または２８４を含む平面は、回折格子の向きに応じて決まる。格子 の間隔及び向きは、物体と基準ビームとの間の相対的な角度を、所望の回折角Θ ２またはΘ４にセットすることを通して、ホログラフィック格子の製造段階で調 節される。空間分離器２４０の特定の領域に特定の間隔の格子を設けることによ って、フーリエ変換の各成分が回折されるときの角度を調節することができるの である。 第３Ｂ図に示すのは、光を異なる方向に反射する領域３６０、３７０、及び３ ８０を用いて、フーリエ変換を３つの別々の成分に分離する空間分離器２４０の 構成の例である。領域３８０は透明で、選択されたフーリエ変換の非順序部分を 表す光を透過させる。領域３６０はフーリエ変換のＤＣ成分に対応し、Θ２の角 度で光を回折するホログラフィック格子を含んでいる。Θ２が３０°、Θ４が４ ５°で、波長６３２．８ｎｍの単色光を用いる例を考えると、式（１）より、領 域３６０にある格子は１ｍｍ当り７９０ライン（３０°）、領域３７０にある格 子は１ｍｍ当り１１１７ライン（４５°）となる。別の実施例では、センサ１６ ０ が適切に配置されている場合、または鏡や他の光学システムによって光を領域３ ８０からセンサ１６０に向けている場合に、領域３８０がホログラフィックな回 折格子を含み得る。 多重波長の光を用いる場合、回折光の分散角度が生じる。回折格子における分 散角度は、波長の変化量当りの回折角の変化であり、以下の式で示される。 Δθ／Δλ＝ｍ／ｄｃｏｓθ （２） 式（２）は、回折格子の式（１）により与えられる角度を波長について微分した ものである。式（２）により、回折角Θが大きくなるにつれて分散角度が大きく なること、及び格子の間隔が小さくなるにつれて分散角度が大きくなることがわ かる。反射される光をすべて測定するために、センサ１６２及び１６４は、分散 光を受け取るのに十分なだけ大きい開口数を有していなければならない。 空間分離器２４０も、テキサスインストルメンツ社のデジタルマイクロミラー デバイス（Ｄigital Ｍicromirror Ｄevicc）のような制御可能な反射性デバイ スの配列を形成することにより、プログラム可能な形に作ることができる。この デジタルマイクロミラーデバイスは、アドレス指定可能な電極の層の上にアルミ ニウムの鏡の配列を備えたマイクロマシンデバイスである。各電極を個別に電流 を供給して、各鏡に結合されたヒンジ機構に特定のねじりを与えることができる 。このねじりにより鏡が所定の大きさだけ回転し、この鏡の回転に応じて決まる 方向に入射した光が反射されることになる。各マイクロミラーは約２５×２５μ ｍの大きさで、典型的なフーリエ変換ならば２００万個程度のマイクロミラーで 受けることができる。２００万個のミラーを用いれば、測定されるべき選択され たフーリエ変換の組を高度に制御することができるのである。この実施例では、 空間分離器２４０が、適応的反射性空間分離器として プログラムされる。 適応的空間分離器２４０を用いることで、集積回路チップのような非均一にパ ターンを有する基板の欠陥の検査が容易になる。なぜならば、この空間分離器は 、スキャニング動作中に異なるパターンを有する基板上の領域に向かってスキャ ン部位を移動してゆくようにプログラムすることができるからである。適応的空 間分離器を用いると、生産ラインにおいて、異なる生産物、異なるパターンに対 して迅速に変化することも可能になる。適応的空間分離器を構成するミラー配列 の各マイクロミラーの向きを制御する制御回路のメモリに、いくつかの空間分離 器の形態を格納しておくことも可能である。格納される形態は、記録された無欠 陥デバイス上のパターン、またはフーリエ変換光学素子により形成されたフーリ エ変換パターンのデジタル化イメージから計算されたフーリエ変換によって決定 することができる。 第４図は、適応的空間分離器２４０を構成するサブシステムを備えた検査器シ ステムのブロック図である。このサブシステムは、無欠陥デバイス４２０のフー リエ変換パターンに基づいて空間分離器２４０を構成する。無欠陥デバイス４２ ０が検査器システム内に設置されているとき、フーリエ変換光学素子１３０から の光路にある反射器４５０は、光を電荷結合素子カメラ（ＣＣＤカメラ）４６０ に向けて反射する。ＣＣＤカメラは、例えば従来のビデオカメラでもよい。反射 器４５０は、光を空間分離器２４０に送り、かつ光をＣＣＤカメラ４６０に向け て反射する半鍍銀鏡または他のビームスプリッタを含み得る。また、デバイスの 検査中に反射器４５０をフーリエ変換光学素子１３０の光路から取り除くことが できるように、反射器４５０が引き込み可能な形で設けられてもよい。 設置されたＣＣＤカメラ４６０により、フーリエ変換光学素子１３０ で形成されたフーリエ変換パターンのイメージが生成される。分離器制御回路４ ７０は、ＣＣＤカメラ４６０からのイメージをデジタル化し、無欠陥フーリエ変 換パターンに対する、空間分離器２４０の各マイクロミラーに入射する光の強度 を求める。より多くの光を受けるマイクロミラーは光を第１方向に反射するよう にし、受ける光が少ないマイクロミラーは光を第２方向に反射するようにするこ とによって、順序部分と非順序部分とを分離することができる。ＤＣ成分は、パ ターンの中央部に最も近い領域として判別され、第３方向に反射され得る。ひと たび所望のパターンが決定されると、引き込み可能な反射器４５０を光路から除 去することができ、かつ、分離されたフーリエ変換成分に対する値を、センサー 分析器システムを用いて測定し、処理することができる。センサー分析器システ ムは第１図及び第２図に関連して説明したシステムと類似若しくは同一のもので ある。別の形態では、ビームスプリッタである反射器４５０を、デバイスの検査 中及び予定値を決定中に光路に置いたままにすることができる。 第１図及び第２図に示すような分析器１７０は、センサ１６０、１６２、及び １６４からの測定値と予定値との統計的比較を行う。分析器１７０には、センサ １６０、１６２、及び１６４らの測定値を受け取るための通常のハードウェアイ ンタフェースと、測定値を分析するためのソフトウェアを備えたパーソナルコン ピュータのようなコンピュータを用いることができる。別の形態として、必要な 分析を行うために専用ハードウェアを用いることもできる。 各測定値は、対応する選択された無欠陥フーリエ変換に特有の予定値との相関 を有する。予定値は、欠陥の存在を示したり、その欠陥を分類する明確なカット オフ値を求める実験または計算によって設定することができる。また、以前の測 定値の記録に基づく測定値に対する統計的ノ ルムを示すヒストリカルパフォーマンスから予定値を求めることもできる。各測 定値の有意性（significancc）は、予定値との差、及び全ての測定値と対応する 予定値との差の平均値からの測定値の偏差によって決まる。 このタイプの検定は仮説検定と呼ばれ、従来より周知である。統計的プロセス 制御（ＳＰＣ）により、リアルタイムで測定値の仮説検定を行うことが可能とな る。分離されるフーリエ変換、測定される特性、及び分析内容としていかなるも のを選択するかは、被検査デバイスが何であるかによって決まる。例えば被検査 デバイスがフラットパネルディスプレイの場合には、適当な測定及び分析により 、１つの画素の欠陥、複数の画素に亘る欠陥、不均一な領域、厚みのばらつき、 反射率のばらつき、突出部の存在、サブ画素欠陥、３μｍ以上の異物粒子（キラ ー粒子）、偏光のばらつき等を識別することができる。 デバイス１２０がフラットパネルディスプレイであり、各被検査領域がフラッ トパネルディスプレイの１つの画素を含んでいる場合には、非順序部分、順序部 分、及び予定値からの統計的に有意な偏移を示すフーリエ変換のＤＣ成分のよう な測定されたフーリエ成分の各組に対してフラグをセットすることができる。非 順序部分に対するフラグが立たず、ＤＣ成分の大きな偏移に対するフラグが立ち 、順序部分の非ＤＣ成分に対するフラグが立たない場合には、透過性（transmit ivity）または反射性のばらつきの存在が示唆されているといえる。また、フー リエ変換の順序部分及び非順序部分の強度の合計を比較することにより、欠陥の 種別の分類を行わずに、欠陥の存在のみを示すことができる。更に、ＤＣ成分と 多数の波長の成分との比較を、厚み若しくは色測定値として用いることができる 。 別の例として、集積回路上の粒子の存在の検査を取り上げる。ダーク フィールド照射を利用すると、粒子のエッジが光を反射して、フーリエ変換光学 素子に向ける。適応的反射性空間分離器がフーリエ変換の順序部分を非順序部分 から分離し、非順序部分から形成されたイメージが粒子のエッジを示すことにな る。 統計的強度微分法の他に、フーリエ成分の偏光を測定するポラロメータ（pola romctcr）、または異なる波長の光の相対的強度を測定する分光計を、センサ１ ６０、１６２、及び１６４に追加することも可能である。適切な分析を行なうな らば、本発明による検査器は、光学濃度計、測色計（colorimeter）または反射 率計のようなさまざまなツールとして用いることができる。また、上述のうよう に、フーリエ変換の順序部分または非順序部分は、デバイスのイメージと欠陥の イメージとを個別に復元するのに用いることができる。これらのツールにより、 強度測定値のみからは見出され得ない欠陥に対する分析的検査を行うシステムを 作ることが可能になる。 本発明について特定の実施例を挙げて説明したが、これは本発明の応用例の説 明に過ぎず、本発明の内容がこれに限定されるものと理解することのなきよう注 意されたい。以下の請求の範囲の項に記載の本発明の範囲を逸脱しない範囲での 、ここに開示した実施例の特徴のさまざまな適応的変更や組合せは当業者には明 らかであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．被検査デバイスからの光のフーリエ変換パターンを形成すべく設置されたフ ーリエ変換光学素子と、 前記フーリエ変換光学素子からの光を受けるべく設置された空間分離器であっ て、前記フーリエ変換パターンの第１成分からの光を受け取り、その光を第１方 向に向ける第１領域と、前記フーリエ変換パターンの第２成分からの光を受け取 り、その光を前記第１方向とは異なる第２方向に向ける第２領域とを含む複数の 領域を有する、該空間分離器と、 前記空間分離器に前記第１方向に向けられた光と、前記空間分離器に前記第２ 方向に向けられた光とを個別に測定するセンサシステムとを有することを特徴と する物体表面のパターン検査器。 ２．前記空間分離器が、基板を含むことを特徴とし、 前記第１領域が光を反射する前記基板の一部分を含み、前記第２領域が光を透 過させる基板の一部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器 。 ３．前記第１領域が、フーリエ変換光学素子のフーリエ面にあることを特徴とす る請求項２に記載のパターン検査器。 ４．前記空間分離器が、前記フーリエ変換光学素子からの光を前記第１領域及び 前記第２領域に向けて透過させるべく設置されたビームスプリッタを含むことを 特徴とし、 前記第１領域が、光を前記ビームスプリッタに向けて戻すように反射すること 特徴とする請求項３に記載のパターン検査器。 ５．前記空間分離器が、フーリエ面に設置されたホログラフィック格子を含むこ とを特徴とし、 前記第１領域が、光を前記第１方向に回折する第１の線の間隔を有する前記ホ ログラフィック格子の一部分であり、前記第２領域が、光を前 記第２方向に回折する第２の線の間隔を有する前記ホログラフィック格子の一部 分であることを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 ６．前記空間分離器が、鏡の配列を含むことを特徴とし、 前記第１領域が、前記フーリエ変換光学素子の光軸に対して第１角度をなす第 １の鏡の組を含み、前記第１の鏡の組が前記第１方向に光を反射することを特徴 とし、 前記第２領域が、前記フーリエ変換光学素子の光軸に対して第２角度をなす第 ２の鏡の組を含み、前記第２の鏡の組が前記第２方向に光を反射することを特徴 とする請求項１に記載のパターン検査器。 ７．前記鏡の配列の各鏡が、回転自在に設けられていることを特徴とする請求項 ６に記載のパターン検査器。 ８．前記鏡の配列の各鏡が、デジタルマイクロミラーを含むことを特徴とする請 求項７に記載のパターン検査器。 ９．前記被検査デバイスを透過して前記フーリエ変換光学素子に向かう光を投射 するする光源を更に有することを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 １０．前記被検査デバイスで反射されて前記フーリエ変観光学素子に向かう光を 投射する光源を更に有することを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 １１．前記被検査デバイスが、前記フーリエ変換向けて光を投射する光源を含む ことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 １２．前記センサシステムによる測定値と、無欠陥パターンに対する予定値とを 比較する分析器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 １３．前記センサシステムが、複数の光検出器を更に含むことを特徴とする請求 項１に記載のパターン検査器。 １４．前記センサシステムが、 前記空間分離器の第１の領域の組からの光を用いて前記被検査デバイスのイメ ージを形成する光学素子と、 前記イメージ内の一連の点における光強度を測定するセンサとを有することを 特徴とする請求項１に記載のパターン検査器。 １５．前記センサシステムが、複数の分光計を更に含むことを特徴とする請求項 １に記載のパターン検査器。 １６．前記センサシステムが、複数のポラロメータを更に含むことを特徴とする 請求項１に記載のパターン検査器。 １７．第１パターンと第２パターンとの間の差を検出する物体表面のパターン検 査方法であって、 前記第１パターンのフーリエ変換を示す空間成分を有する光パターンを形成す べく、フーリエ変換光学素子で前記第１パターンの光をイメージ化する過程と、 前記光パターンの第１空間成分を第１方向に向ける過程と、 前記光パターンの第２空間成分を第２方向に向ける過程と、 前記第１空間成分を表す第１値と、前記第２空間成分を表す第２値とを同時に 決定すべく、前記第１空間成分と前記第２空間成分とを並行して測定する過程と 、 前記第１値及び前記第２値を、対応する前記第２パターンのフーリエ成分を示 す第３値及び第４値と比較する過程とを有することを特徴とする物体表面のパタ ーン検査方法。 １８．被検査デバイスからの光をイメージ化するべく設置されたフーリエ変換光 学素子と、 前記フーリエ変換光学素予からの光を受けるべく設置された適応的空間分離器 であって、それぞれ入射光をプログラム可能な方向に向ける、 個々にアドレス指定可能なデバイスの配列を含む、該適応的空間分離器とを有す ることを特徴とする検出器。 １９．前記個々にアドレス指定可能なデバイスのそれぞれが光を向ける方向を制 御する制御回路を含むことを特徴とする請求項１８に記載のパターン検査器。 ２０．デバイスのフーリエ変換パターンのイメージを形成するイメージ化システ ムを更に有することを特徴とし、 前記制御回路が、前記イメージ化システムに形成された前記イメージから、前 記適応的空間分離器の形状を決定する手段を含むことを特徴とする請求項１９に 記載のパターン検査器。 ２１．前記イメージ化システムが、 電荷結合素子と、 前記フーリエ変換光学素子からの光を、前記電荷結合素子に向けて反射する反 射器とを有することを特徴とし、 前記電荷結合素子が、前記フーリエ変換光学素子に形成されたフーリエ変換パ ターンのイメージを形成するために、前記反射器で反射された光を用いることを 特徴とする請求項２０に記載のパターン検査器。 ２２．前記反射器が、それを前記フーリエ変換光学素子からの光の光路に入れた り光路から外したりするべく移動自在に設けられていることを特徴とする請求項 ２１に記載のパターン検査器。 ２３．前記フーリエ変換光学素子が、順序部分、及び前記被検査デバイスの欠陥 に由来する非順序部分を有する光パターンを形成することを特徴とし、 前記第１領域が、前記フーリエ変換光学素子からの光の前記順序部分を受ける ような形状及び配置で設けられていることを特徴とし、 前記第２領域が、前記フーリエ変換光学素子からの光の前記非順序部 分を受けるような形状及び配置で設けられていることを特徴とする請求項１に記 載のパターン検査器。 ２４．前記センサシステムが、 第１光検出器と、 前記第１光検出器に光の前記順序部分を集束すべく配置された第１集束レンズ と、 第２光検出器と、 前記第２検出器に光の前記非順序部分を集束すべく配置された第２集束レンズ とを有することを特徴とする請求項２３に記載のパターン検査器。