(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された被検体を撮像して得た画像データから欠陥を抽出する欠陥検出装置において、
前記被検体に対して所定角度方向から照明を照射する照明部と、
前記被検体に対して所定角度方向から該被検体を撮像する撮像部と、
前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御する角度制御部と、
この角度制御部により前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を変えながら前記被検体を撮像し、この各傾き角度に対応する輝度値との関係を求める画像処理部と、
この画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係から前記撮像部で取り込まれた回折光のｎ次光の位置を判定する判定部と、を備え、
前記角度制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
前記角度制御部は、前記被検体上の異なるパターン領域毎に設定される照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、各パターン領域毎に前記判定部で判定された撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項３】
前記撮像部で撮像された被検体の画像を表示する表示部と、この表示部に表示された前記被検体の画像上で前記照射位置を指定する入力手段とを有し、この入力手段で指定された照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項４】
前記入力手段で、被検体上に規則的に配列されたチップ上の行方向及び列方向のいずれか一方の照射位置が指定されると、行方向又は列方向のｎ番目のチップに前記照射位置と同位置の照射位置が自動的に設定されることを特徴とする請求項３に記載の欠陥検出装置。
【請求項５】
前記角度制御部は、前記被検体上の異なるパターン領域を設計情報を用いて設定し、この設定された各パターン領域毎に設定される照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、各パターン領域毎に前記判定部で判定された撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項６】
前記照明部は、前記被検体上にライン照明を照射するライン照明光学系からなり、前記撮像部は、該ライン照明光学系により照射された前記被検体上の画像を撮像するラインセンサカメラからなり、前記照明部及び前記撮像部に対して前記被検体を相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、前記撮像部で取り込まれた回折光の輝度値の平均値、最大値、又は標準偏差等の統計手法の何れかを用いたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項８】
前記被検体は往復駆動するステージに載置され、前記被検体からの回析光、干渉光、散乱光のうち少なくとも２つの異なる観察条件に対応させて前記ステージの移動方向を変えて前記撮像部で撮像することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項９】
前記判定部の結果は、前記被検体の品種毎又は前記被検体の各製造工程毎に記憶されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１０】
前記判定部は、複数の被検体に対して前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係を示す複数のグラフから最適なグラフを選択し、この選択されたグラフから前記ｎ次光の位置を判定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１１】
前記判定部は、複数の被検体に対して前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係を示すグラフから前記撮像部で取り込まれた回折光の１次光の平均値又は最大輝度値となる１次光の位置を観察に適している傾き角度に決めることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１２】
前記角度制御部は、前記撮像部で取り込まれた回折光の１次光を含む指定された可動範囲内で前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、前記判定部は、前記可動範囲内における前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値の関係を示すグラフから１次光の位置を判定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１３】
前記判定部は、前記グラフで前記ｎ次光を判定できない場合、予め記憶された基準傾き角度に設定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１４】
前記基準傾き角度は、シミュレーションにより求められた傾き角度又は前回設定された傾き角度であることを特徴とする請求項１３に記載の欠陥検出装置。
【請求項１５】
前記基準傾き角度は、暗視野像を取得できる４５度の位置に対して５〜１０度程度ずれた角度であることを特徴とする請求項１３に記載の欠陥検出装置。
【請求項１６】
表示部に前記グラフに傾き角度を指定する指標を重ね合わせて表示し、同一画面上に前記被検体のパターンピッチの値と傾き角度を表示又は入力可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１７】
前記判定部は、次式より、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ
θｄ：撮像部傾き角度、θｉ：照明部傾き角度、ｍ：回折光の次数、
ｐ：パターンピッチ
ピッチパターンの値、回折光の次数、撮像角度、照明角度を求めることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項１８】
前記被検体は、前記照明部のライン照明方向に対し前記パターンの方向を交更できるように回転ステージに載置されることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
【請求項１９】
前記照明部は、前記被検体をライン状に照明するライン照明、前記被検体を全面照明する一括照明、前記被検体をスポットで照明するスポット照明のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項２０】
前記照明部又は前記撮像部を三次元に駆動する機能を有し、前記角度設定制御部は、前記照明部又は前記撮像部を三次元に駆動制御して回折光又は干渉光を撮像できる指向性の高い傾き角度に設定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項２１】
パターンが形成された被検体表面の法線に対し入射角度θが可変可能な照明部と、
この照明部により照明された前記被検体からの干渉光を撮像し、前記法線に対し撮像角度θが可変可能な撮像部と、
この撮像部で撮像された前記被検体の画像から欠陥情報を抽出する画像解析部と、
前記被検体に形成されている膜厚、屈折率及び観察波長を用いて演算し前記干渉光の撮像角度を判定する判定部と、
この判定部により求められた干渉角度に基づいて前記照明部と前記撮像部の傾き角度を制御する角度制御部と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２２】
前記判定部は、前記干渉光の撮像角度を次式
θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（２ｎ・ｄ）／λ）））
θ２＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（ｎ・ｄ）／λ）））
θ＝θ１＋（θ１−θ２）／２
ｄ：前記膜厚、ｎ：屈折率、λ：観察波長
を演算することで判定することを特徴とする請求項２１に記載の欠陥検出装置。
【請求項２３】
前記判定部は、前記膜の膜厚に対する反射率の関係から前記撮像角度を求めることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の欠陥検出装置。
【請求項２４】
前記膜厚に対する反射率の関係を示すグラフ上で反射率の大きい範囲に相当する角度を前記撮像角度として求めることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の欠陥検出装置。
【請求項２５】
前記被検体に複数形成された各膜に対する膜厚と屈折率より各層に対応する前記撮像角度を求めることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の欠陥検出装置。
【請求項２６】
パターンが形成された被検体表面の法線に対し入射角度θが可変可能な照明部と、
この照明部により照明された前記被検体からの干渉光を撮像し、前記法線に対し撮像角度θが可変可能な撮像部と、
前記照明部と前記撮像部とを、前記被検体に対する入射角度と撮像角度とを同じ角度として制御する角度制御部と、
この角度制御部により前記照明部及び前記撮像部の傾き角度を可変しながら前記撮像部で撮像し、この傾き角度に対する干渉の輝度グラフとの関係を求める画像処理部と、
この画像処理部で求められた傾き角度に対する前記輝度グラフの曲線の中腹部を含む範囲に該当する角度を前記干渉光の撮像角度と判定する判定部と、を備え、
前記角度制御部は、前記判定部により求められた干渉角度に基づいて前記照明部と前記撮像部の傾き角度を制御することを特徴とする欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、半導体ウェハ基板や液晶ガラス基板などの表面の膜厚むら、汚れ、パターンの段差、傷などのマクロ的欠陥を検出する欠陥検出装置に関するものである。
【０００２】
背景技術
従来、半導体ウェハ基板や液晶ガラス基板などの基板を自動検査する装置として、特開平９−６１３６５号公報に開示されている表面欠陥検出装置がある。この装置は、被検体面を照明するとともに、その正反射光、回折光、散乱光を受光して撮像することで、画像処理により膜厚むら、レジストパターンの周期乱れ、レジスト段差の断面形状の違いなどを検出できる。ところが、このように構成された表面欠陥検出装置は、回折光などを撮像する際に、照明の角度などを最適な状態に自動的に調整するものではない。このため、最適な状態での欠陥検査が難しいという問題がある。
【０００３】
一方、従来、半導体ウェハ基板や液晶ガラス基板などの基板の回折光を撮像するための照明を自動調整する方法が考えられている。例えば、特開平１０−３３９７０１号公報に開示される欠陥検査装置では、まず、基板に形成されているパターンに関する情報を読み取り、そのパターンが周期性パターンであるか判断し、周期性パターンであれば、回折光を受光して検査に移行する。例えばラインアンドスペースパターンであれば、該装置は、照明光の入射方向に対してライン方向が直交するように、基板のその表面の法線回りの回転角を設定する。該装置は、パターンピッチに対する回折角θｄを、式：ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐにより計算し、この計算で求められた回折角θｄを受光角として設定する。
【０００４】
ところが、前述したような回折光を撮像する際に照明を自動調整する装置では、照明光学系の移動が狭い範囲に制限され、照明光の入射方向を容易に変更できない。このため、このような装置では、検査が可能なパターンが限られてしまい、多様なパターンを有する被検体に対応できないという問題がある。
また、半導体ウェハ基板や液晶ガラス基板などに形成されるパターンは複雑で、パターンピッチも１種類ではなく基板上の部分により異なる。このため、設定した回折光の受光角で良好な回折画像が得られるとは限らない。さらに、基板上のレジストなどの影響により、最適な回折光の受光角も異なってくる。
また従来では、半導体ウェハ基板や液晶ガラス基板などの基板の干渉観察像を撮像することで、その基板の膜厚むら、レジストパターンの周期乱れ、レジスト段差の断面形状の違いなどの欠陥検査が行なわれている。この干渉観察像は、基板に照明光を照射したときに、基板上に形成されている薄膜（例えばレジスト膜）の表面からの反射光と前記薄膜を透過した基板表面からの反射光との干渉により生じる像である。このような干渉観察像を撮像する場合には、照明光を単一波長に近いものとするか、または撮像装置の前方にバンドパスフィルタを挿入する。
【０００５】
しかしながら、干渉観察像を撮像する場合、基板の条件、例えばレジスト膜の厚さやその屈折率、さらには照明光の波長（観察波長）の違いによって干渉条件が異なり、撮像が好条件で行なわれないことがある。例えば、画像が飽和した状態になり、好条件で干渉観察像を撮像することができない。また、観察波長を変えるために複数のバンドパスフィルタを選択交換する装置は、段階的に波長を選択するものであり、好条件で撮像を行なうための波長を選択するものでない。
【０００６】
本発明の目的は、被検体に対する照明側及び撮像側の少なくとも一方の角度を最適な状態に設定できるとともに、多様な被検体に対応可能な欠陥検出装置を提供することにある。
【０００７】
発明の開示
（１）本発明の欠陥検出装置は、パターンが形成された被検体を撮像して得た画像データから欠陥を抽出する欠陥検出装置において、前記被検体に対して所定角度方向から照明を照射する照明部と、前記被検体に対して所定角度方向から該被検体を撮像する撮像部と、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御する角度制御部と、この角度制御部により前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を変えながら前記被検体を撮像し、この各傾き角度に対応する輝度値との関係を求める画像処理部と、この画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係から前記撮像部で取り込まれた回折光のｎ次光の位置を判定する判定部と、を備え、前記角度制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定する。
【０００８】
（２）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記角度制御部は、前記被検体上の異なるパターン領域毎に設定される照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、各パターン領域毎に前記判定部で判定された撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定する。
【０００９】
（３）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記撮像部で撮像された被検体の画像を表示する表示部と、この表示部に表示された前記被検体の画像上で前記照射位置を指定する入力手段とを有し、この入力手段で指定された照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御する。
【００１０】
（４）本発明の欠陥検出装置は、上記（３）に記載の装置であり、前記入力手段で、被検体上に規則的に配列されたチップ上の行方向及び列方向のいずれか一方の照射位置が指定されると、行方向又は列方向のｎ番目のチップに前記照射位置と同位置の照射位置が自動的に設定される。
【００１１】
（５）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記角度制御部は、前記被検体上の異なるパターン領域を設計情報を用いて設定し、この設定された各パターン領域毎に設定される照射位置において、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、各パターン領域毎に前記判定部で判定された撮像条件に適合するように前記照明部又は前記撮像部の傾き角度を設定する。
【００１２】
（６）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記照明部は、前記被検体上にライン照明を照射するライン照明光学系からなり、前記撮像部は、該ライン照明光学系により照射された前記被検体上の画像を撮像するラインセンサカメラからなり、前記照明部及び前記撮像部に対して前記被検体を相対的に移動させる。
【００１３】
（７）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記画像処理部は、前記撮像部で取り込まれた回折光の輝度値の平均値、最大値、又は標準偏差等の統計手法の何れかを用いた。
【００１４】
（８）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記被検体は往復駆動するステージに載置され、前記被検体からの回析光、干渉光、散乱光のうち少なくとも２つの異なる観察条件に対応させて前記ステージの移動方向を変えて前記撮像部で撮像する。
【００１５】
（９）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記判定部の結果は、前記被検体の品種毎又は前記被検体の各製造工程毎に記憶される。
【００１６】
（１０）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記判定部は、複数の被検体に対して前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係を示す複数のグラフから最適なグラフを選択し、この選択されたグラフから前記ｎ次光の位置を判定する。
【００１７】
（１１）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記判定部は、複数の被検体に対して前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値との関係を示すグラフから前記撮像部で取り込まれた回折光の１次光の平均値又は最大輝度値となる１次光の位置を観察に適している傾き角度に決める。
【００１８】
（１２）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記角度制御部は、前記撮像部で取り込まれた回折光の１次光を含む指定された可動範囲内で前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の傾き角度を制御し、前記判定部は、前記可動範囲内における前記画像処理部で求められた傾き角度と前記輝度値の関係を示すグラフから１次光の位置を判定する。
【００１９】
（１３）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記判定部は、前記グラフで前記ｎ次光を判定できない場合、予め記憶された基準傾き角度に設定する。
【００２０】
（１４）本発明の欠陥検出装置は、上記（１３）に記載の装置であり、前記基準傾き角度は、シミュレーションにより求められた傾き角度又は前回設定された傾き角度である。
【００２１】
（１５）本発明の欠陥検出装置は、上記（１３）に記載の装置であり、前記基準傾き角度は、暗視野像を取得できる４５度の位置に対して５〜１０度程度ずれた角度である。
【００２２】
（１６）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、表示部に前記グラフに傾き角度を指定する指標を重ね合わせて表示し、同一画面上に前記被検体のパターンピッチの値と傾き角度を表示又は入力可能にした。
【００２３】
（１７）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記判定部は、次式より、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ
θｄ：撮像部傾き角度、θｉ：照明部傾き角度、ｍ：回折光の次数、
ｐ：パターンピッチ
ピッチパターンの値、回折光の次数、撮像角度、照明角度を求める。
【００２４】
（１８）本発明の欠陥検出装置は、上記（２）に記載の装置であり、前記被検体は、前記照明部のライン照明方向に対し前記パターンの方向を交更できるように回転ステージに載置される。
【００２５】
（１９）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記照明部は、前記被検体をライン状に照明するライン照明、前記被検体を全面照明する一括照明、前記被検体をスポットで照明するスポット照明のいずれかを用いた。
【００２６】
（２０）本発明の欠陥検出装置は、上記（１）に記載の装置であり、前記照明部又は前記撮像部を三次元に駆動する機能を有し、前記角度設定制御部は、前記照明部又は前記撮像部を三次元に駆動制御して回折光又は干渉光を撮像できる指向性の高い傾き角度に設定する。
【００２７】
（２１）本発明の欠陥検出装置は、パターンが形成された被検体表面の法線に対し入射角度θが可変可能な照明部と、この照明部により照明された前記被検体からの干渉光を撮像し、前記法線に対し撮像角度θが可変可能な撮像部と、この撮像部で撮像された前記被検体の画像から欠陥情報を抽出する画像解析部と、前記被検体に形成されている膜厚、屈折率及び観察波長を用いて演算し前記干渉光の撮像角度を判定する判定部と、この判定部により求められた干渉角度に基づいて前記照明部と前記撮像部の傾き角度を制御する角度制御部とを具備している。
（２２）本発明の欠陥検出装置は、上記（２１）に記載の装置であり、前記判定部は、前記干渉光の撮像角度を次式
θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（２ｎ・ｄ）／λ）））
θ２＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（ｎ・ｄ）／λ）））
θ＝θ１＋（θ１−θ２）／２
ｄ：前記膜厚、ｎ：屈折率、λ：観察波長
を演算することで判定する。
【００２８】
（２３）本発明の欠陥検出装置は、上記（２１）又は（２２）に記載の装置であり、前記判定部は、前記膜の膜厚に対する反射率の関係から前記撮像角度を求める。
【００２９】
（２４）本発明の欠陥検出装置は、上記（２１）又は（２２）に記載の装置であり、前記膜厚に対する反射率の関係を示すグラフ上で反射率の大きい範囲に相当する角度を前記撮像角度として求める。
【００３０】
（２５）本発明の欠陥検出装置は、上記（２１）又は（２２）に記載の装置であり、前記被検体に複数形成された各膜に対する膜厚と屈折率より各層に対応する前記撮像角度を求める。
【００３１】
（２６）本発明の欠陥検出装置は、パターンが形成された被検体表面の法線に対し入射角度θが可変可能な照明部と、この照明部により照明された前記被検体からの干渉光を撮像し、前記法線に対し撮像角度θが可変可能な撮像部と、前記照明部と前記撮像部とを、前記被検体に対する入射角度と撮像角度とを同じ角度として制御する角度制御部と、この角度制御部により前記照明部及び前記撮像部の傾き角度を可変しながら前記撮像部で撮像し、この傾き角度に対する干渉の輝度グラフとの関係を求める画像処理部と、この画像処理部で求められた傾き角度に対する前記輝度グラフの曲線の中腹部を含む範囲に該当する角度を前記干渉光の撮像角度と判定する判定部と、を備え、前記角度制御部は、前記判定部により求められた干渉角度に基づいて前記照明部と前記撮像部の傾き角度を制御する。
【００３２】
［発明を実施するための最良の形態］
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図である。図１において、ステージ１上には、被検体である半導体ウェハ２が載置されている。ステージ１の上方には、ライン状の照明部３とラインセンサカメラなどからなる撮像部４とが配置されている。照明部３は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、ライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射する。撮像部４は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度傾けて配置されており、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの回折光を、１ラインずつ撮像する。なお、撮像部４は、光軸が所定角度傾いた状態で固定されている。また照明部３は、半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、所定の範囲内で調整できるように回動可能に設けられ、電気的または機械的ストッパにより所望の位置に固定できるようになっている。
【００３３】
図２は、上記欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図である。図２において、ホストコンピュータ５には、撮像部４、画像表示部６、入力部７、ステージ移送回転制御部８、光学系制御部９、照明角度制御部１０、基板搬送部１１、及び設計情報解析部３１が接続されている。光学系制御部９と照明角度制御部１０には、照明部３が接続されている。ステージ移送回転制御部８には、ステージ１と撮像部４が接続されている。設計情報解析部３１には、ＣＡＤ部３２が接続されている。
【００３４】
ホストコンピュータ５は、画像解析部５０１、判定部５０２、及び記憶部５０３を有している。ホストコンピュータ５は、回折光を撮像するのに最適な照明部３の傾き角度を設定するために必要な各種制御を実行する機能を有している。画像解析部５０１は、ホストコンピュータ５からの情報を受けて、後述する図４に示すような輝度値と角度との関係を示すグラフを生成する。また画像解析部５０１は、撮像部４により撮像された画像を解析処理し、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を画像表示部６に表示させる。判定部５０２は、画像解析部５０１で生成される輝度値と角度との関係を示すグラフに基づいて、撮像部４により撮像される回折光で最も観察に適しているｎ次光の位置を判定する。
【００３５】
ステージ移送回転制御部８は、撮像部４での撮像に同期したピッチで、半導体ウェハ２を載置したステージ１を一方向に移動させ、また回転及び位置決めを制御する。半導体ウェハ２を回転する際には、ステージ１自体を回転させることもできるが、一軸移動可能なステージ１上に半導体ウェハを載置する回転ステージを設け、この回転ステージを回転させることが好ましい。光学系制御部９は、干渉画像を取得する際、干渉フィルタ４１の挿入や、照明部３の光量を制御する。照明角度制御部１０は、ホストコンピュータ５の指示に応じて照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を制御する。基板搬送部１１は、半導体ウェハ２を１枚ずつ図示しない収納ストッカ（カセット）から取り出してステージ１上に載置し、欠陥検査の後、ステージ１上の半導体ウェハ２をストッカに戻す。
【００３６】
次に、以上のように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。
図３は、上記欠陥検出装置における照明部の傾き角度の設定手順を示すフローチャートである。まず、回折光を撮像するのに最適な照明部３の傾き角度を設定する。検査者により、入力部７から回折光を撮像するための照明角度の設定開始が指示されると、図３に示すに示すフローチャートが実行される。
まず、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。そして、ステージ移送回転制御部８により、半導体ウェハ２を載置したステージ１の位置決めがされる。
【００３７】
次にステップＳ１で、ホストコンピュータ５は、ライン状照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での照射位置を設定する。ステップＳ２で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、初期設定角度（回動開始位置）に設定する。ステップＳ３で、この初期設定角度から照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光のデータは、ホストコンピュータ５に送られる。
ステップＳ４で、ホストコンピュータ５は、照明部３の傾き角度ごとに撮像部４により取り込まれた回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値として画像解析部５０１に出力する。画像解析部５０１は、画像処理により、図４に示すような輝度値と角度との関係を示すグラフ２０を生成する。画像解析部５０１は、このグラフに基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００３８】
ステップＳ５で、判定部５０２は、前記グラフから撮像部４により撮像される回折光で最も観察に適しているｎ次光の位置を判定する。この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。ステップＳ６で、照明角度制御部１０は、判定部５０２で最も観察に適していると判定された例えば１次光の位置に対応する前記グラフ上での角度（図４に示すＡ）を、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度Ａとして設定する。またステップＳ７で、この設定された傾き角度Ａは、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
【００３９】
このような照明部３の傾き角度の設定は、被検体の各品種ごと、さらに被検体の各製造工程ごとに行なわれ、設定された各傾き角度は記憶部５０３に記憶される。そして、同品種の被検体について同工程で欠陥検査を行なう場合、記憶部５０３に記憶されている傾き角度が用いられる。
【００４０】
次に、以上のように照明部３が最適な傾き角度Ａに設定された状態で、半導体ウェハ２に対する欠陥検査を行なう。まず、検査者により、入力部７から欠陥検査の開始が指示されると、基板搬送部１１により、図示しないストッカから被検体として半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。この状態から、ステージ移送回転制御部８によりステージ１が一方向（Ｘ方向）に一定速度で移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向の１ラインずつの回折光が撮像される。撮像部４で撮像された各回折画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまで画像解析部５０１に転送される。
【００４１】
その後、半導体ウェハ２全面について回折画像の撮像が終了すると、光学系制御部９により、干渉フィルタ４１が撮像光路中に挿入されるとともに、照明部３の光量が最適に制御される。また、照明角度制御部１０により、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度が、干渉画像を撮像するのに最適な角度に設定される。この干渉画像に対する照明部３及び撮像部４の最適な角度設定は、後述する第１８〜２１の実施の形態のいずれかの方法によって行なわれる。
【００４２】
この状態から、ステージ移送回転制御部８により、ステージ１が回折画像を撮像したときと反対の方向に一定速度で移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向の１ラインずつの干渉光が撮像される。撮像部４で撮像された各干渉画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまで画像解析部５０１に転送される。
その後、半導体ウェハ２全面について回折画像と干渉画像の撮像が終了すると、これらの画像について画像解析部５０１で画像解析処理が行なわれる。この処理により、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥が抽出され、それら欠陥の種類、数、位置、面積などの情報が画像表示部６に表示される。また、画像解析部５０１で、抽出された欠陥の情報をその種類等ごとに分類し、記憶部５０３に記憶することもできる。なお、撮像された回折画像と干渉画像を画像表示部６に表示し、検査者がそれらの画像を目視することにより、欠陥を抽出してもよい。
【００４３】
欠陥検査が終了した半導体ウェハ２は、基板搬送部１１により上記ストッカに戻される。続いて、上記ストッカから未検査の半導体ウェハ２が基板搬送部１１により搬送され、ステージ１上に載置される。この場合、改めて回折画像を撮像するにあたり、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶された照明部３の傾き角度Ａが読み出される。そして照明角度制御部１０により、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度が自動的に最適な状態、すなわちＡに設定される。
【００４４】
本第１の実施の形態によれば、照明部３の傾き角度を変えながら、各傾き角度ごとに撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込み、この回折光の輝度値の平均値を求めるとともに、平均輝度値と傾き角度との関係を示す図４に示すようなグラフ２０を生成する。このグラフから回折光の１次光を判定し、この判定結果に基づいて照明部３の傾き角度を設定する。これにより、回折光を撮像する際に照明部３の最適な傾き角度を自動的に設定することができ、良質な回折画像を簡単に得られ、その回折画像により精度の高い欠陥検出を行なうことができる。また、照明部３の傾き角度の設定は、角度設定用の半導体ウェハ２に対して事前に実行し、その後の半導体ウェハ２の欠陥検査に適用する。これにより、多様なパターンを有する半導体ウェハ２についても対応することができる。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１、図２と同様である。本第２の実施の形態では、半導体ウェハ２上の照明を照射する位置を、２個所以上設定する。この場合も第１の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上に載置される。次に、ライン状照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での照射位置が、ホストコンピュータ５により設定される。
【００４６】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部６の表示例を示す図である。本第２の実施の形態では、予め半導体ウェハ２表面を撮像し、図５に示すように画像表示部６にウェハ画像２１を表示させる。検査者は、入力部７から画像表示部６上に表示されたカーソル２２ａを移動させて、表示されたウェハ画像２１上で２個所以上にライン状照明の照射位置２２を設定する。
【００４７】
この照射位置２２の設定のために、例えば事前にウェハ画像２１上のチップ２３の縦サイズ（ステージ１の移動方向のサイズ）を入力しておく。そして、所定のチップ２３上にカーソル２２ａにより最初の照射位置２２を設定する。さらに、この最初のチップ２３上の照射位置２２から、一つのチップ２３のサイズ分づつずらした第２番目以降の照射位置２２を、行方向に順次ウェハ画像２１上に自動的に設定する。この場合、各照射位置２２は、各チップ２３上で同じ位置になる。勿論これに限らず、各照射位置２２を個別にカーソル２２ａにより設定してもよい。また、各照射位置２２のライン（横カーソル）に対して垂直なライン（縦カーソル）を設定して領域を絞り込んで設定することもできる。
【００４８】
この状態で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、回動開始位置となる初期設定角度に設定する。その状態から、半導体ウェハ２上の最初の照射位置２２に対して初期設定角度から照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光のデータは、ホストコンピュータ５に送られる。
【００４９】
ホストコンピュータ５は、照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値として画像解析部５０１に出力する。画像解析部５０１は、画像処理により、輝度値と角度との関係を示す図４に示すようなグラフ２０を生成する。このような回折光の輝度値の平均値を求める動作とグラフの生成は、全ての照射位置２２に対して行なわれる。画像解析部５０１は、各照射位置２２に対応する輝度値と角度との関係を示すグラフを生成し、それらのグラフに基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００５０】
判定部５０２は、これらのグラフから撮像部４により撮像される回折光の１次光の位置の平均を求め、その平均値を全照射位置２２での回折光の１次光の位置と判定する。この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。照明角度制御部１０は、この判定結果に応じて、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定する。また、この設定された傾き角度は、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
【００５１】
本第２の実施の形態によれば、半導体ウェハ２上のライン状照明を照射する位置を２個所以上設定し、各個所での回折光の輝度値の平均値を求めるとともに、各平均輝度値と角度との関係を示すグラフ２０を生成する。これらのグラフの平均から回折光の１次光を検出し、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定する。これにより、上記第１の実施の形態に比べてさらに精度の高い傾き角度の設定を実現できる。
なお、上記第２の実施の形態では、グラフの生成時に輝度値の平均値を求めているが、最大値、標準偏差値などの統計手法を用いてもよい。また、上記の干渉像と対比することにより、各ラインの輝度値を予想し重み付けを行なうなどの手法を用いてもよい。
【００５２】
本発明の第３の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１、図２と同様である。本第３の実施の形態では、半導体ウェハ２のパターンの状態により回折光の１次光がうまく検出できない場合でも、回折光の１次光を撮像できる最適な角度に照明部を設定する。
ところで、第１，第２の実施の形態において、半導体ウェハ２のパターンの状態によっては、画像解析部５０１により生成された照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた回折光の平均輝度値と角度との関係を示すグラフが、例えば図６に示すように、ｎ次光位置での山が不明瞭に現われることがある。このようなグラフ２０ａからは、回折光の１次光位置が検出できず、判定部５０２で回折光の１次光を判定できない。この場合、ホストコンピュータ５が、記憶部５０３に予め記憶された１次光位置に対応する所定角度（予め設定された基準傾き角度）、例えば、暗視野像による傷などが見やすい角度に設定する。この所定角度は、予めシミュレーションにより求められた角度、前回の欠陥検出時に用いられた傾き角度、または暗視野像を取得できる４５度の位置に対して５度〜１０度程ずれた角度に設定される。あるいは検査者が、図６に示すグラフ２０ａ上で、回折光の１次光と思われる位置２４を指定することもできる。そして、これら設定された角度や、指定された回折光の１次光の位置２４に基づいて、照明角度制御部１０により、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度が設定される。また、この傾き角度は、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
【００５３】
また、画像解析部５０１が、図示しないストッカにおける複数枚（例えば５枚）の各半導体ウェハ２について、それぞれ輝度値と角度との関係を示す図４に示すようなグラフ２０を生成し、検査者が入力部７より選択した最も適切なグラフ上で回折光の１次光の位置を指定するようにしてもよい。あるいは判定部５０２が、画像解析部５０１で生成されたグラフのうち最も適切なグラフを選択し、そのグラフ上の回折光の１次光の位置を自動設定するようにしてもよい。このような場合、複数のグラフのいずれかに図６に示すような回折光の１次光が検出できないものがあっても、図４に示すような最も適切なグラフから回折光の１次光の位置を判定することができる。また判定部５０２が、前記複数のグラフから、回折光の１次光の位置の平均値を求めるか、あるいは輝度値が最大値となる回折光の１次光の位置を求め、その位置を自動設定するようにしてもよい。以上の複数枚の半導体ウェハ２に係る処理において、そのグラフが他のグラフと大きく異なる半導体ウェハ２は、検査対象から外すようにする。
【００５４】
本第３の実施の形態によれば、半導体ウェハ２のパターンの状態により回折光の１次光がうまく検出できない場合に、予め決められた基準角度に設定したり、あるいはグラフ上で回折光の１次光の位置２４を指示したり、更に複数枚の被検体（半導体ウェハ）に対して生成された複数のグラフ２０から最も適切なグラフを選択するか、もしくは複数のグラフの平均値から１次光の位置を求める。これにより、図６に示すような不適切なグラフが生成されても、回折光の１次光を正確に撮像できる照明部３の最適な角度を、設定することができる。
【００５５】
本発明の第４の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１、図２と同様である。本第４の実施の形態では、半導体ウェハ２上の１つのチップ中におけるパターンの幅、形状、方向などの異なる複数に細分化された領域に対して、照明部の照射位置を設定する。この場合も第１〜第３の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上に載置される。次に、照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での位置が、ホストコンピュータ５により設定される。
【００５６】
図７Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部６の表示例を示す図、図７Ｂ、図７Ｃは、図７Ａの部分拡大図である。この場合、予め半導体ウェハ２表面を撮像し、画像表示部６に図７Ａに示すようにウェハ画像２５を表示させる。この場合、ウェハ画像２５には、行列状に配列された多数のチップ２６が表示される。これら各チップ２６は、図７Ｂに示すように、パターンの幅、形状、方向などの異なる複数のパターン領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃを有している。
【００５７】
この状態で、検査者が入力部７を操作して、画像表示部６上に表示されたカーソル２７ａを移動させて、ウェハ画像２５上の所定のチップ２６の列を指定するとともに、所定の領域を指定する。この場合、パターン領域２６ａ上を指定したカーソル２７ａ上にマウスポインタ等によってパターン領域２６ａに相当する領域２６１を指定したとすると、ホストコンピュータ５により、ウェハ画像２５上での照明の照射位置２７は、図７Ｃに示すように、各チップ２６のパターン領域２６ａに相当する領域２６１を横切るように設定される。ここで、チップ２６が行方向にも存在する場合は、照射位置２７から一つ分のチップ２６のサイズ（縦方向のサイズ）を計算し、他の照射位置２７についても各チップ２６のパターン領域２６ａに相当する領域２６１を横切るように設定する。
【００５８】
この状態で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、回動開始位置となる初期設定角度に設定する。その状態から、半導体ウェハ２上の最初の照射位置２７に対して照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により領域２６１に相当するパターン２６ａ表面からの回折光を取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光のデータが、ホストコンピュータ５に送られる。
【００５９】
ホストコンピュータ５は、照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた領域２６１に相当する回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値として画像解析部５０１に出力する。画像解析部５０１は、画像処理により、輝度値と角度との関係を示す図４に示すようなグラフ２０を生成する。このような回折光の輝度値の平均値を求める動作とグラフの生成は、複数の照射位置２７に対して行なわれる。画像解析部５０１は、各照射位置２７に対応する輝度値と角度との関係を示すグラフを生成し、それらのグラフに基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００６０】
判定部５０２では、これらのグラフから各パターン領域２６ａに対する回折光の１次光の位置の平均を求め、その平均値を全照射位置２７での回折光の１次光の位置と判定する。この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。照明角度制御部１０は、この判定結果に応じて、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定する。また、この設定された傾き角度は、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
【００６１】
本第４の実施の形態ではチップ２６のパターン領域２６ａについて述べたが、他のパターン領域２６ｂ、２６ｃについても同様に領域を設定して照明位置を設定することにより、各パターン領域２６ｂ、２６ｃ毎に最適な回折光の１次光を検出できる。これにより、チップ２６の各パターン領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃについて、個別に最適な照明位置に設定された状態で回折光の１次光の撮像を行なうことができる。また、一つ（一列）のパターン２６ａの範囲内にて複数の照射位置を設定し、それらの照射位置での回折光の１次光の位置の平均を求め、その平均値を全照射位置での回折光の１次光の位置と判定することもできる。
【００６２】
なお、このようなチップ２６上での各パターン領域２６ａ〜２６ｃに対する領域の設定には、チップ設計工程に用いられるＣＡＤ情報（設計情報）を使用することもできる。このＣＡＤ情報は、ＣＡＤ部３２から設計情報解析部３１を介してホストコンピュータ５に取り込まれる。また、この場合、ＣＡＤ情報から領域を設定することにより、その領域２６ａ〜２６ｃの中心とライン照明方向の幅を検出し、照明位置２７及び領域２６１を自動設定することも可能である。
本第４の実施の形態によれば、半導体ウェハ２上のチップ２６の各パターン領域２６ａ〜２６ｃごとに照明部３の傾き角度が設定できるので、チップ２６の詳細情報を得たい場合にも、精度の高い回折像を取得することができる。
【００６３】
本発明の第５の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１、図２と同様である。本第５の実施の形態では、画像解析により生成された輝度値と角度の関係を示すグラフの片側（輝度値の軸を中心として角度の軸の＋側または−側）を用いて、回折光の１次光を検出する。この場合も第１〜第４の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上に載置される。次に、ライン照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での照射位置が、ホストコンピュータ５により設定される。
【００６４】
この状態で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、回動開始位置となる初期設定角度に設定する。その状態から、照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光のデータは、ホストコンピュータ５に送られる。
ホストコンピュータ５は、照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値として画像解析部５０１に出力する。画像解析部５０１は、画像処理により、図８に示すような輝度値と角度との関係を示すグラフ２０ｃを生成する。画像解析部５０１は、そのグラフに基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００６５】
判定部５０２では、最大輝度値を越える回折光の０次光は、照明部３の傾き角度が４５度のときに撮像部４に取り込まれるとして、図８に示すように片側のグラフ２０ｃのみを用いる。つまり判定部５０２は、図８において、０次光の位置を頂点としてグラフ上を図中右方向に移動しながら輝度値を追跡していき、輝度値が０次光位置から１度下降して次の頂点に達した位置２８を、回折光の１次光位置と判定する。なお、回折光のうち１次光の存在する範囲がある程度わかっている場合は、事前に１次光の予想位置の前後近傍を回動範囲として指定して、その範囲内で得られたグラフの頂点を検出することにより、１次光の位置を判定してもよい。また、０次光の予想位置から照明部３の傾き角度を変えながら１次光を確実に得られる範囲を指定して、その範囲内で１次光の頂点を検出することもできる。
【００６６】
この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。照明角度制御部１０は、この判定結果に応じて、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定する。また、この傾き角度は、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
本第５の実施の形態では、画像解析により生成された輝度値と角度との関係を示す図８に示すような片側のグラフのみを使って回折光の１次光を検出できるので、速やかな角度設定を行なうことができる。また、照明部３の回動範囲を１次光が確実に含まれる範囲として指定し、１次光の位置を判定するようにすれば、さらに速やかに１次光の位置設定を行なうことができる。
【００６７】
本発明の第６の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１、図２と同様である。本第６の実施の形態では、画像解析により生成された輝度値と角度の関係を示すグラフ上で、回折光の０次光が正反射角である４５度の角度の位置からずれていても、回折光の１次光を検出できる。この場合も第１〜第５の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上に載置される。次に、ライン照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での照射位置が、ホストコンピュータ５により設定される。
【００６８】
この状態で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、回動開始位置となる初期設定角度に設定する。その状態から、照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光データは、ホストコンピュータ５に送られる。
ホストコンピュータ５は、照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値として画像解析部５０１に出力する。画像解析部５０１は、画像処理により、図９Ａに示すような輝度値と角度との関係を示すグラフ２０を生成する。画像解析部５０１は、そのグラフ２０に基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００６９】
判定部５０２では、このグラフ２０から輝度値の各頂点を検索する。判定部５０２は、図９Ｂに示すように頂点を含む隣接する輝度値ａ、ｂ、ｃの３点のデータに基づいて、中央の点の輝度値ｂが両側の点の輝度値ａ、ｃより高いときに頂点と判断する。このようにして判定部５０２は、図９Ｃに示すようにグラフ上を移動しながら輝度値を追跡し、全ての頂点２９ａ〜２９ｅを検索する。判定部５０２は、これらの頂点２９ａ〜２９ｅのうち最大輝度値を越えており輝度値が１番高いものを、回折光の０次光と判断し、最大輝度値を越えることなく輝度値が２番目に高いもの（２９ｄ）の位置を回折光の１次光と判定する。すなわち、グラフ上で輝度値が１番高い頂点から下がった後に上がり、再び頂点となる位置が回折光の１次光となる。なお、グラフ上で回折光の１次光の位置に対応する角度が回折角である。また、グラフにノイズが生じている場合は、平滑化処理をすればよい。
【００７０】
この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。照明角度制御部１０は、この判定結果に応じて、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定する。また、この傾き角度は、ホストコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
【００７１】
本第６の実施の形態では、画像解析により生成された輝度値と角度との関係を示すグラフ上で頂点のみを算出していくので、仮に、回折光の０次光が正反射角である４５度の角度の位置からずれていても、回折光の１次光の位置を確実に検出することができる。
なお、上述した各実施の形態では、一貫して回折光の１次光を検出する場合を述べたが、回折光の２次光や３次光などのｎ次光（ｎは自然数：ｎ＝１，２，…）を検出して、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度を設定することもできる。また、上述した各実施の形態では、半導体ウェハ２の欠陥検出の場合を述べたが、液晶ガラス基板についても適用できる。さらに、上述した各実施の形態では、撮像部４を固定して照明部３の傾き角度を設定するようにしたが、照明部３を固定して撮像部４の傾き角度を設定するようにしてもよい。
【００７２】
この結果、第１〜６の実施の形態に係る本発明によれば、回折光を撮像する際の照明部の最適な傾き角度の設定を自動的に行なうことができるとともに、多様な被検体にも対応できる。また、本発明によれば、２個所以上の照射位置から取り込まれる回折光から１次光が検出され、照明部の傾き角度が設定されるので、さらに精度の高い傾き角度の設定を実現できる。さらに、本発明によれば、被検体上で指定した各領域ごとに照明部の最適な傾き角度を設定できる。
【００７３】
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図である。図１０において、ステージ１上には、被検体である半導体ウェハ２が載置されている。ステージ１の上方には、ライン状の照明部３とラインセンサカメラなどからなる撮像部４とが配置されている。照明部３は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度θｉ傾けて配置されており、ライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射する。撮像部４は、半導体ウェハ２の表面に対して光軸が所定角度θｄ傾けて配置されており、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの回折光を、１ラインずつ撮像する。なお、撮像部４と照明部３のそれぞれの光軸は、半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、所定の範囲内で調整できる状態で配置されている。
【００７４】
図１１は、上記欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図である。図１１において、パーソナルコンピュータ５０には、撮像部４、ステージ移送回転制御部８、光学系制御部９、照明角度制御部１０、基板搬送部１１、及び撮像角度制御部１２が接続されている。光学系制御部９と照明角度制御部１０には、照明部３が接続されている。ステージ移送回転制御部８には、ステージ１が接続されている。ステージ移送回転制御部８と撮像角度制御部１２には、撮像部４が接続されている。
【００７５】
パーソナルコンピュータ５０は、画像解析部５０１、判定部５０２、記憶部５０３、画像取込部５０４、及び表示部５０５を有している。その他パーソナルコンピュータ５は、図示しないＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、キーボード、マウスなどの一般的な機能を有している。
パーソナルコンピュータ５０は、回折光を撮像するのに最適な照明部３の傾き角度と最適な撮像部４の傾き角度とを設定するために必要な各種制御を実行する機能を有している。画像解析部５０１は、後述する図１３に示すような輝度値と角度との関係を示すグラフ２０ｃを生成する。また画像解析部５０１は、撮像部４により撮像された画像を解析処理し、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を表示部５０５に表示させる。判定部５０２は、画像解析部５０１で生成される輝度値と角度との関係を示すグラフに基づいて、撮像部４により撮像される回折光で最も観察に適しているｎ次光の位置を判定する。
【００７６】
ステージ移送回転制御部８は、撮像部４での撮像に同期したピッチで、半導体ウェハ２を載置したステージ１を一方向に移動させ、また、回転、及び位置決めを制御する。光学系制御部９は、干渉画像を取得する際、干渉フィルタ４１の挿入や、照明部３の光量を制御する。照明角度制御部１０は、パーソナルコンピュータ５０の指示に応じて照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を制御する。撮像角度制御部１２は、パーソナルコンピュータ５０の指示に応じて撮像部４の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を制御する。基板搬送部１１は、半導体ウェハ２を１枚ずつ図示しない収納ストッカ（カセット）から取り出してステージ１上に載置し、欠陥検査の後、ステージ１上の半導体ウェハ２をストッカまで戻す。
【００７７】
次に、以上のように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。
図１２は、上記欠陥検出装置における照明部と撮像部の傾き角度の設定手順を示すフローチャートである。まず、回折光を撮像するのに最適な照明部３の傾き角度と最適な撮像部４の傾き角度とを設定する。検査者により、パーソナルコンピュータ５０の図示しないメニュー画面から、良好な回折画像を撮像するための照明角度と撮像角度の設定開始が指示されると、図１２に示すフローチャートが実行される。
【００７８】
まず、基板搬送部１１により、図示しないストッカから回折光の角度設定用の半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。そして、ステージ移送回転制御部８により、半導体ウェハ２を載置したステージ１の位置決めがされる。
次にステップＳ１１で、パーソナルコンピュータ５０は、ライン状照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での照射位置を設定する。ステップＳ１２で、初め撮像角度制御部１２が、回折光を撮像する撮像部４の傾き角度を設定する。ステップＳ１３で、照明角度制御部１０は、照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を、初期設定角度（回動開始位置）に設定する。ステップＳ１４で、この初期設定角度から照明部３の傾き角度を順に変えながら、各傾き角度ごとに、撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を、１ラインずつ取り込む。撮像部４に取り込まれた回折光のデータは、パーソナルコンピュータ５０の画像取込部５０４に送られる。
【００７９】
ステップＳ１５で、画像取込部５０４では、照明部３の傾き角度ごとに撮像部４により取り込まれた回折光を輝度値データに変換する。画像解析部５０１では、照明部３の傾き角度ごとに取り込まれた回折光の輝度値の平均値を求め、これら平均輝度値を各傾き角度に対応する輝度値とし、画像処理により、図１３に示すような輝度値と角度との関係を示すグラフ２０ｃを生成する。画像解析部５０１は、このグラフに基づく情報を判定部５０２へ送る。
【００８０】
ステップＳ１６で、判定部５０２は、前記グラフから撮像部４により撮像される回折光で最も観察に適しているｎ次光の位置を判定する。この判定部５０２での判定結果は、照明角度制御部１０へ送られる。ステップＳ１７で、照明角度制御部１０は、判定部５０２での判定結果に応じて、照明部３の半導体ウェハ２に対する例えば１次光の傾き角度Ａを設定する。またステップＳ１８で、この設定された傾き角度Ａは、パーソナルコンピュータ５の記憶部５０３に記憶される。
以上の一連の動作で、回折光の１次光が撮像されない場合は、上記ステップＳ１２に戻って、撮像部４の傾き角度を変更し、再び上記フローチャートに従って回折光を取り込む。
【００８１】
次に、以上のように照明部３と撮像部４が最適な傾き角度Ａに設定された状態で、半導体ウェハ２に対する欠陥検査を行なう。まず、検査者により、パーソナルコンピュータ５の図示しないメニュー画面から欠陥検査の開始が指示されると、基板搬送部１１により、図示しないストッカから被検体として半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。この状態から、ステージ移送回転制御部８によりステージ１が一方向（Ｘ方向）に一定速度で移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向の１ラインずつの回折光が撮像される。撮像部４で撮像された各回折画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまで画像取込部５０４を介して画像解析部５０１に転送される。
【００８２】
その後、半導体ウェハ２全面について回折画像の撮像が終了すると、光学系制御部９により、干渉フィルタ４１が撮像光路中に挿入されるとともに、照明部３の光量が最適に制御される。また、照明角度制御部１０により照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度が、さらに撮像角度制御部６により撮像部４の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度が、干渉画像を撮像するのに最適な角度に設定される。なお、照明部３と撮像部４の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度は、それぞれ正反射角度となる。この干渉画像に対する照明部３及び撮像部４の最適な角度設定は、後述する第１８〜２１の実施の形態のいずれかの方法によって行なわれる。
【００８３】
この状態から、ステージ移送回転制御部８により、ステージ１が回折画像を撮像したときと反対の方向（−Ｘ方向）に一定速度で移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向の１ラインずつの干渉光が撮像される。撮像部４で撮像された各干渉画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまで、画像取込部５０４を介して画像解析部５０１に転送される。
【００８４】
その後、半導体ウェハ２全面について回折画像と干渉画像の撮像が終了すると、これらの画像について画像解析部５０１で画像解析処理が行なわれる。この処理により、半導体ウェハ２上のレジスト膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥が抽出され、それら欠陥の種類、数、位置、面積などの情報が表示部５０５に表示される。
【００８５】
欠陥検査が終了した半導体ウェハ２は、基板搬送部１１により上記ストッカに戻される。続いて、上記ストッカから未検査の半導体ウェハ２が基板搬送部１１により搬送され、ステージ１上に載置される。この場合、改めて回折画像を撮像するにあたり、パーソナルコンピュータ５０の記憶部５０３に記憶された照明部３の傾き角度Ａが読み出される。そして照明角度制御部１０により、照明部３の半導体ウェハ２に対する傾き角度が自動的に最適な状態に設定される。
【００８６】
本第７の実施の形態によれば、照明部３の傾き角度を変えながら、各傾き角度ごとに撮像部４により半導体ウェハ２表面からの回折光を取り込み、この回折光の輝度値の平均値を求めるとともに、平均輝度値と傾き角度との関係を示す図１３に示すようなグラフ２０ｃを生成する。このグラフから回折光の１次光を判定し、この判定結果に基づいて照明部３の傾き角度を設定する。これにより、回折光を撮像する際に照明部３の最適な傾き角度を自動的に設定することができ、良質な回折画像を簡単に得られ、その回折画像により精度の高い欠陥検出を行なうことができる。
【００８７】
また、照明部３の傾き角度の設定は、全ての半導体ウェハ２に対して行なうのではなく、角度設定用の半導体ウェハ２に対して事前に実行し、その後の半導体ウェハ２の欠陥検査に適用する。これにより、検査時間をより短縮できる。このように、実際に欠陥検査を行なう半導体ウェハ２を用いて、照明部３と撮像部４の傾き角度を設定するので、多様なパターンを有する半導体ウェハ２についても対応することができる。
【００８８】
また、上記欠陥検出装置は、一対の照明部３と撮像部４を用い、それらの傾き角度を変えることで、回折画像と干渉画像の両方を撮像することができる。この際、半導体ウェハ２を載せたステージ１を一往復させ、往路で回折画像を、復路で干渉画像を撮像することにより、短時間で回折画像と干渉画像を得られる。このとき、照明部３と撮像部４の傾き角度は、往路では回折光を、復路では干渉光を撮像するための角度となる。また、照明部３による照射方向はステージ１が往復する間固定されているため、撮像された回折画像と干渉画像の座標合わせを正確に行なうことができる。なお、回折光と干渉光以外の光（例えば散乱光）を撮像する場合は、照明部３と撮像部４の傾き角度を適宜変え、ステージ１を必要な回数分往復させる。
【００８９】
本発明の第８の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１０、図１１と同様である。本第８の実施の形態では、図１４に示すように、輝度値と角度との関係を示すグラフ２０ｃにおいて、回折光の１次光に相当する輝度値ピークｐに対応する照明角度を最適とせず、輝度値ピークｐ付近で、輝度値が少し下がり、輝度値の変化の大きな所ｐ１に対応する照明角度を最適な照明角度とする。この場合も第７の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により図示しないストッカから半導体ウェハ２を取り出し、ステージ１上に載置する。
【００９０】
次に、図１２に示したフローチャートに従って、回折光の輝度と照明角度との関係を示すグラフを生成する。この時、最適な照明角度を決定するに当たり、判定部５０２は回折光の１次光に相当する輝度値ピークをグラフ上から探す。その場合、輝度値ピーク付近は、パターンピッチなどの半導体ウェハ２の表面状態が少し変化した程度では、輝度値は大きく変化しないため、回折光の変化が敏感ではない。よって判定部５０２により、輝度値ピークから少しずれ、輝度値の変化が大きいと判定された所の照明角度を、最適な照明角度に設定することで、欠陥に対し感度の高い回折画像を撮像することができる。
【００９１】
本発明の第９の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１０、図１１と同様である。本第９の実施の形態では、図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、回折光の輝度値と照明角度との関係を示すグラフ２０ｃ上に、下式により求めた１〜ｍ次光がでる照明角度、パターンピッチ、及び撮像角度を重ねて表示する（ｍは、３次光程度まで）。
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ  …式（１）
θｉ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎθｄ−ｍλ／ｐ）…式（２）（式（１）をθｉで展開した）
θｄ：撮像部傾き角度
θｉ：照明部傾き角度
ｍ：回折光の次数
λ：照明の波長
ｐ：パターンピッチ
図１５Ａでは、表示部５０５に、パターンピッチ１５１と撮像角度（図では、カメラ角度）１５２の値を入力可能に表示し、その値に対応して１〜ｍ次光が出る照明角度を指定するための指標、例えばスライダー１５３（またはポインター）をグラフ２０ｃに重ねて表示している。
図１５Ｂでは、表示部５０５に、撮像角度（図では、カメラ角度）１５４を入力可能に表示し、回折光の１次光が出る時のパターンピッチ１５５の表示と照明角度１５６の表示とを平行させ、グラフ２０ｃに重ねて表示している。また図１５Ｂでは、照明部３の傾き角度を指定する角度指定スライダー１５７を表示し、そのスライダー１５７が示す傾き角度（照明角度）１５６をグラフ右下に表示している。これにより、検査者がスライダー１５７を左右に移動するたびに角度の表示が更新され、スライダー１５７が示す角度を回折光の１次光が出る照明角度として、上式（１）からパターンピッチ７１が計算され、その値がグラフ右下に表示される。さらに、照明部３が撮像部４の方に傾いた時、照明部３の傾き角度が撮像部４に入る回折光を遮光する角度となる場合があるので、図１５Ｂでは、そのような角度範囲を照明部３の傾き角度の設定不可能範囲１５８として表示している。
【００９２】
さらに、パターンピッチの値を変更したり、撮像角度を変更することで、即座に上式から、１〜ｍ次光が出る照明角度を再計算したり、回折光の１次光が出る時のパターンピッチを再計算して、グラフ上に再表示することで、撮像した回折光から生成したグラフの輝度ピークが、どの値のパターンピッチから発生しているかを確認できる。
【００９３】
また、もし１次光の輝度ピークがグラフ上になかった場合は、撮像部４の傾き角度を変更し再計算することで、実際に回折光を撮像しなくとも、撮像部４の傾き角度がいくつであれば回折光の１次光が撮像できるかなどを知ることができる。そのため、実際に撮像する回折画像を、目的とする検査部分のパターンピッチに対応づけられるので、より精度の高い欠陥検出を行なえる。
なお、グラフ表示は図１５Ａ、図１５Ｂに示したものに限らず、例えば図１５Ａと図１５Ｂを合成したようなグラフ表示を行なってもよい。
【００９４】
本発明の第１０の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１０、図１１と同様である。本第１０の実施の形態では、半導体ウェハ２上の１つのチップ中におけるパターン幅、形状、方向などの異なる複数に細分化された領域に対して、照明部の照射位置を指定する。さらに、照射位置での指定領域間の輝度値のコントラストを、その照明角度、撮像角度での輝度値としている。この場合も第７〜第９の実施の形態と同様に、基板搬送部１１により、図示しないストッカから半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上に載置される。次に、照明を照射する照明部３の半導体ウェハ２上での位置が、パーソナルコンピュータ５０により設定される。
【００９５】
図１６Ａは、本発明の第１１の実施の形態に係る欠陥検出装置における表示部５０５の表示例を示す図、図１６Ｂ，図１６Ｃは、図１６Ａの部分拡大図である。この場合、予め半導体ウェハ２表面を撮像し、表示部５０５に図１６Ａに示すようにウェハ画像２５を表示させる。この場合、ウェハ画像２５には、行列状に配列された多数のチップ２６が表示される。これら各チップ２６は、図１６Ｂに示すように、パターンの幅、形状、方向などの異なる複数のパターン領域２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有している。
【００９６】
この状態で、検査者はパーソナルコンピュータ５０の図示しないメニュー画面から、カーソル２２ａで、ウェハ画像２５上の所定のチップ２６の列を指定するとともに、所定の領域を指定する。この場合、パターン領域２６ａ上を指定したカーソル２７ａ上にマウスポインタ等によってパターン領域２６ａに相当する領域２６１を指定したとすると、ウェハ画像２５上での照射位置２７は、図１６Ｃに示すように、各チップ２６のパターン領域２６ａに相当する領域２６１を横切るように設定される。ここで、チップ２６が行方向にも存在する場合は、照射位置２７から一つ分のチップ２６のサイズ（縦方向のサイズ）を計算し、他の照射位置２７についても各チップ２６のパターン領域２６ａに相当する領域２６１を横切るように設定する。さらに、検査者はその他の領域２８１を指定したとする。この領域２８１は、領域２６１と同様に各チップ２６に存在する。
【００９７】
この状態で、上記欠陥検出装置は図１２に示したフローチャートの動作を実行し、回折光の輝度値を領域２６１と領域２８１ごとに求め、領域２６１内の平均輝度値と領域２８１内の平均輝度値とから両者のコントラストを計算して、その値を、回折光の輝度値とする。そして、回折光の輝度値と傾き角度との関係を示すグラフを生成し、そのグラフからコントラストが最も大きくなる照明角度及び撮像角度を求める。
本第１１の実施の形態によれば、検査者が表示部５０５に表示されたウェハ画像２５上で指定した領域から詳細情報が得られるので、設計データに照らし合わせて指定した場合に比べ、より精度の高い回折画像を取得することができる。
【００９８】
本発明の第１２の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１０、図１１と同様である。本第１２の実施の形態では、図１７に示すように、複数の領域の輝度値、例えば、図１６Ｃに示した領域２６１、領域２８１の輝度値をそれぞれ照明角度と関連付けたグラフ２６１ｇ，２８１ｇを表示部５０５に表示する。これにより、領域２６１、領域２８１のパターンピッチが異なっても、１画面のグラフ上で回折光の１次光に対応する最適な照明角度を決定できる。
【００９９】
また、上記グラフ２６１ｇと２８１ｇとを、表示部５０５に色分けして表示することもできる。これにより、各領域２６１，２８１のグラフ２６１ｇ，２８１ｇを、異なる色で識別できる。この場合、各領域２６１，２８１の輝度値の平均値や最大値を、対応するグラフ２６１ｇ，２８１ｇと合わせて表示することもできる。
本発明の第１３の実施の形態に係る欠陥検出装置は、上記第１１の実施の形態に示したウェハ画像２５と上記第１２の実施の形態に示したグラフ２６１ｇ，２８１ｇとを、表示部５０５に同時に表示する。これにより、ウェハ画像２５上の各領域２６１，２８１とグラフ２６１ｇ，２８１ｇとの対応関係を認識できる。
【０１００】
本発明の第１４の実施の形態に係る欠陥検出装置では、ステージ移送回転制御部８にて、ステージ１の移送制御とともに回転制御を行なう。このステージ１の回転制御は、被検体である半導体ウェハ２のパターンの向きに対応するよう制御される。
【０１０１】
照明部３からライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に照射しながら、ステージ１を直線方向（Ｘ方向）に移動させる場合、半導体ウェハ２のパターンの向きによって、回折光や干渉光が撮像できないことがある。例えば、パターンの向きが照明光のライン方向に対して９０°をなす場合、回折光や干渉光を撮像できなくなる。このような場合、ステージ移送回転制御部８にてステージ１を回転制御し、例えばステージ１をその中心の鉛直線に対して９０°回転させる。これにより、半導体ウェハ２のパターンの向きが照明光のライン方向と同じになるため、回折光や干渉光を撮像することができる。
【０１０２】
本第１４の実施の形態によれば、ステージ１を半導体ウェハ２のパターンの向きに応じて回転制御することで、向きの異なる各パターンについて、回折光や干渉光を撮像することができる。また、ステージ１を所定角度回転させるだけであるため、照明部３と撮像部４とを一体で回転させるのに比べて、容易な回転動作となる。
【０１０３】
本発明の第１５の実施の形態に係る欠陥検出装置では、照明部３から照射される照明光をライン状とせず、半導体ウェハ２の表面全体を一括して照明するか、あるいは半導体ウェハ２表面を部分的にスポット照明するものとする。一括照明の場合、面状の照明光により半導体ウェハ２の表面全体が平均的に照明され、半導体ウェハ２の全領域を一括して撮像することができる。また、スポット照明の場合、点状の照明光により半導体ウェハ２上の所望の領域のみを撮像することができる。
【０１０４】
さらに、上記一括照明と上記第１４の実施の形態に示したステージ１の回転制御とを組み合わせることで、半導体ウェハ２の全パターンを平均的に撮像することができる。また、上記スポット照明と上記ステージ１の回転制御とを組み合わせることで、所望のパターンのみを最適な状態で撮像することができる。
【０１０５】
本発明の第１６の実施の形態に係る欠陥検出装置では、撮像角度制御部１２にて、撮像部４の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を三次元で制御する。上記第８〜第１５の実施の形態では、撮像部４と照明部３の半導体ウェハ２表面に対する傾き角度を二次元で制御しているため、指向性が高い状態で回折光や干渉光を撮像できるとは限らない。本第１６の実施の形態では、撮像部４を三次元で動作させることで、半導体ウェハ２のパターンに応じて、最も指向性の高い回折光や干渉光を撮像できる。これにより、傾き角度を二次元で制御するのみでは捕らえられなかったパターンからの回折光などを撮像できる。
また、撮像部４を三次元で制御する代わりに、照明角度制御部１０にて照明部３の傾き角度を三次元で制御しても、あるいはステージ移送回転制御部８にてステージ１を三次元で揺動するよう制御しても、同様の効果が得られる。
【０１０６】
本発明の第１７の実施の形態に係る欠陥検出装置では、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの散乱光を、１ラインずつ撮像する。この散乱光は、半導体ウェハ２表面に傷などの欠陥が生じているときに発生する。
パーソナルコンピュータ５０は、散乱光を撮像するのに最適な照明部３の傾き角度と撮像部４の傾き角度とを設定する。この場合、角度設定用の半導体ウェハ２として、傷のあるベアウェハや、特定の領域に欠陥のあるウェハが用いられる。
【０１０７】
あるいは、図示しない認識部により角度設定用の半導体ウェハ２上の欠陥を認識し、その欠陥のある領域について、パーソナルコンピュータ５０により最適な照明部３と撮像部４の傾き角度とを設定する。この場合、予め欠陥の種類（傷、塵埃、ごみ等）を分類し、その情報を記憶部５０３に記憶しておき、パーソナルコンピュータ５０により、上記認識部で認識された欠陥の種類を記憶部５０３の情報を基に判定して、その欠陥の種類ごとに傾き角度を設定することもできる。これにより欠陥検査において、半導体ウェハ２上の所定の種類の欠陥からの散乱光だけを撮像することができる。
【０１０８】
なお、上記第７〜第１７の実施の形態では、被検体として半導体ウェハを用いているが、液晶ガラス基板でもよい。
本発明によれば、被検体表面の変化に敏感な回折画像が取り込めるため、より精度の高い欠陥検出が可能とする。また、本発明によれば、被検体面上のパターンピッチなどの情報から、回折光が出射する傾き角度を設定できるので、実際の被検体の表面の状態に応じた回折画像が得られ、多様な被検体にも対応できる。さらに本発明によれば、回折光のコントラストが最大となる個所の傾き角度で回折画像を撮像するので、良好な検査画像を得られ、感度の高い欠陥検出を行なえる。
【０１０９】
以上述べたように本発明によれば、回折光を撮像する際の照明側及び撮像側の少なくとも一方の最適な角度設定を自動的に行なえる。また本発明によれば、パターンピッチや照明光の波長に対応して、照明側及び撮像側の少なくとも一方の最適な角度を試算し、実際に被検体に照明光を照射して得られた回折光と前記角度との関係を示すグラフ上に、対応する情報（パターンピッチや照明光の波長など）を重ねて表示することで、より現実的な回折光の受光角を設定できる。また本発明によれば、設計データに照らし合わせて、検査者と対話的に照明側または撮像側の最適な角度設定を行なうことが可能である。これにより本発明によれば、多様な被検体に対応でき、より検出能力の高い欠陥検出を行なえる。
【０１１０】
図１８は、本発明の第１８の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図である。図１８において、ステージ１上には、被検体である半導体ウェハ２が載置されている。このステージ１は、Ｘ方向に移動可能である。ステージ１の上方には、ライン状の照明部３とラインセンサなどからなる撮像部４とが配置されている。照明部３は、ライン状の照明光を半導体ウェハ２表面に対して斜め方向から照射する。照明部３は、半導体ウェハ２の表面を通る法線Ｓに対する照明光の入射角θが可変自在となるよう配置されている。また、撮像部４は、照明部３からの照明により生じる半導体ウェハ２表面からの干渉観察像を、１ラインずつ撮像する。撮像部４は、半導体ウェハ２の表面を通る法線Ｓに対する撮像角度θが可変自在となるよう配置されている。
【０１１１】
図１９は、上記欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図である。図１９において、ホストコンピュータ５には、撮像部４、画像表示部６、入力部７、ステージ移送回転制御部８、光学系制御部９、照明角度制御部１０、基板搬送部１１、及び撮像角度制御部１２が接続されている。光学系制御部９と照明角度制御部１０には、照明部３が接続されている。ステージ移送回転制御部８には、ステージ移送部１３を介してステージ１と撮像部４が接続されている。撮像角度制御部１２には、撮像部４が接続されている。ホストコンピュータ５は、画像解析部５０１、判定部５０２、及び記憶部５０３を有している。画像表示部６は、液晶またはＣＲＴディスプレイ等からなる。入力部７は、キーボードまたはマウス等からなる。
【０１１２】
ホストコンピュータ５は、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込み、この画像信号を画像処理して半導体ウェハ２の欠陥検査を行なうための一連の制御を実行する。画像解析部５０１は、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などの情報を画像表示部６に表示させる。
【０１１３】
判定部５０２は、入力部７から入力される条件を基に、干渉観察像を撮像するのに最適な角度（最適干渉角度）θ（＝照明光の入射角度θ、撮像部４の撮像角度θ（干渉光の撮像角度））を、下式（３）
θ１＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（２ｎ・ｄ）／λ）））
θ２＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎ（ｃｏｓ−１（（ｎ・ｄ）／λ）））
θ＝θ１＋（θ１−θ２）／２ …（３）
を演算することにより求める。この場合、図１８に示すように、照明部３から放射される照明光の入射角度をθ、撮像部４の撮像角度をθ、この撮像部４で撮像するときの観察波長をλとする。さらに図２０に示すように、半導体ウェハ２の基板２ａ上に１層のレジスト膜２ｂが形成されている場合、レジスト膜２ｂの厚さをｄ、その屈折率ｎとする。判定部５０２は、求めた最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０に送る。
【０１１４】
撮像角度制御部１２は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、撮像角度が該最適干渉角度θになるよう、撮像部４を可動制御する。基板搬送部１１は、半導体ウェハ２を１枚ずつ図示しない収納ストッカ（カセット）から取り出してステージ１上に載置し、欠陥検査の後、ステージ１上の半導体ウェハ２をストッカまで戻すために、図示しない搬送部を制御する。
【０１１５】
ステージ移送回転制御部８は、撮像部４での撮像に同期して、ステージ１をＸ方向等に移動させるステージ移送部１３を駆動し、半導体ウェハ２を載置したステージ１の移送、回転、及び位置決めを制御する。光学系制御部９は、干渉観察像を取得する際、図示しない干渉フィルタ４１の挿入や、照明部３の光量を制御する。照明角度制御部１０は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、照明光の半導体ウェハ２の表面に対する入射角度が該最適干渉角度θになるよう、照明部３を可動制御する。
【０１１６】
次に、以上のように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。
検査者により、入力部７から検査開始が指示されると、ホストコンピュータ５は、検査しようとする半導体ウェハ２上に形成されているレジスト膜２ｂの厚さｄと屈折率ｎ（図２参照）の入力を要求する画面を、画像表示部６に表示する。
【０１１７】
この画面に従い、検査者が入力部７から１層のレジスト膜２ｂの厚さｄと屈折率ｎを入力する。ホストコンピュータ５の判定部５０２は、照明部３から放射される照明光の入射角をθ、撮像部４の撮像角度をθ、この撮像部４で撮像するときの観察波長をλ、レジスト膜２ｂの厚さをｄ、その屈折率をｎとして、上記式（３）を演算する。これにより判定部５０２は、干渉観察像を撮像するのに最適な角度（最適干渉角度）θを求め、この最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０に送る。
【０１１８】
撮像角度制御部１２は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、撮像角度が該最適干渉角度θになるよう、撮像部４を可動制御する。これと同時に照明角度制御部１０は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、照明光の半導体ウェハ２の表面に対する入射角度が該最適干渉角度θになるよう、照明部３を可動制御する。このように、照明部３と撮像部４とが最適干渉角度θに設定されると、半導体ウェハ２に対する欠陥検査が開始される。
【０１１９】
まず、検査者により、入力部７から欠陥検査の開始が指示されると、基板搬送部１１により、図示しないストッカから半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。照明部３は、干渉フィルタ４を通して観察波長λの照明光を放射する。この照明光は、図２０に示すようにレジスト膜２ｂの表面で反射するとともに、レジスト膜２ｂを透過して基板２ａに到達し、この基板２ａの表面で反射する。これらの反射光により干渉観察像が発生し、撮像部４に入射する。
【０１２０】
この状態から、ステージ移送回転制御部８によりステージ１が一定速度でＸ方向に移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向（Ｙ方向）の１ラインずつの干渉観察像が撮像される。撮像部４で撮像された各干渉観察画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまでホストコンピュータ５の画像解析部５０１に転送される。
【０１２１】
その後、半導体ウェハ２全面に対する干渉観察像の撮像が終了すると、これらの画像について画像解析部５０１で画像解析処理が行なわれる。画像解析部５０１は、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などのデータを求めて、画像表示部６に表示する。
【０１２２】
欠陥検査が終了した半導体ウェハ２は、基板搬送部１１により上記ストッカに戻される。続いて、上記ストッカから未検査の半導体ウェハ２が基板搬送部１１により搬送され、ステージ１上に載置される。
本第１８の実施の形態によれば、半導体ウェハ２に形成されているレジスト膜２ｂの厚さｄと屈折率ｎに基づいて、干渉観察像を撮像するときの最適干渉角度θを求め、照射角度と撮像角度が該最適干渉角度θになるよう、照明部３と撮像部４を制御する。すなわち、従来のように複数のバンドパスフィルタを選択交換して段階的に観察波長を選択することなく、照射角度と撮像角度を可変とすることで、連続的に観察波長を変化させることができる。これにより、半導体ウェハ２のレジスト膜２ｂの厚さｄやその屈折率ｎ、さらには照明光の観察波長λの違いによって干渉条件が異なっても、最も好ましい条件で干渉観察像を撮像することができる。
【０１２３】
本発明の第１９の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系、照明系、及び制御系の概略構成は、それぞれ図１８、図１９と同様である。本第１９の実施の形態では、上記第１８の実施の形態と比べてホストコンピュータ５の判定部５０２の機能が相違する。
本第１９の実施の形態は、基板２ａ上にそれぞれ屈折率の異なる多層の薄膜が形成されている半導体ウェハ２を欠陥検査する。このために、ホストコンピュータ５の判定部５０２は、上記第１８の実施の形態とは異なり、次のような機能を有する。
【０１２４】
判定部５０２は、入力部７から入力される条件を基に、図２１に示すような薄膜の厚さｄに対する反射率の関係（反射グラフ）から、干渉観察像を撮像するのに最適な角度（最適干渉角度）θ（＝照明光の入射角θ、撮像部４の撮像角度θ）を求める。この場合、図１８に示すように、照明部３から放射される照明光の入射角をθ、撮像部４の撮像角度をθ、この撮像部４で撮像するときの観察波長をλとする。さらに、半導体ウェハ２の基板２ａ上に多層の薄膜、例えば３層が形成されている場合、１層目の薄膜の厚さをｄ１、その屈折率ｎ１とし、２層目の薄膜の厚さをｄ２、その屈折率ｎ２とし、３層目の薄膜の厚さをｄ３、その屈折率ｎ３とする。判定部５０２は、求めた最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０に送る。
【０１２５】
なお、図２１に示す薄膜の厚さｄに対する反射率の関係（反射グラフ）は、照明光の入射角θと撮像部４の撮像角度θとが共に４５°で、観察波長λが６００ｎｍ、薄膜の屈折率ｎが１．５の条件で計算したグラフである。この反射グラフにおいて、曲線の最上部ａまたは最下部ｃでは、膜厚の変化による反射率の変化幅が少ないので、画像の輝度差が少ない、所謂画像が飽和する状態となる。従って、判定部５０２は、角度θや観察波長λを変化させて、曲線の中腹部ｂを含む範囲に相当する角度θを最適干渉角度θとして設定する。
【０１２６】
次に、以上のように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。
検査者により、入力部７から検査開始が指示されると、ホストコンピュータ５は、検査しようとする半導体ウェハ２上に形成されている複数の薄膜の厚さｄと屈折率ｎの入力を要求する画面を、画像表示部６に表示する。
この画面に従い、検査者が入力部７から、多層の各薄膜の厚さと屈折率を入力する。例えば３層であれば、１層目の薄膜の厚さｄ１とその屈折率ｎ１、２層目の薄膜の厚さｄ２とその屈折率ｎ２、３層目の薄膜の厚さｄ３とその屈折率ｎ３を入力する。ホストコンピュータ５の判定部５０２は、干渉観察像を撮像するときの最適干渉角度θ、すなわち角度θや観察波長λを変化させて、図２１に示すような薄膜の厚さｄに対する反射率の反射グラフから、曲線の中腹部ｂを含む範囲に相当する角度θを最適干渉角度θとして求める。判定部５０２は、この最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０へ送る。
【０１２７】
撮像角度制御部１２は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、撮像角度が該最適干渉角度θになるよう、撮像部４を可動制御する。これと同時に照明角度制御部１０は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、照明光の半導体ウェハ２の表面に対する入射角度が該最適干渉角度θになるよう、照明部３を可動制御する。このように、照明部３と撮像部４とが最適干渉角度θに設定されると、半導体ウェハ２に対する欠陥検査が開始される。
【０１２８】
まず、検査者により、入力部７から欠陥検査の開始が指示されると、基板搬送部１１により、図示しないストッカから半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。照明部３は、観察波長λの照明光を放射する。この照明光は、多層の各薄膜の表面で反射するとともに、多層の各薄膜を透過して基板に到達し、この基板の表面で反射する。これらの反射光により干渉観察像が発生し、撮像部４に入射する。
【０１２９】
この状態から、ステージ移送回転制御部８によりステージ１が一定速度でＸ方向に移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向（Ｙ方向）の１ラインずつの干渉観察像が撮像される。撮像部４で撮像された各干渉観察画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまでホストコンピュータ５の画像解析部５０１に転送される。
【０１３０】
その後、半導体ウェハ２全面に対する干渉観察像の撮像が終了すると、これらの画像について画像解析部５０１で画像解析処理が行なわれる。画像解析部５０１は、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などのデータを求めて、画像表示部８に表示する。
欠陥検査が終了した半導体ウェハ２は、基板搬送部１１により上記ストッカに戻される。続いて、上記ストッカから未検査の半導体ウェハ２が基板搬送部１１により搬送され、ステージ１上に載置される。
【０１３１】
本第１９の実施の形態によれば、半導体ウェハ２に形成されている多層の各薄膜の厚さやその屈折率、さらには照明光の観察波長λの違いによって干渉条件が異なっても、好条件で干渉観察像を撮像することができる。なお、上記説明では最上層薄膜の変化を検出する事を前提としているが、各層毎に好条件で撮像することもできるし、各層毎の欠陥検出結果を比較することにより、任意の層のみで発生している欠陥を検出することができる。
【０１３２】
図２２は、本発明の第２０の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図である。また、図２３は、上記欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図である。図２２、図２３において、図１８、図１９と同一な部分には同符号を付してある。
図２３において、ホストコンピュータ５は、画像解析部５０１、判定部５０２、記憶部５０３、及び角度可変部５０４を有している。ホストコンピュータ５は、半導体ウェハ２上に形成されているレジスト膜２ｂの厚さｄと屈折率ｎが不明な場合、図２４に示す最適干渉角度の設定手順を示すフローチャートに従って、自動的に最適干渉角度θを求める機能を有している。
【０１３３】
角度可変部５０４は、基板搬送部１１に対して、図２２に示すように干渉角度設定用の半導体ウェハをステージ１上に搬送し載置する指令を発する。次に角度可変部５０４は、撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０とに、撮像部４と照明部３とを同期して同一角度で可動させる。すなわち、角度可変部５０４は、撮像角度制御部１２に対して撮像部４を矢印β方向に可動する指令を発するとともに、照明角度制御部１０に対して照明部３を矢印α方向に可動する指令を発する。
【０１３４】
画像解析部５０１は、照明部３と撮像部４とが同じ角度θで同時に可変したとき、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、図２５に示すような角度θと輝度値との関係（干渉の輝度グラフ）を求める機能を有している。なお画像解析部５０１は、照明部３と撮像部４とが同じ角度θで同時に可変したとき、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込み、所定の数ラインの画像データの平均から干渉の輝度グラフを求めることもできる。
【０１３５】
上記干渉角度設定用の被検体は、例えば製造ロット中の半導体ウェハや液晶ガラス基板、または干渉角度設定用として予め用意されたものである。この被検体としては、例えば基板２ａ上に１層の薄膜、または多層の薄膜が形成された半導体ウェハ２がある。また画像解析部５０１は、半導体ウェハ２の欠陥検査時において、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、これら欠陥の種類、数、位置、面積などのデータを求めて、画像表示部６に表示する。
【０１３６】
判定部５０２は、画像解析部５０１により求められた干渉の輝度グラフから、干渉観察像を撮像するときの最適干渉角度θ（＝照明光の入射角θ、撮像部４の撮像角度θ）を求める。判定部５０２は、求めた最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０に送る。
図２５に示す角度θと輝度値との関係において、曲線の最上部ｅまたは最下部ｇでは、レジスト膜２ｂの変化による反射率の変化幅が少ないので、画像の輝度差が少ない、所謂画像が飽和する状態となる。つまり、曲線の最上部ｅは各反射光が強め合うところ（白）であり、最下部ｇは各反射光が弱め合う（黒）ところである。従って判定部５０２は、曲線の中腹部ｆを含む範囲、例えば範囲Ａに相当する角度θを最適干渉角度θとして設定する。
【０１３７】
次に、以上のように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。
図２４は、上記欠陥検出装置における最適干渉角度の設定手順を示すフローチャートである。まず、検査者により、入力部７から最適干渉角度の設定が指示されると、ステップＳ２１で、ホストコンピュータ５は、基板搬送部１１に対して干渉角度設定用の半導体ウェハ２をステージ１上に載置する指令を発する。これにより基板搬送部１１は、図示しないストッカから半導体ウェハ２を取り出し、ステージ１上まで搬送して載置する。続いてステージ移送回転制御部８は、半導体ウェハ２を載置したステージ１を位置決めする。
【０１３８】
次に、ステップＳ２２で、ホストコンピュータ５の角度可変部５０４は、撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０とに対して、それぞれ撮像部４と照明部３とを同期して同一角度で可動する指令を発する。これにより図２２に示すように、照明部３は矢印α方向に順次可動して照明光の入射角度θを可変し、これと同時に撮像部４は矢印β方向に順次可動して撮像角度θを照明光の入射角θと同一角度で可変する。なお、このときステージ１は、停止している。撮像部４は、照明光の入射角度θと撮像角度θとが同時に可変している間、干渉観察像を撮像する。撮像部４は、各干渉観察像を上記照明光の入射角度θと撮像角度θとの可変が終了するまで、ホストコンピュータ５の画像解析部５０１に転送する。
【０１３９】
ステップＳ２３で、画像解析部５０１は、照明部３と撮像部４とが同じ角度θで同時に可変したとき、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理する。そして画像解析部５０１は、図２５に示すような１層または多層の薄膜が形成された半導体ウェハ２に対する角度θと輝度値との関係からなる干渉の輝度グラフを求める。
次にステップＳ２４で、判定部５０２は、画像解析部５０１により求められた干渉の輝度グラフから、図２５に示す曲線の中腹部ｆを含む範囲、例えば範囲Ａに相当する角度θを最適干渉角度θとして求める。判定部５０２は、この最適干渉角度θを撮像角度制御部１２と照明角度制御部１０に送る。ステップＳ２５で、判定部５０２は、最適干渉角度θを記憶部５０３に記憶する。
【０１４０】
撮像角度制御部１２は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、撮像角度が該最適干渉角度θになるよう、撮像部４を可動制御する。これと同時に照明角度制御部１０は、判定部５０２から最適干渉角度θを受け、照明光の半導体ウェハ２の表面に対する入射角度が該最適干渉角度θになるよう、照明部３を可動制御する。このように、照明部３と撮像部４とが最適干渉角度θに設定されると、基板搬送部１１により半導体ウェハ２が上記ストッカに戻され、続いて半導体ウェハ２に対する欠陥検査が開始される。
【０１４１】
まず、検査者により、入力部７から欠陥検査の開始が指示されると、基板搬送部１１により、図示しないストッカから半導体ウェハ２が取り出され、ステージ１上まで搬送されて載置される。照明部３は、観察波長λの照明光を放射する。この照明光は、図２０に示すようにレジスト膜２ｂの表面で反射するとともに、レジスト膜２ｂを透過して基板２ａに到達し、この基板２ａの表面で反射する。これらの反射光により干渉観察像が発生し、撮像部４に入射する。
【０１４２】
この状態から、ステージ移送回転制御部８によりステージ１が一定速度でＸ方向に移動され、これに同期して、撮像部４によりステージ１の移動方向に直交する方向（Ｙ方向）の１ラインずつの干渉観察像が撮像される。撮像部４で撮像された各干渉観察画像は、半導体ウェハ２全面の走査が終了するまでホストコンピュータ５の画像解析部５０１に転送される。
【０１４３】
その後、半導体ウェハ２全面に対する干渉観察像の撮像が終了すると、これらの画像について画像解析部５０１で画像解析処理が行なわれる。画像解析部５０１は、撮像部４から出力された１ライン毎の画像信号を取り込んで再構成し、この再構成された画像データを解析処理して、１層または多層の薄膜が形成された半導体ウェハ２上の膜厚むら、塵埃、傷などの欠陥を抽出し、それら欠陥の種類、数、位置、面積などのデータを求めて、画像表示部８に表示する。
欠陥検査が終了した半導体ウェハ２は、基板搬送部１１により上記ストッカに戻される。続いて、上記ストッカから未検査の半導体ウェハ２が基板搬送部１１により搬送され、ステージ１上に載置される。
【０１４４】
本第２０の実施の形態によれば、半導体ウェハ２に形成されているレジスト膜２ｂの厚さｄと屈折率ｎが不明な場合、照明光の入射角度θと撮像角度θとを同時に可変させて干渉観察像を撮像し、その干渉観察像の画像データを解析処理して干渉の輝度グラフを求め、この干渉の輝度グラフから最適干渉角度θを求める。これにより、半導体ウェハ２に形成されているレジスト膜２ｂの厚さｄとその屈折率ｎが不明な場合でも、最適干渉角度θを自動的に求め、半導体ウェハ２のレジスト膜２ｂの厚さｄやその屈折率ｎ、さらには照明光の観察波長λの違いによって干渉条件が異なっても、好条件で干渉観察像を撮像することができる。
この場合、干渉角度設定用の半導体ウェハ２として基板２ａ上に１層の薄膜、または多層の薄膜を形成したものを用いることにより、被検体の半導体ウェハ２が１層または多層の薄膜が形成されたものであっても、自動的に最適干渉角度θを求めることができる。
【０１４５】
なお、上記第１８〜第２０の実施の形態では、半導体ウェハ２を載置したステージ１を移動させて干渉観察像を撮像しているが、ステージ１を停止し、照明部３と撮像部４とを一体的に移動させながら干渉観察像を撮像するようにしてもよい。また、被検体は半導体ウェハに限らず、例えば液晶ガラス基板などの基板表面の膜厚むら、汚れ、パターンの段差、傷など、マクロ的欠陥を検出するようにしてもよい。また、照明部３から均一な照度を有する照明光を半導体ウェハ２等の被検体に一括照明し、撮像部４により該被検体を一括して撮像し、干渉観察像を取得するようにしてもよい。
【０１４６】
本第２１の実施の形態では、半導体ウェハ２の膜厚むらに対応した干渉観察像を撮像するために、適切な干渉フィルタ４１を撮像光路中に挿入する。例えば、干渉観察像が表層など膜厚むらの変化が大きい層の影響を受ける場合、ホストコンピュータ５の指示により、光学系制御部９は、波長帯域の広い干渉フィルタ４１を撮像光路中に挿入する。あるいは、光学系制御部９は撮像光路中から干渉フィルタ４１を外す。これにより、膜厚むらの変化を受けない干渉観察像を撮像することができる。また、干渉フィルタは、照明部３内に設けても同様の効果が得られる。
【０１４７】
なお、ホストコンピュータ５の記憶部５０３には、撮像対象となる半導体ウェハ２の領域に関する位置情報が、膜厚や屈折率の情報とともに設計データとして記憶されている。ホストコンピュータ５は、この位置情報を基に、半導体ウェハ２の観察領域に応じた干渉フィルタ４１の制御を、光学系制御部９に指示する。
【０１４８】
本第２２の実施の形態では、半導体ウェハ２の状態に応じて、照明光の自動調光を行なう。画像解析部５０１は、撮像された半導体ウェハ２の画像の検査対象領域における輝度値の頻度を示すグラフを作成する。例えば、このグラフの最大輝度値（飽和輝度値）を２５５とした場合、ホストコンピュータ５は、１８０の輝度値で頻度が最大となるよう、光学系制御部９に照明部３に対する調光を行なわせる。この調光は、照明部３内のランプを調整するか、あるいは照明光路に適切なＮＤフィルターを挿入することにより行なわれる。また、上記グラフの作成は、完成品となる全検査対象領域について行なう以外に、部分的な検査対象領域について行なってもよい。これにより、被検体の状態に応じて照明光の調整が行なわれ、より良好な撮像結果が得られる。
以上述べたように本発明によれば、干渉観察像を好条件で撮像することができる。
本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【０１４９】
産業上の利用可能性
本発明によれば、被検体に対する照明側及び撮像側の少なくとも一方の角度を最適な状態に設定できるとともに、多様な被検体に対応可能な欠陥検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置における照明部の傾き角度の設定手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部の表示例を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図７Ａ】本発明の第４の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部の表示例を示す図。
【図７Ｂ】本発明の第４の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部の表示例を示す図。
【図７Ｃ】本発明の第４の実施の形態に係る欠陥検出装置における画像表示部の表示例を示す図。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図９Ａ】本発明の第６の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図９Ｂ】本発明の第６の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図９Ｃ】本発明の第６の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図１０】本発明の第７の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る欠陥検出装置における照明部と撮像部の傾き角度の設定手順を示すフローチャート
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態に係る輝度値と角度の関係を示す図。
【図１５Ａ】本発明の第９の実施の形態に係る輝度値と照明角度の関係を示す図。
【図１５Ｂ】本発明の第９の実施の形態に係る輝度値と照明角度の関係を示す図。
【図１６Ａ】本発明の第１１の実施の形態に係る欠陥検出装置における表示部の表示例を示す図。
【図１６Ｂ】本発明の第１１の実施の形態に係る欠陥検出装置における表示部の表示例を示す図。
【図１６Ｃ】本発明の第１１の実施の形態に係る欠陥検出装置における表示部の表示例を示す図。
【図１７】本発明の第１２の実施の形態に係る輝度値と照明角度の関係を示す図。
【図１８】本発明の第１８の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図。
【図１９】本発明の第１８の実施の形態に係る欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図。
【図２０】本発明の第１８の実施の形態に係るレジスト膜に対する照明光の入射角と撮像角度の関係を示す図。
【図２１】本発明の第１９の実施の形態に係る薄膜の厚さに対する反射率の関係を示す図。
【図２２】本発明の第２０の実施の形態に係る欠陥検出装置の撮像系及び照明系の概略構成を示す図。
【図２３】本発明の第２０の実施の形態に係る欠陥検出装置の制御系の概略構成を示す図。
【図２４】本発明の第２０の実施の形態に係る欠陥検出装置における最適干渉角度の設定手順を示すフローチャート。
【図２５】本発明の第２０の実施の形態に係る輝度値と照明角度の関係を示す図。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
0004671573.tif 000008
【図７Ｂ】
0004671573.tif 000009
【図７Ｃ】
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【図８】
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【図１０】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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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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