(57)【特許請求の範囲】
【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り、
前記回折光を検知するステップは、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】
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り、
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は、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３】
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；
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；
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有することを、
特徴とする回折光を使用した基板検査方法。
【請求項４】
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、面光源からの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り、
前記面光源からの入射光を当てるステップは、
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５】
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り、
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基板検査装置。
【請求項６】
前記支持体に対して前記検知器を移動させる前記機構は：
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５記載の基板検査装置。
【請求項７】
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り、
前記支持体は、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基板検査装置。
【請求項８】
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り、
前記回折光を検知するステップは、前記基板の前記表面に対して複数の角度方向へ出射される回折光を検知す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９】
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は、前記複数の角度方向が前記フィーチャーの複数の幅とピッチに対応することを特徴とする請求項８記載の基板検査方法。
【請求項１０】
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り、
前記検知器は、前記基板の前記表面に対して複数の角度方向へ出射される回折光を受け取ることを特徴とする基板検査装置。
【請求項１１】
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、前記検知器が受け取る回折光が出射される複数の角度方向は、前記フィーチャーの複数の幅とピッチに対応することを特徴とする請求項１０記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００１８】
【数２】
0003669101.tif 000002
【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。
【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。
【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、θＭ２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０．７μｍ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１７５ｍｍであって、図５に線図で示されている。光源２４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、４８Ｃ、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４８Ｄは、それらの出力信号を、市販の画像処理ユニット６０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５００−６００ｍｍ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４８Ａ、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。
【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８０を傾けることによって、また、適切に検知器カメラ４８Ａ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。
【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。
【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。
【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。
【００３２】
【数３】
0003669101.tif 000003
【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。
【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。
【００３５】
【数４】
sinθi2 ＝ λ/d + sinθi1    ・・・（４）
【００３６】
ここで、１と２は、回折の次数であり、θi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。θi2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、５４６ｎｍ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。
【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。
【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９０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。
【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。
【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ＬＥＤ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１０４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ＣＣＤ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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図１４】画像処理手順を示す概略図である。
【符号の説明】
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
【図１】
0003669101.tif 000004
【図２】
0003669101.tif 000005
【図３】
0003669101.tif 000006
【図４】
0003669101.tif 000007
【図５】
0003669101.tif 000008
【図１４】
0003669101.tif 000009
【図６】
0003669101.tif 000010
【図７】
0003669101.tif 000011
【図８】
0003669101.tif 000012
【図９】
0003669101.tif 000013
【図１０】
0003669101.tif 000014
【図１１】
0003669101.tif 000015
【図１２】
0003669101.tif 000016
【図１３】
0003669101.tif 000017