JPS63262513A

JPS63262513A - パタ−ン検査装置

Info

Publication number: JPS63262513A
Application number: JP9679987A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwata; 敏岩田; Moritoshi Ando; 護俊安藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-10-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　　　要〕本発明は、線状の光ビームを用いて微細パターンの三次
元形状を検査するパターン検査装置において、非常に微
細なパターンを容易に検知できるようにするとともに、
検査速度を高速化するため、照明系の対物レンズの収束
性を利用してスリット状の光ビームから微細ラインを可
動部分なく作成するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、微細パターン（例えばＩＣあるいはＬＳＩ等
のウェハ上に形成されている配線パターン等）の三次元
形状を、ライン状の光ビームを用いて検査するパターン
検査装置に関する。

配線パターンの微細化および高密度化に伴い、導体配線
の三次元形状を検査する要求が高まっている。特に、Ｉ
Ｃの導体形状はサブミクロン以下となりつつある。この
ような分野では、もはや人間の目視による外観検査が不
可能となり、検査の自動化とともに高速化が望まれてい
る。

〔従　来　技　術〕

従来、ＩＣあるいはＬＳＩ等の微細パターンを検査する
ために、パターン検査装置が用いられる。

第５図は従来のパターン検査装置の概略構成図である。

同図において、レーザ１からの光ビームをミラー２で反
射させ、ハーフミラ−３を介して、対物レンズ４によっ
て被検査対象５上に微少な光スポットを結像させる。次
に、その反射光を対物レンズ４を通した後、ハーフミラ
−３で反射させ、結像レンズ６によってＣＣＤＴ上に結
像させる。

このパターン検査装置では、被検査対象５上の光スポッ
トをＸ軸、ｙ軸方向に走査させて検査することができる
。

また、第６図は従来の他のパターン検査装置の概略構成
図である。同図において、図示しないレーザからの光ビ
ームをガルバノミラ−（あるいはポリゴンミラー）１１
で反射させ、開口数の大きい対物レンズ１２によって被
検査対象１３上に結像させる。次に、その反射光を対物
レンズ１４を通した後、結像レンズ１５によってＣ０Ｄ
１６上に結像させる。このパターン検査装置では、ガル
バノミラ−１１、対物レンズ１２等でＸ軸方向に走査し
て線状の光ビームを形成する光学系と、対物レンズ１４
、結像レンズ１５、ＣＣＤ１６等で線状の光ビームを検
知する光学系とを分離し、ｙ軸方向に走査させて検査す
ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した第５図の前者のパターン検査装置では、対物レ
ンズ４により被検査対象５上に結像した微少な光スポッ
トをＸ軸、ｙ軸の両方向に走査しなければならず、広い
領域を検査する場合に長時間を要する問題点がある。

また、上述した第６図の後者のパターン検査装置では、
ガルバノミラ−１１等により線状の光ビームを被検査対
象１３上に形成しているため、ガ／ｌ／　ハノミラ−１
１の速度に制限され、また口径の大きい対物レンズ１２
を用いてガルバノミラ−１１によって光ビームを振って
も、レンズの縁等で光ビームの一部分が遮られる、いわ
ゆる「けられ」が生じる問題点がある。

本発明は、上記問題点等に鑑みなされたもので、検査の
高速化を可能にし、微細なパターンを容易に検知できる
パターン検査装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明のパターン検査装置の構成図である。

第１図において、照明光学系はレーザ２１、レンズ２２
及び２３、フィルタ２４、ミラー２５、プリズム２６、
シリンドリカルレンズ系２７　（シリンドリカルレンズ
２７　ａ、　　２７　ｂ、　　２７　ｃ、　　２７ｄ）
、スリット２８及び開口数の大きい照明用対物レンズ２
９等から成り、検知光学系は検知用対物レンズ３０、調
整用ミラー３１、ミラー３２、結像用レンズ３３及びＣ
ＣＤ３４等から成る。そしてステージ３５上に配置され
た図示しない被検査対象上に微細ラインを形成してパタ
ーンの検知が行われる。

〔作　　　用〕

レーザ２１から出射されたレーザ光はレンズ２２及び２
３で拡げるとともに平行光束にされ、フィルタ２４を通
った後ミラー２５で反射され、プリズム２６を通ってシ
リンドリカルレンズ系２７に入射する。このシリンドリ
カルレンズ系２７ではレーザ光が幅の狭いビームに整形
されてスリット２８に入射する。スリット２８を通過し
たレーザビームは、照明用対物レンズ２９に幅が狭く（
１０μｍ程度）、長さがレンズ口径程度で入射する。照
明用対物レンズ２９に入射したレーザビームは、長さ方
向が十分に絞られてビームウェストが小さくなり、幅方
向は十分に絞ることができないため長さ方向に比ベビー
ムウエストは大きくなる。この結果、被検査対象上には
照明用対物レンズ２９の倍率に等しく、かつ入射光と直
交する微細な線状ビームが形成される。この線状ビーム
は検知用対物レンズ３０で検知され、調整用ミラー３１
、ミラー３２を介して結像用レンズ３３によりＣＣＤ３
４上に結像される。ステージ３５を移６一動することにより微細パターンが検出される。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図は、本発明の一実施例を示すパターン検査
装置の構成図である。同図において、本実施例の光学系
は、レーザ２１、該レーザ２１を拡大して平行光束とす
るレンズ２２及び２３、所定波長の光を通すフィルタ２
４、ミラー２５、プリズム２６、レーザ光束を幅の狭い
ビームに整形するシリンドリカルレンズ系２７　（シリ
ンドリカルレンズ２７　ａ、　２７　ｂ、　２７　ｃ、
　２７　ｄ）、スリット２８及び開口数の大きい照明用
対物レンズ２９等から成る照明光学系と、検知用対物レ
ンズ３０、調整用ミラー３１、ミラー３２、結像用レン
ズ３３及びＣＣＤ３４等とから成る検知光学系とで構成
されている。又、ステージ３５上には、図示しない被検
査対象となるＩＣ等が配置され、照明光学系により照明
し検知光学系で微細パターンを検出するようになってい
る。

＝　７− 上記構成によるパターン検査装置によれば、レーザ光は
レンズ２２及び２３で微少スポット光が拡げられるとと
もに平行光束にされ、フィルタ２４を通過した後ミラー
２５で反射されプリズム２６を通ってシリンドリカルレ
ンズ系２７に入射する。このシリンドリカルレンズ系２
７は最初の一対のシリンドリカルレンズ２７ａ、２７ｂ
と次の一対のシリンドリカルレンズ２７Ｃ，２７ｄとが
互いに直交して配置されており、レーザ光が幅の狭いビ
ームに整形されてスリット２８に入射する。

このスリット２８は第２図に示すように、Ｘ軸方向の長
さくＸｌ）が１０〜３０，１７ｍ程度、ｙ軸方向の長さ
くｙｌ）が照明用対物レンズ２９の口径である１０〜３
０ｗｍ程度に形成されている。このスリット２８を通過
したレーザビームは、照明用対物レンズ２′９にＸ軸方
向に狭く、ｙ軸方向に口径程度の長さで入射する。照明
用対物レンズ２９を通過したレーザビームは被検査対照
上にＸ軸方向に長く（ｘ２）、ｙ軸方向に短い（ｙ２）
微細な線状の光ビームが形成される。これは、レンズの
収束性から最小スポット径Ｗは、レンズの開口数をＮＡ
、光の波長をλとすると次の関係式となり、Ｗ＃λ／２
・ＮＡ波長λが一定の場合には、ＮＡが大きい程最小スポット
径Ｗが小さく絞れることになる。そして、同一のレンズ
を使用した場合、レンズの口径を有効に（いっばいに）
使用した方が、スポット径Ｗは小さくなる。すなわち、
第３図（ａｌに示すようにレンズ口径程度の光束で入射
した光は、見かけ上の開口数が大きくなり充分に絞るこ
とができスポット径Ｗ１が小さくなり、第３図（ｂｌに
示すようにレンズ中心に細い光束で入射した光は、見か
げ上開口数が小さくなり光ビームが発散してスポット径
ｗ２が大きくなる。従って、第２図において、スリット
２８を通過し幅Ｘ　ｌ　、長さｙｌの寸法で照明用対物
レンズ２９に入射したレーザビームは、幅ｘ２、長さｙ
２の寸法になり、その関係は、はぼ次の関係式となる。

Ｘｌ：ｙｌ’＃ｙ２：Ｘ２この結果、被検査対象上には照明用対物レンズ２９０倍
率に等しく絞られた微細な線状の光ビームが形成される
ことになる。言い換えれば、被検査対象上には、照明用
対物レンズ２９の前段のスリットの長さｙｌがその照明
用対物レンズ２９の倍率だけ絞られてなるｙ２を幅とし
て、ｘ２を長さとして有し、前記前段のスリットに直交
する方向に線状にのびたレーザビームが形成されるΦこ
とになる。この線状の光ビームは、検知用対物レンズ３
０で検知され、調整用ミラー３１で検出位置の調整が行
われ、ミラー３２で反射し、結像用レンズ３３によりＣ
ＣＤ３４上に結像される。このような線状の光ビームを
用いて光切断法で被検査対象上のパターンの幅及び高さ
を検出するには、第４図（ａ）及びｆｂ）に示すように
斜め方向から平面状光ビームを幅Ｗ及び高さＨのパター
ンに照射し、その反射光を検知してＣＣＤ上に結像し、
そのＣＣＤ上のライン像の幅Ｗ′及び高さＨ′からパタ
ーンの幅Ｗと高さＨが検出される。

従って、従来のようにガルバノミラ−あるいはポリゴン
ミラーを用いたものに比べ走査スピードの制約がなくな
るため、その分検査スピードが向上する。従来、検査速
度がポリゴンミラーで約５００μｓｅｃ’　／ライン、
ガルバノミラ−で約１ｍ５ｅｃ　／ラインであったもの
が、本発明ではＣＯＤの露光時間である２０μｓｅｃ　
／ライン程度になり検査速度が一段と向上する。また、
ミラー等による走査が不必要になるためレーザビームの
「けられ」もなくなる。

なお、本発明では、スリット２８により照明用対物レン
ズ２９に、幅が狭くレンズ口径程度の長さの光ビームを
入射し、レンズの収束性を利用して微細な線状の光ビー
ムを形成すればよく、そのために照明用対物レンズ２９
の開口数が比較的大きく、例えば０．７以上であること
が望ましい。

〔発明の効果〕

本発明のパターン検査装置によれば、スリット状の光ビ
ームを開口数の大きい照明用対物レンズに入射し、非常
に微細な線状の光ビームを被検査対象上に形成すること
ができることから、「線」による検査が可能になり検査
速度が一段と向上するとともに、光ビームの「けられ」
がなくなる。

しかも、非常に微細なパターンの検査が可能となり、今
後将来におけるパターンの微細化の傾向も十分に追従で
きるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すパターン検査装置の構
成図、第２図はスリットとし照明用対物レンズを示す図、第３図（ａ）は照明用対物レンズのスポット径が小さく
なる状態を示す図、第３図（ｂ）は照明用対物レンズのスポット径が大きく
なる状態を示す図、第４図［ａ）は光切断法でパターンを検査する状態を示
す斜視図、第４図（ｂｌは第４図ｔａ＋の側面図、第５図は従来の
パターン検査装置の概略構成図、第６図は従来の他のパ
ターン検査装置の概略構成図である。２１・・・レーザ、２２．２３・・・レンズ、２４・・・フィルタ、２５・・・ミラー、２６・・・プリズム、２パフ・・・シリンドリカルレンズ系、２７ａ、２７ｂ
、２７ｃ、２’ｌｄ・・・シリンドリカルレンズ、２８・・・スリット、２９・・・照明用対物レンズ、３０・・・検知用対物レンズ、３１・・・８局整用ミラー、３２・・・ミラー、３３・・・結像用レンズ、３４・・・ＣＯＤ。３５・・・ステージ。特許出願人　　　富士通株式会社輯Ｉ３尺→Ｂり」−オカレン人゛醇ボットイ１勺＼゛′
・）・Σ（７ろ土（寡邑Ｅ竿τシ司！！明用り丁物しン
ス゛のズ不−Ｆ桧力＼人３く７う択飽、ＳキＷ図（ｂ）第３因〃」刀？ｅｒ斌Ｚ・・／Ｙクーンε央駐−ｔｖろ扶冥も
８も寄図（Ｇ）（ｂ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】１）微細パターンを有する被検査対象に対して照明用対
物レンズ（２９）を介して線状の光ビームを結像する照
明手段と、該照明手段によって得られた線状の像を検知し前記微細
パターンの三次元形状を得る検知手段とを有するパター
ン検査装置において、前記照明用対物レンズ（２９）に開口数の大きいレンズ
を使用するとともに、該照明用対物レンズ（２９）の入
射光側に幅が狭く長さがレンズ口径程度の光ビームを形
成するスリット（２８）を配置したことを特徴とするパ
ターン検査装置。２）前記スリット（２８）の幅は１０〜３０μｍである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパターン
検査装置。