(57)【要約】【課題】ウェーハの表面を検査する装置及び方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明する照明手段、照明に基づくウェーハの画像領域の多色イメージングのための検出器を備えた光学画像手段、及び複数の狭帯域スペクトルを選択する画像手段を具備したフィルタ装置を有するウェーハの表面を検査する装置と、複数の狭帯域スペクトルを共通の強度レンジに平均化し、少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明し、照明に基づいて画像領域から複数の狭帯域スペクトルを映すステップを有するウェーハの表面を検査する方法が実現する。【選択図】図１
2007049127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明する照明手段、照明に基づくウェーハの画像領域の多色イメージングのための検出器を備えた光学画像手段、及び複数の狭帯域スペクトルを選択する画像手段を具備したフィルタ装置を有する、ウェーハの表面を検査する装置。
【請求項２】
画像手段の照明手段がスペクトルの強度を平均化するフィルタ装置を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
フィルタ装置が短波長スペクトルをかなり弱める請求項１に記載の装置。
【請求項４】
照明手段と画像手段が明視野画像のために構成された請求項１に記載の装置。
【請求項５】
照明手段が３つのレーザを有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
照明手段が多色光源と狭帯域スペクトルを選択するためのフィルタ装置を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
狭帯域スペクトルが赤、緑及び青色の可視範囲にある請求項１に記載の装置。
【請求項８】
狭帯域スペクトルが２０ｎｍ、特に１０ｎｍ、特に５ｎｍ、特に１ｎｍ以下のスペクトル幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
検出器がカメラである請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
検出器がスリーチップカメラである請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
画像手段が照明手段のスペクトルに対応する感度ピークを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
−複数の狭帯域スペクトルを共通の強度レンジに平均化し、
−少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明し、
−照明に基づいて画像領域から複数の狭帯域スペクトルを映すステップを有するウェーハの表面を検査する方法。
【請求項１３】
ウェーハの画像領域が第１角度で複数の狭帯域スペクトルにより照明され、第１角度に対してウェーハで反射した角度の照明に基づいて画像領域が映される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
平均化ステップの際、短めの波長がかなり弱められる請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
イメージングが明視野モードである請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
照明が３つのレーザで行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
照明が多色光源と狭帯域スペクトルを選択するためのフィルタ装置で行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
狭帯域スペクトルが赤、緑及び青色の可視範囲から選択される請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
狭帯域スペクトルが２０ｎｍ、特に１０ｎｍ、特に５ｎｍ、特に１ｎｍ以下のスペクトル幅から選択される請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
イメージングがカメラで行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
イメージングがスリーチップカメラで行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
イメージングの際、画像手段の感度ピークが照明手段のスペクトルと重なる請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェーハの表面を検査する装置及び方法に関する。検査のために複数の狭帯域スペクトルから成るウェーハの表面の画像が得られる。
【背景技術】
【０００２】
前記のタイプの装置及び方法は特許文献１から知られている。ここでは、ウェーハの表面は複数の狭帯域スペクトルを有する光源で照明される。ウェーハの表面を映す（イメージングする）カメラは狭帯域スペクトルの中央周波数に対応する最大感度を有する。
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ６８４７４４３Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、冒頭で述べた従来技術に加えて、最適化した装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の装置及び請求項１２に記載の方法により達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項で定められる。
【０００６】
本発明によれば、この目的は、少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明する照明手段と、照明に基づくウェーハの画像領域の多色イメージングのための検出器を有する光学画像手段とを有するウェーハを検査する第１装置において、画像手段が複数の広帯域スペクトルを選択するためのフィルタアセンブリを有することにより達成される。前記の配置に加えて、ウェーハ表面の別な完全に多色な画像が照明に基づいて得られる。
【０００７】
本発明によれば、前記の目的は、複数の狭帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明する照明手段と、照明に基づくウェーハの画像領域の多色イメージングのための検出器を有する光学画像手段とを有するウェーハの表面を検査する第２の装置において、照明手段又は画像手段がスペクトルの強度を平均化するフィルタアセンブリを有することによっても達成される。一般的に、複数の狭帯域スペクトルは異なる強度を有する。これは、最も強いスペクトルの範囲のために検出器のオーバードライブを引き起こす。複数の狭帯域スペクトルの強度を平均化することで、１又は複数のスペクトルのために検出器のオーバードライブが防がれる。
【０００８】
本発明によれば、前記の目的はさらに、複数の狭帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明する照明手段と、照明に基づくウェーハの画像領域の多色イメージングのための検出器を有する光学画像手段とを有するウェーハの表面を検査する第３の装置において、照明手段又は画像手段が明視野画像のために構成されることによっても達成される。特に、明視野画像のために、複数の狭帯域スペクトルを有する照明はある利点を有する。半透明層を備えた多層システムでは、顕著な干渉による柔らかい輪郭の消失、すなわち層厚さの変化の消去が確認できる。光の狭い帯域幅、よって大きいコヒーレンスのために、薄層における干渉効果の可視性は実質的に改善される。第１及び最後の装置では、照明手段又は画像手段がスペクトルの強度を平均化するフィルタアセンブリを有すると好ましい。
【０００９】
好ましくは、フィルタアセンブリは短めの波長を有するスペクトルをかなり弱める。通常、照明手段は高めの強度を備えた短めの波長を有するスペクトルを生成する。前記のフィルタアセンブリのために、スペクトルは同じ強度レベルになる。これは、スペクトルが一様にオーバードライブなく画像手段によって検出されることを保証する。
【００１０】
有利には、照明手段と画像手段は明視野画像用に構成される。よって、前記のように第１及び第２の装置は照明を狭帯域スペクトル及び明視野画像に結合することで完全な利益を与える。
【００１１】
有利には照明手段は３つのレーザを有する。これは、異なる波長の狭帯域スペクトルが経済的に与えられる点で有利である。
【００１２】
照明手段は多色光源と狭帯域スペクトルを選択するフィルタアセンブリを有すると特に有利である。
【００１３】
従って、レーザを有する実施形態に比して前記の照明手段の実施形態は、狭帯域スペクトルの幅がレーザで固定的に与えられるよりもむしろフィルタアセンブリで決定される点で有利である。これは、検査すべき表面のスペックルを避けるために狭帯域スペクトルが最小幅を有すると有利である。連続的な広帯域の熱電子放出又はアーク灯が、多色光源及び高圧水銀灯などの離散スペクトルを有するランプとして利用される。離散スペクトルを有するランプを用いて、フィルタアセンブリは望ましくないスペクトル線を遮断する必要がある。これはフィルタ選択を単純にする。
【００１４】
理想的には、狭帯域スペクトルは赤、緑及び青色の可視範囲にある。スペクトルは全体的又は部分的にＵＶ又はＩＲレンジにある。これは、安価な従来のカメラチップが検出器として利用できる点で有利である。さらには、可視画像はフォールス・カラーに依存せずに直接作られる。
【００１５】
本発明の別な実施形態によれば、狭帯域スペクトルは２０ｎｍ、特に１０ｎｍ、特に５ｎｍ、特に１ｎｍより小さいスペクトル幅を有する。バンド幅が小さくなるに連れて、光のコヒーレンスは増大する。薄層での干渉効果の可視性が改善する。約１０ｎｍのスペクトル幅が特に有利であると判明した。これにより、明視野画像による問題となっている薄層システム内で主に離散した波長の十分な干渉が可能になる。
【００１６】
ある実施形態では、検出器はカメラである。例えば、カメラはＲＧＢ（赤緑青）のＣＣＤチップを有する。
【００１７】
別な実施形態では、検出器はスリーチップカメラである。スリーチップカメラは、検出すべき光ビームをその後３つの独立したチップで検出される３つのスペクトルレンジに分割するビームスプリッタを有する。例えば、カラースプリッタは赤、緑、青色に従い光を分割する。スリーチップカメラはワンチップカメラより高い解像度を実現できる。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、画像手段は照明手段のスペクトルに対応する感度ピークを有する。これは、カメラの感度が与えられた照明光に合う点で有利である。
【００１９】
本発明によれば、初めに述べた目的は、−少なくとも１つの広帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明し、−照明に基づいて画像領域の複数の狭帯域スペクトルを映すステップを有するウェーハ表面を検査する方法でも達成される。
【００２０】
本発明によれば、初めに述べた目的は、−複数の狭帯域スペクトルを共通の強度レンジに平均化し、−平均化された狭帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明し、−照明に基づいて画像領域を映すステップを有するウェーハ表面を検査する第２の方法でも達成される。
【００２１】
本発明によれば、初めに述べた目的は、−第１角度で複数の狭帯域スペクトルによりウェーハの画像領域を照明し、−第１角度に対してウェーハで反射した角度の照明に基づいて画像領域を映し、明視野画像が実現されるステップを有するウェーハ表面を検査する第３の方法でも達成される。
【００２２】
３つの前記の方法では、対応する装置に関して述べた利点が得られる。
【００２３】
前記の方法の有利な実施形態は装置の有利な実施形態と同様である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施例の概略図に則して以下により詳細に説明する。同じ参照番号は個々の図面を通して同じ要素を指す。
【００２５】
図１は、ウェーハ１０の表面を検査するための本発明に従う装置の側面図である。照明手段３０が、照明手段５０により映されたウェーハ１０の画像領域１２を照明する。画像手段５０により映された画像は画像処理ユニット（図示せず）で処理され、評価される。画像処理ユニットは、画像領域の下の輸送手段２０による方向２１及び２２のウェーハの移動を制御するコンピュータシステム（図示せず）と一体化している。それに代えて、ウェーハを固定したままで照明及び画像ビームを制御することも考えられる。照明手段３０は、ウェーハ１０の表面に基本的に垂直なビーム分割ミラー３４により画像領域１２に指向される照明ビーム経路３２を有する光源３１を有する。画像手段５０は、ビーム分割ミラーを通るウェーハ表面に基本的に垂直な画像ビーム経路５２を介してウェーハ１０の画像領域１２を映すレンズを備えたカメラ５１を有する。さらに照明手段３０は、光源３１とビーム分割ミラー３４の間にフィルタアセンブリ３３を有する。
【００２６】
別な実施例では、フィルタアセンブリ３３に代えて、フィルタアセンブリ５３がビーム分割ミラー３４と画像手段５０のカメラ５１との間に配置される。その他にも、フィルタアセンブリはビーム分割ミラーと画像領域の間に配置される。これらの配置の組み合わせも考えられる。
【００２７】
フィルタ３３又は前記の代わりの配置は図３に関連して説明する効果を有し、赤、緑及び青レンジの３つの狭帯域スペクトルだけを透過させる。３つの透過したスペクトルのために、フィルタ３３又は代わりの配置は赤から青へ減少する透過率を有する。赤スペクトルは緑スペクトルより高めの透過率を有し、青スペクトルは緑スペクトルより低めの透過率を有する。以下の図４に関して示されるように照明手段３０のフィルタ３３を有するフィルタアセンブリに代えて、以下の図４〜６に関して示されるようにビーム操作又は統一も利用できる。それに代えて、ＵＶ又はＩＲレンジの個々のスペクトル又は全てのスペクトルも考えられる。図示した全ての配置のために、３６５ｎｍ（ＵＶ）、５５０ｎｍ（緑）及び９０５ｎｍ（ＩＲ）の範囲の波長も考えられる。２，４又はそれ以上の狭帯域スペクトルの利用も可能である。
【００２８】
示された配置は光の垂直入射による明視野検査のために構成されている。照明手段３０は、赤、緑及び青レンジの３つの狭帯域スペクトルにより上から垂直に画像領域１２のウェーハ１０の表面を照明する。画像手段５０は、上から垂直にビーム分割ミラー３４を通って画像領域１２で反射した光で形成された画像を映す。明視野検査配置のために、照明手段を通って画像領域１２に入射する光は画像領域の透明な薄層と干渉する。このようにして、層厚さのずれと光学濃度のずれが干渉効果のために検出される。
【００２９】
基本的に、この配置は暗視野検出用にも改良できる。
【００３０】
図２は、図１と同様の本発明に従う装置の側面図である。しかしながら、ここでは斜めに入射する光による明視野配置が実現される。照明手段３０の光源３１は、フィルタアセンブリ３３を介してある角度でウェーハ１０上のフォトレジスト層１１に照明ビーム３２を放出する。画像手段５０のカメラ５１は同じ角度でフォトレジスト層で反射した照明ビームを記録する。
【００３１】
図示された配置に代えて、フィルタアセンブリ３３は照明ビームにおけるよりもむしろ画像ビーム５２におけるフィルタアセンブリ５３として配置される。
【００３２】
図３は、フィルタ３３と共に図１に関連して初めに記載した照明手段の概略図である。照明手段３０は白色ＬＥＤ又は水銀灯などの光源３１である。コレクター３０２は光源３１をＲＧＢ干渉フィルタ３３１を通る照明ビーム３２にする。ＲＧＢ干渉フィルタは赤、緑及び青レンジの３つの狭帯域スペクトルだけを透過させる。隣接する吸収フィルタ３３２は緑スペクトルを少し弱め、青スペクトルをもう少し弱める。吸収フィルタ３３２の吸収は、問題となっているスペクトルレンジを越えて短波長の端に向かって連続的に増加する。吸収フィルタ３３２は画像ビームに配置されるか、波長分割のための配置の上流又は内部に配置される。
【００３３】
図４は波長選択ビーム分割ミラー内の照明手段３０を示す。照明手段３０は白色ＬＥＤ又は水銀灯などの単色光源３１である。コレクター３０２は照明ビーム３２を形成する。照明ビーム３２は次々に２色性のミラー３４２に入射する。第１ビーム分割ミラーは赤い長波長光を反射するのに対し、第２ビーム分割ミラーは青い短波長光を遮断する。中央の緑レンジの波長は基本的に影響を受けず、両方のミラーを通る。青及び赤ビームは元の照明ビーム３２に平行なミラーを介して向き直される。このようにして、青、緑及び赤波長レンジの３つの平行ビームが創出される。これら３つのビームは、対応するフィルタ、青ビームのための青フィルタ３４８、中央の緑ビームのための緑フィルタ３４７及び赤ビームのための赤フィルタ３４６を通る。赤、緑及び青フィルタはそれぞれ、赤、緑又は青レンジの狭いスペクトルを透過させるだけである。赤、緑及び青フィルタの下流側に、３つの平行な狭帯域の部分ビームがある。これら部分ビームはミラー３４１及び２色性ミラー３４２を介して再結合され、結合照明ビーム３２になる。レンズ３０３はビーム形成のために照明ビームに挿入される。
【００３４】
図５は、ＲＧＢ反射フィルタを備えた複数の狭帯域スペクトルを用いた照明のための照明手段を示す。白色ＬＥＤ又は水銀灯などの照明ビーム３２の光源３１は、照明ビーム３２をコレクター３０２及びミラー３５２を介してＲＧＢ反射フィルタ３５１に放射する。これは、赤、緑及び青レンジの３つの狭帯域スペクトルを別なミラー３５２に反射する。このミラーはビームを画像手段のレンズ３０３に指向させる。照明ビーム３２は、赤、緑及び青レンジの３つの狭帯域スペクトルにより画像領域を照明するのに適合したビームとしてレンズ３０３を出る。
【００３５】
図６は３つのレーザを有する照明手段３０を示す。赤レーザ３６１、緑レーザ３６２及び青レーザ３６３のビームはミラー３４１及び２色性ミラー３４２を用いて重なり、画像領域に適合されるレンズ３０３を通る結合照明ビーム３２を形成する。３つのレーザに代えて、コレクターと共に対応する波長の３つのＬＥＤも利用できる。
【００３６】
示された配置及び方法はいわゆるウェーハのマクロ検査のためのものであるが、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に従う装置の側面図である。
【図２】本発明に従う別の装置の側面図である。
【図３】ＲＧＢフィルタを有する第１照明手段を示す。
【図４】波長選択ビームスプリッタを有する第２照明手段を示す。
【図５】ＲＧＢ反射フィルタを有する第３照明手段を示す。
【図６】３つのレーザ源を有する第４照明手段を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ウェーハ
１１  フォトレジスト層
１２  画像領域
２０  輸送手段
２１、２２  方向
３０  照明手段
３１  光源
３２  照明ビーム経路
３３  フィルタアセンブリ
３４  ビーム分割ミラー
３０２  コレクター
３０３  レンズ
３３１  ＲＧＢ干渉フィルタ
３３２  吸収フィルタ
３４１  ミラー
３４２  ２色性ミラー
３４３  赤ビーム
３４４  緑ビーム
３４５  青ビーム
３４６  赤フィルタ
３４７  緑フィルタ
３４８  青フィルタ
３５１  ＲＧＢ反射フィルタ
３５２  ミラー
３６１  赤レーザ
３６２  緑レーザ
３６３  青レーザ
５０  画像手段
５１  カメラ
５２  画像ビーム経路
５３  フィルタアセンブリ
【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】
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【図６】
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