JP2003177101A - Method and apparatus for defect detection and method and apparatus for imaging - Google Patents

Method and apparatus for defect detection and method and apparatus for imaging

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JP2003177101A JP2002267553A JP2002267553A JP2003177101A JP 2003177101 A JP2003177101 A JP 2003177101A JP 2002267553 A JP2002267553 A JP 2002267553A JP 2002267553 A JP2002267553 A JP 2002267553A JP 2003177101 A JP2003177101 A JP 2003177101A
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博史 後藤
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鈴木  忠
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device for detecting the surface condition of a circuit pattern-formed wafer with high resolution and a defect detection apparatus using the same, without being affected by steep pattern steps, reflectance distributions and optically transparent substance which are formed after resist patterns are formed and removed. <P>SOLUTION: The image pickup device comprises a scanning stage carrying a sample and an image pickup system for picking up the surface image of the sample, wherein the device further comprises a height detection means for detecting the surface height of the sample at a plurality of pints including two points which are individually on the opposite sides of the image pickup position in the scanning direction, a sample height calculation means for calculating the height of the sample at the image pickup position by using the detected heights and a focusing means for focusing the image pickup system by using the calculated sample height. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、微細な回路パターンが形成された半導体ウェハの様に、多様な材質からなり、かつ表面に起伏を有する試料の表面像を高解像度で検出する撮像装置ならびに前記画像を用いた欠陥検査・ BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention is, as the semiconductor wafer a fine circuit pattern is formed, consists of various materials, and the surface of the sample with a relief on the surface defect inspection using an image pickup apparatus and the image for detecting an image at a high resolution,
計測装置に関する。 On the measuring device. 特に、DUV光源を用いた光学顕微鏡の様な、高解像度かつ狭焦点深度の光学系を用いた装置に好適である。 In particular, such as an optical microscope using DUV light source, it is suitable for apparatus using an optical system of high resolution and narrow depth of focus. 【0002】 【従来の技術】多様な材質からなり、かつ表面に起伏を有する試料の表面像を高解像度で撮像システムとして、 [0002] consists of the Related Art various materials, and the surface image of the sample having an undulating surface as an imaging system with high resolution,
半導体ウェハのパターン欠陥検査装置がある。 There is a pattern defect inspection apparatus for a semiconductor wafer. 【0003】特許文献Iには、半導体ウェハのパターン欠陥検査装置の焦点検出方式が記載されている。 [0003] Patent Document I, the focus detection method of the pattern defect inspection apparatus for a semiconductor wafer is described. 前記従来技術は、照明光路に挿入されたレチクル像を、対物レンズにより試料に投影し、試料から反射した前記パターン像を検出光路に配置したレチクルで遮光する構成を有し、前記レチクルを透過する光量の増減により試料高さを検出するものである。 The prior art, a reticle image that is inserted into the illumination light path, and projected on the sample by the objective lens has a structure for shielding the reticle arranged the pattern image reflected from the sample to the detecting optical path, passes through the reticle and it detects the sample height by increasing or decreasing the amount of light. 【0004】また、パターン欠陥検査装置と同様に、多様な材質からなり、かつ表面に起伏を有する試料の表面に対して高解像光学系の焦点合わせを行う装置として、 [0004] Similarly to the pattern defect inspection apparatus, as made various materials, and performs focusing of the high-resolution optical system with respect to the surface of the samples with undulations on the surface device,
投影型露光装置がある。 There is a projection type exposure apparatus. 前記装置の自動焦点に用いる高さ検出方式が特許文献2に記載されている。 Height detection scheme to be used for automatic focus of the device is described in Patent Document 2. 投影型露光装置が対象とするウェハは全面に光学的透明体であるレジストが塗布されているが、前記従来技術では、このウェハ表面高さを精度良く検出するために、S偏光を入射角度85度以上として照明し、透明体表層における反射率を増大させ、レジスト表面の高さを検出するものである。 Although the resist wafer is optically transparent body on the entire surface of the projection exposure apparatus is directed is applied, in the conventional art, in order to accurately detect the wafer surface height, angle of incidence 85 the S polarized light illuminating the above degrees, to increase the reflectance in the transparent body surface, and detects the height of the resist surface. 【0005】 【特許文献1】特開平4−76450号公報【特許文献2】特開平9−36036号公報【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記第1の従来技術は、試料表面の起伏、反射率分布に対して頑健であるが、光学的透明体においては照明光が表層を透過して下層で反射されるため、高さ検出値が必ずしも試料表層に一致しない問題があった。 [Patent Document 1] JP-A-4-76450 [Patent Document 2] JP [0006] JP-9-36036 [SUMMARY OF THE INVENTION The first conventional technique, the sample surface undulating, although robust against reflectance distribution, since the illumination light in the optical transparent body is reflected by the lower layer through the surface layer, there is a problem that height detection value does not necessarily match the sample surface. 【0007】また、上記第2の従来技術は、レジストが全面に塗布されたなだらかな起伏を有するウェハにおいては精度良く高さを検出できるが、レジストパターン形成後やレジスト除去後の回路パターン付きウェハの様に、急峻なパターン段差を有する試料については、充分考慮されていなかった。 Furthermore, the second prior art, the resist can be accurately detected height in wafers having undulating coated on the entire surface, but the circuit patterned wafer after the resist pattern formation or after removing the resist as in, for samples having a steep pattern steps, it was not sufficiently taken into consideration. 【0008】本発明は上記従来技術に鑑みなされたもので、レジストパターン形成後やレジスト除去後の回路パターン付ウェハに存在する急峻なパターン段差、反射率分布、光学的透明体に影響を受けることなく、表面状態を高解像度で検出する撮像装置およびこれを用いた欠陥検査装置を提供することである。 [0008] The present invention has been made in view of the above prior art, sharp pattern level difference existing in the circuit patterned wafer after the resist pattern formation or after resist removal, reflectance distribution, being affected optically transparent body rather, to provide an image pickup apparatus and a defect inspection apparatus using the same for detecting the surface state at a high resolution. 【0009】また、本発明の他の目的は、予め設定された任意の高さに試料表面を保持することにより、着目パターンの像を明瞭に検出できる撮像装置およびこれを用いた欠陥検査装置を提供することである。 Another object of the present invention, by keeping the sample surface to an arbitrary height set in advance, the defect inspection apparatus using an imaging device and which can be clearly detected the image of the pattern of interest it is to provide. 【0010】また、本発明の他の目的は、試料上に繰り返し形成されたパターン同士を比較して欠陥を検出する欠陥検査装置において、比較するパターン同士の撮像状態を一致させることにより、微細な欠陥を感度良く検出できる欠陥検査装置を提供することである。 Another object of the present invention, in the defect inspection apparatus for detecting defects by comparing repetitive pattern formed between on the sample by matching the imaging state between patterns to be compared, fine to provide a defect inspection apparatus defects possible sensitively detected. 【0011】また、本発明の他の目的は、環境変動の影響を受けることなく、上記性能を安定して実現する撮像装置およびこれを用いた欠陥検査装置を提供することである。 [0011] It is another object of the present invention, without being affected by environmental changes, and to provide a defect inspection apparatus using the imaging device and which realized the performance stable. 【0012】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明では、欠陥検査方法及びその装置において、 [0012] [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention, in the defect inspecting method and apparatus,
被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面における撮像位置を挟んだ走査方向にずれた2 2 shifted in the scanning direction across the imaging position on the surface of the object to be inspected while scanning the stage mounting the object to be inspected
点を含む複数点の高さ情報を前記撮像位置に応じて順次検出し、該順次検出した複数点の高さ情報に基づいて前記撮像位置における前記被検査物の高さを順次演算して求め、該順次演算して求めた前記被検査物の高さのデータを用いて撮像手段の焦点合わせを行い、前記被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面像を前記撮像位置で前記焦点合わせが行われた撮像手段を用いて撮像して画像を得、該得た画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、該検出した欠陥候補の中から真の欠陥を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量の情報を出力するようにした。 Sequentially detected in accordance with the height information of the plurality of points including the point on the imaging position, determined by the height of the inspection object in the imaging position are sequentially calculated based on that order next detected height information of a plurality of points performs focusing of the image pickup means using the height data of the object to be inspected obtained by that order following operation, the imaging the surface image of the inspection object while scanning the stage mounted with the object to be inspected obtaining an image by imaging using the imaging means in which the focusing is performed at a position to detect the defect candidate as compared to the reference image as a reference image was 該得 true among the defect candidate the detected defect extracts of, extracting a feature quantity of the new defect that the extracted, and to output the feature amount information of a new defect that the extracted. 【0013】また、上記目的を達成するため、本発明では、複数の層にパターンが形成された被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面の像を撮像手段を用いて撮像して画像を得、該得た画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、該検出した欠陥候補から真の欠陥を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量の情報を出力する欠陥検査方法及びその装置において、前記撮像手段は、前記走査するステージに搭載された被検査物の最上層のパターンに対して焦点が合い、前記最上層の下の層のパターンに対して焦点がずれるように焦点位置を調整しながら前記被検査物の表面の像を撮像するようにした。 [0013] To achieve the above object, the present invention uses the imaging means an image of the surface of the object to be inspected while scanning the stage mounting the object to be inspected on which a pattern is formed in a plurality of layers obtaining an image by imaging, the defect candidate is detected by comparing the reference image as a reference image was 該得 extracts true defect from the defect candidates the detected, the feature quantity of the new defect that the extracted extracted, in the defect inspecting method and apparatus for outputting the feature quantity information of a new defect that the extracted, the imaging means is focused with respect to the top layer of the pattern of the object mounted on the stage of the scan It is fit and so as to image the image of the surface of the uppermost layer of the object to be inspected while adjusting the focal position such that the focal point deviates from the pattern of the layer below. 【0014】また、上記目的を達成するために、本発明では、欠陥検査方法及びその装置において、複数のパターンの層が形成された被検査物を撮像して前記複数のパターンの層のうちの一つの層のパターンに対して焦点が合い該一つの層以外の他の層のパターンに対してデフォーカスした画像を得、該得た一つの層のパターンに対して焦点が合った画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、該検出した欠陥候補の中から前記一つの層のパターンの真の欠陥を抽出するようにした。 [0014] To achieve the above object, the present invention, in the defect inspecting method and apparatus, of the layers of the plurality of patterns by imaging the inspection object a layer of a plurality of patterns are formed obtain an image defocused with respect to the pattern of one layer other than said one layer in focus with respect to the pattern layer, the reference image that is focused on the pattern of 該得 was one layer compared to the reference image as a detected defect candidates were among the defect candidate the detected to extract the true defect pattern of the one layer. 【0015】上記構成の有用性は以下の実施例において詳細に述べる。 The utility of the above-described structure will be described in detail in the following examples. 【0016】 【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明にかかわる実施の形態を説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, exemplary embodiments will be described according to the present invention with reference to the drawings. 【0017】本発明にかかわる被検査対象物である半導体ウェハに形成された微細回路パターンを検査・計測する光学式検査システムの実施の形態について説明する。 The embodiment of the optical inspection system for inspecting and measuring a fine circuit pattern formed on a semiconductor wafer to be inspected object according to the present invention will be described.
半導体ウェハなどに形成される微細回路パターンの欠陥検査は、被検査パターンと良品パターンまたは被検査ウェハ上の同種のパターンとの比較により行われる。 Defect inspection of fine circuit patterns formed on a semiconductor wafer is performed by comparing the patterns of the same type on the inspected pattern with good pattern or inspected wafer. このように、同様のパターンの画像を比較することにより欠陥を検出する比較検査の場合には、得られる画像の質がその検査結果の信頼性に多大な影響を与える。 Thus, in the case of comparison inspection to detect defects by comparing the image of the same pattern, the quality of the obtained image greatly affects the reliability of the test result. 画像の質の劣化は様々な要因によって引き起こされるが、最も影響の大きな要因はデフォーカスである。 Although the deterioration of image quality is caused by various factors, major factor most influential is defocused. デフォーカスを防止し、微細回路パターンを高解像度で撮像するためには、試料表面の高さを正確に検出し、前記表面を焦点位置に保持する必要がある。 To prevent defocusing, to image a fine circuit pattern with high resolution, the height of the sample surface was precisely detected, it is necessary to maintain the surface at the focal position. 【0018】図1は光学式手段によりウェハ高さを検出する場合に発生する誤差を説明したものである。 [0018] Figure 1 is for explaining an error that occurs when detecting the wafer height by an optical means. 同図(a)は半導体ウェハの断面図である。 FIG (a) is a cross-sectional view of a semiconductor wafer. 半導体ウェハは光学的透明体である層間膜1により絶縁された微細な回路パターンが多層に積層されたものである。 Semiconductor wafers are those fine circuit patterns are insulated by an interlayer film 1 is optically transparent bodies are stacked in multiple layers. 各層の回路パターンはコンタクトホール2により接続されている。 The circuit pattern of each layer are connected by a contact hole 2.
光学式検査システムは、この微細回路パターン像を加工完了直後に撮像し、ショート、断線等の回路パターンの欠陥を検出して、製造工程の不具合を発見するものである。 Optical inspection system captures the fine circuit pattern image immediately after completion of processing, short, and detecting defects of a circuit pattern such as disconnection, it is to discover the trouble of the manufacturing process. 【0019】微細な欠陥を感度良く検出するためには、 [0019] To detect a fine defect sensitivity is
図に示す焦点深度3内に試料表面を保持して明瞭なパターン画像を撮像する必要がある。 It is necessary to image a clear pattern image holding surface of the sample within the depth of focus 3 shown in FIG. 破線4は、焦点深度の中心軌跡であり、ウェハ表面を通過する理想的な状態を示している。 Dashed line 4 is the center locus of focal depth shows an ideal state of passing through the wafer surface. この結果、同図(b)に示す様に最上層の回路パターン5が明瞭に撮像される。 As a result, the circuit pattern 5 uppermost as shown in (b) is clearly imaged. ここで、下層パターン6がデフォーカスして撮像されていないことに注意を要する。 Here, care must be taken that the lower layer pattern 6 is not captured defocused. 多層からなる半導体ウェハの検査においては、欠陥の発生工程、ひいては対策すべき不具合を有する製造工程を識別する必要がある。 In the testing of semiconductor wafers made of multilayer, step generation of a defect, it is necessary to identify a manufacturing process having a defect to be measures therefore. このためには、回路パターンが形成された直後に最表層のパターンに存在する欠陥のみを検出することが有利であり、下層パターンをデフォーカスさせることにより下層の欠陥が検出結果に混入することを防止できるのである。 For this purpose, it is advantageous to detect only a defect existing in the outermost layer of the pattern immediately after the circuit pattern is formed, that the underlying defect by defocusing the lower layer pattern are mixed into the detection result it can be prevented. 【0020】しかしながら、光学式手段によりウェハ表面高さを検出する場合においては同図(c)に示す様にウェハ表面が必ずしも安定して検出できない問題があった。 [0020] However, in the case of detecting the wafer surface height is a problem that the wafer surface as shown in FIG. 1 (c) is not always stable and detected by an optical means. この結果、同図(d)に示す様に像質の劣化(デフォーカス)を生じ、欠陥の見逃しや虚報の発生を引き起こしていた。 This results deterioration of Zoshitsu as shown in FIG. (D) (defocus), it was causing the occurrence of defects missed or false information. 半導体ウェハ表面を光学式手段により検出する場合、下記の誤差が問題となる。 When detecting semiconductor wafer surface by optical means, the error of the following is a problem. 【0021】[透明膜で生じる誤差]高さ検出に用いる照明光線が層間膜を透過し、下層で反射する。 The illuminating beam used in the error occurring in the transparent film height detection is transmitted through the interlayer film, it is reflected by the lower layer. この結果、高さ検出値が下層の材質、形状に左右され不安定となる。 As a result, the height detection value lower material becomes unstable is dependent on the shape. 例えば、本来検出すべき上層パターンでなく、下層パターンに焦点位置が一致する場合が発生し、上層と下層の区別がつかなくなる問題が生じる。 For example, instead of the upper layer pattern to be detected originally, when the focal position in the lower layer pattern matches occur, the distinction between the upper layer and the lower layer becomes a problem arises not stuck. 【0022】[段差境界で生じる誤差]段差境界では、 [0022] In the step boundary [error occurs at the step boundary] is,
上層と下層の平均的高さが検出される。 The average height of the upper and lower layers are detected. この結果、上面および下面の両方がデフォーカスして検出されることとなる。 As a result, that both upper and lower surfaces are detected defocus. また、段差境界7で実際には存在しない高さ(だまされ誤差)が誤検出される場合がある。 Further, there is a case where the height does not actually exist in the step boundary 7 (fooled error) is erroneously detected. この場合においても、検出画像がデフォーカスして検出される。 In this case, the detected image is detected defocus. 【0023】[反射率が異なる境界で生じる誤差]反射率が異なる境界において、実際には存在しない高さ(だまされ誤差)が検出される場合があり、検出画像がデフォーカスして検出される。 [0023] In different reflectances boundary [errors occurring in different reflectances boundaries, may actually nonexistent height (fooled error) is detected, the detected image is detected defocus . 【0024】本発明は、多様な材質からなり、かつ表面に起伏を有する半導体ウェハの様な試料の表面高さを安定に検出し、前記表面高さを用いて撮像状態を制御することにより、試料表面の高解像度な画像を安定して検出することを目的としている。 The present invention consists of various materials, and the surface height of a sample such as a semiconductor wafer having a relief stably detected on the surface, by controlling the imaging state with the surface height, aims at detecting a high-resolution image of the sample surface stably. 【0025】図2は本発明の第1の実施例である半導体ウェハの欠陥検査装置を示す。 [0025] Figure 2 illustrates a defect inspection apparatus for a semiconductor wafer according to a first embodiment of the present invention. 特に、本発明の好適な適用対象である、DUV光源の光学顕微鏡を応用した光学式パターン欠陥検査装置を例に説明する。 In particular, it is preferred application of the present invention, illustrating the optical pattern defect inspection apparatus which applies the optical microscope DUV light source as an example. 【0026】[全体制御部]全体制御部9は、装置全体の動作指示を司る。 [0026] Overall control unit] The overall control unit 9 governs the operation instruction of the entire device. 全体制御部9は、表示装置10を備え検査情報の表示等を行う。 General control unit 9 performs display of inspection information including the display device 10. また、全体制御部9は、入力装置11を備え、ユーザ情報の取り込みを行う。 Further, the general control unit 9, an input device 11, performs a user information capturing. さらに、全体制御部9は、記録装置12と接続されており、 Further, the general control unit 9 is connected to the recording device 12,
検査データ、レシピデータの管理を行う。 Inspection data, the management of recipe data do. また、全体制御部9は、外部ネットワーク13に接続されており、上位コンピュータや他の検査装置と検査データやレシピデータの送受信を行う。 Further, the general control unit 9 is connected to an external network 13, for transmitting and receiving inspection data and recipe data with the host computer or other inspection devices. 【0027】[撮像光学系]キセノン光源14または水銀キセノン光源から発せられた光線が波長フィルタ15 [0027] [image pickup optical system] Xenon light source 14 or the wavelength filter 15 is light emitted from a mercury xenon light source
aにより帯域制限を受け、DUV(Deep Ultra Viole Received a band-limited by a, DUV (Deep Ultra Viole
t)光線が照明される。 t) light is illuminated. DUV光線としては、200〜 The DUV light, 200
400nmの様なブロードバンド照明であっても良いし、光源の輝線を選択しても良い。 May be a kind of broadband illumination of 400nm, may be selected bright line of light source. ブロードバンド照明では、ウェハの薄膜干渉による色むらを低減する効果がある。 The broadband illumination, the effect of reducing the color unevenness due to thin film interference of the wafer. 一方、輝線によるナローバンド照明では、光学系の色収差を精度良く補正できるため、解像度が向上する効果がある。 On the other hand, narrowband illumination by emission line, it is possible to accurately correct the chromatic aberration of the optical system, the effect of improving the resolution. 【0028】PBS(偏光ビームスプリッタ)(15) [0028] PBS (polarizing beam splitter) (15)
においてS偏光が下方に反射し、λ/4板16を通過して円偏光となる。 S-polarized light is reflected downward, becomes circularly polarized light passes through the lambda / 4 plate 16 in. 対物レンズ17によりウェハ18に照明された光線は、ウェハ表面で反射して、λ/4板16 Light illuminated on the wafer 18 by the objective lens 17 is reflected by the wafer surface, lambda / 4 plate 16
を再び通過することによりP偏光となりPBSを透過する。 Again becomes P polarized light passes through the PBS by passing. この構成により検出光量の激減が防止可能となる。 Depleted of detected light intensity becomes possible to prevent this arrangement.
反射光線は結像レンズ19により結像され、ウェハ表面の拡大光学像がリニアセンサ20上に形成される。 Reflected beam is imaged by the imaging lens 19, enlarged optical image of the wafer surface is formed on the linear sensor 20. このリニアセンサ20が撮像したウェハ表面の拡大光学像は、画像処理装置32に入力されて欠陥の検査が行なわれる。 The enlarged optical image of the linear sensor 20 is the wafer surface captured is input to the image processing device 32 inspection of the defect is performed. また、検出光路は分岐され、TVカメラ21が具備されている。 Moreover, the detection beam path is branched, TV camera 21 is provided. TVカメラ21は画像処理装置22に接続され、アライメント、欠陥レビューに用いる。 TV camera 21 is connected to the image processing apparatus 22, the alignment and used for defect review. 【0029】上記実施例では、DUV光源をランプ光源としたが、高輝度のレーザ光源を用いても良い。 [0029] In the above embodiment, although the DUV light and lamp light source may be a laser light source of high brightness. 例えば、YAGレーザ(λ=532nm)と非線形光学素子を組み合わせて、第2高調波である266nmを用いることができる。 For example, a YAG laser (lambda = 532 nm) in combination nonlinear optical element, it is possible to use a 266nm which is a second harmonic. 【0030】[自動ステージ]被検査対象であるウェハ18は、ウェハチャック23により真空吸着され、平坦化されると供に、ステージ移動時のずれを防止する。 The wafer 18 is a Auto Stage object to be inspected is vacuum suction by the wafer chuck 23, the test to be flattened, to prevent displacement at the time of the stage movement. ウェハチャック23はZ、Θ、X、Yステージ30、2 Wafer chuck 23 is Z, Θ, X, Y stage 30, 2
4、25、26に搭載される。 4,25,26 is mounted to. Θステージ24はウェハ搭載直後に実施されるアライメント時に制御され、整列して形成されたダイ配列をXステージ走査方向に一致させて、検査動作中は固定される。 Θ stage 24 is controlled in its alignment to be performed immediately after the wafer mounting, the die arrangement which is formed in alignment to match the X stage scanning direction, during the inspection operation is fixed. 検査動作中は、Xステージ25が紙面に向かって左右に移動し、折り返し時にYステージ26が紙面に直交方向にステップ移動する。 During test operation, X stage 25 is moved to the left and right toward the paper surface, Y stage 26 is moved stepwise in the direction perpendicular to the paper surface during wrapping. 【0031】XYΘステージ24〜26はステージ制御コンピュータ27からの信号により制御される。 [0031] XYΘ stage 24-26 is controlled by a signal from the stage control computer 27. Xステージ25の位置情報はレーザ測長器28により計測され、レーザ測長器28から出力される位置情報に基づきタイミング発生回路29により画素を示すスタートタイミング信号を発生し、リニアイメージセンサ20に送信されて、画像信号が読み出される。 Position information of the X stage 25 is measured by the laser length measuring machine 28, and generates a start timing signal of a pixel by a timing generator circuit 29 based on the positional information output from the laser measurement device 28, it is transmitted to the linear image sensor 20 Te, image signals are read out. 【0032】ステージ制御コンピュータ27は、全体制御部9とネットワーク13で接続されており、ダイレイアウト情報等をダウンロードして、検査位置の識別に用いられる。 The stage control computer 27 is connected across the control unit 9 and the network 13, to download a die layout information, and is used to identify the inspection position. 【0033】[撮像動作]リニアイメージセンサ20 [0033] [imaging operation] linear image sensor 20
は、スタートタイミング信号によりXステージが一定距離移動するたびに駆動される。 Is, X stage is driven every time the predetermined distance moved by the start timing signal. リニアイメージセンサ2 Linear image sensor 2
0の読み出しを、Xステージ移動量に同期させることにより2次元画像が撮像できる。 0 read, can two-dimensional image captured by synchronizing the X stage movement amount. リニアイメージセンサ2 Linear image sensor 2
0として時間遅延積分型(TDI:Time Delay Integra 0 as the time delay integration type (TDI: Time Delay Integra
tion)CCDセンサを用いることにより、高速走査においけるS/Nを向上できる。 tion) by using a CCD sensor, can improve your go S / N in the fast scan. TDIセンサは複数の1次元イメージセンサを2次元に配列した構造を有し、各1 TDI sensor has a structure obtained by arranging a plurality of one-dimensional image sensor in two dimensions, each 1
次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像した隣接する1次元イメージセンサの出力と加算していくことにより、検出光量の増加を図ったものである。 It is by time delay defining the output dimension image sensor by going summed with the output of the one-dimensional image sensor adjacent to capturing the same position of the target, in which tried to increase the detected light intensity. 【0034】図3は、リニアイメージセンサ20によるウェハ18の表面の撮像動作の説明図である。 [0034] FIG. 3 is an explanatory view of imaging operation of the surface of the wafer 18 by the linear image sensor 20. 同図の左右方向にXステージ25が一定速度で移動し、リニアイメージセンサ20により画像が撮像される。 X stage 25 is moved at a constant speed in the horizontal direction of the figure, an image is captured by the linear image sensor 20. 左右の折り返しではYステージ26が上下方向にステップ移動する。 The left and right folding Y stage 26 is moved stepwise vertically. Yステージ26の移動量はダイピッチに一致しており、同図に示す様にリニアイメージセンサ20がX方向に移動する軌跡は、隣接ダイ間で同一位置となる様に制御される。 The amount of movement of the Y stage 26 coincides with the Daipitchi, locus linear image sensor 20 as shown in the figure to move in the X direction is controlled so as to become the same position between adjacent dies. なお、31は、ダイを示す。 Incidentally, 31 denotes a die. 【0035】[画像処理]リニアイメージセンサ20から出力されるアナログ信号は、A/D変換器(図示せず)によりデジタル信号に変換され、画像処理部32に入力される。 The analog signal output from the image processing] linear image sensor 20, the A / D converter (not shown) is converted into a digital signal is input to the image processing unit 32. 図4により画像処理部32の動作を説明する。 Illustrating an operation of the image processing unit 32 by FIG. 入力信号は2分岐され、一方が遅延回路33に入力される。 The input signal is branched into two, one is input to the delay circuit 33. すなわち、通過信号と遅延回路内の信号を遅延量だけずらして以降の処理を行う。 That is, the processes after being shifted by a delay amount signal in the delay circuit and passing signal. 遅延量はユーザが選択可能であり、ダイに形成された繰り返しパターンのピッチに一致させる。 The amount of delay user is selectable to match the pitch of the repeating pattern formed on the die. 例えば、ダイ間比較の場合、ダイサイズを予め登録し遅延量とする。 For example, if the comparison between the dies, the previously registered delay die size. 前記2種類の信号は位置ずれ検出回路34で画像間の位置ずれ量が算出され、 The two types of signals is positional displacement amount between images are calculated by the position deviation detecting circuit 34,
一方の画像信号がシフト35される。 One image signal is shifted 35. 差画像演算回路3 Difference image calculation circuit 3
6において差画像が生成され、欠陥判定回路37において予め登録されたしきい値と比較され欠陥が検出される。 The difference image in 6 is generated, a defect is compared with pre-registered threshold in defect determination circuit 37 is detected. 欠陥部の画像信号からは特徴抽出回路38により、 The feature extraction circuit 38 from the image signal of the defective portion,
欠陥の座標、サイズ、形状、輝度情報等の欠陥情報が抽出され、検査終了後のグルーピングに利用される。 Coordinates of the defect, the size, shape, defect information such as brightness information is extracted and used for grouping after the inspection. 前記欠陥情報は全体制御部9に送信され、データベース12 The defect information is sent to the overall control unit 9, the database 12
に保存したり、表示装置10に表示したり、ネットワーク13を経由して上位コンピュータに転送される。 Or stored in, and displays on the display device 10, is transferred to the host computer via the network 13. 【0036】[自動焦点システム]自動焦点システムは、検出光学系47および自動焦点コンピュータ39からなる。 [0036] Automatic focusing system] autofocus system consists of the detection optical system 47 and the automatic focus computer 39. 検出光学系47は、撮像位置近傍の複数点の高さを検出し、自動焦点コンピュータ39に検出信号を送信する。 Detection optical system 47 detects the height of the plurality of points near the imaging position, and transmits a detection signal to the automatic focus computer 39. 自動焦点コンピュータ39は、図14に示すように、高さ計算回路106、制御量計算回路107等からなり、検出した高さと予め設定された制御目標との偏差に基づきZステージの制御量48を演算し、Zステージ30を制御する。 Automatic focus computer 39, as shown in FIG. 14, the height calculation circuit 106 consists of the control amount calculating circuit 107 or the like, the control amount 48 of the Z stage on the basis of a deviation between the preset control target height detected calculated, it controls the Z stage 30. 自動焦点コンピュータ39は、ネットワーク13により全体制御部9と接続され、検査モード、レビューモードの様な動作モードの切り替え、および自動焦点用レシピの送受信が行われる。 Automatic focus computer 39 is connected to the overall controller 9 by the network 13, the inspection mode, the switching of such an operation mode of the review mode, and send and receive autofocus recipe is performed. また、ステージ制御コンピュータ27からダイスタート信号40およびステージ折り返し信号41、タイミング発生回路29 Further, the die start signal 40 and stage loop signal 41 from the stage control computer 27, the timing generating circuit 29
からTDIシフトパルス42が入力され、タイミング制御109に利用される。 TDI shift pulse 42 is input, is used for the timing control 109 from. さらに検査中の自動焦点ON/ Furthermore, the auto-focus ON during the inspection /
OFF等、リアルタイム性の高い制御信号43がステージ制御コンピュータ27からDIOを経由して送信される。 OFF, etc., real-time high control signal 43 is transmitted via the DIO from the stage control computer 27. 自動焦点コンピュータ29の詳細な動作は後ほど説明する。 The detailed operation of the automatic focus computer 29 will be described later. 【0037】次に、本発明に係る自動焦点システムにおいて、特に特徴とするリニアイメージセンサ20による撮像範囲と上記検出光学系47による高さ検出位置との関係について図5を用いて説明する。 Next, in the auto-focus system according to the present invention, will be described with reference to FIG relationship between the height detection position of the imaging range and the detection optical system 47 by the linear image sensor 20 in particular, characterized. 撮像範囲44はリニアイメージセンサ20で一度に検出される範囲である。 Imaging range 44 is a range that is detected at a time by a linear image sensor 20. 高さ検出手段(検出光学系)47は撮像位置近傍の複数点(45a〜45i)において、同図に示すように、走査方向46にWの幅を持つ範囲の平均的高さを検出する。 In the height detection means (detection optical system) 47 is a plurality of points in the vicinity of the imaging position (45A~45i), as shown in the drawing, detects the average height in the range having a width of W in the scanning direction 46. 本発明におけるより好ましい高さ検出手段47 Preferred height detection means than in the present invention 47
は、後ほど詳細に説明する。 It will be described in detail later. 高さ検出位置(45a〜4 Height detection position (45a~4
5i)は、撮像範囲44に対してステージ走査方向46 5i) is the stage scanning direction 46 with respect to the imaging range 44
に対称に配置された点を含むことを特徴とする。 Characterized in that it comprises a point arranged symmetrically. 同図では、高さ検出位置(45a〜45i)は、撮像位置44 In the figure, the height detection position (45a~45i), the imaging position 44
に対してXステージ走査方向46にDだけずれて対称に配置されている。 It is arranged symmetrically shifted by D in the X-stage scanning direction 46 with respect to. また、高さ検出位置(45a〜45 The height detection position (45A~45
i)は、ステージ走査方向46に直行する方向にも複数点で検出を行い、前記方向に段差が存在する場合の高さ検出に利用される。 i) performs detection at a plurality of points in a direction perpendicular to the stage scanning direction 46, is utilized to the height detection when there is a level difference in the direction. 【0038】次に、上りの段差54における自動焦点動作について図6を用いて説明する。 Next, will be described with reference to FIG autofocus operations in the upstream of the step 54. 自動焦点動作は、自動焦点検出光学系47のセンサ205の検出動作、自動焦点コンピュータ39で実行される高さ計算、試料位置を制御する高さ制御の3ステップからなり、タイミング信号112に同期して動作周期Tで実行される。 Autofocus operation, detecting operation of the sensor 205 of the automatic focus detecting optical system 47, the height calculations performed by the automatic focus computer 39, a three step height control for controlling the sample position, synchronized with the timing signal 112 executed by the operation period T Te. 同図に示すように、センサ205の検出動作は、動作周期Tの期間で連続的に実行され、この信号に基づきTの期間を要して高さ計算が実行される。 As shown in the figure, the detection operation of the sensor 205 is continuously performed in the period of the operation cycle T, the height calculation is performed over a period of time of T based on this signal. さらに、Tの期間を経て高さ制御が実行される。 Further, the height control is performed through a period of T. センサ205で検出される高さはTの期間に高さ検出位置を通過する試料の平均的な高さであり、T/2における試料高さが検出されると考えて良い。 Height detected by the sensor 205 is an average height of sample passing through the height detection position in the period T, then it may be considered that sample height in T / 2 is detected. このため、センサの検出動作から高さ計算終了まではT/2+T、高さ計算終了から高さ制御終了まではTの遅れをもつ。 Therefore, the detection operation of the sensor to the height calculation end T / 2 + T, from a height calculation end to the height control end with a delay of T. 【0039】破線50はセンサ205が検出する高さの軌跡、破線51は高さ計算結果の軌跡、実線52は実際の試料表面が制御された場合の焦点位置の軌跡を示す。 The dashed line 50 shows the trajectory height sensor 205 detects the locus of the dashed line 51 height calculation result, the locus of focal position when the solid line 52 is the actual sample surface is controlled.
ここで、高さ制御の応答性はZステージ30の性能に依存する。 Here, the response of the height control is dependent on the performance of the Z stage 30. 高さ計算結果の変動にZステージ30が追従できる場合は、実線52の傾きは破線51と一致する。 If the Z stage 30 can follow the variation in the height calculation results, the inclination of the solid line 52 coincides with the dashed line 51. しかし、高さ変動に対してZステージ30が追従できない場合は実線53となり遅れを生じる。 However, when the Z stage 30 can not follow the height variation resulting solid line 53 becomes late. 【0040】この様に、焦点合わせを精度良く実施するためには、正確な高さ検出に加え、Zステージ30の応答性が重要である。 [0040] Thus, in order to accurately implement the focusing, in addition to detecting exact height, responsiveness of the Z stage 30 is important. このため、図2におけるZステージ30としては、リニアモータやボイスコイル等の高応答性能を有するアクチュエータが好適である。 Therefore, as the Z stage 30 in FIG. 2, an actuator having a high response performance such as a linear motor or a voice coil is suitable. また、イナーシャの小さい対物レンズを上下に制御しても良い。 It is also possible to control the small objective lens of inertia in the vertical. 【0041】さて、図2の様な、DUV光源を用いた高解像光学系では自動焦点システムの性能が特に重要となる。 [0041] Now, such as FIG. 2, the performance of the auto focus system is particularly important in high-resolution optical system using a DUV light source. 光学系の解像度RESと焦点深度DOFは次式(数1)及び(数2)で与えられる。 Resolution RES and the depth of focus DOF ​​of optical system is given by the following equation (Equation 1) and (Equation 2). 【0042】 RES=0.5×λ/NA ………(数1) DOF=±0.5×λ/(NA 2 ) ………(数2) 解像度を向上させるためにλを減少させると、λに比例して焦点深度が狭くなる。 [0042] RES = 0.5 × λ / NA ......... ( number 1) DOF = ± 0.5 × λ / (NA 2) ......... ( number 2) Reducing the lambda in order to improve the resolution , the depth of focus becomes narrower in proportion to lambda. 例えば、λ=266nm、N For example, λ = 266nm, N
A=0.8とすると、DOF=±208nmとなる。 When A = 0.8, the DOF = ± 208 nm. 一方、半導体ウェハに形成されるアルミ配線工程のパターン膜厚は500nmを超える場合があり、焦点深度を超える段差である。 On the other hand, the pattern thickness of the aluminum wiring process formed on a semiconductor wafer may exceed 500 nm, a step that exceeds the depth of focus. 【0043】この様に、図1において説明した透明膜で生じる誤差、パターン段差で生じる誤差及び反射率が異なる境界で生じる誤差を低減し、ウェハ表面を前記焦点深度以内に制御することが課題となる。 [0043] Thus, to reduce the errors caused by boundary errors caused by the transparent film described, error and reflectivity occurring at pattern steps differ in Figure 1, and the challenge is to control the wafer surface within the depth of focus Become. 以下にこれらの誤差を低減する方法について説明する。 It describes a method to reduce these errors as follows. 【0044】まず、パターン段差で生じる誤差を低減する方法について説明する。 [0044] First, a method for reducing errors caused by the pattern step. 以下、パターン段差を例に説明するが、パターン段差よりもさらに高さ変化が大きいダイ周辺のスクライブラインにおいても同様な効果が期待できる。 Hereinafter will be described the pattern step as an example, can be expected similar effects in the scribe line of the die around further height change is larger than the pattern step. 【0045】図7は、段差境界部で発生するデフォーカスの様子を説明する図である。 [0045] Figure 7 is a diagram for explaining a state of defocus which occurs at the step boundaries. 破線62は高さ検出値の軌跡であり、破線61は制御された焦点位置の軌跡である。 Dashed line 62 is the locus of the height detection value, a broken line 61 is the locus of controlled focus position. 図6で説明したように、段差境界では検出範囲の平均的な高さが検出されるため、検出値の軌跡は図(a) As described in FIG. 6, since the average height of the detection range in step boundary is detected, the trajectory of the detected values ​​Figure (a)
に示す様に検出範囲Wが段差にかかり始める位置から緩やかに上昇し、検出範囲全体が段差上面をカバーした地点で上面に一致する。 Detection range W as shown in the gently rising from consuming start position in step, the entire detection range is coincident with the top surface at a point covered the step upper surface. 下りの段差における軌跡も同様になだらかな軌跡となる。 Trajectory in step of the downlink also a similarly smooth trajectory. 【0046】この結果、同図(a)に示す、上り段差と下り段差のデフォーカス範囲60においてパターン表面が焦点深度から外れ、図(b)の様にパターン63がデフォーカスして撮像される。 [0046] The results are shown in FIG. 6 (a), the pattern surface is out of focus depth defocusing range 60 upstream step and downstream step, the pattern 63 is imaged defocused as in FIG. (B) . この様なパターン境界のデフォーカスを低減する方法として、撮像位置に対して先行した高さ情報を用いて焦点合わせをする方法が、特開平7−86135号公報に記載されている。 As a method of reducing the defocus of such pattern boundary, a method of focusing by using the height information ahead of the imaging position is described in JP-A-7-86135. すなわち、 That is,
図5において右方向にステージが移動する場合、撮像位置44より右側の高さ情報を用いて焦点合わせを行う。 If the stage is moving in the right direction in FIG. 5 performs focusing by using the right height information from the imaging position 44.
図7(c)に前記方式により制御される焦点位置の軌跡を破線65で示す。 The trajectory of the focal position is controlled by the system in FIG. 7 (c) indicated by the broken line 65. 同図では上り段差では段差上面のデフォーカスが防止できているが、下り段差では63で示すように段差上面のデフォーカスが顕著となる。 Although the figure has prevented the defocus of the step upper surface in the upstream step, the defocus of the step top as indicated at 63 is remarkable in the downstream step. 【0047】次に、本発明による第1の焦点合わせ方式について図8を用いて説明する。 Next, the first focusing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 図8(a)は高さ検出値の軌跡である。 8 (a) is a trajectory of the height detection value. 同図の破線66の軌跡は、図5の走査方向にずれた3点(例えば45a、45d、45g)の高さに対応している。 Locus dashed 66 in the figure corresponds to the height of the three points shifted in the scanning direction in FIG. 5 (eg 45a, 45d, 45 g). これら3点の検出高さから最大値を演算して代表高さとする。 From these sensor height three points by calculating the maximum value as a representative height. 同図に示すように、高さ検出範囲Wにおいて高さが緩やかに変化するが、撮像位置44に対して前後Dはなれた位置の高さの最大値を採用することにより、上り段差および下り段差いずれにおいても、パターン表面の高さが正確に検出することができる。 As shown in the figure, the height in the height detection range W gradually changes, by employing the maximum value of the height of the position apart D before and after the image pickup position 44, the up step and the down step in either case, it is the height of the pattern surface is detected accurately. さらに、Xステージの走査方向によらず、上り段差および下り段差の高さ検出値の軌跡は対称である。 Furthermore, regardless of the scanning direction of the X stage, the locus of the height detection value of the upstream step and downstream steps are symmetrical. この結果、図8(b)に示す様に段差上面に対して常に焦点合わせが可能となる。 As a result, it can be always focused against the stepped top surface as shown in Figure 8 (b). 【0048】図8(c)〜(e)は段差境界付近にパターン欠陥が存在する試料を撮像した結果を、従来技術と本発明で比較したものである。 [0048] FIG. 8 (c) ~ (e) are those results obtained by imaging the sample there is a pattern defect in the vicinity of the step boundary, and compared with the prior art and the present invention. 同図(c)の破線67は従来技術による高さ検出値、破線68は焦点位置の軌跡である。 Dashed line 67 height detection value according to the prior art FIG. (C), a broken line 68 is the locus of the focal position. 上り段差に存在するショート欠陥69、下り段差に存在する断線欠陥70ともデフォーカスしてしまう。 Short-circuit defect 69 existing in the upstream step, resulting in defocus both disconnection defect 70 existing in the downstream step. 一方、同図(e)に示す本発明による焦点合わせ法により撮像した画像は同図(f)に示す様に、上り段差に存在するショート欠陥69、下り段差に存在する断線欠陥70とも明瞭に結像している。 On the other hand, the image captured by the focusing method according to the invention shown in FIG. (E) is as shown in FIG. (F), short-circuit defect 69 existing in the upstream step, clearly also the disconnection defect 70 existing in the downstream step It is imaged. これらの画像を欠陥検査に応用すれば、段差境界に存在する欠陥を見逃すことなく検出可能となる。 By applying these images to the defect inspection, the detectable without overlooking the defects present in the step boundaries. 本第1の方式は、図8(e)に示す様にパターン段差前後にデフォーカス領域が存在し、ウェハ表面の凹凸に完全に追従しているわけではない。 First method book, defocus area exists before and after the pattern level difference, as shown in FIG. 8 (e), does not completely follow the unevenness of the wafer surface. しかし、パターン上面に対しては常にフォーカスが合った状態にあることに注意されたい。 However, it should be noted that in a state where there is always focus the pattern top. 半導体ウェハの様に、積層して製造される被検査対象物の最終工程の欠陥を検査する手段としては好適である。 As the semiconductor wafer is suitable as a means for inspecting defects of a final step of the inspection object which is manufactured by laminating. 【0049】次に、検査速度の向上が目覚しい半導体ウェハ検査装置において本発明による第1の焦点合わせ方式を実施する方法について説明する。 Next, a method for performing a first focusing method according to the invention in improved remarkably semiconductor wafer inspection device of the inspection speed. 検査速度を向上するためには,Xステージの走査速度を向上させて撮像時間を短縮する必要がある。 In order to improve the test speed, it is necessary to shorten the imaging time to improve the scanning speed of the X stage. この様な状況において,パターン上面に対して常にフォーカスが合った状態とするためには,Zステージの追従性が問題となってくる。 In this situation, in order to always state focus suits the pattern top is followability of the Z stage becomes a problem. 【0050】そこで,Zステージの制御方法を工夫して本第1の方式を実施する方法を図9(a)〜(d)により説明する。 [0050] Therefore, it will be described with reference to FIG 9 how to implement the first method the by devising a method of controlling the Z stage (a) ~ (d). 【0051】図9(a)は一般的なZステージ制御関数である。 [0051] FIG. 9 (a) is a common Z stage control functions. 横軸は制御目標と高さ検出値の偏差であり,Z The horizontal axis is the deviation between a control target and the height detection value, Z
ステージが制御目標に追従している場合ゼロ501,追従できていない場合大きな絶対値を有する。 Has a large absolute value when the stage is zero 501 if you follow the control target, not able to follow. Zステージが制御目標に追従している場合とは,ウェハ表面が焦点深度内にあり明瞭な画像が撮像される状態である。 And if the Z stage is to follow the control target is a state in which the wafer surface is clear image located within the depth of focus is imaged. 縦軸はZステージ制御量である。 The vertical axis is the Z stage control amount. 同図では,横軸の偏差がゼロ付近の値ではZステージは移動させず,偏差が大きくなるにしたがって偏差に比例した制御量でZステージを移動させる。 In FIG., The Z stage is deviation of the horizontal axis is a value near zero without moving, deviation moves the Z stage control amount in proportion to the deviation in accordance with increase. 前記比例の係数(直線の傾き502)は制御ゲインであり,Zステージ駆動システムの安定性により1に対してどのくらいまで近づけられるか上限が決められる値である。 The coefficient of proportionality (slope of a straight line 502) is a control gain is a value limit or brought closer to how much per Stability of the Z stage driving system is determined. 【0052】偏差がある値より大きくなるとZステージの仕様で決められた最大ステップ量503づつ移動させる。 [0052] deviation is greater than a certain value when the maximum moving step amount 503 increments as determined by the specifications of the Z stage. 同図の第1象限について説明すれば,制御目標に対して高さ検出値が大きな値を持つ場合であり,ウェハ表面が焦点位置に対して高い状態である。 It will describe the first quadrant of the figure, a case where the height detection value to the control target has a large value, the wafer surface is high state relative to the focal position. このため,Zステージを下方に駆動させる。 Therefore, driving the Z stage downward. このため,同図の横軸は右に行くほどウェハ高さが高い場合であり,縦軸は上に行くほどZステージを下方に駆動させることを意味している。 Therefore, the horizontal axis of the figure is the case is high wafer height as it goes to the right, and the vertical axis means that driving the Z stage toward the top downwards. 【0053】図9(b)は段差を有するウェハにおける高さ検出値504と図9(a)の制御関数によりZステージが駆動された結果焦点位置が通過する軌跡505を重ねて表示したものである。 [0053] FIG. 9 (b) obtained by displaying superimposed trajectory 505 results focus position Z stage is driven by the control function of the height detection value 504 and 9 in the wafer having a step (a) to pass through is there. Zステージの応答性が低い場合,段差上面を撮像中であっても焦点位置が段差上面に到達しないためデフォーカス506を生じる問題がある。 If the response of the Z stage is low, there is a problem of causing defocus 506 since the focus position even during imaging the step upper surface does not reach the stepped top surface. そこで,本発明では図9(c)に示す制御関数によりZステージを制御する。 Therefore, the present invention controls the Z stage by the control function shown in FIG. 9 (c). 同図では第3象限におけるZ Z in the third quadrant in FIG.
ステージ駆動量が第1象限におけるZステージ駆動量に比べて小さい値に定義されていることに特徴がある。 It is characterized in that the stage driving amount is defined to a value smaller than the Z stage driving amount in the first quadrant. すなわち,Zステージを下方には従来どおりのシステムの最大ゲインで制御を行うが,上方には最大ゲインよりわざと少ないゲインで制御を行う。 That is, performs the control with a maximum gain of system conventionally includes a Z stage downward, and controls with deliberately less gain than the maximum gain upward. 【0054】図9(d)は(b)に対応させて本発明による制御結果を表示したものである。 [0054] Figure 9 (d) is obtained by displaying the control result according to the invention in association with (b). 最初の上り段差では従来と同様デフォーカス506が生じるが,下り段差では同図(c)の第3象限の効果によりZステージが上方にわずかしか移動しない。 The first is the up step is similar to the conventional defocus 506 occurs, Z-stage by the third quadrant of the effect of FIG. (C) it is only slightly moved upward in the downstream step. このため次の上り段差50 Therefore the next upstream step 50
7ではすぐに上面パターンに焦点位置を追従させることができ,上り段差で生じるデフォーカスの発生を防止できる。 In 7 you can follow the focal position on the upper surface pattern immediately, thereby preventing the occurrence of the defocus caused by the up step. 【0055】次に、本発明による第2の焦点合わせ方式について図10を用いて説明する。 Next, a second focusing system according to the present invention will be described with reference to FIG. 本第2の方式は、パターンの下面である層間絶縁膜上に存在する欠陥を検出する場合に好適である。 This second scheme is suitable when detecting defects existing on the interlayer insulating film is a lower surface of the pattern. 層間絶縁膜ではCMP(Chemic In the interlayer insulating film CMP (Chemic
al Mechanical Polishing)による平坦化が行われる際にスクラッチ欠陥74、75が発生する。 Scratch defects 74 and 75 occurs when the al Mechanical Polishing) by flattening is performed. スクラッチ7 Scratch 7
4、75はパターンのショート、断線を発生させる致命的な欠陥である。 4,75 Short pattern, a fatal defect for generating breakage. 図10(a)は高さ検出値の軌跡である。 10 (a) is a trajectory of the height detection value. 同図の破線の軌跡は、図5に示す走査方向46 Dashed trajectory in the figure, the scanning direction 46 shown in FIG. 5
(X)にずれた3点(例えば45a、45d、45g) 3 points shifted in (X) (e.g. 45a, 45d, 45g)
の高さに対応している。 Which corresponds to the height. これら3点の検出高さから最小値を演算して代表高さとする。 From these sensor height three points by calculating the minimum value as a representative height. この結果、パターンが存在しない段差下面に対して常に焦点合わせが可能となる。 As a result, it can be always focused against the stepped bottom surface having no pattern. 【0056】図10(c)〜(e)は段差境界付近の層間絶縁膜表面に存在するスクラッチ欠陥を撮像した結果を、従来技術と本発明で比較したものである。 [0056] FIG. 10 (c) ~ (e) are those results obtained by imaging the scratch defects present in the interlayer insulating film surface near the stepped boundary, and compared with the prior art and the present invention. 同図(c)の破線72は従来技術による高さ検出値、破線7 Dashed line 72 height detection value according to the prior art FIG. (C), the broken line 7
3は焦点位置の軌跡である。 3 is a locus of focal position. 上り段差直前や、下り段差直後に存在するスクラッチ欠陥74がデフォーカスしてしまう。 And upstream step just before the scratch defect 74 which exists immediately downstream step will defocused. 一方、同図(e)に示す本発明による焦点合わせ法により撮像した画像は同図(f)に示す様に、これらの欠陥74、75が明瞭に撮像される。 On the other hand, the image captured by the focusing method according to the invention shown in FIG. (E) is as shown in FIG. (F), these defects 74 and 75 are clearly imaged. これらの画像を欠陥検査に応用すれば、段差境界に存在する欠陥を見逃すことなく検出可能となる。 By applying these images to the defect inspection, the detectable without overlooking the defects present in the step boundaries. 【0057】次に、本発明による第3の焦点合わせ方式について図11を用いて説明する。 [0057] Next, a third focusing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 11. 本第3の方式は、パターンをエッチングした底に存在する欠陥80を検出する場合に好適な方式である。 Third scheme this is a preferred method when detecting a defect 80 which exists at the bottom of etching the pattern. エッチング工程では、パターンとパターンの間の谷底にエッチング残り80が発生し、パターンショートを引き起こす致命欠陥となる。 In the etching step, etching residues 80 are generated in the valley between the pattern and the pattern, a critical defect that causes a pattern short. こうした致命欠陥はパターンが形成されている全域で検出する必要がある。 Such fatal defects should be detected across which pattern is formed. 【0058】図11(a)は高さ検出値の軌跡である。 [0058] FIG. 11 (a) is a trajectory of the height detection value.
同図の破線の軌跡は、図5に示す走査方向46(X)にずれた3点(例えば45a、45d、45g)の高さに対応している。 Dashed trajectory in the figure, three points shifted in the scanning direction 46 (X) shown in FIG. 5 (eg 45a, 45d, 45 g) corresponds to the height of the. 図8と同様にこれら3点の検出高さから最大値を演算し、更にパターン段差の高さだけ下方にオフセットを減算して代表高さとする。 Similar to FIG. 8 calculates the maximum value from the detected height of the three points, as a representative height only subtracting the offset downward further pattern step height. この結果、パターンが形成されている領域において常にパターン谷底に焦点合わせが可能となる。 As a result, it is possible to focus always the pattern root in a region where the pattern is formed. 【0059】図11(c)〜(e)はパターンとパターンの間の谷底に存在するエッチング残り80を撮像した結果を、従来技術と本発明で比較したものである。 [0059] Figure 11 (c) ~ (e) are those results obtained by imaging the etching residue 80 present in the valley between the pattern and the pattern was compared with the prior art and the present invention. 同図(c)の破線78は従来技術による高さ検出値、破線7 Dashed line 78 height detection value according to the prior art FIG. (C), the broken line 7
7は焦点位置の軌跡である。 7 is a locus of focal position. 上り段差直後に存在するエッチング残り欠陥80がデフォーカスしてしまう。 Etching the remaining defect 80 which exists immediately upstream step will defocused. 一方、同図(e)に示す本発明による焦点合わせ法により撮像した画像は同図(f)に示す様に、これらの欠陥8 On the other hand, the image captured by the focusing method according to the invention shown in FIG. (E) is as shown in FIG. (F), these defects 8
0が明瞭に撮像される。 0 is clearly imaged. これらの画像を欠陥検査に応用すれば、段差境界に存在する欠陥を見逃すことなく検出可能となる。 By applying these images to the defect inspection, the detectable without overlooking the defects present in the step boundaries. 【0060】以上、図8から図11に述べた本発明による実施例においては、着目工程の段差境界付近の欠陥6 [0060] above, in the embodiment according to the present invention described in Figures 8-11, a defect in the vicinity of the step boundaries of the target step 6
9、70、74、75、80を明瞭に検出できる特徴がある。 9,70,74,75,80 there is clearly detectable characterized. 【0061】次に、全体制御部9が自動焦点コンピュータ39に対して行う上記実施例における焦点合わせに関する条件設定画面について図12を用いて説明する。 Next, the general control section 9 will be described with reference to FIG. 12 for the condition setting screen related to focusing in the above embodiment to perform the automatic focus computer 39. 図12(a)において、表示装置10に表示された焦点合わせに関する条件設定画面において、ユーザが編集したい品種、工程名称301、302を指定すると、関連データが読み込まれ、品種、工程名称が表示される。 12 (a), the the condition setting screen relating focused displayed on the display device 10, varieties to be edited user designates process name 301, related data is read and varieties, the process name is displayed that. 次に、ユーザは画面メニュー(自動検査303、欠陥確認304、条件出し(レイアウト設計305a、自動焦点設定305b、しきい値設定305cからなる)305) Then, the user screen menu (automatic test 303, the defect confirmation 304, condition setup (layout design 305a, autofocusing 305b, made of the threshold set 305c) 305)
を選択する。 To select. 同図では条件出し画面310が選択され、 Condition setting screen 310 is selected in the drawing,
更にサブ画面である自動焦点設定305bの高さ演算ルール305baが選択中となる。 Further height calculation rule 305ba autofocusing 305b is selected a sub-screen. 【0062】高さ演算ルール305baは、図8から図11で説明した撮像位置近傍の複数の高さ検出値から代表高さを演算するルールである。 [0062] The height calculation rule 305ba is a rule for calculating a representative height of a plurality of height detection values ​​of the neighboring image pickup position described in FIG. 11 from FIG. パターン表層の欠陥を見逃すことなく検査したい場合は図8で説明した様に最大値を、パターン下層の検査を正確に行いたい場合は最小値を選択する。 If you want to inspect without missing pattern defect surface the maximum value as described in FIG. 8, if you want accurately perform inspection of the pattern underlying selecting a minimum value. この他、CMP後の様な平坦で段差が無いことが予め判っている工程においては、平均値を選択することにより、複数点の高さ検出結果が平均されて安定な表面高さ検出が可能となる。 In addition, in the step of that step in such planar after CMP is not is known in advance, by selecting the average value, it can be stable surface height detection height detection result of the plurality of points are averaged to become. この他高さ演算ルール305baはユーザが定義可能である。 The other height calculation rule 305ba is user definable. 【0063】図12(a)に示す画面310にはウェハマップ(100)とウェハ内の着目ダイの拡大図(10 [0063] enlarged view of the target die within the wafer wafer map (100) on the screen 310 shown in FIG. 12 (a) (10
1)が表示されている。 1) is displayed. 図12(b)は焦点合わせに関する条件設定画面の別の例である。 FIG. 12 (b) is another example of a condition setting screen regarding focusing. 同図(b)は、被検査工程において、どの高さ演算ルール305baが最も安定に欠陥検査が可能かを比較できる画面の例である。 FIG (b), in the inspection process, which height calculation rule 305ba is an example of a screen that can be compared or most stable possible defect inspection.
同図の左側は複数点の高さの最大値を選択して撮像した検査した特定ダイの欠陥マップ(101a)である。 Left figure is a defect map of a particular die (101a) examined captured by selecting the maximum value of the height of the plurality of points. 同図に示す様に、レイアウトデータ(102)が重ね表示されており、欠陥が存在するパターンの種類を識別する指針となる。 As shown in the drawing, are displayed superimposed layout data (102), to guide identifies the type of pattern defect exists. 【0064】レイアウトは、機能や形成工程が異なるパターンがブロック表示さてたものであり、CADデータを参照して表示される。 [0064] The layout has a function forming process are those different patterns were displayed blocks are displayed with reference to the CAD data. 右側は高さ演算ルール305b The right height calculation rule 305b
aを変えて検査した前記と同一ダイの欠陥マップ(10 The same die of the defect map that was examined by changing the a (10
1b)である。 A 1b). 異なる高さ演算ルールの欠陥マップを比較することにより、当該工程に適切な高さ演算ルール3 By comparing the defect map of different heights calculation rule, the process to the appropriate height calculation rule 3
05baが選択可能となる。 05ba become can be selected. 図12(b)では、複数点の高さの平均値(101b)に比べ、最大値(101 Figure 12 (b), the comparison with the height of the average value of the plurality of points (101b), the maximum value (101
a)の方がパターン領域境界近傍の欠陥検出感度が良いことが判る。 Towards a) it can be seen that good defect detection sensitivity of the pattern region near the boundary. 演算ルールの代わりにオフセットを変更して欠陥マップを比較しても良い。 Change the offset instead of execution rules may compare the defect map. 適切な高さ演算ルール305baが選択されると登録ボタンを押してレシピに登録する。 Registered in the recipe by pressing the registration button and appropriate height calculation rule 305ba is selected. 【0065】次に、本発明による第4の焦点合わせ方式で用いるフォーカスマップ330について図13を用いて説明する。 Next, the focus map 330 used in the fourth focusing method according to the present invention will be described with reference to FIG. このフォーカスマップ330は、自動焦点コンピュータ39および主制御部9のどちらで作成してもよい。 The focus map 330 may be created in either the automatic focus computer 39 and a main control unit 9. フォーカスマップ330はダイ内を走査して検出される高さをX、Yの2次元テーブルに対応させて記録したデータであり、(X,Y,Z)のデータ列からなる。 Focus map 330 is a data recorded in correspondence to the height detected by scanning the inside die X, a two-dimensional table of Y, consists of data sequence (X, Y, Z). 【0066】図13(a)に示すパターンを走査したとき検出されたフォーカスマップ330を鳥瞰図として示すと同図(b)の様になる。 [0066] Figure 13 becomes as if showing a focus map 330, which is detected when scanning the pattern shown in (a) as a bird's-eye view drawing (b). 同図(c)はフォーカスマップの作成手順である。 FIG. (C) is a procedure for creating a focus map. フォーカスマップ330は同一ダイを左方向スキャンしたデータと、右方向スキャンしたデータを取得し、両者の結果を演算して作成する。 Focus map 330 retrieves the data left scan the same die, the right scan data is created by calculating the two results. なぜなら、左方向と右方向では、段差境界における高さ検出値またはウェハ表面の軌跡が異なるためである。 This is because, in the left and right direction, because the trajectory of the height detection value or wafer surface at step boundaries are different. なお、左方向スキャンと右方向スキャンのデータを内部メモリ108等に別に登録し、それぞれのスキャン方向に応じて選択的に読み出して利用しても良い。 Separately from registered data of the left scan and right scan the internal memory 108 or the like, it may be used selectively read out in response to each scan direction. 【0067】同図の破線(103)は高さ検出値の軌跡であり、破線(104)はウェハ表面の軌跡である。 [0067] the dashed line in FIG. (103) is a trajectory of the height detected values, the dashed line (104) is a trajectory of the wafer surface. 実線(105)はこれらスキャン方向が異なる軌跡データを同一座標ごとに重ね合わせ両者の最大値を演算した結果である。 The solid line (105) is the result of calculating the maximum value of both superposition of these scanning directions are different trajectory data for each same coordinates. 軌跡データとしては高さ検出値の軌跡(10 Locus of height detection value as the locus data (10
3)およびウェハ表面の軌跡(104)をそれぞれ別に演算する。 3) and computes separate trajectory (104) each of the wafer surface. 前記演算結果を2次元データとして例えば高さ記録メモリ108に記録して、フォーカスマップ33 The calculation results are recorded as two-dimensional data, for example, height recording memory 108, the focus map 33
0として利用する。 It is used as a 0. フォーカスマップの有用性は以降で詳細に述べる。 Focus map of usefulness will be described in more detail below. 【0068】次に、本発明に関係する自動焦点コンピュータ39について図14を用いて説明する。 Next, the automatic focus computer 39 relating to the present invention will be described with reference to FIG. 14. 図14は、 Figure 14,
本発明に係る自動焦点コンピュータ39の一実施例を示すブロック図である。 Is a block diagram showing an embodiment of an automatic focus computer 39 according to the present invention. 自動焦点コンピュータ39は高さ計算回路106、制御量計算回路107、高さ記録メモリ108、タイミング制御回路109からなる。 Automatic focus computer 39 height calculating circuit 106, the control amount calculation circuit 107, the height recording memory 108, consisting of the timing control circuit 109. フォーカスマップを作成する場合、特定ダイをXステージ25 If you want to create a focus map, the specific die X stage 25
で走査しながら、高さ計算回路106で計算される同一地点の高さ計算結果および制御量計算回路107で計算されるZステージ移動量を、タイミング制御回路109 While scanning in the Z stage movement amount calculated by the height calculation results and the control amount calculation circuit 107 of the same point, which is calculated by the height calculation circuit 106, a timing control circuit 109
から得られる動作周期ごと、または複数の動作周期ごとに高さ記録メモリ108に記録する。 Each operation cycle is obtained from, or recorded in the height recording memory 108 for each of a plurality of operation cycles. 【0069】タイミング制御回路109にはステージ制御コンピュータ27からダイスタート信号40が、タイミング発生回路29からTDIシフトパルス42が送信される。 [0069] Die start signal 40 from the stage control computer 27 to the timing control circuit 109, TDI shift pulse 42 from the timing generator circuit 29 is transmitted. タイミング制御回路109は、ダイスタート信号40を起点としてTDIシフトパルス42をカウントし、制御タイミング信号112を生成する。 The timing control circuit 109 counts the TDI shift pulse 42 starting from the die start signal 40, and generates a control timing signal 112. この信号1 This signal 1
12を高さ計算回路106、制御量計算回路107、高さ記録メモリ108に入力し、信号に同期させる。 12 the height calculation circuit 106, the control amount calculation circuit 107 receives the high recording memory 108, synchronized to the signal. この結果、ダイ内で高さ計算、Zステージ制御、Zステージ位置の読み出しを同一位置で実施できる。 As a result, it carried the height calculated in the die, the Z stage control, the reading of the Z stage position at the same position. 【0070】高さ計算回路106から出力される信号は図6(b)の破線51aであり、制御量計算回路107 [0070] signal output from the height calculation circuit 106 is a dashed line 51a in FIG. 6 (b), the control amount calculation circuit 107
の出力は図6(b)の実線52である。 The output of a solid line 52 in FIG. 6 (b). 両者を加算することにより、図6(a)の破線のウェハ段差プロファイルデータ51となる。 By adding both, the wafer stepped profile data 51 indicated by a broken line in FIG. 6 (a). 制御量計算回路107の出力の代わりに、Zステージポジション(113)を読み込んで代用しても良い。 Instead of the output of the control amount calculating circuit 107 may be substituted by reading the Z stage position (113). 記録したフォーカスマップ330はネットワーク(13)により全体制御部9に転送され、レシピデータとして、品種・工程別に管理される。 Focus map 330 recorded is transferred to the general control unit 9 by the network (13), as a recipe data is managed by breed and process. 【0071】フォーカスマップ330を利用する場合、 [0071] When using a focus map 330,
全体制御部9からダウンロードして高さ記録メモリ10 Height download from the overall control unit 9 records the memory 10
8に記録する。 8 To record. そして、位置情報に基づき該当する位置のフォーカスマップ330を読み出し、高さ計算結果と比較して、Z制御量を計算する。 Then, read the focus map 330 at a position corresponding on the basis of the position information, as compared to the height calculation result, calculates the Z control amount. 計算された制御量に基づきZステージ30に制御信号48を送信する。 Based on the calculated control amount to transmit a control signal 48 to the Z stage 30. 制御量計算回路107にはステージ制御コンピュータ27から折り返しダイ識別フラグ114、スキャン方向識別フラグ114bが入力される。 The control quantity calculation circuit 107 folded die identification flag 114 from the stage control computer 27, the scanning direction identifying flag 114b is input. タイミング信号112に同期してフォーカスマップの読み出し、高さ計算、制御量計算、Zステージポジション読み出しを行うことにより、 Focus map read in synchronism with the timing signal 112, the height calculation, the control amount calculated by performing the Z stage position reading,
比較検査を行うダイ同士の撮像状態を一致させることができる。 It is possible to match the imaging conditions of a die between performing a comparison test. 【0072】次に、本発明による第4の焦点合わせ方式について図15を用いて説明する。 [0072] Next, a fourth focusing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 本第4の方式は、ダイ内のパターンの凹凸によらず、予め設定した任意の高さを保持した状態でパターン像が撮像できる。 A fourth method book, regardless of the unevenness of the pattern in the die, the pattern image can be captured while maintaining the desired height set in advance. このため、着目したパターンに存在する特定の欠陥を選択的に検出できる。 Therefore, it selectively detect specific defects present in the focused pattern. 【0073】図15(a)はフォーカスマップに記録された高さ検出値の軌跡である。 [0073] Figure 15 (a) is a trajectory of the height detection value recorded in the focus map. 同図(b)は着目したパターンの検出高さが定義された様子を示す。 (B) shows how the detected height of the pattern that focuses are defined. 同図の場合、パターン上面位置(115)をダイ全面において検出することを示している。 If the figure shows that the detection pattern top position (115) in the die entirely. 同図(c)は同図(b)から算出したオフセットマップである。 FIG (c) is an offset map calculated from FIG. (B). 同図(b)の高さをダイ全面で検出するためには、高さ検出位置(X,Y) In order to detect the height of the figure (b) in the die the whole surface, the height detection position (X, Y)
においてオフセットを変更する必要がある。 It is necessary to change the offset in. このため、 For this reason,
同図(c)のオフセットを例えば自動焦点コンピュータ39において予め算出しておく。 Calculated in advance in the auto-focus computer 39 for example the offset of FIG (c). 前記オフセットマップはフォーカスマップと同様に図13に示す高さ記録メモリ108に記録される。 The offset map is recorded similarly to the focus map in the height recording memory 108 shown in FIG. 13. 【0074】同図(d)は同図(c)のオフセットマップを用いて検出した高さ検出結果である。 [0074] FIG. (D) is a height detection result detected by using the offset map of FIG. (C). 高さ検出結果(116)に同図(c)のオフセットを加算して検出高さとして試料表面位置を制御したものである。 Is obtained by controlling the sample surface position as sensor height by adding the offset in the figure to the height detection result (116) (c). Zステージ30の動作遅れの影響を除外するためには、同図(a)において高さ検出値の軌跡ではなく、焦点位置の軌跡を用いる。 To exclude the influence of the operational delay of the Z stage 30, rather than the locus of the height detection value in FIG. (A), using the trajectory of the focal position. 【0075】次に、本発明に係る欠陥検査装置における全体制御部9または自動焦点コンピュータ39において、フォーカスマップ330を用いた検査レシピの設定について図16を用いて説明する。 Next, the general control unit 9 or the automatic focus computer 39 in the defect inspection apparatus according to the present invention, the setting of the inspection recipe using the focus map 330 will be described with reference to FIG. 16. 図16は、表示装置10におけるフォーカスマップ330を用いた検査レシピの設定画面320である。 Figure 16 is a setting screen 320 of the inspection recipe using the focus map 330 in the display device 10. 図16(a)各ボタンの役割は、図12で説明した。 Figure 16 (a) The role of each button, described in FIG. 12. 画面にはダイ内のレイアウト102とフォーカスマップ117が2次元画像として表示される。 The screen layout 102 and the focus map 117 in the die is displayed as a two-dimensional image. 【0076】フォーカスマップ117は2次元の濃淡画像として表示されている。 [0076] focus map 117 is displayed as a two-dimensional gray-scale image. 濃淡の階調は高さに対応している。 Shades of gray corresponds to the height. ユーザはレイアウトまたはフォーカスマップに表示されるカーソル118により、特定パターンブロックや焦点合わせすべき高さを選択できる。 User by the cursor 118 displayed on the layout or focus map may select a particular pattern block or focusing to be high. カーソルはレイアウト、フォーカスマップ、階調表示部で連動している。 The cursor is linked layout, the focus map, the gradation display unit. 焦点合わせすべき高さを選択して登録ボタンを押すことにより、表示されている品種、工程名称のレシピに登録される。 By pressing the registration button by selecting the height to be focused, varieties being displayed is registered in the recipe of the process name. 同図のレイアウトのハッチング部119が選択された高さを検査した場合に選択的に焦点合わせされて欠陥が検出されるパターンを示している。 It shows a pattern defect selectively be focused when inspecting the height hatched portion 119 of the layout of the figure has been selected is detected. 【0077】同図(b)は検査レシピ設定画面の別の実施例である。 [0077] FIG. (B) shows another embodiment of an inspection recipe setting screen. カーソルで選択された位置120の1スキャン分のプロファイルデータ121が表示される。 One scan profile data 121 position 120 selected by the cursor is displayed. 同図(c)はフォーカスマップ330が鳥瞰図として3次元表示されている。 FIG (c) is a focus map 330 is displayed three-dimensionally as a bird's-eye view. フォーカスマップ330を3次元表示することにより、焦点合わせすべき高さが明瞭に識別できる。 By displaying the focus map 330 3D, the height should be focusing can be clearly identified. 【0078】次に、前述した本発明による第4の焦点合わせ方式の効果について図17を用いて説明する。 Next, it will be described with reference to FIG. 17 for the effect of the fourth focusing method according to the present invention described above. 図1 Figure 1
7(a)〜(c)は複数の欠陥が存在するパターンを撮像した結果を、従来技術と本発明で比較したものである。 7 (a) ~ (c) are the results obtained by imaging the pattern in which a plurality of defects exists, a comparison with the prior art and the present invention. 破線122(116)は高さ検出結果、破線123 Dashed line 122 (116) is height detection result, the broken line 123
は本第4の焦点合わせ方式により制御される焦点位置の軌跡である。 Is a locus of focal position is controlled by the fourth focusing method. 焦点位置が破線122の軌跡を移動する場合、パターン表面に存在する断線70、ショート69のみならず、層間絶縁膜表面に存在するスクラッチ欠陥7 If the focal position moves the trajectory of dashed 122, disconnection 70 present on the patterned surface, not only the short 69, scratch defects 7 present in the interlayer insulating film surface
5も撮像される。 5 is also captured. 【0079】一方、本実施例によれば、パターン表面のみに焦点合わせが行われるため、パターン表面に存在する欠陥のみが明瞭に撮像され、下面に存在するスクラッチ欠陥75はデフォーカスしている。 [0079] On the other hand, according to this embodiment, since the focusing is performed only on the patterned surface, only defects existing in the pattern surface is clearly imaged, scratch defects 75 present in the lower surface is defocused. この方式を欠陥検査装置に応用すれば、着目パターンに存在する欠陥が選択的に検出でき、欠陥検出結果の発生工程識別が容易となり、不良工程の発見・対策が迅速化できる。 By applying this method to the defect inspection apparatus can detect a selective defect existing in the determination pattern, it is easy to generate process identification of the defect detection result, faster detection and measures the defective step. 【0080】次に、試料上に繰り返し形成されたパターン同士を比較して欠陥を検出する欠陥検査装置において、比較するパターン同士の撮像状態を一致させることにより、微細な欠陥を感度良く検出できる方法について説明する。 Next, the method in the defect inspection apparatus for detecting defects by comparing repetitive pattern formed between on the sample by matching the imaging state between patterns to be compared, which can sensitively detect minute defects It will be described. 比較検査においては、比較するダイ間で同様に焦点合わせ誤差が発生していれば、不一致を生じない。 In comparison tests, if similarly focusing error between the die and comparing occurs, no mismatches. しかし、一方のダイのみで焦点合わせ誤差が発生すれば、不一致を生じて虚報となる。 However, focusing error only in one of the die upon failure, a false alarm occurs a mismatch. このため、比較するダイ間で焦点合わせ状態が一致するような構成とする必要がある。 Therefore, it is necessary to adopt a configuration such as focus state match between dies to be compared. 【0081】次に、本発明に係る自動焦点コンピュータ39が、焦点合わせをダイ間の同一位置で実行する実施例およびその効果について図18を用いて説明する。 [0081] Next, automatic focus computer 39 according to the present invention, the examples and its effect to perform focusing at the same position between the die will be described with reference to FIG. 18. 【0082】まず、図18(a)〜(d)により焦点合わせがダイ間の同一位置で実行されない場合を説明する。 [0082] First, focusing by FIG 18 (a) ~ (d) will be described not be executed at the same position between the dies. 同図(a)は焦点合わせの軌跡を示し、同図(b) FIG (a) shows the trajectory of the focusing, Fig. (B)
は動作タイミング信号である。 It is an operation timing signal. 同図(b)の信号は、例えば、自動焦点コンピュータ内部で生成されたXステージ位置とは無関係な信号であり、この信号に同期して高さ検出、Zステージ制御が実行される。 Signal in FIG (b) is, for example, unrelated signal to the X stage position generated by the internal automatic focus computer synchronization with height detection in this signal, Z stage control is executed. また、(a)の矢印は比較検査で比較されるダイ間で同一な位置を示している。 Also it shows arrows identical positions between the die compared with comparative tests (a). パターンの開始点(124)に着目すると、左と右のダイでは、パターン開始位置と高さ検出タイミングが一致していない。 Focusing on the start point of the pattern (124), the left and right die height detection timing and pattern start position does not match. このため、同図(c)に示す検出画像で左側のダイではパターンがフォーカスしているのに対して、右側のダイではデフォーカスしている。 Therefore, while the pattern on the left of the die in the detection image shown in (c) is focused and defocused on the right of the die. パターン終点(125)においても同様に左右のダイの焦点合わせ状態が一致していない。 Focus state of the left and right dies do not coincide as well in the pattern end point (125). この結果(d)の差画像は、焦点合わせ状態が一致しない、パターンの始点と終点で不一致を生じ、虚報の原因となる。 The difference image of the result (d) is the focus state does not match, resulting mismatch at the beginning and end of a pattern, causing a false alarm. 【0083】次に、本発明のように、図18(e)〜 [0083] Then, as in the present invention, FIG. 18 (e) ~
(i)により焦点合わせがダイ間の同一位置で実行される場合を説明する。 Focusing by (i) will be described when it is executed at the same position between the dies. 同図(e)は同図(a)に対応する焦点合わせの軌跡を示し、同図(g)は高さ検出手段4 FIG (e) shows the locus of focusing corresponding in FIG. 6 (a), FIG. (G) the height detection means 4
7の動作タイミングである。 7 is an operation timing of. また、同図(f)はXステージ位置から判定されるダイスタート信号40である。 Further, FIG. (F) is a die-start signal 40 to be determined from the X stage position.
本実施例では、同図(g)に示すパルス42が(f)のダイスタート信号40に同期している点に特徴がある。 In the present embodiment, it is characterized in that the pulse 42 shown in FIG. (G) is synchronized with the die start signal 40 (f).
この結果、左と右のダイで、パターン開始位置と高さ検出タイミングを一致させることができ、同図(h)に示す様にパターンの始点や終点の焦点合わせの状態を一致して撮像できる。 As a result, the left and right die, it is possible to match the height detection timing and pattern start position, can be imaged match the state of focusing of the start point and end point of the pattern as shown in FIG. (H) . このため、同図(i)に示す様に差画像350において不一致を生じることがなくなる。 Therefore, it is unnecessary to produce a mismatch in the difference image 350 as shown in FIG. (I). 【0084】次に、本発明に係る自動焦点コンピュータ39が、ステージ折り返しで比較するダイ間の高さ検出値を一致させる対策の実施例について図19を用いて説明する。 [0084] Next, automatic focus computer 39 according to the present invention, for example measures to match the height detection value between the die comparing stage folded will be described with reference to FIG. 図19(a)に示す折り返し位置では、上下のダイ画像126を比較する必要がある。 In the folded position shown in FIG. 19 (a), it is necessary to compare the upper and lower die image 126. このとき、上側のダイと下側のダイではステージ移動方向が逆向きであり、方向に依存する高さ検出誤差が発生し不一致を生じる。 At this time, the stage moving direction by the upper die and lower die is reversed, resulting in a mismatch occurs height detection errors depending on the direction. しかし、図6で説明した様に、ステージの応答性能が低い場合、高さ検出値と焦点位置の軌跡は一致しないため、前記折り返し部での誤差が発生する。 However, as described in FIG. 6, if the response performance of the stage is low, the locus of the height detection value and focus position because it does not match, an error in the folded portion is generated. 【0085】このために、本実施例ではフォーカスマップ330を利用して、走査方向が逆向きであってもダイ同士の表面高さの軌跡を一致させる。 [0085] For this, in the present embodiment by using a focus map 330, the scanning direction is even reversed to match the trajectory of the surface height of the die together. 図19(b)の破線127は左から右に走査した場合の焦点位置の軌跡であり、実線128は右から左に走査した場合の焦点位置の軌跡である。 Dashed line 127 in FIG. 19 (b) is a locus of the focal position of when scanned from left to right, a solid line 128 is the locus of the focal position in the case of scanning from right to left. これら2つの軌跡は段差境界で一致せず、比較検査による虚報発生の原因となる。 These two loci are not coincident at the step boundaries and cause a false alarm caused by comparison inspection. 【0086】そこで、本実施例では、同図(b)の破線129がフォーカスマップ330の軌跡であるから、高さ検出値とフォーカスマップ330の差分がしきい値を超える位置では、フォーカスマップ330を高さ検出値として代用し、焦点位置の制御を行う。 [0086] Therefore, in the, since the dashed line 129 in FIG. (B) is a trajectory of the focus map 330, at a position where the difference of the height detection value and the focus map 330 exceeds the threshold value in this embodiment, focus map 330 substitute a height detection value, and controls the focal position. この結果、左から右に走査する軌跡を破線130で示す軌跡で制御可能となり、比較検査の虚報発生を低減することができる。 As a result, it becomes possible to control a locus indicating the trajectory scanning from left to right by the dashed line 130, it is possible to reduce the false information generation comparison test. 【0087】従来技術は、図19(c)〜(g)に示すように、段差境界部で焦点合わせの状態が異なるため虚報が発生することになる。 [0087] The prior art, as shown in FIG. 19 (c) ~ (g), the state of the focus will be different for false alarm is generated in step boundary. (c)は右方向走査の軌跡、 (C) is a right scanning locus,
(d)は(c)の軌跡において撮像した画像、(e)は左方向走査の軌跡、(f)は(e)の軌跡において撮像した画像、(g)は(d)と(f)の差画像である。 (D) shows an image captured at the locus of (c), of (e) is the locus of the left scanning, image, and (g) (d) In the captured in the locus of (f) is (e) (f) is the difference image. 本発明の場合には、図19(h)〜(l)に示すように、 In the present case, as shown in FIG. 19 (h) ~ (l),
(h)と(j)の軌跡が一致するため(i)と(k)の撮像条件がほぼ等しく、(l)で虚報の発生が防止できる。 For (h) and the locus of (j) matches (i) substantially equal imaging condition is (k), the occurrence of false alarm can be prevented by (l). (h)〜(l)は(c)〜(g)に対応する本発明の実施例である。 (H) ~ (l) is an embodiment of the present invention corresponding to (c) ~ (g). 【0088】次に、本発明に係る自動焦点コンピュータ39が、ダイ周期とは異なる露光ショット周期で高さ変化が大きいパターンが形成されたダイ周辺のスクライブラインを走査する場合であっても、比較するダイ間の高さ検出値を一致させる実施例について図20を用いて説明する。 [0088] Next, automatic focus computer 39 according to the present invention, even when scanning the scribe lines near die height variation is larger patterns with different exposure shot cycle is formed from the die period, compared for example to match the height detection value between the die to be described with reference to FIG. 20. 【0089】図20(a)はダイ周期とは異なる露光ショット周期で高さ変化が大きいパターンが形成されたダイ周辺のスクライブラインを走査する場合の問題点を説明した図である。 [0089] FIG. 20 (a) is a diagram for explaining a problem in the case of scanning the scribe lines near die height variation is larger patterns with different exposure shot cycle is formed from the die period. スクライブラインA508にはないパターン510がスクライブラインB509に形成されているとする。 Pattern 510 is not the scribe line A508 is assumed to be formed in the scribe line B509. 【0090】スクライブラインA508ではZステージ30は高さ検出値131に追従しようとして上昇するため,焦点位置の軌跡132が同図の様に下降し,上り段差でZステージ30が最大速度で下降しても,焦点位置の軌跡132がパターン表面に一致するまでに距離を要する。 [0090] To increase trying follow the Z stage 30 in the scribe line A508 in height detection value 131, the locus 132 of the focus position is lowered as the figure, the Z stage 30 is lowered at maximum speed in the uplink step even require the distance until the trajectory 132 of the focal position coincides with the pattern surface. 一方,スクライブラインB509ではパターン5 On the other hand, in the scribe line B509 pattern 5
10が形成されているため,焦点位置の軌跡が異なる。 Since 10 is formed, it is different from the trajectory of the focal position.
この結果,スクライブラインAの直後およびスクライブラインBの直後で検出された画像同士を比較すると不一致を生じ虚報となる。 As a result, the false report caused a mismatch when comparing the images with each other, which is detected immediately after the immediately and scribe line B of the scribe line A. 【0091】そこで、図20(b)に示すように、本発明によるステージ制御の切り替えを行う。 [0091] Therefore, as shown in FIG. 20 (b), and switches the stage control according to the present invention. 同図(b)にはステージ制御ON/OFF信号を併記している。 The figure (b) are shown together stage control ON / OFF signal. ステージ制御ON/OFF信号511は,現在位置をステージ制御コンピュータ27が識別しDIO信号43を通じてZステージ30に送られる。 Stage control ON / OFF signal 511, the current position is the stage control computer 27 is sent to the Z stage 30 via the DIO signal 43 identifies. 画像比較を行う領域ではON(同図のH,Hは信号がHighの状態にあることを意味する),画像比較を行わない領域ではOFF(同図のL,Lは信号がLowの状態にあることを意味する)が出力される。 ON is a region for image comparison (in the figure H, H means that the signal is in a state of High), OFF in a region where no image comparison (in the figure L, L is the state of the signal is Low means) is outputted that there. 【0092】この結果,段差変化が大きなスクライブラインではステージ制御がOFFとなるため高さ変化が大きな段差に追従せず,画像比較を行う領域では常に焦点位置の軌跡132をパターン表面に追従させることができる。 [0092] This result, stage control does not follow the height variation for turned OFF is a large level difference at the step change is greater scribe line made to follow the trajectory 132 always focus position in the area for image comparison with the pattern surface can. 上記実施例ではスクライブラインを例に本発明の効果を説明したが,ステージ加速・減速時のチャックの浮き上がり,ウェハ外を走査する場合に発生する誤差, In the above embodiment has been described the effects of the present invention the scribe line as an example, lifting of the chuck during stage acceleration and deceleration, which occurs when scanning the outside wafer errors,
についても上記と同様な効果が得られ,画像比較を行う領域における焦点合わせ状態を一致させることができる。 For it can be the same effect as described above can be obtained, for matching the focus state in the region for image comparison. 【0093】以上、パターン段差で生じる誤差を低減する方法について説明したが、前記実施例は高さ検出手段47がウェハ表面位置を正確に検出できることが前提であった。 [0093] While there has been described a method for reducing errors caused by the pattern level difference, the embodiment the height detecting means 47 was premised to be able to accurately detect the wafer surface position. しかし、図1で説明した様に、ウェハ表面に存在する急峻なパターン段差、反射率分布、光学的透明体等が高さ検出誤差の原因となる。 However, as described in FIG. 1, steep pattern step present on the wafer surface, reflectance distribution, optically transparent body or the like cause the height detection error. 【0094】そこで、次に、本発明に係る上記要因による誤差の影響を受けることなく試料表面の高さ検出が可能な高さ検出方式について説明する。 [0094] Accordingly, next, the sample surface height detection described height detection system capable without the influence of errors due to the factors of the present invention. 【0095】図21には、本発明にかかわる高さ検出方式の構成を示す。 [0095] Figure 21 shows a configuration of a height detection system according to the present invention. 試料18の斜め上方から入射角度Θで照明する光線により、スリット202をウェハ試料面上に結像させる。 The light illuminating obliquely from above the sample 18 at an incident angle theta, to image the slits 202 on the wafer sample surface. そして、ウェハ上のスリット像をセンサ205上に結像させる。 Then, to image the slit image on the wafer on the sensor 205. 試料18がZ移動した場合、スリット像は試料上でZ・tanΘ移動し、センサ205 If the sample 18 is Z movement, the slit image is moved Z · tan .theta on the sample, the sensor 205
上では2Z・sinΘ・m移動する。 The above move 2Z · sinΘ · m. ここで、mは光学系の倍率である。 Here, m is the magnification of the optical system. スリットの幅をdとすれば、試料上の投影範囲はd/cosΘとなり、この投影範囲において平均的高さが検出される。 If the width of the slit is d, the projection range on the sample is d / cos [theta], and the average height in the projection range is detected. 【0096】さらに、好ましい構成としては、Θとしては、80度以上、より好ましくは85度以上とする。 [0096] Further, as a preferred arrangement, the theta, 80 degrees or more, more preferably 85 degrees or more. また、光路中に偏光素子203bを挿入し、S偏光を抽出する。 Moreover, by inserting the polarizing element 203b in the optical path, to extract the S-polarized light. また、スリット202はステージ移動方向46 The slit 202 is the moving direction of the stage 46
(X)に対してψ度回転して投影する。 Rotation to be projected ψ degrees relative to (X). また、コンデンサレンズ201の焦点位置にスリット202を配置し、 Further, a slit 202 is arranged at the focal point of the condenser lens 201,
ケーラ照明としてスリット202の明るさを均一化する。 Equalizing the brightness of the slit 202 as Köhler illumination. また、照明光路にはレンズ204の後側焦点位置に絞り203を設け、テレセントリック照明として試料1 Also, the aperture 203 provided at the back focal position of the lens 204 in the illumination optical path, the sample 1 as a telecentric illumination
8が上下に移動した場合にスリット像の大きさが変化しにくい構成とする。 8 the size of the slit image is to hardly configuration changes when you move up and down. 【0097】また、検出レンズ204の前側焦点位置にもスリット203を設ければ、試料18で回折した高さ検出のノイズ要因となる回折光線を除去できる。 [0097] Further, by providing the slit 203 in the front focal position of the detection lens 204, can be removed diffraction light becomes a noise factor of height detection diffracted by the sample 18. 【0098】上記構成の有効性は以下の説明により明らかにされる。 [0098] Efficacy of the above configuration will be apparent from the following description. まず、上記構成が光学的透明体の高さ検出誤差を防止する効果について説明する。 First, a description will be given of an effect of the structure to prevent the height detection error of the optical transparent body. 【0099】図22は層間絶縁膜の様な光学透明体で生じる高さ検出誤差を説明したものである。 [0099] Figure 22 is for explaining height detection error caused by such optical transparency of the interlayer insulating film. 同図(a)は斜め方向から入射された照明光線が透明体で透過または反射する様子を説明したものである。 FIG (a) are those illumination rays incident from an oblique direction is explained how the transmitted or reflected by the transparent body. 照明光線は透明膜の上面で反射光と透過光に分岐される。 Illuminating beam is split into transmitted light and reflected light by the upper surface of the transparent film. 透過光線は透明膜下面で反射し、さらに上面で透過光と反射光に分岐される。 The transmitted light is reflected by the transparent film lower surface, it is further branched into transmitted light and reflected light by the upper surface. 透明膜の透過光は平行光線となりセンサ205に入射する。 Light transmitted through the transparent film is incident on the sensor 205 becomes parallel light. ここで、下面で反射した光線はセンサ上で下方にずれて検出される。 Here, light reflected by the lower surface is detected shifted downward on the sensor. このため、検出される光線の位置は下方にずれたものとなり、見かけ上試料位置が下方にずれたものとみなされてしまう。 Therefore, the position of the light beam to be detected becomes those displaced downward, thereby Inc apparently specimen position is shifted downward. 【0100】同図(b)は照明光線の入射角度と反射率の関係を偏光方向別に示している。 [0100] FIG. (B) shows the relationship between the incident angle and the reflectivity of the illumination ray by the polarization direction. 同図に示す様に反射率を50%以上とするためには、S偏光210で80度以上とする必要がある。 The reflectance as shown in the figures to be 50% or more, is required to be more than 80 degrees in S-polarized light 210. 同図(c)は照明光線の入射角度と同図(a)で説明した高さ検出誤差の関係を示したものである。 FIG (c) shows the relationship between the height detection error described in the figure and the angle of incidence of illumination beam (a). 透明膜の膜厚を1.0μm、下面の反射率を1.0としている。 1.0μm film thickness of the transparent film, and the reflectance of the lower surface is 1.0. この場合、高さ検出誤差をDUV In this case, DUV height detection error
光学系の焦点深度である200nm以下とするためには、S偏光210で85度以上とする必要があることがわかる。 In order to 200nm or less which is the focal depth of the optical system, it can be seen that it is necessary to be more than 85 degrees in S-polarized light 210. このため、図20で説明した構成においては、 Therefore, in the configuration described in FIG. 20,
入射角度を80度以上、より好ましくは85度以上とし、S偏光を抽出している。 Incident angle of 80 degrees or more, and more preferably not less than 85 degrees, and extracts S-polarized light. 【0101】次に、光学的透明体の表面高さを精度良く検出するとともに、反射率分布の影響を低減する方法を説明する。 Next, as to accurately detect the surface height of the optical transparent body, a method of reducing the influence of the reflectance distribution. 【0102】図23は図21の構成において反射率が異なる境界において誤差が発生する様子を説明している。 [0102] Figure 23 describes how the error is generated at the boundary where different reflectances in the configuration of FIG. 21.
同図(a)は右側が低反射率部材、左側が高反射率部材で構成された領域にスリット202が投影された様子を示している。 FIG (a) shows a state in which right low reflectance member, the slits 202 on the left side is configured with a high reflectance member region is projected. スリット波形は反射率が異なる境界で反射し、同図に示す様な歪んだ波形211となる。 Slit waveform reflected by the reflective index different boundary, the distorted waveform 211, such as shown in FIG. この結果、本来検出されるべき破線で示した位置212から上方にずれた位置をスリット位置213として検出してしまう。 As a result, thereby detecting a position shifted upward from a position 212 indicated by the broken line to be detected originally as a slit position 213. この結果、みかけ上、上方向にずれた位置が検出されたものとなる。 As a result, apparently, becomes the position shifted in the upward direction is detected. 前記誤差を低減するために、同図(b)〜(d)の対策をこうじる。 To reduce the error, take countermeasures FIG (b) ~ (d). 【0103】同図(b)はスリット202をステージ移動方向214に対してψ度回転して投影した場合を示している。 [0103] FIG. (B) shows the case where the projected rotating ψ index slit 202 with respect to the moving direction of the stage 214. ウェハに形成されるパターンはステージ走査方向に対して平行または直交して形成されることが多い。 Pattern formed on the wafer is often formed by parallel or perpendicular to the stage scanning direction.
同図にスリット投影領域が、反射率が異なる境界を左右にまたぐ事例を示している。 Slit projection area in the figure shows the case across the reflectance different boundaries to the left and right. 同図左に示すスリット投影像202aが回転しない場合は波形が歪み、誤差を生じる。 If the slit projected image 202a shown in the left figure does not rotate distorted waveform, causing an error. 一方、スリット投影像202aを回転させることにより、投影領域の反射率分布がスリット長手方向に平均化される。 On the other hand, by rotating the slit projected image 202a, the reflectivity distribution of the projection region is averaged in the slit longitudinal direction. 同図の場合、理論的な誤差をゼロとできる。 If the figure can be a theoretical error to zero. 【0104】一方、図23(c)または(d)は誤差低減の別の対策例である。 [0104] On the other hand, FIG. 23 (c) or (d) is another countermeasure example of error reduction. 同図(c)または(d)の左図はスリット投影領域が、反射率が異なる境界をまたいで投影された場合の波形の例である。 Left slit projection area of ​​FIG. (C) or (d) are examples of waveforms in the case where the reflectance is projected across different boundaries. 同図(c)の左図は右側に低反射率部があり歪んだ波形となっている。 Left view of FIG. (C) has a distorted waveform has low reflectivity portion on the right side. 同図(c)中央図は同波形の重心を演算してスリット位置を検出した事例である。 FIG (c) the central figure is a case of detecting the slit position by calculating the center of gravity of the waveform. この場合、波形の歪みが顕著な波形ピーク位置の上方の重みが大きく、重心位置215は左側にシフトする。 In this case, the weight of the upper distortion pronounced waveform peak position of the waveform is large, the center-of-gravity position 215 is shifted to the left. 右図は本発明によるスリット位置検出の1実施例である。 Right figure is an embodiment of slit position detection according to the present invention. 予め設定したしきい値217と波形の交点216を求め、交点の中央218をスリット位置とする。 Determined threshold 217 and the intersection of the waveform 216 which is set in advance, the central 218 of intersection and the slit position. しきい値を最大値の50%以下、より好ましくは10%程度に設定することにより、反射率の違いによる波形歪みの影響を受けにくくできる。 50% of the maximum threshold or less, more preferably by setting the order of 10%, can be less affected by waveform distortion due to a difference in reflectance. 【0105】同図(d)は他の実施例である。 [0105] FIG. (D) is another example. 左図は同図(c)の左図と同一である。 Left figure is the same as the left diagram of FIG. (C). 中央図は次式(数3)の波形である。 Middle panel is the waveform of the formula (number 3). 【0106】 I 2 =log(I 1 +1) ………(数3) 同図に示す様に、低レベルの波形のゲインを大きく、高レベルの波形のゲインは小さくなる。 [0106] I 2 = log (I 1 +1 ) ......... ( number 3) As shown in the figure, increasing the gain of the low level of the waveform, the gain of the high level of the waveform is reduced. この変換を実施することにより、右図の様に高レベルの波形がつぶれた波形となる。 By this conversion, a waveform high-level waveform is collapsed as shown at right. この結果、高レベルで顕著である波形歪みの影響を低減できる。 As a result, it is possible to reduce the influence of waveform distortion is noticeable at a high level. 以上説明した図23(b)および(c)または(d)を同時に実施することにより、反射率の違いに起因する誤差をより低減できることは言うまでもない。 Or by-described FIG. 23 (b) and the (c) or (d) performed simultaneously, can of course be further reduced errors due to differences in reflectivity. 【0107】次に、光学的透明体の表面高さを精度良く検出するとともに、段差境界で高さ検出誤差の発生を防止する方法について説明する。 Next, as to accurately detect the surface height of the optical transparent body, a method for preventing the occurrence of height detection error at the step boundaries. 図25は図21の構成における照明光線が段差境界部を照明した場合を示している。 Figure 25 is an illumination light in the configuration of FIG. 21 shows a case in which illuminating a stepped boundary. まず、同図(b)により下り段差(221)において誤差が発生する原理を説明する。 First, the error will be described a principle of generating the downlink step (221) by drawing (b). 同図(b)はスリット光が段差上面から下面に移動した場合を示している。 FIG (b) shows the case where the slit light is moved to the lower surface of the stepped upper surface.
左図が段差上面を照明した場合である。 A case where the left view is illuminated stepped upper surface. 本来、破線で示す位置(222)が段差上面を正しく検出する位置である。 Originally, the position the position shown by the broken line (222) detects a step top surface correctly. しかし、照明光は段差部で2本に分離されてセンサ205に到達する。 However, the illumination light reaches the sensor 205 is separated into two by the step portion. 段差下面からの反射光(223)は上面からの反射光(224)に比べて光量が少なく、コントラストが低下した状態で検出される。 Light reflected from the stepped bottom surface (223) is less light intensity than the light reflected from the upper surface (224), it is detected in a state where the contrast is lowered. このため、高さ検出値は上面からの反射光に基づき検出される。 Therefore, the height detection value is detected based on the reflected light from the top surface. このため、みかけ上段差上面の検出値(225)が上側にシフトする。 Therefore, the detection value of apparently stepped upper surface (225) is shifted upward. また、スリット光が右方向に移動した右図の場合には段差下面からの反射光(226)が検出されるため、みかけ上段差下面の検出値は下側にシフトする。 In the case of the right view slit light moves in the right direction since the light reflected from the stepped bottom surface (226) is detected, the detection value of the lower surface on the step apparent shifts downward.
この結果、図25(a)の様な実際には存在しない高さの軌跡(227)となる。 As a result, the height of the trajectory that does not exist (227) in such actual FIG 25 (a). 【0108】次に、図25(c)により上り段差(22 [0108] Next, upstream step by FIG 25 (c) (22
9)において誤差が発生する原理を説明する。 Error explaining a principle which occurs in 9). 同図(c)はスリット光が段差下面から上面に移動した場合を示している。 FIG (c) shows a case where the slit light is moved to the upper surface from the step bottom surface. 左図が段差下面を照明した場合である。 A case where the left view is illuminated stepped lower surface.
同図に示すように、下面の光線は遮光されて上面からの反射光のみが検出される。 As shown in the figure, the lower surface of the light only reflected light from the upper surface is shielded is detected. したがって、みかけ段差下面の検出値が上側にシフトする。 Therefore, the detection value of the apparent step lower surface is shifted upward. また、スリット光が右方向に移動した右図の場合には段差上面からの反射光のみが検出されるため、みかけ上段差下面の検出値は下側にシフトする。 Further, since only the light reflected from the stepped upper surface is detected if the right view slit light moves in the right direction, the detected value of the level difference underside apparent shifts downward. この結果、図25(a)の様な実際には存在しない高さの軌跡(228)となる。 As a result, the height of the trajectory that does not exist (228) in such actual FIG 25 (a). 【0109】次に、本発明に係る段差部の誤差を低減するための実施例について図26を用いて説明する。 [0109] Next, an embodiment for reducing the error of the step portion according to the present invention will be described with reference to FIG. 26. 本発明では、図21(c)に示す様に段差境界が存在する方向に対してψ度回転してスリット202を照明する。 In the present invention, to illuminate the slit 202 is rotated ψ degrees to the direction in which there is a step boundary as shown in FIG. 21 (c). そして図26(b)に示す様にスリット長手方向の範囲L The scope of the slit's longitudinal direction as shown in FIG. 26 (b) L
のスリット光を積分して検出する。 Detected by integrating the slit light. 図26(b)は下り段差(221)でスリット光が分離される場合を示しているが、図25(b)の様に検出波形(230)が分離して検出されることを防止できる。 Figure 26 (b) is shows the case where the slit light is separated in the downstream step (221), it is possible to prevent the detected waveform (230) is detected separately as in FIG. 25 (b). 同様に図26(c) Like FIG. 26 (c)
は上り段差(229)でスリット光が遮光される場合を示しているが、遮光されない領域が積分範囲Lに含まれるため遮光によりスリット光がシフトする影響を低減できる。 Can reduce the influence shows the case where the slit light is blocked by the upstream step (229), for shifting the slit light by the light shielding for a region that is not blocked is included in the integration range L. 前記実施例により段差境界高さを検出した軌跡を図26(a)に示す。 The trajectory of detecting the stepped boundary height by the embodiment shown in FIG. 26 (a). 検出値(231)は段差上面と下面の間の平均的な値に収まる。 Detected value (231) is fit to the average value between the stepped upper surface and a lower surface. このような効果は積分範囲Lが長いほど顕著となる。 Such an effect becomes more pronounced as longer integration range L. 以上、図22から25により図21の構成の有効性を説明した。 It has been described the effectiveness of the arrangement of Figure 21 by Figures 22 25. 【0110】次に、本発明に係る図21に示す構成において、図5に示す撮像範囲44近傍の複数点(45a〜 [0110] Next, in the configuration shown in FIG. 21 according to the present invention, a plurality of points near the imaging range 44 shown in FIG. 5 (45A
45i)の高さを検出する構成の第1の実施例について図26を用いて説明する。 It will be described with reference to FIG. 26 for the first embodiment of the structure for detecting the height of the 45i). 【0111】図27(a)は図21(a)の受光センサを分割センサ(232)としたことに特徴がある。 [0111] Figure 27 (a) is characterized in that the divided sensor (232) the light receiving sensor of FIG. 21 (a). 図2 Figure 2
7(a)は横方向から、図27(b)は上面から見た図である。 . 7 (a) laterally, FIG 27 (b) is a view as seen from above. 図27(c)は図2の構成に適用した場合にリニアセンサ撮像位置(44)と高さ検出位置の関係を示している。 Figure 27 (c) shows the relationship between the height detection position as the linear sensor imaging position (44) when applied to the structure of FIG. 図27(d)〜(f)は分割センサ(23 Figure 27 (d) ~ (f) is split sensor (23
2)の実施例である。 2) of Example. 図27(a)〜(f)の座標系(試料面のXYZとセンサ面のY'Z')は共通である。 Figure 27 (a) ~ (f) coordinate system (Y'Z of XYZ and the sensor surface of the sample surface ') is common. 【0112】図27(d)はPSDをY'方向に並べたものであり、試料面からセンサ面を見込んだ場合を示す。 [0112] Figure 27 (d) are those formed by arranging PSD in Y 'direction, a case in anticipation of the sensor surface from the sample surface. Y'方向の各位置においてスリットのZ'方向へのシフト量を算出することにより、試料面の複数点の高さを検出できる。 By calculating the shift amount in the direction 'slit Z at each position in the direction' Y, can detect the height of the plurality of points of the sample surface. スリットが、Z'の正の方向にシフトすると試料がZ方向に下がった場合を意味する。 Slits, sample when shifted in the positive direction of the Z 'means a case of lowered in the Z direction. PSDのA PSD of A
〜Eは図27(c)の検出位置A〜Eに対応する。 ~E corresponds to the detection position A~E in FIG 27 (c). 同図(c)の配置は図5の実施例であり、撮像領域44に対してステージ走査方向46に等間隔だけずれた複数点が検出可能である。 The arrangement of FIG. (C) is the embodiment of FIG. 5, a plurality of points can be detected shifted to the stage scanning direction 46 by equally spaced with respect to the imaging region 44. また、撮像領域44の長手方向に対しても複数点が検出される。 Further, a plurality of points is detected with respect to the longitudinal direction of the imaging region 44. 従って、自動焦点コンピュータ39において、同図(c)で検出されたA〜Eの高さから最大値や最小値を演算することにより、図8〜図1 Accordingly, in the automatic focus computer 39, by calculating the maximum and minimum values ​​from the height of the detected A~E in FIG (c), 8 to 1
1で説明した高さ検出方式が実現できる。 Height detection method described in 1 can be realized. 【0113】図27(e)は、分割センサとして2分割ホトダイオードをY'方向に並列に並べたものであり、 [0113] Figure 27 (e) is for a two-piece photodiode as division sensor arranged in parallel with the Y 'direction,
同図(d)と同様な機能を実現できる。 It can realize the same functions as FIG. (D). さらに図27 Further, FIG. 27
(f)は分割センサとして2次元CCDセンサを用いた実施例である。 (F) is an example using a two-dimensional CCD sensor as the split sensor. Y'方向の各画素位置においてスリットのZ'方向へのシフト量を算出することにより、試料面高さ分布を詳細に検出できる。 By calculating the shift amount in the direction 'slit Z at each pixel position in the direction' Y, can detect the sample surface height distribution in detail. また、Z'方向のスリット波形に対して図23(c)(d)の波形処理を実現できる。 Further, it is possible to realize a waveform processing of FIG. 23 with respect to Z 'direction of the slit waveform (c) (d). 【0114】次に、本発明に係る図21に示す構成において、図5に示す撮像範囲44近傍の複数点(45a〜 [0114] Next, in the configuration shown in FIG. 21 according to the present invention, a plurality of points near the imaging range 44 shown in FIG. 5 (45A
45i)の高さを検出する構成の第2の実施例について図27を用いて説明する。 It will be described with reference to FIG. 27 for the second embodiment of the structure for detecting the height of the 45i). 図28は高速な1次元ラインセンサを用いて図27(f)の様な複数点の波形処理機能を実現するものである。 Figure 28 realizes the waveform processing capabilities of a plurality of points, such as in FIG. 27 (f) using a high-speed one-dimensional line sensor. 図28は、図21の検出光路に機能を付加したものである。 Figure 28 is obtained by adding a function to detect an optical path of FIG. 21. 図28(a)は横方向から、同図(b)は上面から見た様子である。 Figure 28 (a) is laterally, FIG (b) is a state viewed from above. 試料18からの反射光は検出レンズ204により拡大検出される。 Light reflected from the sample 18 is enlarged detected by the detection lens 204.
検出レンズ204の後側焦点位置に絞り203が配置され、試料18からの散乱光を遮光する。 203 diaphragm side focal position of the detecting lens 204 is positioned to shield the scattered light from the sample 18. シリンドリカルレンズ233は前記検出レンズ204の後側焦点位置に、前側焦点位置を一致させて配置されており、検出光線をコリメートする働きがある。 The cylindrical lens 233 in the back focal position of the detecting lens 204 is disposed so as to match the front focal position, it is operative to collimate the detection light. コリメート光線はスリット長手方向に角度をずらして配置された平行シフトプリズム234によりシフトされる。 Collimated rays is shifted by the parallel shift prism 234 are offset angularly slit longitudinally. 【0115】図28(d)は平行シフトプリズム234 [0115] Figure 28 (d) is shifted in parallel prism 234
の原理図である。 It illustrates the principle of a. 平行板ガラスに入射角度Θで入射された光線は次式(数6)の距離δシフトする。 Light which is incident at an incident angle Θ parallel plate glass is the distance δ shifts of the formula (6). 【0116】 δ=(1−1/N・cosΘ/cosΘ')d・sinΘ ……(数6) ここで、Nはガラスの屈折率、dはガラス板の厚み、 [0116] δ = (1-1 / N · cosΘ / cosΘ ') d · sinΘ ...... (6) where, N is the refractive index of the glass, d is the glass plate thickness,
Θ'はガラス板で屈折された光線が入射面の法線となす角度である。 Theta 'is the angle at which rays are refracted by the glass plate makes with the normal line of the incident surface. 【0117】図28(a)では3枚の平行シフトプリズム234により、スリット長手方向を3分割して、スリット両端の光線を平行シフトさせた様子を示す。 [0117] The FIG. 28 (a) in three parallel shift prism 234, and divided into three slit longitudinally, showing a state in which is parallel shifted rays slit ends. シリンドリカルレンズ235の後側焦点位置に、1次元ラインセンサ236が配置されており、3分岐されたスリット光線が1次元ラインセンサの離れた位置において画素幅に結像される。 The back focal position of the cylindrical lens 235, there is disposed a one-dimensional line sensor 236, 3 branched slit beam is imaged on the pixel width at a remote location of the one-dimensional line sensor. 図28(c)は図2の構成に本実施例を適用した場合のリニアセンサ撮像範囲44と高さ検出位置の関係を示している。 Figure 28 (c) shows the relationship between the linear sensor imaging range 44 and the height detection position in the case of applying the present embodiment to the configuration of FIG. 同図(c)のA、B、Cは図2 A of FIG. (C), B, C is 2
8(a)(b)(e)のA〜Cに対応している。 It corresponds to A~C of 8 (a) (b) (e). 同図(e)はラインセンサ236で検出されるスリット波形である。 FIG (e) is a slit waveform detected by the line sensor 236. スリットが、Z'の正の方向にシフトすると試料が下がった場合に対応する。 Slits corresponds to the case where the sample is lowered when the shift in the positive direction of the Z '. 原点に対してA〜Cのおのおのの波形位置求めることにより各位置の試料高さが求まる。 Sample height at each position is obtained by finding each waveform position of A~C with respect to the origin. 【0118】図28(c)の配置は図5の実施例に対応し、撮像領域44に対してステージ走査方向46に等間隔だけずれた複数点が検出可能である。 [0118] the arrangement of FIG. 28 (c) corresponds to the embodiment of FIG. 5, a plurality of points which are shifted to the stage scanning direction 46 by equally spaced with respect to the imaging region 44 can be detected. また、撮像領域44の長手方向に対しても複数点が検出される。 Further, a plurality of points is detected with respect to the longitudinal direction of the imaging region 44. 従って、自動焦点コンピュータ39において、同図(c)で検出されたA〜Cの高さを比較演算することにより、図8〜図11で説明した高さ検出方式が実現できる。 Accordingly, in the automatic focus computer 39, by comparing calculating the height of the detected A~C in FIG (c), the height detection method described in FIGS. 8 to 11 can be realized. 【0119】図29は図27の構成を2式設けた構成である。 [0119] FIG. 29 is a configuration in which two equations the configuration of FIG. 27. (a)は上面図であり、(b)は図2の構成に本実施例を適用した場合のリニアセンサ撮像領域44と高さ検出位置の関係を示している。 (A) is a top view, shows the relationship between the linear sensor imaging region 44 and the height detection position in the case of applying the present embodiment to the configuration of (b) Figure 2. 図29(b)の配置は図5の実施例である。 Arrangement shown in FIG. 29 (b) is an embodiment of FIG. 図27(c)の片側の場合に比べ、リニアセンサ長手方向に非対称な段差やパターンにおける高さ検出が正確に求まる特徴がある。 Than in the case of one side of FIG. 27 (c), the linear sensor longitudinal height detection in asymmetric stepped or pattern is characterized that obtained accurately. 【0120】以上、図21〜図29によりウェハ表面に存在する急峻なパターン段差、反射率分布、光学的透明体等に対して表面高さを正確に検出する高さ検出方式について説明した。 [0120] The foregoing has described steep pattern step present on the wafer surface, reflectance distribution, the height detection system to accurately detect the surface height relative to the optical transparent body or the like by 21 to 29. 【0121】なお、上記図21の構成は、撮像光学系とは別光路による高さ検出手段であるため、環境変化、特に温度変化による撮像光学系の焦点位置に対する高さ検出光学系の原点ドリフトを安定化させる必要がある。 [0121] Note that the configuration of FIG. 21, since the imaging optical system is a height detecting means according Betsuhikariro, environmental changes, the height detection optical system of the origin drift with respect to the focal position of the imaging optical system according to particular temperature changes it is necessary to stabilize. 図30は原点ドリフトを説明したものである。 Figure 30 is for explaining the origin drift. 同図(a) FIG. (A)
は図21の高さ検出光学系を図2の構成に実装する1形態である。 Is one form of mounting in the configuration of FIG. 2 the height detection optical system shown in FIG. 21. スリット205を2枚のアクロマートレンズ291で試料位置に結像し、反射光を2枚のアクロマートレンズ291で中間象を結像し、対物レンズ200により拡大して感度を確保する構成である。 Focused on the sample position of the slit 205 by two achromat lens 291, the reflected light of the intermediate elephants imaged by two achromat lens 291, is configured to secure the sensitivity enlarged by the objective lens 200. 照明光源および対物レンズ200以降の光路は省略し、環境変化に敏感な範囲のみが記載されている。 The optical path of the illumination light source and the objective lens 200 and later omitted, only sensitive range to environmental changes is described. 高さ検出光学系47の各部品はベース部材295に固定されている。 Each part of the height detection optical system 47 is fixed to the base member 295. 【0122】同図(b)は初期状態である同図(a)に対して温度上昇して、対物レンズ17の鏡筒296、高さ検出光学系のベース部材295が熱膨張した様子を示している。 [0122] FIG. (B) is to a temperature rise with respect to the drawing is in the initial state (a), shows how the lens barrel 296, the height detecting optical system base member 295 of the objective lens 17 is thermally expanded ing. 同図(c)は(b)の先端部を拡大表示したものである。 FIG (c) is displayed enlarged tip of (b). 初期状態では実線で示す様に高さ検出光学系の結像位置と撮像光学系の焦点位置が一致していたものが、温度上昇に伴いそれぞれ異なる位置に変位している。 In the initial state that the focal position of the imaging position and the imaging optical system of the height detecting optical system as shown by the solid line is coincident has displaced at different positions with increasing temperature. この結果、高さ検出系の原点に対する撮像系の焦点位置が変化するため、欠陥検査装置に登録されている自動焦点オフセット値(レシピ)が使用できなくなる。 As a result, the focal position of the imaging system to the origin of the height detection system is changed, automatic focus offset value registered in the defect inspection apparatus (recipe) can not be used. 【0123】この様な環境変動の影響を補正する方法を説明する。 [0123] describes a method for correcting the effect of such environmental changes. これにより、環境変動の影響を受けることなく過去のレシピを活用したり、異なる装置間でレシピを共有化することができる。 This enables you to use the past recipe without being affected by environmental variation, it is possible to share the recipe between different devices. 【0124】次に、キャリブレーション方法について図31を用いて説明する。 [0124] will be described with reference to FIG. 31 for a calibration method. キャリブレーションでは、図2 In the calibration, as shown in FIG. 2
のウェハチャック23に搭載されている標準試料片45 Standard sample piece of the wafer chuck 23 is mounted 45
3、454を用いる。 The 3,454 used. 図2には2種類の試料片453、 Two specimens 453 in FIG. 2,
454が搭載されている。 454 are mounted. 1方453はパターンが形成されていないミラーであり、シェーディング補正に使用する。 1-way 453 is a mirror that no pattern is formed and used for shading correction. 他方454は微細なパターンが形成されているものであり、図31で説明するキャリブレーションに使用する。 The other 454 are those fine pattern is formed, using the calibration described in Figure 31. キャリブレーションは検査前に実施する。 Calibration is performed before the test. また、 Also,
検査装置に搭載された温度モニタの値があらかじめ決められたしきい値を上回る場合に実施する。 The value of the temperature monitor mounted to the inspection apparatus is performed when exceeding a predetermined threshold. 更に、時間により実施頻度を決めても良い。 Furthermore, it may be decided execution frequency by time. 【0125】同図(a)はキャリブレーションのフローチャートである。 [0125] FIG. (A) is a flowchart of the calibration. まず、XYステージ25、26を移動させて標準試料片454の位置を光軸に位置させる(S First, by moving the XY stage 25 positions the position of the standard sample piece 454 to the optical axis (S
31)。 31). 【0126】次に標準試料454を引き込み範囲内に移動させる(S32)。 [0126] then allowed to move within a range pull a standard sample 454 (S32). この手順を(b)に示す。 This procedure is illustrated in (b). まずZ First Z
ステージを最下位に移動させ(S321)、次に予め決められた一定量のステップずつ上方向に移動する(S3 The stage is moved to the lowest (S321), then moves upward by pre-fixed amount of steps which is determined (S3
22)。 22). 自動焦点コンピュータ39は受光センサに光線が入射したか否かを判定することにより、検出範囲内か否かを判定する(S323)。 Automatic focus computer 39 by determining whether the incident light on the light receiving sensor, determines whether the detection range (S323). 否の場合には、S322 In the case of not is, S322
に戻ることになる。 It will return to. 【0127】検出範囲内であると判定されるとAF−O [0127] If it is determined to be within the detection range AF-O
N(S324)となり、(a)の次のステップ(S3 N (S324), and the next step (a) (S3
3)に進む。 Proceed to 3). Zステージを一定量移動させた状態(S3 State the Z stage was a certain amount of movement (S3
3)で、自動焦点コンピュータ39により高さ検出を行い(S34)、検出結果を全体制御部9に転送する。 3), the height detected by the automatic focus computer 39 (S34), and transfers the detection result to the overall control unit 9. 次にTVカメラ21により画像を検出し(S35)、検出された画像から画像処理部22においてコントラスト値を演算する(S36)。 Then the TV camera 21 detects an image (S35), it calculates a contrast value in the image processing unit 22 from the detected image (S36). コントラスト値としては、画像内の決められた領域の範囲の分散値の様な値である。 The contrast value is such a value of the dispersion value in the range of-determined areas in the image. 以上の手順を予め決められたステップ数繰り返すことにより(S36)、画像処理部22または全体制御部9において、同図(c)の波形が得られる。 By repeating the number of steps to a predetermined or more steps (S36), the image processing section 22 or the general control section 9, the waveform of FIG. (C) is obtained. 同図の横軸は試料高さであり、縦軸はコントラスト値である。 In the figure, the horizontal axis is the sample height, the vertical axis represents the contrast value. 同波形を多項式、例えば2次関数により近似してピーク位置(ベストフォーカス位置)Zoを求める(S37)。 The same waveform polynomial, for example the peak position is approximated by a quadratic function (best focus position) is obtained Zo (S37). 前記Zo Said Zo
をキャリブレーションオフセットとして自動焦点コンピュータ39に記録する(S38)。 The records in the automatic focus computer 39 as the calibration offset (S38). 【0128】次に、上記キャリブレーションオフセットの使用方法について図32を用いて説明する。 [0128] will be described with reference to FIG. 32 for the use of the calibration offset. 検査開始前に標準試料454に移動し(S41)、図31で説明したキャリブレーションオフセットZoを求める(S4 Before test start to move to the standard sample 454 (S41), obtains the calibration offset Zo described in FIG. 31 (S4
2)。 2). ウェハをロードし(S43)、アライメントを実施する(S44)。 To load the wafer (S43), alignment is performed (S44). 自動検査の場合、レシピからフォーカスオフセットΔfを読み出し(S50)、高さ検出値がZo+ΔfとなるようにZステージ30を制御しながら検査を実施する(S51)。 For automatic inspection, it reads the focus offset Delta] f from the recipe (S50), carrying out the test while controlling the Z stage 30 so that the height detection value is Zo + Δf (S51). レシピ作成(S45)の場合には、検査感度を確認し(S46)、OK(S4 In the case of recipe creation (S45), check the inspection sensitivity (S46), OK (S4
7)の場合には検査感度が最良となる条件にフォーカスオフセットΔfを変更し(S48)、レシピ登録する(S49)。 In the case of 7) to change the focus offset Δf to the conditions inspection sensitivity is optimized (S48), recipe registered (S49). 【0129】上記キャリブレーションにより短期的には原点ドリフトを低減できる。 [0129] in the short term by the calibration can be reduced origin drift. しかし、スループットを確保するためにはキャリブレーション頻度を低減する必要がある。 However, in order to ensure the throughput, it is necessary to reduce the calibration frequency. このため、原点ドリフト量を低減する構造とする必要がある。 Therefore, it is necessary to have a structure that reduces the origin drift amount. 【0130】図33は高さ検出光学系のドリフト量の説明図である。 [0130] Figure 33 is an explanatory view of a drift amount of height detection optical system. 同図において、ベース部材295は対物レンズ17の胴付き450と同一面で固定されているとする。 In the figure, the base member 295 and is fixed in the same plane as the cylinder with 450 of the objective lens 17. 同図の構成においては、先端のミラー位置451の変化がドリフト量とみなせる。 In the configuration of figure, the change in mirror position 451 of the tip can be regarded as a drift amount. 【0131】同図(a)は高さ検出光学系の支持部材が横方向に熱膨張する影響の説明図である。 [0131] is an explanatory view of effects FIG (a) is the support member of a height detection optical system thermally expands laterally. ベース部材2 The base member 2
95の熱膨張率をα、高さ検出光学系の結像位置から先端のミラー451までの距離をRとすると、ΔT℃における横方向の熱膨張量は下式(数7)となる。 The thermal expansion coefficient of 95 alpha, When the distance from the imaging position of the height detection optics to the mirror 451 of the tip R, the thermal expansion amount in the lateral direction in the [Delta] T ° C. is the following formula (7). 【0132】 ΔR=α・R・ΔT ………(数7) 照明光線の入射角度をΘとすると、ΔRによる高さ変動ΔZ Hは次式(数8)となる。 [0132] When the incident angle of ΔR = α · R · ΔT ......... ( 7) illumination beam theta, height variations [Delta] Z H by [Delta] R is represented by the following equation (8). 【0133】 ΔZ H =α・R・ΔT/tanΘ ………(数8) 同図(b)は高さ検出光学系の支持部材が縦方向に熱膨張する影響の説明図である。 [0133] ΔZ H = α · R · ΔT / tanΘ ......... ( 8) FIG. (B) is an explanatory view of effects of the support member of the height detection optical system is thermally expanded in the vertical direction. ベース固定位置から先端のミラーまでの距離をHとすると、ΔT℃における高さ変動ΔZ Vは次式(数9)となる。 When the distance from the base fixing position to the mirror tip to H, the height variation [Delta] Z V at [Delta] T ° C. is represented by the following equation (9). 【0134】 ΔZ V =α・H・ΔT ………(数9) 図34は対物レンズ17のドリフト量の説明図である。 [0134] ΔZ V = α · H · ΔT ......... ( number 9) FIG. 34 is an explanatory view of a drift amount of the objective lens 17.
対物レンズ17のレンズ群はレンズ先端452で保持されている。 Lens group of the objective lens 17 is held in front of the lens 452. このため、対物レンズ17のドリフト量は、 Therefore, the drift amount of the objective lens 17,
レンズ群の先端までの鏡筒296の伸縮と光学系の焦点距離変化であるといえる。 It can be said to be stretchable and focal length change of the optical system of the lens barrel 296 to the tip of the lens group. このため、対物レンズのドリフト量ΔZ oは下記(数10)となる。 Therefore, the drift amount [Delta] Z o of the objective lens becomes the following equation (10). 【0135】 ΔZ o =(β・L+γ)・ΔT ………(数10) ここで、βは対物レンズ鏡筒296の熱膨張率、Lは対物レンズの胴付きからレンズ先端までの距離、γは光学系の熱変化によるレンズ先端から焦点位置までの変化率である。 [0135] ΔZ o = (β · L + γ) · ΔT ......... ( number 10) where, beta coefficient of thermal expansion of the objective lens barrel 296, the distance L from the conditioned cylinder of the objective lens to the front end of the lens, gamma is the rate of change from the lens tip due to thermal change of the optical system to the focal position. γは光学シミュレーションにより求めることができる。 γ can be determined by optical simulation. 【0136】以上により、ΔZ o =ΔZ H +ΔZ Vを成り立たせることにより、ドリフト量を最小にできる。 [0136] Thus, by hold the ΔZ o = ΔZ H + ΔZ V , can drift amount to a minimum. (数8)、(数9)、(数10)を代入することにより、下式(数11)を得る。 (8), obtaining (9), by substituting equation (10), the following equation (11). 【0137】 H=(β・L+γ−α・R/tanΘ)/α ………(数11) すなわち、Hを(数11)から求まる値とすれば良いことが判る。 [0137] H = (β · L + γ-α · R / tanΘ) / α ......... (number 11) that is, it can be seen that may be the value obtained for H from equation (11). 【0138】次に、Hを(数11)から求まる値に調節する構成の実施例似ついて図35を用いて説明する。 [0138] will be described with reference to FIG. 35 Nitsui embodiment of the configuration of adjusting the value obtained with H from equation (11). ベース部材295として、対物レンズ鏡筒296よりも熱膨張率が大きな部材を選択する。 As the base member 295, the thermal expansion than the objective lens barrel 296 selects the larger member. 例えば、鏡筒296が真鋳(β=17.5)の場合、ベース部材295をアルミ(α=23)で構成すれば良い。 For example, if the lens barrel 296 is brass (beta = 17.5), may be configured to base member 295 of aluminum (α = 23). そして先端ミラー4 And tip mirror 4
51を搭載した部品を熱膨張率が0とみなせる材料、例えばスーパーインバーにより構成する。 Materials which can be regarded equipped with parts 51 and thermal expansion coefficient is 0, for example, constitute a Super Invar. 前記部品の固定位置が(数11)のHに一致する様に設計することにより、ドリフト量が低減できる。 By designing so as the fixed position of the component matches the H (Expression 11), the drift amount can be reduced. 【0139】以上、ウェハ表面状態に影響を受けることなく、表面状態を高解像度で検出する撮像装置並びに欠陥検査装置について説明した。 [0139] above, without being affected by the wafer surface condition was described imaging apparatus and a defect inspection apparatus for detecting the surface state at a high resolution. 【0140】次に、上記欠陥検査装置による欠陥検出結果について図36を用いて説明する。 [0140] will be described with reference to FIG. 36 for the defect detection results of the defect inspection apparatus. 従来技術では、図36(a)の様に透明膜部、パターン段差部、反射率が異なる境界でデフォーカスが発生し、同図(b)の様に透明な層間膜下層の欠陥499を検出してしまう上、パターン段差境界や反射率が異なる領域の境界に存在する欠陥を見逃してしまう問題があった。 In the prior art, the transparent film portion as in FIG. 36 (a), the pattern step portion, reflectance defocusing occurs at different boundary, detecting a transparent interlayer film lower layer of the defect 499 as in FIG. (B) on resulting in, there is a problem that miss defects pattern step boundaries and reflectance is present at the boundary of different regions. これに対して、本発明では、同図(c)に示す様にパターン表面の画像が安定して検出可能なため、下層の欠陥499を検出することなく、同図(b)で見逃した欠陥が検出できる。 Defect contrast, in the present invention, the image of the patterned surface as shown in FIG. 1 (c) is for a detectable stable, without detecting the underlying defect 499, which missed in Fig (b) There can be detected. 【0141】次に、透明膜下層に存在する欠陥が検出された場合に表面に存在する欠陥を識別する実施例について図37を用いて説明する。 [0141] will be described with reference to FIG. 37 for Example identifies the defects present on the surface when the defects present in the transparent film lower layer is detected. 本発明では、パターン表面のごく限られた範囲で焦点を合わせた状態で画像を撮像し、欠陥検査を実施できる。 In the present invention, captures an image in a state of focusing in a very limited range of patterned surface, it can be carried out defect inspection. しかし、下層にある巨大な欠陥や表面の直下にある欠陥はデフォーカスした状態で撮像され、比較検査により検出されてしまうことがある。 However, defects directly below the massive defects or surface in the lower layer is imaged in a state of defocus, sometimes be detected by comparison inspection. 図37(b)に示すように、本発明では下層の欠陥499はデフォーカスした状態で検出されるため、検出された欠陥の画像特徴により表面欠陥と下層欠陥を識別できる。 As shown in FIG. 37 (b), the underlying defect 499 in the present invention is to be detected in a state where the defocus, can identify surface defects and the underlying defect by image features detected defect. 【0142】同図(c)は(b)の微分画像である。 [0142] FIG. (C) is a differential image of (b). デフォーカスした下層欠陥499の輪郭はぼやけているため微分値が低く、輪郭が明瞭な表面欠陥498は微分値が高くなる。 Differential value for the contour is blurred underlying defect 499 defocused low, outline clear surface defects 498 differential value is increased. 同図(d)は(c)の微分画像の断面波形である。 FIG (d) is a sectional waveform of the differential image (c). 例えば、図4の特徴抽出回路において(d)の微分値の最大値と最小値の差分を演算して欠陥情報として出力することにより、下層欠陥を表面欠陥と識別できる。 For example, by outputting the defect information and calculating a difference between the maximum value and the minimum value of the differential value of (d) in the feature extraction circuit of Figure 4, the lower the defect can be identified as a surface defect. 【0143】レビュー画面の実施例について更に図38 [0143] Further, with respect to the embodiment of review screen Figure 38
を用いて説明する。 It will be described with reference to. 以上の説明ではリニアセンサを用いた走査型撮像系を例に説明したが、CCDイメージセンサの様なTVカメラによる画像検出においても本発明は適用可能である。 In the above description has described a scanning imaging system using the linear sensor as an example, but the present invention in an image detection by such TV camera of the CCD image sensor is applicable. 図38(a)は欠陥レビュー画面の説明図である。 Figure 38 (a) is an explanatory view of a defect review screen. 同図ではレビュー時の自動焦点設定機能3 Auto focus setting function 3 of the review at the time in FIG.
04aが選択された様子を示す。 04a shows a state that has been selected. 高さ演算ルール304 Height calculation rule 304
abとして平均値を選択した例である。 It is an example of selecting the average value as ab. この結果、パターン段差において画像がデフォーカスして、欠陥500 As a result, the image is defocused in the pattern level difference, defect 500
を明瞭に識別できない。 It can not clearly identify the. 一方、図38(b)は高さ演算ルール304abとして最大値を選択した例である。 On the other hand, FIG. 38 (b) shows an example in which selects the maximum value as the height calculation rule 304Ab. この結果、パターン段差において上面に焦点合わせが行えるため、パターン像および欠陥500を明瞭に観察できる。 As a result, capable of performing focusing on the top surface at the pattern level difference, we can clearly observe a pattern image and defect 500. 【0144】本発明では、高解像度で、かつ浅焦点深度の撮像光学系を用いることにより、着目工程の欠陥を選択的に検出する方式について説明した。 [0144] In the present invention, a high resolution, and by using the imaging optical system of the shallow depth of focus, it has been described method for selectively detecting defects of interest process. 図2ではDUV In Figure 2 DUV
光源を用いることにより高解像度でかつ浅焦点深度の撮像光学系を実現した。 And realize an imaging optical system of high resolution and and shallow depth of focus by using a light source. この様な目的に合致する構成として、共焦点光学顕微鏡を撮像系に備えても良い。 A configuration that matches such purpose, a confocal optical microscope may be provided in the imaging system. 以上、 that's all,
本実施例の説明では撮像系として光学系を例に説明したが、例えば走査型電子顕微鏡や、電子線式パターン欠陥検査装置にも本発明は適用可能である。 Although the description of the embodiment has been described as an example of the optical system as an imaging system, for example, a scanning electron microscope, the present invention electron beam type pattern defect inspection apparatus is applicable. 【0145】 【発明の効果】本発明は、レジストパターン形成後やレジスト除去後の回路パターン付ウェハに存在する急峻なパターン段差、反射率分布、光学的透明体に影響を受けることなく、表面状態を高解像度で検出できる。 [0145] The present invention exhibits steep pattern level difference existing in the circuit patterned wafer after the resist pattern formation or after resist removal, reflectance distribution, without being affected by the optical transparent body, the surface state the can be detected with high resolution. 前記画像に基づき欠陥検査を行うことにより、高感度な欠陥検査が実現できる。 By performing the defect inspection based on the image, high sensitivity defect inspection can be achieved.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1(a)および(c)は、半導体ウェハの断面図、図1(b)および(d)は、半導体ウェハの平面図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [FIG. 1 (a) and (c) are cross-sectional views of a semiconductor wafer, and FIG. 1 (b) and (d) are plan views of a semiconductor wafer. 【図2】図2は、本発明の第1の実施例である半導体ウェハの欠陥検査装置の概略の構成を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a schematic structure of a semiconductor wafer defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 【図3】図3は、ウェハ表面の撮像動作を説明する図である。 Figure 3 is a diagram illustrating an imaging operation of the wafer surface. 【図4】図4は、画像処理部の構成を示すブロック図である。 Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an image processing unit. 【図5】図5は、撮像範囲と高さ検出位置の関係を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing the relationship between the imaging range and the height detection position. 【図6】図6(a)〜図6(c)は、上り段差における自動焦点動作を説明する図である。 [6] FIG. 6 (a) ~ FIG. 6 (c) is a diagram for explaining the automatic focusing operation in the upstream step. 【図7】図7(a)〜図7(d)は、段差境界部で発生するデフォーカスの様子を説明する図である。 [7] FIG. 7 (a) ~ FIG. 7 (d) is a diagram for explaining a state of defocus which occurs at the step boundaries. 【図8】図8(a)〜図8(f)は、本発明による第1 [8] FIG. 8 (a) ~ FIG 8 (f), the first according to the invention
の焦点合わせ方式を説明する図である。 It is a diagram illustrating a focusing method. 【図9】図9(a)と(c)は、Zステージのステージ制御量と制御目標−AF検出値の関係を示すグラフであり、図9(B)と(D)は、試料の断面図に焦点位置の軌跡を重ね合わせた図である。 Figure 9 and (a) (c) is a graph showing the relationship between the stage control amount and the control target -AF detection value of the Z stage 9 and (B) (D), the cross section of the sample it is a view obtained by superposing the locus of the focal position in FIG. 【図10】図10(a)〜図10(f)は、本発明による第2の焦点合わせ方式を説明する図である。 [10] FIG. 10 (a) ~ FIG 10 (f) are diagrams for explaining a second focusing system according to the present invention. 【図11】図11(a)〜図11(f)は、本発明による第3の焦点合わせ方式を説明する図である。 [11] FIG. 11 (a) ~ FIG 11 (f) are diagrams illustrating a third focusing method according to the invention. 【図12】図12(a)および図12(b)は、焦点合わせに関する条件設定画面の例である。 [12] Figures 12 (a) and 12 (b) are examples of condition setting screen regarding focusing. 【図13】図13(a)は、フォーカスマップ作成時のパターンの操作を説明する図、図13(b)は、フォーカスマップの鳥瞰図、図13(c)は、右方向へスキャンするときの段差に対する高さ検出信号の状態を示す図、図13(d)は、左方向へスキャンするときの段差に対する高さ検出信号の状態を示す図、図13(e) [13] FIG. 13 (a), diagrams illustrating the operation of the focus map creation of the pattern, FIG. 13 (b), the focus map bird's-eye view, FIG. 13 (c), when the scanning in the right direction shows the state of the height detection signal for the step, FIG. 13 (d) shows the state of the height detection signal for the step of when scanning in the left direction, FIG. 13 (e)
は、右方向へスキャンして得たデータと左方向へスキャンして得たデータとを合成した高さ検出信号の状態を示す図である。 Is a diagram showing a state of the height detection signal obtained by synthesizing the data obtained by scanning to the right to the scan-obtained data and the left direction. 【図14】図14は、自動焦点コンピュータの構成を示すブロック図である。 Figure 14 is a block diagram showing an auto-focus computer configurations. 【図15】図15(a)〜図11(d)は、本発明による第4の焦点合わせ方式を説明する図である。 [15] FIG. 15 (a) ~ FIG 11 (d) are diagrams for explaining a fourth focusing method according to the invention. 【図16】図16(a)〜(c)は、フォーカスマップを用いた検査レシピの設定画面である。 [16] FIG. 16 (a) ~ (c) is a setting screen for the inspection recipe using the focus map. 【図17】図17(a)は、高さ検出結果122と本発明の第4の焦点合わせ方式により制御される焦点位置の軌跡123を示す、図17(b)は、(a)の点線12 [17] FIG. 17 (a) shows a height detection result 122 and the trajectory 123 of the focal position is controlled by the fourth focusing method of the present invention, FIG. 17 (b), the dotted line of (a) 12
2に沿って焦点位置を移動させたときに得られる画像、 Along two images obtained when moving the focal position,
図17(c)は、(a)の点線123に沿って焦点位置を移動させたときに得られる画像である。 Figure 17 (c) is an image obtained when moving the focal position along the dotted line 123 of (a). 【図18】図18(a)〜(d)は、焦点合わせがチップ間の同一位置で実行されない場合を示し、図18 [18] FIG. 18 (a) ~ (d) shows a case where focusing is not performed at the same position between the chips, FIG. 18
(a)は、焦点合わせの軌跡を示す図、図18(b) (A) is a diagram showing a locus of focus, and FIG. 18 (b)
は、高さ検出手段の動作タイミング信号、図18(c) The operation timing signal of the height detection means, and FIG. 18 (c)
は、検出画像、図18(d)は、(c)における左右のチップの画像間の差画像を示す。 Is detected image, FIG. 18 (d) shows the difference image between the left and right tip of the image in (c). 一方、図18(e)〜 On the other hand, as shown in FIG. 18 (e) ~
(i)は、焦点合わせがチップ間の同一位置で実行される場合を示し、図18(e)は、焦点合わせの軌跡を示す図、図18(f)は、Xステージ位置から判定されるチップスタート信号、図18(g)は、高さ検出手段の動作タイミング信号、図18(h)は、検出画像、図1 (I) shows a case where focusing is performed at the same position between the chips, FIG. 18 (e) is a diagram showing a locus of focusing, FIG 18 (f) is determined from X stage position chip start signal, FIG. 18 (g), the operation timing signal of the height detection means, FIG. 18 (h), the detected image, FIG. 1
8(i)は、(h)における左右のチップの画像間の差画像を示す。 8 (i) shows a difference image between the left and right tip of the image in (h). 【図19】図19(a)は、走査方向の折り返しの状態を示すウェハの平面図、図19(b)は、走査方向を示すウェハの断面図、図19(c)〜(g)は従来の方式を示すもので、図19(c)は、(b)の127に相当するウェハを左から右方向に走査したときの走査方向を示すウェハの断面図、図19(d)は、(c)で走査したときに得られる画像、(e)は、(b)の128に相当するウェハを右から左方向に走査したときの走査方向を示すウェハの断面図、図19(f)は、(e)で走査したときに得られる画像、図19(g)は、(d)と(f)との差画像である。 [19] FIG. 19 (a), a plan view of the wafer showing a folded state of the scanning direction, FIG. 19 (b), cross-sectional view of the wafer illustrating the scanning direction, FIG. 19 (c) ~ (g) is It shows a conventional method, FIG. 19 (c) cross sectional view of the wafer illustrating the scanning direction when scanned in the right direction the wafer from left corresponding to 127 (b), FIG. 19 (d) is image, obtained when scanning with (c) (e) is a cross-sectional view of the wafer illustrating the scanning direction when scanned in the left direction of the wafer from the right, which corresponds to 128 (b), FIG. 19 (f) the image obtained when scanning with (e), FIG. 19 (g) is the difference image (d) and the (f). また、図19(h)〜(l) In addition, FIG. 19 (h) ~ (l)
は本発明による方式を説明するもので、図19(h) Intended to describe method according to the invention, FIG. 19 (h)
は、(b)の130に相当するウェハを左から右方向に走査したときの走査方向を示すウェハの断面図、図19 It is a sectional view of the wafer illustrating the scanning direction when scanned in the right direction the wafer from left corresponding to 130 (b), FIG. 19
(i)は、(h)で走査したときに得られる画像、 (I) an image obtained when scanning with (h),
(j)は、(b)の129に相当するウェハを右から左方向に走査したときの走査方向を示すウェハの断面図、 (J) is a sectional view of the wafer illustrating the scanning direction when scanned from right to left the wafer corresponding to 129 (b),
図19(k)は、(j)で走査したときに得られる画像、図19(l)は、(i)と(k)との差画像である。 Figure 19 (k), the image obtained when scanning with (j), FIG. 19 (l) is the difference image between (i) and (k). 【図20】図20(a)は、走査方向の折り返しの状態を示すウェハの平面図、図20(b)〜(e)は、端部を含むウェハ表面の走査方向と高さ検出値の関係を示す図である。 [20] FIG. 20 (a), a plan view of the wafer showing a folded state of the scanning direction, FIG. 20 (b) ~ (e), the scanning direction and the height detection value of the wafer surface including the end portion is a graph showing the relationship. ステージ制御の切り替えにより比較するダイ間の高さ検出値を一致させる実施例である。 It is an example of matching the height detection value between die compared by switching the stage control. 【図21】図21(a)〜(c)は、本発明に関わる高さ検出方式の構成を示す図である。 [21] FIG. 21 (a) ~ (c) is a diagram showing the configuration of a height detection scheme according to the present invention. 【図22】図22(a)は、斜めに入射した光が透明膜の表面と裏面とで反射する様子を示す試料の断面図、図22(b)は、照明光線の入射角度と反射率との関係を示す図、(c)は、照明光線の入射角度と高さ検出誤差との関係を示す図である。 [22] FIG. 22 (a) is a cross-sectional view of a sample showing a state in which light incident obliquely is reflected at the surface and the back surface of the transparent film, FIG. 22 (b), the incident angle of the illumination light and the reflectance diagram showing the relationship between, (c) is a diagram showing the relationship between the incident angle and the height detection error of the illumination ray. 【図23】図23(a)は、斜めに入射した光が反射率が異なる境界を含んで反射する様子を示す試料の断面図、図23(b)は、スリットをステージ移動方向に合わせて投影した場合(左側)とψ回転させた場合(右側)を示す。 [23] FIG. 23 (a), cross-sectional view of a sample showing a state in which light incident obliquely is reflected comprise different boundary reflectivity, FIG. 23 (b), the combined slits in the stage moving direction when rotating when projected (on the left) [psi showing the (right). 図23(c)及び(d)は、誤差低減の別の対策例を示す図である。 Figure 23 (c) and (d) are diagrams showing another countermeasure example of error reduction. 【図24】図24(a)は、試料に照射する照明光の状態を示す図、(b)は、照明光の広がり角の半分(φ) [24] FIG. 24 (a) shows the state of the illumination light to be irradiated to the sample, (b), the half angle of the spread angle of the illumination light (phi)
とスリット幅の関係を示すグラフである。 And is a graph showing the relationship between the slit width. 【図25】図25(a)〜(c)は、図21の構成における照明光線が段差境界部を照明した場合を示す。 [25] FIG. 25 (a) ~ (c) shows a case where the illumination light in the configuration of FIG. 21 illuminates the stepped boundary. 【図26】図26(a)〜(c)は、段差境界部が存在する方向に対してスリットを回転させて照明して段差部の誤差を低減させる方法を示す図である。 [26] FIG. 26 (a) ~ (c) are diagrams illustrating a method for reducing the error of the step is illuminated by rotating the slit relative to the direction of the stepped boundary exists. 【図27】図27(a)は、複数点の高さを検出する本発明の第1の実施例に係り、図21(a)における構成で受光センサを分割センサに置き換えた構成を示す、図27(b)は、(a)の構成を上面から見た図である。 [27] FIG. 27 (a) relates to the first embodiment of the present invention for detecting the height of the plurality of points, illustrating a configuration obtained by replacing the light receiving sensor to split sensor configuration in FIG. 21 (a), the Figure 27 (b) is a view from the upper surface of the structure of (a).
図27(c)は、図2に示した構成に適用した場合のリニアセンサ撮像位置と高さ検出位置との関係を示す、図27(d)〜(f)は、分割センサの実施例を示す。 FIG. 27 (c) shows the relationship between the linear sensor imaging position and height detection position when applied to the configuration shown in FIG. 2, FIG. 27 (d) ~ (f) is an example of a split sensor show. 【図28】図28(a)は、複数点の高さを検出する本発明の第2の実施例に係り、図21(a)における構成で受光センサを1次元のセンサに置き換えて複数点の高さを検出する構成を示す、図28(b)は、(a)の構成を上面から見た図である。 [28] FIG. 28 (a) relates to a second embodiment of the present invention for detecting the height of the plurality of points, a plurality of points by replacing the one-dimensional sensor light receiving sensor in the configuration in FIG. 21 (a) shows a structure for detecting the height, FIG. 28 (b) is a view from the upper surface of the structure of (a). 図28(c)は、図2に示した構成に適用した場合のリニアセンサ撮像位置と高さ検出位置との関係を示す、図28(d)〜(f)は、分割センサの実施例を示す。 Figure 28 (c) shows the relationship between the linear sensor imaging position and height detection position when applied to the configuration shown in FIG. 2, FIG. 28 (d) ~ (f) is an example of a split sensor show. 【図29】図29(a)および(b)は、図27に示した構成の高さ検出手段を2式組み合わせた構成を示す図である。 [29] FIG. 29 (a) and (b) is a diagram showing a configuration combining two equations height detection means having the configuration shown in FIG. 27. 【図30】図30(a)〜(c)は、図21の高さ検出光学系を図2に示す欠陥検査装置に組み込んだ状態での原点ドリフトを説明する図である。 [30] FIG. 30 (a) ~ (c) are diagrams for explaining the origin drift in a state incorporated in the defect inspection apparatus shown in FIG. 2 the height detection optical system shown in FIG. 21. 【図31】図31(a)および(b)は、キャリブレーションの手順を示すフロー図、図31(c)は、試料の高さとコントラストとの関係を示す図である。 [31] FIG. 31 (a) and (b), a flow diagram illustrating a procedure of calibration, FIG. 31 (c) is a diagram showing the relationship between the height and the contrast of the sample. 【図32】図32は、キャリブレーションオフセットの使用方法を示すフロー図である。 Figure 32 is a flow diagram illustrating the use of the calibration offset. 【図33】図33(a)および(b)は、高さ検出光学系のドリフト量を説明する図である。 [33] shown in FIG. 33 (a) and (b) are diagrams for explaining a drift amount of the height detection optical system. 【図34】図34は、対物レンズのドリフト量を説明する図である。 Figure 34 is a diagram for explaining a drift amount of the objective lens. 【図35】図35は、先端ミラー位置を調節する構成を示す図である。 Figure 35 is a diagram showing a configuration of adjusting the tip mirror position. 【図36】図36(a)は、ウェハの断面形状と従来技術によるフォーカス位置の関係を示す図、図36(b) [36] FIG. 36 (a) is a diagram, Fig. 36 showing the relationship between the focus position by the cross-sectional shape and a prior art wafer (b)
は、(a)の状態での欠陥検出結果を示す図、図36 Is a diagram showing a defect detection result in the state of (a), FIG. 36
(c)は、ウェハの断面形状と本発明によるフォーカス位置の関係を示す図、図36(d)は、(c)の状態での欠陥検出結果を示す図である。 (C) is a diagram showing the relationship between the focus position by the cross-sectional shape and the present invention of the wafer, FIG. 36 (d) is a diagram showing the defect detection results of the state of (c). 【図37】図37(a)は、下層のパターン表面を透明膜で覆った上に上層のパターンを形成した構成のウェハの断面形状、図37(b)は、(a)のウェハパターンを撮像して得た画像、図37(c)は、(b)の画像を微分して得た微分画像、図37(d)は、(c)の微分画像の断面波形である。 [37] FIG. 37 (a) is a cross-sectional shape of the structure of a wafer formed with the upper layer pattern on covering the underlying patterned surface of a transparent film, FIG. 37 (b) is a wafer pattern of (a) image obtained by imaging, FIG. 37 (c), the image differential image obtained by differentiating the (b), FIG. 37 (d) is a sectional waveform of the differential image (c). 【図38】図38(a)および(b)は、本発明によるレビュー画面の一実施例である。 [38] FIG. 38 (a) and (b) is an example of a review screen in accordance with the present invention. 【符号の説明】 3…焦点深度 4…焦点位置の軌跡 7…反射率が異なる境界の誤差10…表示装置 12…記録装置 [Reference Numerals] 3 ... focal depth 4 ... focal point of the trajectory 7 ... reflectance different boundary error 10 ... display 12 ... recording device
11…入力装置 13…ネットワーク22…画像処理 32…画像処理 21…TVカメラ 20… 11 ... input device 13 ... a network 22 ... image processing 32 ... image processing 21 ... TV camera 20 ...
リニアセンサ 19…PBS 29…タイミング発生回路 16…λ/4 17…対物レンズ 15 Linear sensor 19 ... PBS 29 ... timing generator 16 ... λ / 4 17 ... objective lens 15
a…波長制限フィルタ 14…キセノン光源 23 a ... wavelength limiting filter 14 ... Xenon light source 23
…ウェハチャック 24…Θステージ 30…Zステージ 26…Yステージ25…Xステージ 28 ... wafer chuck 24 ... theta stage 30 ... Z stage 26 ... Y stage 25 ... X stage 28
…レーザ測長器 27…ステージ制御コンピュータ ... laser length measuring device 27 ... stage control computer
42…TDIシフトパルス 43…DIO 41 42 ... TDI shift pulse 43 ... DIO 41
…折り返し信号40…ダイスタート信号 39…自動焦点コンピュータ 9…全体制御 33…遅延回路 34…位置ずれ検出回路 36…差画像演算回路 37…欠陥判定回路 38…特徴抽出回路 ... loop signal 40 ... die start signal 39 ... automatic focus computer 9 ... overall control 33 ... delay circuit 34 ... positional shift detection circuit 36 ​​... difference image calculation circuit 37 ... defect decision circuit 38 ... characteristic extraction circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 俊二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内(72)発明者 後藤 博史 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内(72)発明者 鈴木 忠 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内Fターム(参考) 2F065 AA03 AA21 AA24 AA49 AA51 BB02 BB15 CC19 FF04 FF10 GG03 GG04 HH03 HH05 HH08 HH12 JJ08 JJ25 JJ26 LL08 LL10 LL22 LL36 LL37 LL46 LL59 MM01 MM02 PP12 QQ03 QQ24 QQ25 QQ29 QQ31 QQ38 SS01 2G051 AA51 AB02 BA05 BA10 BA11 BA20 CA03 CA04 CB01 DA07 DA08 EA04 EA08 EA12 EA14 EB01 EB02 EC03 FA10 4M106 AA01 AA20 BA07 CA39 DB04 DB07 DB12 DB13 DB18 DB19 DJ04 ────────────────────────────────────────────────── ─── continued (72) inventor Maeda, Shunji, Kanagawa Prefecture, Totsuka-ku, Yokohama-shi Yoshida-cho, 292 address Co., Ltd. Hitachi, production technology in the Laboratory (72) inventor Hiroshi Goto Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Ichige 882 address stock Board of front page Company Hitachi, Ltd. in the instrument group (72) inventor Tadashi Suzuki Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Ichige 882 address stock company Hitachi instrument group within the F-term (reference) 2F065 AA03 AA21 AA24 AA49 AA51 BB02 BB15 CC19 FF04 FF10 GG03 GG04 HH03 HH05 HH08 HH12 JJ08 JJ25 JJ26 LL08 LL10 LL22 LL36 LL37 LL46 LL59 MM01 MM02 PP12 QQ03 QQ24 QQ25 QQ29 QQ31 QQ38 SS01 2G051 AA51 AB02 BA05 BA10 BA11 BA20 CA03 CA04 CB01 DA07 DA08 EA04 EA08 EA12 EA14 EB01 EB02 EC03 FA10 4M106 AA01 AA20 BA07 CA39 DB04 DB07 DB12 DB13 DB18 DB19 DJ04

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面における撮像位置を挟んだ走査方向にずれた2点を含む複数点の高さ情報を前記撮像位置に応じて順次検出し、 該順次検出した複数点の高さ情報に基づいて前記撮像位置における前記被検査物の高さを順次演算して求め、 該順次演算して求めた前記被検査物の高さのデータを用いて撮像手段の焦点合わせを行い、 前記被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面像を前記撮像位置で前記焦点合わせが行われた撮像手段を用いて撮像して画像を得、 該得た画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、 該検出した欠陥候補の中から真の欠陥を抽出し、 該抽出した新の欠陥の特徴量を抽出し、 該抽出した新の欠 Claims We claim: 1. A height information of the plurality of points including two points shifted in the scanning direction across the imaging position on the surface of the object to be inspected while scanning the stage mounting the object to be inspected sequentially detected in accordance with the image pickup position, determined by the height of the inspection object in the imaging position are sequentially calculated based on that order next detected height information of a plurality of points, the object obtained by that order following calculation performs focusing of the image pickup means using the height data of the inspected object, said focusing surface image at the imaging position of the object to be inspected while scanning the stage mounting the object to be inspected is performed imaging obtaining an image by imaging using means, the defect candidate is detected by comparing the reference image as a reference image was 該得 extracts true defect from the defect candidates the detected, extract out the new and of extracting a characteristic amount of defects, new of the missing, which the extracted の特徴量の情報を出力することを特徴とする欠陥検査方法。 Defect inspection method and outputting the feature quantity of information. 【請求項2】前記被検査物の高さを検出することを、前記ステージの位置信号に同期して実行することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。 Wherein said detecting the height of the object, defect inspection method of claim 1, wherein the run in synchronism with the position signal of the stage. 【請求項3】被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面の像を撮像手段を用いて撮像して画像を得、該得た画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、該検出した欠陥候補から真の欠陥を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量を抽出し、該抽出した新の欠陥の特徴量の情報を出力する欠陥検査方法であって、前記被検査物は複数の層にパターンが形成されており、前記撮像手段は、前記走査するステージに搭載された被検査物の最上層のパターンに対して焦点が合い、前記最上層の下の層のパターンに対して焦点がずれるように焦点位置を調整しながら前記被検査物の表面の像を撮像することを特徴とする欠陥検査方法。 Wherein obtaining an image by imaging using the imaging means an image of the surface of the object to be inspected while scanning the stage mounting the object to be inspected is compared with the reference image as a reference image was 該得detecting a defect candidate Te, extract a true defect from the defect candidates the detected, extracts a feature quantity of the new defect that the extracted, a defect inspection method for outputting a feature amount information of a new defect that the extracted a is, the inspection object is pattern is formed in a plurality of layers, said imaging means, in focus with respect to the top layer of the pattern of the object mounted on the stage of the scanning, the top defect inspection method characterized by taking an image of the surface of the inspection object while adjusting the focal position such that the focal point deviates from the pattern of the upper layer of the lower layer. 【請求項4】前記焦点位置の調整を、前記被検査物の表面の前記撮像手段で撮像している領域の近傍の複数の個所の高さを測定したデータに基づいて行うことを特徴とする請求項3に記載の欠陥検査方法。 The wherein the adjustment of the focal position, and performing, based the data obtained by measuring the heights of the plurality of points near the area being imaged by the imaging unit on the surface of the object to be inspected the defect inspection method according to claim 3. 【請求項5】複数のパターンの層が形成された被検査物を撮像して前記複数のパターンの層のうちの一つの層のパターンに対して焦点が合い該一つの層以外の他の層のパターンに対してデフォーカスした画像を得、 該得た一つの層のパターンに対して焦点が合った画像を基準となる参照画像と比較して欠陥候補を検出し、 該検出した欠陥候補の中から前記一つの層のパターンの真の欠陥を抽出することを特徴とする欠陥検査方法。 5. A plurality of patterns one layer layer other than said one layer in focus with respect to the pattern of the layer by imaging the inspection object is formed among the layers of the plurality of patterns of the resulting defocusing image the pattern, as compared to the reference image focus as a reference to the matching image to detect the defect candidate for a pattern of 該得 was one layer, the defect candidate the detected defect inspection method and extracting the true defect pattern of the one layer from being. 【請求項6】前記複数のパターンの層のうちの一つの層のパターンは、前記複数のパターンの層のうちの最上層のパターンであることを特徴とする請求項5に記載の欠陥検査方法。 Pattern of one layer of wherein a layer of said plurality of patterns, a defect inspection method according to claim 5, characterized in that the uppermost layer of the pattern of the layers of said plurality of patterns . 【請求項7】複数のパターンの層が形成された被検査物を搭載したステージを走査しながら前記被検査物の表面高さを検出し、該検出した前記被検査物の表面の高さの情報に基づいて前記被検査物を撮像する撮像手段の焦点位置と前記被検査物の表面の高さの関係を調整し、該撮像手段の焦点位置と前記被検査物の表面の高さの関係を調整した状態で前記撮像手段で前記被検査物を撮像して前記被検査物のパターンの画像を得、該得た画像を記憶しておいた参照画像と比較して欠陥候補を検出し、該検出した欠陥候補の中から真の欠陥を抽出する欠陥検査方法であって、前記パターンの画像を得るステップにおいて、前記最上層のパターンの下層にあるパターンの画像は、デフォーカスした画像であることを特徴とする欠陥検査方法。 7. detects surface height of the plurality of patterns the inspection object while scanning the stage mounting the object to be inspected which layers are formed of, the surface of the inspection object which the detected height wherein adjusting the relationship between the height of the surface of the focal position and the object to be inspected of an imaging means for capturing an object to be inspected based on the information, the height of the surface of the focal position of the image pickup means an inspection object relationship the imaging the inspection object by the image pickup means in the adjustment state to obtain a pattern image of the inspection object, and detects the defect candidate as compared to the reference image that has been stored image was 該得, the defect inspection method of extracting true defect from of the detection out defect candidate, in the step of obtaining an image of the pattern, an image of the pattern in the lower layer of the uppermost layer of the pattern is a defocused image defect inspection method wherein the. 【請求項8】前記被検査物の表面高さを、前記撮像手段とは異なる光学系を用いて検出することを特徴とする請求項7に記載の欠陥検査方法。 Wherein said defect inspection method of claim 7, the surface height of the object to be inspected, and detecting using different optical system and the imaging means. 【請求項9】前記被検査物は、DUV光で照射されていることを特徴とする請求項5または7に記載の欠陥検査方法。 Wherein said object to be inspected, defect inspection method according to claim 5 or 7, characterized in that it is illuminated with DUV light. 【請求項10】前記被検査物を、TDIセンサを用いて撮像することを特徴とする請求項5または7に記載の欠陥検査方法。 10. the inspection object, the defect inspection method according to claim 5 or 7, characterized in that imaging using a TDI sensor. 【請求項11】前記抽出した新の欠陥の特徴量を抽出し、該抽出した真の欠陥の特徴量の情報を出力することを特徴とする請求項5または7に記載の欠陥検査方法。 11. extracts a feature amount of defects of the new to the extracted defect inspection method according to claim 5 or 7 and outputs the feature quantity information of the true defects the extracted. 【請求項12】被検査物を搭載したステージと、 該ステージに搭載された前記被検査物を照明する照明手段と、 該照明手段で照明された前記被検査物の表面の高さ情報をその位置座標に関連付けて記憶する記憶部と、 前記ステージを走査することによって前記被検査物の表面の光学像を順次撮像位置で撮像して前記被検査物の表面の画像を得る撮像系と、 該撮像系で前記被検査物の表面像を順次撮像位置で撮像する際、前記記憶部に記憶された高さ情報を用いて前記撮像位置における被検査物高さを順次演算する被検査物高さ演算部と、 該被検査物高さ演算部で順次演算される被検査物高さの情報を用いて前記撮像系について焦点合わせを行う焦点合わせ制御部と、 前記撮像系から得られる画像と基準となる参照画像とを比較して欠陥若 12. A stage mounted with the object to be inspected, the illumination means for illuminating the object to be inspected mounted on the stage, the height information of the surface of the object to be inspected which is illuminated by the illumination means thereof a storage unit for storing in association with the position coordinates, the imaging system for obtaining an image of the surface of the inspection object by imaging sequentially imaging position of the optical image of the surface of the inspection object by scanning the stage, the when imaging a sequential imaging positions of the surface image of the inspection object by the imaging system, the object to be inspected height sequentially calculating the inspection object height at the imaging position by using the height information stored in the storage unit a calculation unit, and a focusing control unit for focusing the image pickup system using the information of the object height is sequentially calculated by obtaining step was the height calculation unit, an image and the reference obtained from the imaging system defects young by comparing the reference image to be くは欠陥候補を検出する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 Ku defect inspection apparatus characterized by comprising an image processing unit for detecting a defect candidate. 【請求項13】前記記憶部に記憶された高さ情報は、フォーカスマップであることを特徴とする請求項12に記載の欠陥検査装置。 13. The height information stored in the storage unit, the defect inspection apparatus according to claim 12, characterized in that a focus map. 【請求項14】被検査物を搭載したステージと、 該ステージに搭載された前記被検査物を照明する照明手段と、 該ステージを走査させながら前記照明手段で照明された被検査物の表面像を順次撮像位置で撮像して検出画像信号を検出する撮像系と、 該撮像系から得られる検出画像信号と基準となる参照画像信号とを比較して欠陥若しくは欠陥候補を検出する画像処理部と、 被検査物の撮像高さを位置情報に関連付けして定義して記憶する記憶部と、 前記被検査物の表面における前記撮像位置での高さを検出する高さ検出部と、 前記記憶部に記憶された撮像高さおよび前記高さ検出部から検出される撮像位置での表面高さを用いて焦点合わせを行う焦点合わせ制御部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 14. A stage mounted with the object to be inspected, the illumination means for illuminating the object to be inspected mounted on the stage, the surface image of the object illuminated by said illuminating means while scanning the stage an imaging system for detecting a detection image signal captured by the sequential imaging positions, and an image processing unit for detecting defects or defect candidate is compared with the reference image signal to be detected image signal and the reference obtained from the image pickup system , a storage unit for storing defined in association with the position information capturing height of the object to be inspected, and the height detection unit for detecting the height in the imaging position on the surface of the inspection object, the storage unit defect inspection apparatus is characterized in that a focusing control unit for focusing by using the surface height at the imaging position detected from the stored captured height and the height detection portion. 【請求項15】前記照明手段は、DUV光で前記被検査物を照明することを特徴とする請求項12または14に記載の欠陥検査装置。 15. The illumination means, the defect inspection apparatus according to claim 12 or 14, characterized in that illuminating the object to be inspected with DUV light. 【請求項16】前記撮像系はTDIセンサーを備え、該TDIセンサーで前記被検査物の表面の光学像を検出して前記前記被検査物の表面の画像を得ることを特徴とする請求項12または14に記載の欠陥検査装置。 16. The imaging system includes a TDI sensor, according to claim 12, wherein the at the TDI sensor to detect an optical image of the surface of the inspection object to obtain an image of the surface of said object to be inspected or defect inspection apparatus according to 14. 【請求項17】前記高さ検出部は、前記照明手段とは異なる照明光を前記被検査物の表面に照射し、該照射により前記被検査物の表面で反射した反射光を検出して前記被検査物の表面における前記撮像位置での高さを検出することを特徴とする請求項14に記載の欠陥検査装置。 17. The height detection unit, the illumination light different from the illumination means irradiates the surface of the object to be inspected, said detecting reflected light reflected by the surface of the inspection object by the irradiation defect inspection apparatus according to claim 14, characterized in that to detect the height at the imaging position at the surface of the object to be inspected. 【請求項18】前記制御部は、前記演算部で順次演算される被検査物高さの情報を用いて、前記ステージの高さを制御することを特徴とする請求項12または14に記載の欠陥検査装置。 18. The control unit uses the information of the object height is sequentially calculated by the arithmetic unit, according to claim 12 or 14, characterized in that to control the height of the stage defect inspection apparatus. 【請求項19】試料を搭載したステージを走査しながら前記試料の表面像を撮像手段を用いて順次撮像位置で撮像し、 前記試料の表面像を順次撮像位置で撮像しながら、前記試料の表面における前記撮像位置を挟んだ走査方向にずれた2点を含む複数点の高さを前記撮像位置に応じて順次検出し、 該順次検出した複数点の高さ情報に基づいて前記撮像位置における試料高さを順次演算し、 該順次演算して求めた前記試料の高さの情報を用いて前記撮像手段の焦点位置を調整し、 該撮像手段の焦点位置を調整した状態で前記試料を搭載したステージを走査しながら前記試料の表面像を撮像手段を用いて順次撮像位置で撮像することを特徴とする撮像方法。 19. The surface image of the sample while scanning the stage mounting the sample captured by sequentially imaging position by using an imaging means, while imaging a sequential imaging positions of the surface image of the sample, the surface of the sample the height of the plurality of points including two points shifted in the scanning direction across the imaging position sequentially detected in response to the imaging position on the sample in the imaging position on the basis of that order following the detected height information of a plurality of points height sequentially calculates, by adjusting the focal position of the imaging means by using the information of the height of the sample determined by that order following operation, equipped with the sample while adjusting the focal position of the image pickup means imaging method characterized by imaging the surface image of the sample while scanning the stage sequential imaging position by using an imaging means. 【請求項20】前記複数点の高さを、ステージの走査に同期して検出することを特徴とする請求項19に記載の撮像方法。 20. The imaging method according to claim 19, characterized in that the height of the plurality of points is detected in synchronization with the scanning of the stage. 【請求項21】試料を搭載した走査ステージと、該走査ステージを走査することによって前記試料の表面像を順次撮像位置で撮像する撮像系と、 前記撮像系で前記試料の表面像を順次撮像位置で撮像しながら前記試料の表面における前記撮像位置を挟んだ走査方向にずれた2点を含む複数点の高さ情報を前記撮像位置に応じて順次検出する高さ検出部と、 該高さ検出部で順次検出された複数点の高さ情報に基づいて前記撮像位置における試料高さを順次演算する試料高さ演算部と、 該試料高さ演算部で順次演算される試料高さを用いて前記撮像系について焦点合わせを行う焦点合わせ制御部とを備えたことを特徴とする撮像装置。 And 21. The scanning stage equipped with a sample, an imaging system for imaging a sequential imaging positions of the surface image of the sample by scanning the scanning stage, sequentially capture the position of the surface image of the sample by the imaging system a height detecting unit for sequentially detecting in response to the imaging position height information of the plurality of points including two points shifted in the scanning direction across the imaging position on the surface of the sample while imaging in, the height-detection by using the sample height calculation unit for sequentially calculating the sample height in order detected the imaging position based on the height information of the plurality of points in part, the sample height which are sequentially calculated by said sample height calculation unit imaging apparatus characterized by comprising a focusing control unit for focusing the image pickup system. 【請求項22】前記高さ検出部において、試料または被検査物の高さ検出動作を、走査ステージ位置信号に同期して実行することを 特徴とする請求項21記載の撮像装置。 22. A said height detecting unit, the height detection operation of the sample or object to be inspected, according to claim 21 imaging device, wherein the run in synchronization with the scan stage position signal.
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