JPS59200908A - ウエハの照明方法およびその装置 - Google Patents

ウエハの照明方法およびその装置

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JPS59200908A
JPS59200908A JP7372783A JP7372783A JPS59200908A JP S59200908 A JPS59200908 A JP S59200908A JP 7372783 A JP7372783 A JP 7372783A JP 7372783 A JP7372783 A JP 7372783A JP S59200908 A JPS59200908 A JP S59200908A
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牧平 坦
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば多層LSIウェハの表面に形成された
アルミ配線パターンなどのように、ウェハ表面に形成さ
れた特定の配線パターンを観察するための照明方法、及
び照明装置に係り、特に、特定の配線パターンの反射像
を他の構成部分の反射像と明瞭に識別し易いように改良
した照明方法、及び照明装置に関するものである。
〔発明の背景〕
例えばアルミ配線パターンのショート、断線。
凹凸などの欠陥を検出するためには、アルミパターンを
他のパターンと区別して検出しなければならない。この
ため、従来一般に、第1図(A)に示すような落射照明
、若しくは同図[F]〕に示すような暗視野照明が用い
られている。
観察対象物であるパターンを形成したウェハ1に対物レ
ンズ2が対向せしめられる。落射照明(第1図)におい
ては、半透鏡3で反射させた照明光4を対物レンズ2を
介してウェハ1の表面にほぼ垂直に投射し、その反射光
を対物レンズ2によシ検出器5の受光面に結像させる。
また、暗視野照明(第2図)においては、ウェハ1の表
面に照明光4′を斜に投射し、その反射光を対物レンズ
2によシ検出器5の受光面に結像させる。
観察の対象物であるウェハパターンは、第2図に示すよ
うな断面形状をなしている。8は検出1酷のアルミ部、
6はその段差部、7は同平坦部である。このような形状
のアルミパターンに、矢印4のごとく落射照明光を投射
すると平坦部7が明るく、段差部6が暗く見える。また
、矢印4′のごとく暗視野照明光を投射すると段差部6
が明るく、平坦部7が暗く見える。
第3図は、このアルミパターンを図の左右方向に走査し
たときの検出信号の説明図である。
第3図(C)は第2図と同様のアルミパターンを対比の
ために示したもので、同図(至)は落射照明を用いたと
きの検出信号を上記の(C)に対応せしめて描いた図表
、同図(B)は同様に暗視野照明を用いたときの検出信
号を描いた図表である。
暗視野照明と落下照明とを併用すると同図[F])のよ
うな検出信号が得られる。第5図はパターン形状と検出
信号との関係を更に詳しく解析して示した説明図である
アルミパターンには、第2図について説明したように段
差部6と平坦部7とを有するアルミ部8もあシ、また、
平坦部の無い強いカマボッ形の断面を有する微細アルミ
パターンsa′41.sる(第4図(B)参照)。この
ようなウェハ面に落射照明光4と暗視野照明光4′とを
投射すると、微細アルミパターン8aは落射照明光4に
対しては低い反射率を示す。また一方、アルミ以外の平
坦な構成部分11(例えばSiO□など)は落射照明光
4に対して比較的高い反射率を示す。この結果、同図(
至)に示すような検出信号が得られ、これによってはア
ルミパターンを識別することが困難である。従って当然
に、アルミパターンの欠陥の検出ができない。
第5図は、ウェハパターンの反射画像の説明図である。
同図(至)はパターンの一部の平面図で、7はアルミパ
ターンの平坦部、鎖線で示したFは平坦な区域である。
10は微細パターンの頂部、11は非アルミ平坦部であ
る。
通常用いられる暗視野照明よりも格段に強い暗視野照明
を用いると、第5図(B)の如く平坦区域Fに相当する
区域の一部も若干間るく映る。これはアルミの表面にヒ
ロックと呼ばれる細かい結晶が析出しているため、斜方
向に投射された暗視野照明光を乱反射させ、その一部が
対物レンズに入射するからである。しかし、平坦な区域
Fの中央に当たる箇所は反射光量が小さいので、検出し
た反射光を2値化してテレビ画像にすると同図03)の
ように、平坦区域Fの中央に暗い部分9を生じる。
また、第5図(A)のパターンに強い落射照明を施して
、その反射光を検出して2値化すると、同図C)のよう
な映像が得られる。11′は非アルミ平坦面11の映像
、7′はアルミ平坦部7の映像lσは微細パターン頂点
部1oの映像である。
上述の第5図(F3)、第5図(C)、いずれの映像も
アルミパターンを認識してその欠陥を検出するには不適
である。最も望ましいのは第5図D)のようにアルミパ
ターンのみを顕在化させて他との識別を可能ならしめる
映像である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、特定のパターン(前例においてはアル
ミパターン)を、他の構成部分から識別できるような反
射像が得られる照明方法、および照明装置を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
次に、本発明の基本的な原理について略述する。
本発明者らは、前記の目的を達成するため、暗視野照明
の光量と落射照明の光量とを種々に変化させて実験2.
研究を行った。
第6図(至)は、暗視野照明の光量を一定に保った状態
で落射照明の強度を変化させた場合、前述の平坦部や微
細パターンが良好に検出できるエリアを表わした図表で
ある。
横軸は落射照明の強度を、縦軸は2値化レベルをそれぞ
れ表わしている。この座標面上において、アルミの平坦
部を良好に検出できるエリアはAの区域となる。また、
微細アルミパターンを良好に検出できるエリアはBの区
域となる。従って、上記のA、B両区域の重なる部分C
においては、平坦なアルミ部と微細なアルミパターンと
の両方を良好に検出できることになる。
第6図(f3)は、同図tA)における横軸と、アルミ
ノくターン部のビデオ信号間るさとの比率を示す図表で
、カーブEは暗視野照明による微細アルミノくターンの
明部信号レベル、カーブDは落射照明による微細アルミ
パターンの明部信号レベルである。
本図表に表われているように、暗視野照明によるアルミ
部の明部信号レベルが大きいときに良好な検出2値化画
像が得られることが判明した。
上述の原理に基づいて、特定のパターン(例えば前例に
おけるアルミパターン)を他の構成部分から区別して検
出するため、本発明のウエノ・照明方法は、ウエノ・表
面に形成された特定の配線ノくターンの像を検出するた
め該ウニ/・表面を照射する照明方法において、特定の
配線ノくターンの表面平坦部からの反射光を検出し得る
程度の光量で暗視野照明を施し、かつ、落射照明を併用
して上記平坦部からの光反射レベルを増加せしめること
を特徴とする。そして、本発明方法における実施の態様
としては、暗視野照明の光量を、落射照明の光量よりも
大きくして、その検出レベルを高くすることが、映像の
質を良くするために望ましい。
また、本発明のウエノ・照明装置は上記の方法を容易に
実施してその効果を充分に発揮せしめるため、落射照明
用ランプと暗視野照明用ランプとを別個に設けるととも
に、上記の落射照明ランプによる落射照明光量を調節す
る手段を設けて、落射照明光量と暗視野照明光量との比
を調整し得るように構成し、かつ上記の暗視野照明用ラ
ンプの光を対物レンズの光軸と平行に反射する放物面鏡
を設けると共に、上記対物レンズの先端付近の周囲に上
記と別体の放物面鏡を設け、対物レンズの光軸と平行に
入射した暗視野照明光を被照明部に向けて反射し得べく
なしたることを特徴とする。
〔発明の実施例〕 次に、本発明の実施例を第7図乃至第9図について説明
する。
第7図は本発明方法を実施するために構成した本発明装
置の1例の斜視図である。
1はウェハ、2は対物レンズである。
暗視野照明用のランプ13Aを対物レンズ2の光軸上に
設置し、上記のランプ13Aと別個に落射照明用のラン
プ13 Bを設ける。
3は、落射照明用ランプ13Bの光束4を、反射鏡20
に向けて反射させるように設けた半透鏡である。
14は落射照明用の集光レンズ、15は同フィールドレ
ンズである。この落射照明系の光路中に、落射照明の光
量を調節するための絞シ16を設ける。
一方、暗視野照明用のランプ13Aの光を対物レンズ2
の光軸と平行に矢印4′のごとく反射させる放物凹面鏡
19を設けるとともに、対物レンズ2の先端付近に放物
凹面鏡18を設け、上記の矢印4′方向の光をウェハ1
の表面に向けて斜に入射するように反射させる。
5は反射光を検出するための検出器である。
第8図は、上に述べた第7図の実施例の構成部材の中か
ら、暗視野照明系を抽出して模式的に描いた説明図、第
9図は対比のために掲げた従来の照明装置の1例である
従来装置(第9図)においては、落射照明、暗視野照明
に兼用するランプ13Cを設け、半透鏡3の周囲に鏡1
7を配設すると共に、対物レンズ2の先端付近に放物凹
面鏡18を設けているのに比して、本例(第8図)にお
いては暗視野照明専用のランプ13Aを設け、このラン
プ13Aの光を放物凹面鏡19.18によシウエハ1の
表面に斜に投射する構成である。このように構成すると
、本発明方法を実施するために必要な強い暗視野照明光
を得やすい。
第7図に示したウェハ照明装置を用いて本発明の照明方
法を実施する1例を次に述べる。
この照明装置は、第8図について説明したよりに、強い
暗視野照明を行うことができるので、これを用いて特定
の配線パターン(例えばアルミパターン)の平坦部から
の反射光を検出し得る程度の暗視野照明を施す。
すなわち、第5図CB)に示したように、平坦区域Fに
相当する部分の中央付近に暗い部分9を残しているが、
その周辺に明るい部分9′もあるという状態にする。こ
れと併行して落射照明用ランプ13Bの光4を、半透鏡
39反射鏡20 、対物レンズ2を介してウェハ1の表
面に投射する。との落射照明光は絞り16によって光量
を調節し、前記の暗い部分9が明るく見える程度の最少
限に調整する。
これによシ、第5図[F])に示した映像から暗い部分
9が消去される。しかも、上述のととく落射照明を必要
最少限に抑制しであるので、第5図(C)(強い落射照
明の映像)のように非アルミ平坦部の映像11′が現わ
れる虞れが無い。この場合、第5図(C)に示したよう
な非アルミ平坦部の明るい像11′が現われないように
、落射照明による検出レベルを暗視野照明による検出レ
ベルよシも低くする。
このようにして、第5図[F])の映像から暗い部分9
が消去されると、第5図(D)のようにアルミパターン
の形状のみを顕在化した映像が得られる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の照明方法によれば、ウェ
ハ面上に形成された特定のパターンを、その他の構成部
分から容易に識別できるような反射像が得られる。また
、本発明の装置によれば、上記の本発明方法を容易に実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(至)は落射照明の説明図、第1図(B)は暗視
野照明の説明図、第2図はウェハパターンの1例の拡大
断面図である。第3図(至)、[F])’、 (C)、
 (DJはウェハパターンと検出信号との関係を示し、
(至)は落射照明による検出信号を示す図表、(B)は
暗視野照明による検出信号を示す図表、(C)はウェハ
パターンの断面図、の)は落射照明と暗視野照明とを併
用した場合の検出信号を示す図表である。 第4図(4)、[F])はウェハパターンと検出信号と
の関係を示し、(4)は検出信号の図表、(B)はウェ
ハ表面付近の断面図である。第5図はウエノ・パターン
と検出画像とを対比した説明図で、同図(4)はウェハ
パターンの平面図、同図[F])は強い暗視野照明によ
る検出画像、同図(C1は強い落射照明による検出画像
、同図(D)は望ましい検出画像である。第6図(イ)
、(B)はそれぞれ良好な検出画像が得られる照明条件
を説明する図表である。第7図は本発明のウェハの照明
装置の1実施例の斜視図、第8図は同じく暗視野照明系
の光路図、第9図は対比のために掲げた従来の暗視野、
落射照明兼用の照明系の光路図である。 1・・・ウェハ、2・・・対物レンズ、3・・・半透鏡
、4゜4′・・・照明光、5・・・検出器、7・・・ア
ルミ平坦部、7′・・・アルミ平坦部の映像、8.8’
・・アルミ部、8a・・・微細アルミパターン、9・・
・暗い部分、10・・・頂点部分、10′・・・頂点部
分の映像、11・・・非アルミ平坦部、11′・・・非
アルミ平坦部の映像、13A・・・暗視野照明用ランプ
、13B・・・落射照明用ランプ、 14.14’・・
・集光レンズ、16・・・絞り、17・・・鏡、18.
19・・・放物凹面鏡、20・・・反射鏡代理人 弁理
士 秋 本 正 実 第 1 口(A) 第1 図(B) 第2図 第 4 図(A) 第5図(A) Dゴτ房力Y7コ 第6図(A) 多136図(B) 第7図 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ウェハ表面に形成された特定の配線パターンの像を
    検出するため該ウェハ表面を照射する照明方法において
    、特定の配線パターンの表面平坦部からの反射光を検出
    し得る程度の光量で暗視野照明を施し、かつ、落射照明
    を併用して上記平坦部からの光反射レベルを増加せしめ
    ることを特徴とするウエノ・の照明方法。 2、 前記の落射照明によるパターン検出レベルを、前
    記の暗視野照明によるパターン検出レベル以下にするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のウェハの
    照明方法。 3 落射照明用ランプと暗視野照明用ランプとを別個に
    設けるとともに、上記の落射照明ランプによる落射照明
    光量を調節する手段を設けて、落射照明光量と暗視野照
    明光量との比を調整し得るように構成し、かつ上記の暗
    視野照明用ランプの光を対物レンズの光軸と平行に反射
    する放物面鏡を設けると共に、上記対物レンズの先端付
    近に上記と別個に放物面鏡を設け、対物レンズの光軸と
    平行に入射した暗視野照明光を被照明部に向けて斜に反
    射し得べくなしたることを特徴とするウェハ照明装置。
JP7372783A 1983-04-28 1983-04-28 ウエハの照明方法およびその装置 Granted JPS59200908A (ja)

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