JP4411738B2 - Surface inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において基板表面の欠陥を検査する表面検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、基板上のフォトレジスト膜に回路パターンを焼き付ける露光工程と感光したフォトレジスト膜の現像工程とを経て、レジストによる回路パターンが形成され、その後、エッチングや蒸着などの加工工程を経ることで、基板上に回路が形成される。
【0003】
この製造工程においてレジストによる回路パターンに欠陥が存在すると、その欠陥にしたがって加工が行われ、不良品となってしまうため、従来より、レジストによる回路パターンの欠陥検査が行われている。欠陥箇所は、例えば、露光機のディフォーカスによって回路パターンの断面形状が変化した箇所や、レジストの膜厚が変化した箇所、異物や傷の付いた箇所である。
【0004】
実際の製造工程における欠陥検査は、目視観察により行われているのが現状である。しかし、目視観察では、検査員の技能や体調により検査基準が変化してしまうため、充分な検査結果が得られない。
そこで、この欠陥検査を自動化することが検討されている。既に提案された各種の自動検査装置は、何れも、基板に形成された繰り返しパターンからの回折光に基づく画像(回折画像)を取り込み、回折画像の明暗により欠陥箇所を特定する。基板表面の欠陥箇所と正常箇所とでは回折効率が異なるため、回折画像にはパターン異常(欠陥)に起因する明暗が現れるからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の表面検査装置では、基板上の繰り返しパターンからの回折光に基づいて基板像を撮像する際の装置条件(例えば基板のチルト角)を最適条件に自動設定することができなかった。最適条件とは、繰り返しパターンから発生する回折光の進行方向と、回折光を受光する受光光学系の光軸方向とが、ほぼ一致する条件である。
【0006】
周知のように、装置条件の最適条件は繰り返しパターンのピッチによって異なる。このため、検査対象の基板に形成された繰り返しパターンのピッチに応じて装置条件を変更しなければならない。しかし、多くの場合、繰り返しパターンのピッチの設計値が検査員に知らされることはなかった。
そこで、従来の表面検査装置では、基板の回折画像をモニタに表示し、検査員がモニタ上の回折画像を見ながら装置条件を最適条件に設定することが行われているが、最適な装置条件を検査員が判断することは難しく、検査員の能力や熟練を要するという問題があった。
【0007】
ちなみに、装置条件が最適条件に設定されないと、回折光の進行方向と受光光学系の光軸方向との間に角度ずれが生じるため、回折画像のコントラストが全体的または部分的に低下し、信頼性の高い検査を行うことができない。
本発明の目的は、基板(被検物体)に形成された繰り返しパターンのピッチを検査員が知らなくても、簡易かつ迅速に装置条件を最適条件に自動設定することができ、検査結果の信頼性向上が図られる表面検査装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面検査装置は、被検物体を照明する照明手段と、被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像する撮像手段と、照明の方向と被検物からの回折光の方向との少なくとも一方に対して、被検物を相対的に傾動させるチルト手段と、撮像手段により物体像を撮像する際の傾動による傾斜の状態を設定または変更する条件制御手段と、条件制御手段により傾斜の状態を微少量ずつ変更し、撮像手段によりそれぞれ撮像された画像を取り込み、該画像の画素の濃度値の度数分布を求め、該度数分布で所定範囲内に含まれる濃度の度数が最大となる傾斜の状態を最適条件として決定する決定手段と、最適条件に設定された状態で撮像手段により撮像される物体像の画像を取り込み、該画像に基づいて被検物体の欠陥を検出する検出手段とを備えたものである。
【0009】
このように、決定手段により傾動による傾斜の状態の最適条件を決定し、条件制御手段により傾斜の状態を最適条件に自動設定して物体像を撮像し、このとき撮像手段から得られる画像に基づいて検出手段が被検物体の欠陥を検出するので、検査員の能力や熟練によらない安定した検査結果を得ることができる。また、最適条件の決定は、撮像手段から得られる画像の画素値の度数分布に基づいて行われるので、傾斜の状態の簡易かつ迅速な自動設定が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0011】
本実施形態の表面検査装置10は、図1に示すように、被検物体であるウエハ11を載置する検査ステージ12と、検査ステージ12上のウエハ11を照明する照明光学系13と、照明光学系13によって照明されたウエハ11からの回折光を受光する受光光学系14と、画像処理装置15とで構成されている。
このうち検査ステージ12は、X方向(紙面に垂直な方向)に沿った軸まわりに所定の角度範囲内でチルト可能である(角度調整手段)。ここで、検査ステージ12(ウエハ11)の基準法線(水平状態での法線11a)に平行な方向をZ方向とする。また、X方向およびZ方向に直交する方向をY方向とする。
【0012】
照明光学系13(照明手段)は、光源21と凹面反射鏡22とで構成された偏心光学系である。光源21は、可視域(0.4μm〜0.7μm)の光束L1(波長λは一定)を射出する。光源21の射出面は、凹面反射鏡22の焦点面に位置する。凹面反射鏡22は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、検査ステージ12の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡22の中心と検査ステージ12の中心とを通る軸(光軸O1)が法線11aに対して所定の角度(入射角θi)だけ傾くように配置されている。ここで、光軸O1と検査ステージ12(ウエハ11)の法線11aとを含む面(入射面)はYZ面に平行とする。
【0013】
上記の照明光学系13において、光源21から射出された光束L1は、凹面反射鏡22で反射したのち略平行な光束(照明光L2)となって検査ステージ12上のウエハ11に照射される。照明光L2は、ウエハ11上の任意の点に到達する光束の中心線が光軸O1に略平行な光束である。この照明光L2によって、ウエハ11の全面が所定の角度(入射角θi)で照明される。
【0014】
ここで、ウエハ11は、不図示の位置合わせ機構や搬送機構によって、オリエンテーションフラットやノッチを基準にXY面内での方位が決定され、表面に形成された繰り返しパターンの直線方向が光軸O1に対し略直交するように載置されている。
【0015】
このため、照明光L2は、ウエハ11の繰り返しパターンに対して90度方向から入射する。そして、ウエハ11の繰り返しパターンからは、入射面(YZ面)内で様々な方向に回折光L3が発生する。
ここで、回折の条件は、照明光L2の波長λおよび入射角θi、回折光L3の回折角φkおよび回折次数k、繰り返しパターンのピッチpを用いると、次式(1)で表すことができる。
【0016】
p( sinθi − sinφk )= kλ ……(1)
式(1)において、入射角θiは、ウエハ11の法線11aを基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。回折角φkは、ウエハ11の法線11aを基準として入射側に見込む角度方向をマイナス、反射側に見込む角度方向をプラスとする。回折次数kは、k=0の0次回折光(正反射光)を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。
【0017】
回折光L3は、照明光L2の波長λに対して上記式(1)を満足する様々な回折角φkの方向に発生する。ただし、何れの回折光L3も入射面(YZ面)内に含まれる。
一方、受光光学系14は、凹面反射鏡23と、絞り24と、結像レンズ25と、CCD撮像素子26とで構成された偏心光学系である。
【0018】
凹面反射鏡23は、上記の凹面反射鏡22と同様の反射鏡であり、検査ステージ12の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡23の中心と検査ステージ12の中心とを通る軸(光軸O2)が法線11aに対して所定の角度(受光角θd)だけ傾くように配置されている。ここで、光軸O2も、常に入射面(YZ面)内に含まれる。
【0019】
絞り24は、検査ステージ12の側方に位置する凹面反射鏡23の焦点面に配置される。絞り24の位置は、受光光学系14の瞳近傍であり、上記した光源21の射出面と共役である。絞り24の大きさは、受光光学系14の瞳面に形成される光源21の像(光源像)の径より僅かに大きい程度である。
結像レンズ25は、絞り24の中心と凹面反射鏡23の中心とを通る軸(光軸O3)上に配置される。そして、結像レンズ25の焦点面には、CCD撮像素子26(撮像手段)の撮像面が位置する。
【0020】
上記の受光光学系14において、ウエハ11から発生した回折光L3は、凹面反射鏡23で反射したのち収束光となって絞り24(受光光学系14の瞳)に到達する。そして、絞り24を通過した回折光L3が、結像レンズ25によってCCD撮像素子26の撮像面上に集光される。CCD撮像素子26の撮像面上には、回折光L3によるウエハ11の像(図2に示すウエハ像11A)が形成される。
【0021】
ここで、ウエハ像11Aには、ウエハ11上の繰り返しパターンが形成された領域に対応する多数の明るい像部分11Bと、ウエハ11上のストリートラインに対応する暗い像部分11Cとが現れる。CCD撮像素子26は、ウエハ像11A(物体像)を撮像し、画像信号を画像処理装置15に出力する。
ところで、本実施形態の表面検査装置10では、上記の照明光学系13と受光光学系14とが固定されている。このため、検査ステージ12(ウエハ11)をX方向に沿った軸まわりに所定の角度(チルト角φ)だけチルトさせることで、入射角θiおよび受光角θdを調整することができる。ただし、入射角θiと受光角θdとの和は常に一定(例えば40度)である。
【0022】
この表面検査装置10において、ウエハ11から発生した回折光L3を受光光学系14の光軸O2に沿って導く(式(1)の回折角φkを受光角θdに一致させる)ことができれば、CCD撮像素子26により良好なウエハ像11Aを撮像することができる。
CCD撮像素子26により撮像されるウエハ像11Aが良好か否かは、ウエハ像11Aを撮像する際の装置条件(ウエハ11のチルト角φ)に左右される。つまり、チルト角φが最適条件(最適チルト角φs)に設定されていれば、良好なウエハ像11Aが得られる。ちなみに、最適チルト角φsは、ウエハ11に形成された繰り返しパターンのピッチpによって異なる。
【0023】
次に、画像処理装置15について説明する。画像処理装置15の内部には、制御部16と、ウエハ11の最適チルト角φsを決定する条件決定部17と、ウエハ11の欠陥を検出する欠陥検出部18とが設けられる。
このうち制御部16は、検査ステージ12(ウエハ11)をX方向に沿った軸まわりにチルトさせることで、CCD撮像素子26によりウエハ像11Aを撮像する際の装置条件(チルト角φ)を設定または変更する(条件制御手段)。具体的には、ウエハ11の最適チルト角φsの決定時、ウエハ11のチルト角φを所定角度(例えば0.1度)おきに変更する。また、ウエハ11の欠陥検出時、ウエハ11のチルト角φを最適チルト角φsに設定する。
【0024】
さらに、制御部16は、CCD撮像素子26から得られるウエハ11の画像を所定ビット(例えば8ビット)のディジタル画像に変換する。このディジタル画像は、ウエハ11の最適チルト角φsの決定時には条件決定部17に、ウエハ11の欠陥検出時には欠陥検出部18に出力される。
このように構成された制御部16は、ウエハ11の最適チルト角φsの決定時、チルト角φを変更させながらウエハ11の画像を取り込み、チルト角φが異なるときのディジタル画像を順次に条件決定部17に出力する。
【0025】
条件決定部17(決定手段)は、ウエハ11の最適チルト角φsを決定するに当たって、制御部16からウエハ11のディジタル画像を順次に取り込み、各ディジタル画像ごとに、全画素(512×512画素)の濃度値を調べ、各濃度値ごとに画素数を計数して、画素の濃度値の度数分布を作成する。
濃度値の度数分布とは、1つのディジタル画像の中に各濃度値の画素が現れる頻度(画素数)を求めたものである。ちなみに、濃度値の度数分布をグラフ化したものは、濃度ヒストグラムと呼ばれる。なお、ディジタル画像が8ビットの場合、画素の濃度値は256段階(0〜255)となる。
【0026】
さらに、条件決定部17は、各ディジタル画像に対応する濃度値の度数分布において、濃度値が所定の濃度以上の分布がなく、かつ所定の良好な範囲内に含まれる画素の合計数(注目画素数)を計数する。
このような度数分布の作成と注目画素数の計数とは、ウエハ11のチルト角φが異なる複数のディジタル画像に対して行われる。そして、条件決定部17は、チルト角φが異なるディジタル画像の注目画素数を比較し(図3参照)、注目画素数が極値Np(最大値)となるディジタル画像のチルト角φを最適チルト角φsに決定する。
【0027】
なお、決定された最適チルト角φsに関する情報は、条件決定部17から制御部16に出力される。制御部16では、ウエハ11の欠陥検査時に、ウエハ11のチルト角φを、条件決定部17で決定された最適チルト角φsに自動設定する。
欠陥検出部18(検出手段)は、ウエハ11の欠陥検出に当たって、制御部16からウエハ11のディジタル画像を取り込み、画像処理を行う他に、画像の光量をモニタし、画像の明暗に基づいてウエハ11の欠陥箇所を特定する。
【0028】
欠陥検出部18によるウエハ11の欠陥検出時には、ウエハ11のチルト角φが最適チルト角φsに設定された状態で良好なウエハ像11Aが撮像されるため、信頼性の高い検査結果が得られる。また、条件決定部17により最適チルト角φsが決定され、制御部16によりチルト角φが最適チルト角φsに自動設定されるので、検査員の能力や熟練によらない安定した検査結果を得ることもできる。さらに、ディジタル画像を構成する各画素の濃度値の度数分布を作成して最適チルト角φsを決定するので、装置条件の簡易かつ迅速な自動設定が可能となる。
【0029】
なお、上記した実施形態では、条件決定部17において、各ディジタル画像の全画素の濃度値を調べて度数分布を作成する例を説明したが、画像の中の適当な部分領域に含まれる一部の画素の濃度値を調べて度数分布を作成しても良い。度数分布の作成に用いる画像の部分領域としては、例えば、ウエハ11上の繰り返しパターンが形成された領域に対応する明るい像部分11B(図2)が考えられる。さらに、各々の明るい像部分11Bは互いに対応しているため、対応する画素どうしで濃度値を積算し、積算値に基づいて度数分布を作成しても良い。
【0030】
また、上記した実施形態では、条件決定部17において、度数分布における注目画素数が極値Npとなるディジタル画像のチルト角φを最適チルト角φsに決定した(図3)が、注目画素数が極値以外の所定数となるディジタル画像のチルト角φを最適チルト角φsに決定しても良い。
さらに、上記した実施形態では、条件決定部17において、各ディジタル画像に対応する濃度値の度数分布から注目画素数を計数し、この注目画素数の比較により最適チルト角φsを決定したが、これに限らない。ウエハ像11A(図2)には、明るい像部分11Bと暗い像部分11Cとが現れるため、各ディジタル画像に対応する濃度値の度数分布は、各像部分11B,11Cに対応する2つのピークを含む形状となる。このため、例えば濃度値の度数分布の2つのピークから濃度値の差に相当するコントラストを求め、このコントラストの比較により最適条件を決定することもできる。この場合、コントラストが最大となるディジタル画像のチルト角φを最適チルト角φsに決定することが好ましい。
【0031】
また、上記した実施形態では、条件決定部17において、画素の濃度値の度数分布に基づいて最適条件を決定したが、濃度値以外の画素値(例えば色相値や彩度値)の度数分布に基づいて最適条件を決定することもできる。
さらに、上記した実施形態では、照明光学系13および受光光学系14が固定された装置を例に説明したが、照明光学系13および受光光学系14をX方向に沿った軸まわりに回転可能に構成することもできる。この場合、ウエハ11(検査ステージ12)が固定されていても、照明光学系13と受光光学系14との少なくとも一方を回転させることで、装置条件(入射角θiと受光角θdとの少なくとも一方)を調整することができる。
【0032】
また、上記した実施形態では、照明光L2の波長λが一定の装置構成を例に説明したが、例えば、図4に示す表面検査装置40のように照明光L2の波長λが可変の構成にも本発明は適用できる。図4において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
表面検査装置40では、白色光源41からの光束が分光素子42,ピンホール43,照明レンズ44を介してウエハ11に照射される(照明光L2)。分光素子42は、例えばプリズムにて構成され、X方向(紙面に垂直な方向)に沿った軸まわりに回転である。白色光源41からの光束は、分光素子42を通過することにより分光され、分光素子42の回転角に応じた所定の波長λを有する光束のみがピンホール43に導かれる。ピンホール43は照明レンズ44の焦点面に配置されているため、略平行な照明光L2がウエハ11に所定の角度で照射される。
【0033】
そして、ウエハ11からの回折光L3は、受光レンズ45,開口絞り46を介してCCD撮像素子26の撮像面上に集光される。開口絞り46は受光レンズ45の瞳位置近傍に配置されている。
このように構成された表面検査装置40では、制御部16が、分光素子42をX方向(紙面に垂直な方向)に沿った軸まわりに回転させることで、照明光L2の波長を調整し、CCD撮像素子26でウエハ11の像を撮像する際の装置条件を設定または変更する。
【0034】
つまり、制御部16は、装置条件の最適条件を決定する際、照明光L2の波長λを変更させながらウエハ11の画像を取り込み、装置条件(波長λ)が異なるときのディジタル画像を条件決定部17に出力する。
したがって、条件決定部17では、上述した表面検査装置10の場合と同様に、装置条件(波長λ)の最適条件(最適波長λs)を決定することができる。決定された最適波長λsに関する情報は、条件決定部17から制御部16に出力され、欠陥検出部18によるウエハ11の欠陥検査時に、照明光L2の波長λが最適波長λsに自動設定される。
【0035】
このように、欠陥検出部18によるウエハ11の欠陥検出時には、照明光L2の波長λが最適波長λsに設定された状態で良好なウエハ像11Aが撮像されるため、信頼性の高い検査結果が得られる。また、条件決定部17により最適波長λφsが決定され、制御部16により波長λが最適波長λφsに自動設定されるので、検査員の能力や熟練によらない安定した検査結果を得ることもできる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面検査装置によれば、決定手段により傾動による傾斜の状態の最適条件を決定し、条件制御手段により傾斜の状態を最適条件に設定するので、被検物体に形成された繰り返しパターンのピッチを検査員が知らなくても、簡易かつ迅速な最適条件の自動設定が可能となる。また、最適条件に自動設定された状態で物体像を撮像し、このとき撮像手段から得られる画像に基づいて検出手段が被検物体の欠陥を検出するので、検査員の能力や熟練によらない安定した検査結果を得ることができ、検査結果の信頼性向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面検査装置10の構成を示す図である。
【図2】回折光によるウエハ像11Aの一例を示す図である。
【図3】チルト角φに対する度数分布の注目画素数の関係を示すグラフである。
【図4】表面検査装置40の構成を示す図である。
【発明の効果】
10,40 表面検査装置
11 ウエハ
12 検査ステージ
13 照明光学系
14 受光光学系
15 画像処理装置
16 制御部
17 条件決定部
18 欠陥検出部
21,41 光源
22,23 凹面反射鏡
24 絞り
25 結像レンズ
26 CCD撮像素子
42 分光素子
43 ピンホール
44 照明レンズ
45 受光レンズ
46 開口絞り[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting defects on a substrate surface in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or a liquid crystal display element.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or a liquid crystal display element, a resist circuit pattern is formed through an exposure process of baking a circuit pattern on a photoresist film on a substrate and a developing process of a photosensitive photoresist film. Thereafter, a circuit is formed on the substrate through processing steps such as etching and vapor deposition.
[0003]
In this manufacturing process, if there is a defect in the circuit pattern by the resist, processing is performed according to the defect, resulting in a defective product. Therefore, the defect inspection of the circuit pattern by the resist has been conventionally performed. The defective part is, for example, a part where the cross-sectional shape of the circuit pattern has changed due to defocusing of the exposure machine, a part where the film thickness of the resist has changed, or a part with foreign matter or scratches.
[0004]
At present, the defect inspection in the actual manufacturing process is performed by visual observation. However, in the visual observation, since the inspection standard changes depending on the skill and physical condition of the inspector, a sufficient inspection result cannot be obtained.
Therefore, it has been studied to automate this defect inspection. All of the various types of automatic inspection apparatuses already proposed capture an image (diffraction image) based on diffracted light from a repetitive pattern formed on a substrate, and specify a defect location based on the brightness of the diffraction image. This is because the diffraction efficiency differs between the defective portion and the normal portion on the substrate surface, and thus light and darkness due to pattern abnormality (defect) appears in the diffraction image.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional surface inspection apparatus cannot automatically set the apparatus condition (for example, the tilt angle of the substrate) when capturing the substrate image based on the diffracted light from the repetitive pattern on the substrate to the optimum condition. The optimum condition is a condition in which the traveling direction of the diffracted light generated from the repetitive pattern and the optical axis direction of the light receiving optical system that receives the diffracted light substantially coincide.
[0006]
As is well known, the optimum conditions for the apparatus conditions vary depending on the pitch of the repeated pattern. For this reason, apparatus conditions must be changed according to the pitch of the repetitive pattern formed on the substrate to be inspected. However, in many cases, the design value of the pitch of the repetitive pattern is not informed to the inspector.
Therefore, in the conventional surface inspection apparatus, the diffraction image of the substrate is displayed on the monitor, and the inspector sets the apparatus condition to the optimum condition while looking at the diffraction image on the monitor. It was difficult for the inspector to judge, and there was a problem that the ability and skill of the inspector were required.
[0007]
By the way, if the apparatus conditions are not set to the optimum conditions, an angle shift occurs between the traveling direction of the diffracted light and the optical axis direction of the light receiving optical system. High quality inspection cannot be performed.
The object of the present invention is to automatically set the apparatus conditions to the optimum conditions easily and quickly without requiring the inspector to know the pitch of the repetitive pattern formed on the substrate (the object to be inspected). An object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus capable of improving the performance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The surface inspection apparatus according to the present invention includes an illuminating unit that illuminates a test object, an imaging unit that captures an object image based on diffracted light from the test object, a direction of illumination, and a direction of diffracted light from the test object. Tilting means for tilting the object relative to at least one of the above, a condition control means for setting or changing the tilting state due to tilting when the object image is picked up by the imaging means, and tilting by the condition control means The state of the image is changed little by little, the images captured by the imaging means are captured, the frequency distribution of the density values of the pixels of the image is obtained, and the frequency of the density included in the predetermined range is maximized in the frequency distribution A determination unit that determines the state of inclination as an optimum condition; a detection unit that captures an image of an object image captured by the imaging unit in a state set to the optimum condition and detects a defect of the object to be detected based on the image; Be equipped Those were.
[0009]
As described above, the determination unit determines the optimum condition of the tilt state by tilting , and the condition control unit automatically sets the tilt state to the optimum condition to capture the object image. Based on the image obtained from the imaging unit at this time Since the detection means detects the defect of the object to be inspected, a stable inspection result that does not depend on the ability or skill of the inspector can be obtained. In addition, since the optimum condition is determined based on the frequency distribution of the pixel values of the image obtained from the imaging means, it is possible to easily and quickly automatically set the inclination state .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings .
[0011]
As shown in FIG. 1, the surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes an
Among these, the
[0012]
The illumination optical system 13 (illumination means) is a decentered optical system composed of a
[0013]
In the above illumination optical system 13, the light beam L <b> 1 emitted from the
[0014]
Here, the orientation of the
[0015]
For this reason, the illumination light L2 is incident on the repetitive pattern of the
Here, the diffraction condition can be expressed by the following equation (1) using the wavelength λ and the incident angle θi of the illumination light L2, the diffraction angle φk and the diffraction order k of the diffracted light L3, and the pitch p of the repetitive pattern. .
[0016]
p (sinθi−sinφk) = kλ (1)
In the equation (1), the incident angle θi is defined as a positive angle direction on the incident side with reference to the normal line 11a of the
[0017]
The diffracted light L3 is generated in directions of various diffraction angles φk that satisfy the above formula (1) with respect to the wavelength λ of the illumination light L2. However, any diffracted light L3 is included in the incident surface (YZ plane).
On the other hand, the light receiving optical system 14 is a decentered optical system including a concave reflecting
[0018]
The concave reflecting
[0019]
The
The
[0020]
In the above-described light receiving optical system 14, the diffracted light L3 generated from the
[0021]
Here, in the
By the way, in the surface inspection apparatus 10 of this embodiment, the illumination optical system 13 and the light receiving optical system 14 are fixed. Therefore, the incident angle θi and the light receiving angle θd can be adjusted by tilting the inspection stage 12 (wafer 11) by a predetermined angle (tilt angle φ) around the axis along the X direction. However, the sum of the incident angle θi and the light receiving angle θd is always constant (for example, 40 degrees).
[0022]
In the surface inspection apparatus 10, if the diffracted light L3 generated from the
Whether the wafer image 11A picked up by the CCD
[0023]
Next, the image processing device 15 will be described. Inside the image processing apparatus 15, a
Among these, the
[0024]
Further, the
When the optimum tilt angle φs of the
[0025]
In determining the optimum tilt angle φs of the
The frequency distribution of density values is obtained by determining the frequency (number of pixels) at which each density value pixel appears in one digital image. Incidentally, a graph showing the frequency distribution of density values is called a density histogram. When the digital image is 8 bits, the pixel density value is 256 steps (0 to 255).
[0026]
Further, the
The creation of the frequency distribution and the counting of the number of pixels of interest are performed on a plurality of digital images having different tilt angles φ of the
[0027]
Information regarding the determined optimum tilt angle φs is output from the
The defect detection unit 18 (detection means) captures a digital image of the
[0028]
When the
[0029]
In the above-described embodiment, the example in which the
[0030]
In the above-described embodiment, the
Further, in the above-described embodiment, the
[0031]
In the above-described embodiment, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the apparatus in which the illumination optical system 13 and the light receiving optical system 14 are fixed has been described as an example. However, the illumination optical system 13 and the light receiving optical system 14 can be rotated around an axis along the X direction. It can also be configured. In this case, even if the wafer 11 (inspection stage 12) is fixed, by rotating at least one of the illumination optical system 13 and the light receiving optical system 14, apparatus conditions (at least one of the incident angle θi and the light receiving angle θd) are rotated. ) Can be adjusted.
[0032]
In the above-described embodiment, the apparatus configuration in which the wavelength λ of the illumination light L2 is constant has been described as an example. However, for example, a configuration in which the wavelength λ of the illumination light L2 is variable as in the surface inspection apparatus 40 illustrated in FIG. but the present invention is Ru can be applied. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
In the surface inspection apparatus 40, the light beam from the
[0033]
Then, the diffracted light L3 from the
In the surface inspection apparatus 40 configured in this way, the
[0034]
That is, when determining the optimum condition of the apparatus condition, the
Therefore, the
[0035]
As described above, when the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the surface inspection apparatus of the present invention, to determine the optimum conditions for the state of tilt by tilting the determining means, since the condition control means for setting the optimum state of the inclined, the object to be detected Even if the inspector does not know the pitch of the formed repetitive pattern, automatic setting of optimum conditions can be performed easily and quickly. In addition, an object image is captured in a state automatically set to the optimum condition, and the detection means detects a defect of the object to be detected based on the image obtained from the imaging means at this time, so it does not depend on the ability or skill of the inspector. A stable inspection result can be obtained, and the reliability of the inspection result can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus 10;
FIG. 2 is a diagram showing an example of a wafer image 11A by diffracted light.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of pixels of interest in the frequency distribution and the tilt angle φ.
4 is a diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus 40. FIG.
【The invention's effect】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40
Claims (4)
前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像する撮像手段と、
前記照明の方向と前記被検物からの回折光の方向との少なくとも一方に対して、前記被検物を相対的に傾動させるチルト手段と、
前記撮像手段により前記物体像を撮像する際の前記傾動による傾斜の状態を設定または変更する条件制御手段と、
前記条件制御手段により前記傾斜の状態を微少量ずつ変更し、前記撮像手段によりそれぞれ撮像された画像を取り込み、該画像の画素の濃度値の度数分布を求め、該度数分布で所定範囲内に含まれる前記濃度の度数が最大となる前記傾斜の状態を最適条件として決定する決定手段と、
前記最適条件に設定された状態で前記撮像手段により撮像される前記物体像の画像を取り込み、該画像に基づいて前記被検物体の欠陥を検出する検出手段とを備えた
ことを特徴とする表面検査装置。Illuminating means for illuminating the test object;
Imaging means for imaging an object image based on diffracted light from the test object;
Tilt means for tilting the object relative to at least one of the direction of illumination and the direction of diffracted light from the object;
Condition control means for setting or changing the state of tilt due to tilting when the object image is captured by the image capturing means;
The condition control means changes the inclination state in small increments, captures images captured by the imaging means, obtains a frequency distribution of density values of pixels of the image, and includes the frequency distribution within a predetermined range. Determining means for determining, as an optimum condition, the state of the slope at which the frequency of the concentration is maximized;
Before SL captures an image of the object image captured by the imaging means in a state set to the optimum condition, characterized by comprising a detecting means for detecting a defect of the object to be inspected on the basis of the image Surface inspection device.
前記決定手段は、前記度数分布に現れる少なくとも2つのピークの濃度差に基づいて、前記最適条件を決定する
ことを特徴とする表面検査装置。The surface inspection apparatus according to claim 1 ,
The surface inspection apparatus, wherein the determining means determines the optimum condition based on a concentration difference between at least two peaks appearing in the frequency distribution.
前記照明手段および前記撮像手段に含まれる光学系は、当該装置に固定され、
前記チルト手段は、前記被検物体を前記光学系の光軸に垂直な軸まわりに傾斜させるものであり、
前記条件制御手段は、前記被検物体の傾斜角により、前記傾斜の状態を設定または変更する
ことを特徴とする表面検査装置。In the surface inspection apparatus according to claim 1 or 2 ,
The optical system included in the illumination unit and the imaging unit is fixed to the device,
The tilt means tilts the test object about an axis perpendicular to the optical axis of the optical system,
The surface inspection apparatus, wherein the condition control means sets or changes the state of the inclination according to an inclination angle of the object to be examined.
前記照明手段から前記被検物体に照射される照明光の波長を調整する波長調整手段を備え、
前記条件制御手段は、前記波長調整手段により波長条件を調整して、装置条件の設定または変更を行う
ことを特徴とする表面検査装置。In the surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
A wavelength adjusting means for adjusting the wavelength of the illumination light emitted from the illumination means to the object to be examined;
The condition control means adjusts the wavelength condition by said wavelength adjusting means, equipment condition setting or surface inspection apparatus characterized by making changes.
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