(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】  単一波長の光と複数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、前記単一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、前記複数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を基準にして前記第２の画像を用いて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２
2008089430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一波長の光と複数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、
前記単一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、前記複数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を基準にして前記第２の画像を用いて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記載の基板検査装置において、
前記検査手段は、前記第２の画像で検出された欠陥の位置を用いて、前記第１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４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項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、単一波長の光源で撮像された画像から欠陥検出を行う方式、複数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、単一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、照明光が干渉を起こし画像にムラが生じ、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、複数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、照明光の干渉を回避できるが、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チ部(キズ部)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、単一波長の光と複数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、前記単一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、前記複数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を基準にして前記第２の画像を用いて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の発明の基板検査装置において、前記検査手段は、前記第２の画像で検出された欠陥の位置を用いて、前記第１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。
【０００７】
第４の発明の基板検査装置は、第１ないし第３のいずれか１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】
【０００８】
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】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を詳細に説明する。
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複数の波長に制限する複数波長用フィルタ２７と、予め定められた単一の波長に制限する単一波長用フィルタ２９を有する。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、複数波長用フィルタ２７または単一波長用フィルタ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。
【００１０】
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。
【００１１】
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のフィルタを単一波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、単一波長用フィルタ２９を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００１２】
ステップＳ４：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は欠陥検査を受け第１の検査画像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のフィルタを複数波長に切替える。この切替はモータ３１によりフィルタ部２３を回転し、複数波長用フィルタ２７を光源部２１の前方に位置させることにより行われる。
【００１３】
ステップＳ６：カメラ１５でウエハＷの表面を撮像する。撮像された画像は欠陥検査を受け第２の検査画像Ｇ２(図４に示す)として画像処理部１７に出力される。
図３は、画像処理部１７に出力された第１の検査画像Ｇ１を示している。この第１の検査画像Ｇ１は、単一波長の光を用いて撮像されているため、微細パターンでの欠陥の検出性能を確保できるが、照明光が干渉を起こし輝度分布が不均一となり画像に濃淡(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難しくなる。これによりステップＳ４で検出された欠陥箇所には、ムラの影響による誤った欠陥箇所が存在するおそれがある。
【００１４】
ステップＳ７：第１の検査画像Ｇ１にムラがあるか否かを判断する。
ステップＳ８：第１の検査画像Ｇ１にムラがある場合には、第１の検査画像Ｇ１ではムラの中にある欠陥を検出するために、第１の検査画像Ｇ１の欠陥位置を基準位置にして再度ムラのない第２の検査画像Ｇ２を詳細に検査する。または、第１の検査画像Ｇ１のムラの中の欠陥を検出するために、第２の検査画像Ｇ２で欠陥位置を求め、この欠陥位置を基準に第１の検査画像Ｇ１のムラの中を再び検査する。ここでは第１の検査画像Ｇ１のムラの中に入っている欠陥を検出する必要がある。そのためにはムラの影響を少なくするために、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。
【００１５】
図４は、画像処理部１７に出力された第２の検査画像Ｇ２を示している。この第２の検査画像Ｇ２は、複数波長の光を用いて撮像されているため、照明光の干渉を回避できるが、欠陥部分と良品部分との見え方の差が小さくなり、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。
ステップＳ８において、第１の検査画像Ｇ１で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の検査画像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Ｓ４の第１の検査画像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、単一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。また、第２の検査画像Ｇ２を用いて欠陥位置を求め、その欠陥位置を基準として第１の検査画像Ｇ１のムラの中をムラの影響を低減させながら欠陥を検出することによっても欠陥検査を確実に行うことができる。
【００１６】
次に、ステップＳ９において、ステップＳ８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。
【００１７】
ステップＳ１０：ステップＳ７において第１の検査画像Ｇ１にムラが見つからない場合には、第１の検査画像Ｇ１と第２の検査画像Ｇ２とを表示部１９に出力する。
上述した基板検査装置では、第１の検査画像Ｇ１で検出された検出欠陥の位置を基準にして第２の検査画像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、単一波長の光源で撮像された第１の検査画像Ｇ１のムラが大きく第１の検査画像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、単一波長による検査方式と複数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。
【００１８】
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。
なお、本実施形態では、フィルタ部２３は、複数波長用フィルタ２７と単一波長用フィルタ２９とで切り替える構成とした。複数波長の光を照射させるには、複数波長用フィルタ２７のように、照明光の波長域を予め定められた複数の波長に制限するフィルタを用いることもできるが、フィルタを外してしまって、光源部２１からのすべての波長の光（白色光）を照射してもよい。複数波長用フィルタ２７を用いる場合は、複数の波長の制限のしかたによっては、単一波長の場合と同様に干渉の影響が出る可能性があるので、複数の波長を適切に選択することが好ましい。なお、欠陥検査に用いる反射光としては回折光を用いても正反射光(０次の回折光)を用いても良い。
(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。
【００１９】
(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、単一波長の正反射画像をカメラ１５により撮像して第１の検査画像Ｇ１とした例について説明したが、例えば、単一波長の回折画像をカメラ１５により撮像して第１の画像としても良い。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。
【００２０】
(３)上述した実施形態では、ステップＳ８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Ｓ８の後に、ステップＳ８で見つかった欠陥箇所を第１の検査画像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、単一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より確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の基板検査装置の一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】単一波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図４】複数波長で撮像された画像の一例を示す説明図である。
【図５】図１の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】
【００２２】
１１：照明部、１３：ステージ、１５：カメラ、１７：画像処理部、１９：表示部、Ｇ１：第１の画像、Ｇ２：第２の画像、Ｗ：ウエハ。
【図１】
2008089430.tif 000003
【図２】
2008089430.tif 000004
【図３】
2008089430.tif 000005
【図４】
2008089430.tif 000006
【図５】
2008089430.tif 000007