JP2002039960A

JP2002039960A - パターン欠陥検査方法及びその装置

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Publication number: JP2002039960A
Application number: JP2000231382A
Authority: JP
Inventors: Shunji Maeda; 俊二前田; Atsushi Yoshida; 敦志吉田; Yukihiro Shibata; 行広芝田; 実 ▲吉▼田; Minoru Yoshida; Yukio Uto; 幸雄宇都; Hiroaki Shishido; 弘明宍戸; Toshihiko Nakada; 俊彦中田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: US6556290B2; US7251024B2; US20050083519A1; US20030095251A1; JP3858571B2; US20020030807A1; US6819416B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】微細な回路パターンを高い分解能で検出し、欠
陥を検出する方法及び装置を提供することにある。【解決手段】試料１の像を検出する対物レンズを含む光
学系７と、その対物レンズの瞳に対して照明を行うレー
ザ光源３と、該レーザ光源から発射したレーザ照明の可
干渉性を低減するコヒーレンス低減機構４と、蓄積型の
検出器８と、その検出信号を処理する画像処理系１２と
を備え、前記検出器で検出した情報に基づいて前記試料
１に形成されたパターンの欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被検査パターンの欠
陥（ショートや断線など）や異物を検出するパターン検
査、異物検査に係り、特に半導体ウェーハや液晶ディス
プレイ、ホトマスクなどの被検査パターンにおける欠陥
・異物を検査する被検査パターンの欠陥検査方法及びそ
の装置に関する。以下、欠陥は異物を含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検査装置は特開平７-３
１８３２６号(従来技術1)に記載のように、被検査パタ
ーンを移動させつつ、ラインセンサ等の撮像素子により
被検査パターンの画像を検出し、検出した画像信号と定
めた時間遅らせた画像信号の濃淡を比較することによ
り.不一致を欠陥として認識するものであった。また、
被検査パターンの欠陥検査に関する従来技術としては、
特開平８-３２０２９４号公報(従来技術2)が知られてい
る。

【０００３】この従来技術2には、メモリマット部など
のパターン密度が高い領域と周辺回路などのパターン密
度が低い領域とがチップ内に混在する半導体ウェーハな
どの被検査パターンにおいて、検出した画像上での明る
さの頻度分布より被検査パターンの高密度領域と低密度
領域との間での明るさ或いはコントラストが定めた関係
となるべく、前記検出された画像信号をA/D変換して得
られるディジタル画像信号に対して階調変換し、この階
調変換された画像信号と比較する階調変化された画像信
号とを位置合わせした状態で比較を行って、微細欠陥を
高精度に検査する技術が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年のLSI製造におい
ては、ウェーハ上に形成された回路パターンは、高集積
化のニーズに対応して微細化してそのパターン幅が０．
２５μｍからそれ以下になってきており、結像光学系の
解像限界に達している。このため結像光学系の高ＮＡ化
や光超解像技術の適用が進められている。

【０００５】しかしながら、高NA化は、物理的に限界に
達している。従って、検出に用いる波長を紫外光（ＵＶ
光やDUV光）の領域へ短波長化することが、本質的なア
プローチである。

【０００６】また、高速に検査を行う必要があるため、
細く絞ったレーザビームを試料上で走査する方法は用い
ることはできない。しかし、レーザビームを視野一杯に
広げて一括照明を行うと、スペックルが発生し、また回
路パターンのエッジ部分にリンギングと呼ばれるオーバ
ーシュート、アンダーシュートが発生するため、良質の
画像を得ることができない。

【０００７】本発明は、上記課題を解決し、微細な回路
パターンを高い分解能で高速に検出し、欠陥を検出する
方法及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を蓬成するため
に、本発明では、光源にレーザ光源を用い、光路中にレ
ーザのスペックルの発生を抑制する手段を設け、可干渉
性を低減させた光を対象物表面に照射して、対象物の像
を検出するようにした。

【０００９】このレーザのスペックルの発生を抑制する
手段として、本発明では光源からの光を対物レンズの瞳
上の1点、或いは複数の点に集光し、その集光点を検出
器の蓄積時間にタイミングを合わせて瞳上を走査する手
段を設けるようにした。

【００１０】また、パターンコントラストを向上させる
ため、レーザの偏光状態が自在に制御できることに着目
し、照明光の偏光の向き、楕円率を制御し、検出光の一
部偏光成分を検出することを可能とした。

【００１１】さらに、光源として、複数のレーザ光を用
いることにした。これは欠陥検出感度の向上のみなら
ず、長寿命化、故障時の対応など種々の効果が期待でき
る。また異なる波長のレーザ光であっても、それらを合
成して用いることにした。これにより、偏光状態を制御
する上で効果があり、またそれぞれのレーザの出力を低
減させた状態で用いることができるので、レーザを長寿
命化する上でも効果がある。レーザ光の合成は、偏光ビ
ームスプリッタ、ダイクロイックミラー、或いはハーフ
ミラーを用いて行う。

【００１２】同一波長の場合は、偏光ビームスプリッタ
で、偏光方向が直交するレーザ光が得られる。ダイクロ
イックミラーでは、異なる波長のレーザ光を用いて、偏
光方向が平行・直交いずれも得ることができる。いずれ
もハーフミラーに比べて、高い効率が得られる。また、
異なる波長の場合、異なる波長の一方或いは両方の偏光
状態を波長板により変えることを可能にした。

【００１３】本発明では、レーザ光源として、紫外光
（ＵＶ光）のレーザを発射するレーザ光源を用いた。こ
こで、UV光とDUV光とを総称してUV光と記載する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係わる被検査パターンの
欠陥検査方法及びその装置の実施例を、図面を用いて説
明する。図１は、本発明に係わる装置の一例を示す図で
ある。２はX、Y、Z、θ（回転）ステージであり、被検
査パターンの一例である半導体ウェーハ１を載置するも
のである。７は対物レンズを含む光学系である。３は被
検査パターンの一例である半導体ウェーハ１を照明する
照明光源（例えば波長２６６ｎｍや２５７ｎｍのＵＶレ
ーザ）である。ここでは、２つのレーザ光源を示した
が、２つ以上の複数であってもよい。２つの波長は異な
ってもよいし、同じでもよいが、それぞれレーザ光の合
成部により種々の異なる効果が発生する。ただし、波長
に応じて、光学系は波長補正がなされている。

【００１５】５はビームスプリッタ(場合により偏光ビ
ームスプリッタやハーフミラー)であり、照明光源３か
らの照明光を反射させて光学系７を通して半導体ウェー
ハ１に対して例えば明視野照明を施すように構成してい
る。６は波長板であり、１／２や１／４波長板からな
る。４はコヒーレンス低減機構であり、例えば光源から
のレーザビームを対物レンズ７の瞳上を走査するための
走査機構である。８はイメージセンサであり、被検査パ
ターンの一例である半導体ウェーハ１からの反射光の明
るさ（濃淡）に応じた濃淡画像信号を出力するものであ
る。

【００１６】ステージ２を走査して被検査パターンの一
例である半導体ウェーハ１を等速度で移動させつつ、イ
メージセンサ８により半導体ウェーハ１上に形成された
被検査パターンの明るさ情報（濃淡画像信号）を検出す
る。

【００１７】１２は画像処理系であり、ダイ同士の比較
やダイ内の繰り返しパターンの比較を行う。ここでは、
遅延メモリ１１から出力されるセルピッチ等に相当する
量だけ遅延した画像と検出した画像とを比較する。半導
体ウェーハ１上における配列データ等の座標を、キーボ
ード、ディスク等から構成された入力手段(図示せず)で
入力しておくことにより、制御系１３は、半導体ウェー
ハ１上における配列データ等の座標に基づいて、欠陥検
査データを作成して記憶装置(図示せず)に格納する。こ
の欠陥検査データは、必要に応じてディスプレイ等の表
示手段に表示することもでき、また出力手段に出力する
こともできる。

【００１８】なお、比較器の詳細は、特開昭61-212708
号公報に開示されているもの等でよく、例えば画像の位
置合わせ回路や、位置合わせされた画像の差画像検出回
路、差画像を2値化する不一致検出回路、2値化された出
力より面積や長さ（投影長）、座標などを算出する特徴
抽出回路からなる。

【００１９】次に、光源３について説明する。高解像化
のためには、短波長化を行うことが必要であるが、その
効果が最も得られるＵＶの波長領域において、高照度の
照明を得ることは難しい。ＵＶ光源としては放電ランプ
が優れており、特に水銀キセノンランプはＵＶ領域での
輝線が他の放電ランプと比べて強い。図２には、水銀キ
セノンランプの波長に対する放射強度の一例を示した
が、従来の可視光の広い波長範囲に比べて、ＤＵＶ領域
での輝線は全出力光の１〜２％にすぎない（可視域では
３０％程度ある）。また、光の放射に方向性がなく、放
電ランプから出た光を試料上まで導ける効率は、慎重に
設計した光学系の場合でも大きくはできず、ＵＶ領域で
の放電ランプによる照明では、高速画像検出の用途にお
いて十分な光量を確保することはできない。また、試料
上での照度（輝度）向上をねらって大出力の放電ランプ
を用いても、それらは小出力のものと比べて発光輝点の
サイズが大きくなっているだけなので、輝度（単位面積
あたりの光パワー）を向上させることにはならない。従
って、ＵＶ領域で有効な、高輝度の照明を行うにはレー
ザを光源とするするのが適していると考えられる。

【００２０】以上のように、レーザを光源とすることに
は大きなメリットが存在する。本発明では、レーザによ
る照明を行う方法を示す。

【００２１】図３に、通常の白色光で照明した場合の対
物レンズ瞳と視野の照明状況を示した。図中ＡＳは瞳
を、ＦＳは視野を示す。瞳位置では光源の像が結像３１
し、視野の位置では視野全体がほぼ均一に照明３２され
る。次に、図４にレーザ光源で照明した場合を示す。こ
の場合、瞳位置での光源像４１は点になる。視野上で走
査４２して照明された回路パターンは、たとえば同図
ｃ）のような断面のパターンの場合、ｄ）のような検出
波形を持った像となる。このように回路パターンをレー
ザ光で照明し、回路パターンの画像を取得する場合にエ
ッジ部分にオーバーシュート、アンダーシュートが発生
したりスペックルが発生する原因は照明のσが小さいた
めである。このことは、対物レンズ下の視野に対して照
明を様々な角度から行っていないともいうことができ
る。通常の白色光の照明では、瞳上にある大きさを持っ
た照明を行い、視野に対して対物レンズのＮＡ（開口
数）に匹敵する角度範囲を持った方向から照明を行って
いる。

【００２２】レーザ光のごとき可干渉（コヒーレンスを
有する）な光では、σ（瞳上での光源の大きさに比例す
る）は０となる。これは、可干渉な光は、その光源像が
点であるため、瞳上での像が点になってしまうためであ
る。もちろん、図５のごとく別なレンズ系により広げた
光束５１を瞳上に投影することはできるが、レーザにコ
ヒーレンスがあるため、σ＝０の位置からすべての光が
でているのと同じ結果５２を得てしまい、問題の解決と
はならない。従って、レーザ光のコヒーレンスを低減す
る手段が必要となる。コヒーレンスを低減するには、時
間コヒーレンスか空間コヒーレンスかのいずれかを低減
させればよい。

【００２３】そこで本発明では、検査装置の対物レンズ
の瞳上に光源の像を結像し、たとえば最初に図６ａ）中
の６１の位置を照明し、次に６２の位置を、次に６３の
位置を……というように走査し、視野上を照明６５する
ことを提案する。この間、各位置でスペックルとオーバ
ーシュート、アンダーシュートの像が得られるが、得ら
れた時刻がそれぞれ異なるために互いに干渉性はない。
従って、それらを検出器上で加算すると、インコヒーレ
ントな光源によるものと同じ像を得ることになる。検出
器上で加算するためには、検出器はＣＣＤのように蓄積
型の検出器が適している。

【００２４】図１９に、本発明による対物（検出／照
明）レンズの瞳上をレーザスポットで走査するための構
成を示した。同図では、照明側の構成を示すもので、検
出側の構成は省略している。また、原理を示すために走
査機構は一次元分だけ示してある。

【００２５】レーザ光源１９７から出たビーム（レーザ
ビームなので平行光である）は、ビーム成形機構１９６
により必要なビーム形状に成形され、走査機構１９５で
偏向される。ここでは走査機構の例としてポリゴンミラ
ーを示した。偏向された平行ビームは集光レンズと呼ば
れるｆ−θレンズ１９４で偏向角度が位置の変化に直さ
れる。従って、レンズ１９４は、走査ミラー面からレン
ズ１９４の焦点距離だけ離間した位置に配置される。そ
して、レンズ１９４により、対物レンズ１９２の瞳面１
９３上に集光される。従って、レンズ１９４と瞳面１９
３の距離もレンズ１９４の焦点距離となる。このように
して、試料上では、対物レンズ１９２から出たレーザビ
ームが平行ビームとして、角度を変えながら試料１９１
に照明される。

【００２６】図２０には、瞳上を２次元にレーザビーム
を走査する場合を示す。同図では、走査機構の一例とし
てガルバノ等のプレート状のミラーで図示した。マイク
ロマシン等で作成した可動ミラーであってもよい。ま
た、同図中のミラー１９１１は光路を曲げるために用い
るもので必須のものではない。従って、図１９に対して
異なるのはｆーθレンズ１９９、もう１軸の走査機構で
ある走査ミラー１９８、走査ミラー１９５への入射レン
ズ１９１０が加わった点である。同図において、図６に
示した２次元の走査を実現する。

【００２７】なお、実施例における対物レンズ１９２の
ＮＡは、０．７５である。このＮＡは大きいほど、瞳走
査の効果が大きくなり、試料パターンの薄膜干渉の影響
(膜厚が異なるパターンの明るさが異なり、後述のパタ
ーン比較で正常部の差が大きくなり、微細な欠陥が検出
困難になる。グレインやヒロックと呼ばれる微小範囲の
膜厚変動でも明るさの違いは大きい)を低減するもので
ある。

【００２８】また、図２１には、光路中に拡散板を配置
した例を示す。拡散板の配置位置は、対物レンズ１９２
の瞳１９３と共役な位置である。この例では、レーザビ
ームが拡散板上で走査されるため、コヒーレンシの低減
効果がより大きくなる。勿論、拡散板を高速にレーザビ
ームの光軸と垂直な方向に往復また回転移動させてもよ
い。

【００２９】前記の瞳上への光源像の結像は、例えば図
１７に示すごとく、レーザ光源からの光を集光レンズに
より対物レンズ１７２（落射照明による検出では、照明
或いは照射レンズと検出レンズが兼用される）の瞳上面
１７１に集光することで行われる。ここで、光源が点光
源であるレーザでは、回折限界まで絞られた点、スポッ
トとなる。即ち、レーザの全出力がこのスポットへ集中
するわけであり、その地点におけるパワーは相当な大き
さになる。

【００３０】実際の対物レンズは、収差を補正するため
に、非常に多くの枚数（多い場合には１０枚以上）のレ
ンズ群からなり、瞳面１７１の位置も対物レンズの設計
によりレンズから離間した位置ばかりでなく、レンズ内
部（硝材部分）やレンズ表面近傍になる場合がある。こ
の場合、レンズに施される（反射防止等の）コーティン
グが高いパワーのレーザ光にさらされることによるダメ
ージが問題となる。これは、通常のレーザ走査顕微鏡と
呼ばれるレーザ共焦点式顕微鏡が瞳面上でレーザ光束が
広がるのに対し、本発明が瞳面上でスポットを形成する
ことによる（一方、レーザ走査顕微鏡では、試料上でス
ポットを絞るため、試料にダメージを与える可能性もあ
る）。

【００３１】この問題に対し、対物レンズにおける瞳の
役割が大きい本発明では、瞳面の位置をあらかじめ、レ
ンズ硝材表面から離間した位置に設計することで問題の
発生を回避する。離間すると、スポットは集光の状態か
らぼけた状態になり、直径が若干大きくなり、平均パワ
ー密度が低下する。

【００３２】また、対物レンズの構成上十分な離間距離
が取れない場合は、そのレンズのみを無コートとしても
いい。一部のレンズを無コートとするだけならば、対物
レンズ全体の透過率への影響も小さく、コーティングの
耐力の問題へも対処可能だと発明者は考える。

【００３３】また、望ましくは、レーザ光源としては連
続発振形のレーザが適している。これは、パルス発振形
のレーザでは、平均出力は抑えられても、パルスの出力
のピーク値（尖頭値）では、非常に大きなパワーがかか
ることになり、この時にダメージが発生してしまうから
である。勿論、ダメージの心配がない小出力レーザで
は、パルス発振形のレーザでもよい。

【００３４】さて、以上のように作られた瞳上のスポッ
トの走査は、図６ｂ）やｃ）のごとく螺旋状走査６６で
もテレビ状（ラスタ）走査６７でもよいし、さらにほか
の走査でも良い。ただし、走査の１単位は検出器の蓄積
時間以内に行うことが望ましい。従って、走査を検出器
の動作と同期をとって行うと良い。例えば、図２０の構
成において、瞳上を環状に走査する場合(後述の図２６
に示すような走査)、イメージセンサは蓄積時間を１ｍ
ｓと仮定すると、ガルバノミラー１９５、１９８は、１
ｋＨｚの基本周期で駆動すればよい。さらには、ステー
ジとセンサと瞳上走査の同期をとることが良い。この場
合、ステージが最も慣性が大きく、従って同期に合わせ
ることが最も困難である。

【００３５】瞳上走査光学系は、その機構の種類によっ
ては広い周波数で同期が容易か、或いは限定された周波
数で同期が容易である。また、センサは電気回路である
ため、同期が容易である。そのため、ステージの位置か
ら基本となる同期信号を作り、それに対して他の二つを
同期させることが容易であり、望ましい。

【００３６】図１６にはそのシステムを示す。ＸＹステ
ージ２に取り付けられたリニアエンコーダ等の位置検出
機構１６１からステージの位置を求め、同期信号発生器
１６３により、センサの転送パルス等の同期信号１６４
と瞳上走査機構の同期信号１６５を発生する。

【００３７】瞳上走査機構は、Ａ／Ｏ偏向器やＥ／Ｏ偏
向器等の電気信号が直接光の偏向角に変換されるものが
もっとも同期が容易である。さらに、ガルバノミラーや
ポリゴンミラーといった鏡をベースにした偏向器も使用
できる。

【００３８】以上のようにして図６ではａ）ＦＳのよう
な視野全体に対する照明６５の像を得ることができる。
ここで、２波長を用いる場合、干渉低減の効果もある。

【００３９】次に、レーザビームの合成部１０を説明す
る。２つのレーザビームの合成は、例えば偏光ビームス
プリッタ(ＰＢＳ)を用いて行う。この場合、偏光方向は
直交するようにすれば、効率の良い合成が可能になる。
２つのレーザの波長が異なっていても良いし、同一波長
でもよい。偏光ビームスプリッタの代わりに、ダイクロ
イックミラーを用いても良い。この場合、２つのレーザ
の波長は異なるものとする。ダイクロイックミラーで
は、波長の違いを利用して、合成する。この場合、偏光
方向は同一／平行でも良い。また、ハーフミラーの場合
は、波長は偏光方向は問わないが、合成時の効率は低下
する。また、波長対応の１／２波長板６を配置し、波長
の違いを利用して偏光を同一方向に合わせることも考え
られる。いずれにせよ、照明の効率と偏光の方向を考え
た、それぞれに最適な構成が実現できる。

【００４０】次に、検出器を蓄積型の検出器として、１
次元センサを使うことを考える。図７に示すように１次
元センサ７１に対し、視野全面を照明しても、検出に寄
与する照明は領域７２だけで、その光パワーの大部分を
占める領域７３は寄与していない。照度を向上させるた
めには、図８に示すように１次元センサ７１に対して領
域８２のように線状の照明を行うのが良い。（視野上で
ＣＣＤがＹ方向に走査することにより２次元画像が得ら
れる）。その場合、瞳上で図９の９１に示すように図中
Ｙ方向を長手とする照明を行うことで、視野上にＣＣＤ
７１の形に合わせた照明９２ができる。また、瞳上での
走査はＸ方向に対して行う。また、その走査の周期Ｔｓ
は、ＣＣＤの蓄積時間Ｔｉより短く行う。これにより画
像の加算ができる。

【００４１】問題は、この走査では瞳上Ｙ方向に最初か
ら広がっているためにＹ方向の走査ができないという点
にある。このため、視野上でＣＣＤのＹ方向に生じるオ
ーバーシュート・アンダーシュートを低減できない。逆
に瞳上でのＹ方向の走査を行おうとＹ方向の長さを短く
すると視野上でのＹ方向の幅が広がってしまい、照度が
低下する。

【００４２】この問題に対し、本発明では、図１０に示
すようにＣＣＤセンサの中でも時間遅延積分形、即ちＴ
ＤＩ（ＴｉｍｅＤｅｌａｙ＆Ｉｎｔｅｇｒａｔｉ
ｏｎ）式のセンサを用いることで解決する。ＴＤＩセン
サの場合、視野上でＮ段（数十〜２５６段程度）のステ
ージと呼ばれるの受光部が並ぶため、視野上で照明され
るエリアの幅がＮ倍に広がっても照明光は検出に有効に
利用される。

【００４３】このため、瞳上での集光１０２のＹ方向長
さはＣＣＤの場合の約１／Ｎにすることができ、瞳上で
ＸとＹの両方向に走査できるようになる。これにより視
野上でＴＤＩのＸ・Ｙの両方向に生じるオーバーシュー
ト・アンダーシュートを低減でき、良好な検出画像を得
られる。また、瞳上の走査周期ＴｓはＴＤＩ１段の蓄積
時間のＮ倍よりも短くあればよい。ただし、視野上に生
じる照度分布を考慮すると、より均一な検出のために
は、ＴｓはＴｉのＮ倍の１／２より短い方が良い。ま
た、均一な照明のためには、レーザ光源からの光を直接
瞳上に集光するのではなく、フライアイやインテグレー
タを通してから集光すると良い。

【００４４】次に、空間的なコヒーレンスを低減させる
方法について説明する。空間的なコヒーレンスを低減さ
せるためには、レーザの可干渉距離よりも長い光路差を
持った光を得れば良く、より具体的には、図１１に示す
ようにレーザの出力光を個々の長さを変えて束ねた光フ
ァイバ１１１またはガラスロッドに対して入射させれ
ば、その出力光はそれぞれインコヒーレント（干渉性が
ない）光になる。これをそれぞれ瞳上に配置すればオー
バーシュート・アンダーシュート・スペックルがない画
像が得られる。また、この方式では、レーザ光源の可干
渉距離は短い方が良く、そのためには、図１１ａ）に示
すような発振波長の帯域Δλ１が狭く、単一の縦モード
（発振スペクトル）で発振するものよりは、同図ｂ）に
示すような縦モードが複数あるΔλ２が広いものが適し
ている。

【００４５】また、他の空間的コヒーレンスを低減する
考案としては、光ファイバに光軸をずらして入射させた
ときに、射出光の横モード（空間分布、空間に対する光
強度Ｉ）が変化するという現象を使うものがある。通
常、このようなモード変化は産業上の利用に対して不利
な現象とされ、横モードの変化の低減に努力するのが一
般であるが、本発明ではこれを逆手に取り、図１２に示
すように、故意に様々な光軸ずらしをおこなってファイ
バ１２１に入射させ、様々に横モードを変化させた射出
光ａ）、ｂ）ｃ）、ｄ）、ｅ）……を作り出す。その結
果、得られた射出光は互いにインコヒーレントとなるの
で、これらを瞳上に配置する。この方式の場合、複数の
ファイバ素線を束ねることにより非常に多くの複数光源
（瞳上の輝点）を得ることができる。

【００４６】図１３にはレーザ光源３からの射出光を、
偏光ビームスプリッタ１３１により互いに直行する偏波
面を持つ２つの光１３３／１３４に分離した様子を示
す。１３２は方向を変えるためのミラーである。互いに
直行する偏波面を持った光には可干渉性がないので、非
常に簡単な構成で可干渉性のない光を得ることができ
る。この方式では２つの光しか得ることができないが、
これもでに述べた方式と合わせることにより、可干渉性
のない光を１／２の手間で得ることができる。

【００４７】また、互いに独立した光源には可干渉性が
ないので、図１４に示すように、独立した光源１４１、
１４２、１４３、１４４……を用いて、対物レンズ７の
瞳の各点を照明するのでもよい。また、これに前述の偏
光ビームスプリッターによる考案を組み合わせれば、レ
ーザ光源の数を１／２にでき、価格を抑えることができ
る。

【００４８】以上、レーザのコヒーレンスを低減させ、
それにより瞳上の複数の点を照明し、対物レンズで集光
して像を得る考案を複数示したが、これらは互いに組み
合わせることもでき、また、これらと同等の低減方法を
用いるものであっても良い。

【００４９】さらに、本発明のごとく、光路の一部に振
動（或いは揺動）するミラー等により照明光路を一部変
化させてレーザ照明を行い、さらにそれらの光路の照明
による画像を時間的に蓄積して画像の検出を行う場合に
は、時間的コヒーレンス低減作用その過程に含まれるの
で、空間的コヒーレンス性に関しては上記ほど厳密に低
減させる必要がない。

【００５０】具体的には、前述の瞳面上に形成した複数
の輝点を形成する際に、可干渉距離以上に光路差を設け
なくとも良く、例えば図２２に示すような長さのそろっ
たガラスロッドレンズ群（フライアイレンズ）により一
個のレーザ光源から複数の光源を作り出してもよい。ま
た、図２３に示すような、ガラスロッドレンズ群よりも
構成が簡単なマルチシリンドリカルレンズアレイを用い
てもよい。マルチシリンドリカルレンズアレイの場合に
は、一方向のみに複数の光源を発生するので、これを２
個直交させて配置することにより２次元的に複数の光源
を発生させることができる。またその場合、それぞれの
ピッチを変えることにより、縦横で光源間ピッチの異な
る光源群を生成することもできる。

【００５１】また、この方式の更なる利点は、例えば図
２６のａ）に示すごとく、光源群２５２を瞳面２５１上
に倍率を変えて形成し、そして例えば同図矢印２５４の
ように光源群２５２を環状に回転走査させると、結果と
して図２６のｂ）に斜線で示すような照明の瞳面上分布
２４３が得られ、これが輪帯状照明になり検出像の解像
度改善を行うことができることにある。また、上記光源
群の倍率を変化させることだけで輪帯照明条件を変えら
れる。シグマ＝１とすべく、瞳面全面を照明することも
可能である。

【００５２】スキャンレート１ｋＨＺのＮ段からなるＴ
ＤＩイメージセンサを使用する場合、さらに利点があ
り、ガルバノミラーの基本周期は、１ｋＨｚ／Ｎであれ
ばよく、この周期で瞳面全面の走査も可能となる。ガル
バノミラーは、数キロＨｚのものが市販されており、こ
れとＴＤＩイメージセンサを組み合わせれば、瞳走査を
実用的な速度で実現でき、高速画像検出が可能となる。
ここで、TDIイメージセンサの段数（ステーシ゛数）は、ガル
バノミラーの速度に合せて、準備すればよい。また、段
数（ステーシ゛数）可変のTDIイメージセンサを用いれば、瞳
走査の方法により、蓄積時間を変更することもできる。

【００５３】図２４には、上記レンズアレイを用いた照
明系の模式図を示す。正しくは、図２１のごとく３次元
的に表記すべきだが、それでは、ここで重要となる光の
集光関係を示すことができなくなるので、模式的に示し
た。レーザからの平行光束２３５をレンズアレイ２３４
に入射し、対物レンズ１９２の瞳面１９３と共役な第２
瞳共役面２３３上に複数の輝点（新たな光源）を生成す
る。ここからは複数の光束が出て行くが、説明を分かり
易くするため、図２４中には、一個の光束について着目
し示してある。このあらたな光源群から出た光は第２投
影レンズ２３２により概略平行光束に変換され、第２走
査ミラー面１９８上に投影される。

【００５４】第２走査ミラー面１９８で反射した光は、
第２集光レンズ１９９により第１瞳共役面２３１を通
り、第１投影レンズ１９１０により概略平行光に変換さ
れてもう一つの第１走査ミラー面１９５上に投影され
る。そして、第１集光レンズにより瞳面１９３上に集光
され、対物レンズ１９２により概略平行光に変換され、
試料面１９１上に照明される。この方式の良い点は、生
成された複数の輝点が、入射したガウシアンビーム２３
５の強度分布の対応する各々の出力を持っているため、
それらが試料上１９１で重なり合い、照度分布の少ない
照明が得られるという点にある。

【００５５】さらに、短波長による高解像度化に加え、
パターンのコントラストを向上する方法を説明する。

【００５６】パターンコントラストを向上させるため、
レーザの偏光状態が自在に制御できることに着目し、照
明光の偏光の向き、楕円率を制御し、検出光の一部偏光
成分を検出することを可能とした。図２５には、図１の
照明光学系に対し、さらに改良を加えたものを示す。

【００５７】レーザによる照明の特徴に、直線偏光であ
るということがある。レーザビームの合成部１０でダイ
クロイックミラーを用いた場合、同一偏光方向にでき
る。このため、光路内に設けた１／２波長板と1／４波
長板等の偏光素子２４１により、高効率にその偏光状態
を制御することができる。制御は、例えば光軸中心に１
／２波長板と1／４波長板等を回転すればよい。

【００５８】照明の偏光状態によりパターンコントラス
トが大きく変化するため、偏光状態を制御可能（波長板
を回転させて位置決め）とすることにより光学系の性能
を向上することができる。より具体的には、１／２波長
板で直線偏光の向きを制御し、1／４波長板で楕円率を
変えることができる。また、検出側に設けた検光子２４
２により所望の偏光成分を抽出することができ、欠陥検
出に寄与しない成分、例えば０次光をより低減させ、回
折光などパターンエッジを含み、欠陥検出に寄与する光
成分をより多く取り込むことができる。これにより、検
出感度の向上が図れる。

【００５９】検光子も偏光状態に合わせて回転可能とす
ると良い。これらの組み合せにより、平行ニコルと直交
ニコルも実現できる。勿論、円偏光状態も実現できる。
なお、これらは、照明波長自体には依存しない。また、
上記概念が成立すれば、実現するための構成は任意のも
のでよい。

【００６０】レーザビームの合成部１０に偏光ビームス
プリッタを用いた場合は、例えばほぼ直交する偏光方向
になるので、直交する直線偏光が、１／２波長板と1／
４波長板等の偏光素子２４１により、その偏光状態を制
御することになる。

【００６１】対物レンズの瞳面でパターンからの回折光
を観察すると(図２５には図示していないが、瞳を観察
する系を持たせることは容易である)、偏光状態を選ぶ
ことにより、高次の回折光に比べ０次光が減衰すること
を確認できる。これにより、低周波成分を減衰させ、パ
ターンコントラストを向上できる。勿論、対物レンズの
瞳と共役な位置に、空間フィルタを配置し、０次光を減衰さ
せてもよい（空間フィルタにより、パターンからの回折
光をブロックし、異物からの散乱光をイメージセンサに
導くこともできる）。しかしながら、偏光を制御する
と、高次の回折光をより効率的に抽出できる。発明者ら
の実験によると、約２０〜３００％コントラストが向上
することが判明している。

【００６２】また、偏光素子２４１の設置位置も図２５
の位置にとらわれることなく、所望の性能を得られる位
置（例えばハーフプリズム２４１−１／４波長板６間な
ど）に設置することができる。

【００６３】図１で使用するイメージセンサ８の構造
を、図２７に示す。DUVレーザ光源を使用する場合は、D
UVに対して感度のあるイメージセンサを使用する必要が
ある。表面照射型イメージセンサは、入射光がゲートを
通過してＣＣＤに入るため、短波長の入射光が減衰し４
００ｎｍ以下の波長に対して感度がほとんどなく、DUV
光の有効検出はできない。表面照射型イメージセンサで
DUVの感度を得るためには、ゲートを薄くして短波長の
減衰を少なくする方法がある。

【００６４】他の方法としては、カバーガラスに有機薄
膜コーティングを施し、DUV光が入射されるとそれに応
じて可視光を発光するようにすることで、可視光にしか
感度のないイメージセンサでDUV光を検出する方法があ
る。

【００６５】また、裏面照射型イメージセンサはゲート
構造のない裏側に光が入射するので、量子効率が高く
(例えば、３０％以上)ダイナミックレンジが大きくとれ
(例えば、３０００以上)、４００ｎｍ以下の波長にも感
度があり、２００ｎｍを切るような短波長照明に特に有
利である。このようなイメージセンサの場合、いくつか
の照明波長を用いるときも、ひとつのイメージセンサで
対応可能である。

【００６６】また、イメージセンサをTDI(Time Delay I
ntegration)にすることで、感度を大きくすることがで
きる。さらに、アンチブルーミングの特性をもたせるこ
とで、必要以上の検出光量が得られたときに、周囲の画
素に電荷があふれるという課題を解決できる。さらに、
イメージセンサをＭOS形とし、ログアンプ内蔵によって
高ダイナミックレンジ対応を図ることや、マルチタップ
構成とし、on-chipでその段数を切替えるなども効果が
ある。

【００６７】次に、図２８に、上記イメージセンサによ
り入力した画像から欠陥を検出するための処理方式の例
を示す。検査対象は繰り返しパターンを有しているの
で、検査は隣のパターンとの比較を行うことで欠陥候補
点を抽出する。イメージセンサ８からの出力信号をＡＤ
変換してデジタル信号に変換する。比較対象の参照用画
像を作成するために、遅延メモリ２７２では１ピッチ分
に相当するずれ量だけ遅延させるようにする。これによ
り、遅延メモリの出力は検査画像を１ピッチずらした画
像となる。比較部２７３では比較する２枚の画像に関し
て対応する画素値の差を求める。求めた差画像を欠陥検
出用のしきい値で２値化して、欠陥候補点を抽出する。

【００６８】２値化しきい値の設定例としては、あらか
じめ設定されたしきい値、または被検査画像の明るさ等
から求めたしきい値を用いて画像全体を２値化する。

【００６９】別のしきい値設定例としては、画像の各座
標毎、または明るさ毎にしきい値を算出し、画像の各点
において別のしきい値を持って２値化する方式が考えら
れる。

【００７０】２値化後の画像は虚報も含まれているが、
できるだけ欠陥のみを抽出するために、検出した候補点
から特徴量を抽出し、欠陥をみつける。特徴量抽出部２
７４では欠陥候補点の、面積、座標、投影長等を算出す
る。求めた特徴量から欠陥候補点が欠陥か虚報かを判断
して、欠陥２７５を検出する。

【００７１】次に、比較する2枚の画像の処理を画像処
理として含む、他の実施例を示す。特に、ここでは、明
るさが異なる2枚の画像を比較するため、積極的に明る
さ補正を実施している。

【００７２】図２９において、８は(DUVに対して感度の
ある)イメージセンサであり、被検査パターンである半
導体ウェーハ１からの反射光の明るさ、すなわち濃淡に
応じた濃淡画像信号を出力するものであり、９はイメー
ジセンサ８から得られる濃淡画像信号をディジタル画像
信号２８５に変換するＡ／Ｄ変換器、１１は濃淡画像信
号を遅延させる遅延メモリ、１は被検査パターンのある
半導体ウェーハ、２は被検査パターンの半導体ウェーハ
１を載置するＸ方向とＹ方向とＺ方向とθ方向（回転）
の移動するステージ、６は半導体ウェーハ１に対する対
物レンズ、５は照明光を反射して対物レンズ６を通して
半導体ウェーハ１に照射すると共に、半導体ウェーハ１
からの反射光を透過するハーフミラー、２８５は濃淡画
像信号がＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル画像信号
である。このようにして、レーザによる照明光を反射さ
せて対物レンズ６を通して半導体ウェーハ１に対して、
例えば明視野照明を施すように構成している。対物レン
ズ６の瞳を走査することは、既に説明した方法に依って
いる。

【００７３】また、１１は、画像信号２８５を繰り返さ
れる１セルまたは複数セルピッチ分を記憶して遅延させ
る遅延メモリであってもよいし、画像信号９を繰り返
される１チップまたは複数チップピッチ分記憶して遅延
させる遅延メモリでもよい。

【００７４】２８６はディジタル画像信号２８５及び遅
延されたディジタル画像信号２８４を位置合わせするも
のであり、ここでは、画素単位で濃淡差が最小となる位
置ずれ量を正規化相関により検出し、この位置ずれ量に
基づき一方の画像をシフトして、２枚の画像を位置合わ
せするものである。なお、正規化したのは、位置合せす
べき画像間の明るさの違いの影響を軽減するためであ
る。

【００７５】即ち、検出画像f(x、y)に対して記憶画像g
(x、y)を移動し、相関値Ｒ(Δｘ，Δｙ）が最大となる
位置(Δx,Δy)を下式により求める(Δx,Δy:整数)。

【００７６】

【数１】

【００７７】

【数２】

【００７８】

【数３】

【００７９】

【数４】

【００８０】

【数５】

【００８１】ここで、画像はイメージセンサにより連続
的に検出されるが、画像を小領域ごとに分割し、この単
位で位置合わせを行う。上式では、検出画像はＸ×Ｙ画
素の寸法である。小領域への分割は、画像がもっている
歪みに対応するためである。即ち、小領域内では画像歪
みはほとんど無視できるレベルになるよう、その大きさ
を決める。なお、図示していないが、画像の位置ずれを
求める上記した正規化相関は、すべての画像を相手にし
て行う必要はなく、例えば画像をイメージセンサの長手
方向にK分割し、分割した各小画像（X／K×Y画素の大き
さ）のうち、情報がある小画像について、行ってもよ
い。情報があるかどうかの判断は、例えば各小画像を微
分し、エッジの有無を検出し、エッジが多い小画像を選
ぶ。たとえば、イメージセンサがマルチタップ構成の並
列出力可能なリニアイメージセンサの場合、各タップ出
力画像が、小画像に相当する。この考え方は、並列出力
される画像は、位置ずれが等しいということに基づいて
いる。さらには、分割した各小領域で独立に、正規化相
関を求め、最大となる領域について求められた位置ずれ
量を採用してもよい。なお、ここで用いるイメージセン
サは、上記した、DUVに対して感度のある並列出力型の
時間遅延積分型ＴＤＩＣＣＤイメージセンサであって
もよい。

【００８２】２８７は、明るさの異なる画像信号を、明
るさを一致させるべく、双方の画像信号の階調を変換す
る階調変換部である。ここでは、個々の画素毎にゲイン
とオフセットにより線形変換を実施して、明るさを一致
させている。

【００８３】そして、得られた画像信号を比較部２８８
において比較し、不一致を欠陥として検出するものであ
る。

【００８４】検出された画像信号は、各画素を上記方法
に基づき階調変換後、パイプライン型の画像処理によ
り、順次一定の処理が施され、最後に欠陥とその特徴が
出力されるものである。

【００８５】次に、上記構成の検査装置の動作について
説明する。

【００８６】図２９において、対物レンズ６で収束させ
た照明光で、ステージ２をＸ方向に走査して被検査パタ
ーンの半導体ウェーハ１の対象領域について等速度で移
動させつつ、イメージセンサ８により前記半導体ウェー
ハ１上に形成された被検査パターン、すなわちチップ内
のメモリマット部及び周辺回路部の明るさ情報（濃淡画
像信号）を検出する。

【００８７】１列分の移動が終わると、隣の列にＹ方向
に高速移動し、位置決めする。すなわち、等速移動と高
速移動を繰り返して検査を行うものである。もちろん、
ステップ＆リピート型の検査でも差し支えない。そし
て、Ａ／Ｄ変換器９は、イメージセンサ８の出力（濃淡
画像信号）をディジタル画像信号２８５に変換する。こ
のディジタル画像信号２８５は１０ビット構成である。
勿論、６ビット程度あれば、画像処理する上では特に問
題ないが、微小欠陥を検出するにはある程度のビット数
が必要である。

【００８８】ここで、上記した画像検出、処理を各画素
５０ＭＨｚ以下で処理するものである。そうすれば、直
径２００ｍｍ相当のウェーハを1時間あたり３枚以上の
スループットに相当する速度で、５０nm以下の欠陥を含
んで検出でき、半導体製造ラインにおいて、有効な検査
情報を適度な時間で出力することができる。

【００８９】以上、これらの本発明により、高輝度の照
明が得られ、高解像度の画像を短時間で撮像することで
き、結果として高速かつ高感度な検査装置を得ることが
できる。検出したパターンの欠陥は、その位置、寸法を
出力するものである。

【００９０】

【発明の効果】本発明によれば、高解像化に必須な短波
長照明で、しかもその実用化に有利なレーザ光源により
通常の放電管照明と同等以上の品質の像を、より高感度
・高速に得ることができ、欠陥を高感度に検出すること
ができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る被検査パターンの欠陥検
査装置の概略の構成を示す正面図である。

【図２】図２は、放電管照明の発光スペクトルを説明す
るグラフである。

【図３】図３は、放電管照明による、検出対物レンズの
瞳上と視野上の照明状況を示す平面図である。

【図４】図４ａ）は、レーザ照明による検出対物レンズ
の瞳上と視野上の照明状況を示す平面図、図４ｂ）は、
視野上のパターンの断面図、図４ｃ）は、視野上のパタ
ーンｂ）を検出して得られる検出信号を示す図である。

【図５】図５は、瞳上で広げたレーザ照明による検出対
物レンズの瞳上と視野上の照明状況を示す平面図であ
る。

【図６】図６は、本発明に係るレーザ照明による検出対
物レンズの瞳上と視野上の照明状況を示す平面図であ
る。

【図７】図７は、本発明に係る視野上でのＣＣＤ検出器
と照明領域の関係を示す平面図である。

【図８】図８は、本発明に係る視野上でのＣＣＤ検出器
と照明領域の関係を示す平面図である。

【図９】図９は、本発明に係るレーザ照明による検出対
物レンズの瞳上と視野上のＣＣＤ検出器と照明状況を示
す平面図である。

【図１０】図１０は、本発明に係るレーザ照明による検
出対物レンズの瞳上と視野上のＴＤＩ検出器と照明状況
を示す平面図である。

【図１１】図１１は、本発明に係るレーザ照明の空間的
コヒーレンスを低減する考案を説明するレーザ光源部の
略正面図である。

【図１２】図１２は、本発明に係るレーザ照明の空間的
コヒーレンスを低減する考案を説明するレーザ光源部の
略正面図図である。

【図１３】図１３は、本発明に係るレーザ照明の空間的
コヒーレンスを低減する考案を説明する光学系の略正面
図である。

【図１４】図１４は、本発明に係るレーザ照明の空間的
コヒーレンスを低減する考案を説明するレーザ光源部の
略正面図である。

【図１５】図１５は、本発明に係るレーザ照明の空間的
コヒーレンスを低減する考案を説明するレーザ光源部の
略正面図である。

【図１６】図１６は、本発明に係る被検査パターンの欠
陥検査装置において、ステージと瞳走査光学系とセンサ
の同期をとる構成を説明する斜視図である。

【図１７】図１７は、本発明に係るレーザ照明が対物レ
ンズの瞳上で集光される様子を説明する光学系の正面図
である。

【図１８】図１８は、レーザ光源からのビームが持つ強
度分布を説明するグラフである。

【図１９】図１９は、本発明に係るレーザ照明を瞳上で
走査する機構の一実施例の正面図である。

【図２０】図２０は、本発明に係るレーザ照明を瞳上で
２次元的に走査する機構の一実施例の正面図である。

【図２１】図２１は、本発明に係るレーザ照明を瞳上で
走査する機構で光路中に拡散板を挿入したの一実施例の
正面図である。

【図２２】図２２は、本発明に係るガラスロッドレンズ
群の斜視図である。

【図２３】図２３は、本発明に係るマルチシリンドリカ
ルレンズアレイの斜視図である。

【図２４】図２４は、本発明に係る光学系の一実施例を
示す略正面図である。

【図２５】図２５は、本発明に係るレーザ照明の偏光状
態を制御する機構を備えた光学系の一実施例を示す正面
図である。

【図２６】図２６は、本発明に係る輪帯照明の瞳面上の
状態を説明する平面図である。

【図２７】図２７は、本発明に係るＴＤＩイメージセン
サの正面図である。

【図２８】図２８は、本発明に係る画像比較の構成を示
すブロック図である。

【図２９】図２９は、本発明に係る欠陥を判定するため
の構成を示す略正面図である。

【符号の説明】

1…披検査試料 2…ステージ 3…レーザ光源
４…コヒーレンス低減機構７…光学系８…
検出器１２…画像処理系１９…信号処理回路
１９７…レーザ光源１９６…ビーム成形機構
１９５…走査機構１９４…f-シータレンズ
１９２…対物レンズ１９３…瞳面２３４…レンズアレイ２４１…偏光素子２４
２…検光子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芝田行広神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 ▲吉▼田実神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者宇都幸雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者宍戸弘明神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者中田俊彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB02 BB03 CC18 CC19 DD03 DD06 FF04 GG04 GG23 JJ25 LL02 LL04 LL20 LL32 LL35 LL36 LL62 MM03 MM04 QQ04 QQ24 QQ25 QQ31 QQ41 2G051 AA51 AA56 AA65 AB01 AB07 BA05 BA08 BA10 BA11 BC06 CA03 DA07 EA14 EA16 EB01 EB03 EC01 ED11 FA02 2H052 AA07 AC01 AC02 AC04 AC12 AC15 AC25 AC26 AC34 AF02 5B047 AA12 AB02 BA02 BB02 BC05 BC09 BC11 CA05 CB11 CB17 CB25 5B057 AA03 BA02 BA12 BA19 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CH11 DA03 DC31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザ光を発射するレーザ光源手段
と、該レーザ光源手段から発射したレーザの可干渉性を
低減する可干渉性低減手段と、該可干渉性低減手段で可
干渉性を低減したレーザを試料上に照射する照射手段
と、該照射手段によりレーザを照射された前記試料の像
を検出する像検出手段と、レーザ光源と像検出手段との
間に偏光の状態を制御する偏光状態制御手段と、該像検
出手段で検出した前記試料の像に関する情報に基いて前
記試料に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検出
手段とを備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装
置。
【請求項２】試料の像を検出する像検出手段として並列
出力型の蓄積型のイメージセンサ手段を有することを特
徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項３】前記蓄積型のイメージセンサは、最大量子
効率が４０％以上であることを特徴とする請求項２記載
のパターン欠陥検査装置。
【請求項４】前記複数にレーザ光は紫外光であり、前記
蓄積型のイメージセンサは、紫外光に感度を有する裏面
照射型であることを特徴とする請求項２又は３記載のパ
ターン欠陥検査装置。
【請求項５】前記蓄積型のイメージセンサ手段として時
間遅延積分型のイメージセンサ手段を有し、前記テーブ
ル手段の移動と前記時間遅延積分型のイメージセンサ手
段の撮像とのタイミングを制御する制御手段を有し、前
記時間遅延積分型のイメージセンサ手段で検出した前記
試料の像に基く画像信号を前記記憶手段に記憶した参照
画像信号と比較して前記試料に形成されたパターンの欠
陥を検出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする
請求項２又は３記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項６】前記偏光状態制御手段は、１／４波長板、
或いは１／２波長板と１／４波長板からなることを特徴
とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項７】少なくとも前記１／２波長板、１／４波長
板は、移動或いは回転可能としたことを特徴とする請求
項６記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項８】複数のレーザ光を、偏光ビームスプリッタ
で合成することを特徴とする請求項１記載のパターン欠
陥検査装置。
【請求項９】前記複数のレーザ光は、波長が異なること
を特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項１０】前記異なる波長の一方或いは両方の偏光
状態を波長板により変えることを特徴とする請求項９記
載のパターン欠陥検査装置。
【請求項１１】前記複数のレーザ光を、ダイクロイック
ミラーで合成することを特徴とする請求項９記載のパタ
ーン欠陥検査装置。
【請求項１２】前記レーザ光は、２Ｗ以上の出力を有す
ることを特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装
置。
【請求項１３】前記可干渉性低減手段が、複数のガラス
ロッドレンズ、または複数のシリンドリカルレンズアレ
イと集光レンズ、からなる光路部を有し、かつ、前記レ
ーザ光源手段から発射したレーザを前記光路部の複数の
ガラスロッドレンズ、またはシリンドリカルレンズアレ
イと集光レンズに入射して、他端から前記対物レンズの
側へ出射し、さらにはそれらのレーザ光を前記対物レン
ズの瞳面上で走査することを特徴とする請求項１記載の
パターン欠陥検査装置。
【請求項１４】前記レーザの波長が266nmと257nmのいず
れかを含むことを特徴とする請求項１記載のパターン欠
陥検査装置。
【請求項１５】前記蓄積形イメージセンサは、266nmと2
57nmのいずれかを含む波長に感度を有することを特徴と
する請求項４記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項１６】前記蓄積型イメージセンサは、６４ｃｈ
以上の並列出力が可能であることを特徴とする請求項２
記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項１７】前記イメージセンサは、CMOS或いはMOS
型であることを特徴とする請求項２記載のパターン欠陥
検査装置。
【請求項１８】像検出手段として対物レンズを有し、対
物レンズがNAが0.75以上、視野０．５ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項１９】レーザを発射するレーザ光源手段と、該
レーザ光源手段から発射したレーザの可干渉性を低減す
る可干渉性低減手段と、該可干渉性低減手段で可干渉性
を低減したレーザを試料上に照射する照射手段と、該照
射手段によりレーザを照射された前記試料の画像を検出
する画像検出手段と、該像検出手段で検出した前記試料
の画像を処理する画像処理手段を有し、直径２００ｍｍ
相当のウェーハを1時間あたり３枚以上のスループット
に相当する速度で処理でき、画像の処理速度は、各画素
５０ＭＨｚ以下であり、前記試料に形成されたパターン
に対し50nm以下の欠陥を含んで検出することを特徴とす
るパターン欠陥検査装置。
【請求項２０】複数のレーザ光の可干渉性を低減し、レ
ーザ光を試料上に照射して得られる像を検出し、偏光の
状態を制御しながら、像に関する情報に基いて試料に形
成されたパターンの欠陥を検出することを特徴とするパ
ターン欠陥検査方法。
【請求項２１】並列出力型の蓄積型のイメージセンサを
用いて像を検出することを特徴とする請求項２０記載の
パターン欠陥検査方法。
【請求項２２】前記蓄積型のイメージセンサは、最大量
子効率が４０％以上であることを特徴とする請求項２１
記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項２３】前記レーザ光源手段から発射するレーザ
が紫外光であり、前記蓄積型のイメージセンサは、紫外
光に感度を有する裏面照射型であることを特徴とする請
求項２１記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項２４】前記蓄積型のイメージセンサとして、時
間遅延積分型のイメージセンサを用いて、試料の移動に
同期して時間間遅延積分型のイメージセンサを駆動する
ことを特徴とする請求項２１記載のパターン欠陥検査方
法。
【請求項２５】前記偏光の状態を制御することを、１／
４波長板、或いは１／２波長板と１／４波長板を用いて
行うことを特徴とする請求項２０記載のパターン欠陥検
査方法。
【請求項２６】前記１／２波長板と１／４波長板とを、
移動或いは回転可能としたことを特徴とする請求項２５
記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項２７】前記複数のレーザ光を、偏光ビームスプ
リッタで合成することを特徴とする請求項２０乃至２６
の何れかに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項２８】前記複数のレーザ光は、波長が異なるこ
とを特徴とする請求項２０乃至２６の何れかに記載のパ
ターン欠陥検査方法。
【請求項２９】前記異なる波長の一方或いは両方の偏光
状態を波長板により変えることを特徴とする請求項２０
乃至２６の何れかに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項３０】前記複数のレーザ光を、ダイクロイック
ミラーで合成することを特徴とする請求項２０乃至２６
の何れかに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項３１】レーザ光は２Ｗ以上の出力を有すること
を特徴とする請求項２０乃至２６の何れかに記載のパタ
ーン欠陥検査方法。
【請求項３２】前記可干渉性の低減は、レーザを複数の
ガラスロッドレンズ、またはシリンドリカルレンズアレ
イと集光レンズに入射させて、他端から対物レンズの側
へ出射させ、この出射させたレーザ光を対物レンズの瞳
面上で走査することを特徴とする請求項２０乃至２６の
何れかに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項３３】前記レーザ波長が266nmと257nmのいずれ
かを含むことを特徴とする請求項２８記載のパターン欠
陥検査方法。
【請求項３４】前記蓄積形イメージセンサは、266nmと2
57nmのいずれかを含む波長に感度を有することを特徴と
する請求項２０乃至２６の何れかに記載のパターン欠陥
検査方法。
【請求項３５】前記蓄積型イメージセンサは、６４ｃｈ
以上の並列出力が可能であることを特徴とする請求項２
０乃至２６の何れかに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項３６】前記イメージセンサは、CMOS或いはMOS
型であることを特徴とする請求項２０乃至２６の何れか
に記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項３７】像検出手段として対物レンズを有し、対
物レンズがNAが0.75以上、視野０．５ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項２０乃至２６の何れかに記載のパ
ターン欠陥検査方法。
【請求項３８】可干渉性を低減したレーザを試料上に照
射し、レーザを照射された試料の画像を検出してこれを
処理し、直径２００ｍｍ相当のウェーハを1時間あたり
３枚以上のスループットに相当する速度で処理し、画像
の処理速度は、各画素５０ＭＨｚ以下であり、前記試料
に形成されたパターンに対し50nm以下の欠陥を含んで検
出することを特徴とするパターン欠陥検査方法。