(57)【要約】【課題】簡易かつ低費用で明視野照明と暗視野照明との両方を実現する。【解決手段】光源と、光源からの入射光の共役点に配置される輪帯フィルタとを具備し、さらに、輪帯フィルタを通過した入射光の方向を変更するビームスプリッタとを具備し、該ビームスプリッタにより方向が変化した入射光は標本に入射した後に該標本により反射光として反射されており、前記反射光は前記ビームスプリッタを通過しており、入射光を輪帯フィルタにより標本に対して斜めに入射させるようにすることにより、反射光のうちの高次の回折光のみが入射光の光路内に進入するようにした外観検査装置が提供される。さらに、ビームスプリッタを通過した反射光の共役点に配置されるアパーチャを具備し、入射光の周方向反対側に反射する反射光の低次の回折光をアパーチャにより遮断するようにしてもよい。また輪帯フィルタおよびアパーチャの寸法が可変でもよい。【選択図】　　　図１
2004101406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源からの入射光の共役点に配置される輪帯フィルタとを具備し、該輪帯フィルタは中心付近に位置する光遮断部分と該光遮断部分の周りに位置する環状の光透過部分とを備えており、
さらに、
該輪帯フィルタを通過した入射光の方向を変更するビームスプリッタとを具備し、該ビームスプリッタにより方向が変化した入射光は標本に入射した後に該標本により反射光として反射されており、前記反射光は前記ビームスプリッタを通過しており、
前記輪帯フィルタにより前記入射光を前記標本に対して斜めに入射させるようにした外観検査装置。
【請求項２】
前記輪帯フィルタの寸法が可変である請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
さらに、前記ビームスプリッタを通過した前記反射光の共役点に配置されるアパーチャを具備し、該アパーチャは中心付近に位置する光透過部分と該光透過部分の周りに位置する環状の光遮断部分とを備えており、
前記入射光の周方向反対側に反射する前記反射光の低次の回折光を前記アパーチャにより遮断するようにした請求項１または２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記アパーチャの寸法が可変である請求項３に記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記環状フィルタの前記光透過部分の寸法が前記アパーチャの前記光遮断部分の寸法に等しいようにした請求項３に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外観検査装置、特に半導体製造に使用されるウェハーの外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の工程を経て製造される半導体製造においては、ウェハー上に形成されるパターンが特定の工程において検査される。通常は明視野式外観検査装置によって明視野照明下で検査が行われているが、近年のウェハー上パターンの微細化により暗視野照明下で検査するのが必要な場合が急速に増している。このため、通常の明視野式外観検査装置において暗視野照明状態を形成するために暗視野照明専用光路を設置することが想定されており、また明視野照明から暗視野照明に切替可能な外観検査装置も開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−１９２６１６号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、明視野式外観検査装置に暗視野照明専用光路を設置する場合には、この暗視野照明専用光路を明視野式外観検査装置の対物レンズの外縁周りに設置する必要があるので、装置全体が大型化かつ複雑化すると共に製造費用も増す。また、このような場合には暗視野照明用の光源が別途必要となりうるので装置全体がさらに大型化する可能性がある。さらに明視野式外観検査装置において暗視野照明を行う際には絶対光量が不足しうるので、十分な検査ができない可能性もある。
【０００５】
また、前述した特許文献１においては明視野照明と暗視野照明との両方に使用可能な検査装置が開示されているが、特許文献１における検査装置においては、明視野照明の光源と暗視野照明の光源とを共用しているので切替手段が必要となり、これにより検査装置の構造が複雑化および大型化すると共に製造費用も増大することとなる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、大型化および複雑化することなしに簡易かつ低費用で明視野照明と暗視野照明との両方を実現可能な外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項１に記載の発明によれば、光源と、該光源からの入射光の共役点に配置される輪帯フィルタとを具備し、該輪帯フィルタは中心付近に位置する光遮断部分と該光遮断部分の周りに位置する環状の光透過部分とを備えており、さらに、該輪帯フィルタを通過した入射光の方向を変更するビームスプリッタとを具備し、該ビームスプリッタにより方向が変化した入射光は標本に入射した後に該標本により反射光として反射されており、前記反射光は前記ビームスプリッタを通過しており、前記輪帯フィルタにより前記入射光を前記標本に対して斜めに入射させるようにした外観検査装置が提供される。
【０００８】
すなわち請求項１に記載の発明によって、輪帯フィルタにより入射光を標本に対して斜めに入射させることにより、入射光の光路に反射光のうちの高次の回折光が進入するようになる。これにより暗視野照明（ダークフィールド）状態を形成することができる。従って、請求項１に記載の発明においては輪帯フィルタを単に入射光の共役点に配置することにより、暗視野照明状態を極めて容易に形成することができる。またこの輪帯フィルタを単に取り外すことにより明視野照明状態に容易に戻すことができるので、大型化および複雑化することなしに簡易かつ低費用で明視野照明と暗視野照明との両方を実現可能な外観検査装置を提供することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、前記輪帯フィルタの寸法が可変である。
すなわち請求項２に記載の発明によって、輪帯フィルタの寸法を調節することにより、最適な照明状態を形成することができる。輪帯フィルタの寸法を調節するために、異なる寸法の複数の輪帯フィルタが設けられた円板を外観検査装置に設けるのが好ましい。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、さらに、前記ビームスプリッタを通過した前記反射光の共役点に配置されるアパーチャを具備し、該アパーチャは中心付近に位置する光透過部分と該光透過部分の周りに位置する環状の光遮断部分とを備えており、前記入射光の周方向反対側に反射する前記反射光の低次の回折光を前記アパーチャにより遮断するようにした。
すなわち請求項３に記載の発明によって、入射光の周方向反対側に進入した反射光のうちの低次の回折光がアパーチャにより遮断される。すなわち反射光の低次の回折光が遮断されて高次の回折光のみが通過することとなり、これによりさらに完全な暗視野照明状態を形成することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、前記アパーチャの寸法が可変である。
すなわち請求項４に記載の発明によって、アパーチャの寸法を調節することにより、最適な照明状態を形成することができる。アパーチャとして一般的な絞りを採用するのが好ましい。またアパーチャとして液晶アパーチャを採用することもできる。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、前記環状フィルタの前記光透過部分の寸法が前記アパーチャの前記光遮断部分の寸法に等しいようにした。
すなわち請求項５に記載の発明によって、最も暗い暗視野照明状態を形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１（ａ）は本発明に基づく外観検査装置の概略図である。図１（ａ）に示されるように本発明に基づく落射照明明視野式の外観検査装置１０は、他の一般的な外観検査装置と同様な光源２０と、光源２０からの光をコリメートまたは収束させる複数のレンズ４１から４６と、光の方向を変化させるためのビームスプリッタ３０（ハーフミラー）とを概ね含んでいる。検査されるべきウェハー５０は外観検査装置１０のステージ３５上に設置されており、ウェハー５０の状態が上方に配置されたカメラ部７０、例えばＴＤＩカメラにより観測される。
【００１４】
図１（ａ）を参照しつつ本発明の外観検査装置１０の動作を説明する。外観検査装置１０の光源２０からの光は光源２０に隣接するよう設けられたコリメータレンズ４１によりコリメートされる。コリメートされた光はレンズ４２により収束されて、次いでレンズ４３を介してビームスプリッタ３０に進入する。図１（ａ）に示されるようにレンズ４２とレンズ４３との間には共役点３１が形成されており、後述する輪帯フィルタ６１がこの入射側の共役点３１に配置されている。ビームスプリッタ３０によって光の方向が変えられ、本発明においては約９０°の角度だけ変えられる。次いで、光はレンズ４４により収束されて、次いで対物レンズ４５を介してウェハー５０に入射する。レンズ４４と対物レンズ４５との間には共役点３２が形成されている。ウェハー５０上で反射した反射光は対物レンズ４５およびレンズ４４を再び通過する。次いでこの反射光はビームスプリッタ３０を通過してレンズ４６によってカメラ部７０に収束される。図１（ａ）に示されるように、ビームスプリッタ３０を通過した後の光路において共役点３３がレンズ４４とレンズ４６との間に形成されており、後述するアパーチャ６５がこの反射側の共役点３３に配置されている。
【００１５】
図１（ａ）に示されるように本発明の外観検査装置１０においては輪帯フィルタ６１が共役点３１において光軸に対して垂直に配置されている。図１（ｂ）は輪帯フィルタの拡大図である。輪帯フィルタ６１は円板状の部材であって、中心付近に位置する光遮断部分６２とこの光遮断部分６２周りに位置する環状の光透過部分６３とから構成されている。このような光遮断部分６２が存在しているために、輪帯フィルタ６１を通過する光の断面は環状となる。従って、ウェハー５０上には環状の光が入射することとなる。さらに、この光は対物レンズ４５によって収束されているので、入射光にはウェハー５０に対して垂直に入射する光の成分はほとんど存在しておらず、ほとんど全ての入射光はウェハー５０に対して斜めに入射することとなる。
【００１６】
このような場合には、ウェハー５０に斜入射してウェハー５０上で反射した反射光のうちの低次の回折光、例えば０次および１次の光は、斜入射した入射光の入射光路には進入しない。従って、反射光のうちの高次の回折光、例えば２次以上の光のみが、斜入射した入射光の入射光路に選択的に進入することとなる。これにより暗視野照明（ダークフィールド）状態を形成することができる。すなわち本発明においては輪帯フィルタを単に入射光の共役点に配置することにより暗視野照明状態を極めて容易に形成することができる。またこの輪帯フィルタ６１を単に取り外すことにより明視野照明状態に容易に戻すことができるので、本発明においては、大型化および複雑化することなしに簡易かつ低費用で明視野照明と暗視野照明との両方を実現可能な外観検査装置を提供することができる。
【００１７】
また、輪帯フィルタ６１の光遮断部分６２および光透過部分６３の寸法は可変であるのが好ましく、これにより最適な照明状態を形成することができる。このような場合には、外形が等しくて光遮断部分６２および光透過部分６３の寸法の異なる複数の輪帯フィルタ６１が周方向に配置された大型円板（図示しない）を採用することができる。この大型円板を共役点３１に隣接するように回転可能に配置し、次いで大型円板を回転させることにより最適な寸法の輪帯フィルタ６１を選択することができる。
【００１８】
図１（ａ）に示されるように本発明の外観検査装置１０においてはアパーチャ６５が共役点３３において光軸に対して垂直に配置されている。図１（ｃ）はアパーチャの拡大図である。アパーチャ６５は円板状の部材であって、中心付近に位置する光透過部分６６とこの光透過部分６６周りに位置する環状の光遮断部分６７とから構成されている。またアパーチャ６５の外形は輪帯フィルタ６１の外形にほぼ等しくなっている。前述したように輪帯フィルタ６１によって反射光のうちの低次の回折光は斜入射した入射光の入射光路には進入しないが、この低次の回折光はこの入射光からみて周方向反対側の光路に進入する可能性がある。このように低次の回折光が進入する場合には暗視野照明状態を形成するのが困難となるので、前述したアパーチャ６５を反射側の共役点３３に配置することにより、光路内における反射光のうちの低次の回折光を遮断することができる。これにより、反射光のうちの高次の回折光のみが光路に進入することとなり、さらに完全な暗視野照明状態を形成することができる。また、前述した輪帯フィルタ６１と同様に、アパーチャ６５も共役点３３から容易に取り外すことができる。
【００１９】
また、アパーチャ６５の光透過部分６６および光遮断部分６７の寸法は可変であるのが好ましく、これにより最適な照明状態を形成することができる。アパーチャ６５として一般的な絞りを採用することによりアパーチャ６５の光透過部分６６および光遮断部分６７の寸法を極めて容易に変更することができる。さらに、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示されるように、輪帯フィルタ６１の外形とアパーチャ６５の外形とが等しくて、輪帯フィルタ６１の光透過部分６３の寸法とアパーチャ６５の光透過部分６６の寸法とが等しいのが好ましい。このような場合には、最も暗い暗視野照明状態を形成することができる。
【００２０】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、大型化および複雑化することなしに簡易かつ低費用で明視野照明と暗視野照明との両方を実現できるという共通の効果を奏しうる。
【００２１】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、輪帯フィルタの寸法を調節することにより、最適な照明状態を形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、さらに完全な暗視野照明状態を形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、請求項４に記載の発明によれば、アパーチャの寸法を調節することにより、最適な照明状態を形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、請求項５に記載の発明によれば、最も暗い暗視野照明状態を形成することができるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に基づく外観検査装置の概略図である。
（ｂ）輪帯フィルタの拡大図である。
（ｃ）アパーチャの拡大図である。
【符号の説明】
１０…外観検査装置
２０…光源
３０…ビームスプリッタ
３１、３２、３３…共役点
３５…ステージ
４１…コリメータレンズ
４２、４３、４４…レンズ
４５…対物レンズ
４６…レンズ
５０…ウェハー
６１…輪帯フィルタ
６２…光遮断部分
６３…光透過部分
６５…アパーチャ
６６…光透過部分
６７…光遮断部分
７０…カメラ部
【図１】
2004101406.tif 000003