(57)【要約】【課題】  分解能の高いシリコンウエハの観察装置を提供する。【解決手段】  ハロゲンランプからなる光源１からの光は、レンズ２によってコリメートされ、赤外線カット用フィルタ３、バンドパスフィルタ４を通って、レンズ５により平行光束となり、ハーフミラー６で反射される。反射された照明光は、対物レンズ７により、シリコンウエハ８上に集光され、シリコンウエハ８の被観察面を落射照明する。シリコンウエハ８の下面には回路パターンが形成されており、シリコンウエハ８を透過して照明された回路パターンからの反射光は、再びシリコンウエハ８を透過し、対物レンズ７を通ってハーフミラー６を透過し、結像レンズ９により、撮像装置であるＣＣＤカメラ１０の撮像面に結像する。このようにして、回路パターンの像が観察される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察光を、シリコンウエハを透過させ、前記シリコンウエハを透過した光を観察する、前記シリコンウエハの観察装置であって、前記観察光は、光源からの光を、中心透過波長が1100nm±20nm、半値全幅が100nm以下であるバンドパスフィルタを透過させたものであることを特徴とするシリコンウエハの観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリコンウエハの観察装置であって、前記バンドパスフィルタと光源との間に、波長1100nmの光の透過率と波長1300nmの光の透過率との比が、10：１以上であるショートパスフィルタを設けたことを特徴とするシリコンウエハの観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハの観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハの観察装置を用いた例として、シリコンウエハの回路面の裏面から検査光を照射し、シリコンウエハを透過した（シリコンウエハのパターンが形成されていない面から入射してシリコンウエハ中を透過し、パターンで反射されて、再びシリコンウエハ中を透過してパターンが形成されていない面から出射する場合をふくむ）光を赤外線顕微鏡等や、ＣＣＤカメラ等の観察装置で観測することにより、シリコンウエハの検査を行うことが従来から行われている。光源装置として、例えばハロゲンランプを用いることが知られている。
【０００３】
しかしながら、シリコンウエハに形成されるパターンが微細化するに従って、より分解能の良い観察装置が求められている。一般に検査光として用いる光の波長域が広いと、光学系の色収差が大きくなり、分解能を低下させる。このため、検査光として用いる光の波長域を制限する方法が考えられている。例えば、特開２００３−１５８７３７号公報（特許文献１）には、被検査対象であるシリコンウエハと同じ部材を用いたバンドパスフィルタを使用した光源装置と赤外線撮像装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５８７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される方法では、シリコンウエハを透過する光の波長域が広いために、色収差の発生を十分抑えることができない。又、近年、シリコンウエハに形成されるパターンの集積度を上げるために、パターンを微細化するのみならず、シリコンウエハを貼り合わせて、３次元的にパターンを形成する方法が用いられるようになってきている。この場合、シリコンウエハの厚みが厚くなり、観察を行うためには、より強度の強い検査光が必要となると共に、より分解能の高い観察装置が必要となってきている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、分解能の高いシリコンウエハの観察装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための第１の手段は、観察光を、シリコンウエハを透過させ、前記シリコンウエハを透過した光を観察する、前記シリコンウエハの観察装置であって、前記観察光は、光源からの光を、中心透過波長が1100nm±20nm、半値全幅が100nm以下であるバンドパスフィルタを透過させたものであることを特徴とするシリコンウエハの観察装置である。
【０００８】
本手段においては、ハロゲンランプ等の強度の強い光源からの光を、中心透過波長が1100nm±20nm、半値全幅が100nm以下であるバンドパスフィルタを透過させ、透過した光でシリコンウエハの観察（撮像を含む）を行うようにしている。シリコンウエハの透過率は波長が1000nm以下ではほとんど０に近いので、シリコンウエハに吸収され観察光として寄与しない。一方、撮像素子として一般的に使用されるＣＣＤは、波長が1200nm以上の光に対して感度が著しく低下する。
【０００９】
よって、有効にシリコンウエハの観察に用いられる光の波長域は1000〜1200nmの波長の光であり、その他の波長帯域の光は、光学系の色収差を増加させたり、迷光となってノイズの原因となるだけである。本手段においては、バンドパスフィルタにより、観察光の波長を前述のように制限しているので、光学系の色収差の発生や、迷光の発生が抑制され、分解能の良いシリコンウエハの検査が可能となる。なお、本手段及び請求項１において、「シリコンウエハを透過した光」というのは、シリコンウエハのパターンが形成されていない面から入射してシリコンウエハ中を透過し、パターンで反射されて、再びシリコンウエハ中を透過してパターンが形成されていない面から出射するような光を含むものである。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記バンドパスフィルタと光源との間に、波長1100nmの光の透過率と波長1300nmの光の透過率との比が、10：１以上であるショートパスフィルタを設けたことを特徴とするシリコンウエハの観察装置である。
【００１１】
一般にバンドパスフィルタは熱に弱いので、本手段においては、光源とバンドパスフィルタの間にショートパスフィルタ（熱線吸収フィルタ）を配置することにより、バンドパスフィルタを熱から保護している。このショートパスフィルタは、検査に寄与しない1300nm以上の波長の赤外線をカットすることによりそれ以後の光学系を熱から保護している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、分解能の高いシリコンウエハの観察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】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態であるシリコンウエハの観察装置の概要を示す図である。ハロゲンランプからなる光源１からの光は、レンズ２によってコリメートされ、ショートパスフィルタからなる赤外線カット用フィルタ３、バンドパスフィルタ４を通って、レンズ５により平行光束となり、ハーフミラー６で反射される。反射された照明光は、対物レンズ７により、シリコンウエハ８上に集光され、シリコンウエハ８の被観察面を落射照明する。シリコンウエハ８の下面には回路パターンが形成されており、シリコンウエハ８を透過して照明された回路パターンからの反射光は、再びシリコンウエハ８を透過し、対物レンズ７を通ってハーフミラー６を透過し、結像レンズ９により、観察装置（撮像装置）であるＣＣＤカメラ１０の撮像面に結像する。このようにして、回路パターンの像が観察される。
【００１４】
赤外線カット用フィルタ３の分光透過率特性は、例えば図２に示すようなものであり、波長1100nmの光を95％以上透過し、波長1300nmの光をほとんどカットする。一方、バンドパスフィルタ４の分光透過率特性は、例えば図３に示すようなものであり、中心透過波長が1100nmであり、波長1070〜1130nmの光を95％透過し、波長1050nm以下、波長1150nm以上の光をほとんどカットする。これらのフィルタは、たとえば誘電体膜を積層させた多層膜により作製される。この実施の形態においては、熱源に近い、バンドパスフィルタ４の前に赤外線カット用フィルタ３を設けることにより、バンドパスフィルタ４を熱から守っている。赤外線カット用フィルタ３には、押さえ枠に放熱機構を設けることが好ましい。
【００１５】
バンドパスフィルタ４の中心透過波長は1100nm±20nm、半値全幅が100nm以下であることが光学系の色収差を抑えるために好ましく、赤外線カット用フィルタ３の波長1100nmの光の透過率と波長1300nmの光の透過率との比が、10：１以上であることが好ましい。又、バンドパスフィルタ４の最高透過率、赤外線カット用フィルタ３の最高透過率は、共に90％以上であることが好ましい。
【００１６】
図４は、本発明の第２の実施形態であるシリコンウエハの観察装置の概要を示す図である。図２において、図１と同一の構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。図２に示す実施の形態においては、回転楕円鏡１１が設けられ、その一つの焦点位置に光源１が、他の焦点位置にライトガイド１２の端面が配置されている。光源１から放出された光、及び光源１から放出されて回転楕円鏡１１で反射された光は、赤外線カット用フィルタ３、バンドパスフィルタ４を通して、ライトガイド１２の端面に集光され、ライトガイド１２の他の端面から放出される。
【００１７】
放出された光は、コリメータレンズ１３，１４により、平行光束とされ、ハーフミラー６で反射される。その他の構造は、図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。回転楕円鏡１１は、表面に例えば金メッキが施され、赤外線を反射する。金は曲面にも加工が容易である反面、不必要な赤外光も反射するために、熱によりバンドパスフィルタ４が破壊されるという問題が生じるが、不要な熱線は赤外線カット用フィルタ３でカットされるので、バンドパスフィルタ４が保護される。以上の組み合わせによって熱線を遮断し、必要な波長帯域の光を効率良く取り出すことができる。
【００１８】
なお、本発明はこのような形態のものに限定されず、光源の像が撮像装置の受光面に結像しないケーラ照明を使用した観察装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態であるシリコンウエハの観察装置の概要を示す図である。
【図２】赤外線カット用フィルタの分光透過率特性の例を示す図である。
【図３】バンドパスフィルタの分光透過率特性の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態であるシリコンウエハの観察装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…光源、２…レンズ、３…赤外線カット用フィルタ、４…バンドパスフィルタ、５…レンズ、６…ハーフミラー、７…対物レンズ、８…シリコンウエハ、９…結像レンズ、１０…ＣＣＤカメラ、１１…回転楕円鏡、１２…ライトガイド、１３…コリメータレンズ、１４…コリメータレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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