(57)【要約】【課題】検査対象物の画像、特に正反射像を撮像してデフォーカス部位を確実且つ容易に抽出することができる欠陥検査方法を提供すること。【解決手段】検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、欠陥のない対象物を用いて、照明光が検査対象物表面で全反射する条件を満たす前記照射装置の入射角度と、その時の回折光を撮像することが可能な前記撮像装置の撮像角度とを求め、参照画像と共に前記入射角度と前記撮像角度とを記憶するステップと、前記照射装置の照明角度を前記入射角度に設定し、前記撮像装置の撮像角度で検査対象物を撮像するステップと、を備えた。【選択図】      図１
2008014714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、
欠陥のない対象物を用いて、照明光が検査対象物表面で全反射する条件を満たす前記照射装置の入射角度と、その時の回折光を撮像することが可能な前記撮像装置の撮像角度とを求め、参照画像と共に前記入射角度と前記撮像角度とを記憶するステップと、
前記照射装置の照明角度を前記入射角度に設定し、前記撮像装置の撮像角度で検査対象物を撮像するステップと、を具備することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、
欠陥のない対象物を用いて、前記照射装置の入射角度と、前記撮像装置の撮像角度とを変化させながら参照画像を撮像して画素毎の第１の輝度変化特性を取得するステップと、
検査対象物を、前記欠陥のない対象物と同様の条件で、検査画像を撮像して画素毎の第２の輝度変化特性を取得するステップと、
前記第１の輝度特性と前記第２の輝度特性とを比較するステップと、を具備することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載の欠陥検査方法において、画素毎の輝度の比較を行うステップを更に具備することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の欠陥検査方法において、前記入射角度と前記撮像角度とを同じ角度に設定することを特徴とする欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造工程においては、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検出するためにマクロ検査が行われている。このマクロ検査では、半導体ウェハ表面に照明光を照射し、その正反射光、回折光、或いは干渉光等による画像を撮像装置により撮像し、その画像データを画像処理することによって半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検出している（例えば、特許文献１：特開平９−６１３６５号公報参照）。
【０００３】
上記のような半導体ウェハの検査において、半導体ウェハのデフォーカスを撮像するのにウェハパターンからの回折光による画像を撮像する方法が一般的に行われている。しかし、回折光による検査では、表面層からの回折光とそれよりも下の層（下地）からの回折光との区別が出来ないために、撮像レシピの作成に時間と手間が掛かるという問題がある。
【特許文献１】特開平９−６１３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、検査対象物の画像、特に正反射像を撮像してデフォーカス部位を確実且つ容易に抽出することができる欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の局面に係る発明は、検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、欠陥のない対象物を用いて、照明光が検査対象物表面で全反射する条件を満たす前記照射装置の入射角度と、その時の回折光を撮像することが可能な前記撮像装置の撮像角度とを求め、参照画像と共に前記入射角度と前記撮像角度とを記憶するステップと、前記照射装置の照明角度を前記入射角度に設定し、前記撮像装置の撮像角度で検査対象物を撮像するステップと、を具備する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、下地パターンによる回折光に影響されず表面パターンによる回折光を安定して撮像可能な欠陥検査装置を提供することができる。また、回折光を撮像せずともデフォーカス検査が可能となり、パターンピッチ微細化によって回折光がウェハ表面から出てこなくなった場合でも欠陥抽出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査方法に適用される欠陥検査装置の概略構成を示す図である。また、図２は、図１の２−２断面図である。
【０００８】
図１に示すように、欠陥検査装置は、線状の照明が可能な照明部３０と、前記照明部３０に対応して設けられ、撮像素子が線状に配置された撮像部３５とを備えている。ガラス基板や半導体ウェハ等の検査対象物３１は、例えば、矢印Ｘ方向に移動可能な図示しない搭載台（検査ステージ）に載置されている。そして、照明部３０から、出射された光（以下、本明細書において「入射光」と称する。また、入射光の光軸を「入射光軸」と称する）が検査対象物３１に照射され、検査対象物３１から正反射、回折或いは干渉された光（以下、本明細書において単に「反射光」と称する。また、反射光の光軸を「反射光軸」と称する）が撮像部３５に入射し、撮像部３５によって撮像された画像に基づいて、検査対象物３１の表面に欠陥があるか否か、欠陥の種類、検査対象物の良否を判定する欠陥検査が行われる。この場合において、検査対象物３１を、Ｘ方向に一定の速度で移動させながら、照明部３０及び撮像部３５により検査対象物３１に対して走査することで、１回の走査で検査対象物３１の表面の画像を取得することができる。
【０００９】
照明部３０は、ライン照明部３２とシリンドリカルレンズ３３とを備え、検査対象物３１に対して入射角θ１で検査対象物３１の表面を照明する。照明部３０には、光ファイバ束３２ａを介して照明用の光源が接続されており、この照明用の光源にはハロゲンランプと熱線吸収フィルタとコンデンサレンズとを内部に備えたランプハウスが用いられている。ライン照明部３２は、ファイバ束３２ａの端面を直線状に１列又は複数列並べて構成されており、この端面に平行に離間した位置にシリンドリカルレンズ３３が配置されている。
【００１０】
正反射像を得る場合には、撮像部３５の反射光軸が照明部３０の入射光軸の入射角と同じになる反射角度θ２に設定される。撮像部３５は、ロッドレンズアレイ３６とリニアイメージセンサ３７とを備えている。ロッドレンズアレイ３６は、照明部３０によって照明された検査対象物３１の直線状の領域の像をリニアイメージセンサ３７上に結像する。
【００１１】
また、反射光軸上には、フィルタ部３４が配置されており、検査対象物３１からの反射光のうち特定の波長の光のみを通過させる。このフィルタ部３４は複数の波長のバンドパスフィルタを光軸上に任意に出し入れすることにより、所望の波長の光を通過させることが可能となっている。
【００１２】
なお、照明部３０の入射角θ１及び撮像部３５の反射角θ２は可変であり、所定の角度毎に段階的或いは連続的に変化させることができる。
【００１３】
上記のように構成された欠陥検査装置において、ウェハ表面に対して照明を入射角度θ１で照射した時、ウェハ表面に対して出射角度θ２の出射光を撮像するよう光学系を設定する。ここで、θ１＝θ２である場合には、いわゆる正反射光を撮像することになる。この場合において、−９０°≦θ１＝θ２≦９０°の範囲で撮像角度と照明角度を変化させて、ウェハを撮像した時の撮像角度に対するウェハ上の輝度変化特性を図３に示す。なお、ウェハパターンによって特性形状は異なる。
【００１４】
図３において、Ａ部（約５２度の撮像角度）より左の部分における輝度はウェハ表面を透過して下地で反射した光との干渉現象の影響である周期で振動する正弦波のような特性を示す。この場合において、輝度の絶対値が異なるのは、カメラの波長感度特性と照明光の波長成分の影響である。しかし、Ａ部より右の部分（すなわち、撮像角度が約５２度より大きくなった場合）では、撮像角度が変わってもほぼ同等又はそれ以上の輝度を維持している。これはウェハの表面層を透過する成分がなくなり、ウェハの表面層で全反射が起きていることを意味する。
【００１５】
従って、全反射する角度でウェハ表面パターンに対して照明し、その時の回折光をカメラで撮像すると、表面パターンからの回折光のみを撮像できることになる。すなわち、全反射する角度でウェハ表面パターンに対して照明して、その回折光を撮像することで、下地の回折光を誤って撮像することなく表面のみの回折光を安定して撮像することができる。具体的な、処理の流れは以下の通りである。
【００１６】
まず、レシピ作成時に照明光がウェハ表面で全反射する条件を満たす入射角度θ１と、その時の回折光を撮像することが可能なカメラ角度θ２とを求めて、設定パラメータとして図示しない記憶部に記憶しておく。また、その時の良品ウェハ画像をリフアレンスウェハデータとして記憶する。  
次に、レシピにあらかじめ記憶されている角度θ１に照明角度を設定し、θ２にカメラ角度を設定して検査対象ウェハを撮像する。  
そして、撮像した検査対象ウェハ画像とリファレンスウェハデータを比較して欠陥抽出を行い。検査対象ウェハの良／不良を決定する。
【００１７】
上記のように、全反射による表面のみの回折光を安定して撮像することにより、誤ってウェハの下地層による回折光を撮像することがなくなる。
【００１８】
（第２の実施形態）  
本第２の実施形態に係る欠陥検査装置の構成は、第１の実施形態のそれと同じであるので、図示及び説明を省略する。  
上述したように、光学系を正反射撮像用の設定とし、その状態でウェハに対して撮像角度と照明角をそれぞれ同じ角度ずつ変化させると図３のような特性を示す。しかし、正常パターン部分とデフォーカス部分とでは、例えば図４に示すように、撮像角度を変化させたときにおける輝度の変化特性が異なっていることを示すことが知られている。図４において、実線は正常パターンにおける輝度の変化を示し、破線はデフォーカスパターンにおける輝度の変化を示している。
【００１９】
従来のリファレンスウェハ比較方式による欠陥検査では、基本的に１枚の撮像画像と１枚のリファレンス画像との輝度差で欠陥を抽出しているが、この輝度差が小さい場合には、その他の部位の疑似欠陥に埋もれて、欠陥を見逃してしまう可能性が高い。しかし、撮像画像の各画素に、図４のような特性情報も併せて持たせることによって、その画素の特徴を強調させることができる。このため、回折光を撮像することなく正反射光の撮像で欠陥部位を安定して抽出することが可能となる。第２の実施形態の具体的な処理の流れは、以下の通りである。
【００２０】
まず、レシピ作成時に光学系を正反射撮像用の状態で、ウェハに対して撮像角度と照明角をそれぞれ同じ角度ずつ変化させた時の各画素における輝度変化特性を取得して、各画素単位で上記輝度変化特性を記憶する。ここで、欠陥部位と正常部位とでは特性（すなわち、撮像角度に対する輝度の変化）が異なる。
【００２１】
欠陥抽出時に、リファレンス画像と撮像画像との比較を輝度の比較のみでなく上記輝度変化特性の形状の違いも合わせて比較することで欠陥部位と正常部位の違いを検出する。これにより、正反射光を撮像してデフォーカス部位を抽出することが出来る。
【００２２】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００２３】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査方法に適用される欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】−９０°≦θ１＝θ２≦９０°の範囲で撮像角度と照明角度を変化させて、ウェハを撮像した時の撮像角度に対するウェハ上の輝度変化特性を示す図である。
【図４】撮像角度を変化させたときにおける輝度の変化特性が異なっている例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
３０…照明部
３１…検査対象物
３２…ライン照明部
３２ａ…光ファイバ束
３３…シリンドリカルレンズ
３４…フィルタ部
３５…撮像部
３６…ロッドレンズアレイ
３７…リニアイメージセンサ
【図１】
2008014714.tif 000003
【図２】
2008014714.tif 000004
【図３】
2008014714.tif 000005
【図４】
2008014714.tif 000006