(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、適切な検査条件の選定を容易に行える欠陥検査装置を提供することである。【解決手段】  欠陥検査装置１は、光源からの照明光を略平行光束にして被検体を照明する照明手段と、前記照明手段からの平行光束うちの被検体１０１からの反射光を集光し、被検体の像を結像する結像手段と、前記結像手段により結像された像を撮像する撮像手段と、光源と撮像手段との間の光路中に配置されており、光路中の光束の中心波長並びに波長幅を設定する波長選択手段と、撮像手段により撮像された画像により被検体の欠陥を検出する欠陥検出部と、照明手段の照明光の入射角度θｉを設定する角度設定手段と、複数の中心波長並びに入射角度で測定された前記被検体の欠陥の有していない部位の反射率データを取得し、前記反射率データに基づいて、前記欠陥の検出に用いる画像の撮像時の前記中心波長と、入射角度とを設定する検査条件設定部とを具備している。【選択図】      図１
2005274156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光を略平行光束にして被検体を照明する照明手段と、
前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光を集光し、前記被検体の像を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記光源と撮像手段との間の光路中に配置され、前記光路中の光束の中心波長並びに波長幅を設定する波長選択手段と、
前記撮像手段により撮像された画像から前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記照明手段の照明光の入射角度を設定する角度設定手段と、
複数の中心波長並びに入射角度で測定された前記被検体の欠陥の有していない部位の反射率データを取得し、前記反射率データに基づいて、前記欠陥の検出に用いる画像の撮像時の前記中心波長と、入射角度とを設定する検査条件設定部と、を具備する欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物の欠陥を検出する欠陥検査装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体等の基板を製造する際に、前記基板上には、種々の原因により欠陥が形成されてしまう場合がある。例えば、フォトリソグラフィ・プロセスにおいての基板表面に塗布されたレジストの膜厚むらや、前記レジストに付着した塵埃は、欠陥の原因になる。前記欠陥には、例えば、エッチング後の基板上の周期パターンの線幅不良や、前記パターン内のピンホールなどがある。また、パターンの露光においての合焦不良は、現像後のレジストの断面形状の形成不良の欠陥の原因となる。この欠陥は、後工程においての不良の原因となり得る。
【０００３】
このため、前記ウェハや基板等は、欠陥検出並びに欠陥を修正が行われる。なお、前記欠陥を検出するために、欠陥検査装置が、一般的に用いられている。
【０００４】
例えば、前記従来の欠陥検査装置は、特許文献１並びに２に示されている。この特許文献１の従来の欠陥検査装置を、以下で、図１０を参照して説明し、特許文献２の従来の欠陥検査装置を、図１１を参照して説明する。
【０００５】
特許文献１の欠陥検査装置は、少なくとも１つの周期パターンを有する前記ウェハや基板等の被検体１０１により正反射した光束を観測し、被検体１０１上の欠陥を検出する装置である。具体的には、この欠陥検査装置は、ランプハウス５を具備している。このランプハウス５は、ハロゲンランプ６と、コンデンサレンズ７と、熱吸収フィルタ８とを有している。ハロゲンランプ６からの光は、熱吸収フィルタ８を介してコンデンサレンズ７に入射し、平行光束に変換される。
【０００６】
この欠陥検査装置は、さらに複数の干渉フィルタと、白色光照明用の孔とを有する回転ホルダ９を具備している。この回転ホルダ９は、回転することにより、任意の前記干渉フィルタ又は前記孔を、コンデンサレンズ７を通過した光束の光路上に配置し得るように、構成されている。また、前記各干渉フィルタは、所定の波長を中心とした所定の帯域の光束のみを透過し得るように構成されている。このため、回転ホルダ９は、干渉フィルタを変更することにより、通過する光束の波長幅を任意に変更し得る。なお、本明細書中において、所定の波長幅を有する光束において、前記波長幅の中心の波長を、中心波長と呼ぶ。
【０００７】
また、欠陥検査装置は、集光レンズ１０と、光ファイバー束１１と、拡散板１２と、絞り１３と、コリメートレンズ１４と、ハーフミラー１５とを具備している。光源部から光束は、ハーフミラー１５を介してコリメートレンズ１４に入射し、平行光束にされて、被検体１０１に照射される。
【０００８】
さらに、この欠陥検査装置は、結像レンズ１６並びにＣＣＤ１７を具備している。結像レンズ１６には、被検体１０１で正反射された光束が、コリメートレンズ１４並びにハーフミラー１５を通り、入射される。結像レンズ１６は、入射した光束により、被検体１０１の像をＣＣＤ１７上に結像させる。ＣＣＤ１７は、結像した被検体１０１の像を撮像する。
【０００９】
この欠陥検査装置は、上述のようにして被検体１０１に照射された光束の反射光による像をＣＣＤ１７により撮像し、被検体１０１の膜厚むらを干渉縞として観察する。また、この欠陥検査装置は、照明系又は撮像系の光軸を傾けることにより、被検体からの回折光による像を撮像することも可能である。
【００１０】
特許文献２の欠陥検査装置は、図１１に示されるように光源を有する照明部８０２と、照明部８０２により照射された光束を平行光束にするコリメートレンズ８０３とを具備している。照明部８０２とコリメートレンズ８０３とは、被検体表面の法線に対して所定の角度θｉで、被検体１０１を照明する。
【００１１】
さらに、前記欠陥検査装置は、コリメートレンズ８０４と、結像レンズ８０６と、ラインイメージセンサ８０７とを具備している。コリメートレンズ８０４は、被検体１０１の表面の法線に対して検査角度θｄで被検体１０１により反射、回折、散乱された光束を収束させ、結像レンズ８０６に入射させる。
【００１２】
この欠陥検査装置は、ラインイメージセンサ８０７の幅方向と直交する方向（図１１中において、矢印ＡＡで示される）に、被検体１０１を前記欠陥検査装置に対して相対的に移動させる。この移動により、前記欠陥検査装置は、被検体１０１全体を撮像し、検査画像を取得する。
【００１３】
この検査画像において、前記欠陥は、被検体１０１により反射された光（反射光）の明暗により観察し得る。具体的には、膜厚むら等の欠陥は、前記正反射光の明暗となって現れる。また、合焦不良による欠陥は、回折光の明暗となって観察される。このように、前記欠陥は、正反射光並びに回折光の明暗により検出するため、最も明暗が明瞭な検査角度θｄで被検体１０１を撮像し得るように、複数の検査角度θｄで被検体１０１を撮像する。
【００１４】
そして、上述のように撮像された複数の検査画像は、欠陥を有していない被検体を撮像した際の画像である参照画像と比較され、参照画像と検査画像との輝度の異なる部分を欠陥として抽出する。
【特許文献１】特開平７−２７７０９号公報
【特許文献２】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】
【００１５】
一般的に、フォトリソグラフィ・プロセスにより、被検体１０１の表面には、多層のパターンが形成されるとともに、これらのパターンのさらに上層に、レジスト層が形成される。この被検体１０１を撮像する際の被検体１０１の反射率は、前記レジスト層を含めた多層膜の薄膜干渉と、前記周期パターンに応じた回折とにより支配される。その結果、撮像する波長と入射角度の選択によって、被検体１０１の画像の輝度は、複雑に変化する。従って、欠陥検査装置で前記欠陥を検出する場合、前記照明に用いられる光の中心波長並びに入射角度θｉは、被検体の種類に応じて調整することが好ましい。このため、特許文献１並びに２に示されるような従来の欠陥検査装置は、前記中心波長並びに入射角度θｉの少なくとも一方を調整できるように構成されている。
【００１６】
しかしながら、精度よく欠陥を検出するためには、前記中心波長並びに入射角度θｉは、被検体の種類毎に、適切に設定する必要がある。この設定が適切でない場合、前記従来の欠陥検出装置は、上層のレジスト層の欠陥を検出することを目的としているが、検査対象となる最上層のレジスト層と同時に下層の欠陥も検出してしまう問題が生じる。例えば、下層に膜厚むらがある場合、この膜厚むらがレジスト層を含めた下層との薄膜干渉により、照射された光の正反射光並びに回折光の強度に影響を与える。なお、検査画像に現れる下層の膜厚むら等の欠陥を抑制するために、撮像に用いられる光の波長幅を広くすることが考えられるが、レジスト層の欠陥の輝度が低下して撮像されにくくなる問題が生じる。
【００１７】
従って、検査対の種類や検出する欠陥に応じて、光の中心波長と共に波長幅を最適な値に調整する必要がある。
【００１８】
このように被検体１０１を検査する最適な検査条件に設定するためには、被写体の種類や欠陥の種類に合わせて中心波長、波長幅、並びに入射角度の組み合わせを設定する必要がある。しかしながら、欠陥検出に最適な検査条件を探して設定するには、組み合わせが多数あり、最適な検査条件を使用者が判断して行うことは非常に煩雑である。なお、前記検査条件の全ての組み合わせで被検体を撮像し、これらのデータを比較することは、前記検査条件の組み合わせが多く事実上不可能である。
【００１９】
前記課題を鑑みて、本発明の目的は、適切な検査条件の選定を容易に行える欠陥検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の欠陥検査装置は、前記課題を鑑みて、前記課題を解決するために、以下の構成を有している。
【００２１】
本発明の欠陥検査装置は、光源からの照明光を略平行光束にして被検体を照明する照明手段と、前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光を集光し、前記被検体の像を結像する結像手段と、前記結像手段により結像された像を撮像する撮像手段と、前記光源と撮像手段との間の光路中に配置されており、前記光路中の光束の中心波長並びに波長幅を設定する波長選択手段と、前記撮像手段により撮像された画像により前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出部と、複数の中心波長並びに入射角度で測定された前記被検体の欠陥の有していない部位の反射率データを取得し、前記反射率データに基づいて、前記欠陥の検出に用いる画像の撮像時の前記中心波長と、入射角度とを設定する検査条件設定部とを具備する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、適切な検査条件の選定を容易に行える欠陥検査装置を提供し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
本発明の一つの実施の形態に従った欠陥検査装置について図１乃至図８を用いて説明する。図１は、本実施の形態に従った欠陥検査装置１を示す概略的な側面図である。図２は、図１中の欠陥検査装置１の波長選択部を示す概略的な側面図である。図３は、図１中の欠陥検査装置１の制御系を示す概略的なブロック図である。なお、本実施の形態の欠陥検査装置１は、多層の基板である被検体１０１を検査する。なお、被検体１０１は、最上層に、複数の周期パターンを有するレジスト層が形成されている。
【００２５】
欠陥検査装置１は、ステージ２と、照明部３と、結像部４と、撮像部７０と、制御系２００とを具備している。  
ステージ２は、被検体１０１を保持並びに移動させる支持機構である。本実施の形態において、ステージ２は被検体１０１を吸着保持して互いに直交する所定の２つの軸線に沿って移動させ得るように構成されている。なお、本明細書中において、一方の軸線をＸ軸とし、他方の軸線をＹ軸とする。また、本明細書中において、Ｘ並びにＹ軸と直交する軸線をＺ軸とする。従って、Ｚ軸は、ステージ２に支持された被検体１０１の表面の法線方向と実質的に一致する。
【００２６】
また、本欠陥検出装置は、検査対象となる半導体ウエハ基板かＦＰＤ用ガラス基板をステージ２上に搬送する基板搬送ロボットを備えた図示しない被検体搬送部が並設されている。この被検体搬送部には、検査前の被検体１０１を格納しているストッカ（カセット）と、検査後の被検体１０１を格納するストッカ（カセット）とを有している。
【００２７】
照明部３は、被検体１０１を照明する照明手段であり、光源３１と、波長選択部３２と、光ファイバー３３と、コリメートレンズ３４とを有している。光源３１は、公知の照明装置である。本実施の形態においては、光源３１は、ハロゲンランプであり、白色光を出力する。この光源３１から光は、波長選択部３２に入射する。具体的には、光源３１からの光は、後述する波長選択部３２の入射スリット３２ａに入射する。
【００２８】
波長選択部３２は、例えば、入射スリット３２ａと出射スリット３２ａの開口の幅を変えることにより、透過波長幅が可変なモノクロメータである。この波長選択部３２は、入射スリット３２ａと、凹面回折格子３２ｂと、出射スリット３２ｃとを有している。入射スリット３２ａ並びに凹面回折格子３２ｂは、入射スリット３２ａを通過した光束が凹面回折格子３２ｂに入射するように、互いの配置が設定されている。この凹面回折格子３２ｂは、図示しない可動装置によって図示する矢印方向に回動可能に構成されており、凹面回折格子３３ｂを回動により出射スリット３２ｃに入射する光の中心波長を選択可能である。
【００２９】
光ファイバー３３は、出射スリット３２ｃからの光を入射端３３ａから入射し、入射した光を出射端３３ｂから出射する。出射端３３ｂは、コリメートレンズ３４の焦点上に配置されている。コリメートレンズ３４は、自身を通過した光を線状の平行光に成形する。このコリメートレンズ３４は、光軸と交差する被検体１０１の方向に沿った線状の領域を照明する。言い換えると、コリメートレンズ３４は、幅方向がＹ軸と平行になるように配置されている。
【００３０】
この照明部３は、コリメートレンズ３４の光軸と被検体１０１の被検査面の法線（Ｚ軸）とのなす角度（入射角度）θｉが変更可能なように、図示しない回転機構を有する支持部により光ファイバー３３の出射端３３ｂが支持されている。
【００３１】
前記構成の照明部３は、コリメートレンズ３４を透過し線状の光を被検体１０１に対して照明する。本明細書中において、この照明部３により照明する領域を、照明領域とする。照明部３の照明領域は、結像部４に結像されて、撮像部７０により撮像される。
【００３２】
この結像部４は、コリメートレンズ４１と、結像レンズ４３とを具備している。コリメートレンズ４１と結像レンズ４３と後述する撮像ユニット切替部７３は、コリメートレンズ４１の光軸と被検体１０１の法線（Ｚ軸）とのなす角度（検査角度）θｄが変更可能なように、図示しない回転機構を有する支持部により支持されている。コリメートレンズ４１は、前記照明領域から発生した反射光のうち、検査角度θｄの反射光を集光し、結像レンズ４３に導く。なお、本明細書中において、文言「反射光」とは、正反射光、回折光、並びに散乱光を含むものとする。
【００３３】
結像レンズ４３は、入射瞳がコリメートレンズ４１の略焦点位置に配置されるように、配置が設定されている。また、結像レンズ４３は、コリメートレンズ４１からの光束を、対応する撮像部７０上に結像させる。
【００３４】
撮像部７０は、公知の撮像装置である撮像ユニット７１と、入射した光を分光するとともに各波長の分光強度を測定するポリクロメータ７２と、撮像ユニット切替部７３とを有している。
【００３５】
撮像ユニット７１は、結像レンズ４３による像を撮像する撮像面７１ａ（図４参照）を有している。本実施の形態において、撮像ユニット７１は、ラインイメージセンサであり、被検体の幅全体に渡る画像を一度に撮像し得る。撮像ユニット７１は、撮像ユニット切替部７３により図示する矢印ｄ２方向に移動可能に支持されている。
【００３６】
ポリクロメータ７２は、受光した光を分光するとともに、その分光強度を一括して測定する分光強度測定手段である。このポリクロメータ７２は、可動固定部７２ａと、光ファイバー７２ｂと、ポリクロメータ本体７２ｃとを有している。可動固定部７２ａは、Ｙ軸に沿って光ファイバー７２ｂの入射端７２ｄを図示する矢印d１方向に移動可能に支持している。また、この可動固定部７２ａは、撮像ユニット切替部７３により図示する矢印ｄ２方向に移動可能に支持されている。光ファイバー７２ｂは、出射端がポリクロメータ本体７２ｃに接続されており、入射端７２ｄから入射した光を、ポリクロメータ本体７２ｃに送る。ポリクロメータ本体７２ｃは、入射した光の分光強度を測定し、制御系２００に測定結果を送る。
【００３７】
撮像ユニット切替部７３は、撮像ユニット７１並びに可動固定部７２ａを駆動する図示しない駆動部を有している。撮像ユニット切替部７３は、駆動部により、撮像ユニット７１並びに可動固定部７２ａを長手方向ｄ１と直交する駆動方向ｄ２に沿って移動させる。この構成により、この撮像ユニット切替部７３は、制御系２００の命令に従った駆動部の駆動により、撮像ユニット７１並びに可動固定部７２ａの一方が結像レンズ４３による被検体の結像位置に配置されるように、これらを選択的に移動させる。具体的には、撮像ユニット切替部７３は、撮像ユニット７１による撮像を行う際には、前記駆動部を制御して撮像ユニット７１の撮像面７１ａが図４に示す結像レンズ４３による像８０の位置に一致するように撮像ユニット７１を移動させる。このとき、ポリクロメータ７２は、駆動方向ｄ２において、像８０からずれた位置に配置される。そして、前記撮像時からポリクロメータ７２による測定に切り替える際には、撮像ユニット切替部７３の前記駆動部を制御してポリクロメータ７２の入射端７２ｄが図５に示す像８０の位置に一致するように可動固定部７２ａを移動させる。この際には、撮像面７１ａは、駆動方向ｄ２において、像８０からずれた位置に配置される。さらに、撮像ユニット切替部７３は駆動部を制御し、入射端７２ｄが長手方向ｄ１に沿って、所望の測定位置に移動させるとともに、移動後の位置を維持するように停止させる。
【００３８】
なお、撮像ユニット切替部７３とポリクロメータ本体７２ｃは、制御系２００と接続されており、駆動が制御されるとともに、撮像した画像と測定結果を制御系２００へ送る。  前記構成により欠陥検査装置１は、照明側の入射角度θ１と撮像側の検査角度θｄを回動させる構成とすることで、照明部３により任意の入射角度θｉで被検体１０１を照明するとともに撮像部７０により任意の検査角度θｄで前記照明領域からの反射光を受光し得る。
【００３９】
続いて、制御系２００について、図３を参照して説明する。  
制御系２００は、ステージ制御部２０１と、駆動回路２０２と、光学系制御部２０３と、被検体搬送制御部２０４と、画像インターフェース（画像Ｉ／Ｆ）２０５と、画像処理装置２０６と、モニタ２０７，２１０と、画像記憶装置２０８と、ホストコンピュータ２０９と、キーボード２１１と、シーケンサ２１３とを有している。
【００４０】
ステージ制御部２０１は、ステージ２と接続されており、ステージ２の駆動を制御する。  
駆動回路２０２は、撮像部７０に接続されており、ステージ制御部２０１の制御と同期して撮像部７０の駆動を制御する。
【００４１】
光学系制御部２０３は、照明部３並びに結像部４と接続されており、これらの駆動を制御する。より具体的には、光学系制御部２０３は、照明部３の照明光の光量、波長幅、並びにに中心波長を制御するとともに、照明部３並びに結像部４の被検体に対する角度（入射角度θｉ並びに検査角度θｄ）を制御する。
【００４２】
被検体搬送制御部２０４は、前述の被検体搬送部と接続されており、被検体搬送部の駆動を制御する。  
画像インターフェース（画像Ｉ／Ｆ）２０５は、撮像部７０並びに画像処理装置２０６と接続されている。撮像部７０により取得された画像は、この画像Ｉ／Ｆ２０５を介して、画像処理装置２０６に転送される。
【００４３】
画像処理装置２０６は、ホストコンピュータ２０９と接続されており、ホストコンピュータ２０９により駆動が制御される。この画像処理装置２０６は、ラインイメージセンサである撮像部７０から送られてくる１ラインづつの画像を再構成し、被検体１０１の全体画像を作成する。さらに、画像処理装置２０６は、前記全体画像を画像処理し、欠陥を抽出する。また、画像処理装置２０６は、抽出した欠陥に関する欠陥の種類、数、位置、面積等の欠陥データをホストコンピュータ２０９に送る。この画像処理装置２０６には、さらに、モニタ２０７と画像記憶装置２０８とが接続されている。モニタ２０７は、画像処理装置２０６により作成された画像等を表示する画像表示装置である。
【００４４】
画像記憶装置２０８は、前記画像処理装置２０６で画像処理された検査画像や処理画像を格納するデータ格納装置で、被検体１０１と検査画像、抽出された欠陥画像、欠陥の無い良品の被検体１０１を撮像した参照画像などが格納されている。
【００４５】
ホストコンピュータ２０９は、撮像部７０，画像処理装置２０６、モニタ２１０、キーボード２１１、及びシーケンサ２１３と接続されている。ホストコンピュータ２０９は、画像処理装置２０６並びにシーケンサ２１３の駆動を制御し、この制御のための必要な設定を、モニタ２１０に制御メニューとして表示する。また、ホストコンピュータ２０９は、ポリクロメータ７２の測定結果を取得する。
【００４６】
キーボード２１１は、前記制御メニュー及び／又はその他の制御に必要な命令並びに情報を、ホストコンピュータ２０９に対して入力するための入力装置である。  
シーケンサ２１３は、ステージ制御部２０１、駆動回路２０２、光学系制御部２０３、及び、被検体搬送制御部２０４に接続されており、これらが制御する制御対象の駆動シーケンスを、これらに送る。また、シーケンサ２１３は、ホストコンピュータ２０９からの駆動命令を、これらに送る。
【００４７】
なお、ホストコンピュータ２０９は、図示しない記憶部を有しており、この記憶部には、前記制御に必要な制御情報が格納される。前記制御情報とは、例えば、被検体の種類毎の検査条件（光学系の設定、検査面積、画像処理条件、欠陥の良否判定を行う際の合格基準など）、検査データなどである。この制御情報は、検査前に予め前記記憶部に格納しておくことも可能であるし、検査時にキーボード２１１等により入力し、前記記憶部に格納することも可能である。
【００４８】
以下に、前記構成の欠陥検査装置１の動作について説明する。  
欠陥検査装置１が被検体１０１の検査を行う際に、まず、検査条件（レシピ）を設定する検査条件設定処理を行う。この検査条件設定処理では、被検体１０１の一部（例えば１ライン又は複数ライン）を撮像し、その撮像した画像に基づいて、検査時に設定する光源３１の中心波長、波長幅、並びに照明部３の入射角度θｉ、検査角度θｄを算出する。この検査条件設定処理において、本実施の形態の欠陥検査装置１は、図６に示す手順で検査条件の設定を行う。なお、ホストコンピュータ２０９は、検査条件設定処理を行う際の処理手順を前記記憶部に有しており、この処理手順に従って、前記検査条件を自動的に算出する。以下に図６を用いて検査条件の設定理由について説明する。
【００４９】
[被検体配置工程５０１]  
この被検体配置工程５０１では、ホストコンピュータ２０９は、シーケンサ２１３を介して、被検体搬送制御部２０４並びにステージ制御部２０１に対して駆動命令を出す。この駆動命令を受けた被検体搬送制御部２０４は、前記被検体搬送部を駆動し、前記ストッカから被検体１０１を１枚取り出し、ステージ２上に配置する。続いて、被検体撮像工程５０２が行なわれる。なお、本実施の形態において、被検体１０１は、欠陥を有している検査対象の基板である。
【００５０】
[被検体撮像工程５０２]  
この被検体撮像工程５０２では、ホストコンピュータ２０９が駆動回路２０２に駆動命令を出し、撮像ユニット切替部７３を駆動させ、撮像ユニット７１を結像位置に配置する。これとともに、ホストコンピュータ２０９は、光学系制御部２０３に駆動命令を出し、入射角度θｉと検査角度θｄとが一致するように、照明部３と結像部４との配置を設定する。また、ホストコンピュータ２０９は、この工程においての撮像時に用いられる光源の波長並びに入射角度θｉを設定する。なお、この被検体撮像工程では、被検体のパターンの配置を確認することを目的として、被検体全体を撮像するため、光源の波長並びに入射角度は予め設定された基準値を設定すればよい。
【００５１】
続いて、ホストコンピュータ２０９は、ステージ２をＸ軸に沿って駆動させ、被検体を自身の長手方向に沿って移動させる。ホストコンピュータ２０９は、これと同期して、撮像ユニット７１に、被検体の幅方向に沿った１ラインづつ被検体１０１を撮像させる。また、ホストコンピュータ２０９は、撮像した画像を、順次画像Ｉ／Ｆ２０５を介して、画像処理装置２０６に送る。前記撮像ユニット７１並びにステージ２の駆動により、被検体１０１の全面の撮像が完了すると、画像処理装置２０６は、被検体１０１全体を撮像した被検体全体画像を形成し、この被検体全体画像をホストコンピュータ２０９に送る。続いて、基準位置設定工程５０３が行われる。
【００５２】
[基準位置設定工程５０３]  
この基準位置設定工程５０３では、ホストコンピュータ２０９が適切な中心波長並びに入射角度θｉの選定を行う際に、被検体の測定箇所である基準位置を設定する。この設定時にホストコンピュータ２０９は、被検体全体画像を参照し被検体１０１上の複数のパターンの中から検査領域、例えば比較的面積の大きいパターンが形成されている位置を検出する。そして、ホストコンピュータ２０９は、検出したパターンにおいて欠陥の無い位置を基準位置に設定する。なお、比較的面積の大きいパターンは、被検体において重要であるため、このパターンを検査位置に設定することは好ましい。しかしながら、被検体１０１上において、他の位置を基準位置に設定することも可能である。
【００５３】
この基準位置は、被検体全体画像を画像処理することにより検出した欠陥の無い位置に設定することも可能であるし、モニタ２０７に映し出された前記大きいパターンを見て、操作者が設定することも可能である。続いて、基準位置移動工程５０４が行われる。
【００５４】
[基準位置移動工程５０４]  
この基準位置移動工程５０４では、ホストコンピュータ２０９が、ステージ制御部２０１に駆動命令を出し、基準位置移動工程５０３で設定した基準位置が撮像ユニット７１により撮像される位置に配置されるようにステージ２を移動させる。つまり、ステージ２は、前記基準位置が前記照明領域中に配置されるように、被検体１０１を移動させる。続いて、撮像ユニット切替部７３が、入射端７２ｄが像８０の領域中に配置されるように、可動固定部７２ａを駆動方向ｄ２に沿って移動させる。可動固定部７２ａの移動完了の後、入射端７２ｄが、長手方向ｄ１に沿って移動され、基準位置が結像する位置に配置される。続いて、反射率測定工程５０５が行われる。
【００５５】
[反射率測定工程５０５]  
この反射率測定工程５０５では、ホストコンピュータ２０９が、光学系制御部２０３に駆動命令を出し、光源３１からの白色光を光ファイバー３３に入射するように、波長選択部３２を設定する。この設定は、凹面回折格子３２ｂを、入射スリット３２ａからの光束が出射スリット３２ｃに収束するように正反射させる角度に回動させることにより達成される。続いて、入射角度θｉと検査角度θｄとを一致させた状態のまま、小さい角度から大きい角度に移動させる。この移動に伴って、ポリクロメータ７２が、前記基準位置の分光反射強度を測定し、その測定結果である反射率データをホストコンピュータ２０９に取り込む。この測定により、各入射角毎に、所定の幅の波長においての各波長に対応した反射率が求まる。
【００５６】
なお、前記反射率データには、光源３１の分光強度、ポリクロメータ７２の分光感度、及びこれらの間の各光学素子の分光反射率又は透過率が反映されてしまっている。このため、続く補正工程５０６において、上述の反射率データを補正する。
【００５７】
[補正工程５０６]  
補正工程５０６では、ホストコンピュータ２０９が、予め用意してある各波長及び入射角度θｉ毎の補正係数を前記記憶部から取り出し、前記反射率データの各波長及び入射角毎に対応した前記反射率に乗じて、前記反射率データを補正する。この補正係数は、以下のようにして、求められ、前記記憶部中に格納される。この補正係数を求めるために、分光屈折率が既知である平面板（例えば単結晶シリコンなど）を準備し、この平面板の反射率データを反射率測定工程５０５と同様な手順で測定し、各波長及び入射角度θｉにおける反射率を分光屈折率から計算する。これらの各波長及び入射角における反射率の計算値を測定データで割ることにより、各波長及び入射角度θｉ毎の補正係数が得られる。このように反射率測定工程５０５により測定された反射率データの補正後、続いて、中心波長入射角度設定工程５０７が行われる。
【００５８】
[中心波長入射角度設定工程５０７]  
中心波長入射角度設定工程５０７では、補正工程５０６により補正後の反射率データから、検査条件のうちの中心波長と入射角度θｉとを求め、検査条件として設定する。
【００５９】
なお、欠陥を検出する際に、被検体の欠陥は、欠陥の有していない（正常な）被検体を撮像した参照画像と、被検体１０１を撮像した被検体全体の画像である検査画像とを比較し、これらの輝度値の変化により、検出される。従って、より確実に欠陥を検出するためには、欠陥と、欠陥の有していない部位とが、大きい輝度差になることが好ましい。このため、前記中心波長と、入射角度θｉとは、検査対象の欠陥と、被検体上の正常な部位とを比較した際に、明確に輝度差が現れ得る値を選定する。このような中心波長並びに入射角度θｉを求めるために、中心波長入射角度設定工程５０７は、以下のようにして行われる。
【００６０】
まず、前記補正後の反射率データより、前記基準位置における反射率の分布を調べる。なお、この基準位置は、前述のように、被検体１０１の欠陥の有していない正常な部位である。従って、これにより、正常な部位の反射率の分布を調べ得る。この分布は、図７中のように示される。この図７中において、各波長並びに入射角度θｉの反射率は、凡例６０２に示されるようにグレースケールに変換され、横軸を波長、縦軸を入射角度θｉに設定し、２次元的に分布させて示されている。この反射率データの分布により、入射角度並びに波長に対応する前記基準位置の反射率特性の関数（反射率データに基づく関数）が求められ得る。この凡例において、白で塗られた領域は、前記反射率データに基づく関数の極大値の位置を示している。
【００６１】
一般的に、図７中に示されるような被検体１０１の反射率の分布は、被検体の種類及び撮像位置によって複雑に変化する。また、欠陥の反射率データは、正常な部位の反射率データと比較した場合、欠陥の種類により、複雑に変化する。このような複雑な変化を示す反射率データであるが、代表的な欠陥においての反射率は、正常な被検体の表面の反射率に対して、ある程度決まった変化をする。例えば、レジストの周期パターンの線幅が所定の幅より狭くなってしまった欠陥（線幅欠陥）では、前記分布において、分光反射率における反射率の極大値の値と、その極大値の位置とがシフトする。このことは、膜厚むらのような欠陥においても同様である。従って、欠陥と、正常な部位との反射率の差は、正常な部位の反射率データの前記極大値における入射角度θｉ並びに波長において比べることにより、差が出やすい。
【００６２】
また、前記反射率データにおいて、入射角度θｉを決定した場合、この入射角度θｉにおいての反射率の分布は、波長の値順に結ぶことにより、曲線のグラフ（反射率曲線）として示され得る。例えば、図７中の参照符号６０３で指摘された極大値の領域の前記反射率曲線は、入射角度θｉが６０度に設定されている際の各反射率を、波長の値順にプロットすることにより形成される。このようにして作成された入射角度６０度における反射率曲線が、図８中において、参照符号７０２で指摘されている。反射率曲線７０３は、正常な部位（基準位置）においての反射率曲線である。この図８中に、前記線幅欠陥の反射率データにおいての入射角度６０度の反射率曲線７０３が、破線により示されている。両者を比較した場合においても、前記欠陥の反射率曲線７０３は、正常な部位の反射率曲線７０２に対して、極大値のピークの高さと、位置とが変化している。具体的には、反射率曲線７０２のピーク波長で、反射率曲線７０２と、反射率曲線７０３とを比較すると、これらの差を、反射率の差として検出し得る。なお、反射率曲線７０３と反射率曲線７０２との交点の波長７０５でこれらを比較した場合、反射率の差が出ない。従って、波長の選定によっては、正常な被検体と欠陥の有る被検体とを比較出来ないことが分かる。これらにより、欠陥の反射率データは、正常な部位の反射率データにおいての反射率の極大値と、比較することにより、ピークの差が明確になる可能性が大きく、有用であることが分かる。なお、前記欠陥の反射率データは、測定したい欠陥に対して、反射率測定工程５０５並びに補正工程５０６を行うことで測定可能である。
【００６３】
本工程において、具体的には前記極大値は、入射角度θｉ並びに波長の測定レンジにおいての両端が誤差を含んでいる可能性があるため、これらを除き、それ以外のものから選定される。ホストコンピュータ２０９は、上述のようにして選定した極大値における入射角度θｉ並びに波長を、検査時においての正反射光撮像においての検査条件（入射角度θｉと中心波長）として、記憶する。このように、本実施の形態のホストコンピュータ２０９は、反射率データに基づいて、前記欠陥の検出に用いる画像の撮像時（検査時）の前記中心波長と、入射角度θｉとを設定する検査条件設定部である。続いて、波長幅可変撮像工程５０８が行われる。
【００６４】
[波長幅可変撮像工程５０８]  
この波長幅可変撮像工程５０８では、まず、ホストコンピュータ２０９は、波長選択部３２の選択する波長を、中心波長入射角度設定工程５０７により求めた中心波長に設定する。これとともに、照明部３も同様に、中心波長入射角度設定工程５０７で求めた入射角度θｉに、設定する。これに対応して、結像部４の検査角度θｄも設定する。また、撮像部７０は、撮像ユニット７１により撮像し得るように、撮像ユニット切替部７３を設定する。
【００６５】
この状態で、波長選択部３２が、波長幅を最小にして、被検体１０１の全面を撮像する。撮像を終えた後、波長幅を順に大きくしていき、所定の最大幅まで、被検体１０１の全面の撮影を繰り返す。撮像した各画像は、ホストコンピュータ２０９に保存される。なお、撮像する波長幅の最小幅並びに最大幅、及び、撮影後の波長幅の増分は、ホストコンピュータ２０９中に予め格納していてもよいし、操作者によりキーボードを介して入力させることも可能である。続いて、波長幅設定工程５０９が行われる。
【００６６】
[波長幅設定工程５０９]  
この波長幅設定工程では、波長幅可変撮像工程５０８で撮像された各画像が、モニタ２０７に表示される。使用者が、前記表示画像から、膜厚むらなどの、レジスト層より下層の欠陥の影響が十分に抑制された画像の中から、最小の波長幅で撮像された画像を選択する。そして、ホストコンピュータ２０９は、その画像の波長幅を、記憶するとともに、波長選択部３２に設定する。  
このようにして、検査条件設定処理は、終了する。
【００６７】
つづいて、上述のように検査条件が設定された後の欠陥検査装置１の動作について説明する。モニタ２１０に操作メニューが表示され、操作者がキーボード２１１により、被検体１０１の種類とともに、検査開始を指示すると、ホストコンピュータ２０９に格納されている検査条件の中から被検体１０１に該当する条件が検索される。この検索された条件が、シーケンサ２１３を介して光学系制御部２０３に伝えられ、光学系制御部２０３により、照明部３、結像部４、並びに撮像部７０の設定が行われる。このとき、撮像ユニット切替部７３は、結像部４の結像位置に、撮像ユニット７１を配置する。
【００６８】
続いて、ホストコンピュータ２０９は、図示しないストッカから検査対象の被検体１０１を一枚取り出し、ステージ２上に配置する。ステージ２は、一定速度で被検体１０１を、Ｘ軸に沿って搬送し、この搬送と同期して撮像ユニット７１により被検体１０１を１ラインずつ撮像する。この撮像されたライン状の画像は、画像Ｉ／Ｆ２０５を介して画像処理装置２０６に送られ、被検体全体の画像である検査画像が形成される。画像処理装置２０６は、画像記憶装置２０８から参照画像を呼び出し、前記検査画像と比較し、欠陥を検出する。また、画像処理装置２０６は、検出した欠陥の位置、面積等のデータを、ホストコンピュータ２０９に送る。ホストコンピュータ２０９は、欠陥の数、並びに面積等を、被検体１０１の合格基準と照合し、良否判定を行う。検査が終了した際に、被検体１０１は、良否に区分けされ、図示しない検査後の被検体を格納するストッカに搬送される。このようにして、１枚の被検体１０１の検査を終了する。
【００６９】
このように、本実施の形態の欠陥検査装置１は、被検体１０１の正常な部位（欠陥の有していない部位）の反射率データを測定し、この反射率データに基づいて、検出対象の欠陥を検出するのに適した、照明部３の入射角度θｉ並びに中心波長を含む検査条件を決定し得る。これにより、本実施の形態の欠陥検査装置１は、煩雑な検査条件を容易に設定し得るとともに、前記設定の結果、確実に対象の欠陥を検出し得る。
【００７０】
また、本実施の形態の撮像ユニット７１は、ラインイメージセンサである。これとともに、ステージ２は、被検体１０１を、前記ラインイメージセンサの撮像領域の長さ方向と、この長さ方向と略直交する方向とに、撮像ユニット７１に対して相対的に移動させ得る。この構成により、本実施の形態の欠陥検査装置１は、ステージ２と撮像ユニット７１とを同期させて駆動させることにより、確実に被検体の全面を撮像可能でありながら、エリアイメージセンサを有する場合に比べて、小型化が可能である。しかしながら、撮像ユニット７１は、被検体１０１の全面を一括撮像し得るエリアイメージセンサに代えることも可能である。
【００７１】
また、本実施の形態のポリクロメータ７２は、前記光源に含まれる波長帯の光を分光するとともに、その分光強度を一括測定する分光強度測定手段である。欠陥検査装置１は、この分光強度測定手段により前記反射率データを測定し得る。このため、欠陥検査装置１は、一括して所定の波長範囲の反射率データを取得することが出来、より迅速な測定を行い得る。  
また、ホストコンピュータ２０９は、前記検査条件設定処理の処理手順に従って、前記中心波長と入射角度とを自動的に設定する。従って、本実施の形態の欠陥検査装置１は、煩雑な検査条件の設定を容易に行い得る。
【００７２】
また、ホストコンピュータ２０９は、前記の検査条件の自動設定において、反射率データの極値においての波長と入射角度θｉを、検査条件の中心波長と入射角度θｉに設定する。これにより、本実施の形態の欠陥検査装置１は、検査時において欠陥と、正常な部位との反射率の差が出やすい中心波長と入射角度θｉを、より確実に求め、設定し得る。
【００７３】
なお、本実施の形態において、例えば、欠陥と正常な部位との反射率データを比較した際に、極大値のピークと位置とのシフト量が小さい場合、極大値又は極小値の近傍の波長７０４では、図９に示されるように、反射率の差が顕著には出ない。このような場合には、極大値と極小値の中間にある分光反射率（波長や入射角度に対する傾き）の大きい領域を用いることが有利であり、前記反射率データに基づく関数を微分処理し、その極値の入射角度θｉ並びに波長を、検査時の入射角度θｉ並びに中心波長として設定する。このように選定すると、適切な入射角度θｉと図９中において参照符号７０６で指摘されたような中心波長が選定される。このように選定した場合、波長７０４を選定した場合より、大きい反射率の差で検査し得るため、好ましい。
【００７４】
また、本実施の形態において、撮像ユニット７１は、波長選択部３２と協働して複数の波長幅により、被検体１０１を撮像する。これらの画像は、互いに比較され、この比較結果に基づいて撮像に用いる光の波長幅が決定される。本実施の形態の欠陥検査装置１は、このような比較結果に基づいて波長幅を決定し得るため、より確実に適切な波長幅を選定し得る。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、操作者が複数の波長幅の画像を確認し得るように、これらの画像が、モニタ２０７に表示されるとともに、選択した画像の波長幅を、検査条件に設定し得る。従って、操作者が、好ましい検査結果を得れる画像を選定するのみで、適切な波長幅の設定を行い得る。また、画像処理装置２０６が、これらの画像に対して欠陥検出の画像処理を適用し、誤検出の少ない画像を選定し、この選定した画像を撮像した波長幅を、検査条件の波長幅と設定することも可能である。これにより、欠陥検査装置１は、波長幅の選定を自動で行い得る。
【００７６】
また、本実施の形態において、撮像ユニット７１の撮像位置と、ポリクロメータ７２の測定位置とは、同一に設定されている。しかしながら、結像部４中にハーフミラー等を配置し、光路を分岐させ、分岐された光路に撮像ユニット７１並びにポリクロメータ７２を分配して、前記測定位置を分けることも可能である。このようにして、撮像ユニット７１の撮像位置と、ポリクロメータ７２の測定位置とを、別の位置に設定した場合、撮像ユニット切替部７３を省略することが可能である。また、撮像ユニット７１と、ポリクロメータ７２とが、別々の駆動部により駆動するようにし、撮像ユニット切替部７３を省略することも可能である。
【００７７】
また、本実施の形態において、反射率データを測定する際に、波長並びに入射角度θｉの測定間隔は任意に設定され得る。さらに、これらの測定間隔を大きくし、各データの間を適切に補間することにより測定速度を短縮することが可能である。
【００７８】
また、本実施の形態の波長幅可変撮像工程５０８は、以下の波長幅可変撮像工程５０８’のように、代えることも可能である。波長幅可変撮像工程５０８’では、波長幅可変撮像工程５０８と同様に、照明部と撮像部の角度θｉとθｄを中心波長入射角度設定工程５０７で設定された検査条件の角度に設定する。さらに波長選択部３２の波長幅を最小に設定する。この状態で、波長選択部３２が、中心波長を検査時の中心波長の近傍で変化させながら、各中心波長に対する被検体全面の画像を撮像ユニット７１により撮像する。このようにして撮像した画像群を積分する。このような波長幅可変撮像工程５０８’を行った場合、欠陥検査装置１は、前記画像群を積分することにより、任意の波長幅に対応した画像を取得し得る。
【００７９】
また、本実施の形態の反射率測定工程５０５は、以下の反射率測定工程５０５’のように代えることも可能である。反射率測定工程５０５’では、撮像ユニット切替部７３を駆動させ、撮像ユニット７１を、結像部４による像の結像位置に配置する。これとともに、照明部３の入射角度θｉと、結像部４の検査角度θｄを最小に設定する。続いて、波長選択部３２は、波長幅を最小にした状態で、中心波長を最小から最大へ変化させる。これと同期して撮像ユニット（リニアイメージセンサ）７１は、各中心波長毎に、被検体１０１の幅方向において、前記基準位置を含む１ラインの画像を撮像する。この撮像が完了した後、入射角度θｉ並びに検査角度θｄを、一定の変化幅で変化させつつ、同様の撮像を繰り返す。すべての撮像が終了した後、基準位置を含む画素の輝度を、反射率データとしてホストコンピュータ２０９に取り込む。この反射率測定工程５０５’によれば、ポリクロメータ７２を省略し得る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に従った欠陥検査装置を示す概略的な側面図である。
【図２】図２は、図１中の波長選択部を示す概略的な側面図である。
【図３】図３は、図１中の制御系を示すブロック図である。
【図４】図４は、撮像時の図１中の撮像ユニット切替部を示す概略的な正面図である。
【図５】図５は、測定時の図１中の撮像ユニット切替部を示す概略的な正面図である。
【図６】図６は、検査条件設定処理を示すフロー図である。
【図７】図７は、反射率データを示す概略図である。
【図８】図８は、反射率曲線を示す概略図である。
【図９】図９は、シフト量が少ない際の反射率曲線を示す概略図である。
【図１０】図１０は、従来の欠陥検査装置を示す概略的な側面図である。
【図１１】図１１は、他の従来の欠陥検査装置を示す概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…欠陥検査装置、１０１…被検体、２…ステージ、ｄ１…長手方向、ｄ２…駆動方向、２００…制御系、２０１…ステージ制御部、２０２…駆動回路、２０３…光学系制御部、２０４…被検体搬送制御部、２０５…画像インターフェース、２０６…画像処理装置、２０７…モニタ、２０８…画像処理装置、２０９…ホストコンピュータ、２１０…モニタ、２１１…キーボード、２１３…シーケンサ、３…照明部、３１…光源、３２…波長選択部、３２ａ…入射スリット、３２ｂ…凹面回折格子、３２ｃ…出射スリット、３３…光ファイバー、３３ａ…入射端、３３ｂ…他端、３４…コリメートレンズ、４…結像部、４１…コリメートレンズ、４３…結像レンズ、５０１…被検体配置工程、５０２…被検体撮像工程、５０３…基準位置設定工程、５０４…基準位置移動工程、５０５…反射率測定工程、５０６…補正工程、５０７…中心波長入射角度設定工程、５０８…波長幅可変撮像工程、５０９…波長幅設定工程、６０２…凡例、７０…撮像部、７０２、７０３…反射率曲線、７１…撮像ユニット、７１ａ…撮像面、７２…ポリクロメータ、７２ａ…可動固定部、７２ｂ…光ファイバー、７２ｃ…ポリクロメータ本体、７２ｄ…入射端、７３…撮像切替部、８…熱吸収フィルタ、８０…像、θｄ…検査角度、θｉ…入射角度
【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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