(57)【要約】【課題】  本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子等の基板を検査する基板検査装置に関し、複数の検査方式の長所を組み合わせて欠陥検出を確実に行うことを目的とする。【解決手段】  長波長の光と短波長の光とを被検査基板に照射可能な照明手段と、前記被検査基板を撮像する撮像手段と、前記長波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第１の画像と、前記短波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第２の画像とを入力し、前記第１の画像で検出された検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で欠陥を検査する検査手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長波長の光と短波長の光とを被検査基板に照射可能な照明手段と、
前記被検査基板を撮像する撮像手段と、
前記長波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第１の画像と、前記短波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第２の画像とを入力し、前記第１の画像で検出された検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で欠陥を検査する検査手段と、
を有することを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板検査装置において、
前記検査手段は、前記検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で前記検出欠陥およびその近傍の欠陥を検査することを特徴とする基板検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の基板検査装置において、
前記検査手段は、前記第１の画像および前記第２の画像で欠陥の大きさを特定することを特徴とする基板検査装置。
【請求項４】
短波長の光と長波長の光とを被検査基板に照射可能な照明手段と、
前記被検査基板を撮像する撮像手段と、
前記短波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第１の画像と、前記長波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第２の画像とを入力し、前記第１の画像で検出された検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で欠陥を検査する検査手段と、
を有することを特徴とする基板検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の基板検査装置において、
前記検査手段は、前記検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で前記検出欠陥およびその近傍の欠陥を検査することを特徴とする基板検査装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の基板検査装置において、
前記検査手段は、前記第１の画像および前記第２の画像で欠陥の大きさを特定することを特徴とする基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子等の基板を検査する基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウエハの表面をマクロ検査する基板検査装置として、例えば、短波長の光源で撮像された画像から欠陥検出を行う方式、長波長の光源で撮像された画像から欠陥検出を行う方式、暗視野照明で撮像された画像から欠陥検出を行う方式を用いた装置が知られている。
【特許文献１】特開平１１−７２４４３号公報
【特許文献２】特開平９−３１８５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、長波長の光源で撮像された画像から欠陥検出を行う方式では、パターンでの欠陥の検出性能を確保できるが、下層のパターンの影響によって画像にムラが生じ、ムラと欠陥との識別が難しくなるという問題があった。
また、短波長の光源で撮像された画像から欠陥検出を行う方式では、下層のパターンの影響を回避できるが、欠陥部分と良品部分との見え方の差が小さくなり、欠陥の識別能力が低下するという問題があった。
【０００４】
さらに、暗視野照明で撮像された画像から欠陥検出を行う方式では、パーティクルやスクラック部を検出できるが、これらに起因するレジストの塗布不良等は検出できないという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、複数の検査方式の長所を組み合わせて欠陥検出を確実に行うことができる基板検査装置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】
第１の発明の基板検査装置は、長波長の光と短波長の光とを被検査基板に照射可能な照明手段と、前記被検査基板を撮像する撮像手段と、前記長波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第１の画像と、前記短波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第２の画像とを入力し、前記第１の画像で検出された検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で欠陥を検査する検査手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の基板検査装置は、第１の発明の基板検査装置において、前記検査手段は、前記検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で前記検出欠陥およびその近傍の欠陥を検査することを特徴とする。
第３の発明の基板検査装置は、第１または第２の発明の基板検査装置において、前記検査手段は、前記第１の画像および前記第２の画像で欠陥の大きさを特定することを特徴とする。
【０００７】
第４の発明の基板検査装置は、短波長の光と長波長の光とを被検査基板に照射可能な照明手段と、前記被検査基板を撮像する撮像手段と、前記短波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第１の画像と、前記長波長の光を照射したときに前記撮像手段で撮像された第２の画像とを入力し、前記第１の画像で検出された検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で欠陥を検査する検査手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
第５の発明の基板検査装置は、第４の発明の基板検査装置において、前記検査手段は、前記検出欠陥の位置を基準にして前記第２の画像で前記検出欠陥およびその近傍の欠陥を検査することを特徴とする。
第６の発明の基板検査装置は、第４または第５の発明の基板検査装置において、前記検査手段は、前記第１の画像および前記第２の画像で欠陥の大きさを特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基板検査装置では、複数の検査方式の長所を組み合わせて欠陥検出を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第１の実施形態)
この実施形態の基板検査装置は、図１に示すように、照明部１１、ステージ１３、撮像部１２、画像処理部１７、表示部１９を有している。
照明部１１は、光源部２１、フィルタ部２３、レンズ２５を有している。撮像部１２はレンズ３４、カメラ１５を有している。光源部２１は白色光源であるハロゲンランプを有する。なお、光源には水銀ランプを用いても良い。フィルタ部２３は、照明波長域を予め定められた短波長(例えば紫外光領域の波長)に制限する短波長用フィルタ２７と、予め定められた長波長(例えば可視光領域の波長)に制限する長波長用フィルタ２９を有する。この実施形態では、長波長用フィルタ２９は、照明波長を予め定められた波長の単一波長に制限する。そして、モータ３１によりフィルタ部２３を回転することにより、短波長用フィルタ２７または長波長用フィルタ２９が光源部２１の前方に位置される。レンズ２５はウエハＷの全面を照明可能な口径を有しており、ステージ１３に載置されるウエハＷ(被検査基板)の表面(検査面)に平行光束の照明光Ｓを照射する。レンズ３４はウエハＷで正反射した反射光Ｈを集光してカメラ１５へ導く。本実施形態では正反射光による検査を行うが回折光による検査に適用しても良い。
【００１１】
カメラ１５はＣＣＤ等の撮像素子を備えたデジタルカメラからなり、反射光Ｈを撮像する。画像処理部１７は、カメラ１５で撮像された画像を入力し所定の画像処理を行う。また、画像処理に伴う各種制御を行う。表示部１９は、画像処理部１７で検出された検出結果を表示する。
図２は、上述した基板検査装置の動作を示すフローチャートである。
【００１２】
ステップＳ１：ウエハＷをステージ１３上に搬送する。
ステップＳ２：照明部１１をオンにする。すなわち、照明部１１の光源部２１をオンにしハロゲンランプを点灯する。
ステップＳ３：照明部１１のフィルタを長波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、長波長用フィルタ２９を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００１３】
ステップＳ４：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は第１の画像Ｇ１(図３に示す)として画像処理部１７に出力される。
ステップＳ５：照明部１１のフィルタを短波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、短波長用フィルタ２７を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００１４】
ステップＳ６：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は第２の画像Ｇ２(図４に示す)として画像処理部１７に出力される。図５は実際の欠陥形状を示している。
ステップＳ７：画像処理部１７は第１の画像Ｇ１で欠陥検査を行う。
図３は、画像処理部１７に出力された第１の画像Ｇ１を示している。この第１の画像Ｇ１は、長波長の光を用いて撮像されているため、欠陥の特徴が比較的はっきり見えるが、フォトレジストが長波長の光を透過してしまって下層の画像が見えてしまうことがある。また、下層の見え方は様々な要因により不均一となるとともに、干渉の影響もあり画像に濃淡(ムラ)が生じることがある。従って、欠陥Ａ１，Ａ２の全体を明確に検出することは困難である。これによりステップＳ７で検出された欠陥箇所には、誤った欠陥箇所が存在するおそれがある。
【００１５】
ステップＳ８：第１の画像Ｇ１にムラがあるか否かの判断および欠陥の検査をする。
ステップＳ９：第１の画像Ｇ１にムラがある場合には、第２の画像Ｇ２で通常の欠陥検査を行う。また、第１の画像Ｇ１で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査する。なお、第２の画像Ｇ２の第１の画像Ｇ１のムラに対応する部分で欠陥が検出された場合は、そのムラの位置に対応する第１の画像Ｇ１を再度精密に検査しても良い。この場合、ムラと欠陥を区別するために、バイアスをかけるなどムラ成分を考慮した処理が必要となる。
【００１６】
図４は、画像処理部１７に出力された第２の画像Ｇ２を示している。この第２の画像Ｇ２は、短波長の光を用いて撮像されているため、ウエハＷの表面の情報だけを抽出することができ下層の欠陥に惑わされることがなくなる。しかしながら、画像が薄くなり欠陥の全体像がはっきりしなくなり、図の黒塗りの部分のみが欠陥Ｂ１，Ｂ２として明確に検出可能である。
【００１７】
ステップＳ９において、第１の画像Ｇ１で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査することにより、図３の欠陥Ａ１，Ａ２のムラにより薄くなっている部分ａ１，ａ２が、図４の欠陥Ｂ１，Ｂ２に対応し明らかな欠陥であることが明確になる。また、ステップＳ７の第１の画像Ｇ１での欠陥検査において、ムラの影響による誤った欠陥箇所(例えば図３にａ３で示す)が存在する場合には、欠陥箇所ａ３が、図４において明らかに存在しないため、欠陥箇所ａ３はムラの影響による誤った欠陥箇所であることが明確になる。これにより、長波長の検出能力を維持した上で、ムラの影響を排除した欠陥検査を確実に行うことができる。
【００１８】
次に、ステップＳ１０において、ステップＳ９での検出結果を表示部１９に出力する。
図５は、実際の欠陥形状を示している。図３ではムラの中に欠陥が入っているため見難いが、図５に示すような欠陥が見えている。
この実施形態では、検査対象であるウエハＷは、リソグラフィー工程の後のものであり、ウエハＷの表面にレジスト膜が塗布されている。そして、レジスト膜にマスク（レチクル）の回路パターンが露光され、さらに、レジスト膜の露光部分または未露光部分が現像され、その表面にレジストパターンが形成された状態になっている。図５の塗布欠陥Ｃ１は、レジスト膜の塗布ムラにより生じたもので、画像の中で中心から外側に向かって尾を引くようなコメット状になっている。また、デフォーカス欠陥Ｃ２は、露光時のデフォーカスによる膜厚ムラや断面形状の異常により生じたもので、ショット単位で生じている。ここでは、欠陥例として塗布欠陥とデフォーカス欠陥を用いたが、他の欠陥類についても同様である。
【００１９】
ステップＳ１１：ステップＳ８において第１の画像Ｇ１に欠陥が見つからない場合には、第２の画像Ｇ２で欠陥の検査を行い、検査結果を表示部１９に出力する。
上述した基板検査装置では、第１の画像Ｇ１で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査するようにしたので、長波長の単一波長の光源で撮像された第１の画像Ｇ１のムラが大きく第１の画像Ｇ１のみでは欠陥を確実に検出することができない場合でも、欠陥Ｃ１，Ｃ２を検出することが可能になる。すなわち、長波長による検査方式と短波長による検査方式の長所を組み合わせて欠陥検出を確実に行うことができる。なお、ステップＳ７の処理は、ステップＳ４で第１の画像Ｇ１を撮り終えた後すぐに始めてもかまわない。
【００２０】
そして、この実施形態では、リソグラフィー工程の後における塗布欠陥Ｃ１およびデフォーカス欠陥Ｃ２の全体の大きさを特定することができるため、ウエハＷの加工をそのまま進めるか、あるいは、レジスト膜を剥離して再加工するか等を確実に判断することが可能になり、半導体製造工程における歩留まりを向上することができる。
(第２の実施形態)
図６は、本発明の基板検査装置の第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。なお、この実施形態では図１と略同様な構成の基板検査装置が使用される。従って、基板検査装置の詳細な説明を省略し、同一の要素には同一の符号を付して動作の説明を行う。
【００２１】
ステップＳ１：ウエハＷをステージ１３上に搬送する。
ステップＳ２：照明部１１をオンにする。すなわち、照明部１１の光源部２１をオンにしハロゲンランプを点灯する。
ステップＳ３：照明部１１のフィルタを短波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、短波長用フィルタ２７を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００２２】
ステップＳ４：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は第１の画像Ｇ１’(図７に示す)として画像処理部１７に出力される。
ステップＳ５：照明部１１のフィルタを長波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、長波長用フィルタ２９を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００２３】
ステップＳ６：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は第２の画像Ｇ２’(図８に示す)として画像処理部１７に出力される。
ステップＳ７：画像処理部１７は第１の画像Ｇ１’で欠陥検査を行う。
図７は、画像処理部１７に出力された第１の画像Ｇ１’を示している。この第１の画像Ｇ１’は、短波長の光を用いて撮像されているため、ウエハＷの表面の情報だけを抽出することができ下層の欠陥に惑わされることがなくなる。しかしながら、画像が薄くなり欠陥の全体像がはっきりしなくなり、図の黒塗りの部分のみが欠陥Ａ１’，Ａ２’として明確に検出可能である。
【００２４】
ステップＳ８：第１の画像Ｇ１’に欠陥があるか否かを判断する。
ステップＳ９：第１の画像Ｇ１’に欠陥がある場合には、第２の画像Ｇ２’で通常の欠陥検査を行う。また、第１の画像Ｇ１’で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２’で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査する。
図８は、画像処理部１７に出力された第２の画像Ｇ２’を示している。この第２の画像Ｇ２’は、長波長の光を用いて撮像されているため、欠陥の特徴が比較的はっきり見えるが、フォトレジストが長波長の光を透過してしまって下層の画像が見えてしまうことがある。また、下層の見え方は様々な要因により不均一となるとともに干渉の影響もあり画像に濃淡(ムラ)が生じることがある。従って、欠陥の全体を明確に検出することは困難である。
【００２５】
ステップＳ９において、第１の画像Ｇ１’で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２’で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査することにより、図７の欠陥Ａ１’の部分に、図８の欠陥Ｂ１’の部分が連続して存在することが明確になる。また、第２の画像Ｇ２’での通常の欠陥検査において、第２の画像Ｇ２’に下層の影響による誤った欠陥箇所(例えば図８にＢ３’で示す)が存在する場合には、欠陥箇所Ｂ３’が、図７において明らかに存在しないため、欠陥箇所Ｂ３’は下層の影響による誤った欠陥箇所であることが明確になる。これにより、長波長の検出能力を維持した上で、下層の影響を排除した欠陥検査を確実に行うことができる。
【００２６】
次に、ステップＳ１０において、ステップＳ９での検出結果を表示部１９に出力する。
図９は、表示部１９に出力された画像を示している。この画像には、塗布欠陥Ｃ１’(図７のＡ１’、図８のＢ１’に対応する)およびデフォーカス欠陥Ｃ２’(図７のＡ２’、図８のＢ２’に対応する)が、黒塗りの部分として明確に検出されている。そして、塗布欠陥Ｃ１’およびデフォーカス欠陥Ｃ２’の全体の大きさが特定されている。
【００２７】
この実施形態では、検査対象であるウエハＷは、リソグラフィー工程の後のものであり、ウエハＷの表面にレジスト膜が塗布されている。そして、レジスト膜にマスク（レチクル）の回路パターンが露光され、さらに、レジスト膜の露光部分または未露光部分が現像され、その表面にレジストパターンが形成された状態になっている。図９の塗布欠陥Ｃ１’は、レジスト膜の塗布ムラにより生じたもので、画像の中で中心から外側に向かって尾を引くようなコメット状になっている。また、デフォーカス欠陥Ｃ２’は、露光時のデフォーカスによる膜厚ムラや断面形状の異常により生じたもので、ショット単位で生じている。ここでは、欠陥例として塗布欠陥とデフォーカス欠陥を用いたが、他の欠陥類についても同様である。
【００２８】
ステップＳ１１：ステップＳ８において第１の画像Ｇ１’に欠陥が見つからない場合には、第２の画像Ｇ２’で欠陥の検査を行い、検査結果を表示部１９に出力する。
この実施形態の基板検査装置では、第１の画像Ｇ１’で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の画像Ｇ２’で検出欠陥およびこの近傍を詳細に検査するようにしたので、短波長の光源で撮像された第１の画像Ｇ１’が薄くなり欠陥の全体像がはっきりしない場合でも、欠陥Ｃ１’，Ｃ２’を検出することが可能になる。すなわち、長波長による検査方式と短波長による検査方式の長所を組み合わせて欠陥検出を確実に行うことができる。なお、ステップＳ７の処理は、ステップＳ４で第１の画像Ｇ１’を撮り終えた後すぐに始めてもかまわない。
【００２９】
そして、この実施形態では、リソグラフィー工程の後における塗布欠陥Ｃ１’およびデフォーカス欠陥Ｃ２’の全体の大きさを特定することができるため、ウエハＷの加工をそのまま進めるか、あるいは、レジスト膜を剥離して再加工するか等を確実に判断することが可能になり、半導体製造工程における歩留まりを向上することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３０】
(１)上述した実施形態では、本発明をウエハＷの検査に適用した例について説明したが、例えば、液晶表示素子の製造工程において液晶製造用のガラス基板を検査する場合等に広く適用できる。
(２)上述した実施形態では、長波長および短波長の正反射画像をカメラ１５により撮像した例について説明したが、例えば、長波長または短波長を単一波長にし、単一波長の回折画像をカメラ１５により撮像しても良い。これは、ステージ１３を図示しないステージ回動機構により所定角度回動し、ウエハＷからの回折光をカメラ１５に導くことにより実現できる。
【００３１】
(３)上述した実施形態では、図２および図６のステップＳ９の後に検出結果を出力した例について説明したが、例えば、ステップＳ９の後に、ステップＳ９で見つかった欠陥箇所を第１の画像Ｇ１，Ｇ１’により再度検査して検出結果を出力しても良い。これにより、欠陥検査をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の基板検査装置の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の基板検査装置の動作を示す説明図である。
【図３】長波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図４】短波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図５】表示部に表示された画像の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の基板検査装置の第２の実施形態の動作を示す説明図である。
【図７】短波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図８】長波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図９】表示部に表示された画像の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１…照明部、１３…ステージ、１５…カメラ、１７…画像処理部、１９…表示部、２７…短波長用フィルタ、２９…長波長用フィルタ、Ｇ１，Ｇ１’…第１の画像、Ｇ２，Ｇ２’…第２の画像、Ｗ…ウエハ。
【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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