(57)【要約】【課題】検出速度と検出感度をさらに改善することができるウエハ検査装置を提供する。【解決手段】ウエハ検査装置であり、各照明光線路（２０ａ）内に１以上の照明装置（２０）が配置され、ウエハ（２３）の表面（２２）上に照明光線を照射する。検出光線路（２１ａ）が検出装置（２１）により規定され、検出装置（２１）はウエハ（２３）の表面（２２）上を走査方向に移動可能な１以上の照明範囲（２６）のデータを複数の異なるスペクトル範囲で検出する。１以上の照明装置（２０）は連続光源である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの照明光線路内にそれぞれ配置された１以上の照明装置であって、該１以上の照明装置はウエハ表面上に照明スポットを照射し、連続光源である照明装置と、
所定のスペクトル感度を有し、該ウエハ表面上の該１以上の該照明スポットからデータを記録する、１つの検出光線路内に配置された検出装置と、
該ウエハ表面と該検出装置との間で相対的な動きを発生する撮像装置であって、それによって該照明スポットはジグザグ状に走査方向に移動して該ウエハ表面全体を通過（走査）する、撮像装置と、を含み、
該１以上の照明スポットは複数の異なるスペクトル範囲で検出される、
ことを特徴とするウエハ検査装置。
【請求項２】
各照明光線路内の１以上の照明装置の下流側に、偏光装置が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
デジタルモジュレータが前記１以上の照明装置の下流側に配置され、前記ウエハの表面上に波長及び／又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲（複数）を生成する照明パターンを有する照明領域を前記ウエハ表面上に形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記照明装置は、異なる波長で離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記照明装置は、１以上のＬＥＤを含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記検出装置はラインカメラであることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された３つの感光検出チップを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記検出装置は、異なる波長範囲の光を感光２次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素（dispersives Element）を持つ、２次元感光検出チップを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
光線分割器（ビームスプリッタ）が、前記照明装置の光を前記検出装置の検出光線路と同一線上（kolinear）にするために備えられていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１３】
前記光線分割器は、偏光特性を有することを特徴とする、請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記照明装置及び前記検出装置は、前記照明光線路及び前記検出光線路がそれぞれ前記ウエハ表面の法線に対してある角度で傾斜するように配置されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１５】
前記照明装置及び前記検出装置の前記角度が調節可能であることを特徴とする、請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記１以上の照明装置は、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた照明領域（複数）を生成することを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１７】
第１の照明光線路内をウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第１の照明装置と、
第２の照明光線路内を該ウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第２の照明装置と、
第１の検出光線路を規定する第１の検出装置と、
第２の検出光線路を規定する第２の検出装置と、を含み、
該第１及び第２の検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、該ウエハ表面で走査方向に移動可能な１以上の照明範囲のデータを、複数の異なるスペクトル範囲で検出する、ウエハ検査装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２の照明装置の少なくとも１つの前記照明光線路内に偏光装置を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項１９】
波長及び／又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲を前記ウエハ表面上に生成するため、前記ウエハ表面上に照明領域を生成するためのデジタルモジュレータを、前記２つの照明装置のうちの少なくとも１つの下流側に配置したことを特徴とする、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の共通の照明範囲に入射することを特徴とする、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた範囲（複数）を形成することを特徴とする、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記第２の照明装置及び前記第２の検出装置は、前記第２の照明光線路及び前記第２の検出光線路が前記ウエハ表面の法線に対してそれぞれある角度で傾斜するように配置されていることを特徴とする、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項２３】
前記第２の検出光線路がなす前記角度が可変であることを特徴とする、請求項２２に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記第１又は前記第２の検出ユニットが単色光又は多色光で検出することを特徴とする、請求項１７から２３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項２５】
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、異なる波長に離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項２６】
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項２７】
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、１以上のＬＥＤを含むことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項２８】
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源を備えることを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項２９】
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、ラインカメラであることを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項３０】
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項３１】
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された３つの感光検出チップを含むことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項３２】
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、異なる波長範囲（複数）の光を感光２次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素を持つ、２次元感光検出チップを含むことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハ検査装置、特にウエハ表面への照明光線路内に照明光線を照射するための１以上の照明装置を含むウエハ検査装置に関する。さらに、検出光線路を規定し、所定のスペクトル感度を持つ検出装置を備える。検出装置はウエハ表面上の１以上の照明範囲のデータを記録する。ここでは、ウエハ表面から来る光は複数の異なるスペクトル範囲を持ちうる。
【０００２】
本発明はさらに、ウエハ表面の上に照明光線路内の照明光線を照射するための第１の照明装置と、ウエハ表面の上に第２の照明光線路内の照明光線を照射するための第２の照明装置を含むウエハ検査装置に関する。第１の検出光線路を規定する第１の検出装置も備える。加えて、第２の検出光線路を規定する第２の検出装置を備える。２つの検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、ウエハ表面の照明範囲からのデータは複数の異なるスペクトル範囲で検出される。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の製造にあたり品質と効率を改善するため、ウエハ表面のマクロ欠陥を検出する装置が用いられる。これにより、欠陥が発見されたウエハは除去されるか、その検査されたウエハの品質が十分となるまで後処理される。
【０００４】
ウエハ表面に照明装置を用いて照明光線を照射する光学的検査装置は公知である。複数のスペクトル範囲即ちスペクトル分解による、ウエハ表面の照明範囲からの画像やデータを検出するための画像記録装置も提供されている。
【０００５】
ドイツ特許出願公開公報ＤＥ１０１３２３６０には顕微鏡の照明光線路内の色の中間輝度調節装置が開示されている。この発明は、黒色ライトと類似の白熱ランプを用いた顕微鏡において、白熱ランプから放射される色スペクトルの色温度が、ランプへの入力電力が低下すると青色スペクトル範囲から赤色スペクトル範囲へシフトするという着想に基づく。
【０００６】
ドイツ特許出願公開公報ＤＥ１００３１３０３には、ＬＥＤによる照明装置が開示されている。
【０００７】
米国特許ＵＳ６，８４７，４４３Ｂ１は、狭いバンド幅の複数の波長を持つ光により表面欠陥を検出するシステム及び方法を開示している。欠陥は主に半導体ウエハ表面に形成された表面構造に発生する。光源、好ましくはフラッシュランプ光源が提供され、照明光を発する。照明光はフィルタによりそれぞれのバンド幅を持つ複数の選択されたバンドに分割される。そして光は光学ファイバより散光器（diffuser）に導かれ、そこから半導上ウエハ表面に向けられる。１台のカメラがスペクトルの異なる部分で生成された各画像を複数受像する。画像は反射光及び回折光の両方から生成されうる。画像は貯蔵され、又は対照ウエハの画像と比較されうる。照明光の小さなバンド幅は、照明光の波長が各カメラチャンネルの最大感度の範囲に入るように選定される。測定された光強度を欠陥がないウエハの測定光強度と比較することにより、ウエハ表面の各領域のコントラスト値が決定される。欠陥が大きいほどコントラスト値が大きいことが示された。バンド幅の狭い照明光とそれに対応するバンド幅の狭い検出器を用いることで、コントラスト値がかなり改善される。
【特許文献１】ＤＥ１０１３２３６０
【特許文献２】ＤＥ１００３１３０３
【特許文献３】ＵＳ６，８４７，４４３Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
第１に挙げた公知の光学的検査装置では、画像検出装置により検出された色信号のさらなる処理において、もしも画像検出装置の色画像チャンネルが誤った態様で操作された場合、ノイズ比又は個々の色信号のオーバードライビングに対して比較的低いＳ／Ｎ比となってしまう問題がある。
特許文献１では、赤方偏移を補償するため、照明光線路内にフィルタ範囲に亘って赤色光線のための可変伝送器を持つ可変光学フィルタを備える。照明光線路内のフィルタを取り去ることで青方偏移が生じ、それは電力低下により生じた赤方偏移で補償される。
特許文献２では、ＬＥＤ材料の劣化により、時間がたつにつれＬＥＤから放射される光の強度と波長が変化する。均一な照明特性を達成するため、ＬＥＤの所定の色温度及び強度を維持するには、フィードバック制御が必要である。
特許文献３においては、しかしその解決原理は検出速度と検出感度をさらに改善するには不十分である。
【０００９】
本発明の１つの目的は、検出速度と検出感度をさらに改善することができる装置ないし方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の視点により、ウエハ検出装置は、１つの照明光線路内にそれぞれ配置された１以上の照明装置であって、該１以上の照明装置はウエハ表面上に照明スポットを照射し、連続光源である照明装置と、所定のスペクトル感度を有し、該ウエハ表面上の該１以上の該照明スポットからデータを記録する、１つの検出光線路内に配置された検出装置と、該ウエハ表面と該検出装置との間で相対的な動きを発生する撮像装置であって、それによって該照明スポットはジグザグ状に走査方向に移動して該ウエハ表面全体を通過（走査）する、撮像装置と、を含み、該１以上の照明スポットは複数の異なるスペクトル範囲で検出される、ことを特徴とする。。
【００１１】
本発明の第２の視点により、ウエハ検出装置は、第１の照明光線路内をウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第１の照明装置と、第２の照明光線路内を該ウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第２の照明装置と、第１の検出光線路を規定する第１の検出装置と、第２の検出光線路を規定する第２の検出装置と、を含み、該第１及び第２の検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、該ウエハ表面で走査方向に移動可能な１以上の照明範囲のデータを、複数の異なるスペクトル範囲で検出する、ことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
更なる有利な実施形態は、各独立請求項を引用する従属請求項の内容であり、必要に応じ参照されるものとする。
以下に、有利な実施形態を示す。
第１の視点において、以下の展開形態が可能である。
各照明光線路内の１以上の照明装置の下流側に、偏光装置が配置されうる。（形態１−１、請求項２）
デジタルモジュレータが前記１以上の照明装置の下流側に配置され、前記ウエハの表面上に波長及び／又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲（複数）を生成する照明パターンを有する照明領域を前記ウエハ表面上に形成することができる。（形態１−２、請求項３）
前記照明装置は、異なる波長で離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことができる。（形態１−３、請求項４）
前記照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることができる。（形態１−４、請求項５）
前記照明装置は、１以上のＬＥＤを含むことができる。（形態１−５、請求項６）
前記照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源であることができる。（形態１−６、請求項７）
前記検出装置はラインカメラであることができる。（形態１−７、請求項８）
前記検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことができる。（形態１−８、請求項９）
前記検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された３つの感光検出チップを含むことができる。（形態１−９、請求項１０）
前記検出装置は、異なる波長範囲の光を感光２次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素（dispersives Element）を持つ、２次元感光検出チップを含むことができる。（形態１−１０、請求項１１）
光線分割器（ビームスプリッタ）を、前記照明装置の光を前記検出装置の検出光線路と同一線上（kolinear）にするために備えることができる。（形態１−１１、請求項１２）
前記光線分割器は、偏光特性を有することができる。（形態１−１２、請求項１３）
前記照明装置及び前記検出装置は、前記照明光線路及び前記検出光線路がそれぞれ前記ウエハ表面の法線に対してある角度で傾斜するように配置されることができる。（形態１−１３、請求項１４）
前記照明装置及び前記検出装置の前記角度が調節可能であることができる。（形態１−１４、請求項１５）
前記１以上の照明装置は、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた照明領域（複数）を生成することができる。（形態１−１５、請求項１６）
第２の視点において、以下の展開形態が可能である。
前記第１及び第２の照明装置の少なくとも１つの前記照明光線路内に偏光装置を備えることができる。（形態２−１、請求項１８）
波長及び／又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲を前記ウエハ表面上に生成するため、前記ウエハ表面上に照明領域を生成するためのデジタルモジュレータを、前記２つの照明装置のうちの少なくとも１つの下流側に配置することができる。（形態２−２、請求項１９）
前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の共通の照明範囲に入射することができる。（形態２−３、請求項２０）
前記第１の照明装置及び前記第２の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた範囲（複数）を形成することができる。（形態２−４、請求項２１）
前記第２の照明装置及び前記第２の検出装置は、前記第２の照明光線路及び前記第２の検出光線路が前記ウエハ表面の法線に対してそれぞれある角度で傾斜するように配置されることができる。（形態２−５、請求項２２）
前記第２の検出光線路がなす前記角度は可変であることができる。（形態２−６、請求項２３）
前記第１又は前記第２の検出ユニットは単色光又は多色光で検出することができる。（形態２−７、請求項２４）
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、異なる波長に離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことができる。（形態２−８、請求項２５）
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることができる。（形態２−９、請求項２６）
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、１以上のＬＥＤを含むことができる。（形態２−１０、請求項２７）
前記第１及び／又は前記第２の照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源を備えることができる。（形態２−１１、請求項２８）
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、ラインカメラであることができる。（形態２−１２、請求項２９）
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことができる。（形態２−１３、請求項３０）
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された３つの感光検出チップを含むことができる。（形態２−１４、請求項３１）
前記第１及び／又は前記第２の検出装置は、異なる波長範囲（複数）の光を感光２次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素を持つ、２次元感光検出チップを含むことができる。（形態２−１５、請求項３２）
【００１３】
本発明によれば、ウエハ表面の検査装置が提供され、その照明装置は１以上の連続光源を含む。他の実施形態では、照明装置下流の照明光線路内に偏光装置が設けられる。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、上記の目的は、それぞれが連続光源として構成されたわずか２つの照明装置を含む装置によっても達成される。加えて、２つの照明装置の照明光線路のうちの少なくとも１つの照明光線路内に偏光装置を設置できる。
【００１５】
照明装置は、異なる波長で離散的に形成された複数の強度ピークを持つ光を放射する光源を含みうる。さらに、照明装置はそれぞれ必要な波長範囲にセットできるような連続的に調節可能な光源を含みうる。要求される波長範囲のスペクトル幅は検査に必要な要求に適合しうることはいうまでもない。
【００１６】
照明装置はさらにＬＥＤ照明を含みうる。この照明装置は、それぞれの波長又は波長範囲が対応するフィルタで調節可能であるような、広帯域バンドの光源として提供されうる。
【００１７】
検出装置はラインカメラとして構成しうる。検出装置は、トリリニア(trilinear)検出器を含み、トリリニア検出器のそれぞれのラインは適切な波長フィルタで提供される。さらに検出装置は、各チップが異なる波長を感知するように分光（ないし分散）装置（例えばプリズム）に関連して（一例としてその回りに）配置された３つの感光チップを含みうる。検出装置は、分光ないし分散要素(dispersives Element)をその上流に有する２次元感光チップも含むことがあり、異なる波長範囲は異なる感光チップの範囲の上に割り当てられている。この検出装置は画像スペクトロメータとみなすことができる。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、照明装置の光と検出装置の検出光線路（ビームスプリッタ）とを同一線上にするために光線分割器が用いられる。ここで用いる光線分割器は偏光特性を備えうる。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態によれば、照明装置と検出装置とは、照明光線路と検出光線路とがウエハ表面上の法線に対してそれぞれある角度をなすように配置される。照明装置と検出装置との角度をなす配置には、明視野配置がありうる。それは、照明光線路がウエハ表面上の法線となす角度と、検出光線路がウエハ表面上の法線となす角度とが等しい場合をいう。暗視野配置では、照明光線路がウエハ表面上の法線となす角度と、検出光線路がウエハ表面上の法線となす角度とが異なっている。即ち、この法線に対し、照明光線路と検出光線路はそれぞれの角度をもって斜交している。
【００２０】
本発明の他の実施形態では、第１及び第２の照明装置と、第１及び第２の検出装置が設けられる。更なる実施形態では、各照明装置は連続光源を含み、少なくとも１つの照明装置の照明光線路内には偏光装置を備えてもよい。
【００２１】
２つの照明装置は、第１の照明装置と第２の照明装置からの光がウエハ表面の同一の範囲に同時に存在するように配置されうる。第１の照明装置の照明光線路は、第１の検出装置の検出光線路と光線分割器を介して同一線上に形成されうる。
【００２２】
第２の照明装置と第２の検出装置はウエハ表面上の法線上に配置されうる。ここで、第２の検出光線路のなす角度は調節可能である。
【００２３】
第１の検出装置は、高解像度で検出できるように例えば単色光で構成しうる。第２の検出装置は例えば多色光であり、第１の検出装置に比べて低解像度であってもよい。
【００２４】
１以上の照明光線路内に偏光装置を配置することが有利である。さらに、回折格子タイプの構造（いわゆる０次回折）を用いて、偏光方向に対する回折格子の配向を決定できる。同様に、ウエハ上に回折格子構造があるか否か（そしてもし必要ならどこにあるか）を決定することも可能である。現状のマクロ検査で用いられる５μｍより大の範囲のかなり低い解像度では、これは達成できない。もしもウエハ上に存在する構造の格子周期がわずかな照明波長の範囲かそれ以下の場合、本発明の使用が特に有利である。
【００２５】
本発明の添付図面を参照し典型例を以下に説明する。本発明の更なる特徴、目的及び利点は、添付の図面から明らかであろう。同一の符号は同一の要素か、本質的に等価な効果を有する要素群又は機能体を示す。
【実施例】
【００２６】
図１は半導体基板上の構造を検査するシステムを示す。システム１は内部に本発明の装置を含む。システム１は例えば半導体基板又はウエハのための１以上のカートリッジ要素３を有する。画像、画像データ或いは個々のウエハ又は加工された半導体基板のデータは測定ユニット５に記録される。ウエハ又は半導体基板のためのカートリッジ要素３と測定ユニット５の間には、移送機構９が配置される。システムそのものは、架台範囲１２を規定するハウジング１１の中に収納されている。さらに、個々の画像データを評価又は処理するための１以上のコンピュータがシステム１に統合されている。システム１はディスプレイ１３及びキーボード１４を備える。使用者は、キーボード１４を用いて、システム制御のためのデータ入力や、記録した個々のウエハからのデータ、画像データ及び画像を評価するためのパラメータ入力さえも行うことができる。ディスプレイ１３上には、システム１の複数の使用者のインターフェイスが表示される。加えて、測定中の情報が、使用者インターフェイス上に表示される。システム１は、さらなる測定手段（図示せず）をシステム１に追加できるように、モジュラー構造をとりうる。追加の測定手段は別な検査方法のために利用できる。
【００２７】
図２は本発明の１つの実施形態である。この装置は、照明光線路２０ａを規定する照明装置２０を含む。装置は検出光線路２１ａを規定する検出装置２１をさらに含む。偏光特性を持つ光線分割器（ビームスプリッタ）２５が、照明光線路２０ａを検出光線路２１ａと同一線上に持ってくるために備えられる。従って、光線分割器２５は照明装置２０から放射された光をウエハ２３の表面２２に向ける。ウエハ２３の表面２２から放射又は反射した光は、検出光線路２１ａに沿って検出器２１に至る。光線分割器２５は、照明装置２０から放射された光が実質的にウエハ表面上に垂直に当たるように配置されていることに注意する必要がある。照明装置２０からの光は、ウエハ２３の表面２２の所定範囲２６を照明する。その結果、その時に照明されているウエハ２３の表面２２の範囲（照射領域）２６のみが検出装置２１で検出される。ウエハ２３（又は半導体基板）は可動構成された支持手段２８の上に置かれる。支持手段２８は例えば回転可能に、又はｘ−ｙ軸方向のように空間を２つの直交方向に移動可能なように構成できる。この移動設備（ないし機構）を設けることにより、本発明に係る装置を用いてウエハ２３の表面２２の全体を検査することができる。ウエハ２３の表面２２を走査する方法の詳細は、図７を参照して後述する。
【００２８】
図２を参照すると、検出装置２１は、データ読み取り手段として機能し、検出データの読み取り、評価又は保持するためのコンピュータ１５にデータライン２１ｂを介して接続されている。データ読み取り手段は、連続光源を用いてウエハ２３の表面２２の連続走査が可能なように構成し、適用される。ここで、データ読み取り手段の読み取り速度は、ウエハ２３の支持手段２８の移動速度と同期する必要がある。
【００２９】
図３は、偏光装置２７を照明光線路２０ａ内に配置した、照明装置２０と検出装置２１の配置の１つの実施形態の概略図である。１以上の偏光装置２７が照明装置２０と光線分割器２５の間に配置されている。本発明に係る装置の解像度は、この偏光装置２７によって強調（高解像度化）される。それ以外は、この装置は図２に示す装置と同じ特徴を持つ。
【００３０】
図４は、本発明に係る装置の他の実施形態であり、ウエハ２３の表面２２の高解像度検査に適したものである。照明装置２０及び検出装置２１が、ウエハ２３の表面２２の垂線（法線）３０に対して小さな角度３４をなして配置されている。この配置では、照明光線路２０ａは、ウエハ２３の表面２２に対して直角である法線３０に対し、小さな角度３４を形成している。検出装置２１も同様に、検出装置２１により規定される検出光線路２１ａが法線３０に対して小さな角度３５をなすように配置される。照明光線路２０ａ内には光学装置ないしレンズ３１が配置され、照明装置２０により放射された光を（所定ビームに）成形（formen）し、ウエハ２３の表面２２に狭い線又は対応して形成された光スポットを結像する。偏光装置２７はレンズ３１の下流に追加的に配置（後置）しうる。本発明のためには偏光装置２７は必ずしも必要ではない。偏光装置２７は、検出装置２１による画像データの記録のコントラストを強調するためである。ウエハ２３の表面２２から放射又は反射された光は、光学装置３２を介して検出装置２１に到達し、そこで適切な方法で分析され、記録される。
【００３１】
図５−Ａは本発明に係る装置の更なる一実施形態を示す。第１の照明装置２０１は第１の照明光線路２０ａ１を規定する。さらに、第２の照明装置２０２は第２の照明光線路２０ａ２を規定する。第１の照明装置２０１は、それに関連付け（割当て）られる第１の検出装置２１１を有する。第２の照明装置２０２は、それに関連付けられる第２の検出装置２１２を有する。第１の照明装置２０１の第１の照明光線路２０ａ１内には、第１の照明光線路２０ａ１を第１の検出光線路２１ａ１と同一の線上に持ってくるための光線分割器２５が配置される。光線分割器２５は、偏光光線分割器として構成されることが好ましい。第２の照明装置２０２の第２の照明光線路２０ａ２と第２の検出装置２１２は、第２の照明光線路２０ａ２と第２の検出光線路２１ａ２が、ウエハ２３の表面２２の法線３０に対してそれぞれ第１の角度４１及び第２の角度４２をなすように配置される。第１の検出装置２１１及び第２の検出装置２１２は、単色光（monochrom）又は多色光（polychrom）で構成しうる。検出装置２１１及び２１２が単色光の場合、ウエハ２３の表面２２の高解像度検出が可能である。検出装置２１１及び２１２が多色光の場合、ウエハ２３の表面２２の低解像度検出が可能である。図示の場合、第２の照明光線路２０ａ２の法線３０に対する傾きを規定する第１の角度４１は、第２の検出光線路２１ａ２が法線３０となす第２の角度４２と等しく、明視野配置となる。暗視野配置も可能であり、第１の角度４１と第２の角度４２が等しくない場合である。検出装置２１１及び２１２の構成には複数の実施形態がありうる。第２の検出光線路２１ａ２内に、ウエハ２３の表面２２からの反射光を多色光検出器であるそれぞれの検出要素に向けるための分散（ないし分光）要素（dispersives Element）をさらに配置する。図８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃは、検出装置２１１及び２１２の可能な構成の３つの異なった実施形態を示す。
【００３２】
図５−Ｂはウエハ２３の表面２２の照明領域３５ａ及び３５ｂの可能な配置を示す。第１の照明装置２０１及び第２の照明装置２０２の照明領域３５ａ及び３５ｂが重なり合う（図示せず）可能性（場合）以外に、図５−Ｂは照明領域３５ａ及び３５ｂが走査方向６３において（関して）互いに離れている。ウエハ２３は支持手段２８の上に配置されているので、ｘ及びｙ軸方向へ移動可能であり、照明領域３５ａ及び３５ｂはウエハ２３の表面２２に並んだダイ（複数）（ウエハ上の半導体チップ）６４の上を移動する。
【００３３】
図６は再度照明装置２０及び検出装置２１の変形配置例を示す。図６の配置では、照明光線路２０ａ及び検出光線路２１ａは、ウエハ２３の表面２２の法線３０に対して角度４１及び角度４２だけ傾いている。もしも角度４１と角度４２とが等しい場合、これを明視野配置という。もしも角度と角度４２とが等しくない場合、これを暗視野配置という。使用者が測定に関する問題に対応して２つの配置を切り替えることができることは特に有利である。ある場合は、明視野配置のほうが暗視野配置よりも測定上の問題を解決するのに適しているかもしれないし、逆もまたしかりである。
【００３４】
図７は、どのようにウエハ２３の表面２２の全体を検出又は走査するかを示す。１以上の照明装置２０がウエハ２３の表面２２上に照明スポット６０を生成し、これはただ１つの照明装置が備えられた場合に図５−Ｂの照明領域３５ａ又は３５ｂのいずれか１つに相当する。照明スポット６０はまた、複数の照明装置による２又はそれ以上の照明領域を重ね合わせた場合にも生成される。照明スポット６０は、線状にも、狭い範囲にも、どんな特殊な形状にも、また対称的な範囲にも形成できる。もしも照明スポット６０が線状の場合、照明スポット６０の長さはその幅よりも長い。照明スポット６０は、ウエハ２３の表面２２の全領域を走査するために、ウエハ２３をｘ方向（走査方向６３、図５−Ｂの矢印参照）及びｙ方向に移動させることによって、ジグザグ（メアンダ）状線６１に沿って掃引（誘導）される。
【００３５】
図８−Ａは、図５−Ａの配置の詳細図であり、検出装置はトリリニア検出器から構成されている。検出器２１１又は２１２は平行に並列した３つの検出ライン５０１、５０２、５０３（所定ビッチないし間隔をもって並列）より成り、それぞれ対応する色フィルタ５１１、５１２、５１３を備える。トリリニア検出器を用いることにより、各検出ライン５０１、５０２、５０３はウエハ２３の表面２２からのそれぞれ異なる色による各光情報を、色フィルタないし波長フィルタ５１１、５１２、５１３の各構成配置により、検出することができる。
【００３６】
図８−Ｂは、検出装置２１１及び／又は２１２の他の実施形態を示し、検出装置は複数の検出チップ５３１、５３２、５３３を含む。検出チップ５３１、５３２、５３３は、それぞれの検出チップ５３１、５３２、５３３が異なる色情報を受け取るように、入射光をスペクトル（分光学）的に分割するための分光（分散）装置５４の周囲（近傍）にそれぞれスペクトル的に対応して配置されている。特別な実施形態においては、第１の検出チップ５３１は赤色光を検出でき、第２の検出チップ５３２は緑色光を検出でき、第３の検出チップ５３３は青色光を検出できる。
【００３７】
図８−Ｃは検出装置２１１及び／又は２１２の１つの実施形態を示し、検出装置は２次元の検出チップ５５からなる。この場合、分光要素７０が第２の検出光線路２１ａ１又は２１ａ２内に配置される。分光（分散）要素７０は、検出された光が検出チップ５５の個々の検出ライン７１の上にスペクトル的に分割される態様で結像されるように、検出光線路２１ａ１又は２１ａ２内の検出光の各スペクトル部分を空間的に分離するためのものである。空間的に分離された光を適切な方法で２次元検出チップ５５の個々の検出ライン７１上に結像させる、レンズ（図示せず）を分光要素７０の下流側に配置することもできる。ここで示す典型的な実施形態は画像スペクトロメータである。
【００３８】
図９−Ａは、照明光線路２０ａにおける他の実施形態である照明装置６５を示す概略図である。照明装置６５は、光源６７の照明光線路２０ａ内にデジタルモジュレータ６６（ＤＭＤ）を含む。照明装置６５が照明光線路２０ａ内に配置されている。図９−Ａに示す配置では、照明光線路２０ａ及び検出光線路２１ａは、ウエハ２３の表面２２の法線３０に対してそれぞれ４１及び４２の角度をなしている。角度４１が角度４２に等しい場合、明視野配置と呼ばれる。角度４１が角度４２に等しくない場合、暗視野配置と呼ばれる。この実施形態は、使用者が測定に関する問題に応じて２つの配置を切り替えることができるという特に有利な点を持つ。ある場合は、明視野配置のほうが暗視野配置よりも測定上の問題を解決するのに適しているかもしれないし、逆もまたしかりである。
【００３９】
図９−Ｂは、ＤＭＤ６６を用いてウエハ２３の表面２２に現れる可能性のある照明パターン８５の一例の概略図である。図９−Ｂでは、照明パターン８５がウエハ２３の表面２２に配置された複数のダイ６４も含めて示されている。照明パターン８５は、例えば「ストリート」と呼ばれるダイ６４の間の（間隔）範囲８６が、ダイ６４それ自身とは異なる強度で照明されるように構成できうる。照明パターン８５の範囲が、波長及び／又は強度に応じて互いに異なるように構成することも考えられる。
【００４０】
図１０は、照明装置２０がスペクトル的に線状の光源として構成された場合の、照明光のスペクトル組成を示す。図１０では、横軸８２は波長λを、縦軸８３は強度Ｉを示す。スペクトル的に線状の光源は、互いに異なる波長λの位置に異なるピーク８０を示すことが容易にわかる。スペクトル的に線状の光源により形成されるピーク（複数）から、ウエハ２３の表面２２はあるスペクトル（特性ないしパターン）をもって照明されることが明らかである。
【００４１】
図１１も横軸９０は波長λを、縦軸９１は強度Ｉを示す。連続的に調節可能な光源は、本質的に波長λに依存しない（フラットないしなだらかな）強度特性９２を示す。連続的に調節可能な光源は、使用者により選択された波長範囲又は波長ピーク９３が放射されるように制御される。ウエハ２３の表面２２は、この波長ピーク（ないし帯域、バンド）又はスペクトル間隔で照明できる。
【００４２】
図１２は、照明装置２０がＬＥＤで構成された場合の照明強度を示す。ここでも横軸１００は波長λを、縦軸１０１は強度Ｉを示す。ただ１種のＬＥＤが用いられた場合は、きれいなピーク１０２が波長λに見られる。ウエハ表面はこの強度ピークで照明される。異なる波長の光を発する複数のＬＥＤを用いることができることはいうまでもない。その場合、図１０の図において異なる波長に複数の強度ピークが表れることは明白である。
【００４３】
図１３は、フィルタ、好ましくはくし型フィルタ（Kammfilter）を用いた広帯域光源を示す。まず広帯域光源は本質的に波長λに依存しない光を放射する。これは図１３（Ａ）に示す。横軸１１０は波長λ、縦軸１１１は強度Ｉである。くし型フィルタは狭い波長範囲（帯域）のみ光を透過する効果を持つ。図１３（Ｂ）（横軸１１０は波長λ、縦軸１１１は強度Ｉである）に示すように、くし形フィルタは異なる波長に強いピーク（複数）を生ずる。広帯域光源とくし型フィルタを組み合わせることによって、図１３（Ｃ）（横軸１１０は波長λ、縦軸１１１は強度Ｉである）に示す結果が得られる。３帯域くし型フィルタを用いた場合、広帯域光源は最終的に異なる波長に３つの対応する波長ピークを持つ光となる。
【００４４】
以上本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、請求項に記載の範囲で当業者が変形又は変更することができる範囲は本発明に含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ウエハ又は加工された半導体基板上の欠陥検出システムの一例の概略図である。
【図２】本発明に係る装置の照明装置と検出装置の配置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の照明装置と検出装置の配置の１つの実施形態において、照明光線路内に偏光装置を配置した場合の概略図である。
【図４】本発明の照明装置と検出装置の配置の他の実施形態である。
【図５−Ａ】本発明のさらなる実施形態において、第１及び第２の照明装置と、第１及び第２の検出装置を備える場合の一例の概略図である。
【図５−Ｂ】ウエハ表面の照明範囲の可能な配置例を示す。
【図６】本発明のさらなる実施形態において、照明装置と検出装置がそれぞれ互いにある角度をなして配置されている場合の一例の概略図である。
【図７】本発明に係る装置を用いて、どのようにウエハ又は加工された半導体要素の全体を検査（走査）するかの一例を示す概略図である。
【図８−Ａ】図５−Ａに示す配置において、検出装置がトリリニア検出器からなる場合の詳細図である。
【図８−Ｂ】検出装置が複数の検出チップからなる場合の、検出装置の他の実施形態である。
【図８−Ｃ】検出装置が２次元の検出チップからなる場合の、検出装置の１つの実施形態である。
【図９−Ａ】照明装置と検出装置の配置の１つの実施形態において、照明光線路内にＤＭＤを配置した場合の概略図である。
【図９−Ｂ】ＤＭＤを用いて生成された、ウエハ表面上の可能な照明パターンの一例を示す概略図である。
【図１０】線光源から放射される光のスペクトルの一例を示す。
【図１１】連続的に調節可能な光源の強度特性の一例を示すグラフである。
【図１２】ＬＥＤから放射される光の強度特性の一例を示すグラフである。
【図１３】広帯域バンドの光源を用いた場合に得られる、対応するスペクトル照明バンド（複数）の一例の概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  システム
３  カートリッジ要素
５  測定ユニット
９  移送機構
１１  ハウジング
１２  架台範囲
１３  ディスプレイ
１４  キーボード
１５  コンピュータ
２０  照明装置
２０ａ  照明光線路
２１  検出装置
２１ａ  検出光線路
２１ｂ  データライン
２２  ウエハの表面
２３  ウエハ
２５  光線分割器（ビームスプリッタ）
２６  範囲
２７  偏光装置
２８  支持手段
３０  法線
３１  レンズ
３２  光学装置
３５ａ、３５ｂ  照明領域
４１  （第１の）角度
４２  （第２の）角度
５５  （２次元）検出チップ
６０  照明スポット
６４  ダイ
６５  照明装置
６６  デジタルモジュレータ（ＤＭＤ）
６７  光源
７０  分光（ないし分散）要素
８５  照明パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８−Ａ】
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【図８−Ｂ】
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【図８−Ｃ】
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【図９−Ａ】
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【図９−Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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