(57)【要約】【課題】            ウエハ表面上の欠陥及びエラーを十分なコントラストで提示可能にするウエハ検査方法及びシステムを提供すること。【解決手段】        とりわけ露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハ（１６）の検査方法であって、ウエハ表面（１７）の少なくとも１つの被検領域がビーム源（２２）によって照明され、該ウエハ表面の被検領域の画像がカメラ（７）によって撮像され、該ウエハ表面の被検領域が得られた画像に基づいて検査される方法において、前記ウエハ表面（１７）の前記被検領域は、テレセントリックに照明されることを特徴とする。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハ（１６）の検査方法であって、ウエハ表面（１７）の少なくとも１つの被検領域がビーム源（２２）によって照明され、該ウエハ表面（１７）の被検領域の画像がカメラ（７）によって撮像され、該ウエハ表面（１７）の被検領域が得られた画像に基づいて検査される方法において、
前記ウエハ表面（１７）の被検領域は、テレセントリックに照明されること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウエハ表面（１７）の前記被検領域を小さい照明アパーチャで照明するための、前置レンズシステム（２；１１）を備える点状のビーム発生器（１）がビーム源（２２）として使用されること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
画像コントラストは、前記ウエハ表面（１７）の面に対して照明角を調整することにより適正化されるか、又は前記ウエハ（１６）上の構造の推移に対して照明角を調整することにより適正化されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
テレセントリック対物レンズ（９）を備えるカメラ（７）が使用されるとともに、その作動距離は、対象野の対角線長さよりも著しく大きいこと
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
可視光領域から紫外線領域の波長によって、多色的に又は単色的に照明が行われること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ウエハ表面（１７）に対し、３゜〜９０°の範囲の角度による落射光によって照明が行われること
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
付加的に落射光暗視野照明が行われること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの暗視野照明源（２５，２６）が、当該暗視野照明源（２５，２６）の照明方向の前記ウエハ表面（１７）への投影が該ウエハ表面（１７）に延在する主構造（２７）に対し４５°の角度をなすように配されること
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハ（１６）の検査のためのウエハ検査システムであって、ウエハ表面（１７）の少なくとも１つの被検領域を照明するためのビーム源（２２）と、該ウエハ表面（１７）の該被検領域を撮像するためのカメラ（７）とを含んで構成されるシステムにおいて、
前記ビーム源（２２）は、テレセントリック照明を生成するように構成されること
を特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記ビーム源（２２）は、小さい照明アパーチャ（４）を有するビームを生成するため、前置レンズシステム（２；１１）を備え点状のビーム発生器（１）を含むこと
を特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ビーム源（２２）は、小さい照明アパーチャ（４）を有するビームを生成するため、前置レンズシステム（２；１１）を備える光導波体等の小面積の面状ビーム発生器（１）を含むこと
を特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記カメラ（７）がテレセントリック対物レンズ（９）を備え、その作動距離が対象野の対角線長さよりも著しく大きいこと
を特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記カメラ（７）のカメラ軸が、前記ウエハ表面（１７）の垂線に対し平行に配されかつ該ウエハ表面（１７）の被照明領域を指向するように配されること
を特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記被検領域を照明するための、少なくとも１つの暗視野照明源（２５，２６）を付加的に有すること
を特徴とする請求項９〜1３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
２つの暗視野照明源（２５，２６）が、当該２つの暗視野照明源（２５，２６）の照明方向の前記ウエハ表面への投影が互いに対し９０゜の角度をなすように配されること
を特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ウエハ表面（１７）の被検領域を照明するための、少なくとも１つの明視野照明源（２８）を付加的に有すること
を特徴とする請求項９〜１５の何れか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ露光エラー（Belichtungsfehler）のようなマクロ欠陥を検出するためのウエハ検査方法に関し、特に、ウエハ表面の少なくとも１つの被検領域がビーム源により照明され、この表面領域（ウエハ表面の被検領域）の画像がカメラによって撮像され、そして該ウエハ表面が該得られた画像に基づいて検査される形式のウエハ検査方法に関する。更に、本発明は、とりわけ露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハ検査のためのウエハ検査システムに関し、特に、ウエハ表面の少なくとも１つの被検領域を照明するためのビーム源と、該ウエハ表面の該被検領域を撮像するためのカメラとを含んで構成されるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
露光されたレジスト層を有するウエハの検査は、半導体製造におけるエラー検査の１つとして行われる。レジストで被覆されたウエハの露光プロセスでは、複数の構造（回路パターン）が部分毎ないしステップ的に（abschnittsweise）レジスト層に露光される。ステップ的に転写される露光部分間のずれが、製造されるべき構造に悪影響を及ぼさない程に極く僅かしか生じないようにするために、露光時間、露光量、焦点及び位置などの露光のパラメータは極めて正確かつ安定的に調整されなければならない。ウエハは、通常、レジストを現像した後に初めて過誤露光について検査される。過誤露光された（露光パターン）部分は、検査の際に、正しく露光された（露光パターン）部分と比べて、部分的に、非常に小さなコントラスト差を有する。多色的に（polychromatisch）照明して観察すると、コントラスト変化は色変化として知覚される。
【０００３】
過誤露光は、多くの場合、欠陥製品の原因となる。しかしながら、既に現像された欠陥レジスト層を有するウエハは、再処理することにより再び使用することができるため、歩留まりを向上することができる。従って、半導体製造プロセスにおける信頼性の大きいエラー検出に対する要求は大きい。
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ−６，２９２，２６０ Ｂ１
【特許文献２】ＵＳ−５，７７７，７２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハ表面を光学的に検査するための方法及び装置について記載している文献は存在する（上掲特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法及び装置では、ウエハ表面を照明するために複数のビーム源が使用される。第１のビーム源は、半透過性の偏向ミラーを介して、ウエハ表面を上方から垂直に明視野で照明する。互いに対し１８０゜の角度をなして対向して配置される２つの更なるビーム源は、ウエハ表面の近傍に配され、傷及びパーティクルを識別するために、ウエハ表面を、接触すれすれの小さな角度で暗視野照明する。ウエハ表面に対し垂直に指向されたＣＣＤカメラによって、ウエハ表面全体から発するビームを検出し、撮像された画像が、エラー検出（Fehlerdetektion）のために、適正な基準画像（ほぼ瑕疵のない構造ないし回路パターン）と対比される。
【０００６】
ウエハ表面を大きなアパーチャによって照明を行う上記特許文献１に記載された方法では、ウエハ表面の複数の領域から生成する回折、散乱及び反射光は、種々の空間角度にわたって平均化される。このため、互いに異なる露光パラメータで露光されたウエハ表面上の各露光部分間のコントラスト差は非常に小さく、エラーの検出は極めて困難である。
【０００７】
ウエハ検査のための方法及び装置について記載している文献は他にも存在する（上掲特許文献２参照）。この特許文献２に記載された方法及び装置では、ウエハ表面が長く延伸（拡開）された面状ビーム発生器によって単色的に（monochromatisch）照明される。ビーム発生器の光束は長く延伸されているため、ウエハ表面は極めて多様な角度で拡散的に照明される。１つ又は複数のＣＣＤカメラによって、表面から散乱・反射されたビームが検出される。ウエハ表面の構造に関しては、格子モデル（Gittermodell）が前提とされており、より高次の回折ビーム（複数）が検出される。ウエハ表面の構造における欠陥は、撮像された画像と適正な基準画像（瑕疵のない構造ないし回路パターン）とを対比することによって検出される。更に、妨害となるパーティクル（複数）を検出するために散乱光が記録される。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２に記載のウエハ検査方法は、大きな照明源と多数の検出器が必須であるため、実施するための構成が大掛かりなものとなる。更に、使用される検出器が多いため、ウエハ表面の検査のために撮像された画像（複数）を評価する際に要求される計算処理量も膨大となる。この方法及び装置の場合も、撮像された画像のコントラスト情報は、すべてのマクロ欠陥の信頼性のある検査をするには、実際上、不十分であることが多いことが示されている。
【０００９】
更に、ウエハ検査のために、面状ファイバ照明による同軸拡散多色照明と、ファイバ照明列による側方多色傾斜光照明が使用されていた。しかしながら、多色照明だけでは、拡散照明に起因する小さいコントラストを克服することができないこと、及び斜入射光照明は粒子の識別には適するが、露光エラーの識別には制限（限界）があることが判明している。
【００１０】
本出願人により販売されているシステム：Ｌｅｉｃａ ＬＤＳ３０００Ｍ（商標）は、ウエハ表面上のミクロ欠陥及びマクロ欠陥を検出するための種々の方法を統合している。このためにウエハ上の複数の面の各々がウエハ表面全体と同じように検査される。検出される典型的なマクロ欠陥としては、傷、ホットスポット、露光されなかった部位又は焦点が合わずに露光された部位のような露光エラー、表面上のパーティクル、並びにセル全体に存在しかつウエハ表面全体の検査によって初めて視認可能となるグローバル欠陥がある。このシステムは、明視野照明と暗視野照明の組合せを使用する。得られた画像（複数）は、画像処理ソフトウエアによって評価され、このシステムでも、瑕疵のない基準画像（ゴールデンイメージ）との対比が利用される。検出された欠陥は、知識データバンク（Wissens-Datenbank）に基づいて分類される。この既知のシステムでは、露光エラーの識別の信頼性を高めるために、大きなコントラストの生成が必要であることが示されている。
【００１１】
それゆえ、本発明の課題は、ウエハ表面上の欠陥及びエラーを十分なコントラストで提示可能にする、とりわけ露光エラー等のマクロ欠陥を検出するためのウエハ検査方法及びウエハ検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の第一の視点により、とりわけ露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハの検査方法であって、ウエハ表面の少なくとも１つの被検領域がビーム源によって照明され、該ウエハ表面の被検領域の画像がカメラによって撮像され、該ウエハ表面の被検領域が得られた画像に基づいて検査される方法が提供される。この方法において、前記ウエハ表面の前記被検領域は、テレセントリックに照明されることを特徴とする（形態１・基本構成１）。
更に、上記の課題を解決するために、本発明の第２の視点により、とりわけ露光エラーのようなマクロ欠陥を検出するためのウエハの検査のためのウエハ検査システムであって、ウエハ表面の少なくとも１つの被検領域を照明するためのビーム源と、該ウエハ表面の該被検領域を撮像するためのカメラとを含んで構成されるシステムが提供される。このシステムにおいて、前記ビーム源は、テレセントリック照明を生成するように構成されることを特徴とする（形態９・基本構成２）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の独立請求項１及び９に係る発明により、上記課題に対応する効果が、上述のとおり達成される。即ち、本発明の方法及びシステムにより、ウエハ表面上の欠陥及びエラーが十分なコントラストで提示ないし識別可能とされる。
更に、各従属請求項に係る発明により、付加的な効果が後述のとおりそれぞれ達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、上記基本構成１を形態１及び上記基本構成２を形態９として示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２）  上記形態１の方法において、前記ウエハ表面の前記被検領域を小さい照明アパーチャで照明するための、前置レンズシステムを備える実質的に点状のビーム発生器がビーム源として使用されることが好ましい（形態２）。
（３）  上記形態１又は２の方法において、画像コントラストは、前記ウエハ表面の面に対して照明角を調整することにより適正化されるか、又は前記ウエハ上の構造の推移ないし延伸方向（Verlauf）に対して照明角を調整することにより適正化されることが好ましい（形態３）。
（４）  上記形態１〜３の方法において、テレセントリック対物レンズを備えるカメラが使用されるとともに、その作動距離は、対象野の対角線長さよりも著しく大きいことが好ましい（形態４）。
（５）  上記形態１〜４の方法において、可視光領域から紫外線領域の波長によって、多色的に（polychromatisch）又は単色的に（monochromatisch）照明が行われることが好ましい（形態５）。
（６）  上記形態１〜５の方法において、前記ウエハ表面に（平行な線ないし面）対し、有利には３゜〜９０°、更に有利には１０゜〜８５°、更に有利には１５゜〜８５°、更に有利には２５°〜８０°、更に有利には４５°±１０゜の範囲の角度による落射光によって照明が行われることが好ましい（形態６）。
（７）  上記形態１〜６の方法において、付加的に落射光暗視野照明が行われることが好ましい（形態７）。
（８）  上記形態７の方法において、少なくとも１つの暗視野照明源が、当該暗視野照明源の照明方向の前記ウエハ表面への投影が該ウエハ表面に延在する主構造に対しおよそ４５°の角度をなすように配されることが好ましい（形態８）。
（１０）  上記形態９のシステムにおいて、前記ビーム源は、小さい照明アパーチャを有するビームを生成するための、前置レンズシステムを備え実質的に点状のビーム発生器を含むことが好ましい（形態１０）。
（１１）  上記形態９のシステムにおいて、前記ビーム源は、小さい照明アパーチャを有するビームを生成するための、前置レンズシステムを備える光導波体ないし光導波装置（Lichtwellenleiter）等の小面積の面状ビーム発生器を含むことが好ましい（形態１１）。
（１２）  上記形態９〜１１のシステムにおいて、前記カメラがテレセントリック対物レンズを備え、その作動距離が対象野の対角線長さよりも著しく大きいことが好ましい（形態１２）。
（１３）  上記形態９〜１２のシステムにおいて、前記カメラのカメラ軸が、前記ウエハ表面の垂線に対し実質的に平行に配されかつ該ウエハ表面の被照明領域を指向するように配されることが好ましい（形態１３）。
（１４）  上記形態９〜１３のシステムにおいて、前記被検領域を照明するための、少なくとも１つの暗視野照明源を付加的に有することが好ましい（形態１４）。
（１５）  上記形態１４のシステムにおいて、２つの暗視野照明源が、当該２つの暗視野照明源の照明方向の前記ウエハ表面への投影が互いに対しおよそ９０゜の角度をなすように配されることが好ましい（形態１５）。
（１６）  上記形態９〜１５のシステムにおいて、前記ウエハ表面の被検領域を照明するための、少なくとも１つの明視野照明源を付加的に有することが好ましい（形態１６）。
【００１５】
本発明の方法では、ウエハ表面又は少なくとも被検領域が、テレセントリックに照明される。（１つの）カメラによってこの表面領域の（１つの）画像が撮像され、次いで、この画像が、検出されるべき欠陥（Defekt）・エラー（Fehler）に関して検査される。
【００１６】
概念「テレセントリック」（telezentrisch）は、とりわけ非接触的光学測定技術において重要であり、以下に説明するようなものである。この測定技術では、被検対象が、物体側でテレセントリックにされた対物レンズによって結像される。このような対物レンズの特徴は、対象物をその距離に依存しないで常に同じ大きさで結像することである。自動化された非接触的測定では、通常、被検体（複数）を繰り返し同じ位置から正確に測定することは不可能である。このような事情から、物体側がテレセントリックな対物レンズが開発された。物体側テレセントリックなビーム経過は、物体側において主光線が（光学系の）光軸に平行に進行するときに生じる。一定の大きさの対象が物体側テレセントリックな対物レンズによって鮮鋭に結像される場合、同じ大きさの対象は、デフォーカスされるとぼやけはするが、同様に同じ大きさで結像される。なぜなら、その主光線は、物体側でテレセントリックに、即ち光軸に対して平行に進行するからである。この結果は、両側即ち物体側及び像側でテレセントリックな対物レンズを使用することにより一層改善することができる。
【００１７】
ウエハ表面を本発明によりテレセントリックに照明する場合、このウエハ表面は、互いに平行に進行する光線束によって照明される。このことにより、対象（ウエハ表面）の各点では、同じ空間方向からかつ同じ空間角度による照明が行われる。拡散的には照明されないので、即ち種々異なる空間方向にわたっての平均化は行われないので、ウエハ表面上の適正露光部分と過誤露光部分との間のコントラスト差の改善が達成される。
【００１８】
画像コントラストを照明角の調整によって更に適正化すると有利である。このために、２つのパラメータ、即ち１つはウエハ表面の面を基準にした照明角、他方はウエハ表面上の構造の推移ないし延伸方向（Verlauf：パターン輪郭の形成方向）を基準にした照明角が使用される。コントラスト適正化のこの可能性は、大きなアパーチャによる従来の（拡散的）照明では不可能である。
【００１９】
落射光での照明は、ウエハ表面に対し、有利には３゜〜９０°、更に有利には１０゜〜８５°、更に有利には１５゜〜８５°、更に有利には２５°〜８０°、更に有利には４５°±１０゜の範囲の角度で行うと、良好なコントラスト差が得られることが示された。適正露光ウエハ部分と過誤露光ウエハ部分との間のコントラスト差が最大になることによって、正確な角度選択がなされるように構成されると都合がよい。
【００２０】
更に、ウエハ表面上に延在する主構造の推移ないし延伸方向に対して実質的に平行に照明すると、大きいコントラスト差が生じることが示された。通常、ウエハ表面は、互いに対し垂直に延在する大抵２つの平行主構造により覆われる。テレセントリックな照明ビームの光線束軸のウエハ表面への投影が上記主構造の１つに平行に延在する場合、大きなコントラスト差が得られる。
【００２１】
しかしながら、この場合も、過誤露光部分と適正露光部分との間に最大のコントラスト差が生じるように、ウエハ上の主構造の推移ないし延伸方向に対し照明角が調整可能であることも、一般的には妥当する。
【００２２】
暗視野での観察が可能であるようにウエハ表面を付加的に照明することができると都合がよい。このために、２つのビーム源が（ウエハ表面に接触するような）小さな角度（縞状光：Streiflicht）でウエハ表面に指向され、これらのビーム源の２つの照明方向は、有利には互いに対し９０゜の角度をなしかつウエハ表面の同じ被検領域に指向されると都合がよい。この付加的な暗視野観察によって、撮像された画像中に、傷及びパーティクルのようなエラー及び欠陥に関する有益な更なる情報が得られる。
【００２３】
この場合、暗視野照明源の照明方向のウエハ表面への投影が当該ウエハ表面上に延在する主構造に対し凡そ４５゜の角度をなすと有利である。この配向状態ないし角度関係は、検出されるべきエラー及び欠陥のコントラストを増大させる。
【００２４】
更に、ウエハ表面を付加的に明視野で照明すると有利である。このことは、上述した暗視野照明に対し代替的に又は付加的に行うことができる。この付加的明視野照明は、撮像された画像中に、色収差又は濡れ誤差（Benetzungsfehler）のようなエラーに関する有益な更なる情報が得られる。
【００２５】
本発明の方法では、更に、ウエハ表面の被検領域を撮像するためのカメラが、（物体側又は物体側・像側の両側に）テレセントリックな対物レンズを備えると有利である。このため、カメラによって同じ観察角度かつ同じ空間角度で各物点を検出することができる。このため、カメラ画像中のノイズが低減される。ウエハ表面の被検領域を結像する面カメラ（Flaechenkamera：ＣＣＤカメラ等の面ないし広がりを撮像可能な互いに並置される複数の画素列から構成されるカメラ。）を使用することができる。（なお、１つの画素列からなるカメラを「ラインカメラ」という。）
【００２６】
或いは、作動距離が対象野の対角線長さよりも格段に大きい場合には、カメラは、非テレセントリックな対物レンズ（例えば標準、マクロ又は望遠対物レンズ等のいわゆるエントセントリックな対物レンズ（entozentrisches Objektiv））を備えることもできる。この場合、実用上及び本出願の意義においても、依然として、ビーム進路ないし軌跡は物体側においてテレセントリックであるといい得る。
【００２７】
カメラによって撮像されるウエハ表面の被照明領域からのビームは、ウエハ表面の構造において回折、散乱及び反射されたビームから構成される。本発明のテレセントリックな照明によって、ウエハ表面上の対象野中の各点に、それぞれ１つの定義され限定された（アパーチャないし照明アパーチャによる）照射角度（Winkelvorrat）が割り当てられるため、照明の性質が部分毎に異なることはほとんどない。テレセントリックな対物レンズを使用する場合、観察側に対してもこれと同じことが妥当する。この措置により、ウエハ表面の被検領域にわたって均質な照明及び観察特性が得られるため、過誤露光部分は、大きいコントラスト差に基づいて迅速に識別可能となる。
【００２８】
単色照明（monochromatische Beleuchtung）の代わりに、多色照明（polychromatische Beleuchtung）を選択すると都合がよい。というのは、この場合、複数の色情報を欠陥及びエラーの検出に考慮することができるからである。多色照明としては、１つの多色光源、空間的に互いに隣接配置されるが場合によっては時間的にシーケンシャルに作動される複数の単色光源を使用することができる。
【００２９】
更に、カメラの軸がウエハ表面の面法線に対して実質的に平行にかつウエハ表面の被照明領域に指向されるようカメラが配されると、露光エラーが良好に識別され得ることが判明した。従って、観察は上方から垂直に行うのが最も良く、他方、照明は落射光で斜めから行われる。
【００３０】
可視光から紫外線領域の波長を使用することができ有利である。この領域の波長は、ウエハ表面上の被検構造と最も強く相互作用する。
【００３１】
ビーム源として、点状のビーム発生器（点光源）又は小面積の面状ビーム発生器（面光源）、例えば光導波体、を使用するとともに、テレセントリックな照明を形成するためにレンズシステムを前置すると有利であることが判明した。このような小面積のビーム発生器を使用する場合、小さい開口角即ち小さい照明アパーチャを有する収束性の光線束がその都度発生する。しかしながら、この小さな照明アパーチャは、本発明の目的に対して非妨害的であることが判明しており、本発明の意義において十分なテレセントリック照明であるということができる。
【００３２】
更に、本発明は、ウエハ表面の少なくとも１つの被検領域を照明するためのビーム源と、当該表面領域の画像を撮像するためのカメラとを有するウエハ検査システムに関する。このシステムでは、ビーム源がテレセントリックな照明を生成するように構成される。
【００３３】
本発明の方法と関連して既に説明したように、ビーム源は、点状のビーム発生器（点光源）又は小面積の面状ビーム発生器（面光源）を含むとともに、これらビーム発生器にはテレセントリック照明を生成するためのレンズシステムが前置されるよう構成されることができる。ビーム発生器としては、例えば光導波装置（光導波路）を使用することができる。ビーム源のこの具体的構造は、本発明の意義におけるテレセントリック照明を保証する。
【００３４】
本発明のウエハ検査システムの従属請求項から導き出される形態及びそれから得られる利点に関しては、上記本発明の方法に関連する発明の説明を参照されたい。その他の点に関しては、本発明のウエハ検査システムのさらなる形態は、以下の実施例の説明から明らかとなる。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等の適用を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図しない。これらの点に関しては補正・訂正後においても同様である。
【００３６】
図１は、対象面５に対する本発明に応じたテレセントリック照明の基本原理を示す。対象面５は具体的な適用例ではウエハ表面である。ビーム源２２としては、この実施例では、光導波体（光導波装置）として示されている小面積の面状ビーム発生器（面光源）が使用される。模式的に図示されているレンズシステム２（コリメート光学系）によって、小さい照明アパーチャ４を有し平行に進行する（複数の）光線束３が形成される。これらの（平行）光線束３が対象面５に入射するため、この対象面の各点は同じ空間方向からかつ同じ空間角度で照明される。
【００３７】
図１（Ａ）に破線の円で標識された領域を図１（Ｂ）に拡大して示した。平行に進行する（複数の）光線束は、ここでも符号３で示した。この詳細図から明らかなとおり、各光線束３の各軸６が互いに平行に延在している。照明アパーチャ４は、この詳細図で、図１（Ａ）の照明アパーチャ４と同じである。小さな照明アパーチャ４によって、対象面５の非拡散的照明の実行、ないしレンズシステム２から出射される複数の光線束３が全体として大きなアパーチャにより対象面５を非拡散的に照明すること、即ちレンズシステム２の物体側のテレセントリック性が保証される。
【００３８】
図２は、ウエハ１６を検査するためのシステム２１を模式的に示す。このようなウエハの製造の際、ウエハは多数の処理工程を経由することにより、複数の層が表面に被着され（これらの層はしばしば部分的に再び除去される）、所定の電気回路を実現する全体として１つの構造が形成される。これらの処理工程には、層の被着の他にも、エッチング、イオン打ち込み、拡散プロセス、メタライゼーション等が含まれる。構造化される層を形成するために、ウエハ表面をフォトレジストにより一様（均一）に被覆するフォトリソグラフィ法が使用される。フォトレジスト層はマスクを介して露光される。露光されたフォトレジスト部分はその化学的性質が変化するので、次の現像工程によって相応のフォトレジスト部分を表面から除去することができる。このため、所望のフォトレジスト構造が残る。そして、種々の加工工程が実行可能となる。これらの加工工程では、表面に種々の化学的処理、イオン打ち込み、金属被着、エッチングプロセス等が行われるが、その際、フォトレジスト構造の下方にある層は影響を受けない。次いで、フォトレジスト層が除去され、ウエハが洗浄される。更なるフォトリソグラフィ工程及び加工工程を続けることも可能である。
【００３９】
全処理工程中に、ウエハ表面は、それぞれ同じ加工工程が実行される多数のセル（ダイ）に区分けされる。処理工程の終了後、ウエハを切断することにより個々のセルに分離され、いわゆるチップのベースが形成される。
【００４０】
間違った露光時間、露光量又はフォーカスエラーによって引き起こされる露光エラーは、いわゆるマクロ欠陥（Makrodefekte）を引き起こす。このマクロ欠陥は、通常、製品に瑕疵をもたらす。従って、ウエハ表面は、通常、フォトレジスト層の現像後、欠陥について検査される。即ち、この時点において、過誤露光された層を再び除去し、ウエハに対し、再度フォトリソグラフィプロセスを施すことができる。この再処理（再加工）によって、欠陥製品の発生を格段に低減することができる。
【００４１】
このような露光エラーを検出するためのシステムを図２に符号２１で示す。このシステム２１は、本質的に、ウエハ表面１７を照明するためのビーム源２２と、このウエハ表面１７の画像を撮像するためのカメラ２３を有する。得られた画像は、次に、存在し得る欠陥について検査される。この実施例では、検査システム２１は、ウエハ１６の処理プロセスに組み込まれており、ウエハ１６は、フォトリソグラフィプロセスの現像ステップ終了後、その都度、検査システム２１に搬送可能にされている。このために、ウエハ１６は、載置部１８に自動的にもたらされ、該載置部１８上において有利には真空吸引によってその所定位置に保持される。検査中、ウエハ１６は、クリーンルーム基準を充足する閉鎖空間２０に配置されると都合がよい。
【００４２】
図２に示したビーム源２２は、好ましい一例では、光エネルギーを供給するための光導体（Lichtleiter）１２と、テレセントリック照明を生成するためのレンズシステム１１とを含む。光導体１２及びレンズシステム１１は、連結部材１３によって結合される。本来のビーム発生器は、図１（Ａ）に示したように、レンズシステム１１によってテレセントリック照明を生成するために使用される小面積の（広がりの小さい）面状ビーム発生器（面光源）である。テレセントリックな光線束は符号１４で示した。ビーム源２２は、角度調整摺動装置１５に摺動可能に配されるため、ウエハ表面１７の面に対する適切な照明角度を調整することができ、所要の画像コントラストを適正に調整することができる。
【００４３】
カメラシステム２３は、本質的に、カメラ７を有する。概念「カメラ」は、任意の適切な光学的検出器又は任意の適切な画像検出装置を意味する。カメラ７は、ライン状又はマトリクス状撮像装置（例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ）であると都合がよいが、モノクロカメラ又はカラーカメラの何れも使用することができる。カメラ７は、（少なくとも物体側において）テレセントリックな対物レンズを有する都合がよい。カメラ７の画像データは、データ伝送路８を介して、ピクセル的に読み出されるため、得られた画像情報はグレースケール画像によって提示することができる。多色照明を使用する場合、検出された色の各々に対しこのようなグレースケール画像が１つ得られる。
【００４４】
テレセントリックな対物レンズを使用することの利点は、ウエハ表面１７上の個々の対象点（物点）が同じ空間方向からかつ同じ空間角度で検出されるため、照明特性も観察特性もウエハ表面１７の被検領域全体にわたって均一であるということである。このため、複数の領域中の欠陥の識別を大きな信頼性で実行可能とするための理想的な前提が得られる。
【００４５】
また、非テレセントリックな対物レンズ９をカメラ対物レンズとして使用することもできるが、この場合は、カメラないし対物レンズの作動距離は、対象領域の対角線（の長さ）より格段に大きいことが望ましい。図２に示したように、そのような対物レンズ９もまた目的に適う。なぜなら、結像ビーム路１０が示すように小さな空間角度のみが（カメラに）受容される（撮像される）からである。テレセントリックな対物レンズ２４（図３参照）を使用する場合、平行な結像ビーム路が生じる。
【００４６】
得られた画像を評価するために、例えば撮像された画像と理想画像（「ゴールデンイメージ」）とを対比するもののような、画像処理及び又はパターン認識に関する既知の方法を利用することができる。本発明のシステムにより、ウエハ表面１７の所定の領域（複数）を連続的に（順次）検査することができるが、ウエハ表面全体をグローバル（包括的）に検査することも可能である。
【００４７】
図２に示した検査システム２１は、被検対象を結像するために、本発明に応じたテレセントリック照明の利点を利用する。このため、ウエハ表面１７上のエラーのない部分ととりわけマクロ欠陥を有する部分との間にエラー検出に関して適切なコントラスト差が生じる。本発明の方法及びシステムは、ウエハ処理の際の露光エラーを検出にとりわけ適する。
【００４８】
図３（Ａ）は、図２に既に示した本発明のウエハ検査システム２１の本質的部分を極めて簡略化して示した模式的な側面図である。この実施例で使用されるカメラ７は、（少なくとも物体側で）テレセントリックな対物レンズ２４を有する。相応に平行な結像ビーム路は符号１０で示した。テレセントリックなビーム源は、図３（Ａ）においても、符号２２で示した。ウエハ１６は、回動可能な載置台１８（これは円形矢印により示されている）上にあり、ｘ、ｙスキャニングステージ１９（図２参照）によってｘ方向及びｙ方向に摺動することができる（２つの双方向矢印参照）。
【００４９】
図３によるウエハ検査システムのその他の構成要素はすべて図２に示したシステムの構成要素と同じであるので、以下では特に説明しない。
【００５０】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示したシステム２１の平面図である。なお、図３（Ｂ）は、図２に示したシステムの平面図としても妥当する。図示されているのは、ウエハ１６と、ウエハ表面１７上に延在する主構造（複数）２７である。これら主構造２７によって形成される個々のセル（ダイ）は、符号３０で示した。これらのセル３０は、後の処理プロセスで処理（加工）されて各別のチップとなる。この実施例では、図３（Ｂ）から分かるように、テレセントリックなビーム源２２の光線束１４の軸のウエハ表面１７への投影（ないし射影）は、ウエハ表面１７上の主構造２７の１つ（この場合は紙面に対して水平ないし横方向に延在する主構造）に対して実質的に平行に延在する。カメラ７は、この実施例では、ウエハ表面１７の上方でかつ被検領域に対し垂直に指向されている。照明及び観察方向に関しこのような配置をとった場合、被検領域中のマクロ欠陥は大きなコントラストで結像されることが明らかになった。
【００５１】
図３（Ｂ）に示すように、テレセントリックなビーム源２２は、その照明ないし照射方向が（ウエハ表面１７に対して平行な面への投影図において）ウエハ表面１７上の主構造２７に対し摺動ないし調整可能に構成され、かつ（ウエハ表面１７に対する光線束１４の軸のなす角としての）ウエハ表面１７に対する照明角度が調整可能に構成される（図３（Ａ）及び図２の２２に対する各矢印参照）と都合がよい。
【００５２】
図４は、図３に示したウエハ検査システム２１の一変形例をごく簡略化して示したものである。従って、図３に記載され説明されたシステムを共通のシステム要素に関しては完全に参照することができる。図４に記載のシステムは、図３に記載のシステムとの相違をなす第１のシステム要素として、付加的な明視野照明源２８を有し、更に、第２のシステム要素として、２つの付加的な暗視野照明源２５及び２６を有する。簡単のために、この２つのシステム要素は組合せて図４に示したが、この２つのシステム要素は、必ずしも両方同時にウエハ検査システムに組み込んで使用する必要はなく、それぞれ単独でウエハ検査システムに組み込んで使用することができることに注意すべきである。
【００５３】
明視野照明源２８のビームは、半透過性のビームスプリッタ２９を介して、ウエハ表面１７の被検領域へ垂直に偏向される。明視野でのこの付加的な観察は、場合によっては、色収差又は濡れ誤差のようなエラーの検出に都合が良い。例えば、このようなエラーが、本発明のテレセントリックな照明だけでは検出できない場合である。
【００５４】
２つの暗視野照明源２５及び２６は、この実施例では、図４（Ｂ）の平面図に示したように、それらの照明方向が（そのウエハ表面１７への投影において）互いに対し９０゜の角度をなすように配される。このため、２つの暗視野照明源２５及び２６は、何れも、ウエハ表面１７上に延在する主構造２７を（ウエハ表面１７への投影において）４５゜の角度で照明することができる。暗視野照明は、ウエハ表面１７に対し斜め又は接触すれすれの入射で行われる（図４（Ａ）参照）。暗視野での観察は、この実施例において選択された条件の下で、ウエハ表面上の傷又はパーティクルのような欠陥を大きなコントラストで提示（表示）できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】テレセントリック照明を生成するためのレンズシステムを備えるビーム源の概略図。（Ａ）は全体を、（Ｂ）は細部を示す。
【図２】本発明の方法を実施するためのウエハ検査システムの一例の概略図。
【図３】図２のウエハ検査システムの基本的構造を一層概略的に示したもの。（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】図２のウエハ検査システムの、明視野及び暗視野での観察のための付加的照明源を備えた一変形例の図３と同様の概略図。（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    ビーム発生器、光導波路
２    レンズシステム
３    光線束
４    照明アパーチャ
５    対象面
６    光線束の軸
７    カメラ
８    データ伝送路
９    カメラ７の対物レンズ
１０  結像ビーム路
１１  レンズシステム
１２  光導波路
１３  連結部材
１４  光線束
１５  角度調整摺動装置
１６  ウエハ
１７  ウエハ表面
１８  載置台
１９  ｘ、ｙスキャニングステージ
２０  空間
２１  検査システム
２２  ビーム源
２３  カメラシステム
２４  カメラ７のテレセントリック対物レンズ
２５  暗視野照明源
２６  暗視野照明源
２７  ウエハ表面上の主構造
２８  明視野照明源
２９  ビームスプリッタ
３０  セル（ダイ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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