(57)【要約】【課題】従来の光学式ウェーハパターン外観検査装置では、検査画像に数画素の画像流れが載り、高感度の検査結果を得られなかった。【解決手段】本実施例は、例えば、試料を搭載して移動するステージと、検出光学系と、を有し、前記検出光学系は周囲の媒質よりも屈折率の高い材料で形成された板と前記板を透過した光を検出するセンサを有し、前記板は前記センサからみて前記ステージの移動を相殺するよう傾斜角を変える。本発明によれば、検査用センサとしてカラーのエリアセンサを載せた検査装置で、画像流れの無い高分解能の画像をモノクロのラインセンサと同じように得られる。したがって、高スループットで高感度の検査装置を実現できる。【選択図】図２
2015210200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載して移動するステージと、
検出光学系と、を有し、
前記検出光学系は周囲の媒質よりも屈折率の高い材料で形成された板と前記板を透過した光を検出するセンサを有し、前記板は前記センサからみて前記ステージの移動を相殺するよう傾斜角を変える検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記センサはエリアセンサである検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記センサはカラーエリアセンサである検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査装置に関する。特に本発明は、パターンが形成された試料上の欠陥を検出する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においてウェーハ上の欠陥は完成品の歩留まりに影響を与える。よって、欠陥を検出し、製造工程へフィードバックすることは重要である。
【０００３】
一般的に検査装置に高スループットを求める場合、検査ウェーハを保持するステージをＸ方向に定速移動し、モノクロのラインセンサで逐次検査画像を取り込む方式を採用することが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2013-104860号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検査装置では、カラーのエリアセンサを検査用センサとして用いる場合もある。検査装置では、高スループットを実現する為にはステージをＸ方向に定速移動し、ステージが１画素を移動する時間（数μｓ）にセンサを露光し、画像流れを抑えている。
【０００６】
しかしセンサを数μｓだけ露光することは難しく、実際には検査画像に数画素の画像流れが載り、検査画像の画質の劣化を招き、高感度な検査結果を得られない場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、試料を搭載して移動するステージと、検出光学系と、を有し、前記検出光学系は周囲の媒質よりも屈折率の高い材料で形成された板と前記板を透過した光を検出するセンサを有し、前記板は前記センサからみて前記ステージの移動を相殺するよう傾斜角を変える（その他の表現としては、回転する）ことを１つの特徴とする。
【０００８】
本発明は、ステージの定速移動と同期して回転する光学ガラス板を、図２のエリアセンサ１０２の下に設け、画像の流れる方向と反対に結像をシフトすることを１つの特徴とする。これによりエリアセンサは、あたかもステージが停止した時のウェーハパターン画像を取り込む事が出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検査用センサとしてカラーのエリアセンサを載せた検査装置で、画像流れの無い高分解能の画像をモノクロのラインセンサと同じように得られる。したがって、高スループットで高感度の検査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の光学式ウェーハパターン外観検査装置の構成例である。
【図２】実施例１で説明した光学式ウェーハパターン外観検査装置の構成例である。
【図３】平行光の光路上に置かれた光学ガラス板の効果を説明した図である。
【図４】平行光の光路上に置かれた光学ガラス板の回転の効果を説明した図である。
【図５】画像流れを生じない条件を説明した図である。
【図６】X-Yステージ、光学ガラス板、エリアセンサの制御タイミングチャートである。
【図７】制御タイミングチャートの説明する図の続き。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、光学式ウェーハパターン外観検査装置の一例を示す図である。図１の光学式ウェーハパターン外観検査装置は、検査ウェーハ１０３がＸ−Ｙステージ１０１ の上に設置可能になっており、検査ウェーハ１０３ に対して例えばキセノンフラッシュランプを用いた光源１０６ から、検査光が照射できるように構成されている。
【００１３】
光源１０６から照射された光は、検査ウェーハ１０３ により反射され、この反射光が検査ウェーハ１０３上に設けられた対物レンズ１０４ を通してエリアセンサ１０２により２次元カラー画像が撮像され、画像処理パソコン１０８に実装されたキャプチャーボードなどにより取り込まれる。
【００１４】
Ｘ方向に定速移動しているＸ−Ｙステージ１０１が所望の撮像位置を通過する瞬間にキセノンフラッシュランプを一瞬発光すれば、検査チップ１０７内の検査したい位置の画像を画像流れ（ブレ）が少なくエリアセンサ１０２に取込むことができる。
【００１５】
なお、画像流れを少なくするにはキセノンフラッシュランプを一瞬発光する他に、エリアセンサ１０２の電子シャッターを一瞬露光する方法もある。
【００１６】
図２は、発明の実施を実現するための光学式ウェーハパターン外観検査装置の一構成例を示す図である。
【００１７】
本実施例の形態による光学式ウェーハパターン外観検査装置においては、従来の光学式ウェーハパターン外観検査装置の結像レンズ１０５とエリアセンサ１０２間にＸ−Ｙステージ１０１の定速移動と同期して一定速度で回転する光学ガラス板を設ける。これによりエリアセンサ１０２に取り込まれる画像の画像流れ（ブレ）は従来よりも大幅に減る。
【００１８】
次に本実施例によりエリアセンサ１０２に取り込まれる画像の画像流れが大幅に減る原理を説明する。
【００１９】
図３は、平行光の光路上に置かれた光学ガラス板の効果を示す図である。平行光と光学ガラス板の角度がθ１の時、平行光の光路は距離ｄだけずれる。θ１とｄの関係式は図３の下部の通りである。
【００２０】
図２の実施例のように検査光学系が像側テレセントリック光学系の場合、結像レンズとエリアセンサ間の光路は、ほぼ平行光と考えられる。
【００２１】
図４は、平行光の光路上に置かれた光学ガラス板の回転効果を示す図である。図４の左図は光路と光学ガラス板の角度が−θ１で、ウェーハ上の撮像幅中心とエリアセンサ中心が距離−ｄだけずれた状態を示す。図４の真ん中の図は、光路と光学ガラス板の角度が０で、ウェーハ上の撮像幅中心とエリアセンサ中心が距離０、つまり全くずれていない状態を示す。図４の右図は光路と光学ガラス板の角度が＋θ１で、ウェーハ上の撮像幅中心とエリアセンサ中心が距離＋ｄだけずれた状態を示す。
【００２２】
通常、光学ガラス板の回転角度（θ１）と、撮像幅中心とエリアセンサ中心の距離（ｄ）は比例関係には無い為、光学ガラス板を一定速度で回転してウェーハも一定速度でＸ方向に移動させても、Ｘ−Ｙステージが距離−ｄから＋ｄまで移動する間にエリアセンサを露光すると画像流れは無くならない。しかし本発明者は以下の条件のときに光学ガラス板の回転角度（θ１）と、撮像幅中心とエリアセンサ中心の距離（ｄ）に比例関係があり、画像流れがほぼ無くなることを見出した。
【００２３】
図５に画像流れを生じない条件を示す。簡単の為に図４の光学系は倍率が１倍であり、エリアセンサ撮像幅＝Ｄ、ウェーハ撮像幅＝Ｄとする。理想は光学ガラス板が−９０度から＋９０度回転する間に光路のずれの距離が−Ｄ／２から＋Ｄ／２まで回転角度に比例することである。以下の条件の時、回転角度が−１度から＋１度の間は、０．００５２％の精度で比例関係がある。
【００２４】
光学ガラス板の屈折率＝２．１、光学ガラス板の幅＝１．２１５３６×Ｄ
この条件であれば一定速度で回転している光学ガラス板が−１度から＋１度の間はエリアセンサを露光していても画像流れは生じない。この時Ｘ−Ｙステージの移動速度Ｖと光学ガラス板の回転数Ｎには以下の関係があれば良い。光学ガラス板が１回転する時間をＳとすると、以下のように表現できる。
【００２５】
光学ガラス板の回転数：Ｎ＝１回転（３６０°）／Ｓ
Ｘ−Ｙステージの移動速度＝（Ｄ×２）／Ｓ
Ｘ−Ｙステージ１０１の位置制御は、図４の真ん中の図のように、光路と光学ガラス板の角度が０で、ウェーハ上の撮像幅中心とエリアセンサ中心が距離０の瞬間に、所望の撮像位置を通過すれば良い。
【００２６】
最後に従来の光学式ウェーハパターン外観検査装置に比べて本実施例では、どれくらいエリアセンサ１０２に取り込まれる画像の画像流れが減るのかを比較する。Ｘ−Ｙステージの移動速度をＶ、エリアセンサのＸ方向の画素数を５０００画素とする。本発明での画像流れは以下の通りである。
【００２７】
露光時間＝光学ガラス板が−１度から＋１度回転する時間＝Ｘ−ＹステージがＤ×（２°／１８０°）移動する時間＝（Ｄ×（２°／１８０°））／Ｖ＝Ｄ／（９０×Ｖ）
画像流れの量＝５０００画素×０．００５２％＝０．２６画素
一方、従来の光学式ウェーハパターン外観検査装置での画像流れは以下の通りである。
【００２８】
露光時間＝Ｄ／（９０×Ｖ）
画像流れの量＝露光時間でのエリアセンサ上の像の移動距離＝（Ｄ／（９０×Ｖ））×Ｖ＝Ｄ／９０＝５０００／９０画素＝５５．５画素
つまり本実施例により画像流れ量は同じ時間露光しても２１３倍も少なくなる。エリアセンサのＸ方向の画素数が大きいほど、この改善効果も大きくなる。
【００２９】
図６、図７に実施例１で説明したX-Yステージ、光学ガラス板、エリアセンサの制御タイミングチャートを記す。図６はX-Yステージ、光学ガラス板、エリアセンサの制御タイミングチャートであり、図７は一定速度で移動するX-Yステージの位置と同期信号との関係を説明する図である。
【００３０】
一定速度で移動するX-Yステージから出力される同期信号に対して、ガラス板の回転角度とエリアセンサの露光を図６のように連続的に制御することにより、エリアセンサはウェーハ上の撮像位置をＸ方向に連続的に撮像することが出来る。
【００３１】
本実施例は、例えば、試料を搭載して移動するステージと、検出光学系と、を有し、前記検出光学系は周囲の媒質よりも屈折率の高い材料で形成された板と前記板を透過した光を検出するセンサを有し、前記板は前記センサからみて前記ステージの移動を相殺するよう傾斜角を変える（その他の表現としては、回転する）ものであると表現することができる。
【００３２】
本発明は、例えば、ステージの定速移動と同期して回転する光学ガラス板を、図２のエリアセンサ１０２の下に設け、画像の流れる方向と反対に結像をシフトすると表現することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０１・・・Ｘ−Ｙステージ
１０２・・・エリアセンサ
１０３・・・検査ウェーハ
１０４・・・対物レンズ
１０５・・・結像レンズ
１０６・・・光源（キセノンフラッシュランプ）
１０７・・・検査チップ
１０８・・・画像処理ＰＣ
【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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【図７】
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