CN101889197A - 检查装置和检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检查装置和检查方法。本发明的检查装置(1)在设定为使DMD元件(31)的像素(微镜)全部成为ON状态而使来自晶圆(W)的光全部向二维摄像元件(33)引导时，根据由二维摄像元件(33)检测得到的傅立叶图像的亮度信息，求出DMD元件(31)的像素中将来自晶圆(W)的光向检测元件(36a、36b、36c)引导的像素，使求出的DMD元件(31)的像素成为OFF状态，通过OFF状态的像素反射来自晶圆(W)的光的一部分，并向检测元件(36a、36b、36c)引导。

Description

检查装置和检查方法
技术领域
本发明涉及一种在半导体元件、液晶显示元件等的制造过程中检测形成于被检测基板的表面的图案的检查装置和检查方法。
背景技术
以往，对利用从形成于半导体晶圆、液晶玻璃基板等被检测基板的表面的图案产生的反射光来检查基板表面的不均或损伤等的缺陷的装置进行了各种提案(例如参照专利文献1)。尤其是，近年来随着半导体工艺的微细化，被检测基板的缺陷管理也要求更高的精度。
例如，在通过SEM进行被检测基板的图案宽度的测定时，虽然测定精度高，但观察倍率高并对多点采样进行测定，因此测定需要很多时间。因此，提出了以下方法：将从光源射出的预定波长的光经由起偏镜及物镜通过落射照明而照射到被检测基板的表面，利用使该照明产生的来自被检测基板的反射光经由物镜以及起偏镜和满足正交偏振的条件的检偏镜而得到的图像来进行评价。
专利文献1：JP特开2000-155099号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述方法中，来自被检测基板的反射光非常微弱，通过被检测基板获得图像需要很长的曝光时间。
本发明鉴于这种问题，其目的在于提供一种能够以高灵敏度高速地进行检查的检查装置和检查方法。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的检查装置包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；控制部，控制上述光路切换部的动作；和检查部，根据由上述光传感器检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，上述控制部进行控制，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分，并使与上述求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，上述检查部根据在与适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向的状态下由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
此外，在上述检查装置中优选，上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
此外，在上述检查装置中优选，上述照明部通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
此外，在上述检查装置中优选，由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
此外，在上述检查装置中优选，包括分光棱镜，其按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光，上述光传感器按照由上述分光棱镜进行了分光的上述多个波长而设置。
此外，在上述检查装置中优选，上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
此外，本发明的检查方法，通过检查装置检查上述被检测基板的表面，该检查装置包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；和光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光，所述检查方法具有以下步骤：第一步骤，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分；和第二步骤，使与上述第一步骤中求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，根据由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
此外，在上述检查方法中优选，上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
此外，在上述检查方法中优选，通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
此外，在上述检查方法中优选，由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
此外，在上述检查方法中优选，在上述第一步骤中，将基于上述被检测基板的表面状态的变化进行上述检测的光的亮度大的部分作为适于上述检查的部分。
此外，在上述检查方法中优选，在上述第二步骤中，具有按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光的子步骤，由上述光传感器分别检测通过上述子步骤而按照上述多个波长进行了分光的光。
此外，在上述检查方法中优选，上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
此外，第二本发明的检查装置，包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；二维图像传感器，能够检测被照射了上述照明光的上述被检测基板的傅立叶图像；选择检测部，检测上述傅立叶图像的一部分的亮度，不检测其他部分；控制部，控制上述选择检测部的动作；和检查部，根据由上述选择检测部检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，上述控制部根据由上述二维图像传感器检测得到的上述傅立叶图像的信息，选择上述选择检测部检测的上述一部分。
发明效果
根据本发明，能够以高灵敏度高速地进行检查。
附图说明
图1是本发明的检查装置的概要图。
图2是表示照明光向晶圆的入射角度和在光瞳内的成像位置之间的关系的说明图。
图3是表示二维摄像元件和DMD元件的像素对应表的制作方法的流程图。
图4是表示相对于图案的变化灵敏度高的区域的决定方法的流程图。
图5是表示以高灵敏度高速地检测图案的变化的方法的流程图。
图6是表示对傅立叶图像进行区域分割的状态的一例的图。
图7是表示亮度数据的提取状态的示意图。
图8是表示傅立叶图像中的R的灰度差的分布状态的图。
图9是表示傅立叶图像中的G的灰度差的分布状态的图。
图10是表示傅立叶图像中的B的灰度差的分布状态的图。
图11是表示检查装置的变形例的概要图。
图12是表示灵敏度高的区域的决定方法的变形例的流程图。
标号说明
W晶圆(被检测物)
1   检查装置
10  照明光学系统(照明部)
17  起偏镜
20  检测光学系统
21  检偏镜
30  摄像部
31  DMD元件(光路切换元件)
33  二维摄像元件(二维图像传感器)
35  分光棱镜
36a 第一检测元件(光学传感器)
36b 第二检测元件(光学传感器)
36c 第三检测元件(光学传感器)
40  控制单元
43  CPU(控制部等)
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。图1示出了本发明的检查装置。本实施方式的检查装置1，如图1所示，主要包括晶圆载物台5、物镜(100倍)6、半反射镜7、照明光学系统10、检测光学系统20、摄像部30和控制单元40。
在晶圆载物台5上以使图案(反复图案)的形成面朝上的状态载置作为被检测基板的半导体晶圆W(以下称为晶圆W)。该晶圆载物台5构成为能够朝彼此正交的x、y、z轴的3个方向移动(另外，使图1的上下方向为z轴方向)。从而，晶圆载物台5能够将晶圆W支撑为可以朝x、y、z轴方向移动。此外，晶圆载物台5被构成为能够以z轴为中心旋转。
照明光学系统10从图1的左侧朝向右侧按照配置顺序具有光源11(例如白色LED、卤素灯等)、聚光透镜12、照度均化单元13、孔径光阑14、视野光阑15、准直透镜16、可拆装的起偏镜17(偏振光滤波器)。
在此，从照明光学系统10的光源11发出的光经由聚光透镜12以及照度均化单元13而引导到孔径光阑14和视野光阑15。照度均化单元13使照明光散射而使光量分布均化。此外，还可以包含干涉滤波器。孔径光阑14和视野光阑15被构成为可相对于照明光学系统10的光轴改变开口部的大小和位置。因此，在照明光学系统10中，可以通过孔径光阑14和视野光阑15的操作而进行照明区域的大小及位置的变更以及照明的开口角度的调整。并且，经过了孔径光阑14和视野光阑15的光，由准直透镜16将其校准后经过起偏镜17而入射到半反射镜7。
半反射镜7将来自照明光学系统10的光向下方反射并引导到物镜6。从而，利用经过了物镜6的来自照明光学系统10的光对晶圆W进行落射照明。另一方面，落射照明到晶圆W的光可以由晶圆W反射而再次返回到物镜6，并透过半反射镜7而入射到检测光学系统20。
检测光学系统20从图1的下侧朝向上侧按照配置顺序具有可拆装的检偏镜21(偏振光滤波器)、透镜22、半棱镜23、勃氏镜(Bertrandlens)24、视野光阑25。检偏镜21被配置成相对于照明光学系统10的起偏镜17正交偏振的状态(偏振方向正交的状态)。照明光学系统10的起偏镜17和检测光学系统20的检偏镜21满足正交偏振的条件，因此在晶圆W的图案上只要偏振光主轴不旋转，由检测光学系统20检测的光量就接近零。
半棱镜23将入射光束分支为二个方向。经过半棱镜23的一个光束经由勃氏镜24而在视野光阑25使晶圆W的像成像，并且使物镜6的光瞳面的像投影到摄像部30的DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜装置)元件31。摄像部30的二维摄像元件33与DMD元件31共轭，因此物镜6的光瞳面上的亮度分布再现在二维摄像元件33的摄像面上，可以由二维摄像元件33对傅立叶变换后的晶圆W的图像(傅立叶图像)进行摄像。另外，视野光阑25可以在与检测光学系统20的光轴垂直的方向的面内使开口形状变化。因此，通过视野光阑25的操作，二维摄像元件33可以检测晶圆W的任意区域中的信息。另外，经过半棱镜23的另一个光束被引导到用于对没有傅立叶变换的图像进行摄像的第二摄像部50。
在此，在本实施方式的缺陷检查中对傅立叶图像(即，物镜6的光瞳面的像)进行摄像的理由如下。在缺陷检查中若使用直接拍摄了晶圆W的图案而得到的图像，则当图案的间距为检查装置的分辨率以下时，就无法光学性地检测图案的缺陷。另一方面，在傅立叶图像中，若晶圆W的图案存在缺陷则反射光的对称性崩溃，通过结构性双折射，与傅立叶图像的光轴正交的部分之间的亮度、颜色等产生变化。因此，即使在图案的间距为检查装置的分辨率以下时，也能够通过检测傅立叶图像中的上述变化来进行图案的缺陷检测。
进而，参照图2说明照明光朝晶圆W的入射角度和光瞳面内的成像位置之间的关系。如图2的虚线所示，照明光朝晶圆W的入射角度为0°时，光瞳上的成像位置为光瞳中心。另一方面，如图2的实线所示，入射角度为64°(相当于NA＝0.9)时，光瞳上的成像位置为光瞳的外边缘部。即，照明光朝晶圆W的入射角度在光瞳上与光瞳内的半径方向的位置对应。此外，成像在距离光瞳内的光轴相同半径内的位置上的光是以相同角度入射到晶圆W的光。
摄像部30如图1所示，具有DMD(Digital Micromirror Device)元件31、透镜32、二维摄像元件33、在相反侧设置的透镜34、分光棱镜35、三个检测元件36a、36b、36c。DMD元件31具有在平面上排列的多个可动式微镜(未图示)。DMD元件31的微镜通过电气驱动，在成为开启(ON)状态时以使来自检测光学系统20的光向二维摄像元件31侧反射的方式倾斜，在成为关闭(OFF)状态时以使来自检测光学系统20的光向检测元件36a、36b、36c(分光棱镜35)侧反射的方式倾斜。
因此，由ON状态的微镜反射的来自检测光学系统20的光通过透镜32(离轴(アオリ)光学系统)并引导到二维摄像元件33的摄像面。另一方面，由OFF状态的微镜反射的来自检测光学系统20的光通过透镜34(离轴光学系统)并由分光棱镜35分光为R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光后，分别引导到三个检测元件36a、36b、36c。
二维摄像元件33为具有Bayer排列的彩色滤波器阵列的CCD、CMOS等，拍摄上述傅立叶图像。此外，三个检测元件36a、36b、36c为光电二极管、雪崩元件等，分别检测通过分光棱镜35分光了的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光。
控制单元40具有记录傅立叶图像的数据的记录部41、输入接口42、执行各种运算处理的CPU 43、监视器44以及操作部45，执行检查装置1的总控制。此外，记录部41、输入接口42、监视器44及操作部45分别与CPU 43电连接。CPU 43通过程序的执行而解析傅立叶图像，在由二维摄像元件33拍摄的傅立叶图像中求出对图案变化的灵敏度高的区域。此外，输入接口42具有连接记录介质(未图示)的连接器、用于与外部的计算机(未图示)连接的连接端子，从记录介质或计算机进行数据的读入。
参照图3～图5所示的流程图对利用如上构成的检查装置1检查晶圆W的方法进行说明。首先，利用图3所示的流程图，对制作二维摄像元件33和DMD元件31的像素对应表的方法进行说明。像素对应表的制作方法，首先在步骤S101中，将照明光学系统10的起偏镜17和检测光学系统20的检偏镜21从光轴取下。然后在步骤S102中，通过晶圆载物台5将无图案的晶圆W移动到物镜6的下方(观察位置)。
在下一个步骤S103中，点亮照明光学系统10的光源11。此时，从光源11发出的照明光经由聚光透镜12及照度均化单元13，在孔径光阑14和视野光阑15经过，由准直透镜16将其校准并由半反射镜7反射后，经过物镜6而照射到晶圆W上。并且，来自晶圆W的反射光经过物镜6及半反射镜7而入射到检测光学系统20，入射到检测光学系统20的光经过透镜22、半棱镜23、勃氏镜24以及视野光阑25，将傅立叶像投影到摄像部30的DMD元件31。
在下一个步骤S104中，仅使DMD元件31的1个像素(微镜)为ON状态，其他的像素(微镜)为OFF状态。这样一来，由ON状态的像素反射的来自检测光学系统20的光经过透镜32并被引导到二维摄像元件33的摄像面。
在下一个步骤S105中，由二维摄像元件33进行摄像，检测由ON状态的像素(微镜)反射的光，CPU 43计算并求出由ON状态的像素反射的光在摄像面上(二维摄像元件33)的像素位置。
在下一个步骤S106中，CPU 43将在步骤S105中求出的二维摄像元件33的像素位置和此时的DMD元件31的像素位置(微镜的位置)之间的关系注册到记录部41的像素对应表中。
在下一个步骤S107中，CPU 43判断是否对DMD元件31的所有像素的测定均已结束。若为肯定判断则结束像素对应表的制作，若为否定判断则进入步骤S108。
在步骤S108中，将DMD元件31的成为ON状态的像素(微镜)变更为尚未结束测定的像素，并返回到像素S105。通过这种流程，可以将二维摄像元件33的像素和DMD元件31的像素之间的关系注册到像素对应表中。
接下来，利用图4所示的流程图，对在由二维摄像元件33拍摄的傅立叶图像中决定对图案变化的灵敏度高的区域的方法进行说明。灵敏度高的区域的决定方法，首先在步骤S201中，将照明光学系统10的起偏镜17和检测光学系统20的检偏镜21插入到光轴上。然后在步骤S202中，使DMD元件31的所有像素(微镜)成为ON状态，来自晶圆W的光全部向二维摄像元件33侧反射。在下一个步骤S203中，点亮照明光学系统10的光源11。
在下一个步骤S204中，将形成有反复图案的晶圆W载置到晶圆载物台5上，并通过晶圆载物台5将晶圆W上的测定的图案(1镜头的一部分)移动到物镜6的下方。此时，使用形成有曝光条件(用量和焦距)分别不同的多个相同形状的图案的晶圆W。
这样一来，从光源11发出的照明光经由聚光透镜12和照度均化单元13，在孔径光阑14和视野光阑15经过，由准直透镜16校准后经过起偏镜17，并在由半反射镜7反射后，经过物镜6而照射到晶圆W。并且，来自晶圆W的反射光经过物镜6和半反射镜7而入射到检测光学系统20，入射到检测光学系统20的光经过检偏镜21、透镜22、半棱镜23、勃氏镜24和视野光阑25，将傅立叶像投影到摄像部30的DMD元件31。此时，DMD元件31的所有像素(微镜)为ON状态，因此由DMD元件31反射的光经过透镜32，将傅立叶像投影到二维摄像元件33的摄像面。
因此，在下一个步骤S205中，由二维摄像元件33拍摄傅立叶像，并将拍摄到的傅立叶图像记录到记录部41。
在下一个步骤S206中，CPU 43判断是否晶圆W上的必要的所有图案的测定均已结束。若为肯定判断则进入步骤S207，若为否定判断则返回到步骤S204，将尚未完成测定的图案(其他镜头)移动到物镜6的下方，进行步骤S205的摄像。从而，在记录部41中针对相同形状的图案记录曝光条件不同的多个傅立叶图像的彩色数据。
在步骤S207中，CPU 43针对各傅立叶图像，按照傅立叶图像的各位置而分别生成R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的亮度数据(平均值)。亮度数据的求取方法，首先如图6所示，将傅立叶图像(例如第1帧的傅立叶图像FI1)纵横等间隔地分割为正方格状的多个分割区域P，按照傅立叶图像的各个分割区域P，按照各自的颜色不同而求出RGB的亮度值的平均。并且，对各个傅立叶图像进行该工序。从而，对于第1帧到第n帧的傅立叶图像FI1～FIn，按照各傅立叶图像的分割区域P，分别生成表示R、G、B的各色成分各自的灰度的亮度数据。
在下一个步骤S208中，如图7所示注目于相同的分割区域，CPU43按照R、G、B的各色成分，生成表示相同分割区域中的傅立叶图像FI1～FIn间的灰度差的灰度差数据。具体地说，将傅立叶图像FI上的任意的分割区域设为Pm时，首先，针对各个傅立叶图像FI1～FIn，分别提取分割区域Pm中的各色成分的亮度数据(步骤S207中求出的亮度数据)。然后，在与分割区域Pm对应的亮度数据的灰度值中，提取R、G、B的各色成分各自的最大值和最小值，并计算提取出的最大值和最小值的差值。对所有的分割区域进行上述工序。从而，针对傅立叶图像的所有的分割区域，按照R、G、B的各色成分而生成表示分割区域Pm中的傅立叶图像间的灰度差的灰度差数据(灰度的最大值和最小值的差值)。
并且，在步骤S209中，CPU 43根据步骤S208中求出的灰度差数据(灰度的最大值和最小值的差值)，求出傅立叶图像的分割区域中、灰度的最大值和最小值的差值最大的颜色和分割区域，将该分割区域决定为灵敏度高的区域，并将其决定到检测条件中。图8～图10是按照颜色成分来表示傅立叶图像的各分割区域中的灰度差的分布状态的图。在图8～图10的例子中，图10所示的B的灰度差的左上的区域为最大灵敏度的区域。这样一来，可以决定为了高灵敏度地检测图案的线宽、轮廓的变化，可以使用R、G、B的哪个颜色、在傅立叶图像中使用哪个区域。
如上所述，可以从由二维摄像元件33拍摄的图像检测未知的图案的变化。然而，存在来自晶圆W的反射光弱、二维摄像元件33的曝光时间长、吞吐量不高的情况。
因此，利用图5所示的流程图对以高灵敏度高速地检测图案的变化的方法进行说明。该图案的检测方法，首先在步骤S301中，将照明光学系统10的起偏镜17和检测光学系统20的检偏镜21插入到光轴上。
然后，在步骤S302中，为了将来自晶圆W的反射光引导到各检测元件36a、36b、36c侧，CPU 43决定进行ON/OFF的DMD元件31的像素(微镜)。具体地说，参照在步骤S101～S108中求出的二维摄像元件33和DMD元件31的像素对应表，求出与步骤S201～S209中求出的在二维摄像元件33上灵敏度高的像素区域(分割区域)对应的DMD元件31的像素。
在下一个步骤S303中，CPU 43设定为使步骤S302中求出的与灵敏度高的像素区域(分割区域)对应的DMD元件31的像素成为OFF状态而向各检测元件36a、36b、36c侧引导，并且设定为使其他像素为ON状态而向二维摄像元件33侧引导。
在下一个步骤S304中，点亮照明光学系统10的光源11。然后，在步骤S305中，将检查的晶圆W载置到晶圆载物台5上，并通过晶圆载物台5将晶圆W上的检查的图案(1镜头)移动到物镜6的下方。
这样一来，从光源11发出的照明光经由聚光透镜12和照度均化单元13，在孔径光阑14和视野光阑15经过，由准直透镜16校准后经过起偏镜17，并在由半反射镜7反射后，经过物镜6而照射到晶圆W。并且，来自晶圆W的反射光经过物镜6和半反射镜7而入射到检测光学系统20，入射到检测光学系统20的光经过检偏镜21、透镜22、半棱镜23、勃氏镜24和视野光阑25，到达摄像部30的DMD元件31。此时，对晶圆W的图案变化灵敏度高的区域的反射光，由DMD元件31中OFF状态的像素(微镜)反射而经过透镜34，并在分光棱镜35的作用下，红色的光被引导到第一检测元件36a，绿色的光被引导到第二检测元件36b，蓝色的光被引导到第三检测元件36c。
并且，在步骤S306中，CPU 43通过各检测元件36a、36b、36c检测从DMD元件31引导的灵敏度高的反射光，从其检测信号测定反射光的亮度(光量)，(根据亮度变化)检测晶圆W上的图案的变化(即图案的缺陷)。此时，如上所述，各检测元件36a、36b、36c使用光电二极管、雪崩元件等，从而可以将与来自晶圆W的反射光对应的微弱信号高速地变换为电信号(检测信号)(例如，相对于在CCD中为100ms左右，在雪崩元件中为数ms左右)，可以高速地检测晶圆W上的图案的状态(变化)。另外，在图8～图10的例子中，使用由第三检测元件36c检测出的蓝色的光。此外，DMD元件31的像素(微镜)，不管ON状态的像素的位置精度高，设定为OFF状态时向各检测元件36a、36b、36c侧引导，而通过使透镜34为缩小透镜，即使在OFF状态时的反射方向上产生偏离也可以使之在容许范围内。
这样一来，根据本实施方式，通过组合使用可以高精度地检测二维的亮度信息(位置)的二维摄像元件33、可以高速检测光(亮度信息)的各检测元件36a、36b、36c以及DMD元件31，能够在晶圆制造的各个工序中以最佳的条件高灵敏度且高速地检查形成于晶圆W的表面的图案。
此时，二维摄像元件33和各检测元件36a、36b、36c，检测来自晶圆W的光中偏振方向与作为直线偏振光的照明光大致正交的直线偏振光成分，从而成为所谓正交偏振的状态，可以进行利用了结构性双折射的灵敏度高的检查。另外，起偏镜17和检偏镜21的偏振方向不限于90°，也可以对应于因在检查对象的图案中产生的结构性双折射引起的椭圆偏振光的旋转而进行微调。
此时，通过落射照明来对晶圆W的表面进行照明，从而可以使装置的大小小型化。
此外，如上所述，由二维摄像元件33得到的二维的亮度信息优选为傅立叶图像中的亮度信息，这样一来，即使图案的间距为检查装置的分辨率以下时也能够检测图案的缺陷。
此外，如上所述，各检测元件36a、36b、36c优选按照由分光棱镜分光了的多个波长(即，红色、绿色和蓝色的光)来设置，这样一来，可以按照波长检测灵敏度高的区域，进行灵敏度更高的检查。
此外，作为切换来自晶圆W的光的行进方向的光路切换元件，优选使用具有多个微镜的DMD元件31，由此能够按照像素单位的微小区域来切换来自晶圆W的光的行进方向。
另外，在上述实施方式中，设定为使步骤S302中求出的与灵敏度高的像素区域(分割区域)对应的DMD元件31的像素成为OFF状态而向各检测元件36a、36b、36c侧引导，并且设定为使其他像素成为ON状态而向二维摄像元件33侧引导，但不限于此。例如，也可以如图11所示，在DMD元件31和透镜32之间配置半棱镜38，将从DMD元件31朝向二维摄像元件33的光的一部分从半棱镜38经由分光棱镜35引导到各检测元件36a、36b、36c。此时，在步骤S303中，CPU 43设定为使步骤S302中求出的与灵敏度高的像素区域(分割区域)对应的DMD元件31的像素成为ON状态而向二维摄像元件33和各检测元件36a、36b、36c侧引导，并且设定为使其他像素成为OFF状态而不向各检测元件36a、36b、36c侧引导。从而，可以使DMD元件31的像素成为位置精度更高的ON状态而将来自晶圆W的光引导到各检测元件36a、36b、36c侧。
此外，在上述实施方式中，以进行晶圆W的缺陷检查的检查装置1为例进行了说明，但被检测物不限于晶圆W，例如也可以是液晶玻璃基板。
此外，在上述实施方式中，根据灰度差数据(灰度的最大值和最小值的差值)来决定对图案的变化灵敏度高的区域，但不限于此。因此，利用图12所示的流程图对灵敏度高的区域的决定方法的变形例进行说明。该方法与是上述实施方式的情况同样，使用形成有曝光条件(用量和焦距)分别不同的多个相同形状的图案的晶圆W，根据各个图案的傅立叶图像和图案各自的线宽的数据，决定对图案的变化灵敏度高的区域。另外，与上述图案对应的线宽的数据例如利用通过散射计、扫描型电子显微镜(SEM)等线宽测定器测定的数据，这些线宽的数据组预先从输入接口42输入而记录在记录部41中。
首先，与上述实施方式的情况同样地，在步骤S251中，将照明光学系统10的起偏镜17和检测光学系统20的检偏镜21插入到光轴上。然后在步骤S252中，使DMD元件31的所有像素(微镜)成为ON状态，来自晶圆W的光全部向二维摄像元件33侧反射。在下一个步骤S253中，点亮照明光学系统10的光源11。
在下一个步骤S254中，将形成有曝光条件(用量和焦距)分别不同的多个相同形状的图案的晶圆W载置到晶圆载物台5上，并通过晶圆载物台5将晶圆W上的测定的图案(1镜头的一部分)移动到物镜6的下方。在下一个步骤S255中，由二维摄像元件33拍摄傅立叶像，并将拍摄到的傅立叶图像记录到记录部41。
在下一个步骤S256中，CPU 43判断是否晶圆W上的所有图案的测定均已结束。若为肯定判断则进入步骤S257，若为否定判断则返回到步骤S254，将尚未完成测定的图案(其他镜头)移动到物镜6的下方，进行步骤S255的摄像。
在步骤S257中，CPU 43与上述实施方式的情况同样地，针对各傅立叶图像，按照傅立叶图像的各分割区域而分别生成R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的亮度数据(平均值)。
在下一个步骤S208中，注目于相同的分割区域，CPU 43按照R、G、B的各色成分，求出表示各傅立叶图像FI1～FIn的相同分割区域中的灰度值和图案的线宽的变化率的近似式。具体地说，将傅立叶图像FI上的任意的分割区域设为Pm时，首先，从记录部41读出与各个傅立叶图像FI1～FIn对应的图案的线宽的数据。此时，针对各个傅立叶图像FI1～FIn，分别提取分割区域Pm中的各色成分的亮度数据(步骤S257中求出的亮度数据)。然后，按照各个傅立叶图像FI1～FIn，求出图案的线宽和分割区域Pm中的亮度数据的灰度值间的对应关系。
然后，根据图案的线宽和分割区域Pm中的灰度值间的对应关系，通过最小二乘法求出表示分割区域Pm中的灰度值和图案的线宽的变化率的近似式。在此，若将与各个傅立叶图像FI1～FIn对应的图案的线宽设为y、分割区域Pm中的B(或R或G)的灰度值设为x、斜度设为a、y截距设为b，则近似式用下述(1)式表达。
y＝ax+b  …(1)
另外，系数a的绝对值相当于与图案线宽变化相对的灰度变化的倒数(即，与图案变化相对的检测灵敏度的倒数)。即，上述系数a的绝对值变小时，即使线宽的差相同，傅立叶图像的灰度变化也变大，因此与图案变化相对的检测灵敏度变得更高。并且，对所有的分割区域，按照R、G、B的各色成分进行这些工序。
然后，在步骤S259中，CPU 43在傅立叶图像上的各分割区域中，按照R、G、B的各色成分求出步骤S258中得到的近似式和图案的线宽间的相关误差。具体地说，按照R、G、B的各色成分计算与各个傅立叶图像FI1～FIn对应的图案的线宽和利用近似式算出的图案的线宽之间的偏差的数据，并根据计算出的偏差的数据按照各分割区域的颜色成分计算标准偏差，将其值作为相关误差。
并且，在步骤S260中，CPU 43根据步骤S258中求出的系数a和步骤S259中求出的相关误差，求出傅立叶图像的分割区域中系数a的绝对值小且相关误差非常小的分割区域，将该分割区域决定为灵敏度高的区域，将其决定在检测条件中。具体地说，例如，根据系数a的绝对值的小的程度和相关误差的小的程度来进行各个分割区域的评分，根据该评分的结果来决定灵敏度高的分割区域。这样，能够决定为了高灵敏度低检测图案的线宽、轮廓的变化，可以使用R、G、B的哪个颜色、在傅立叶图像中使用哪个分割区域。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种检查装置，其特征在于，
包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；
二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；
光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；
控制部，控制上述光路切换部的动作；和
检查部，根据由上述光传感器检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，
上述控制部进行控制，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分，并使与上述求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，
上述检查部根据在与适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向的状态下由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，
上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，
上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
3.根据权利要求2所述的检查装置，其特征在于，
上述照明部通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的检查装置，其特征在于，
由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的检查装置，其特征在于，
包括分光棱镜，其按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光，
上述光传感器按照由上述分光棱镜进行了分光的上述多个波长而设置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的检查装置，其特征在于，
上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
7.一种检查方法，通过检查装置检查上述被检测基板的表面，该检查装置包括：
照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；
二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；和
光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光，
所述检查方法的特征在于，具有以下步骤：
第一步骤，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分；和
第二步骤，使与上述第一步骤中求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，根据由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
8.根据权利要求7所述的检查方法，其特征在于，
上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，
上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
9.根据权利要求8所述的检查方法，其特征在于，
通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的检查方法，其特征在于，
由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的检查方法，其特征在于，
在上述第一步骤中，将基于上述被检测基板的表面状态的变化进行上述检测的光的亮度大的部分作为适于上述检查的部分。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的检查方法，其特征在于，
在上述第二步骤中，具有按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光的子步骤，
由上述光传感器分别检测通过上述子步骤而按照上述多个波长进行了分光的光。
13.根据权利要求7～12中任一项所述的检查方法，其特征在于，
上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
14.一种检查装置，其特征在于，
包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
二维图像传感器，能够检测被照射了上述照明光的上述被检测基板的傅立叶图像；
选择检测部，检测上述傅立叶图像的一部分的亮度，不检测其他部分；
控制部，控制上述选择检测部的动作；和
检查部，根据由上述选择检测部检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，
上述控制部根据由上述二维图像传感器检测得到的上述傅立叶图像的信息，选择上述选择检测部检测的上述一部分。

Claims (14)

1.一种检查装置，其特征在于，
包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；
二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；
光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；
控制部，控制上述光路切换部的动作；和
检查部，根据由上述光传感器检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，
上述控制部进行控制，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分，并使与上述求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，
上述检查部根据在与适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向的状态下由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，
上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，
上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
3.根据权利要求2所述的检查装置，其特征在于，
上述照明部通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的检查装置，其特征在于，
由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的检查装置，其特征在于，
包括分光棱镜，其按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光，
上述光传感器按照由上述分光棱镜进行了分光的上述多个波长而设置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的检查装置，其特征在于，
上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
7.一种检查装置，是通过如下检查装置检查上述被检测基板的表面的检查方法，该检查装置包括：
照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
光路切换部，具有多个光路切换元件，能够在一个方向和另一方向间切换上述多个光路切换元件各自的反射方向；
二维图像传感器，在上述光路切换元件朝向上述一个方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光；和
光传感器，在上述光路切换元件朝向上述另一方向时，能够检测来自被照射了上述照明光的上述被检测基板的光，
所述检查方法的特征在于，具有以下步骤：
第一步骤，使上述光路切换元件朝向上述一个方向，根据由上述二维图像传感器检测得到的信息求出上述二维图像传感器的检测区域中适于上述检查的部分；和
第二步骤，使与上述第一步骤中求出的适于上述检查的部分对应的上述光路切换元件朝向上述另一方向，根据由上述光传感器检测得到的信息，进行上述检查。
8.根据权利要求7所述的检查方法，其特征在于，
上述照明光是向具有反复图案的上述被检测基板的表面照射的直线偏振光，
上述二维图像传感器和上述光传感器，检测来自上述被检测基板的光中偏振方向与上述直线偏振光大致正交的直线偏振光成分。
9.根据权利要求8所述的检查方法，其特征在于，
通过落射照明向上述被检测基板的表面照射上述照明光。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的检查方法，其特征在于，
由上述二维图像传感器检测得到的信息是由上述二维图像传感器检测得到的傅立叶图像中的亮度信息。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的检查方法，其特征在于，
在上述第一步骤中，将基于上述被检测基板的表面状态的变化进行上述检测的光的亮度大的部分作为适于上述检查的部分。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的检查方法，其特征在于，
在上述第二步骤中，具有按照多个波长对从上述光路切换元件向上述光传感器引导的光进行分光的子步骤，
由上述光传感器分别检测通过上述子步骤而按照上述多个波长进行了分光的光。
13.根据权利要求7～12中任一项所述的检查方法，其特征在于，
上述多个光路切换元件是构成数字微镜装置的多个微镜。
14.一种检查装置，其特征在于，
包括：照明部，向被检测基板的表面照射照明光；
二维图像传感器，能够检测被照射了上述照明光的上述被检测基板的傅立叶图像；
选择检测部，检测上述傅立叶图像的一部分的亮度，不检测其他部分；
控制部，控制上述选择检测部的动作；和
检查部，根据由上述选择检测部检测得到的信息，检查上述被检测基板的表面，
上述控制部根据由上述二维图像传感器检测得到的上述傅立叶图像的信息，选择上述选择检测部检测的上述一部分。
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Open date: 20101117