JPH01158308A - 欠陥検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はマイクロ回路の製造に用いる検査システム、特
に各々多数の冗長回路パターンを有するダイのアレーを
含むタイプのマイクロ回路の製造に用いるリアルタイム
欠陥検査システムに関するものである。

発明の背景 半導体装置及び集積回路の大規模製造に使用されるフォ
トマスクのパターン欠陥検査用の２つの極めて類似した
検査システムがワトキンスの米国特許第４０００９４９
号及びマツセンの米国特許第３６１４２３２号に開示さ
れている。これらのシステムは全てのダイの同時検査を
通常同一のダイの規則正しいアレーを含むフォトマスク
について行い、非周期的欠陥、即ちアレーの他のダイ内
と同一に反復されない１つのダイ内の欠陥を検出するも
のである。

この作業は検査すべきフォトマスクの全てのダイをレー
ザから発する平行コヒーレント光で同時に照明して複合
回折パターンを発生させることにより達成される。この
複合回折パターンの空間分布は２つの成分から成り、第
１成分はダイのアレーの干渉パターンであり、第２成分
はアレーの単一のダイの干渉パターンである。第１及び
第２パターンは時々ダイ相互干渉パターン及びダイ内干
渉パターンと称されている。フォトマスクを透過した光
は両凸レンズに入射し、このレンズによりこのレンズの
背後の１焦点距離に等しい距離に位置する空間フィルタ
に分布される。

空間フィルタは検査すべきフォトマスクに対応する既知
の無誤り基準フォトマスクの二次元フーリエ変換パター
ンを具える。このフィルタは無誤りフーリエ変換パター
ンの空間周波数成分に対応する部分が不透明で、無誤り
フーリエ変換パターンに含まれない部分が透明である。

ワトキンス特許もマツセン特許もレンズの設計パラメー
タを特定していない。そしてマツセン特許に、レンズは
検査すべきフォトマスクの面積をカバーするのに適する
開口数及び倍率のものとすることが述べられているにす
ぎない。

検査すべきフォトマスクの欠陥に対応する空間周波数成
分はその大部分が空間フィルタを透過し、２つの方法で
処理することができる。ワトキンスのシステムでは、空
間フィルタを透過した光を適正に位置させた両凸レンズ
に通して検査すべきフォトマスクの像（空間フィルタに
より阻止された如何なる情報も含まない）を形成してい
る。空間フィルタで阻止されない結像光は検査すべきフ
ォトマスク内の欠陥が存在する位置を表わす位置に現れ
る。マツセンのシステムでは、空間フィルタの透過光を
光検出器で検出し、“良−否”アラームを駆動する出力
信号を発生させている。

ワトキンス及びマツセンのシステムは被検体パターン内
の欠陥の存在を決定するのにダイ相互間干渉パターンと
ダイ内干渉パターン情報の双方を必要とするものである
。ダイ相互間干渉パターン情報は特に問題であり、その
理由はこの情報は極めて近接して位置する光スポットか
らなり、フーリエ変換レンズにより分解するのが極めて
困難であるためである。更に、斯かるレンズの実現は、
逆フーリエ変換レンズを用いてフーリエ変換光パターン
から被検パターンの像を形成する検査システムに対して
困難である。その理由は、これらレンズの各々の設計を
互いに調和させてフーリエ変換パターン及び像形成機能
の双方を達成するシステム全体の設計を達成する必要が
あるためである。

〕れがため、斯かるシステム設計によりダイ相互間干渉
パターン情報に必要な分解能を得ることば益々困難にな
る。上述のレンズ設計問題は被検フォトマスクアレーの
各ダイの全面積を同時に検査するタイプのシステムにお
いても生じ、従って斯かるシステムを信頼できないもの
にすると共に実用にたえないものにする。

発明の要約 これがため、本発明の目的はマイクロ回路の製造に使用
する高信頼度の欠陥検査システムを提供することにある
。

本発明の他の目的はフーリエ光学の技術を適用するが、
通常同一のダイのアレーを具えるタイプのマイクロ回路
の製造中に欠陥の存在を決定するのにダイ相互間干渉パ
ターン情報を使用しない検査システムを提供することに
ある。

本発明の更に他の目的は、マイクロ回路パターンから無
収差フーリエ変換パターンを発生させ、これからマイク
ロ回路パターン内の欠陥に対応する精密な像を形成し得
る欠陥検査システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ダイ内干渉パターン情報を用
いて通常同一のダイのマイクロ回路アレーパターン内の
欠陥の存在を決定する欠陥検査方法を提供することにあ
る。

本発明はマイクロ回路の製造用の欠陥検査方法及びシス
テムに関するものであり、ここでは各々多数の冗長回路
パターンを有する回路ダイのアレーを含むタイプの半導
体ウェファの表面の欠陥を検査するリアルタイム検査シ
ステムを例にとって説明する。斯かる半導体ウェファは
、例えばランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ及
びディジタルマルチプライヤを含む。

検査システムの２つの好適実施例は、光軸に沿って配置
されたフーリエ変換レンズと逆フーリエ変換レンズを用
いて、パターン化された被検ウェファの照明された区域
から空間周波数成分スペクトルを発生させ、その周波数
成分を選択的にフィルタリングしてウェファの照明区域
内の欠陥の像パターンを発生し得るようにする。これら
レンズはウェファ全域で回折された光ではなく光軸と整
列するウェファダイにより回折された光及びこのダイに
近接して位置する他のダイにより回折された光を集光す
る。この集光の制限により検査システムの適用性が多数
の冗長回路パターンを有するダイに制限されるが、フー
リエ変換パターン及びフィルタリングされた欠陥像の特
性を変えるオフアクシス収差を導入するレンズの使用が
可能になる。

これらのレンズは製造が比較的容易である。その理由は
、冗長回路パターンが代表的には５０ミクロン間隔で反
復し、約１．０　ミ！Ｊメートルの間隔の空間周波数成
分を発生し、斯かる空間周波数成分は慣例の光学素子に
より分解し得るためである。

フーリエ変換及び結像区域は光軸と整列するウェファダ
イのみからの光を受は入れるのに十分な大きさにするの
が好ましい。空間フィルタは斯かるダイの無誤りフーリ
エ変換の空間周波数を阻止し、即ち空間フィルタはダイ
内干渉パターン情報のみを含む。

ウェファはフーリエ変換レンズの前焦点面内に位置させ
、ウェファのパターン表面を平行レーザビームで照明す
る。照明ウェファ表面のフーリエ変換パターンがフーリ
エ変換レンズの後焦点面に形成される。予め作製した空
間フィルタをフーリエ変換パターンの面内に配置し、ウ
ェファの照明されたダイの冗長回路パターンからの光を
有効に阻止すると共に欠陥から発する光を通過させる。

逆フーリエ変換レンズは空間フィルタを透過した又はこ
れにより反射された光を受け、照明されたウエフ゛アダ
イにより回折されフィルタリングされた光を逆フーリエ
変換する。空間フィルタが透過形であるのか反射形であ
るのかは、これを組み込む検査システムの実施例に依存
する。フィルタリングされた像は二次元光検出器アレー
の表面に投写し、これにより光軸上のダイ内のみの欠陥
に対応する光の存在を検出する。光検出器アレーは光軸
を中心に配置すると共に光軸上のダイに対応する欠陥像
が現れる像面区域をカバーするのに十分な大きさの光感
知表面積を有するものとする。

多数の冗長回路パターンを有するウェファ表面の種々の
部分内の全ての欠陥の検査はウェファを二次元平行移動
股上に取り付け、この役を移動させてレーザビームによ
り定まる照明区域がウェファ表面を横切ってダイからダ
イへと、ウェファの所望の部分が照明されるまで連続的
に走査するようにすることにより達成する。時間遅延積
分技術の゛使用により平行移動段の移動及び多数の冗長
回路パターンを有するウェファ表面の種々の部分の検査
をストライプ順次ラスク走査式に行うことが可能となる
。

本発明は、空間フィルタを無誤りウェファを用いて作製
する必要がないために有利である。その理由は、斯かる
ウェファに存在する欠陥は、空間フィルタ記録媒体を露
光するには不十分な強さの光を発生するためである。

本発明は多数の冗長回路パターンを有する被検パターン
の一部分に対応するダイ内干渉、＜ターン情報のみを用
いて被検パターン内の欠陥を検出する。本発明の検査方
法は、多数の冗長回路ノくターンの一部分のみを検査す
る場答にはダイ相互干渉パターン情報は必要ないこと及
び斯かる部分的検査は十分に統計的にサンプリングして
行うことにより被検パターン全面に対する欠陥分布を決
定することができるという前提に基づくものである。

好適実施例の詳細な説明 第１図は多数の冗長回路パターンを具える周期的構造内
に存在する約１７４ミクロン以上の半導体スエファ欠陥
を検出するよう設計した本発明の検査システム１０の第
１の好適実施例を示すものである。第２図は検査システ
ム１０で検査するのに好適な半導体ウェファ１２を示す
ものである。ウェファ１２は一般に同一のダイ１４の規
則正しいアレーを含み、各ダイはＸ軸１８及びＹ軸２０
に沿って少なくとも約２０個の冗長回路パターン１６を
有している。各ダイ１４は代表的には一辺が約３ミリメ
ートルの正方形である。第３Ａ〜３Ｃ図は１つのダイ１
４の一例の写真で、倍率を順次高くして斯かるダイ内の
多数の反復回路パターンを示している。これら回路ノ（
ターンは第３Ａ〜３０図に示されるように長方形である
が以下の説明を簡単とするためにこれら回路、ＸＩター
ン１６は一辺が約５０ミクロンの正方形であるものとす
る。

第１図において、検査装置１０はレーザ光源２２を具え
、このレーザ光源は４４２．５ナノメートルの単色光線
２４の略々平行なビーム２４をレンズ２６に投射し、レ
ンズ２６がこの光線をレンズ２６の後焦点面内に位置す
る点２８に集束する。焦点２８から発散する光線３０は
焦点２８から小距離に位置する小さな鏡３２に当たって
比較的細い円形光ビームをフーリエ変換レンズ区分３４
に向は反射する。このレンズ区分３４は第１図には単レ
ンズ素子として示しであるが後に述べるように５つのレ
ンズ素子で実現される。

鏡３２はレンズ区分３４により定められるフーリエ変換
面の中心部の小領域をさえぎる。この領域の大きさは十
分に小さいためフーリエ変換面内の他の位置にある欠陥
情報は鏡３２によって殆んどさえぎられない。

フーリエ変換レンズ区分３４の実効中心を鏡３２から焦
点距離の１倍より僅かに小さい距離に位置させて平行光
線３６をウェファ１２のパターン化された表面に投射す
る。ウェファ１２は二次元平行移動段４０の一部を構成
するチャック３８内に取付ける。ウェファ１２はレンズ
区分３４の物体面又は前焦点面４２内に位置し、平行光
線３６がウェファ１２のパターン化された表面を照明す
る。平行光線３６はウェファ１２の表面の直径２０ミリ
メートルの区域を照明する。

ウェファ２０の照明された区域で回折された光線４４は
レンズ区分３４を通過してレンズ区分３４の後焦点面４
６内に、照明されたウェファ表面のフーリエ変換パター
ンを形成する。

フーリエ変換パターンは後焦点面４６内に予想される態
様に分布した明るい光スポットのアレーを含む。ウェフ
ァ１２の直径２０ミリメートルの照明された区域は十分
な精度のフーリエ変換パターンを与える。その理由はウ
ェファ１２は多数の冗長回路パターンから成るためであ
る。しかし、レンズ区分３４は、たった３ミリメートル
の直径の物体視野を有して半導体ウェファ内の欠陥の本
質的に無収差の像を形成するように設計する。平行移動
段４０により所定のダイを照明区域に対し動かすことが
できるため所定のダイ全体を欠陥検査することができる
。これがため、ウェファのかなり大きな面積が照明され
て冗長回路パターンの精密なフーリエ変換パターンが発
生するが、この際、比較的小さい物体視野径のレンズが
照明区域で回折された光を集光して、形成されるフーリ
エ変換パターン内への収差の導入を最小にする。

予め作製した空間フィルタ５０をフーリエ変換面４７内
に位置させる。空間フィルタ５０は写真乾板のような記
録媒体をウェファ１２の全てのダイ１４により回折され
た光に露光して作製することができる。

これは検査すべきウェファ１２を用いて達成することが
できる。その理由は、比較的低強度の光により搬送され
る欠陥情報は写真乾板を露光しないが比較的高強度の光
により搬送されるフーリエ変換情報は写真乾板を露光す
るためである。空間フィルタ５０は既知のコンピュータ
によるフーリエ変換パターン発生技術を用いて作製する
こともできる。

空間フィルタ５０はウェファ１２の照明されたダイ１４
の無誤りフーリエ変換の空間周波数を阻止するが、この
ダイ内の欠陥から発する光及びこのダイの近くの他のダ
イにより回折された光を通す。空間フィルタ５０により
阻止されなかった欠陥搬送光線５２は逆フーリエ変換レ
ンズ区分５４に入射する。

このレンズ区分は単レンズ素子として図示しであるが、
後に述べるように４つのレンズ素子を含む。

逆フーリエ変換レンズ区分５４は照明されたウェファダ
イ１４のフィルタリングされた光パターンを逆フーリエ
変換する。レンズ区分５４はレンズ区分３４の後焦点面
４６から焦点距離の１倍の距離に位置する。レンズ区分
３４及び５４の素子は同一の光軸４８に沿って整列し、
平行移動段４９がウェファダイ１４を光軸４８を横切っ
て移動させる。

光検出器アレー５８は像面６０内に光軸４８を中心に位
置し、光軸上のダイ１４内に存在する欠陥の像を受光す
る。像面６０はレンズ区分５４の後焦点面内に位置する
。レンズ区分５４０倍率は像の解像限界が光検出器アレ
ー５８の画素に略々一致する大きさにする。特に、光検
出器アレー５８は直径３０ミリメートルの像区分内に約
１０ミリメートル×１０ミリメートルの大きさの光感知
表面６２を有するものとする。

これかため、光軸上のウェファダイ１４の直径３ミリメ
ートルの区域内の欠陥を検出するには１０倍の倍率が適
正である。

ウェファ１２の全パターン表面を検出するには平行移動
段４０によりウェファ１２のダイ１４の各部を光軸４８
に順次移動させて光源２２から発生する光で照明する。

静止光検出器アレー５８の光感短面６２０面積は検出さ
れる光の量を光軸４８を中心に位置するウェファダイ１
４のみに対応する像の一部分の面積に制限する。これが
ため、照明された光軸外のウェファダイ１４の任意の部
分に対応する像情報は光検出器アレー５８に到達し得な
い。平行移動段４０の移動は線順次ラスク式に連続的に
行ってウェファ１２のパターン表面上の各ダイに対する
欠陥像情報を収集する時間遅延技術を実行する。

フーリエ変換レンズ区分３４及び逆フーリエ変換区分５
４は１つの光学系の一部として設計され、第５図に示す
ように全部で１０個の素子を有する。光学系６８の設計
は２つの重要な設計パラメータ、即ちフーリエ変換面４
６における最小スポット径＋１　ｄ　、　Ｉｔ及び像面
６０における最小スポット径ｕ　ｄ２ＩＩに対する厳し
い要件により複雑になる。フーリエ変換面４６における
最小スポット径は予想される最大の回路パターンにより
この面内に発生する明スポットを解像するのに必要とさ
れる。パターン１６が正方形の場合、所要スポット径ｄ
１は次の式：％式％ を満足し、ここにλはレーザ光源２２から発する光の波
長、ｆ、はレンズ区分３４の実効焦点距離及びＣは正方
形パターン１６の一辺の長さである。２０ミクロンのス
ポット径ｄ１はｃ＜３００ミクロンに対し実現すること
ができる。

像面６０における最小スポット径は検出可能な最小欠陥
サイズを決定する。最小スポット径ｄ２はレンズ区分３
４及び５４の共働作用と像倍率１１　ｍ　＋＋により決
まる。６２７ｍより大きい直径の欠陥をその像の空間的
拡がりから測定することができる。６２７ｍより小さい
直径の欠陥、即ち解像度以下の欠陥はｄ２に等しい像拡
がりを有するが、径の増大につれて二次関数的に減少す
る像強度を有する。解像度以下の欠陥を検出するには検
査システム１０は十分に低い電子的又は光学的雑音を達
成するよう設計する必要がある。像面の最小スポット径
に関する設計パラメータは検査システム１０の好適実施
例ではｄｚ＝１０　ミクロン、ｍ＝１０及び６２７ｍ”
１　ミクロンを直径３０ミリメートルの像視野に亘り達
成することができる。

第４及び５図において、光学系６８は近軸回折−被制限
光学系で、この光学系は±１５°〜２０°のテレセント
リク円錐内に回折された光を受は入れ、物体（即ちウェ
ファダイ１４の冗長回路パターン）のフーリエ変換の周
期的構造を形成して１７４ミクロン以上の直径の欠陥の
検出可能な像を発生する。

レンズ区分３４の設計は非対称特性にしてフーリエ変換
４６に近軸回折−被制限光パターンを形成する。

非対称にする理由は、光学系６８の回折角が比較的大き
く　（±１５°〜２０°）且つ直径３ミリメートルの結
像すべき表面が適度に大きいためである。レンズ区分５
４は１０倍の像倍率を達成するために相当長い焦点距離
ｒ２を必要とする。レンズ区分５４の設計は非対称特性
にし、入射瞳をレンズ区分３４の前レンズ素子７２に近
接して位置させてレンズ区分３４により導入される残留
収差を相殺すると共に光学系６８の長さ及びこれに組込
まれるレンズ素子の直径を最小にする。

レンズ区分５４の物体面をフーリエ変換面４６に略々接
触させて位置させてコンパクトな空間フィルタ構成を得
る。レンズ区分５４とフーリエ変換面４６との間には、
照明ビームをフーリエ変換面を通して導入するため及び
空間フィルタ５０を支持する機械的構造を収納するため
に十分なスペースが必要とされる。光学系６８は像が−
ｆ２／ｆ＋の倍率を有する物体の反転像になるように設
計する。ここで、ｆ２はレンズ区分５４の実効焦点距離
でｆ２＝６００　　ミリメートル、ｆｌはレンズ区分３
４の実効焦点距離でｒ。

＝６０　　ミリメートルであり、これがため倍率ＩＩ　
ｍ　＋＋はｌＯになる。

レンズ区分は次の２つの性能要件を満たすように設計す
る。第１の最も重要な要件は、物体面又は前焦点面４２
に位置する直径３ミリメートルの物体上の任意の点から
±１５°〜２０°のテレセントリック円錐内に回折され
た光を十分小さな収差で平行光線にして極めて小さな幾
何歪みで近軸回折光像が最終的に形成されるようにする
ことにある。

第２の要件は、２０ミリメートル径の物体を経て±１５
°〜２０°範囲内を伝播する平面波が最小の口径食を有
し、フーリエ変換面４６に２０ミクロン以下のスポット
径の光パターンを発生するようにすることにある。

レンズ区分３４によりレンズ区分５４内に導入される残
留収差は増倍されるため、この残留収差をレンズ区分５
４における補償収差により除去することは殆ど不可能で
ある。これがため、設計要件として、レンズ区分３４は
フーリエ変換面４６において、±１５°〜２０°の回折
角及び２０ミリメートルの入射瞳径に亘り入射平面波に
対しく１）イソプラナテイズムであること（即ち収差が
フーリエ変換像視野の小部分に亘り一定に保たれレンズ
が空間周波数のリニアなシフトインバリアントフィルタ
であること’）　、（２）本質的にアプラナートである
こと（即ち、球面収差及びコマ収差がないこと）及び（
３）本質的にアナスチグマートであること（即ち、非点
収差を持たない平坦な像面を有すること）が必要とされ
る。

像面６０に近軸回折光像を発生させるためにはレンズ区
分３４はレンズの物体面又は前焦点面４２内の直径３ミ
リメートルの領域内に位置する１つの点状物体に対し平
面波を発生する必要がある。このためには、±１５°〜
２０°の回折角範囲内の主光線をレンズ区分３４の設計
時にテレセントリックにし、即ち光軸４８に平行にして
レンズ区分５４に供給される残留収差を極めて小さくし
て補償可能にする必要がある。

レンズ区分３４の設計アプローチとして、レンズ区分３
４は無限遠の物体から発する±１５°〜２０°の範囲内
の光を受けると共に入射瞳は前焦点面４２に位置するも
のとする。これがため、フーリエ変換パターンはレンズ
の後焦点面４６に位置する。

特に、レンズ区分３４は光軸４８に沿って光軸と同軸的
に位置させた５つの素子を含む。素子７２は両凸レンズ
であり、素子７４は正のメニスカスレンズであり、これ
らレンズはレンズ系６８の入射瞳に近接して位置して球
面収差を抑制する。両凹レンズ７６は像面湾曲を抑制す
る。両凸レンズ７８及び正のメニスカスレンズ８０は集
束光ビーム内に位置して非点収差を抑制する。このよう
に、±１５°〜２０゜の回折角範囲により強いられる収
差抑制を達成するためにレンズ区分３４は５つの素子７
２．７４．７６゜７８及び８０を必要とし、これら素子
は高屈折率のガラスで造られる。

レンズ区分５４の設計は、物体がレンズ区分３４の前焦
点面４２にある３ミリメートル径の物体内に位置すると
きにレンズ区分３４により導入される残留球面収差及び
コマ収差を相殺するようにする。両凸レンズ素子７０及
び両凹レンズ素子８４はフーリエ変換面４６に近接して
位置してレンズ区分３４により導入される残留球面収差
を相殺する。負のメニスカスレンズ素子８６はレンズ区
分３４により導入されるコマ収差を相殺する。弱い正の
屈折力のメニスカスレンズ素子８８はレンズ区分５４の
屈折力をふり分けてレンズ素子７０．８４及び８６がレ
ンズ区分３４からの残留収差を相殺する軽い球面収差及
びコマ収差を導入し得るようにするものである。レンズ
素子篩は像面６０における非点収差を補正するのにも役
立つ。弱い正の屈折力の平凸レンズ素子９０は像面６０
に近接して位置して像の幾何学歪みを抑制する。しかし
、素子９０の正の屈折力は像面湾曲及び非点収差の補正
を弱める。像面６０における像の質は像面湾曲及び非点
収差の斯かる不相殺及びレンズ区分３４により導入され
る高次の残留球面収差の存在により課される制限のため
に設計目標をかろうじて満足する。

下記の表Ｉ及び■は光学系６８の設計仕様及びその隣接
素子間の間隔を示すものである。

表Ｉはレンズ区分３４の素子及び空間フィルタ５０の設
計値を示し、表■はレンズ区分５４の素子の設計値を示
す。表ａ−ｗは第５図の文字記号を付した表面に対応し
、表面“ａ”は物体面４２に、表面“Ｗ”は像面６０に
対応する。表面ｌ、及び１２は空間フィルタに対応する
。各表面に対し曲率半径及び口径を示してあり、これら
の表面は平坦表面である表面ａ＋　　ｊ２１　＋　　ｚ
２．■及びＷを除いて球面である。表面の正の曲率半径
は図（第５図）において曲率の中心がその右側にあり、
負の曲率半径は曲率の中心がその左側にあることを示す
。寸法の単位はミリメートルであり、次の表面までの幅
方向間隔は第５図において左から右へ測ったものである
。

膿 巨 但 −摸 Φρω℃■−ｔ１ｏ二・−・ｉメーー 取 歪 節目お呂呂呂＝さ呂＝８； ロ第モ謬舅側範臣澗創厨（ 評 巨 目 口　Ｃ：、０　　α　σ　−の　−口　〉　≧第６図は
上述の検査システム１０で検査される種類の半導体ウェ
ファ内の欠陥を検出するよう設計された本発明検査シス
テムの第２の好適実施例１００の概略図である。本例検
査システム１００は検査システム１０と同一の性能仕様
を略々満足するよう設計しである。検査システム１００
は液晶層空間フィルタ１０２　に書き込まれたフーリエ
変換スペクトルパターンを含む折り返しフーリエ変換光
学系を具えている。液晶空間フィルタ１０２は半導体ウ
ェファ１２のパターン表面の規則正しい周期的構造と関
連する空間周波数の光を散乱すると共にこのパターン表
面内の欠陥と関連する空間周波数の光を反射する。空間
フィルタ１０２はウェファ１２内の欠陥から発する光を
反射し、検査システム１００の折り返しフーリエ光学°
系を与える。

この検査システム１０口は４４２．５ナノメートルの単
色光線１０６の略々平行なビームを発生するレーザ光源
１０４を具え、この光ビームはレンズ１０８に入射し、
このレンズがこのビームをピンホール空間フィルタ１１
２の開口の中心に位置する点１１０に集束する。レーザ
１０４で発生された光ビームは第６図の紙面内に直線偏
光されている。焦点１１０から発散する光線１１４はプ
レート形の偏光ビームスプリッタ１１６に入射し、この
スプリッタは第６図の紙面に垂直な面内に偏光された光
線を反射するが、第６図の紙面内に偏光された光線を透
過する。

四分の一波長板１１８がビームスプリッタ１１６を透過
した光線１１４を受光し、これを円偏光にする。

四分の一波長板１１８から出る円偏光光線はかなり細い
円形ビームになってフーリエ変換レンズ区分１２０に向
かって伝播する。このレンズ区分１２０は第６図では単
レンズ素子として示すが後述するように５つのレンズ素
子で実現される。

フーリエ変換レンズ区分１２０の実効中心はピンホール
空間フィルタ１１２から焦点距離の１倍の距離に位置し
て平行円偏光光線１２２をウェファ１２のパターン表面
に投射する。ウェファ１２は平行移動段４０上のチャッ
ク３８内に取付ける。平行光線１２２はウェファ１２の
表面の直径２０ミリメートルの区域を照射する。ウェフ
ァ１２は検査システムＩＯについて上述したように前焦
点面又は物体面１２４内に位置する。

ウェファ１２の照明区域で回折された円偏光光線１２６
はレンズ区分１２０及び四分の一波長板１１８を経て伝
播し、四分の一波長板１２８から第６図の紙面に垂直な
方向の直線偏光光線１２８が出る。この光線１２８は偏
光ビームスプリッタ１１６により四分の一波長板１３０
の方向へ反射され、この板１３０が光線１２８を円偏光
にする。四分の一波長板１３０から出る円偏光光線１３
２は空間フィルタ１２０のレーザ吸収層１３４に当たる
。光線１３２はレンズ区分１２０の後焦点面１３６に照
明ウェファ表面のフーリエ変換パターンを形成する。

空間フィルタ１０２はウェファ１２の照明されたダイ１
４の無誤りフーリエ変換の空間周波数を吸収して阻止す
るが、このダイ内の欠陥から発生する光を反射して透過
する。空間フィルタ１０２は空間フヘルタ５０とは２つ
の主要な点で相違する。第１に、無誤りフーリエ変換パ
ターンは空間フィルタ１０２では液晶層内に、空間フィ
ルタ５０では写真乾板上の感光乳剤に書き込まれる。第
２に、空間フィルタ１０２は反射型で、空間フィルタ５
０は透過型である。

空間フィルタ１０２で反射された欠陥搬送円偏光光線１
３８は四分の一波長板１３０を経て伝播し、このときこ
の板１３０が円偏光光線１３８を第６図の紙面内の直線
偏光光線１４０に変更する。光線１４０はビームスプリ
ッタ１１６を透過して逆フーリエ変換レンズ区分１４２
に入射する。このレンズ区分は第６図では単レンズとし
て示しであるが、後述するように５つのレンズ素子を含
む。逆フーリエ変換レンズ区分１４２はフィルタリング
された光バクー１ンの逆フーリエ変換を行う。レンズ区
分１４２はレンズ区分１２０の後焦点面１３６から焦点
距離の１倍の距離に位置する。レンズ区分１２０及び１
４２のレンズ素子はビームスプリッタ１１６０面で２つ
の区分１４６及び１４８に折り曲げられる同一の光軸１
４４に沿って整列配置する。平行移動段４０はウェファ
ダイ１４を光軸１４４の区分１４６を横切って移動させ
る。

光検出器アレー５８は像面１５０内に光軸１４４を中心
に位置し、光軸上のウェファダイに存在する欠陥の像を
受光する。像面１５０はレンズ区分１４２の後焦点面に
位置する。レンズ区分１４２の倍率は検査システム１０
のレンズ区分５４について述べたと同一理由のためにレ
ンズ区分５４と同一の値にする。

ウェファの全パターン表面の検査は検査システム１０に
ついて述べたと同様にして達成される。

第７図は空間フィルタ１０２の断面図であり、このフィ
ルタはウェファ１２の無誤りフーリエ変換パターンが書
き込まれているレーザスメチック光バルブを構成する。

本発明で使用するタイプのレーザスメチック光バルブは
１９８７年２月にカナダのモントリオールで開かれたｒ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎ５
ｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」にふいて発表さ
れたＫａｈｎ、　Ｆｒｅｄｅｒｉｃ　Ｊ、の論文”ＬＡ
ＲＧＢ　ＡＲＥＡ、　ＩＥＮＧＩＮ−ＢＢＲＩＮＧ　　
ＤＲＡＷＩＮＧ　　ＱＵＡＬＩＴＹ　　ＤＩＳＰＬＡＹ
Ｓ　　ＵＳＩＮＧ　　ＬＡＳＥＲＡＤＤＲＥＳＳＥＤ　
ＳＭＥＴＩＣＬＩＱＵＩＤ　ＣＲＹＳＴＡＬ　ＬＩＧＨ
Ｔ　ＶＡＬＶＥＳ”に記載されている。

第７図において、空間フィルタ１０２は１対の互いに離
間したガラス基板１６０及び１６２を具え、間にスメチ
ック液晶材料１６４を保持する。レーザ吸収層１６６を
カラス基板１６０の内面に被着する。反射電極１６８を
レーザ吸収層１６６の内面に被着し、透明電極１７０を
ガラス基板１６２の内面に被着する。

ディレクタ整列層１７２を反射電極１６８の内面及び透
明電極１７０の内面に被着する。セル内に収容された液
晶材料１６４のディレクタ１７４はスメチック相の層状
平行秩序を有する。無誤りフーリエ変換パターンは空間
フィルタ１０２内に次のようにして書き込む。

細く集束した書込みレーザビーム１７６をガラス基板１
６０を経てレーザ吸収層１６６上に集束させる。

レーザ吸収層１６０が入射レーザ光を吸収し、これを熱
に変換する。この熱は液晶材料１６４の局部に急速に伝
導し、この局部の温度を十分に上昇させてこの局部を臨
界遷移温度以上に加熱する。この温度上昇は約数℃であ
る。

液晶材料１６４の温度が臨界遷移温度を越えると、その
ディレクタ１７４が最早第７図に示すスメチッり相の層
状平行秩序を維持しないで、通常の等方性液体に特有の
無秩序な配向になる。集束レーザビームを消すか或いは
他の書込み位置へ移動させると、先に露光された局部の
熱がガラス基板１６０及び１６２へ放散してこの局部は
その周囲動作温度に急速に冷える。ガラス基板１６０及
び１６２は約１３ミクロンの厚さの液晶材料１６４０１
００〜５００倍の厚さにするのが代表的である。この場
合液晶材料１６４はディレクタ１７４が均一な秩序のス
メチック配向状態に再配向するのに不十分となる速度で
冷え、ディレクタ１７４は消去又は修正処理を受けるま
で無秩序配向を保持する。

書込みレーザビームにより加熱された空間フィルタの領
域は入射光を散乱し、空間フィルタ１０２の非加熱領域
は光を散乱しない。従って、書込まれた領域は空間フィ
ルタ内を矢印１７８の方向に伝播する入射光を散乱する
。この光は散乱されるため、レンズ区分１４２により集
光されない（第６図〉。

空間フィルタ１０２の非書込み領域は鏡のように作用す
る。

フィルタパターン全体はガラス基板１６２の内面上の透
明電極１７０とレーザ吸収層１６６上の反射電極１６８
との間に交流電圧を印加することにより消去することが
できる。この場合、液晶材料１６４間に生ずる電界がデ
ィレクタ１７４を印加電界に平行に整列させ、従ってガ
ラス基板１６０及び１６２の表面に垂直にして光を散乱
しないようにする。

無誤りフーリエ変換は空間フィルタ１０２内に、レーザ
ビーム走査装置によりレーザビーム１７６をガラス基板
１６０の表面に沿って走査してレーザ吸収層１６６の所
定の部分を照射してフーリエ変換パターンに対応する書
込み領域又は光散乱点を形成することによって書き込む
ことができる。

フーリエ変換レンズ区分１２０及び逆フーリエ変換レン
ズ区分１４２は第８図に示すように１つの光学系２００
の一部として設計し、全部で１０個の素子を具える。レ
ンズ区分１２０は次の２つの性能要件を満足するように
設計する。第１の要件は、物体面又は前焦点面１２４に
位置する直径３ミリメートルの物体上の任意の点から±
１５°〜２０°のテレセントリック円錐内に拡散された
光を十分率さな光線収差で平行にして極めて小さい幾何
歪みの近軸回折−被制限像を形成し得るようにすること
にある。第２の要件は、長い後焦点距離を用いてビーム
スプリッタ１１６の面でシステムを折り曲げることがで
きるようにすることにある。この光学系２００の設計は
フーリエ変換面１３６における最小スポット径ＩＩ　ｄ
　、　１″及び像面１５０における最小スポット径＋１
　ｄ２Ｉ＋に対する厳しい要件のために複雑になる。

スポット径ｄ１及びｄ２並びに像倍率゛ｍ　”に対する
設計パラメータは検査システムｌＯについて述べたもの
と同一である。

長い後焦点距離を達成するためにレンズ区分１２０は５
つの素子２０２．２０４．２０６．２０８及び２１０を
必要とする。

レンズ区分１２０はバーセル（Ｂｅｒｔｈｅｌｅ）接眼
レンズの形態にする。これは、この接眼レンズは長い後
焦点距離を発生すると共に大きな口径比を有するためで
ある。素子２０４及び２０６はバーセル接眼レンズの入
力側に必要きされる強い負の屈折力を与える負のメニス
カスレンズである。

レンズ区分１２０は入射平面波からフーリエ変換パター
ンを形成すると共に、レンズ区分１４２と共働して前焦
点面１２４に位置するウェファ１２の１０倍の像を形成
する。この２つの機能はレンズ区分１２０の設計に厳し
い制約を課す。その理由は、フーリエ変換パターンを発
生する回折エネルギーと関連するファンビームの主光線
が拡大像の軸上像点を構成する光線になるからである。

これらの条件の下では拡大像は、主光線が光軸１４４に
正確に平行でない、即ちテレセントリックでないときに
極めて強い球面収差を示す。主光線がフーリエ変換面１
３６と正弦関係に従って交差しない場合（即ち交差点の
高さがレンズ区分１２０の焦点距離の回折角の正弦倍に
等しくならない場合）、拡大像は極めて強いコマ収差を
示す。このコマ収差及び球面収差の大きさはレンズ区分
１２０内で補正しなければレンズ区分１４２において補
正することは不可能である。

残留球面収差はビームスプリッタ１１６の下流に位置す
る球面収差補正表面を有する平坦板２１２により補正さ
れる。非球面補正板２１２は球面収差の略々全部を除去
するが、その位置及び形状にょ−り拡大像にあまり強く
ないコマ収差が導入される。

このコマ収差はレンズ区分１４２で除去される。

レンズ区分１４２は５つの素子２１４．２１６．２１８
゜２２０及び２２２から成り、これら素子は長い筒の中
に取り付けるのが好適である。素子２１４．２１６及び
２１８は非球面補正板２１２の直後に位置するトリプレ
ットとして動作する。素子２１４．２１６及び２１８の
ベンディングを非球面補正板２１２により導入されるコ
マ収差を主として補正するよう選定し、またそれらの屈
折力分布及びガラスの種類をペラパルの像面湾曲を抑制
するよう選定する。素子２２０及び２２２はシステムの
残留非点収差を補正する。

表■及び■は光学系２００の設計仕様及びその隣接素子
間の間隔を示すものである。表■はレンズ区分１２０の
素子、四分の一波長板１１８及び１３ｏ１ビームスプリ
ツタ１１６、空間フィルタ１０２及び非球面補正板２１
２の設計値を示し、表■はレンズ区分１４２の素子の設
計値を示す。表面ａ−Ｉ２βは第８図の文字記号を付し
た表面に対応し、表面“１１は物体面に対応し、表面”
ＲＥ’″は像面１５０に対応する。表面β〜ａａは四分
の一波長板１１８及び１３０、ビームスプリッタ、空間
フィルタ１０２及び非球面補正板２１２に対応する。い
くつかの表面は２つの記号を有し、一方の記号は空間フ
ィルタ１０２に向かって伝播する光が入射する表面を表
わし、他方の記号は空間フィルタ１０２により反射され
た光が入射する表面を表わす。各表面に対し曲率半径及
び口径を示してあり、これら表面は平面である表面ａ、
Ｒ−ｙ、ａａ及びββと非球面である表面２を除いて球
面である。表面の正の曲率半径はその曲率の中心が図（
第８図）の右側にあることを示し、負の曲率半径はその
曲率の中心が図の左側にあることを示す。寸法はミリメ
ートル単位であり、次の表面までの軸方向間隔は第８図
において左から右へ正方向に測ったものである。

Ｏ鱈封消　消　瞠　燻灰ボボ　函　ボ　ボ函護 目 Ｑ　ρ　　０　℃　　■　Ｉ−−：　　・−・−Ｉ　Ｓ
　−日目 ＠“°°°゛゛４°２°゛ く　　Ｉ １１リ ビームスプリッタ１１６は第８図の紙面に垂直の面内で
４５°回転の偏心を受ける。非球面補正板２１２は第８
図の垂直方向に下方に−２，１６４２ミＩＪメートルの
偏心を受ける。偏心は新しい座標系（移動及び／又は回
転された座標系）を定め、この座標系において後続の表
面が定められる。偏心後の表面は新しい座標系の局部的
な機械的軸線に沿って整列させる。新しい機械的軸線は
別の偏心により変えられるまで使用される。

検出システム１０及び１００の欠陥検査技術は同一であ
るため、以下の説明は検査システム１０にっていのみ行
う。第１及び９図を参照するに、ウェファ１２内の欠陥
の存在は像面６０内の欠陥像視野の検査区域２５０内に
位置する所定のしきい位置を越える光強度の領域を検出
することにより決定される。

検査区域２５０は第２図のウェファ１２の周縁に隣接す
るダイの外縁により決まる破線で示す輪郭２５２内に含
まれる区域である。レンズ区分５４が１０倍の倍率を与
えるため、像面６０内の欠陥像視野は検査区域２５０の
面積の１００倍の面積を有する。

ウェファ１２内の欠陥の存在の決定はウェファを１．０
　　ミリメートル幅のストライプ領域２５４に分け、且
つ平行移動段４０をラスク走査式に移動させてレーザ２
２から発する２０ミリメートルＸ２０ミリメートルスポ
ットによりウェファ１２の全表面をストライプ順次に照
明することにより達成する。光検出器アレー５８は光軸
４８を中心に配置され、１０ミリメートル×１０ミリメ
ートルの光感知表面６２を有するため、この光検出器ア
レーはウェファ１２の１．０　　ミリメートルＸ１．Ｏ
ミＩＪメートルの光軸上の照明領域に対応する無収差の
逆フーリエ変換パターンのみを検出する。　（レンズ区
分５４により与えられる１０倍の倍率は１．０　　ミリ
メートル×１．０　ミリメートルの照明ウェファ領域の
寸法を１０ミリメートル×１０ミリメートルの検出領域
に対応させる。）平行移動段４０はウェファ１２を平面
４２内において２０ミリメートル×２０ミリメートルの
光ビーム３６に対し位置決めし得るｘ−Ｙ位置決めテー
ブルを具える。平行移動段４０の上段又はＹ−段２５６
はチャック３８を支持し、ウェファ１２を平面４２内に
おいてＹ方向に移動させる。平行移動段４０の下段又は
Ｘ−段２５８はウェファ１２を平面４２内においてＸ方
向に移動させる。Ｘ−Ｙ位置決めテーブルの一好適例は
ケンシントン　ラボラトリーズ社（アメリカ、カリフォ
ルニア、リッチモンド所在）製のモデル８５００である
。

平行移動段４０の制御回路（図示せず）はウェファの各
ストライプ領域を光軸４８に対し位置決めすると共にウ
ェファ１２を一定の速度で移動させる。

平行移動段４０は平行移動段４０の位置及びウェファ１
２上の既知の位置に対する像面６０内の欠陥像内の欠陥
の位置を表わす位置座標情報を与える。像内の欠陥の検
出は以下に説明する時間遅延積分技術に従って行われる
。

第１ＯＡ及び１０８図は、第２図のウェファの左下コー
ナ部の輪郭と、ストライプ領域２５４及びこれらストラ
イプ領域に沿って移動する平行移動段４０のラスク走査
パスの拡大図をそれぞれ示すものである。第１１図は第
１０Ｂ図のストライプ領域の一部分の拡大図であって、
光検出器アレー５８の光感知表面６２を構成する光検出
素子２６０の寸法と、レンズ区分５４が１０倍の倍率を
有するために光検出素子２６０と同一寸法を有する画素
２６２との間のｌ対ｌの対応関係を示すものである。光
検出器アレー５８は以下に述べるように４３０行×５１
２列に配置された２０６３３６個の光検出素子を有する
。

第１ＯＡ、　１０Ｂ及び１１図において、光検出器アレ
ー５８は検出すべき光を通す光窓２６４を有する。この
光窓２６４は長さを定める辺２６６及び２６８と幅を定
める辺２７０及び２７２を有する矩形である。光窓２６
４は一般に光軸４８に心合わせして固定配置する。ウェ
ファ１２の移動により検査区域２５０の拡大像を表わす
欠陥像視野が光窓を横切って移動する。しかし、説明を
明瞭にするために、以下の説明ではウェファ１２の検査
区域２５０が光窓２６４を横切って移動するものとして
説明する。

常規走査動作中、平行移動段４０はウェファ１２をＸ方
向に光窓２６４を横切って移動させるため、光窓２６４
の辺２７２が検査区域２５０の線分２７８と整列する。

光窓２６４を横切るウェファ１２の移動は、第１０Ｂ及
び１１図における実効出発位置２７６から右方へ延在す
るパス線分２７４ａをストライプ領域２５４に沿って定
める。光窓２６４の辺２６６及び２６８はＹ方向に平行
であり、これら辺によりＸ方向に検出器アレー５８を横
切って移動する検査区域２５０の部分に対応するストラ
イプの領域２５４（第９図に３つ示しである）の幅が決
まる。

検査区域２５０の線分２８２が光窓２６４の辺２６６を
通過した後に、平行移動段４０はウェファ１２を、第１
０８、Ｊ及び１１図の左方に延在する帰線パス線分２８
４ａに沿って移動させて第２の隣接ストライプ領域２５
４の走査のための出発位置２８６に位置させる。

帰線中、Ｙ−段２５６がウェファ１２をストライプ領域
２５４の幅（即ち１．０　　ミ’Ｊメートル）に等しい
距離だけ移動させると共にＸ−段２５８がウェファをパ
ス線分２７４ａの長さに等しい距離だけ移動させる。

帰線後、平行移動段４０はウェファ１２を出発位置２８
６からＸ方向にパス線分２７４ｂに沿って移動させて幅
２８０の第２ストライプ領域２５４を走査する。

上述の走査及び帰線処理は全検査区域２５０が光軸４８
を横切るまでくり返される。しかし、検査区域２５０の
Ｘ方向の寸法の差に応じて走査及び帰線パス線分の長さ
を相違させる。

特に第１１図を参照するに、好適実施例の光検出器アレ
ー５８は行２９０及び列２９２に配列された光検出素子
２６０のアレー２８８を含むＲＣＡモデル６２２０−０
４４の電荷結合デバイスである。アレー２８８は４０３
行及び５１２列の光検出素子を有する。行２９０は検査
方向に垂直な直線（即ちＹ方向）に配列されたー群の素
子２６０であり、列２９２は走査方向に平行な直線（即
ちＸ方向）に配列された一群の素子２６０である。各行
２９０及び各列２９２はそれぞれ６．４５ミリツートル
及び１０．２４　ミ！Ｊメートルの長さを有する。各光
検出素子２６０は長さが１６ミクロン、幅が２０ミクロ
ンである。これがため各ストライプ領域２５４の幅は４
０３個の光検出素子の行の全長に等しい。各光検出素子
２６０は光窓２６４を経てこれと整列する検査区域２５
０の部分から発する光線を受光し、そのポテンシャルウ
ェル内にこれに入射する光線の強さに対応する量の電荷
又は測定エネルギー値を蓄積する。

検査区域２５０の各ストライプ領域２５４はレンズ区分
５４の拡大処理により光検出素子２６０と同一の寸法を
有する画素２６２のアレー２９４に分けられる。

アレー２９４の画素２６２は行２９６及び列２９８に配
列され、各行は４０３個の画素を有し、各列はストライ
プ領域２６４の長さにより決まる個数の画素を有する。

ストライプ領域内の光の存在は、検査区域２５０を各ス
トライプ領域２５４に沿って光窓２６４を横切って移動
させ、各画素の光強度に対応するエネルギー値を以下に
述べる方法に従って取り出すことにより検出される。

Ｘ−段２５８は、ウェファ１２を出発位置２７６から左
方へＸ方向に、光窓２６４の辺２６８が検査区域２５０
の線分３００と一致するまで加速移動させることにより
走査処理を開始する。次いでＸ−段２５８はウェファ１
２を所定の一定速度でストライプ領域２５４に沿って移
動させる。

アレー２８８の第１行２９０ａの検出素子２６０がアレ
ー２９４の第１行２９６ａの画素と整列するとき、次の
ことが発生する。行２９０ａの光検出素子２６０の各々
のポテンシャルウェルに電荷が生ずる。その電荷量は対
応する画素に存在する光の強さに対応する（光検出素子
２６０のポテンシャウェルはストライプ領域２５４の走
査前には何の電荷も蓄積していない）。アレー２８８の
各行２９０に供給される行転送りロック信号により行２
９０ａ内の各光検出素子２６０からその電荷が次の隣り
の第２行２９０ｂ内の同一の列２９２の光検出素子に転
送される。この転送は光検出素子と画素が互いに整列す
る時間に生ずる（Ｘ−段２５８　はウェファ１２をスト
ライプ領域２５４に沿って連続的に移動させるため、隣
接する画素行間のエイリアジングの結果化ずる無視し得
る量の像劣化がある）。行２９０ａから行２９０ｂへの
電荷転送後、行２９０ａ内の光検出素子のポテンシャル
ウェル内には何の蓄積電荷も存在しない。

第２行２９０ｂ内の光検出素子２６０がアレー２９４の
第２行内の画素２６２と整列すると次のことが起る。

行２９０ａ及び２９０ｂ内の各光検出素子２６０のポテ
ンシャルウェル内に電荷が発生する。行２９０ｂ内の各
光検出素子２６０内の発生電荷がその前に転送された電
荷に加えられる。これがため、行２９０ｂ内の光検出素
子２６０の電荷量はアレー２９４の行２９６ａの各側の
画素に存在する光の強度に対応するエネルギー値の２倍
を表わす。行転送りロック信号が行２９０ｂ及び行２９
０ａ内の各光検出素子２６０からその電荷をそれぞれ次
の隣りの第３行２９０Ｃ及び２９０ｂ内の同じ列２９２
の光検出素子に転送する。

（１）行２９０内の各光検出素子２６０に、各光検出素
子が整列する画素２６２の光強度に対応するエネルギー
値を得ると共に、（２）このエネルギー値を次の隣りの
行２９０内の同一の列２９２の光検出素子に転送する上
述の処理が行転送りロック信号の２５５サイクルに亘り
くり返される。

２５５回のこのような行順次転送の終了後、アレー２８
８の第２５６行又は最終行２９０ｄ内の光検出素子がア
レー２９４の第１行２９６ａ内の画素と整列する。第１
行２９６ａ内の各画素に対するその前の２５５の累積エ
ネルギー値が最終行２９０ｄ内の各光検出素子２６０に
より得られた２５６番目のエネルギーに加えられる。２
５６番目の行転送りロック信号の発生前に、行２９６ａ
内の画素２６２に対応する５１２個の光検出素子２６０
に累積されたエネルギー値が高速データ転送りロック信
号により直列に読出される。各画素２６２に対する累積
エネルギー値はディジタル形態に変換され、しきい値検
出器により処理されて各画素２６２に存在する光量がウ
ェファ１２内の対応する位置に欠陥があることを示すか
否かを決定する。

行転送りロック信号の２５６番目のサイクルの発生時に
、第２行２９６ｂ内の各画素２６２に対するその前の２
５５の累積エネルギー値が最終行２９０ｄ内の各光検出
素子２６０により得られた２５６番目のエネルギー値に
加えられる。行転送りロック信号の２５７番目のサイク
ルの発生前に、行２９６ｂ内の画素に対応する５１２個
の光検出素子２６０の内容が読出され、上述のように処
理される。

行転送りロック信号の順次のサイクル中、ストライプ領
域２５４の走査が続けられてアレー２９４の行２９６及
び列２９８内の各画素２６２に対する２５６個のエネル
ギー値がアレー２８８の対応する列２９２及び行２９０
ｄ内の光検出素子２６０に累積される。

上述の走査処理を特徴とするエネルギー値の累積にはい
（つかの特徴がある。第１に、行２９０ａ内の各光検出
素子は１つの画素２６２に対するエネルギー値を決して
２回以上累積しない。第２に、特定の行２９６内の画素
２６２と現在整列している行２９０内の光検出素子２６
０はこの特定の行２９６の画素２６２とその前に整列し
た次の隣りの行２９０内の光検出素子２６０よりも累積
エネルギー値が常に１回分多い。第３に、行２９０ｄ内
の各光検出素子はこの素子が整列した画素２６２に存在
する光に対応するエネルギー値を２５６回累積すること
になる。

検査区域２５０の端縁２８２が光窓２６４の辺２６６を
完全に通過すると、ストライプ領域２５４の走査は終了
し、アレー２９４の最終行２９６ｄ内の画素の累積エネ
ルギー値がアレー２８８の最終行２９０ｄの光検出素子
から読み出される。Ｘ−段２５８がウェファ１２を減速
して停止位置３０２に停止させる（第１１図に、この位
置における検査区域２５０に対する光窓２６４を破線で
示しである）。次いでＸ−段２５８及びＹ−段２５６及
びウェファ１２をバス線分２３４ａに沿って戻して出発
位置２８６に位置させる。この時間中に′光検出素子２
６０のポテンシャルウェルをクリアして次の隣りのスト
ライプ領域２５４の走査に対し準備させる。第２及び後
続のストライプ領域２５４の走査及び帰線は上述のよう
に進行する。

当業者であれば上述した本発明の好適実施例に多くの変
形を加えることができること明らかである。例えば半導
体ウェファの代わりにフォトマスクを欠陥検査すること
ができる。しかし、この場合には検査システム１０及び
１００を、レーザ光がフォトマスクを透過するよう変更
する必要がある。

第２の例として、検査システム１００で使用するプレー
ト形のビームスプリッタ１１６の代わりに立方体形の偏
光ビームスプリッタを用いることができる。立方体形ビ
ームスプリッタは光反射から生ずる背景雑音を低減する
が、レンズ系２００の設計値を変更して斯かるビームス
プリッタにより導入される球面収差を低減する必要があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の欠陥検査システムの第１の好適実施例
の光学系を示す線図、 第２図は第１図及び第６図のシステムによる欠陥検査に
好適なタイプの通常同一のダイの規則正しいアレーを具
える半導体ウェファを示す線図、第３Ａ〜３０図は高度
に冗長な回路パターンを有する第２図の半導体ウェファ
の単一のダイの一例の順に高倍率の写真、 第４図は第１図の欠陥検査システム内に組み込まれるフ
ーリエ変換及び逆フーリエ変換レンズ系の非対称性を示
す簡略図、 第５図は第４図のレンズ系の光学素子を示す図、第６図
は本発明の欠陥検査システムの第２の好適実施例の光学
系を示す線図、 第７図は第６図の欠陥検査システムに使用する空間フィ
ルタの断面図、 第８図は第６図の欠陥検査システムに組み込まれるフー
リエ変換及び逆フーリエ変換レンズ系の光学素子を示す
図、 第９図は第２図の半導体ウェファ内の欠陥の存在及び位
置を検出するための走査機構の斜視図、第１０Ａ図は第
９図の半導体ウェファの左下コーナ部の３つのストライ
プ領域を示す部分拡大図、第１０Ｂ図は第９及びＩＯＡ
図のストライプ領域の拡大図であって、欠陥像面内の欠
陥像を検出するための第９図の走査機構によるラスク走
査パスを光検出器と相対的に示す図、 第１１図は倍率が１０倍の場合における欠陥像面内の画
素のアレーと本発明で使用する電荷結合装置の光検出素
子のアレーを示す図である。 １０・・・欠陥検査システム １２・・・ウェファ　　　　　１４・・・ダイ１６・・
・冗長回路パターン　２２・・・レーザ光源３４・・・
フーリエ変換レンズ ４０・・・平行移動段　　　　５０・・・空間フィルタ
５４・・・逆フーリエ変換変換レンズ ５８・・・光検出器アレー　　１００・・・欠陥検査シ
ステム１０２・・・空間フィルタ　　１０４・・・レー
ザ光源１１６・・・ビームスプリッタ １１８・・・λ／４板 １２０・・・フーリエ変換レンズ １３０・・・λ／４板 １４２・・・逆フーリエ変換レンズ ２５０・・・検査区域 ２５４・・・ストライプ領域 ２６０・・・光検出素子　　　２６４・・・光窓２８８
・・・光検出素子アレー ２６２・・・画素　　　　　　２９４・・・画素アレー
特許出願人　　インシステムズ・インコーポレーテッド 手　　続　　補　　正　　書（方式） 平成元年　１月２０日 特許庁長官　　　吉　　１）　　文　　毅　　殿１、事
件の表示 昭和６３年特許願第１３９５７７号 ２、発明の名称 欠陥検査方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　インシステムズ・インコーホレーテッド４、
代理人 昭和６３年　８月３０日 １、明細書第６８頁第７〜９行の「第３Ａ〜３０図は一
一−−写真、」を削除し、 同頁第１０行の「第４図」を「第３図」に訂正し、同頁
第１３行の「第５図は第４図」を「第４図は第３図」に
訂正し、 同頁第１４行の「第６図」を「第５図」に訂正し、同頁
第１６行の「第７図は第６図」を「第６図は第５図」に
訂正し、 同頁第１８行の「第８図は第６図」を「第７図は第５図
」に訂正する。 ２、同第６９頁第１行の「第９図」を「第８図」に訂正
し、 同頁第３行の「第１０八図は第９図」を「第９Ａ図は第
８図」に訂正し、 同頁第５行の「第１０Ｂ図は第９及び９Ａ図」を「第９
Ｂ図は第８及び第９Ａ図」に訂正し、同頁第７打のｒ第
９図」を「第８図」に訂正し、同頁第９行の「第１１図
」を「第１０図」に訂正する。 ３、図面中筒３Ａ〜３０図を削除し、第４図、第５図、
第６図、第７図、第８図、第９図、第１ＯＡ及び１０Ｂ
図及び第１１図の図番号をそれぞれ第３図、第４図、第
５図、第６図、第７図、第８図、第９Ａ及び９Ｂ図、及
び第１０図にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光軸に沿って配置された第１及び第２レンズを具え
   、第１レンズにより被検体から、選択的にフィルタリン
   グし得る周波数成分を有する空間周波数スペクトルを発
   生させ、第２レンズにより被検体内に存在する欠陥の像
   を発生させる結像システムにおいて、略々同一のダイの
   アレーを含み各ダイが多数の冗長回路パターンを有して
   いる被検体内の欠陥を検出するに当り、 複数のダイ回路パターンを照明し、 照明された複数のダイ回路パターンのフー リエ変換パターンを略々表わす光パターンであってダイ
   内干渉パターン情報を含む光パターンを発生させ、 透明部分と、前記多数のダイ回路パターン に対応する無誤り基準パターンのフーリエ変換パターン
   に一致する不透明部分とを有する光フィルタを前記光パ
   ターンを受けるように配置して前記光パターンの空間周
   波数成分を阻止し、 この光フィルタにより阻止されなたった空 間周波数成分であって、光軸と交差する所定の空間領域
   内に存在する前記ダイアレーの多数の回路パターンより
   少ない所定数の回路パターンに対応する空間周波数成分
   を収集して欠陥の像を形成し、 阻止されなかった空間周波数成分を処理し てダイ内の欠陥の位置及び大きさを決定することを特徴
   とする欠陥検査方法。 ２、被検体の位置を光軸の位置に対し変化させて異なる
   所定数のダイ回路パターンを光軸と交差する空間領域内
   に位置させてこれらのダイ回路パターンのダイ内干渉空
   間周波数成分を処理することを特徴とする請求項１記載
   の方法。 ３、阻止されなたっかダイ内空間周波数成分の処理は光
   検出器の光感知表面を光軸を中心に配置して行い、その
   光感知表面を欠陥の像の面積より小さい面積にすること
   を特徴とする請求項１記載の方法。 ４、第１及び第２レンズは共働して照明されたダイ回路
   パターンにより回折された光を受光し、これらダイ回路
   パターンに対応する空間周波数成分から像を形成するも
   のとすることを特徴とする請求項１記載の方法。 ５、第１レンズは複数の素子から成る第１レンズ区分を
   具え、第２レンズは複数の素子から成る第２レンズ区分
   を具え、第１及び第２レンズ区分は非対称性の近軸回折
   −被制限レンズ系を構成することを特徴とする請求項４
   記載の方法。 ６、照明手段が略々平行な光を発生する請求項１記載の
   方法において、更に、 被検体上に、各々一連の隣接ダイを含む複 数の隣接ストライプを定め、 被検体４照明平行光とを各ストライプの長 さに沿って相対的に移動させて所定数のダイ回路パター
   ンを光軸に対し中心の位置で照明し、 光軸に対し中心の位置にあるこれらダイ回 路パターンに対応する阻止されなかった空間周波数成分
   を処理することを特徴とする欠陥検査方法。 ７、被検体を移動可能にし、照明平行光は光軸に対し固
   定にすることを特徴とする請求項６記載の方法。 ８、光フィルタの透明部分と不透明部分はコンピュータ
   によるフーリエ変換パターン発生技術により形成したも
   のとすることを特徴とする請求項１記載の方法。 ９、光フィルタの透明部分と不透明部分は、記録媒体を
   フーリエ変換パターンの位置に位置させ、この記録媒体
   を被検体から伝播する光に露光させて現像することによ
   り形成したものとすることを特徴とする請求項１記載の
   方法。 １０、収集する空間周波数成分は照明されたダイ回路パ
   ターンの全部より少数の回路パターンに対応するものと
   することを特徴とする請求項１記載の方法。 １１、光軸に沿って配置された第１及び第２レンズを具
   え、第１レンズにより被検体から、選択的にフィルタリ
   ングし得る周波数成分を有する空間周波数スペクトルを
   発生させ、第２レンズにより被検体内に存在する欠陥の
   像を発生させる結像システムにおいて、第１部分に略々
   同一のダイのアレーを含み、各ダイが多数の冗長回路パ
   ターンを有している被検体に存在する欠陥を検出するに
   当り、 前記被検体の一部分であって複数のダイ回 路パターンを含み光軸と交差する第２部分を照明し、 照明されたダイ回路パターンのフーリエ変 換パターンを略々表わす光パターンであってダイ内干渉
   パターン情報を含む光パターンを発生させ、 透明部分と、前記多数のダイ回路パターン に対応する無誤り基準パターンのフーリエ変換パターン
   に一致する不透明部分を有するフィルタを前記光パター
   ンを受けるように配置してこの光パターンの空間周波数
   成分を阻止し、 この光フィルタにより阻止されなかった空 間周波数成分を収集して欠陥の像を形成し、阻止されな
   かったダイ空間周波数成分のみ を処理してダイ内の欠陥の位置及び大きさを決定するこ
   とを特徴とする欠陥検査方法。 １２、前記第１部分は前記第２部分と大きさが相違する
   ことを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３、前記第２部分は前記第１部分より著しく小さいこ
   とを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４、前記第２部分は１個以上のダイを含むことを特徴
   とする請求項１２記載の方法。 １５、光軸に沿って配置された第１及び第２レンズを具
   え、第１レンズにより被検体から、選択的にフィルタリ
   ングし得る周波数成分を有する空間周波数スペクトルを
   発生させ、第２２レンズにより被検体内に存在する欠陥
   の像を発生させる結像システムにおいて、第１部分に略
   々同一のダイのアレーを含み、各ダイが多数の冗長回路
   パターンを有している被検体に存在する欠陥を検出する
   に当り、 前記被検体の第２部分に含まれる複数の回 路パターンを照明し、 照明されたダイ回路パターンのフーリエ変 換パターンを略々表わす光パターンであってダイ内干渉
   パターン情報を含む光パターンを発生させ、 透明部分と、前記多数のダイ回路パターン に対応する無誤り基準パターンのフーリエ変換パターン
   に一致する不透明部分を有するフィルタを前記光パター
   ンを受けるように配置してこの光パターンの空間周波数
   成分を阻止し、 この光フィルタにより阻止されなかった空 間周波数成分であって、照明されたダイ回路パターンの
   全部より少数のダイ回路パターンに対応する空間周波数
   成分を収集して欠陥の像を形成し、 阻止されなかったダイ内空間周波数成分を 処理してダイ内の欠陥の位置及び大きさを決定すること
   を特徴とする欠陥検査方法。 １６、前記第２部分は前記第１部分より著しく小さいこ
   とを特徴とする請求項１５記載の方法。 １７、光軸に沿って配置された第１及び第２レンズえを
   具え、第１レンズにより被検体から、選択的にフィルタ
   リングし得る周波数成分を有する空間周波数スペクトル
   を発生させ、第２レンズにより被検体内に存在する欠陥
   の像を発生させる結像システムにおいて、略々同一のダ
   イのアレーを含み各ダイが多数の冗長回路パターンを有
   している被検体内の欠陥を検出するに当り、 複数のダイ回路パターンを照明し、 照明された複数のダイ回路パターンのフー リエ変換パターンを略々表わす光パターンであってダイ
   内干渉パターン情報を含む光パターンを発生させ、 透明部分と、前記多数のダイ回路パターン に対応する無誤り基準パターンのフーリエ変換パターン
   に一致する不透明部分とを有する光フィルタを前記光パ
   ターンを受けるように配置して前記光パターンの空間周
   波数成分を阻止し、 光軸を中心とする領域内における前記光フ ィルタにより阻止されなかった空間周波数成分を収集し
   て欠陥の像を形成し、 阻止されなかったダイ内空間周波数成分を 処理してダイ内の欠陥の位置及び大きさを決定し、処理
   される空間周波数成分は前記ダイアレーの多数のダイ回
   路パターンより少数の回路パターンであって光軸と交差
   する所定の空間領域内に位置する少数の回路パターンに
   対応するものとすることを特徴とする欠陥検査方法。 １８、略々多数の冗長回路パターンを有する略々同一の
   ダイのアレーを含むタイプの被検体 （以後このアレーが占める部分を被検体の第１部分とい
   う）内の欠陥を検出する光学系において、 前記被検体の一部分であって、複数のダイ 回路パターンを含む第２部分を照明する照明手段と、 照明された複数の回路パターンのフーリエ 変換パターンを略々表わす光パターンであってダイ内干
   渉パターン情報を含む光パターンを発生するパターン発
   生手段と、 透明部分と、前記多数のダイ回路パターン に対応する無誤り基準パターンのフーリエ変換に一致す
   る不透明部分とを有し、前記光パターンを受けてその空
   間周波数成分を阻止する光フィルタと、 この光フィルタにより阻止されなかった空 間周波数成分を集光する集光手段と、 阻止されなかったダイ内空間周波数成分の みを処理してダイ内の欠陥の位置及び大きさを決定する
   処理手段とを具えたことを特徴とする欠陥検出用光学系
   。 １９、前記照明手段は略々平行な光を放出し、当該光学
   系は、更に、被検体の位置を照明平行光の位置に対し変
   化させて異なる複数のダイ回路パターンを照明平行光で
   照明される被検体の第２部分に位置させてこれらのダイ
   回路パターンのダイ内空間周波数成分を処理させる位置
   決め手段を具えていることを特徴とする請求項１８記載
   の光学系。 ２０、前記パターン発生手段及び集光手段は、前記照明
   手段により照明される被検体の第２部分と交差する光軸
   に沿って配置された格別の第１及び第２レンズで構成し
   てあることを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ２１、前記パターン発生手段及び前記集光手段は照明さ
   れた複数のダイ回路パターンにより回折された光を受光
   し、これらダイ回路パターンに対応する空間周波数成分
   から像を形成する格別の第１及び第２レンズで構成して
   あることを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ２２、第１レンズは複数の素子から成る第１レンズ区分
   を具え、第２レンズは複数のレンズ素子から成る第２レ
   ンズ区分を具え、第１及び第２レンズ区分は非対称特性
   の近軸回折−被制限レンズ系を構成することを特徴とす
   る請求項２１記載の光学系。 ２３、第１レンズは複数の素子から成る第１レンズ区分
   を具え、第２レンズは複数のレンズ素子から成る第２レ
   ンズ区分を具え、第１レンズ区分がフーリエ変換パター
   ンを形成すると共に第２レンズ区分と共働して照明され
   た複数のダイ回路パターン内の欠陥の拡大像を与えるよ
   うにしてあることを特徴とする請求項２１記載の光学系
   。 ２４、前記パターン発生手段及び前記集光手段は照明さ
   れた複数のダイ回路パターンにより回折された光を受光
   し、これらのダイ回路パターンに対応する空間周波数成
   分から像を形成する折り返しフーリエ変換光学系で構成
   してあることを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ２５、被検体は半導体ウエファであることを特徴とする
   請求項２４記載の光学系。 ２６、前記光フィルタは液晶層を具えていることを特徴
   とする請求項２４記載の光学系。 ２７、液晶層の不透明部分はこれに入射する空間周波数
   の光を散乱することを特徴とする請求項２６記載の光学
   系。 ２８、前記光フィルタは液晶層を具えていることを特徴
   とする請求項１８記載の光学系。 ２９、液晶層の不透明部分はこれに入射する空間周波数
   の光を散乱することを特徴とする請求項２８記載の光学
   系。 ３０、前記光フィルタは露光済感光媒体を具えているこ
   とを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ３１、前記光フィルタは少なくとも±１５゜の開口を有
   するレンズ組立体を具えていることを特徴とする請求項
   １８記載の光学系。 ３２、前記フーリエ変換パターンはフーリエ変換を表わ
   すことを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ３３、被検体は半導体ウエファであることを特徴とする
   請求項１８記載の光学系。 ３４、前記第２部分は前記第１部分よりかなり小さいこ
   とを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ３５、前記照明手段は略々平行な光を放射し、前記処理
   手段は光軸を中心に配置された光感知表面を有する光検
   出器を具え、この光検出器は行及び列の第１アレーに配
   列された複数の光検出素子を含み、これら光検出素子に
   よって前記光パターン内に、行及び列の第２アレーに配
   列された複数の画素をそれぞれ含む複数の隣接ストライ
   プ領域を定め、且つ各光検出素子はこれら画素の任意の
   １つに存在する光量に対応する測定エネルギーを発生す
   るようにし、且つ当該光学系は、更に、 被検体を照明平行光に対し移動させて前記 光検出器を前記光パターンのストライプ領域に沿って走
   査させて第１アレーの１列内の各光検出素子が第２アレ
   ーの１列内の各画素を順次横切って各画素に存在する光
   量に対応するエネルギー値を取得するようにする移動手
   段と、 第１アレーの１列内の全光検出素子により 各画素に対し取得されたエネルギー値の和に比例する合
   計エネルギー値を累積する累積手段と、 この合計エネルギー値からその画素の光量 が被検体内の欠陥を表わすか否かを決定する手段とを具
   えていることを特徴とする請求項１８記載の光学系。 ３６、前記光検出器は電荷結合装置であることを特徴と
   する請求項３５記載の光学系。 ３７、照明平行光を固定し、前記移動手段により各スト
   ライプ領域を前記光検出器の光感知表面を横切って順次
   走査させるようにしてあることを特徴とする請求項３５
   記載の光学系。 ３８、前記移動手段は各ストライプ領域を照明平行光を
   横切って連続的に移動させることを特徴とする請求項３
   ７記載の光学系。 ３９、前記第１アレーが第１行を有すると共に全部でＮ
   個の行を有する請求項３５記載の光学系において、更に
   ストライプ領域に対する第１アレーの位置を検出する位
   置検出手段を具え、この位置検出手段は前記累積手段と
   共働して第１アレーの第１行内の光検出素子の各々が第
   ２アレーの任意の１画素と整列するときその画素のエネ
   ルギー値を１回だけ累積し、第Ｎ行内の光検出素子の各
   々が第２アレーの任意の１画素と整列するときその画素
   のエネルギー値をＮ回累積するようにしてあることを特
   徴とする請求項３５記載の光学系。