(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同形状のパターンが複数形成される被検査基板を保持する基板保持手段と、
被検査基板を予め定める撮像範囲ごとに撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に対して固定的な位置にあり、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射する照明手段と、
前記撮像範囲を前記パターン単位の複数の領域に区切り、１回につき前記領域の整数倍だけ、前記撮像手段および前記照明手段の組と、前記基板保持手段とを相対的に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段によって、前記撮像手段および前記照明手段の組と、前記基板保持手段とを相対的に前記領域の整数倍ずつ移動させながら、前記撮像手段によって、被検査基板を複数回撮像することで得られる複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う画像処理手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、１つのパターンについて、撮像範囲における位置が異なる複数の領域でそれぞれ、他のパターンと比較して、欠陥の検出を行うことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記画像処理手段は、各領域内で波長ごとに平均値を求めることを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記撮像手段は３板式カラーＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、被検査基板からの回折光を撮像することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の外観検査装置。
【請求項６】
連続した波長帯域の光を、同形状のパターンが複数形成される被検査基板に照射するとともに、撮像範囲を前記パターン単位の複数の領域に区切り、撮像範囲に対して被検査基板を前記領域の整数倍ずつ移動させながら、被検査基板を複数回撮像することで、複数位置での被検査基板の画像データを得て、
複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行うことを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ（Integrated Circuit）などの半導体を製造するプロセスにおいて、レジストの塗布またはパターンの露光の不良によって発生するマクロ欠陥の外観検査装置および外観検査方法に関する。本発明は、特に露光パターンにメモリセルなどの繰返しパターンを含んだ基板の外観検査装置および外観検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程においては、様々な検査が行われている。半導体の製造工程の中には、レジストを塗布した基板にパターンを形成した後でパターンが正常に形成されているかを外観上で検査する外観検査工程がある。外観検査にはミクロ検査とマクロ検査とがある。ミクロ検査ではパターンを顕微鏡などで拡大し、形成されたパターンの形状および線幅などの検査を行う。マクロ検査ではパターンの幅に比べて低い解像度でＩＣのチップの濃淡レベルおよび形状の検査を行う。
【０００３】
マクロ検査では、傷、異物、レジストの塗布むら、現像不良、および露光フォーカス不良などが原因であるマクロ欠陥を検査する。
【０００４】
傷または異物が原因であるマクロ欠陥を検査する場合には、基板に対して低い角度から基板に光を照射し、傷または異物に光が当たって生じる散乱光を検出する方法が用いられている。他の欠陥については基板に対して様々な角度から基板に光を照射し、様々な方向から基板を観察するなかで、正常な部分との違いを検出する方法が用いられている。特にメモリセルなどの繰返しパターンを持つ基板については、繰返しパターンによって発生する回折光を観察すると、欠陥部分が正常な部分と区別しやすいことが知られている。
【０００５】
従来のマクロ検査は人が目視で前記手法によって行っていた。しかし作業者による検査レベルのばらつきや、作業者による目視検査そのものが欠陥発生の原因になることから、マクロ検査の自動化が行われている。
【０００６】
自動マクロ検査の手法としては、特開平８−７５６６１号公報、特開２０００−２０７５６２号公報、特開平１０−１６０６８１号公報および特開平９−３２９５５５号公報などに開示されている。
【０００７】
特開平８−７５６６１号公報に開示されている発明は、平行または収束する光を被検査基板に照射し、正反射から外れた回折光が生じる方向に撮像手段を置いて、被検査基板の繰返しパターンによって生じる回折光の画像を撮像する。そして、撮像された回折光の画像を画像処理手段に入力して検査を行う。欠陥によって繰返しパターンの特性が乱れると、回折光に乱れが生じる。撮像された回折光の画像を比較することによって被検査基板上のマクロ欠陥を検査する。
【０００８】
特開２０００−２０７５６２号公報に開示されている発明は、被検査基板に光を照射し、上方から被検査基板を撮像する。そして、撮像された画像から被検査基板上の繰返しパターンの画像を抽出し、それに基づいて被検査基板上のマクロ欠陥を検査する。
【０００９】
特開平１０−１６０６８１号公報に開示されている発明は、参照画像と被検査基板の画像とを比較することによって被検査基板上のマクロ欠陥を検査する。
【００１０】
特開平９−３２９５５５号公報に開示されている発明は、単色光または複数の波長から成る光を被検査基板に照射し、１つまたは複数の方位に撮像手段を置いて、被検査基板の繰返しパターンによって生じる回折光の画像を撮像する。そして、撮像された画像データを画像処理手段に入力して被検査基板上のマクロ欠陥の検査を行う。照射する光の波長を制限することによって、被検査基板の繰返しパターンの周期から回折光の生じる方位を特定し、その方位に撮像手段を置いて回折光のみを撮像して検査する。また、被検査基板上に異なる周期の繰返しパターンがある場合、複数の波長の光を照射して、異なる方位で回折光を撮像することによって、同様に検査する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−７５６６１号公報に開示されている従来の技術の外観検査装置は、回折光を用いて欠陥検査を行う。この外観検査装置では、被検査基板上を複数の領域に分割し、各領域に対して同一の方位で１度だけ撮像して欠陥検査を行う。様々な波長の光を用いる場合、被検査基板上の場所の違いによって撮像される波長が異なってくる。通常のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどの撮像手段は波長によって感度特性が異なるため、撮像される波長の違いが濃淡の差となって現れる。また欠陥によって生じる回折光の乱れも濃淡の差となって現れる。したがって欠陥によって現れる濃淡の差と被検査基板上の場所の違いによって現れる濃淡の差とを区別することは困難である。
【００１２】
特開２０００−２０７５６２号公報に開示されている発明においても同様の問題を有する。
【００１３】
特開平１０−１６０６８１号公報に開示されている発明は、パターンマッチングを行って欠陥検査を行うので、画像処理が複雑となるといった問題を有する。
【００１４】
特開平９−３２９５５５号公報に開示されている発明によれば、照明に用いる波長を制限することによって撮像される波長を限定し、撮像手段の波長による感度特性を一定にしている。波長を限定することによって回折光の生じる方位が限定されるので、撮像手段を正確に回折光の方位に設定する必要がある。回折光の生じる方位は、照明手段の方位、光の波長および繰返しパターンの周期によって決まる。基板の繰返しパターンの最小周期は、パターンを形成するプロセスの精度によって決まる。実際に基板に形成されるパターンの周期は、機種または検査を行うパターンの層によって異なる。したがってパターンの周期が変わるたびに、照明手段の方位、撮像手段の方位および光の波長を調整する必要がある。照明手段および撮像手段の方位を調整するためには調整の機構が必要となり、装置構成が複雑になる。光の波長を調整するには、透過波長の異なるフィルタを用いる方法および分光器を用いる方法がある。いずれの方法によっても追加の機構が必要となり、装置が複雑化する。フィルタを用いる場合、選択できる波長が離散値となり、照明手段および撮像手段の方位が限定されてしまう。分光器を用いる場合、波長を連続して変化させることができるが、フィルタを用いる場合に比べてより複雑な機構となる。
【００１５】
レジストの塗布むら、現像不良および露光フォーカス不良などは、照明手段の方位、撮像手段の方位および光の波長によって見え方が異なる。人による目視検査では、被検査基板を傾けることによって欠陥が見えやすい状況で検査を行っている。特開平９−３２９５５５号公報に開示されている発明では、照明手段の方位、撮像手段の方位および光の波長が１つまたは複数に限定されているので、欠陥の種類または程度によって見え方が異なり、検出感度に差が出るという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、回折光を用いた繰返しパターンの外観検査において、回折光の波長による感度の影響がなく、基板の機種ごとの調整作業が不要で、装置構成が簡単で、人による目視検査と同様に様々な方位と様々な波長とで検査を行う、外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、半導体のパターン形成工程で行われている目視検査を自動化し、歩留りと製品品質とを向上させる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同形状のパターンが複数形成される被検査基板を保持する基板保持手段と、
被検査基板を予め定める撮像範囲ごとに撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に対して固定的な位置にあり、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射する照明手段と、
前記撮像範囲を前記パターン単位の複数の領域に区切り、１回につき前記領域の整数倍だけ、前記撮像手段および前記照明手段の組と、前記基板保持手段とを相対的に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段によって、前記撮像手段および前記照明手段の組と、前記基板保持手段とを相対的に前記領域の整数倍ずつ移動させながら、前記撮像手段によって、被検査基板を複数回撮像することで得られる複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う画像処理手段とを備えることを特徴とする外観検査装置である。
【００１９】
本発明に従えば、基板保持手段によって被検査基板を保持し、照明手段によって基板を照射し、撮像手段によって被検査基板を撮像する。照明手段は、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射するので、連続した波長の回折光あるいは散乱光が発生する。したがって基板の機種ごとに調整作業を行う必要がない。また照明手段および撮像手段の方位を厳密に調整する必要がなく、複雑な方位調整機構も必要がない。複数の異なる周期の繰返しパターンを持つ基板であっても、周期に応じた回折光を捕えることができるので、複数の照明手段および撮像手段を設ける必要がない。したがって装置構成が簡単になる。
【００２０】
しかも駆動手段によって、照明手段および撮像手段の組と、基板保持手段とを相対的に移動させながら、撮像手段によって、被検査基板を複数回撮像する。これによって複数位置での被検査基板の画像データが得られる。被検査基板には、同形状のパターンが複数、形成されており、撮像手段の撮像範囲は、前記パターン単位の複数の領域に区切られる。画像処理手段は、複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う。
【００２１】
したがって被検査基板上の異なる場所のパターンを、照明手段および撮像手段の組に対して相対的に同じ位置で、比較することができる。換言すると、被検査基板上の異なる場所のパターンを、同じ条件で比較することができる。これによって被検査基板上の場所の違いによって発生する回折光の波長の変化と、欠陥によって発生する回折光の波長および輝度の変化とを区別でき、正確な欠陥検査ができる。
【００２２】
また本発明は、前記画像処理手段は、１つのパターンについて、撮像範囲における位置が異なる複数の領域でそれぞれ、他のパターンと比較して、欠陥の検出を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、欠陥の検出を行うにあたって、画像処理手段は、１つのパターンについて、撮像範囲における位置が異なる複数の領域でそれぞれ、他のパターンと比較するので、１つのパターンについて、複数の方位および光の波長で検査することができる。したがって欠陥の種類や程度の違いがあっても、最適な条件で検査をすることができ、欠陥の検出対象を広げることができる。
【００２４】
また本発明は、前記画像処理手段は、各領域内で波長ごとに平均値を求めることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、各領域内で波長ごとに平均値を求めるので、領域ごとの検査を容易に行うことができる。
【００２６】
また本発明は、前記撮像手段は３板式カラーＣＣＤカメラであることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、撮像手段に３板式カラーＣＣＤカメラを用いることによって、簡単に可視光領域の光を赤、緑または青の中心波長の画像として捕えることができる。さらに、ＣＣＤの１画素単位で３つの波長の信号を得ることができるので、光の波長を精度よく計測することができ、同形状のパターンとの比較を行っても、撮像した画像の波長成分の誤差が少なく、誤って正常な部分を欠陥とすることがない。
【００２８】
また本発明は、前記撮像手段は、被検査基板からの回折光を撮像することを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、被検査基板からの回折光を撮像するので、レジストの塗布むら、現像不良または露光フォーカス不良などの欠陥を検出することができる。
【００３０】
また本発明は、連続した波長帯域の光を、同形状のパターンが複数形成される被検査基板に照射するとともに、撮像範囲を前記パターン単位の複数の領域に区切り、撮像範囲に対して被検査基板を前記領域の整数倍ずつ移動させながら、被検査基板を複数回撮像することで、複数位置での被検査基板の画像データを得て、
複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行うことを特徴とする外観検査方法である。
【００３１】
本発明に従えば、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射するとともに、撮像範囲に対して被検査基板を移動させながら、被検査基板を複数回撮像することで、複数位置での被検査基板の画像データを得る。複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う。したがって被検査基板上の異なる場所のパターンを、同じ条件で比較することができる。これによって被検査基板上の場所の違いによって発生する回折光の波長の変化と、欠陥によって発生する回折光の波長および輝度の変化とを区別でき、正確な欠陥検査ができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である外観検査装置の基本構成を示す図である。本実施形態の外観検査装置は、照明手段１、撮像手段２、撮像レンズ３、基板保持手段４、駆動手段５、画像処理手段６および光源７を備えている。照明手段１は、光源７の光をファイバでライトガイドに導き、基板法線方向Ｎに対してθｉの角度の平行光を照射する。以下、θｉを照明角度と呼称する。光源７は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光に連続した分光特性を持つメタルハライドランプであり、紫外光をカットするフィルタを備えている。撮像手段２は、３板式カラーＣＣＤカメラである。３板式カラーＣＣＤカメラは、撮像した画像の１画素ごとに赤、緑および青の光を受光するので、カラーフィルタを用いた単板式カラーＣＣＤカメラに比べて、得られる画像の波長の誤差が少ない。したがって本発明の目的である、欠陥による微小な回折光の変化を検出する用途に適している。撮像手段２は、撮像レンズ３を介して基板８を撮像するように基板法線方向Ｎに対してθｏの光軸で設置されている。以下、θｏを撮像角度と呼称する。照明手段１の中心を通る光軸Ｌ１および撮像手段２の中心を通る光軸Ｌ２は、同一平面上に配置されている。この平面は、基板８の中央を通り、かつ基板８を含む水平面に直交している。基板８は、上から見たとき、形成された繰返しパターンが照明手段１の光軸Ｌ１と直交するように、基板保持手段４に吸着保持されている。１軸のステージである駆動手段５は、基板８が保持された水平面内で、繰返しパターンに垂直な方向に基板保持手段４を駆動させる。撮像手段２によって撮像された赤、緑および青に中心波長を持つ画像は、画像処理手段６に入力される。
【００３３】
図２は、基板８上の繰返しパターンによって発生する回折光について説明する図である。周期ｄで形成された基板上の繰返しパターンに、θｉの角度で光が入射すると、式（１）の条件を満たす角度θｍにｍ次の回折光が発生する。
ｄ（ｓｉｎθｉ＋ｓｉｎθｍ）＝ ｍλ                     …（１）
λは光の波長であり、ｍは回折光の次数となる整数である。
θは基板法線方向Ｎを０°とし、紙面左回りの方向をプラスとしている。
【００３４】
式（１）から明らかなように、特定の次数の回折光において、回折光の角度θｍは波長λに従って連続的に変化する。可視光における回折を考える場合、λは４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度である。
【００３５】
図３は、撮像手段２の撮像範囲について説明する図である。撮像手段２の中心を通る光軸Ｌ２は基板法線方向Ｎに対しθｏの角度であるが、撮像範囲の両端ではθｏ１およびθｏ２となる。θｉの角度で光が入射して生じる回折光のうち、θｍがθｏ１以上θｏ２以下の範囲の回折光が撮像される。撮像レンズ３の焦点距離を短くして画角を広げると、広範囲の回折光を捕えることができる。ただし、焦点距離をあまり短くすると、歪が大きくなったり、画像周辺の明るさが暗くなるなどの影響が出る。したがって対象とする繰返しパターンの周期で発生する回折光の範囲を想定し、画角を設定するとよい。
【００３６】
たとえば、パターン周期５００ｎｍで直径２００ｍｍのウエハを検査する場合を考える。照明角度θｉ＝７５°、撮像角度θｏ＝０°、撮像レンズ３の焦点距離ｆ＝８．５ｍｍとする。また撮像手段２のＣＣＤは１／２型（長辺６．４ｍｍ、短辺４．８ｍｍ）とする。ＣＣＤの短辺方向は、上から見たとき、照明手段１の光軸Ｌ１と平行になるようにする。撮像範囲は２００ｍｍ×１５０ｍｍとする。焦点の合う条件から式（２）および式（３）が成り立つ。ｌ＝１５０ｍｍおよびｈ＝４．８ｍｍから、ａ＝２７４．１ｍｍおよびｂ＝８．８ｍｍ、さらにθｏ１＝−１５．３°およびθｏ２＝１５．３°が求まる。θｏ１以上θｏ２以下の範囲にかかる可視光の回折光は、ｍ＝１のとき、λ＝４００ｎｍ（θｍ＝−９．６°）以上λ＝６１５ｎｍ（θｍ＝１５．３°）以下となり、橙色から青色の回折光が撮像される。
ａ／ｂ ＝ ｌ／ｈ                                        …（２）
１／ａ ＋ １／ｂ ＝ １／ｆ                              …（３）
【００３７】
次に、図４を用いて、本実施形態の外観検査装置によるウエハの検査手順を説明する。
【００３８】
（Ａ）ウエハ１０を搬送手段（図示せず）によって基板保持手段４に搭載する。ウエハ１０は、上から見たとき、検査する繰返しパターン方向１２が照明手段１の光軸Ｌ１に直交するように、位置あわせをして載せる（図４（ａ））。
【００３９】
（Ｂ）ウエハ１０および基板保持手段４を、駆動手段５によって、ウエハ１０が撮像範囲１４の一端にかかる位置に移動させる。
【００４０】
（Ｃ）移動の幅がウエハ１０上に多数形成されたＩＣチップ１１の移動方向の長さ１３の整数倍になるように、ウエハ１０を駆動方向１５に移動させる（図４（ｂ））。
【００４１】
（Ｄ）照明手段１によって撮像範囲１４を白色光で照射しつつ、撮像手段２でウエハ１０からの回折光の像を撮像する。
【００４２】
（Ｅ）撮像範囲内をＩＣチップ単位のｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍに区切り、撮像されたｉ番目の画像Ｐｉについて、特徴値として赤、緑、青の輝度および明るさ（赤緑青の輝度合計）の領域内の平均値Ｉｒ（ｉ，ｍ），Ｉｇ（ｉ，ｍ），Ｉｂ（ｉ，ｍ）およびＩａ（ｉ，ｍ）を求める。ただし、各画像でＩＣチップが存在する領域についてのみ値を求める。
【００４３】
（Ｆ）ウエハ１０が撮像範囲のもう一方の端から出るまで（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）を繰返し、完了したらウエハ１０を搬送手段によって取り出す（図４（ｃ））。
【００４４】
（Ｇ）撮像されたｎ枚の画像Ｐ１〜Ｐｎの特徴値から、領域Ｒ１〜Ｒｍ別の平均値Ａｒ（ｍ），Ａｇ（ｍ），Ａｂ（ｍ）およびＡａ（ｍ）を求める。少なくとも１箇所以上の領域で、平均との差の絶対値が閾値Ｔｒ，Ｔｇ，ＴｂまたはＴａを超える特徴値を持つチップを不良とする。
【００４５】
直径２００ｍｍのウエハ１０に、大きさが４ｍｍ×５ｍｍのＩＣチップ１１が３９行４９列で形成されているとする。また検査する繰返しパターン方向１２はＩＣチップ１１の長辺方向とする。この場合、撮像範囲１４に設定される領域Ｒ１〜Ｒｍは３９行３７列、ｍ＝１４４３となる。１回につき５チップ分の２０ｍｍだけウエハ１０を移動させると、撮像枚数ｎ＝１６となる。すべてのＩＣチップ１１はウエハ１０の移動によって、７または８回、駆動方向１５に異なった位置で撮像され、異なった波長の回折光で検査されることになる。
以上によって本発明の外観検査が終了する。
【００４６】
各領域では、照明手段１、ＩＣチップ１１および撮像手段２の位置関係が同じ条件で、ウエハ１０上の複数のＩＣチップ１１が比較検査される。したがって撮像手段２上の場所による回折光の波長の変化が生じていても、比較されるＩＣチップ１１が同じ条件であるので問題がない。
【００４７】
またウエハ１０を移動させて複数の場所で撮像することによって、各ＩＣチップは回折光の波長が異なる複数の領域で比較される。そして、１箇所の領域でも平均との差が閾値を超えると、不良と判断する。つまり、欠陥の種類や程度の違いがあっても、一番正常な領域と最も差が出る波長を基に検査することができる。
【００４８】
また連続した撮像角度で検査するので、複数の異なる繰返しパターン周期がウエハ１０上に存在してもその回折光を捕えることができる。したがって１組の照明手段１と撮像手段２とによって、同時に複数の異なる繰返しパターンを検査することができる。
【００４９】
本実施形態の外観検査装置では、照明角度、撮像角度および画角などの条件を、パターン周期５００ｎｍで直径２００ｍｍのウエハ１０を例に設定した。他のプロセスのウエハの場合には、それに合わせた照明角度、撮像角度、画角などの条件を設定すればよい。その場合でも、本実施形態の外観検査装置が導入されるプロセスの最小繰返しパターン周期を元に条件を設定すれば、個々の機種または検査するパターンの層によって周期に多少の差があっても、撮像する画角に対応した回折光で検査できるので、条件を設定しなおす必要はない。
【００５０】
本実施形態では、繰返しパターンの回折光のみによって欠陥検査を行う外観検査装置を説明したが、散乱光を用いて傷または異物などの検査を行うように装置を構成してもよい。
【００５１】
図５は、本発明の他の実施形態である外観検査装置の基本構成を示す図である。本実施形態の外観検査装置の基本的な構成は、図１に示す外観検査装置と同様であるが、照明系および撮像系が異なっている。紫外光を反射するダイクロイックミラー２２は、撮像手段２の光軸Ｌ２に対して４５°の角度で設置されている。紫外光用撮像手段２０および紫外光用撮像レンズ２１は、ダイクロイックミラー２２を挟んで撮像手段２および撮像レンズ３と対称な位置に設置されている。紫外光用撮像手段２０は、波長４００ｎｍ以下に中心感度を持ち、その画像を出力する。撮像手段２は図１に示す外観検査装置と同じ３板式カラーＣＣＤカメラ、または単板の白黒ＣＣＤカメラを用いる。撮像手段２および紫外光用撮像手段２０は、それぞれの撮像範囲が一致するように、ＣＣＤ素子の大きさ、撮像レンズ焦点距離および位置関係などを設定する。光源７には、可視光から紫外光までの波長分布がある高圧水銀灯を用いる。可視光から紫外光までの光を基板８上の繰返しパターンに照射することで生じる回折光の一部はダイクロイックミラー２２に到達する。紫外光はダイクロイックミラー２２によって反射されて、紫外光用撮像レンズ２１を介して紫外光用撮像手段２０によって撮像される。可視光はダイクロイックミラー２２を透過し、撮像レンズ３を介して撮像手段２によって撮像される。図１に示す外観検査装置と同様に、照明手段１、撮像手段２および紫外光用撮像手段２０の組と、基板８とを相対移動させ、基板８を複数回撮像する。画像処理手段６は、撮像手段２から得られる可視光の画像（白黒またはカラー）と、紫外光用撮像手段２０から得られる紫外光の画像とを用いて検査を行う。
【００５２】
半導体のプロセスが進歩して微細化すると繰返しパターンの周期が短くなり、式（１）から明らかなように、長い波長では回折光が発生しなくなる。本実施例によれば、そのような微細なプロセスに対しても、回折光を用いた検査を適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板保持手段によって被検査基板を保持し、照明手段によって、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射し、撮像手段によって被検査基板を撮像する。したがって基板の機種ごとに調整作業を行う必要がなく、照明手段および撮像手段の方位を厳密に調整する必要もなく、複雑な方位調整機構も必要ない。また複数の異なる周期の繰返しパターンを持つ基板であっても、周期に応じた回折光を捕えることができるので、複数の照明手段および撮像手段を設ける必要がない。したがって装置構成が簡単になる。
しかも駆動手段によって、照明手段および撮像手段の組と、基板保持手段とを相対的に移動させながら、撮像手段によって、被検査基板を複数回撮像することで、複数位置での被検査基板の画像データが得られる。被検査基板には、同形状のパターンが複数、形成されており、撮像手段の撮像範囲は、前記パターン単位の複数の領域に区切られる。画像処理手段は、複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う。したがって被検査基板上の異なる場所のパターンを、同じ条件で比較することができる。これによって被検査基板上の場所の違いによって発生する回折光の波長の変化と、欠陥によって発生する回折光の波長および輝度の変化とを区別でき、正確な欠陥検査ができるので、歩留りと製品品質とを向上させることができる。
【００５４】
また本発明によれば、欠陥の検出を行うにあたって、画像処理手段は、１つのパターンについて、撮像範囲における位置が異なる複数の領域でそれぞれ、他のパターンと比較するので、１つのパターンについて、複数の方位および光の波長で検査することができる。したがって欠陥の種類や程度の違いがあっても、最適な条件で検査をすることができ、欠陥の検出対象を広げることができる。
【００５５】
また本発明によれば、各領域内で波長ごとに平均値を求めるので、領域ごとの検査を容易に行うことができる。
【００５６】
また本発明によれば、撮像手段に３板式カラーＣＣＤカメラを用いるので、撮像した画像の波長成分の誤差が少なく、誤って正常な部分を欠陥とすることがない。
【００５７】
また本発明によれば、被検査基板からの回折光を撮像するので、レジストの塗布むら、現像不良または露光フォーカス不良などの欠陥を検出することができる。
また本発明によれば、連続した波長帯域の光を被検査基板に照射するとともに、撮像範囲に対して被検査基板を移動させながら、被検査基板を複数回撮像することで、複数位置での被検査基板の画像データを得る。複数位置での被検査基板の画像データに基づいて、撮像範囲における同一位置の領域で、被検査基板上の異なる場所のパターンを比較して、欠陥の検出を行う。したがって被検査基板上の異なる場所のパターンを、同じ条件で比較することができる。これによって被検査基板上の場所の違いによって発生する回折光の波長の変化と、欠陥によって発生する回折光の波長および輝度の変化とを区別でき、正確な欠陥検査ができるので、歩留りと製品品質とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である外観検査装置の基本構成を示す図である。
【図２】基板上の繰返しパターンによって発生する回折光について説明する図である。
【図３】撮像手段２の撮像範囲について説明する図である。
【図４】図１の外観検査装置による検査手順を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施形態である外観検査装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
１  照明手段
２  撮像手段
３  撮像レンズ
４  基板保持手段
５  駆動手段
６  画像処理手段
７  光源
８  基板
１０  ウエハ
１１  ＩＣチップ
１２  繰返しパターン方向
１３  ＩＣチップの移動方向の長さ
１４  撮像範囲
１５  駆動方向
２０  紫外光用撮像手段
２１  紫外光用撮像レンズ
２２  ダイクロイックミラー
【図１】
0003676987.tif 000002
【図２】
0003676987.tif 000003
【図３】
0003676987.tif 000004
【図４】
0003676987.tif 000005
【図５】
0003676987.tif 000006