(57)【要約】【課題】解像力を向上させた欠陥検査装置を提供する。【解決手段】光源から出射される光を被検基板１０に照射する照明光学系１，８，９と、前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞り３と、前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系９，１６とを有し、前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能である。【選択図】  図１
2006258472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系とを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能なことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能なことを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りと、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であり、前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項１または３に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記照明開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記結像開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中に、偏光板を前記光路から出し入れ可能に設けたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中と前記被検基板から前記撮像手段に至る光路中に、それぞれ第１の偏光板と第２の偏光板を前記光路から出し入れ可能に設け、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板とがクロスニコルの状態になるように前記光路中に配置されることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
請求項２または３に記載の欠陥検査装置において、
前記撮像手段は、１回の撮像で前記被検基板の一部の範囲を撮像可能であり、前記撮像手段および結像光学系と前記被検基板との相対位置関係を変える駆動手段を有し、前記駆動手段により相対位置関係を変えながら前記撮像手段で順次撮像することにより、前記被検基板の所望の範囲の像を撮像することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の製造過程における、基板表面のムラ、傷等の欠陥を検出する欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路素子等の製造工程におけるウェハの表面に形成された繰り返しパターンの欠陥の検査装置として、従来から例えば回折を利用したものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、半導体の微細化が進むにつれて、露光装置のＮＡが高くなり、これに伴ってフォーカス、ドーズ等の露光条件に基づく欠陥管理を厳しくする必要性が増してきている。
上記従来の検査装置においては、ウエハ全面を一括撮像して欠陥検査を行っているが、微細領域の欠陥検出が求められる結果として、ウエハ全面の一括撮像による検査は解像力の点で限界がある。
【０００４】
本発明は、解像力を向上させた欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の計決のため、請求項１の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系とを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導く結像開口絞り移動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、
光源から出射される光を被検基板に照射する照明光学系と、
前記照明光学系による光路に配置された照明開口絞りと、
前記被検基板から出射される回折光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記結像光学系による光路に配置された結像開口絞りとを有し、
前記照明開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記回折光を出射方向を変えることが可能であり、前記結像開口絞りは、開口部の位置を光軸と垂直な方向に変えることにより、前記撮像手段に前記回折光を導くことが可能であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、
請求項１または３に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記照明開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、
請求項２または３に記載の欠陥検査装置において、
前記光路内の前記結像開口絞りの開口部の位置の変更方向は、前記光路面内における被検基板に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向と同方向であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中に、偏光板を前記光路から出し入れ可能に設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載の欠陥検査装置において、
前記光源から前記被検基板に至る光路中と前記被検基板から前記撮像手段に至る光路中に、それぞれ第１の偏光板と第２の偏光板を前記光路から出し入れ可能に設け、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板とがクロスニコルの状態になるように前記光路中に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、
請求項２または３に記載の欠陥検査装置において、
前記撮像手段は、１回の撮像で前記被検基板の一部の範囲を撮像可能であり、前記撮像手段および結像光学系と前記被検基板との相対位置関係を変える駆動手段を有し、前記駆動手段により相対位置関係を変えながら前記撮像手段で順次撮像することにより、前記被検基板の所望の範囲の像を撮像することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、解像力の高い欠陥検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態による欠陥検査装置の構成を示す図である。図１において、ランプハウス１は超高圧水銀灯光源と波長選択フィルタが内蔵されており、所定の波長の光が出射される。ランプハウス１から出射した光は、調光ボックス２に入射する。調光ボックス２は、ＮＤフィルタを内蔵し、入射した光を所定の光量にして出射する。調光ボックス２から出射した光は、照明開口絞り３に入射される。照明開口絞り３は、絞り羽根４ａ、４ｂを有しており、この絞り羽根４ａ，４ｂそれぞれの位置を光軸と垂直方向に移動させることができる。したがって、開口部の位置と幅を任意に設定することができる。絞り羽根４ａ、４ｂの移動は、駆動モータ等と連結させることにより、光軸と垂直方向に移動させる機構を設ければよい。２つの絞り羽根は、連動して移動するようにしてもよいが、それぞれ独立して駆動させれば、開口部の大きさ（幅）も変化させることができる。
【００１５】
照明開口絞り３から出射した光は、第１の偏光板６に入射される。第１の偏光板６は、入射した光を直線偏光にする。さらに、第１の偏光板６は、アクチュエータ７により、光路から退避させた位置に移動させることができる。落射プリズム８は、第１の偏光板６を透過した光（第１の偏光板６が光路中にないときは、照明開口絞り３を透過した光）を対物レンズ９に導く。そして、対物レンズ９は、落射プリズム８からの光をウエハ１０に照射する。
【００１６】
ウエハ１０は、ステージ２０上に設けられたウエハホルダ２１上に載置される。ウエハホルダ２１は、載置されたウエハ１０を吸着する。また、ウエハホルダ２１は、ステージ２０上で回転可能な機構を有している。したがって、ウエハ１０を回転させることにより、任意の方向に向けて載置することができる。ステージ２０は、図中のＸＹ方向に移動可能であり、これにより、ウエハ１０を移動させることができ、図中の対物レンズ９等の光学系との位置関係を変えることができる。このような構成により、ウエハ１０上の各部分の像を順次撮像していくことができる。
【００１７】
なお、本実施形態の欠陥検査装置は、半導体回路素子の製造工程において、半導体ウエハ１０の表面の検査を自動的に行う装置である。ウエハ１０は、最上層のレジスト膜への露光・現像後、不図示の搬送系により、不図示のウエハカセットまたは現像装置から運ばれ、ウエハホルダ２１に吸着される。ウエハ１０の表面には、図２に示すように、複数のチップ領域１０ａがＸwＹw方向に配列され、各チップ領域１０ａの中に繰り返しパターン１０ｂが形成されている。繰り返しパターン１０ｂは、複数のライン部がその短手方向(Ｘw方向)に沿って一定のピッチで配列されたレジストパターン（例えば配線パターン）である。隣り合うライン部どうしの間は、スペース部である。ライン部の配列方向(Ｘw方向)を「繰り返しパターン１０ｂの繰り返し方向」という。
【００１８】
ウエハ１０からの反射光は、ウエハ１０に形成されたパターン１０ｂの効果により、通常は正反射光と回折光に分かれて、ウエハ１０の表面に対して異なる角度方向に反射する。これらの正反射光と回折光は、対物レンズ９、落射プリズム８を透過して第２の偏光板１２に入射する。第２の偏光板１２は、第１の偏光板６と同様に、アクチュエータ１３により、光路から退避させた位置に移動させることができる。第２の偏光板１２を透過した光は、結像開口絞り１４に入射する。結像開口絞り１４は、絞り羽根１５ａ、１５ｂを有しており、この絞り羽根１５ａ，１５ｂそれぞれの位置を光軸と垂直方向に移動させることができる。したがって、照明開口絞り３と同様に、開口部の位置と幅を任意に設定することができる。絞り羽根１５ａ、１５ｂの移動機構については、照明開口絞り３と同様の構成とすればよい。
【００１９】
結像開口絞り１４を通過した光は、結像レンズ１６によって、ウエハ１０の表面の像が結像される。そして、この像は、撮像素子であるＣＣＤ１７の撮像面上に結像され、ＣＣＤ１７によって撮像される。ＣＣＤ１７によって撮像された画像の信号は、画像処理装置１８に送られ、画像処理装置１８では、送られた画像信号に基づいて、ウエハ１０の欠陥検出を行う。
【００２０】
また、結像開口絞り１４を通過した光は、プリズム１９によって分岐され、結像レンズ１６側と接眼レンズ２２側とに分岐される。そして、接眼レンズ２２を通して、検査者がウエハ１０表面を目視観察することで、欠陥検出することもできる。
【００２１】
本実施形態での、ＣＣＤ１７で撮像できる範囲、すなわち撮像視野は、ウエハ１０上の１つのチップ領域１０ａが撮像できる大きさである。検査対象は、図２におけるすべてのチップ領域１０ａである。したがって、本実施形態では、ステージ２０をＸＹ方向に移動させることにより、ウエハ１０上の各チップ領域１０ａを順次撮像視野位置に移動させ、ＣＣＤ１７で撮像していく。そして、すべてのチップ領域１０ａでの画像を取得して、ウエハ１０の全面の検査を行う。
【００２２】
本実施形態では、照明開口絞り３、結像開口絞り１４、第１の偏光板６、第２の偏光板１２の使い方を変えることによって、複数の検査方法を選択できる。
まず、回折光による検査を行う場合の動作の説明をする。回折光による検査を行う場合は、偏光板６と偏光板１２は、それぞれアクチュエータ１３によって、光路から退避させた位置に移動させておく。
【００２３】
ウエハ１０をウエハホルダ２１上に載置して、前述のようにウエハホルダ２１を回転させて、ウエハ１０の向きを決める。回折光検査においては、図２のＸw方向すなわち繰り返しパターン１０ｂの繰り返し方向は、図１のＸ方向と一致するようにウエハ１０の向きを調整する。これは、後述するように、光路面における照明開口絞り３の絞り羽根４ａ、４ｂと結像開口絞り１４の絞り羽根１５ａ、１５ｂの移動方向と、繰り返しパターン１０ｂの繰り返し方向とを一致させるためである。このように配置することにより、ＣＣＤ１７における回折光の受光を容易にすることができる。
【００２４】
前述のように、ウエハ１０の表面には、図２に示すような繰り返しパターン１０ｂが形成されているので、ウエハ１０から反射する光には、正反射光以外に回折光が生じる。繰り返しパターン１０ｂのピッチｄと、照射する光の波長λ及び入射角度θiによって、以下の式
ｄ(sinθn−sinθi)＝ｎλ  ・・・（１）
により決定される反射方向θnにｎ次の回折光が生ずる（θi、θnはウエハ１０の表面に対する法線方向に対する角度）。本実施形態では、この回折光による像を撮像することにより、ウエハ１０の欠陥検査を行うことができる。
【００２５】
本実施形態では、照明開口絞り３の開口部の位置を移動させることにより、ＣＣＤ１７に多くの回折光（例えば１次の回折光）が入射されるような、照明開口絞り３の開口部の位置を選ぶことができる。絞り羽根４ａ、４ｂを移動させて照明開口絞り３の開口部の位置を移動させることにより、対物レンズ９の後ろ焦点位置に結像する光源像を対物レンズ９の中心よりずらすことができる。このことによって、ウエハ１０面に対して斜め照明効果を得ることができる。したがって、照射光の入射角度を変えることができるため、式（１）において、入射角度θiが変化することになり、回折光の出射角度θnも変化する。結像開口絞り１３の開口部の位置を固定した状態で、照明開口絞り３の開口部の位置を移動させれば、結像開口絞り１３を回折光（例えば１次の回折光）が多く通過し、正反射光を遮光するような条件で検査を行うことが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態では、結像開口絞り１４の絞り羽根１５ａ、１５ｂの位置を移動させることにより、ＣＣＤ１７に多くの回折光（例えば１次の回折光）が入射されるような、結像開口絞り１４の開口部の位置を選ぶことができる。ウエハ１０から反射されてくる光は、正反射光（０次の回折光）の他にｎ次の回折光がある。これらは、式（１）で表わされるように、異なる角度方向に生じる。したがって、結像開口絞り１４の開口部の位置を移動させることにより、回折光（例えば１次の回折光）が多く通過し、正反射光や他の次数の回折光を遮光する位置にすることにより、所望の回折光以外の光が除去された像を得ることができる。
【００２７】
また、照明開口絞り３の開口部と結像開口絞り１４の開口部の両方を移動させることにより、より最適な条件で検査を行うことができる。
以上のような本実施形態の欠陥検査装置によれば、対物レンズ９によって拡大されたウエハ１０のそれぞれのチップ領域１０ａの像を、順次ＣＣＤ１７に取り込んで、画像処理装置１８で欠陥の検出を行うことができる。したがって、取り込む画像の解像力を向上させることができる。さらに、ウエハ１０上に形成されたパターンのピッチに応じて、照明開口絞り３あるいは結像開口絞り１４の開口部の位置を変えることにより、ＣＣＤ１７へウエハ１０からの回折光を導くことができ、回折光による検査を容易に行うことができる。したがって、従来のような、ウエハ全面の一括撮像をする必要がない。
【００２８】
ＣＣＤ１７で撮像された像は、画像信号として画像処理装置１８に送られる。画像処理装置１８では、入力された画像信号によるウエハ１０の像と、予め記憶させておいた欠陥のないウエハの像とを比較する。ムラや傷などの欠陥がある場合には、その部分が欠陥のないウエハと比べて明暗の差が生じるので欠陥を検出することができる。
【００２９】
次に、上記のような回折光による検査において、偏光板６と偏光板１２を用いる場合について説明する。まず、偏光板６を光路中に配置し、偏光板１２を光路外に配置する場合の説明をする。
【００３０】
ウエハ１０には、繰り返しパターンが何層も積層されて形成される。本実施形態で検査すべき対象となるのは、ウエハ１０の最上層（最表層）に形成されたレジストパターンであるが、ウエハ１０に照射された光の一部は最上層のレジスト層を透過して、下地に形成されたパターンにも照射される。したがって、ウエハ１０から発生する回折光は、最上層のレジストパターンだけでなく、下地のパターンの影響も受けている。そのため、下地のパターンの影響が大きい場合はそれがノイズとなりＳ／Ｎが悪くなるという問題がある。
【００３１】
本実施形態のように、偏光板６を光路中に配置し、ウエハ１０への照射光を直線偏光とすることによって、下地パターンからの影響を少なくすることができる。本実施形態では、偏光板６は、入射光を直線偏光に変換してウエハ１０にＳ偏光で照射するように配置方向が調整されている。ここで、Ｓ偏光とは、ウエハ１０面の法線を含む面のうち、入射方向と平行な面（入射面）に対して振動面が垂直な直線偏光である。図１においては、振動方向が紙面に垂直な直線偏光である。一般に、空気から薄膜に光が到達したときの薄膜表面での光の反射率は、薄膜の屈折率と入射角度に依存してＰ偏光とＳ偏光で異なる。０°＜入射角＜９０°の範囲では、Ｓ偏光の方が表面反射率が高い。
【００３２】
複数のパターン層が存在するウエハで考えた場合、Ｓ偏光の方が表面反射率が高い分、下地に到達する光量が少なくなる。従って、回折光の光量もその影響を受け、上層のレジストパターンで回折した光量と、下地のパターンで回折した光量を比較した場合、Ｓ偏光の方が上層のレジストパターンで回折する光量が多くなる。よって、Ｓ偏光を用いることにより、表層表面で反射される光量を相対的に大きくすることができ、下地の影響を受けないで表面の検査を行うことができる。なお、本実施形態で偏光板６を光路中に配置して検査を行う場合の動作は、前述の回折光検査と同様である。
【００３３】
次に、偏光板１２を光路中に配置し、偏光板６を光路外に配置する場合の説明をする。このような構成においても、前述の偏光板６を光路中に配置し、偏光板１２を光路外に配置する場合と同等の効果が得られる。前述のように、Ｓ偏光の方が上層のレジストパターンで回折する光量が多いのであるから、回折光のうち、Ｓ偏光成分のみを抽出すれば、その抽出された光は、上層のパターンから反射してきた光を多く含むことになる。
【００３４】
したがって、偏光板１２を、Ｓ偏光のみを透過するように配置すれば、ＣＣＤ１７において、上層のレジストパターンからの回折光を多く含む光を受光することができる。したがって、下地の影響を受けないで表面の検査を行うことができる。なお、本実施形態で偏光板６を光路中に配置して検査を行う場合の動作は、前述の回折光検査と同様である。
【００３５】
次に、偏光板６と偏光板１２の両方を光路中に配置する場合について説明する。前述のように、ウエハ１０に照射された光の一部が最上層のレジスト層を透過して下地のパターンにも照射されることにより、ウエハ１０からの回折光は、下地パターンからの回折光による影響を受ける。特に、異なる層の回路パターン同士を結合するコンタクトホール等のホールパターンは、微細でパターン密度が小さいので、撮像した際に得られる信号強度が微弱である。そのため、下地パターンの影響を受けやすく、従来は十分に欠陥の検出が行えなかった。
【００３６】
そこで、特開２００４−２９４１９４号公報に記載されているように、ウエハ１０に照射する光を直線偏光（前述のようにウエハ表面での反射率が高い偏光状態にすることが好ましい）にして、ウエハ１０からの回折光のうち、照射光と直交する方向に振動する直線偏光を取り出すように、それぞれの偏光板６、１２を調整した状態、いわゆるクロスニコルの状態で検査を行うことが、ホールパターンの検査に特に有効である。
【００３７】
通常、クロスニコルの状態では画像は暗視野になるが、ホールパターンが形成された領域を画像として撮像することができる。これは次のように説明できる。直線偏光を入射するとウエハ１０表面で反射回折する際に偏光状態が変化し楕円偏光になる。すなわち、入射直線偏光の振動方向と直交する方向に振動する成分が現れる。したがって、クロスニコルの状態にすることで、偏光状態がウエハ１０への入射前後で変化した成分のみを取り出すことができる。
【００３８】
ここで、上層のホールパターンで回折する際に生じる偏光状態の変化量は、下地のパターンで回折する際に生じる変化量に比べはるかに大きい。そのため、上層パターンで回折する光量より下地パターンで回折する光量が多い場合でも、偏光状態の変化に注目することで上層パターンの情報を効率よく検出することができる。
【００３９】
次に、正反射光による検査について説明する。正反射光は、入射角を固定すれば、出射角も固定されるので、照明開口絞り３と結像開口絞り１４の開口部の位置を移動させる制御は、必ずしも必要ではない。照明開口絞り３の開口部に位置に応じて、結像開口絞り１４の開口部の位置を、正反射光が透過する位置に設定すればよい。
【００４０】
本実施形態での、正反射光による検査は、偏光板６と偏光板１２の両方を光路中に配置して行う。本実施形態では、ウエハ１０に照射する光を直線偏光（前述のようにウエハ表面での反射率が高い偏光状態にすることが好ましい）にして、ウエハ１０からの回折光のうち、照射光と直交する方向に振動する直線偏光を取り出すように、それぞれの偏光板６、１２を調整した状態、いわゆるクロスニコルの状態で検査を行う。
【００４１】
ウエハ１０をウエハホルダ２１上に載置して、前述のようにウエハホルダ２１を回転させて、ウエハ１０の向きを決める。本実施形態では、ウエハ１０に対して照射する光がＰ偏光となるように、偏光板６を調整してある。ここで、Ｐ偏光とは、ウエハ１０面の法線を含む面のうち、入射方向と平行な面（入射面）に対して振動面が平行な直線偏光である。図１においては、振動方向が紙面に平行な直線偏光である。本実施形態では、この照射されるＰ偏光の振動方向に対して、ウエハ１０の繰り返しパターン１０ｂの繰り返し方向が４５度傾くようにウエハ１０を載置する。図３は、本実施形態におけるウエハ１０のステージ２０上での載置方向を示す図であり、照射されるＰ偏光の振動方向は、図中のＸ方向と同方向でなる。この方向に対して、繰り返しパターン１０ｂの繰り返し方向（Ｘw方向）は４５度傾いている。
【００４２】
このように直線偏光を繰り返しパターン１０ｂに照射すると、繰り返しパターン１０ｂから正反射方向に楕円偏光が発生する。この場合、楕円偏光の進行方向が正反射方向に一致する。正反射方向とは、ウエハ１０に照射される直線偏光の入射面内に含まれ、ウエハ１０面の法線に対して角度θ（照射される直線偏光の入射角度θに等しい角度）だけ傾いた方向である。
【００４３】
楕円偏光を含む正反射光は、対物レンズ９、落射プリズム８を透過し、偏光板１２に入射する。偏光板１２は、前述のように、偏光板６クロスニコルの状態になるように調整されている。したがって、偏光板１２は、入射する光のうち楕円偏光成分のみを透過させることになる。したがって、ウエハ１０面で楕円偏光となった偏光成分のみをＣＣＤ１７に導くことができる。その結果、ＣＣＤ１７の撮像面には、楕円偏光成分によるウエハ１０の反射像が形成される。
【００４４】
ＣＣＤ１７は、撮像面に形成されたウエハ１０の反射像を光電変換して、画像信号を画像処理装置１８に出力する。ウエハ１０の反射像の明暗は、楕円偏光成分の光強度に略比例し、繰り返しパターン１０ｂの形状に応じて変化する。ウエハ１０の反射像が最も明るくなるのは、繰り返しパターン１０ｂが理想的な形状の場合である。なお、ウエハ１０の反射像の明暗は、ショット領域ごとに現れる。
【００４５】
このような正反射光による欠陥検査の原理に関しては、本出願人がすでに出願した特願２００３−３６６２５５号に記載されているので、ここでは詳しく説明しない。
画像処理装置１８は、ＣＣＤ１７から出力される画像信号に基づいて、ウエハ１０の反射画像を取り込む。なお、画像処理装置１８は、比較のため、良品ウエハの反射画像を予め記憶している。良品ウエハとは、繰り返しパターン２２が理想的な形状で表面全体に形成されたものである。良品ウエハの反射画像の輝度情報は、最も高い輝度値を示すと考えられる。
【００４６】
したがって、画像処理装置１８は、ウエハ１０の反射画像を取り込むと、その輝度情報を良品ウエハの反射画像の輝度情報と比較する。そして、ウエハ１０の反射画像の暗い箇所の輝度値の低下量に基づいて、繰り返しパターン１０ｂの欠陥を検出する。例えば、輝度値の低下量が予め定めた閾値（許容値）より大きければ「欠陥」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断すればよい。
【００４７】
以上のような正反射光による欠陥検査装置によれば、対物レンズ９によって拡大されたウエハ１０のそれぞれのチップ領域１０ａの像を、順次ＣＣＤ１７に取り込んで、画像処理装置１８で欠陥の検出を行うことができる。したがって、取り込む画像の解像力を向上させることができる。さらに、正反射光による検査では、前述の回折光による検査と比べて、ウエハ１０に照射する光の波長は、ウエハ１０のパターンのピッチと比べて十分大きくてよい。したがって、高価な短波長の光源を使わなくてもよい。
【００４８】
なお、ウエハ１０への照射光を直線偏光にして欠陥検査を行うために本実施形態では、光路中に偏光板６と偏光板１２を入れる構成としたが、落射プリズム８に偏光ビームスプリッタを用いることにより、偏光板６と偏光板１２は不要となる。たとえば、Ｐ偏光を反射させてＳ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタを用いれば、ウエハにＰ偏光を照射させることができ、ウエハからの反射光のうちＳ偏光成分のみをＣＣＤ１７に導くことができる。すなわち、偏光板６と偏光板１２とをクロスニコルの状態にして配置したのと同等の効果を得ることができ、上述の検査と同等の欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態による欠陥検査装置の構成を示す図である。
【図２】ウエハ１０の表面の外観図である。
【図３】ウエハ１０の正反射光での検査時の配置方向を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：ランプハウス、２：調光ボックス、３：照明開口絞り、４ａ，４ｂ、１５ａ、１５ｂ：絞り羽根、６、１２：偏光板、７，１３：アクチュエータ、８：落射プリズム、９：対物レンズ、１０：ウエハ、１４：結像開口絞り、１６：結像レンズ、１７：ＣＣＤ（撮像素子）、１８：画像処理装置、１９：プリズム、２０：ステージ、２１：ウエハホルダ、２２：接眼レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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