(57)【要約】【課題】試料上の微小欠陥を信号にスペックルノイズを発生すること無く、高感度に検出できるパターン欠陥検査装置を実現する。【解決手段】ウエハ１面のほぼ同一領域について、２つの検出器７０２を用いて、タイミングを異ならして表面を検出し、２つの検出器７０２からの出力信号を加算し、平均することにより、ノイズを除去するように構成した。このように構成すれば、ウエハ１上の同一領域に多数の照明光を同時に照射することはないので、多数の照明光の干渉によるノイズが発生させることなく、他の原因によるノイズを除去でき、試料上の微小欠陥を信号にスペックルノイズを発生すること無く、高感度に検出できるパターン欠陥検査装置を実現することができる。【選択図】図１
2008275540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料面上の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
試料面上の複数の領域を照明する照明手段と、
上記照明手段で照明された上記試料面の複数の領域光学像を形成する結像手段と、
上記結像手段で結像させた光学像を検出して上記試料面からの反射光を検出する複数の検出手段と、
上記複数の検出手段で検出された反射光を処理して上記試料面上の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の欠陥検査装置において、試料上のほぼ同一領域を異なるタイミングで照明し、互いに異なる検出器が異なるタイミングで上記同一領域からの反射光を検出し、上記互いに異なる検出器からの検出信号に基づいて、上記同一領域の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の欠陥検査装置において、上記結像手段は、単一の対物レンズで集光した光を光路分岐し、複数の結像レンズで結像することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の欠陥検査装置において、上記照明手段で照明される複数の領域は、それぞれ異なる照明角度で照明されることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
試料面上の欠陥を検査する欠陥装置において、
試料面をこの試料面の方位角３６０度のうちの多方向から照明する多方向照明手段と、
上記多方向照明手段で照明された上記試料面の光学像を形成する結像手段と、
上記結像手段で結像させた光学像を検出して上記試料面からの反射光を検出する複数の検出手段と、
上記検出手段で検出された反射光を処理して上記試料面上の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の欠陥検査装置において、試料上のほぼ同一領域を異なるタイミングで照明し、互いに異なる検出器が異なるタイミングで上記同一領域からの反射光を検出し、上記互いに異なる検出器からの検出信号に基づいて、上記同一領域の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の欠陥検査装置において、上記結像手段は、単一の対物レンズで集光した光を光路分岐し、複数の結像レンズで結像することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
試料面上の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
試料面上の複数の領域を照明し、
照明された上記試料面の複数の領域の光学像を形成し、
上記形成された光学像を検出して上記試料面からの反射光を検出し、
上記検出された反射光を処理して上記試料面上の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項９】
請求項８記載の欠陥検査方法において、試料上のほぼ同一領域を異なるタイミングで照明し、互いに異なるタイミングで上記同一領域からの反射光を検出し、上記互いに異なるタイミングで検出された上記同一領域からの反射光に基づいて、上記同一領域の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】
請求項９記載の欠陥検査方法において、上記試料面の光学像は、単一の対物レンズで集光した光を光路分岐し、複数の結像レンズで結像することに形成することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１１】
請求項９記載の欠陥検査方法において、上記照明される試料面上の複数の領域は、それぞれ異なる照明角度で照明されることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１２】
試料面上の欠陥を検査する欠陥方法において、
試料面をこの試料面の方位角３６０度のうちの多方向から照明し、
上記多方向から照明された上記試料面の光学像を形成し、
上記形成された光学像を検出して上記試料面からの反射光を検出し、
上記検出された反射光を処理して上記試料面上の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の欠陥検査方法において、試料上のほぼ同一領域を異なるタイミングで照明し、互いに異なるタイミングで上記同一領域からの反射光を検出し、上記互いに異なるタイミングで検出された上記同一領域からの反射光に基づいて、上記同一領域の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の欠陥検査方法において、上記試料面の光学像は、単一の対物レンズで集光した光を光路分岐し、複数の結像レンズで結像することに形成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、試料上の回路パターンの欠陥や異物を検出するパターン欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、半導体ウエハ上に異物や欠陥（ショートや断線など）が存在すると配線やキャパシタの絶縁不良や短絡、ゲート酸化膜などの膜破損の原因となり、半導体デバイスの不良原因となる。
【０００３】
近年、半導体デバイスは構造が複雑かつ多様化している。例えば、主に繰り返しパターンで形成されるメモリ製品や、主に非繰り返しパターンで形成されるロジック製品に分かれる他、半導体デバイスの製品寿命が短いため、短期間で歩留まりを向上させる必要がある。従って、半導体デバイス製造時に管理が必要な「ターゲット欠陥」を確実に見つけ出すことが重要視されている。
【０００４】
「ターゲット欠陥」としては、成膜やエッチング、フォトリソ等の各製造プロセスにおける異物、パターン欠陥に加え、ＣＭＰ工程ではボイドやスクラッチがある。さらに、ゲート配線やアルミニウム等の金属配線部でのショートやブリッジ、配線間を繋ぐコンタクトホールの非導通や非開口がある。
【０００５】
上述のような半導体ウエハ上のターゲット欠陥を検出する技術としては、一般に、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）式検査技術および光学式検査技術が知られている。光学式検査技術は、更に明視野検査技術と暗視野検査技術がある。明視野検査技術は、対物レンズを通してウエハに照明し、反射・回折光を対物レンズで集光する。集光された光は検出器で光電変換され、信号処理で欠陥を検出する。一方、暗視野検査技術は、対物レンズのＮＡ（Numerical Aperture：開口数）外からウエハに照明し、散乱光を対物レンズで集光する。集光された光は、明視野検査技術と同様、信号処理されて欠陥を検出する。
【０００６】
光学式の暗視野検査技術としては、ウエハ上にレーザを照射し、異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種ウエハの検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にする方法が開示されている（特許文献１）。
【０００７】
また、上記異物を検査する技術として、ウエハにコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパターンから発生する光を空間フィルタで除去し、繰り返し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が開示されている（特許文献２乃至４）。
【０００８】
また、同一点に多方向から照射し、散乱光を異なる角度で検出して、微小な異物を検出する技術も知られている（特許文献５）。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６２−８９３３６号公報
【特許文献２】特開平１−１１７０２４号公報
【特許文献３】特開平４−１５２５４５号公報
【特許文献４】特開平５−２１８１６３号公報
【特許文献５】特開平１１−２５８１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、欠陥自身の形状の微小化（光学系の解像度以下の大きさ）かつ多様化に加え、欠陥が発生している場所の下地パターンも多様化しているため、ターゲット欠陥は検出が困難となっている。ここで、ターゲット欠陥の検出を阻害する要因としては、アルミ等の金属配線のグレインやモホロジーと呼ばれる表面の微小凹凸や、絶縁膜等の透明膜（照明波長に対して透明）の微小な膜厚差による干渉光強度ムラや、配線のエッジ部のラフネスがある。
【００１１】
光学式検査技術は、検査用対物レンズの高ＮＡ化や光学的な超解像技術の開発が進められているが、検査用対物レンズの高ＮＡ化は物理的限界に達しているため、検出に用いる照明光の波長をＵＶ（Ultra Violet）光やＤＵＶ（Deep UV：深紫外）光の領域へ短波長化していくのが本質的なアプローチである。一方、微小なターゲット欠陥から発せられる光を増加させるためには、高輝度な照明光源が必要となる。上記ＵＶやＤＵＶの領域で高輝度な照明光を得るためには、照明光源としてレーザ光源を使用することが多い。
【００１２】
しかし、従来技術において、このような高輝度のレーザ光源を使用する場合、レーザ光源等の照明光の干渉によるスペックルノイズにより、検出器で検出される信号のばらつきが大きく、信号処理時のノイズとなり、微小欠陥の検出を高精度に行なうことができなかった。
【００１３】
本発明の目的は、試料上の微小欠陥を信号にスペックルノイズを発生すること無く、高感度に検出できるパターン欠陥検査装置及び方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成される。
【００１５】
試料面上の欠陥検査装置において、試料面上の複数の領域を照明する照明手段と、照明された試料面の複数の領域光学像を形成する結像手段と、結像させた光学像を検出して試料面からの反射光を検出する複数の検出手段と、複数の検出手段で検出された反射光を処理して試料面上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備える。
【００１６】
また、試料面上の欠陥装置において、試料面をこの試料面の方位角３６０度のうちの多方向から照明する多方向照明手段と、この多方向照明手段で照明された上記試料面の光学像を形成する結像手段と、この結像手段で結像させた光学像を検出して試料面からの反射光を検出する複数の検出手段と、検出手段で検出された反射光を処理して上記試料面上の欠陥を検出する。
【００１７】
好ましくは、上記欠陥検査装置において、試料上のほぼ同一領域を異なるタイミングで照明し、互いに異なる検出器が異なるタイミングで上記同一領域からの反射光を検出し、上記互いに異なる検出器からの検出信号に基づいて、上記同一領域の欠陥を検出する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、試料上の微小欠陥を信号にスペックルノイズを発生すること無く、高感度に検出できるパターン欠陥検査装置及び方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態が適用されたパターン欠陥検査装置の概略構成図である。以下、本発明を半導体ウエハの検査に適用した場合を例として説明する。
【００２１】
図1において、パターン欠陥検査装置は、検査対象であるウエハ１を載置して移動させる搬送系２、照明手段３および４、多方向照明手段５、対物レンズ６、複数領域検出部７、信号処理回路８、ＡＤＣ（自動欠陥分類）部９、入出力部１０、各部のコントローラ１１および図示していないリレーレンズやミラーを備えている。なお、コントローラ１１から各部へ繋がっている矢印（一部、図示せず）は、制御信号等を相互通信することを示している。
【００２２】
次に動作を説明する。照明手段３および４、または多方向照明手段５から射出された照明光はウエハ１に照射される。ウエハ１上の回路パターンや欠陥で散乱した光は、対物レンズ６で集光され、複数領域検出部７で光電変換されることによって画像信号に変換される。この画像信号は、信号処理回路８とＡＤＣ部９に送信され、信号処理回路８では欠陥検出処理が施され、ウエハ１上の欠陥を検出する。
【００２３】
検出結果は、ＡＤＣ部９や入出力部１０へ送信される。一方、ＡＤＣ部９に送られた信号は、欠陥分類処理を施され、処理結果が入出力部１０へ送られる。搬送系２でウエハ１を移動させながら以上の動作を行うことによってウエハ１の全面を検査する。
【００２４】
なお、入出力部１０はユーザからの入力情報の受け取りや情報を出力するインターフェイス機能を有しており、コントローラ１１への制御信号を送受信も可能である。
【００２５】
以下、各部の詳細を述べる。
【００２６】
まず、搬送系２の詳細を述べる。搬送系２は、Ｘ軸ステージ２０１、Ｙ軸ステージ２０２、Ｚ軸ステージ２０３、シータ軸ステージ２０４、ウエハチャック２０５を備える。Ｘ軸ステージ２０１は定速走行が可能であり、Ｙ軸ステージはステップ移動が可能な構成である。Ｘ軸ステージ２０１及びＹ軸ステージ２０２を用いることにより、ウエハ１の全ての場所を対物レンズ６の中心下に移動させることができる。
【００２７】
また、Ｚ軸ステージ２０３はウエハチャック２０５を上下させる機能を有し、図示していない自動焦点合わせ機構の信号に基づき、ウエハ１を対物レンズ６の物体側焦点位置に移動させる機能を有する。また、シータ軸ステージ２０４はウエハチャック２０５を回転させ、Ｘ軸ステージ２０１、Ｙ軸ステージ２０２の進行方向とウエハ１の回転方向とを合わせるための回転機能を有する。さらに、ウエハチャック２０５は真空等で吸着することによりウエハ１を固定する機能を有する。
【００２８】
照明手段３及び４はウエハ１に照射する照明光の成形を行う。照明手段３と照明手段４はウエハ１上の違う場所を照明することができる構成である。照明手段３及び４は、照明光源３０１、光量偏光調整部３０２及び４０２、干渉性低減部３０３及び４０３、光路切替え部３０４及び４０４、集光光学系３０５及び４０５、斜方照明ミラー３０６及び４０６を備える。
【００２９】
図２は照明手段３、４の詳細構成を示す図である。図２において、照明光源３０１はレーザ光源やランプ光源である。レーザ光源は高輝度の照明光を成形できるため、欠陥からの散乱光量を多くすることができ、高速検査に有効である。一方、ランプ光源は光の干渉性が低いため、スペックルノイズ低減効果が大きいという利点がある。なお、レーザ光源の波長帯域は可視光や紫外光や深紫外光、真空紫外光や極紫外光等を用いることが可能であり、レーザの発振形態は連続発振でもパルス発振でも良い。波長は概ね５５０ｎｍ以下が望ましく、例えば５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ、２４８ｎｍ、２００ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍや１３ｎｍの光源を適用できる。
【００３０】
レーザ光源としては、固体ＹＡＧレーザ（波長１０２４ｎｍ）を非線形光学結晶で波長変換し、基本波の第２高調波（ＳＨＧ）や第３高調波（ＴＨＧ）、第４高調波（ＦＨＧ）を発生するものや、エキシマレーザやイオンレーザを用いることができる。また、２種類の異なる波長の光を共振させて別の波長の光を発振させるレーザ光源でも良い。これは、例えば、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光のＳＨＧ波と波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光とを和周波共振させることにより、波長１９９ｎｍのレーザを出力させる方法である。また、パルス発振レーザの形態は、発振周波数が数Ｈｚの低周波パルス発振レーザや、数１０〜数１００ＭＨｚの準連続発振パルスレーザでも良い。さらに、パルス発振の方法はＱ−スイッチ型でもモードロック型でも良い。
【００３１】
それぞれの光源の利点は次の通りである。
【００３２】
まず、短波長の光源を用いると光学系の解像度を向上でき高感度な検査が期待できる。また、ＹＡＧ等の固体レーザは大掛かりな付帯設備が必要ないため、装置規模を小さく、また安価にできる。また、高周波のパルス発振レーザを用いれば、高出力の連続発振レーザと同等に扱えるため、透過率や反射率の低い安価な光学部品も用いることが可能となり、安価な装置を実現できる。さらに、パルス幅の短いレーザでは、可干渉距離が短いため、照明光の光路長を変えた複数の光を加算することにより、時間的な干渉性低減が容易となるという利点がある。
【００３３】
一方、ランプ光源はレーザ光源と同程度の波長域を発光するものを用いることができる。ランプ光源としては、Ｘｅランプ、Ｈｇ―Ｘｅランプ、Ｈｇランプ、高圧Ｈｇランプ、超高圧ＨｇランプやElectron−Beam−Gas−Emission−Lamp（出力波長は、例えば、３５１ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１７２ｎｍ、１５７ｎｍ、１４７ｎｍ、１２６ｎｍ、１２１ｎｍ）等が使用可能であり、所望の波長を出力することができれば良い。ランプの選択方法としては、所望の波長の出力が高いランプを選択すれば良く、ランプのアーク長は短い方が望ましい。これは、照明光の形成が容易となるためである。
【００３４】
照明光源３０１から射出された光は、光量偏光調整部３０２で照射光量や照明光の偏光方向を調整される。光量の調整はＮＤ（Neutral Density）フィルタや、１／２波長板とＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）で構成されたアッテネータを使用すれば良い。また、偏光方向の調整は１／２波長板や１／４波長板を使用すれば良い。光量と偏光方向を調整された光は、干渉性低減部３０３で光の干渉性を低減され、光路切替え部３０４において、ハーフミラーで照明光路２２０２と光路切替え部４０４の方向へ分岐するか、ミラー２２０１でミラー５０３へ反射される。
【００３５】
ここで、干渉性低減部３０３は、例えば拡散板を使用することができるが、拡散板の他にも光の位相をランダムにずらす機能を有していれば他のものも使用することができる。さらに、時間的に照明光が通過する場所を変える機構を追加しても良い。
【００３６】
光路切替え部３０４におけるハーフミラーで照明光路２２０２に反射された光は、集光光学系３０５で集光され、斜方照明ミラー３０６でウエハ１の照明領域２２０４に照射される。一方、上記ハーフミラーを透過した光は、光路切替え部４０４のミラーで反射され、光路２２０３を進む。この光路２２０３では、光量偏光調整部４０２で照射光量や偏光方向を調整され、干渉性低減部４０３で干渉性低減、集光光学系４０５で集光されて、斜方照明ミラー４０６でウエハ１の照明領域２２０５に照射される。本発明の第１の実施形態では、照明領域２２０４の照射方向は、ウエハ１のＹ方向に対して―ｆの角度を為す方向であり、照明領域２２０５の照射方向はＹ方向に対して＋ｆの角度を為す方向である。
【００３７】
図３は、照明光の集光部分の詳細を示す図である。図３において、集光光学系３０５は、シリンドリカルレンズ２３０１と図示していないリレーレンズを備え、シリンドリカルレンズ２３０１によって集光された光は、斜方照明ミラー３０６でウエハ１上の照明領域２３０２に集光される。この時、照明光はＹ方向に長い線状の照明領域を形成する。斜方照明ミラー３０６は、光軸に対して回転可能であり、反射面を回転させることにより、照明角度αを変更可能な構成となっている。ただし、照明角度αを変えた場合は、照明領域２３０２の位置を変えないように斜方照明ミラー３０６をＺ方向に移動可能とする。なお、集光光学系４０５、斜方照明ミラー４０６はそれぞれ集光光学系３０５、斜方照明ミラー３０６と同じ構成である。
【００３８】
ここで、照明角度αは検査対象に発生している欠陥の種類によって決めれば良い。例えば、ウエハ１表面の異物を主に検出したい場合は、ウエハ１面に平行な角度に近い角度が良く、照明角度αが１乃至５度程度になるようにするのが良い。照明角度αをウエハ１面に平行な角度にすることにより、ウエハ１表面の異物のＳＮＲ（Signal Noise Ratio）が向上する。また、パターン欠陥を主に検出したい場合や高さの低い異物を検出したい場合は、高い角度から照明するのが望ましい。ただし、角度が高過ぎると下地の回路パターンからの反射回折光量が多くなりＳＮＲが低下するので、照明角度αとしては４５乃至５５度程度にするのが良い。
【００３９】
また、上述したウエハ１表面の異物やパターン欠陥を満遍なく検出するためには、上述した角度の中間の角度が良く、照明角度αを２０度程度に設定するのが良い。さらに、検査対象の工程と検出したい欠陥の種類に対応関係がある場合、例えば、配線工程で主に検出したい欠陥が高さの低い異物であることが分かっている場合は、「配線工程では高い角度から照明する」と決めても良い。また、照明手段３及び照明手段４の照明角度は同じでも良いし、異なる角度にしても良い。上述のように、欠陥の種類によって最適な角度が存在する場合は、異なる角度で用いるのが良い。
【００４０】
次に、多方向照明手段５の詳細について述べる。
【００４１】
多方向照明手段５は対物レンズ６のＮＡの範囲外から照明し、かつ、対物レンズ６の周辺の多方向から照明する機能を有する。つまり、ウエハ１の面（試料面）の方位角３６０度のうちの多方向から照明する機能を有する。図４は多方向照明手段５の一例を示す図である。そして、図４の（ａ）が多方向照明手段５の側面、図４の（ｂ）が上面を示す。
【００４２】
多方向照明手段５は、光導入用のファイバ束２４０１と、リング状ファイバ２４０２とを備える。ミラー３０５で反射された光はファイバ束２４０１でリング状ファイバ２４０２に導入され、対物レンズ６の周辺３６０度の方向から、対物レンズ６の視野２４０５を照明する。なお、照明光は開き角βでウエハ１へ集光する。
【００４３】
ここで、ファイバ束２４０１からリング状ファイバ２４０２へ光が導入され、ウエハ１に照射されるときに、ファイバ束２４０１の導入口からの距離を変えることができる。つまり、光束２４０３はファイバ束２４０１に近い位置からウエハ１へ照射されるため、リング状ファイバ２４０２内で短い距離を移動する。一方、光束２４０４は、光束２４０３に対して対物レンズ６を挟んだ逆側にあるため、リング状ファイバ２４０２内で長い距離を移動する。これにより、各照明方向でウエハ１に照射される照明光の光路長を変えることが可能となり、時間的な光の可干渉性を低減することができる。さらに、多方向から照明することによって、欠陥やパターンの照明方向に対する散乱方向依存性を低減でき、安定した画像を得られる利点がある。
【００４４】
なお、照明手段３および照明手段４と多方向照明手段５は、ウエハ１の種類によって使い分ければ良い。例えば、メモリ製品に対しては、後述する空間フィルタの効果を有効に使用するために照明手段３及び照明手段４を使用する。一方、ロジック製品に対しては、多方向照明手段５でスペックルノイズを下げる効果を有効に使用する。または、デポ膜工程のウエハには照明手段３および照明手段４を適用し、エッチング工程のウエハには多方向照明手段５を適用すれば良い。
【００４５】
次に、対物レンズ６は、照明手段３及び照明手段４、または多方向照明手段５で照明された領域から散乱された光を集光する機能を有する。この対物レンズ６は、照明光の波長帯域で収差補正されている必要がある。ただし、対物レンズ６の構成は屈折型レンズでも良いし、レンズを透過しない波長の照明光源を用いる場合は、曲率を有する反射板で構成された反射型レンズを使用しても良い。
【００４６】
図５は、複数領域検出部７の詳細説明図である。図５の（ａ）が複数領域検出部７の側面、図５の（ｂ）が上面を示す。図５において、複数領域検出部７はビームスプリッタ７０１、検出器７０２、リレーレンズ群７０３、７０４、７０６、空間フィルタ７０５、偏光検出素子７０７を備える。リレーレンズ群７０３及び７０４は、対物レンズ６から射出された光を集光し、ウエハ１で散乱された光のフーリエ変換像を空間フィルタ７０５の位置に集光する機能を有する。また、リレーレンズ群７０６は、空間フィルタ７０５を通過した光を検出器７０２に結像する機能を有する。ここで、光路２５０１は照明領域２２０４で散乱された光であり、光路２５０２は照明領域２２０５で散乱された光である。なお、多方向照明手段５による照明の場合は、照明領域２２０４および２２０５に相当する位置の散乱光である。
【００４７】
ここで、空間フィルタ７０５は、ウエハ１上の回路パターンの情報を光学的に除去するために使用する。ウエハ１上の回路パターンのフーリエ変換像は、照明光の波長、照明角度、回路パターンの繰り返しピッチに応じた位置に集光パターンで形成される。空間フィルタ７０５で上記集光パターンを遮光することにより、この集光パターンに相当する部分の回路パターンの光を検出器７０２に到達させないことが可能である。上述のように、フーリエ変換像の集光パターンは光学条件や回路パターンの種類によって変化するため、空間フィルタ７０５は遮光位置を変更できる機能が必要である。
【００４８】
次に、空間フィルタ７０５の例を図６及び図７を用いて説明する。図６に示した例は光軸に垂直な面（光軸はＺ方向）における空間フィルタの例である。この図６に示した例は、複数の遮光板２６０１、２本バネ２６０２、２本の支持棒２６０３を備えている。なお、遮光板２６０１は例えば金属板であるが、金属板に限らず遮光機能を有していれば良い。
【００４９】
遮光板２６０１の両端はバネ２６０２に設置され、バネ２６０２の両端は支持棒２６０３に設置されている。図６の（ａ）は複数の遮光板２６０１の互いのピッチ（遮光板間の距離）をｐ１に設定した状態である。これに対して、図６の（ｂ）は、支持棒２６０３をＹ方向に動かすことにより、バネ２６０２が伸び、遮光板２６０１のピッチがｐ２に変化した状態を示す。
【００５０】
従って、図６に示した例では、２本の支持棒２６０３の互いの間隔を変えることにより、Ｙ方向に遮光位置を変えることができる。
【００５１】
図７は、空間フィルタ７０５の他の例であり、液晶素子を用いた例を示す図である。そして、図７の（ａ）は空間フィルタ７０５の側面を示し、図７の（ｂ）は上面を示す。液晶素子は印加電圧によって各セルの入射光の偏光方向を変え、射出側の偏光板で特定の偏光成分を除去、つまり遮光することが可能である。図７に示した例の液晶素子を使用する利点は、電圧の印加条件によって遮光位置を二次元で変更できることである。
【００５２】
図５に示す偏光検出素子７０７は偏光板である。ただし、必ずしも必要ではなく、光路から排除することも可能である。また、検出器７０２は入射光を光電変換する機能を有するものである。例えばイメージセンサである。これは、一次元のＣＣＤセンサやＴＤＩ（Time Delay Integration）イメージセンサでも良く、また、フォトマル（光電子倍増管）を用いても良い。さらに、ＴＶカメラのような２次元ＣＣＤセンサでも良く、ＥＢ−ＣＣＤカメラのような高感度カメラでも良い。また、ＣＣＤの検出画素を複数のＴＡＰに分割して高速化したセンサを使用しても良い。また、アンチブルーミング機能が付随したセンサを使用しても良い。さらに、ＣＣＤ面から照射する表面照射型のセンサでも良いし、ＣＣＤ面と逆側の裏面照射型のセンサでも良い。紫外光よりも短い波長では裏面照射型が望ましい。
【００５３】
検出器７０２として用いるものの選択方法としては、安価な検査装置にする場合にはＴＶカメラやＣＣＤリニアセンサが良い。また、微弱な光を高感度に検出する場合は、ＴＤＩイメージセンサやフォトマル、ＥＢ−ＣＣＤカメラが良い。ＴＤＩイメージセンサの利点は、検出信号を複数回加算することによって、検出信号のＳＮＲを向上できることである。
【００５４】
なお、ＴＤＩイメージセンサを用いる場合は、搬送系２の動作と同期してセンサを駆動するのが望ましい。また、高速動作が必要な場合は、ＴＡＰ構成のセンサを選択するのが良い。また、検出器７０２で受光する光のダイナミックレンジが大きい場合、つまり、センサが飽和する光が入射する場合は、アンチブルーミング機能を付随したセンサが良い。
【００５５】
次に、検出器７０２にフォトマルを用いる場合の構成を図８および図９に示す。図８の（ａ）はフォトマル部の側面であり、図８の（ｂ）は下面を示す。フォトマルを使用する場合は、図８のように、フォトマルを一次元方向にならべたセンサを用いると良い。この場合、高感度な一次元センサとして用いることができるので、高感度な検査が可能となる。この時の構成としては、図８の（ａ）に示すように、フォトマル２８０１の入射光側にマイクロレンズ２８０２を取り付け、マイクロレンズ２８０２で入射光をフォトマル２８０１へ集光する構成にすれば良い。マイクロレンズ２８０２は、フォトマル面と同等の範囲の光をフォトマル２８０１に集光する機能を持つ。
【００５６】
また、図９に示すように、マイクロレンズ２８０２の下流に設置した保持具２９０１を介して光ファイバ２９０２を取り付け、光ファイバ２９０２の出力端にフォトマル２８０１を取り付けた構成にしても良い。この場合、光ファイバ２９０２の直径はフォトマル２８０１の直径よりも小さいため、図８に示す例よりもセンサピッチを小さくでき、分解能の高いセンサを実現することができる。
【００５７】
図１０は、検出器７０２の配置の一例を示す図である。また、図１０は、ウエハ１面に検出器７０２を投影した状態を示している。そして、図１０の（ａ）は検出器７０２の投影像３００１と投影像３００２において、Ｙ方向にずれが生じないように配置した例である。この図１０の（ａ）に示した例では、ウエハ１上の回路パターンが２個の検出器７０２の同じ画素を通過することになる。
【００５８】
一方、図１０の（ｂ）は投影像３００１と投影像３００２をｄｙ分ずらして設置した例である。このずれｄｙは、画素の１／２程度が良い。図１０の（ｂ）に示すような例の配置にすると、ウエハ１上の回路パターンが２個の検出器７０２においてｄｙ分ずれた位置を通過することになる。
【００５９】
図１０の（ａ）に示した配置で得られる検出信号を合成する効果について図１１を用いて説明する。図１１はウエハ１上の同一異物を２個の検出器Ａ、Ｂで検出した信号を示す図である。図１１に示すように、単一検出器の検出信号による異物のＳＮＲに比べ、２個の検出信号を平均することにより異物のＳＮＲが向上する。これは、背景の光学ノイズはランダムなタイミングで発生するため、２個の検出信号を平均すると光学ノイズは低減するが、異物信号の発生はランダムではないため、異物信号は信号低下しないためである。これは、回路パターン信号（空間フィルタで信号低減できなかったパターンの信号）に対しても同様であり、回路パターン信号のＳＮＲが向上し、安定した信号を得ることが可能となり、後述する信号処理により高感度に欠陥を検出できる。
【００６０】
一方、図１０の（ｂ）の配置にした場合は、ずれた位置の検出信号を合成することによって、単一検出器で得られる検出信号よりも解像度の高い信号を得ることができる。つまり、ＣＣＤセンサ等、複数の画素が並んだ検出器では、画素間に不感帯が発生する。例えば、上述のように２個の検出器を画素の１／２分ずらしておけば、一方の検出器の不感帯部分は他方の検出器で検出することができ、不感帯をなくすことが可能となる。従って、これらの検出信号を合成することによって、単一検出器使用時に比べて約２倍の解像度の信号が得られる利点がある。
【００６１】
なお、上述した例は、検出器Ａ、Ｂの検出信号を平均化処理する例であるが、平均化処理以外の処理を採用することも可能である。例えば、検出器Ａ、Ｂの出力信号のうちの、検出信号が小さいほうを採用することとすれば、ノイズレベルが小さい信号を採用することができる。
【００６２】
また、検出器Ａ、Ｂ両信号を比較して、その比が所定範囲外の場合は、検出器Ａ、Ｂのうちのいずれか又は両者に異常が発生している可能性があるため、警報表示を適切な表示手段により行うか、得られた結果を破棄して又は信頼性が低い旨の表示を添付して出力し、その後、自動的に再測定を行なうように構成することもできる。
【００６３】
次に、図１２を用いて、信号処理回路８の詳細を説明する。図１２において、信号処理回路８は、階調変換部８０１、フィルタ８０２、遅延メモリ８０３、信号合成部８０４、遅延メモリ８０５、位置合わせ部８０６、比較処理部８０７、ＣＰＵ８０８、記憶手段８０９を備える。
【００６４】
続いて、信号処置回路８の動作を説明する。まず、検出器７０２で得られた検出信号３２０１及び３２０２は信号処理回路８の階調変換部８０１で階調変換を施される。この階調変換は、例えば、特開平８−３２０２９４号公報等に記載されたような階調変換を行う。この階調変換部８０１は、線形変換または対数変換や指数変換、多項式変換等により信号を補正するものである。この時、検出信号３２０１および３２０２はそれぞれ異なる変換を行っても良い。例えば、２個の検出器７０２が個々に光電変換特性が違う場合などに、異なる変換を行って階調変換部８０１の出力信号を正規化することに用いる。
【００６５】
次に、フィルタ８０２は、階調変換部８０１で階調変換された信号から、光学系特有のノイズを除去するフィルタであり、平均化フィルタ等である。そして、遅延メモリ８０３は、後段で行われる信号合成処理に用いる信号を遅延させるための信号記憶部であり、フィルタ８０２から出力された信号を、ウエハ１を構成する繰返し単位分、つまり、１セルまたは複数セルまたは１ダイまたは複数ダイ分記憶する機能を有する。
【００６６】
ここで、セルはダイ内の回路パターンの繰返し単位である。なお、フィルタ８０２は遅延メモリ８０３を通過した後に適用しても良い。
【００６７】
次に、信号合成部８０４は、検出信号３２０１を処理した信号と、検出信号３２０２を処理した信号とを合成する機能を有する。例えば、ウエハ１上で同じ位置に相当する信号を平均化する処理である。上述したように、２個の検出器Ａ、Ｂの出力信号を平均化することにより、ランダムノイズを低減し、安定した信号が得られる。遅延メモリ８０５は、後段で行われる位置合わせ処理に用いる信号を遅延させるための信号記憶部である。
【００６８】
位置合わせ部８０６は、信号合成部８０４から出力された信号（ウエハ１から得られる検出信号）と、遅延メモリ８０５から得られる遅延信号（基準となる参照信号）との位置ずれ量を正規化相関法等によって検出して画素単位または画素以下の単位で位置合わせを行う機能を有する。つまり、ウエハ１上のほぼ同一領域について、２つの検出器によりタイミングをずらして検出された信号について、検出した領域のどの位置からの信号かの位置合わせを行う。
【００６９】
また、比較処理部８０７は位置合わせ部８０６から出力された検出信号同士を比較して特徴量の相違に基づいて欠陥を検出する部分である。ウエハ１上のデバイスのレイアウト情報を入出力部１０から入力しておくことにより、ＣＰＵ８０８はウエハ１上のレイアウトにおける欠陥位置や特徴量データを作成して記憶手段８０９に格納する。この欠陥位置や特徴量データは必要に応じてＡＤＣ部９や入出力部１０へ送られる。なお、比較処理部８０７の詳細は、特開昭６１−２１２７０８号公報等に示されたもので良く、例えば、位置合わせした信号の差信号検出回路、差信号を二値化して不一致を検出する回路、二値化された出力から面積や長さ（投影長）、座標などを算出する特徴量抽出回路を備える。
【００７０】
ＡＤＣ（自動欠陥分類）部９は本発明の第１の実施形態による検査装置で検出した信号から検出物の種類を分類する機能を有する。動作は次の通りである。
【００７１】
まず、検出器７０２で得られた信号は、信号処理回路８とＡＤＣ部９に送信される。信号処理回路８では欠陥検出処理を行ない、欠陥と判定された場合は、欠陥検出Ｆｌａｇと信号処理回路８で処理した特徴量をＡＤＣ部９に送信する。ＡＤＣ部９では、欠陥検出Ｆｌａｇを受信した時に検出器７０２で得られた信号と信号処理回路８から送信されたデータを基にして欠陥部の特徴量から欠陥の種類を分類する。分類方法としては、各種の特徴量を多次元の座標軸上にマッピングし、予め設定したしきい値で領域分割する。分割した領域に存在するデータの欠陥種を予め設定しておくことによって、その領域の欠陥の種類を決定する。決定された欠陥種は、分類情報として入出力部１０に送信され、欠陥情報として表示される。
【００７２】
ここで、上述した特徴量とは、欠陥部の信号値の総和、信号値の微分値、画素数、投影長、重心位置や比較した正常部の信号値等である。また、位置に関連する特徴量としては、ウエハ１の中心からの距離、ウエハ１のダイ毎の繰り返し回数、ダイ内の位置等である。
【００７３】
次に、入出力部１０について説明する。入出力部１０は、ユーザとのインターフェイス部であり、データや制御信号の入出力部でもある。ここで、ユーザからの入力情報としては、例えばウエハ１のレイアウト情報やプロセスの名称、または本発明の第１の実施形態による欠陥検査装置に搭載されている光学系の条件等である。また、ユーザへの出力情報としては、欠陥検出位置のマップや検出した欠陥の種類、画像等である。
【００７４】
以上、説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、ウエハ１面のほぼ同一領域について、２つの検出器を用いて、タイミングを異ならして表面を検出し、２つの検出器からの出力信号を用いて、ノイズを除去するように構成した。このように構成すれば、ウエハ上の同一領域に多数の照明光を同時に照射することはないので、多数の照明光の干渉によるノイズが発生させることなく、他の原因によるノイズを除去でき、試料上の微小欠陥を信号にスペックルノイズを発生すること無く、高感度に検出できるパターン欠陥検査装置及び方法を実現することができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態である欠陥検査装置の照明手段３及び４の構成が異なるものであり、他の構成は同等であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１３は、第２の実施形態における照明手段の、ウエハ１上の複数領域を照明する構成を示す図である。図２に示した例と図１３に示した例との相違は、図２の例においては、搬送系２のＸまたはＹ方向に対して±ｆの方向から照明しているが、図１３の例は、同一方向、つまり、ｆ＝０の方向から照明している。
【００７７】
図１３の例における照明手段の構成上の利点は、照明方向と照明の長手方向が等しいため、装置構成を小さくできることである。  
つまり、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、欠陥検査装置の装置構成を小型化することができるという効果がある。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態は、第１の実施形態である欠陥検査装置の照明手段３の構成が異なるものであり、他の構成は同等であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１４は、第３の実施形態における照明手段の概略構成を示す図である。この第３の実施形態は、照明手段の光源を複数用いる例である。図１４において、照明光源３０１に加え、照明光源３０１の波長λ１と異なる波長λ２の照明光源３４０１、光量偏光調整部３４０２、干渉性低減部３４０３、集光光学系３４０５、斜方照明ミラー３４０６が、照明手段４に代えて配置されている。
【００８０】
光量偏光調整部３４０２、干渉性低減部３４０３、集光光学系３４０５、斜方照明ミラー３４０６のそれぞれの機能は、光量偏光調整部３０２、干渉性低減部３０３、集光光学系３０５、斜方照明ミラー３０６と同様であり、光学系が収差補正されている波長が異なるだけである。
【００８１】
異なる波長で照明する利点は、ウエハ１の表面に形成された透明膜における薄膜干渉の影響を低減できることである。つまり、波長λ１の薄膜干渉による光量変動と波長λ２の薄膜干渉による光量変動の膜厚に対する変化量が違うため、異なる波長で照明した場合は光量変動量が平均化され、安定した信号が得られる。
【００８２】
つまり、本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、光量変動量が平均化され、安定した信号が得られるという効果がある。
【００８３】
（第４の実施形態）
次に、図１５乃至図１７を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。この第４の実施形態は、第１の実施形態における多方向照明手段５と構成が異なるものであり、その他の構成は第１の実施形態と同等となっている。
【００８４】
図１５の（ａ）は、第４の実施形態における多方向照明手段の側面であり、図１５の（ｂ）は上面を示す。図１５において、照明手段は、全反射ミラー３５０１、３５０４、３５０７、３５１２、３５１４、パーシャルミラー３５０２、３５０３、３５０８、３５０９、３５１０、３５１１、３５１３、偏光制御ユニット３５０５、リレーレンズ３５０６を備えている。
【００８５】
次に、動作を説明する。ミラー５０３で反射された光は、パーシャルミラー３５０８でミラー３５０９の方向とミラー３５１０の方向に分岐される。ミラー３５１０に入射した光は、ミラー３５１１の方向と偏光制御ユニット３５０５の方向（図１５に示したＺ方向）へ分岐される。
【００８６】
同様に、上記各パーシャルミラーで２方向に分岐され、上記各全反射ミラーで１方向に反射される。ミラー３５０２、３５０３、３５０４、３５１０、３５１１、３５１２、３５１３、３５１４でＺ軸方向へ反射された光は、それぞれ偏光制御ユニット３５０５で偏光を調整され、リレーレンズ３５０６を通して全反射ミラー３５０７で対物レンズ６の焦点面に集光される。
【００８７】
図１６は集光の様子を示す図である。図１６において、集光された光は対物レンズ６の視野に８方向から照明し、照明領域３６０１で全ての照明が重なるように構成されている。
【００８８】
ここで、上記各パーシャルミラーは全反射ミラー３５０７へ入射する光強度がほぼ同一になるように反射率を変えている。また、偏光制御ユニット３５０５は１／２波長板や１／４波長板で構成されている。この第４の実施形態の利点は、ウエハ１に照射する各照明の偏光方向を偏光制御ユニット３５０５で制御することが可能となることである。
【００８９】
例えば、全方向の照明をＳ偏光に調整することが可能であり、また、照明方向に応じてＳ偏光とＰ偏光を混在させることも可能である。なお、照明光の偏光方向はウエハ１の表面状態に応じて決めれば良い。
【００９０】
図１７は全反射ミラー３５０７の他の例である。図１５に示した例では全反射ミラー３５０７として板状のミラーを使用した例であるが、図１７に示した例は放物面ミラー３７０１を用いて集光している。ミラー３５０７の利点は、板状ミラーであるため、安価な光学部品を用いることが可能で、装置を安価にできることである。一方、放物面ミラー３７０１は、照明を効率良く照射する集光できるため、高輝度の照明が必要な場合に有効ということである。
【００９１】
本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、ウエハ１に照射する各照明の偏光方向を制御することが可能となるという効果が得られる。
【００９２】
なお、上述した例では対物レンズ６の視野に対して８方向から多方向照明を行う方法を説明したが、必ずしも８方向である必要はなく複数あれば良い。また、上述した８方向の照明光は、図示していないシャッターで遮光することにより照射方向を選択することができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
次に、図１８を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態は、第１の実施形態における複数領域検出部７の構成が異なるものであり、その他の構成は第１の実施形態と同等となっている。
【００９４】
図１８の（ａ）は第５の実施形態における複数領域検出部７の側面を示し、図１８の（ｂ）は上面を示す。図５に示した複数領域検出部は、ウエハ１の複数の照明領域をビームスプリッタ７０１で透過光と反射光に分割して検出した例であるが、図１８に示した例は、三角プリズム３８０１で２方向に反射させて分割検出した例である。
【００９５】
本発明の第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、三角プリズム３８０１の反射光を検出するため、透過光検出による収差を補正する必要がなく、安価な構成にできるという効果がある。
【００９６】
（第６の実施形態）
次に、図１９を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。この第６の実施形態は、第１の実施形態に光量評価部３９０１を追加した（ＡＤＣ部９は省略している）例であり、その他の構成は第１の実施形態と同等となっている。
【００９７】
図１９において、検出器３９０２および検出器３９０３は第１の実施形態における検出器７０２と同じものである。本発明の第６の実施形態は、２個の検出器３９０２、３９０３のうちの一方をウエハ１からの散乱光量を計測する検出器として用い、他方の検出器で欠陥検出を行う例である。
【００９８】
第６の実施形態の動作を説明する。図１９において、照明光をウエハ１に照射して、検出器３９０２または検出器３９０３で信号を検出し、信号処理部８で欠陥検出する部分は第１の実施形態と同じである。本発明の第６の実施形態では、ウエハ１を搬送系２でスキャンする時に、先のタイミングで検出する検出器の検出光量を基に、後のタイミングで検出する検出器に対応する照明領域の照明光量を調整することが追加される。
【００９９】
図１９において、スキャン中のウエハ１の同一場所は、スキャン方向３９０４では検出器３９０２が検出器３９０３よりも早いタイミングで検出し、スキャン方向３９０５では検出器３９０３が検出器３９０２よりも早いタイミングで検出する。この時、検出器３９０２が検出する領域は照明手段３で照明され、検出器３９０３が検出する領域は照明手段４で照明されていることとする。
【０１００】
まず、スキャン方向３９０４では、検出器３９０２で検出された信号が光量評価部３９０１に送られ、光量評価部３９０１でウエハ１からの散乱光量を測定する。この時、信号が飽和している場合は、照明光量が多すぎるとして、光量偏光調整部４０２の光量を低下させる信号をコントローラ１１から光量偏光調整部４０２に出力する。また、検出器３９０２で検出された信号が小さい場合は、光量偏光調整部４０２の光量を増加させる信号をコントローラ１１から光量偏光調整部４０２に出力する。これにより、照明手段４の照射光量を最適な値に調整し、検出器３９０３で検出される信号量を最適化する。
【０１０１】
一方、スキャン方向３９０５の場合は、検出器３９０３で検出した信号を基に、光量評価回路３９０１でウエハ１からの散乱光量を測定し、光量偏光調整部３０２で光量を調整して、照明手段３の照射光量を最適化する。
【０１０２】
以上の動作により、ウエハ１への照明光量をリアルタイムで調整できるため、検出器３９０２または検出器３９０３に入射する散乱光量をリアルタイムで調整できる。従って、検出器３９０２および検出器３９０３のダイナミックレンジの範囲内で、常に最適な検出信号が得ることができ、ウエハ１の各種回路パターンを高感度に検査できる。
【０１０３】
つまり、本発明の第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、微小欠陥検出器のダイナミックレンジを大きくすることができ、種々の大きさの微小欠陥を検出さうることができる。
【０１０４】
なお、上述した例では、照明光量を調整する例を説明したが、ビームスプリッタ７０１と検出器３９０２の間及びビームスプリッタ７０１と検出器３９０３の間にＮＤフィルタを設置して検出光量を調整しても良いし、検出器３９０２または検出器３９０３のアナログ信号のゲインを調整しても良い。検出器のゲインを調整する方法では、動作速度を早くできる利点がある。
【０１０５】
（第７の実施形態）
次に、図２０を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。この第７の実施形態は、第１の実施形態にビームスプリッタ４００１、４００３、フーリエ変換像観察ユニット４００２、４００４、フーリエ変換像解析部４００５を追加した（ＡＤＣ部９は省略）例である。そして、この第７の実施形態は、ビームスプリッタ７０１で分岐された２個の光路のうち、一方でフーリエ変換像を撮像、空間フィルタの条件の決定を行ない、他方の光路で欠陥検出を行う例である。なお、第２の実施形態と同様に、検出器３９０２および検出器３９０３は検出器７０２と同じものである。さらに、その他の構成は第１の実施形態と同等となっている。
【０１０６】
第７の実施形態の動作について説明する。図２０において、照明光をウエハ１に照射して、検出器３９０２または検出器３９０３で信号を検出し、信号処理部８で欠陥検出することは第１の実施形態と同様である。また、スキャンの方向と、検出器３９０２、３９０３で検出される信号のタイミング及び照明手段３、４との関係は第２の実施形態と同様である。
【０１０７】
照明手段３または照明手段４で照明されたウエハ１上の回路パターンからの散乱光は、対物レンズ６を通って、ビームスプリッタ７０１により、図５で説明した光路に分岐される。ビームスプリッタ７０１によって検出器３９０２側に分岐された光は、ビームスプリッタ４００１で光路分岐され、反射光はフーリエ変換像観察ユニット４００２を介してフーリエ変換像が撮像される。
【０１０８】
一方、ビームスプリッタ４００１の透過光は検出器３９０２でウエハ１の像として検出される。ここで、フーリエ変換像観察ユニット４００２は図示していないリレーレンズとＴＶカメラで構成されている。また、ビームスプリッタ７０１によって検出器３９０３側に分岐された光は、検出器３９０２側に分岐された光と同様、フーリエ変換像観察ユニット４００３および検出器３９０３で撮像される。
【０１０９】
次に、フーリエ変換像観察ユニット４００２、４００４で得られた信号は、フーリエ変換像解析部４００５に送られる。ここで、フーリエ変換像解析部４００５は、撮像したフーリエ変換像を解析して、フーリエ変換パターンを認識し、適切な空間フィルタ形状のデータを算出する機能を有する。フーリエ変換像解析部４００５で算出されるデータは、空間フィルタで遮光すべき位置情報である。
【０１１０】
フーリエ変換像解析部４００５で算出されたデータは、コントローラ１１に送られ、空間フィルタ７０５（図２０には示していない）を制御し、リアルタイムで空間フィルタ７０５の形状を変えることができる。
【０１１１】
ここで、欠陥検出に使用していない光路では、空間フィルタ７０５を光路から外しておくことが必要である。
【０１１２】
以上の動作により、ウエハ１からの散乱光をリアルタイムで光学的に消去することができ、ウエハ１の各種回路パターンを高感度に検査できる。
【０１１３】
つまり、本発明の第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、ウエハ１からの散乱光をリアルタイムで光学的に消去することができ高感度に検査できるという効果がある。
【０１１４】
（第８の実施形態）
次に、図２１〜図２５を参照して、本発明の第８の実施形態について説明する。この第８の実施形態は、第１〜７の実施形態である欠陥検査装置にウエハ１のベベル部を検査する構成を追加した例である。ここで、ベベル部とは、図２２に示したウエハ１の断面図の端面部であり、概ねウエハ１のエッジから３ｍｍ程度の範囲である。
【０１１５】
本発明の第８の実施形態は、図２１に示すように、図１に示した例に加えてベベル検査部１２を備え、他の構成は図１に示した例と同様となっている。
【０１１６】
図２３は、ベベル検査部１２の詳細を示す図である。この第８の実施形態では、装置に付属しているウエハ１の回転方向の基準位置を検知する機構を用いてベベル部を検査する例について説明する。
【０１１７】
図２３の（ａ）はベベル検査部１２の側面を示し、図２３の（ｂ）は上面を示す。ベベル検査部１２は、ウエハチャック１２０１、回転モータ１２０２、シート状ビーム射出部１２０３、シート状ビーム受光部１２０４、照明光源１２０５、ＴＶカメラ１２０６、１２０７、データ記憶部１２０８と図示していないリレーレンズやミラーを備えている。
【０１１８】
本発明の第８の実施形態の動作を説明する。まず、ウエハ１の回転方向の基準位置を検知する動作を述べる。図２１、図２２、図２３において、ウエハ１は図示していないロボットアームによって、ウエハカセットから取り出され、ウエハチャック１２０１上に真空吸着などで固定される。次に、シート状ビーム射出部１２０３からシート状のビームが射出される。
【０１１９】
ここで、シート状ビームは、ウエハ１の半径方向に平行な方向に長いビームであり、シート状ビームをウエハ１のエッジが横切るようにビームの大きさと位置が設定されている。射出部１２０３から射出されたシート状ビームは、シート状ビーム受光部１２０４で受光される。ウエハ１は、ウエハチャック１２０１に設置された回転モータ１２０２によってＺ軸を中心として回転する。
【０１２０】
ウエハ１にはノッチと呼ばれる回転方向の基準となる切り欠きが付いているため、ウエハ１を回転させるとノッチの部分でシート状ビームの遮光率が減り、ノッチ部でシート状ビーム受光部１２０４による受光量が増加する。
【０１２１】
このときの受光量の変化例を図２４に示す。この図２４は横軸に回転モータ１２０２で動かした回転角度を示し、縦軸にシート状ビーム受光部１２０４の受光量を示す図である。上述したように、ウエハ１を回転させるとノッチ部で透過率が増加するため受光量が増加する。この受光量の増加の波形は、ノッチの形状によって変化するが、概ね台形か三角形である。この波形データを取得した後、受光量が増加した部分をノッチの領域、このノッチの領域の中心部をノッチの中心として認識することにより、ウエハ１の回転方向の基準となるノッチの位置を検知することができる。
【０１２２】
本発明の第８の実施形態では、上述した回転基準位置の検知動作と同時にベベル部の検査を行う。まず、上述したウエハ１の固定後、照明光源１２０５から光を射出し、ＴＶカメラ１２０６の撮像領域の中心軸に対してＰの方向からウエハ１のベベル部を照明する。この時、照明光は白色光でもレーザ光でも良い。照明光源１２０５によって照明されたベベル部では、欠陥がある場合に強い散乱光が発生し、ＴＶカメラ１２０６で検出される。
【０１２３】
一方、欠陥が無い正常部は散乱光が弱いためＴＶカメラ１２０６では検出されない。このＴＶカメラ１２０６で検出された光は、データ記憶部１２０８に送られ、ベベル部からの散乱光量が算出される。
【０１２４】
図２５にベベル部の信号変化の例を示す。図２５は横軸に回転モータ１２０２で動かした回転角度を示し、縦軸にＴＶカメラ１２０６の信号値を示した図である。図２５に示すように正常部では信号値が小さくなり欠陥部では信号が高くなる。この波形に対して事前に決めたしきい値を設定し、しきい値を超えた信号を欠陥部と判定することにより、ベベル部の検査が可能となる。
【０１２５】
検出した欠陥の情報は、入出力部１０に送信され、画面に表示される。欠陥の情報は、例えば、欠陥の位置やＴＶカメラ１２０６の画像である。欠陥部の画像を出力する利点は、欠陥部を人が認識しやすくなることである。
【０１２６】
一方、ＴＶカメラ１２０６で撮像できない領域は、ＴＶカメラ１２０７を追加して撮像し、欠陥を検出しても良い。ＴＶカメラ１２０７の動作はＴＶカメラ１２０６と同じである。
【０１２７】
回転基準位置の検知とベベルの検査が終了したウエハ１は、図示していないロボットアームによって、搬送系２に移送され、第１〜第７の実施形態の検査装置でウエハ表面が検査される。
【０１２８】
本発明の第８の実施形態は、以上のように構成することによって、第１〜第７の実施形態のようにウエハ１の表面を高精度に検査することができると共に、ウエハ１のベベル部も高感度に検査することができる。
【０１２９】
なお、上述した各実施形態は、相互に適用可能であることは自明である。
【０１３０】
また、本発明は、半導体ウエハの検査のみならず、
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１の実施形態が適用されたパターン欠陥検査装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した照明手段の詳細構成を示す図である。
【図３】図１に示した照明光の集光部分の詳細を示す図である。
【図４】多方向照明手段の一例を示す図である。
【図５】複数領域検出部の詳細説明図である。
【図６】空間フィルタの一例を説明する図である。
【図７】空間フィルタの他の例を説明する図である。
【図８】検出器にフォトマルを用いる場合の一例を示す図である。
【図９】検出器にフォトマルを用いる場合の他の例を示す図である。
【図１０】検出器の配置の一例を示す図である。
【図１１】ウエハ上の同一異物を２個の検出器で検出した信号を示す図である。
【図１２】信号処理回路部を説明する図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における照明手段の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における照明手段の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態における多方向照明手段を説明する図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態における集光を説明する図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態における全反射ミラーの他の例を示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態における複数領域検出部の概略構成図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態の全体概略構成図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態の全体概略構成図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態の全体概略構成図である。
【図２２】ウエハのベベル部を説明する図である。
【図２３】ベベル検査部の詳細を説明する図である。
【図２４】シート状ビーム受光部の受光量の変化を説明する図である。
【図２５】ベベル検査用ＴＶカメラの信号変化を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１…ウエハ、２…搬送系、３、４…照明手段、５…多方向照明手段、６…対物レンズ、７…複数領域検出部、８…信号処理回路、９…ＡＤＣ部、１０…入出力部、１１…コントローラ、１２…ベベル検査部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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