WO2010123074A1 - 欠陥検査方法および欠陥検査装置 - Google Patents

欠陥検査方法および欠陥検査装置 Download PDF

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芝田　行広
中田　俊彦
剛渡 上野
敦史 谷口
本田　敏文
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to a defect inspection method and a defect inspection apparatus for fine pattern defects and foreign matters formed on a wafer through a thin film process typified by a semiconductor manufacturing process and a flat panel display manufacturing process.
  • Patent Document 1 As a conventional semiconductor inspection apparatus, there is International Publication No. WO2003 / 0669263 (Patent Document 1). This inspection apparatus is equipped with a dark field detection optical system for detecting scattered light on the wafer by illuminating the wafer surface with a laser beam obliquely. In this optical system, diffracted light from a periodic pattern is shielded by a spatial filter arranged at the rear focal position (exit pupil position) of the objective lens.
  • a pattern typified by DRAM (Dynamic Random Access Memory) or the like is provided with a periodic pattern, and diffracted light from the periodic pattern can be shielded by a spatial filter.
  • DRAM Dynamic Random Access Memory
  • non-periodic patterns on the wafer such as a logic operation unit (logic unit).
  • logic unit logic unit
  • the scattered light of the non-periodic pattern portion is scattered in a region different from the periodic pattern on the Fourier transform plane of the objective lens.
  • the scattered light from the logic pattern of the logic operation unit is not distributed in a dot-like manner as in the memory unit, but cannot be completely shielded from the scattered light because of its large spread. For this reason, when a semiconductor in which memory and logic are mixedly mounted is inspected with high sensitivity, there are the following problems. (1) It is necessary to set different spatial filters for the memory unit and the logic unit. (2) Since it is impossible to completely block the scattered light from the pattern in the logic unit, the brightness variation of the pattern image becomes a factor that hinders the inspection sensitivity. For this reason, it is necessary to stably detect the logic pattern image.
  • an object of the present invention is to provide a defect inspection method and a defect inspection apparatus for detecting defects with high sensitivity and high capture rate even on various patterns existing on a wafer.
  • the outline of a typical one is that a first illuminating unit for coherently illuminating obliquely with respect to a normal line of a sample using a laser as a light source and an incoherent light having a wavelength different from that of the first illuminating unit 2 illuminating means, a detection system that captures scattered light from the sample, and a sample that is arranged in at least one of detection light paths branched to wavelengths corresponding to the first illuminating means and the second illuminating means in the detection system, A spatial filter that blocks a part of the scattered light from the light source, and defect candidates are determined based on the scattered light transmitted through the spatial filter.
  • the effect obtained by the representative one is that the scattered light from the various normal patterns existing on the wafer and the diffracted light are appropriately shielded to efficiently detect the scattered light from the defect to be inspected.
  • the effect obtained by the representative one is that the scattered light from the various normal patterns existing on the wafer and the diffracted light are appropriately shielded to efficiently detect the scattered light from the defect to be inspected.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (A), (b) is explanatory drawing for demonstrating the scattered light in the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is explanatory drawing for demonstrating the rotation strobe illumination in the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (A)-(d) is explanatory drawing for demonstrating the light shielding pattern of the spatial modulation element in the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (A), (b) is a block diagram which shows the structure of the incoherent illumination optical system of the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • FIGS. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a defect inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining scattered light in the defect inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining rotary strobe illumination in the defect inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 4 illustrates a light shielding pattern of a spatial modulation element in the defect inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. It is explanatory drawing for.
  • the defect inspection apparatus includes an XYZ ⁇ stage 9 on which a wafer 1 is mounted, a laser 5, an electro-optic element 7, a PBS (Polarizing Beam Splitter) 10, a beam expander 11, mirrors 12 and 13, and a half-wave plate.
  • a PBS Polarizing Beam Splitter
  • an illumination optical system including a quarter-wave plate 17, and a cylindrical lens 20
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • Detection optical system image including illumination optical system, objective lens 40, lenses 42 and 45, dichroic mirror 50, spatial modulation elements 55a and 55b as spatial filters, imaging lenses 80a and 80b, and image sensors 90a and 90b Processing unit 100, operation unit 110, machine And a control unit 120.
  • the wafer 1 is mounted on an XYZ ⁇ stage 9 and performs ⁇ alignment in the stage scanning direction with the pattern formed on the wafer 1.
  • the dark field image of the wafer 1 continuously detects scattered light images while scanning the XYZ ⁇ stage 9 at a constant speed in the X direction.
  • the illumination optical system is arranged obliquely with respect to the wafer 1 and illuminates the wafer 1 with a linear illumination 30.
  • the light source used in the illumination optical system is the laser 5, and the oscillation wavelength ⁇ 1 is a DAG (Deep Ultraviolet) such as a YAG second harmonic 532 nm laser, a third harmonic 355 nm or fourth harmonic 266 nm laser, and a 199 nm laser. Visible light to light is a candidate.
  • DAG Deep Ultraviolet
  • a candidate lamp is a mercury lamp or mercury xenon lamp that emits d-line (588 nm), e-line (546 nm), g (436 nm), h (405 nm), and i-line (365 nm).
  • the laser beam 22 oscillated from the laser 5 is incident on an electro-optical element 7 (LiNbO 3 or PLZT [abbreviation of (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ] or the like) that electrically controls the polarization in a predetermined direction.
  • an electro-optical element 7 LiNbO 3 or PLZT [abbreviation of (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ] or the like
  • a magneto-optic element made of a garnet film or the like may be used.
  • the light transmitted through the PBS (Polarizing Beam Splitter) 10 is reduced to a predetermined light amount, and enters the beam expander 11 to expand the beam diameter.
  • the beams are reflected by the mirrors 12 and 13 toward the wafer 1 and set to a predetermined polarization state by the rotatable half-wave plate 15 and quarter-wave plate 17 respectively.
  • the cylindrical lens 20 is arranged so that the illumination range on the wafer 1 by the laser beam 22 is thin line illumination that is thin in the X direction and long in the Y direction.
  • ⁇ Incoherent illumination optical system is arranged as the other illumination system.
  • the incoherent light ( ⁇ 2) has a light source having a wavelength different from that of the coherent light ( ⁇ 1) of the laser 5.
  • four LEDs 6a, 6b, 6c, and 6d are provided. Each of the LEDs 6a, 6b, 6c, and 6d is disposed in an orientation that forms an angle of approximately 45 degrees with respect to the X and Y directions when the wafer 1 is viewed in plan from the Z axis.
  • the light emitted from these LEDs 6a, 6b, 6c, and 6d is incoherent light having a specific wavelength width, and the arrangement of a plurality of LEDs has the effect of further reducing spatial coherence.
  • the light emitted from the four-direction LEDs 6a, 6b, 6c, and 6d is linearly illuminated on the wafer 1 by the lenses 8a, 8b, 8c, and 8d arranged in the respective optical paths.
  • the light propagated in the NA (Numerical Aperture) of the objective lens 40 is captured by the objective lens 40 and guided to the detection optical system.
  • lenses 42 and 45 and a dichroic mirror 50 are arranged.
  • An image conjugate with the pupil (Fourier transform plane) of the objective lens 40 is formed in each optical path branched into coherent light ( ⁇ 1) and incoherent light ( ⁇ 2) by the dichroic mirror 50.
  • Spatial modulation elements 55a and 55b are respectively arranged at the pupil image positions to shield specific scattered light and diffracted light.
  • the light transmitted through the spatial modulation elements 55a and 55b forms scattered images on the respective image sensors 90a and 90b by the imaging lenses 80a and 80b.
  • the images detected by the image sensors 90a and 90b are input to the image processing unit 100, and are compared with an image having the same pattern in design (for example, an image of an adjacent die) to detect a defect.
  • Defect information such as coordinates, size and brightness of the detected defect is sent to the operation unit 110, and a user of the defect inspection apparatus displays defect information such as a defect map on the wafer 1 and outputs defect information data. It becomes possible.
  • the operation unit 110 also has a function of instructing operation of the defect inspection apparatus.
  • the operation unit 110 instructs the mechanism control unit 120 to operate, and controls the operation of the XYZ ⁇ stage 9 and optical components from the mechanism control unit 120.
  • a micro shutter array using the electro-optic effect of a birefringent element LiNbO 3 or PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 abbreviation, etc.]
  • a MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the XYZ ⁇ stage 9 As this wafer height detection method, for example, there is an optical lever method. A height detection illumination system for illuminating the slit light on the wafer 1 and a slit light reflected from the wafer 1 are detected, and the height of the wafer is determined from the position of the slit image. What is necessary is just to arrange
  • the difference between the height of the wafer 1 and the focal position of the objective lens 40 is obtained, and when defocusing is not allowed, the mechanism control unit 120 instructs the XYZ ⁇ stage 9 to position the wafer 1 at the focal position. .
  • a logic operation unit on the LSI is generally formed with an aperiodic pattern.
  • This aperiodic pattern is generally formed from orthogonal wirings, and is formed in a direction parallel (or perpendicular) to the arrangement of dies formed on the wafer 1.
  • the wiring of the main logic pattern is in the X and Y directions.
  • FIG. 2A shows a cross-sectional structure of the wafer 1.
  • a logic pattern 3a that is long in the X direction and a logic pattern 3b that is long in the Y direction are formed.
  • a hemisphere on the wafer 1 is assumed.
  • FIG. 2 (b) shows a plan view of the intensity of light reaching the hemisphere viewed from the top of the hemisphere toward the wafer 1 when the wafer 1 is illuminated.
  • the light located in the outermost circle is light that propagates in a direction horizontal to the wafer.
  • the position corresponding to the NA (Numerical Aperture) of the objective lens 40 is a circle 39. For this reason, the light scattered inside the circle 39 is captured by the objective lens 40.
  • the illumination light is at the position 34 in FIG. 2B, the specularly reflected light 37 that has been specularly reflected from the wafer 1 reaches a point target position with the optical axis as the center.
  • the scattered light from the patterns 3a and 3b in the X and Y directions is distributed in the Y and X directions with the specularly reflected light 37 as an intersection in FIG. This is schematically shown at 32 and 33 in FIG.
  • a device such as a shutter array in which light-shielding and transmission-controlled elements are arranged in a two-dimensional manner is effective as a spatial modulation element that shields these pattern scattered lights.
  • shielding the light with the spatial modulation element restricts the opening of the objective lens 40. For this reason, when illumination is performed simultaneously from an azimuth of 45 degrees with respect to the X and Y axes, the aperture of the objective lens 40 becomes smaller, which becomes a factor that hinders the resolving power of the objective lens 40.
  • illumination from four directions of 45 degrees is divided in terms of time, and illumination in which a reduction in resolution of the objective lens 40 is suppressed is used.
  • the lighting from four directions is strobe lighting with a time difference.
  • the illumination position illuminates the same position on the wafer 1 with each of the LEDs 6a, 6b, 6c, and 6d.
  • the LED 6 a is turned on at time A, and the other LEDs 6 b, 6 c, 6 d are turned off or shielded so that light does not reach the wafer 1.
  • the LED that is lit in the direction of the arrow 35 changes. In the case of time B, only the LED 6b is lit.
  • FIG. 4 shows the shape of the spatial modulation element that shields the logic pattern scattered light corresponding to the rotating strobe illumination shown in FIG. 3 and the illumination from each direction.
  • FIG. 4 shows a light-shielding pattern corresponding to the illumination directions at times A, B, C, and D in FIG.
  • FIG. 4A shows a light shielding pattern corresponding to time A in FIG. 3, and the representation of the figure is the same as in FIG. 2B.
  • illumination light 34A specularly reflected light reaches 37A.
  • Scattered light from the pattern elongated in the X direction is distributed in the region of 32A. Further, the light from the Y direction pattern is distributed in 33A.
  • a spatial modulation element capable of controlling transmission and light shielding is arranged in a two-dimensional manner, and the regions 32A and 33A where pattern scattered light is strongly distributed are shielded by a pattern indicated by 36A.
  • the specularly reflected light reaches 37B.
  • the light shielding pattern is set to 36B.
  • the light shielding patterns of the spatial modulation elements are set as 36C and 36D, respectively.
  • the opening is narrowed, but the above operation causes each time A, B, C, and D to be as follows. Only an area with a lot of inspection noise can be shielded, and a reduction in resolution of the objective lens 40 due to unnecessary shielding can be suppressed.
  • the incoherent illumination optical system uses the LED as the light source in the first embodiment, but uses another light source.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the incoherent illumination optical system of the defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention, and other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 5A is an example of a configuration using two lasers.
  • Two lasers 200a (wavelength ⁇ 2a) and 200b (wavelength ⁇ 2b) having different wavelengths are used as light sources and guided to a common illumination light path by a dichroic mirror 202.
  • the light beams are incident on a rotating diffusion plate 203 attached to the motor 205.
  • the phase is disturbed in time due to minute irregularities (grains) of the diffusion plate.
  • These lights are condensed by the lens 207, and the incident end 204 of the fiber 209 is disposed at this condensing position.
  • a lens 210 is disposed on the fiber exit end side to illuminate the wafer 1.
  • FIG. 5B shows an example of a configuration using a lamp as a light source.
  • the lamp 206 may be a mercury lamp or a mercury xenon lamp that emits d-line (588 nm), e-line (546 nm), g (436 nm), h (405 nm), and i-line (365 nm). Since it is incoherent light, the emitted light is collected by the lens 207 as it is and is incident on the incident end 204 of the fiber 209. A lens 210 is provided on the exit side of the fiber 209 to illuminate the wafer 1.
  • FIGS. 5A and 5B an example of one direction is schematically shown among the four directions shown in FIG. 1, but actually one system may be used instead of four systems, and 45 It may not be a degree orientation.
  • This stable detection is the ripple of the pattern edge image due to coherent illumination, the brightness fluctuation of the pattern image due to the uneven thickness of the oxide film on the wafer 1, and the minute shape difference of the pattern that is not fatal in the operation of the semiconductor circuit. Therefore, it is possible to suppress the brightness fluctuation (noise component in inspection) of the normal pattern which is not a defect due to the brightness difference due to the above and improve the inspection sensitivity.
  • the third embodiment is an illumination method in which the coherence of laser light of the illumination optical system is reduced in the first embodiment.
  • FIGS. 6 and 7 are block diagrams showing the configuration of the illumination optical system of the defect inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is the structure of the MEMS mirror array of the defect inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the light from the laser 200 c is branched at the first stage by the partial mirror 220.
  • the partial mirror 220 has a branching ratio of 1 (transmission): 3 (reflection).
  • the transmitted light illuminates 231 the wafer 1 with a mirror 221.
  • the reflected light is branched at the second stage by the partial mirror 222, and the branching ratio is set to 1 (reflection): 2 (transmission).
  • the light reflected by the partial mirror 222 illuminates the wafer 1 232.
  • the light transmitted through the partial mirror 222 is transmitted through the mirrors 223 and 224 and is branched at the third stage by the partial mirror 225.
  • the light reflected from the partial mirror 225 illuminates the wafer 1 233.
  • the light transmitted through the partial mirror 225 reflects the mirror 226 and illuminates the wafer 1 234.
  • the illuminations 231, 232, 233, and 234 branched into these four optical paths are arranged so that each optical path difference is equal to or greater than the coherence distance of the light oscillating the laser 200 c. Thereby, since interference of light illuminated from each direction is suppressed, it is effective for stable detection of scattered light from a normal pattern.
  • the pattern stable detection method using an optical path difference that is equal to or greater than the coherence distance using laser light is used, but in addition to this, illumination using a system that temporally disturbs the phase of the laser light
  • illumination using a system that temporally disturbs the phase of the laser light is shown in FIG.
  • the laser beam oscillated by the laser 200 d has its beam diameter enlarged by lenses 235 and 236 and is incident on the MEMS mirror 250.
  • the MEMS mirror 250 On the surface of the MEMS mirror 250, individually drivable mirrors are two-dimensionally arranged. In this mirror array, individual mirrors can be driven independently, and the phase of the laser beam is temporally disturbed so that the wavefront changes temporally to 253, 252 and 251.
  • the light whose wavefront is disturbed in time illuminates the wafer 1 with the lens 254. Thereby, scattered light from the pattern is stably detected.
  • the scattered light detection system forms a scattered image on the image sensor 90 a with the objective lens 40 and the lens 45.
  • FIG. 1 A cross-sectional structure of the MEMS mirror 250 is shown in FIG.
  • a plurality of micromirrors 262a, 262b, 262c,... are arranged two-dimensionally on a Si substrate 260.
  • 262b, 262c... are fixed at a constant height.
  • the individual micromirrors 262a, 262b, 262c,... are randomly moved up and down as shown in FIG. Thereby, the disturbance of the wave front of the reflected light changes with time.
  • a stable pattern image can be detected by performing the wavefront disturbance at a speed higher than the accumulation time of the image sensor even if the period for disturbing the wavefront is small.
  • the illumination optical system of the present embodiment may be used as an incoherent illumination optical system of the illumination optical system of the first embodiment.
  • alignment processing is performed by using two image sensors in the first embodiment, both for the illumination optical system and the incoherent illumination optical system.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the image processing unit of the defect inspection apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the image sensor is provided with image sensors 90a (1) and 90a (2) for illumination optical systems and image sensors 90b (1) and 90b (2) for incoherent illumination optical systems.
  • the output signals of the image sensors 90 a (1), 90 a (2), 90 b (1), and 90 b (2) are input to the image processing unit 100.
  • the image detected by the image sensor 90a (1) is subjected to brightness conversion such as ⁇ correction in the gradation conversion unit 301a.
  • One of the converted images is sent to the alignment unit 305a, and the other is sent to the memory 303a.
  • the registration unit 305a aligns the image stored in the memory 303a and sent from the memory 303a until the design is the same pattern (for example, adjacent die) as the image already sent.
  • the comparison unit 307a performs a comparison process of the difference image between the two images that have been aligned, and calculates a feature amount of the image as a result of the comparison.
  • the defect determination unit 315 determines a defect using this feature amount (for example, the maximum value or area of the difference in shading).
  • This series of processing is similarly performed for each of the image sensors 90a (2), 90b (1), and 90b (2).
  • the comparison result of each image is sent to the alignment unit 310, where four images having different polarizations and wavelengths are aligned, and the feature values of the images under these different optical conditions are compared. It sends to the defect determination part 315 and determines a defect.
  • the defect determination unit 315 performs the determination using the five types of feature amounts, but if it is determined as a defect based on any of the determination results, the remaining four types of feature amounts are also combined with the classification unit.
  • the feature amount is sent to 317.
  • This classification unit 317 classifies the types of defects (for example, foreign matter, etching residue, scratches, etc.) and pseudo defects (such as uneven brightness of the oxide film, roughness of the pattern, and grain, etc. that are not fatal to the device).
  • defects for example, foreign matter, etching residue, scratches, etc.
  • pseudo defects such as uneven brightness of the oxide film, roughness of the pattern, and grain, etc. that are not fatal to the device.
  • the defect coordinates, classification results, and feature quantities are output.
  • the present invention can be widely applied to apparatuses and systems for detecting defects, foreign matters, and the like of fine patterns formed on a wafer.
  • dichroic mirror 55a, 55b ... spatial modulation element, 80a, 80b ... imaging lens, 90a, 90b ... image sensor, 100 ... image processing unit, 110 ... operation unit, 120 ... mechanism control unit, 130 ... height detection unit, 200a, 200b, 200c, 200d ... laser, DESCRIPTION OF SYMBOLS 02 ... Dichroic mirror, 203 ... Rotating diffuser plate, 204 ... Incident end, 205 ... Motor, 206 ... Lamp, 207 ... Lens, 209 ... Fiber, 210 ... Lens, 220, 222, 225 ... Partial mirror, 221, 223, 224 , 226... Mirror, 235, 236... Lens, 250... MEMS mirror, 254.
  • Memory 305a, 305b, 305c, 305d ... alignment unit, 307a, 307b, 307c, 307d ... comparison unit, 310 ... alignment unit, 312 ... comparison unit, 315 ... defect determination unit, 317 ... classification unit.

Abstract

　ウェハ上に存在する多種多様なパターン上においても欠陥を高感度且つ高捕捉率で検出する欠陥検査方法および欠陥検査装置である。欠陥検査装置において、照明光学系をレーザ５によるコヒーレント照明とＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄによるインコヒーレント照明の２系統とし、検出系ではそれぞれの照明光に対応した光路に分岐し、それぞれの検出光路に空間変調素子５５ａ、５５ｂを配置し、それぞれ空間変調素子５５ａ、５５ｂにて感度を阻害する散乱光を遮光し、空間変調素子５５ａ、５５ｂを透過した散乱光をそれぞれの光路に配置したイメージセンサ９０ａ、９０ｂにて検出し、これら、２つのイメージセンサ９０ａ、９０ｂにて検出した画像を比較処理して、欠陥候補を判定する。

Description

欠陥検査方法および欠陥検査装置
　本発明は、半導体製造工程やフラットパネルデイスプレイの製造工程に代表される薄膜プロセスを経てウェハ上に形成された微細パターンの欠陥や異物などの欠陥検査方法および欠陥検査装置に関するものである。
　従来の半導体検査装置として、国際公開第ＷＯ２００３／０６９２６３号パンフレット（特許文献１）がある。この検査装置は、ウェハ表面を斜方よりレーザ光照明してウェハ上での散乱光を検出する暗視野検出光学系を搭載している。この光学系には周期的なパターンからの回折光を対物レンズの後側焦点位置(射出瞳位置)に配置した空間フィルタにより遮光している。
国際公開第ＷＯ２００３／０６９２６３号パンフレット
　ウェハ上には様々なパターンが形成されており、欠陥の種類も発生原因に応じて多様である。ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等に代表されるパターンは、周期的なパターンが配線されており、周期パターンからの回折光を空間フィルタにて遮光可能である。
　しかし、ウェハ上には論理演算部（ロジック部）のように、非周期的なパターンも存在する。この非周期パターン部の散乱光は、対物レンズのフーリエ変換面にて周期パターンとは異なる領域に散乱する。
　さらに、論理演算部のロジックパターンからの散乱光は、メモリ部のように点状に分布するのではなく、広がりが大きいためパターンからの散乱光を全て遮光することはできない。このため、メモリとロジックを混載した半導体を高感度に検査する場合、以下のような問題があった。
（１）メモリ部とロジック部で異なる空間フィルタを設定する必要がある。
（２）ロジック部ではパターンからの散乱光を完全には遮光することが不可能なため、パターン像の明るさ変動が検査感度を阻害する要因となる。このため、ロジックパターン像を安定検出する必要がある。
（３）メモリ部に対してロジック部では、パターンが明るく検出されるため、照明光を一定として画像を検出すると、メモリ部に対してロジック部の明るさが光検出器の飽和レベルに達してしまい、ロジック部が実質非検査になってしまう。
　そこで、本発明の目的は、ウェハ上に存在する多種多様なパターン上においても欠陥を高感度且つ高捕捉率で検出する欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
　すなわち、代表的なものの概要は、レーザを光源として試料の法線に対して斜方よりコヒーレント照明する第１の照明手段と、第１の照明手段とは異なる波長のインコヒーレント光を照明する第２の照明手段と、試料からの散乱光を捕捉する検出系と、検出系において第１の照明手段と第２の照明手段に対応した波長に分岐された検出光路の少なくとも一方に配置され、試料からの散乱光の一部を遮光する空間フィルタを備え、空間フィルタを透過した散乱光に基づいて、欠陥候補を判定する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
　すなわち、代表的なものによって得られる効果は、ウェハ上に存在する多種多様な正常パターンからの散乱光や回折光を適切に遮光して検査対象欠陥からの散乱光を効率的に検出することにより、欠陥を顕在化した高感度化に有利な画像を得ることができる。
　また、微小欠陥の散乱光確保のために照明光強度を高くした場合においても、散乱光量の多い正常パターン画像の明るさ飽和を低減することが可能であり、欠陥の捕捉率を向上することが可能となる。
本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置の構成を示す構成図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における散乱光を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における回転ストロボ照明を説明するための説明図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における空間変調素子の遮光パターンを説明するための説明図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る欠陥検査装置のインコヒーレント照明光学系の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置の照明光学系の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置の照明光学系の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置のＭＥＭＳミラーアレイの構造を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る欠陥検査装置の画像処理部の構成を示す構成図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　（実施の形態１）
　図１～図４により、本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置の構成および動作について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置の構成を示す構成図、図２は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における散乱光を説明するための説明図、図３は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における回転ストロボ照明を説明するための説明図、図４は本発明の実施の形態１に係る欠陥検査装置における空間変調素子の遮光パターンを説明するための説明図である。
　図１において、欠陥検査装置は、ウェハ１が搭載されるＸＹＺθステージ９、レーザ５、電気光学素子７、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１０、ビームエキスパンダ１１、ミラー１２、１３、１／２波長板１５、１／４波長板１７、およびシリンドリカルレンズ２０を備えてなる照明光学系、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、およびレンズ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを備えてなるインコヒーレント照明光学系、対物レンズ４０、レンズ４２、４５、ダイクロイックミラー５０、空間フィルタである空間変調素子５５ａ、５５ｂ、結像レンズ８０ａ、８０ｂ、およびイメージセンサ９０ａ、９０ｂを備えてなる検出光学系、画像処理部１００、操作部１１０、機構制御部１２０から構成されている。
　ウェハ１はＸＹＺθステージ９上に搭載されており、ウェハ１上に形成されたパターンとステージ走査方向のθアライメントを行う。ウェハ１の暗視野画像はＸ方向にＸＹＺθステージ９を定速走査しながら連続的に散乱光の画像を検出する。
　照明光学系はウェハ１に対して斜方に配置しており、ウェハ１を線状照明３０する。照明光学系に用いられている光源はレーザ５であり、発振波長λ１はＹＡＧ第２高調波の５３２ｎｍレーザや、第３高調波３５５ｎｍ或いは第４高調波２６６ｎｍレーザ、１９９ｎｍレーザなどＤＵＶ（Ｄｅｅｐ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光から可視光が候補である。
　また、複数波長を発振する複数波長レーザやランプが候補である。ランプはｄ線（５８８ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｇ（４３６ｎｍ）、ｈ（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を発光する水銀ランプや水銀キセノンランプが候補である。
　レーザ５を発振したレーザ光２２は電気的に偏光を所定の方向に制御する電気光学素子７（ＬｉＮｂＯ３やＰＬＺＴ［（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３の略］など）に入射する。電気光学素子７の代わりにガーネット膜などからなる磁気光学素子を用いてもよい。
　この偏光方向を制御することによりＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１０を透過する光は所定の光量に減光され、ビームエキスパンダ１１に入射してビーム径を拡大する。
　ミラー１２、１３にてビームをウェハ１側に反射させ、それぞれ回転可能な１／２波長板１５と１／４波長板１７にて所定の偏光状態に設定する。
　例えば、ウェハ１に対して、Ｓ偏光、Ｐ偏光やその中間的な角度で振動する直線偏光或いは、右または左回りの楕円（円）偏光がある。レーザ光２２によるウェハ１上での照明範囲は、Ｘ方向に細くＹ方向に長い細線照明となるように、シリンドリカルレンズ２０を配置する。
　もう一方の照明系として、インコヒーレント照明光学系を配置している。このインコヒーレント光（λ２）は、レーザ５のコヒーレント光（λ１）とは異なる波長の光源を有している。本実施の形態の例では、４つのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを備えている。それぞれのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはＺ軸からウェハ１を平面的にみたときに、Ｘ、Ｙ方向に対してほぼ４５度の角度をなした方位に配置されている。
　これらのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから発光する光は特定の波長幅を有したインコヒーレント光であり、複数個配置することにより、空間的なコヒーレンスをさらに低下させる効果がある。
　４方位のＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから発光した光は、それぞれの光路に配置したレンズ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにてウェハ１上に線状に照明する。
　ウェハ１上のパターンや欠陥で散乱した光の内、対物レンズ４０のＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）内に伝播した光は対物レンズ４０に捕捉され、検出光学系に導かれる。
　検出光学系にはレンズ４２、４５および、ダイクロイックミラー５０が配置されている。ダイクロイックミラー５０にてコヒーレント光（λ１）とインコヒーレント光（λ２）に分岐されたそれぞれの光路に対物レンズ４０の瞳（フーリエ変換面）と共役な像を形成する。それぞれ瞳像位置に空間変調素子５５ａ、５５ｂを配置して特定の散乱光や回折光を遮光する。
　空間変調素子５５ａ、５５ｂを透過した光は、結像レンズ８０ａ、８０ｂにてそれぞれのイメージセンサ９０ａ、９０ｂ上に散乱像を形成する。イメージセンサ９０ａ、９０ｂにて検出した画像は、画像処理部１００に入力され、設計上同一パターンの画像（例えば、隣接ダイの画像）と比較処理して欠陥を検出する。
　検出した欠陥の座標や大きさおよび明るさなどの欠陥情報は操作部１１０に送られ、欠陥検査装置のユーザがウェハ１上の欠陥マップなどの欠陥情報を表示・欠陥情報データを出力することが可能となる。
　また、操作部１１０は欠陥検査装置の動作指示を行う機能も備えており、機構制御部１２０に動作の指示を行い、機構制御部１２０からＸＹＺθステージ９や光学部品の動作をコントロールする。
　この検出光学系の用いる空間変調素子５５ａ、５５ｂとして、複屈折素子（ＬｉＮｂＯ３やＰＬＺＴ［（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３の略］など）の電気光学効果を利用したマイクロシャッタアレイや液晶フィルタおよびＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いた１次元および２次元アレイ状のフィルタなどがある。
　これらのデバイスでは、電気制御により高速に光の透過／遮光をスイッチングできるため、ウェハ１上のパターン３のピッチや形状に応じて検査中に適切なフィルタリングパターンに変更することが可能となる。
　また、ウェハ１の表層を対物レンズ４０の焦点位置と一致させるためにはウェハ高さを検出して、ＸＹＺθステージ９にてウェハ１の高さを制御する必要がある。このウェハ高さ検出方式として、例えば、光てこ方式があり、スリット光をウェハ１に照明する高さ検出用照明系とウェハ１を反射したスリット光を検出してスリット像の位置よりウェハの高さを求めるウェハ高さ検出部などを配置するようにすればよい。
　ウェハ１の高さと対物レンズ４０の焦点位置の差を求め、許容外のデフォーカスをしている場合は、ウェハ１を焦点位置に位置決めするように機構制御部１２０がＸＹＺθステージ９に指示を出す。
　以上の構成により、ウェハ１上の欠陥を検出するが、ＬＳＩ上の論理演算部は、一般に非周期的なパターンが形成されている。この非周期的なパターンは一般に直交した配線から形成されており、ウェハ１上に形成されているダイの並びと平行（或いは直角）方向に形成されている。
　図１に示す例では、ダイが整列して並んでいる方向に、ＸＹＺθステージ９の走査方向Ｘとしているため、主なロジックパターンの配線は、Ｘ、Ｙ方向である。
　図２（ａ）にウェハ１の断面構造を示す。ウェハ１の表面にはＸ方向に長手のロジックパターン３ａとＹ方向に長手のロジックパターン３ｂが形成されている。これらのパターンからの散乱光を模式的に示すために、ウェハ１上に半球を仮定する。
　ウェハ１を照明したときに、これらのパターンからの散乱光が半球に到達すると考える、この半球に到達した光の強度を半球の上からウェハ１側にみた平面図を図２（ｂ）に示す。この図では、最外周の円に位置する光は、ウェハと水平な方向に伝播する光である。
　また、対物レンズ４０のＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に対応する位置が円３９となる。このため、円３９よりも内側に散乱する光が対物レンズ４０に捕捉される。照明光が図２（ｂ）の３４の位置ある場合、ウェハ１を正反射した正反射光３７は、光軸を中心とした点対象な位置に到達する。
　この場合、Ｘ、Ｙ方位のパターン３ａ、３ｂからの散乱光は、図２（ｂ）において、正反射光３７を交点としたＹ、Ｘの方向に分布する。これを図２（ｂ）の３２、３３にて模式的に示している。
　これらの散乱光は、欠陥検査する上で感度を阻害するノイズ成分が多く含まれているため、これらのロジックパターン散乱光を、例えば、図２（ｂ）の３６に示す範囲において遮光することにより、検査感度を向上することが可能となる。
　これらのパターン散乱光を遮光する空間変調素子としては、２次元状に遮光と透過を制御された素子が配列されたシャッタアレイのようなデバイスが有効である。しかし、空間変調素子にて遮光するということは、対物レンズ４０の開口を制限することになる。このため、Ｘ、Ｙ軸に対して４５度の方位より同時に照明した場合、対物レンズ４０の開口がより小さくなり、対物レンズ４０が有する解像力を阻害する要因となる。
　この対策として、図３に示すように、４５度方位の４方位からの照明を時間的に分割して、対物レンズ４０の解像力低下を抑制した照明を用いている。
　４方位からの照明は、それぞれ時間差を有したストロボ照明としている。照明位置は、それぞれのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ共に、ウェハ１上の同じ位置を照明する。時間的な発光タイミングは、時間ＡのときにＬＥＤ６ａを点灯させ、他のＬＥＤ６ｂ、６ｃ、６ｄは消灯或いはウェハ１に光が届かないように遮光する。次の時間Ｂでは矢印３５の方向に点灯するＬＥＤが変わる。この時間Ｂのケースでは、ＬＥＤ６ｂのみが点灯することになる。このように点灯するＬＥＤを順次偏光することにより、照明方位を順次移動させたストロボ照明が可能となる。
　図３にて示した回転ストロボ照明とそれぞれの方位からの照明に対応したロジックパターン散乱光を遮光する空間変調素子の形状を図４に示す。図４は、図３の時間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの照明方位に対応した遮光パターンを示している。
　図４（ａ）は図３の時間Ａに対応した遮光パターンであり、図の表現は図２（ｂ）と同様である。
　照明光３４Ａの場合、正反射光が３７Ａに到達する。Ｘ方向に長手のパターンからの散乱光は、３２Ａの領域に分布する。また、Ｙ方向パターンからの光は３３Ａに分布する。
　２次元状に透過と遮光を制御可能な空間変調素子を配置して、パターン散乱光が強く分布する領域３２Ａ、３３Ａを３６Ａで示すパターンで遮光する。
　図４（ｂ）に示す、次の時間Ｂでは、正反射光が３７Ｂに到達する。このとき、遮光パターンを３６Ｂに設定する。
　同様に、図４（ｃ）に示す時間Ｃ、図４（ｄ）に示す時間Ｄについても空間変調素子の遮光パターンをそれぞれ、３６Ｃ、３６Ｄの通り設定する。これにより、同時照明では、図４の３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄを重ねあわせた遮光部となるため、開口部が狭くなるが、以上の動作によりそれぞれの時間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄでは、検査ノイズの多い領域だけを遮光することが可能となり不必要な遮蔽による対物レンズ４０の解像度低下を抑制することが可能となる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２は、実施の形態１においては、インコヒーレント照明光学系は光源としてＬＥＤを用いたが、他の光源を用いたものである。
　図５により、本発明の実施の形態２に係る欠陥検査装置のインコヒーレント照明光学系の構成について説明する。図５は本発明の実施の形態２に係る欠陥検査装置のインコヒーレント照明光学系の構成を示す構成図であり、他の構成は実施の形態１と同様である。
　図５（ａ）は、２つのレーザを用いた構成の一例である。波長の異なる２つのレーザ２００ａ（波長λ２ａ）と２００ｂ（波長λ２ｂ）を光源とし、ダイクロイックミラー２０２にて共通照明光路に導く。
　共通光路にて、それぞれのレーザ光（λ２ａ）、（λ２ｂ）の揃った位相を時間的に拡散させるため、モータ２０５に取り付けられた回転拡散板２０３に入射させる。この回転拡散板２０３では、拡散板の微小な凹凸（粒）により、時間的に位相が乱れる。これらの光をレンズ２０７にて集光し、この集光位置にファイバ２０９の入射端２０４を配置する。ファイバ出射端側にレンズ２１０を配置して、ウェハ１上を照明する。
　また、図５（ｂ）は光源としてランプを用いた構成の一例である。ランプ２０６は、ｄ線（５８８ｎｍ）、ｅ線（５４６ｎｍ）、ｇ（４３６ｎｍ）、ｈ（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を発光する水銀ランプや水銀キセノンランプが候補であり、ランプ２０６からの光はインコヒーレント光であるため、発光した光をそのままレンズ２０７にて集光してファイバ２０９の入射端２０４に入射させる。ファイバ２０９の射出側にレンズ２１０を設け、ウェハ１を照明する。
　この図５（ａ）、（ｂ）に示す構成では、図１に示す４方位のうち、１方位の例を模式的に示したが、実際には４系統ではなく１系統でもよく、さらに４５度方位ではなくてもよい。
　この一例として、ＬＥＤや図５に示す照明系統を全方位に配置しても問題ない。このインコヒーレント照明による効果は、空間変調素子５５ｂにて遮光しきれなかったパターン散乱光による像を安定して検出することが狙いである。
　この安定検出とは、コヒーレント照明によるパターンエッジ像のリップル、ウェハ１上の酸化膜の厚さむらによるパターン像の明るさ変動および、半導体回路の動作上は致命製のないパターンの微小な形状差などによる明るさの違いなどによる欠陥ではない正常パターンの明るさ変動（検査上のノイズ成分）を抑制し、検査感度を向上することが可能となる。
　（実施の形態３）
　実施の形態３は、実施の形態１において、照明光学系のレーザ光の干渉性を低減した照明方法としたものである。
　図６～図８により、本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置の照明光学系の構成について説明する。図６および図７は本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置の照明光学系の構成を示す構成図、図８は本発明の実施の形態３に係る欠陥検査装置のＭＥＭＳミラーアレイの構造を示す図であり、他の構成は実施の形態１と同様である。
　まず、図６に示す照明方法の例では、レーザ２００ｃからの光をパーシャルミラー２２０で第一段目の分岐を行う。このパーシャルミラー２２０は、分岐比が１（透過）：３（反射）となるようにされている。
　透過した光はミラー２２１にてウェハ１を照明２３１する。反射した光はパーシャルミラー２２２にて第２段目の分岐が行われ、分岐比は１（反射）：２（透過）に設定されている。このパーシャルミラー２２２にて反射された光は、ウェハ１を照明２３２する。
　パーシャルミラー２２２を透過した光は、ミラー２２３、２２４を透過してパーシャルミラー２２５にて第３段目の分岐を行う。パーシャルミラー２２５を反射した光はウェハ１を照明２３３する。
　さらに、パーシャルミラー２２５を透過した光はミラー２２６を反射し、ウェハ１を照明２３４する。これら４光路に分岐した照明２３１、２３２、２３３、２３４は、おのおのの光路差がレーザ２００ｃを発振する光の可干渉距離以上となるように配置される。これにより、各方向から照明した光の干渉が抑制されるため、正常パターンからの散乱光の安定検出に効果がある。
　また、図６に示す例では、レーザ光を用いて可干渉距離以上の光路差を利用したパターン安定検出方法であるが、これ以外に、レーザ光の位相を時間的に乱す方式を使用した照明方法を図７に示す。
　図７に示す照明方法の例では、レーザ２００ｄを発振したレーザ光は、レンズ２３５、２３６にてビーム径が拡大され、ＭＥＭＳミラー２５０に入射する。このＭＥＭＳミラー２５０の表面は、個別に駆動可能なミラーが２次元状に配置されている。このミラーアレイは個々のミラーが独立して駆動可能であり、レーザ光の位相を時間的に乱して波面が時間的に２５３、２５２、２５１と変化するようにする。
　これら時間的に波面を乱した光は、レンズ２５４にてウェハ１を照明する。これにより、パターンからの散乱光を安定検出する。散乱光検出系は、対物レンズ４０、レンズ４５にてイメージセンサ９０ａ上に散乱像を結像する。
　ＭＥＭＳミラー２５０の断面構造を図８に示す。ＭＥＭＳミラー２５０は、Ｓｉ基板２６０上に複数のマイクロミラー２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ…が２次元上に配列されており、位相を乱さないケースでは、図８（ａ）に示すように、マイクロミラー２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ…の表面が一定の高さで固定される。
　これに対して、時間的に位相を乱す場合は、個々のマイクロミラー２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ…を、例えば図８（ｂ）に示すように、ランダムに上下移動させる。これにより、反射した光は時間的に波面の乱れが変化する。この波面を乱す周期は少なくてもイメージセンサの蓄積時間より高速に行うことにより、安定したパターン像を検出することが可能となる。
　なお、本実施の形態の照明光学系を、実施の形態１における照明光学系のインコヒーレント照明光学系として用いるようにしてもよい。
　（実施の形態４）
　実施の形態４は、実施の形態１において、イメージセンサを照明光学系とインコヒーレント照明光学系共に、２個ずつ使用して位置合せ処理を行うものである。
　図９により、本発明の実施の形態４に係る欠陥検査装置の画像処理部の処理について説明する。図９は本発明の実施の形態４に係る欠陥検査装置の画像処理部の構成を示す構成図である。
　図９において、イメージセンサは、照明光学系用のイメージセンサ９０ａ（１）、９０ａ（２）、インコヒーレント照明光学系用のイメージセンサ９０ｂ（１）、９０ｂ（２）が設けられている。
　また、イメージセンサ９０ａ（１）、９０ａ（２）、９０ｂ（１）、９０ｂ（２）の出力信号は、画像処理部１００に入力される。
　イメージセンサ９０ａ（１）にて検出された画像は、階調変換部３０１ａにて例えばγ補正のような明るさの変換を行う。変換後の画像の一方は位置合せ部３０５ａに送られ、他方はメモリ３０３ａに送られる。位置合せ部３０５ａでは既に送られた画像と設計上同じパターン（例えば、隣接ダイ）となるまでメモリ３０３ａに格納されてメモリ３０３ａから送られた画像と位置合せする。
　比較部３０７ａでは位置合せされた２画像の差画像などの比較処理を行い、比較の結果として画像の特徴量を算出する。この特徴量（例えば、濃淡差の最大値や面積など）を用いて欠陥判定部３１５にて欠陥を判定する。
　この一連の処理をイメージセンサ９０ａ（２）、９０ｂ（１）、９０ｂ（２）のそれぞれについても同様に行う。
　さらに、それぞれの画像で比較した結果は位置合せ部３１０に送られ、偏光、波長の異なる４画像の位置合せを行い、これら異なる光学条件での画像の特徴量を比較して、この特徴量を欠陥判定部３１５に送って欠陥を判定する。
　以上、欠陥判定部３１５では５種類の特徴量を用いて判定を行う訳であるが、何れかの判定結果にて欠陥だと判定された場合は、残る４種類の特徴量も併せて分類部３１７に特徴量が送られる。
　この分類部３１７にて、欠陥の種類（例えば、異物やエッチング残り、スクラッチなど）や、擬似欠陥（デバイスにとって致命性のない酸化膜の明るさむらやパターンのラフネスおよび、グレインなど）を分類し、欠陥の座標や分類結果および特徴量などを出力する。
　このように欠陥を検出することにより、より正確な欠陥の検出を行うことができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　本発明は、ウェハ上に形成された微細パターンの欠陥や異物などの検出を行う装置やシステムに広く適用可能である。
　１…ウェハ、３ａ、３ｂ…パターン、４…欠陥、５…レーザ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…ＬＥＤ、７…電気光学素子、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…レンズ、９…ＸＹＺθステージ、１０…ＰＢＳ、１１…ビームエキスパンダ、１２、１３…ミラー、１５…１／２波長板、１７…１／４波長板、２０…シリンドリカルレンズ、２２…レーザ光、３０…照明領域、４０…対物レンズ、４２、４５…レンズ、４３…回転機構付き１／２波長板、４４…回転機構付き１／４波長板、５０…ダイクロイックミラー、５５ａ、５５ｂ…空間変調素子、８０ａ、８０ｂ…結像レンズ、９０ａ、９０ｂ…イメージセンサ、１００…画像処理部、１１０…操作部、１２０…機構制御部、１３０…高さ検出部、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ…レーザ、２０２…ダイクロイックミラー、２０３…回転拡散板、２０４…入射端、２０５…モータ、２０６…ランプ、２０７…レンズ、２０９…ファイバ、２１０…レンズ、２２０、２２２、２２５…パーシャルミラー、２２１，２２３，２２４，２２６…ミラー、２３５、２３６…レンズ、２５０…ＭＥＭＳミラー、２５４…レンズ、２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ…マイクロミラー、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ…階調変換部、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄ…メモリ、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ…位置合せ部、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄ…比較部、３１０…位置合せ部、３１２…比較部、３１５…欠陥判定部、３１７…分類部。

Claims (10)

  1. 　回路パターンが形成された試料の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
    　前記試料を走査する走査工程と、
    　前記試料の表面に対して法線方向から傾いた角度からコヒーレント光とインコヒーレント光の２系統の照明光を照明する照明工程と、
    　前記照明工程において２系統の照明光が照明されて散乱した前記試料の表面からの散乱光の一部を、分岐した２系統の検出光路のそれぞれに配置された空間フィルタにより遮光する遮光工程と、
    　前記２系統の検出光路において前記空間フィルタを透過した散乱光をそれぞれ結像する結像工程とを有する検出工程と、
    　前記結像工程において結像した散乱光に基づく信号を比較処理する処理工程と、を備えることを特徴とする欠陥検査方法。
  2. 　請求項１記載の欠陥検査方法において、
    　前記照明工程において、それぞれ異なる波長の光を前記コヒーレント光と前記インコヒーレント光として照明することを特徴とする欠陥検査方法。
  3. 　請求項１記載の欠陥検査方法において、
    　前記照明工程では、前記試料の表面に対して複数の方位より時間的に分割して前記インコヒーレント光を照明し、
    　前記遮光工程では、前記時間的に分割した前記インコヒーレント光により散乱した散乱光ごとに、異なる条件で空間フィルタリングを行うことを特徴とする欠陥検査方法。
  4. 　請求項１記載の欠陥検査方法において、
    　前記照明工程において、時間的波面変調素子により前記コヒーレント光の光束内の波面を時間的に変動させることを特徴とする欠陥検査方法。
  5. 　請求項４記載の欠陥検査方法において、
    　前記時間的波面変調素子は、液晶或いは電気光学素子或いは磁気光学素子或いはＭＥＭＳを用いたことを特徴とする欠陥検査方法。
  6. 　回路パターンが形成された試料の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、
    　レーザを光源として前記試料の表面の法線方向に対して斜方よりコヒーレント照明する第１の照明手段と、前記試料に対して前記第１の照明手段とは異なる波長のインコヒーレント光を照明する第２の照明手段とを備えた照明手段と、
    前記照明手段により照明され、前記試料の表面から散乱した散乱光について、前記第１の照明手段と前記第２の照明手段に対応した波長に分岐した検出光路の少なくとも一方に配置され、前記試料から散乱する散乱光の一部を遮光する空間フィルタと、前記分岐した検出光路のそれぞれにに配置され、前記空間フィルタを透過した散乱光を結像するイメージセンサとを備えた検出手段と、
    　前記イメージセンサにて結像された散乱光に基づく信号を比較処理し、前記試料の欠陥候補を判定する画像処理部と、
    を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
  7. 　請求項６記載の欠陥検査装置において、
    　前記第２の照明手段は、レーザを光源として光を時間的位相変調してから前記試料を照明するものであり、時間的位相変調手段として２次元状にマイクロミラーを配置したＭＥＭＳデバイスであることを特徴とする欠陥検査装置。
  8. 　請求項６記載の欠陥検査装置において、
    　前記第２の照明手段は、前記試料の主な配線方向に対して４５度傾いた複数の方位から照明し、時間的に照明方位を変更し、
    　前記空間フィルタの遮光パターンは、前記時間的に変更された照明方位と同期して変更されることを特徴とする欠陥検査装置。
  9. 　請求項８記載の欠陥検査装置において、
    　前記空間フィルタが、２次元状にシャッタを複数配置したＭＥＭＳシャッタアレイであることを特徴とする欠陥検査装置。
  10. 　請求項６記載の欠陥検査装置において、
    　さらに、前記試料を水平な面内にて走査するステージを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
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