JP2005003476A

JP2005003476A - Surface-analysis device

Info

Publication number: JP2005003476A
Application number: JP2003166144A
Authority: JP
Inventors: Mari Sugihara; 麻理杉原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-analysis device capable of accurately and easily narrowing down an optimal device condition. SOLUTION: This surface-analysis device is provided with a capturing part capturing an image of a test object in each of a plurality of device conditions, a decision part determining a plurality of candidates of the optimal device conditions based on the plurality of images captured by the capturing part, a first calculation part calculating first evaluation values respectively for evaluating the device conditions based on the device conditions respectively corresponding to the plurality of candidates, a second calculation part calculating second evaluation values respectively for evaluating device conditions based on the images respectively corresponding to the plurality of candidates, a third calculation part calculating a comprehensive evaluation value by combining the first evaluation value and the second evaluation value for every plurality of candidates, and a selection part selecting at least one optimal device condition from the plurality of candidates based on the comprehensive evaluation value. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において基板の表面を検査する表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、基板（ウエハやプレート）の表面に形成された繰り返しパターンの検査が行われる。
自動化された従来の表面検査装置は、基板の表面に検査用の照明光を照射し、そのとき基板上の繰り返しパターンから発生する回折光または反射光に基づいて基板の像を撮像し、得られた基板画像を自動的に画像処理して表面検査を行うものである。このような表面検査装置では、一般に、画像の明暗差（コントラスト差）により、繰り返しパターンの欠陥箇所が特定される。
【０００３】
そして、このような表面検査装置では、装置条件（例えば基板のチルト角や基板に対する照明光量、照明波長など）を自動的に変更しながら撮像を行い、得られた複数の画像に基づいて、最適な装置条件を得ている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、基板上の繰り返しパターンは複数種類あるため、上記した従来の表面検査装置では、最適な装置条件が複数個得られることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６２３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、得られた複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い条件も含まれる。そのため、このような複数の最適な装置条件を順にすべて用いて複数回表面検査を行っても、検査精度が上がらない場合がある。また、複数回表面検査を行うことにより、全体の検査処理時間が長くなる。そこで、複数の最適な装置条件を絞り込むことが望まれている。しかし、このような絞り込みを自動的に行う適切な方法はいまのところ提案されていない。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の表面検査装置は、被検物体の画像を複数の装置条件の各々で取り込む取込部と、前記取込部により取り込まれた複数の画像に基づいて、最適な装置条件の候補を複数決定する決定部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する装置条件に基づいて、その装置条件を評価するための第１評価値をそれぞれ算出する第１算出部と、前記複数の候補にそれぞれ対応する画像に基づいて、前記装置条件を評価するための第２評価値をそれぞれ算出する第２算出部と、前記複数の候補ごとに、前記第１評価値と前記第２評価値とを組み合わせて、総合評価値を算出する第３算出部と、前記総合評価値に基づいて、前記複数の候補から少なくとも１つの最適な装置条件を選択する選択部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第１算出部は、前記第１評価値として、前記被検物体に対する照明の光量に基づく回折効率評価値、前記照明の波長と前記被検物体の載置角度とに基づくパターンピッチ評価値、前記被検物体に対する前記照明の入射角に基づくチルト角評価値、前記被検物体の下地層における回折光に基づく下地条件評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の表面検査装置は、請求項１に記載の表面検査装置において、前記第２算出部は、前記第２評価値として、前記画像の均一性に基づく画像品質評価値、前記画像上のパターン部分の面積に基づく検査面積評価値、前記被検物体の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値の少なくとも１つを算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の表面検査装置は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の表面検査装置において、前記取込部により取り込まれた複数の画像に対してパターン分類を行う分類部をさらに備え、前記選択部は、前記総合評価値に加えて、前記パターン分類結果に基づいて前記選択を行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態は、請求項１〜請求項４に対応する。
本実施形態の表面検査装置１０は、図１に示すように、被検物体であるウエハ１１を保持するホルダ１２と、ホルダ１２上のウエハ１１の表面に照明光Ｌ１を照射する照明光学系１３と、照明光Ｌ１が照射されたウエハ１１の表面からの回折光Ｌ２を受光する受光光学系１４と、画像処理装置１５とで構成されている。
【００１３】
本実施形態の表面検査装置１０は、半導体回路素子の製造工程において、ウエハ１１の表面に形成された繰り返しパターンの欠陥検査を自動的に行うための装置である。繰り返しパターンとは、周期的に繰り返される線配列形状の回路パターンのことである（以下、「パターン」と称する）。
表面検査装置１０のホルダ１２には、不図示のチルト機構が設けられる。このため、ホルダ１２は、チルト機構によって、ウエハ１１の表面を通る軸Ａｘ１のまわりに所定の角度範囲（例えば、２０°〜７５°）内でチルト可能である。
【００１４】
なお、ホルダ１２は、不図示の搬送装置によって搬送されてきたウエハ１１を上面に載置し、真空吸着によって固定保持する。
ここで、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１に平行な方向をＸ方向とする。また、ホルダ１２（ウエハ１１）が水平に保たれた状態での法線（基準法線Ａｘ２）に平行な方向をＺ方向とする。さらに、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００１５】
表面検査装置１０の照明光学系１３は、光源２１とライトガイド２２と凹面反射鏡２３とで構成された偏心光学系であり、光源２１は、放電ランプ２４と波長選択フィルタ２５とニュートラルデンシティ（ＮＤ）フィルタ２６とで構成されている。
このうち、放電ランプ２４は、例えばメタルハライドランプや水銀ランプである。波長選択フィルタ２５は、放電ランプ２４から射出された光の波長選択を行う。この波長選択フィルタ２５は、照明光Ｌ１の波長を調整する手段である。ＮＤフィルタ２６は、波長選択フィルタ２５からの光の光量調整を行う。
【００１６】
ライトガイド２２は、光源２１からの光を伝送して、端面２２ａから凹面反射鏡２３に向けて射出する。ライトガイド２２の端面２２ａは、凹面反射鏡２３の前側焦点位置に配置されている。
凹面反射鏡２３は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２３の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ１）は、Ｚ方向に対して所定の角度だけ傾けられている。
【００１７】
また、凹面反射鏡２３は、光軸Ｏ１がホルダ１２の軸Ａｘ１（Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。このため、光軸Ｏ１とウエハ１１の法線（軸Ａｘ２）とを含む面（入射面）は、ＹＺ面に平行となる。
さらに、凹面反射鏡２３は、後側焦点面がウエハ１１面と略一致するように配置されている。このため、表面検査装置１０の照明光学系１３は、ウエハ１１側に対してテレセントリックな光学系となっている。
【００１８】
上記の照明光学系１３において、光源２１からの光は、ライトガイド２２と凹面反射鏡２３とを介して、ウエハ１１の表面全体に照射される（照明光Ｌ１）。照明光Ｌ１は、ウエハ１１上の任意の点に到達する光束の中心線が光軸Ｏ１に略平行な光束である。照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ１との間の角度に相当する。
【００１９】
このようにして照明光Ｌ１が照射されると、ウエハ１１の表面に形成されたパターンからは、後述する回折の条件にしたがって、回折光Ｌ２が発生する。回折光Ｌ２の強度は、パターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度に相当する。ちなみに、回折光Ｌ２を発生させるパターンの直線方向は、ホルダ１２の軸Ａｘ１に略平行である。
【００２０】
ここで、回折の条件は、照明光Ｌ１の波長λおよび入射角（θｉ−Ｔ）、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）および回折次数ｎ、パターンのピッチｐを用いると、次式（１）で表すことができる。
ｓｉｎ（θｉ−Ｔ） − ｓｉｎ（θｒ＋Ｔ）＝ｎλ／ｐ …（１）
式（１）において、入射角（θｉ−Ｔ）および回折角（θｒ＋Ｔ）は、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。回折次数ｎは、ｎ＝０の０次回折光（正反射光）を基準として入射側に見込む角度方向をプラス、反射側に見込む角度方向をマイナスとする。
【００２１】
また、式（１）において、θｉは基準法線（Ｚ方向）と光軸Ｏ１との間の角度を表し、θｒは基準法線（Ｚ方向）と回折光Ｌ２の進行方向との間の角度を表し、Ｔはホルダ１２のチルト角を表している。チルト角Ｔは、所定の角度範囲（２０°〜７５°）内において可変であり、ホルダ１２が水平状態に保たれたときをＴ＝０とし、入射側への角度方向をプラス、反対側への角度方向をマイナスとする。θｉは、表面検査装置１０における固定値であり、チルト角Ｔ＝０のときの照明光Ｌ１の入射角に相当する。θｒは、チルト角Ｔ＝０のときの回折光Ｌ２の回折角に相当する。
【００２２】
式（１）からも分かるように、チルト角Ｔを変化させることにより、照明光Ｌ１の入射角（θｉ−Ｔ）をチルト角Ｔに応じて変化させることができ、結果として、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）も変化させることができる。
表面検査装置１０の受光光学系１４は、回折光Ｌ２を受光する光学系であり、凹面反射鏡２７と、ＣＣＤカメラ２８とで構成された偏心光学系である。
【００２３】
凹面反射鏡２７は、上記の凹面反射鏡２３と同様の反射鏡であり、ホルダ１２の斜め上方に配置される。つまり、凹面反射鏡２７の中心とホルダ１２の中心とを通る軸（光軸Ｏ２）が基準法線（Ｚ方向）に対して所定の角度θｄだけ傾くように配置されている。
θｄは、表面検査装置１０における固定値である。以下、ウエハ１１の表面に垂直な軸Ａｘ２と光軸Ｏ２との間の角度（θｄ＋Ｔ）を受光角という。この受光角（θｄ＋Ｔ）も、上記の入射角（θｉ−Ｔ）と同様、チルト角Ｔに応じて変化する。
【００２４】
また、ＣＣＤカメラ２８は、その撮像面が凹面反射鏡２３の焦点面と略一致するように配置される。ＣＣＤカメラ２８の撮像面には、複数の画素が２次元的に配列されている。
上記の受光光学系１４において、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２は、凹面反射鏡２３を介して集光され、ＣＣＤカメラ２８の撮像面上に到達する。ＣＣＤカメラ２８の撮像面上には、回折光Ｌ２によるウエハ１１の像（ウエハ回折像）が形成される。ＣＣＤカメラ２８は、ウエハ回折像を撮像して、画像信号を画像処理装置１５に出力する。
【００２５】
ここで、回折光Ｌ２の強度は、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥箇所と正常箇所とで異なる。このため、ＣＣＤカメラ２８の撮像面に形成されるウエハ回折像には、パターンの欠陥箇所と正常箇所とに起因する明暗差（コントラスト差）が生じることになる。
【００２６】
表面検査装置１０の画像処理装置１５は、制御部１６と、条件決定部１７と、欠陥検出部１８と、メモリ１９とで構成されている。
このうち制御部１６は、ホルダ１２（ウエハ１１）の軸Ａｘ１まわりのチルト制御、ＮＤフィルタ２６による光量の調整制御、波長選択フィルタ２５による波長の選択制御を行う。つまり、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８がウエハ回折像を撮像する際の装置条件（後述するホルダ１２のチルト角Ｔなど）を設定する手段である。
【００２７】
また、制御部１６は、ＣＣＤカメラ２８から得られるウエハ回折像の画像信号を所定ビット（例えば８ビット）のディジタル画像に変換して、メモリ１９に記憶させる。さらに、上記の装置条件も併せてメモリ１９に記憶させる。
条件決定部１７と制御部１６とは、ウエハ回折像をもとに最適な装置条件を得る。そして、制御部１６は、複数得られる最適な装置条件に対して選択処理を行い、最適な装置条件を絞り込む（詳細は後述する）。
【００２８】
また、欠陥検出部１８は、選択処理により絞り込まれた最適な装置条件に基づいて、ウエハ１１の表面のパターンの欠陥検出処理を行う。なお、欠陥検出部１８における欠陥検出の具体的な方法は、公知技術と同様であるため、説明および図示を省略する。
ところで、本実施形態の表面検査装置１０では、上記の照明光学系１３と受光光学系１４とが固定されている（θｉ，θｄは固定値）。このため、入射角（θｉ−Ｔ）および受光角（θｄ＋Ｔ）の調整は、ホルダ１２（ウエハ１１）を軸Ａｘ１のまわりにチルトさせることで行われる。ただし、入射角（θｉ−Ｔ）と受光角（θｄ＋Ｔ）との和は常に一定である。
【００２９】
この表面検査装置１０では、回折光Ｌ２の回折角（θｒ＋Ｔ）が受光角（θｄ＋Ｔ）と一致するようにホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、つまり、式（１）のθｒにθｄ（固定値）を代入したときの解Ｔにしたがってホルダ１２（ウエハ１１）をチルトさせれば、ウエハ１１の表面のパターンから発生した回折光Ｌ２を受光光学系１４の光軸Ｏ２に沿って進行させることができる。
【００３０】
なお、照明光学系１３、受光光学系１４、ＣＣＤカメラ２８、および画像処理装置１５は、請求項の「取込部」に対応し、画像処理装置１５は、請求項の「決定部」、「第１算出部」、「第２算出部」、「第３算出部」、「選択部」、および「分類部」に対応する。
次に、本実施形態の表面検査装置１０における最適な装置条件の選択処理について説明する。
【００３１】
まず、複数の装置条件で画像の取り込みが行われる。なお、以下では、装置条件がホルダ１２のチルト角Ｔ、照明光Ｌ１の照明光量、照明光Ｌ１の波長λであり、チルト角Ｔが可変で、照明光量および波長λが一定の値である例を示す。
ウエハ１１がホルダ１２上に固定されると、制御部１６は、ホルダ１２の制御を行い、装置条件のうちホルダ１２のチルト角Ｔを変化させながら、ＣＣＤカメラ２８によりウエハ１１の回折像を撮像して画像を取り込み、ディジタル画像に変換する。このとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する装置条件を、画像と共にメモリ１９に記憶する。
【００３２】
チルト角を変化させる範囲は予めメモリ１９に記憶されている（例えば、２０°〜７５°）。そして、このチルト角の範囲について画像の取り込みが完了すると、条件決定部１７は取得した全ての画像のそれぞれについて、画像内の最大輝度値を求める。
図２は、チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。図２のグラフの横軸は、チルト角（装置条件）を示し、縦軸は、その装置条件により取り込まれた画像の最大輝度値（複数の画像について求められるので複数個ある）を示す。
【００３３】
制御部１６は、チルト角Ｔの変化に応じた最大輝度値の変化を求め、最大輝度値の極大値を求める。そして、最大輝度値の極大値に対応する画像が撮像された際の装置条件を最適な装置条件と決定する。
ここで、前述した極大値は、図２に示すように、複数存在する。なぜなら、ウエハ１１に形成されたパターンは、ピッチが異なるものが複数種類存在する場合が多いからである。パターンのピッチが異なると回折光が発生する方向が異なる。すなわち、回折角が異なるので、画像の最大輝度値は、複数のチルト角において極大値となる。このようなことから、最適な装置条件は１つに絞られず、複数の装置条件が決定されることになる。このような複数の最適な装置条件には、表面検査に対する感度が低い装置条件も含まれる。よって、以下では、これらの最適な装置条件を「候補条件」と称する。なお、候補条件は、請求項の「最適な装置条件の候補」に対応する。
【００３４】
そして、制御部１６は、メモリ１９に記憶された装置条件のうち、いずれの装置条件が、候補条件として決定されたかをメモリ１９に記憶する。
以上説明したような処理により、複数の候補条件がそれぞれ画像と対応付けられて、メモリ１９に記憶されることになる。
以降、制御部１６は、図３に示すフローチャートの手順にしたがって各処理を行う。なお、本実施形態では、複数の候補条件から、３つの最適な装置条件（最適な条件１、最適な条件２、最適な条件３）を選択する（複数の候補条件を３つの最適な装置条件に絞り込む）場合の例を示す。また、処理の過程で算出される各評価値は、算出対象の候補条件が最適な装置条件であるかを評価するための評価値である。各評価値は、表面検査に対する感度が高い候補条件ほど大きい値が算出される。
【００３５】
制御部１６は、候補条件をメモリ１９から読み込む（ステップＳ１）。候補条件には、チルト角Ｔ、照明光量、照明の波長λが含まれる。
次に、制御部１６は、読み込んだ候補条件に基づいて回折効率評価値を算出する（ステップＳ２）。
回折効率評価値は、ウエハ１１に対する照明光量に基づいて算出され、回折効率が高い候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３６】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に基づいてパターンピッチ評価値を算出する（ステップＳ３）。
パターンピッチ評価値は、ウエハ１１に対する照明の波長λとチルト角Ｔとに基づいて算出される。具体的には、式（１）に、波長λとチルト角Ｔとを代入することにより求められるパターンピッチが微細である候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３７】
次に、制御部１６は、ステップＳ１で読み込んだ候補条件に対応づけてメモり１９に記憶された画像を読み込む（ステップＳ４）。
次に、制御部１６は、読み込んだ画像に基づいて画像品質評価値を算出する（ステップＳ５）。
画像品質評価値は、画像の均一性に基づいて算出され、画像における輝度分布のばらつきが小さい（ムラが少ない）候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３８】
次に、制御部１６は、ステップＳ４読み込んだ画像に基づいて検査面積評価値を算出する（ステップＳ６）。
検査面積評価値は、画像上のパターン部分の面積に基づいて算出され、パターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の全体に対する割合が大きい候補条件ほど、大きい値が算出される。
【００３９】
次に、制御部１６は、総合評価値を算出する（ステップＳ７）。
総合評価値は、ステップＳ２で算出した回折効率評価値、ステップＳ３で算出したパターンピッチ評価値、ステップＳ５で算出した画像品質評価値、ステップＳ６で算出した検査面積評価値を組み合わせて算出される。制御部１６は、それぞれの評価値に予め定められた重み付けを行ってから加算することにより総合評価値を算出する。したがって、このように算出された総合評価値は、上述した各評価値と同様に、表面検査に対する感度が高い候補条件であるほど大きい値が算出される。
【００４０】
次に、制御部１６は、全ての候補条件について総合評価値の算出が終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。
制御部１６は、予め決定された複数の候補条件について、ステップＳ１〜ステップＳ７の処理が終了したかを判定し、終了していない場合（ステップＳ８ＮＯ）は、次の候補条件およびその条件で取り込まれた画像を評価値の算出対象とする（ステップＳ９）。そして、制御部１６は、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理を繰り返し、全ての候補条件について評価値の算出が終了する（ステップＳ８ＹＥＳ）と、次の処理を行う。
【００４１】
すなわち、制御部１６は、パターン分類を行う（ステップＳ１０）。
まず、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像を全て取り込み、画像に表れているパターン部分に相当する領域（検査対象となる領域）の位置および形状を画像処理によって解析し、類似性の高い画像ごとにグループ分けする。本実施形態では、４つのグループ（グループ番号１〜４）に分類されるものとする。
【００４２】
図４に、上述した各評価値およびパターン分類の結果の例を示す。図４において、条件１〜条件５は、それぞれ候補条件を示し、パターン分類の欄の数字はグループ番号を示す。
次に、制御部１６は、設計値に該当する条件があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００４３】
設計値とは、設計時に定められたパターンピッチであり、制御部１６は、それぞれの候補条件に対応する画像のうち、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がある場合（ステップＳ１１ＹＥＳ）には、その画像が取り込まれた候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１２）。一方、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合（ステップＳ１１ＮＯ）には、ステップＳ７で算出した総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件１と決定する（ステップＳ１３）。例えば、図４において、設計値に該当するパターンピッチを持つ画像がない場合、条件１の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件１を最適な条件１と決定する。
【００４４】
次に、制御部１６は、最適な条件２を決定する（ステップＳ１４）。制御部１６は、ステップＳ１２またはステップＳ１３で決定した最適な条件１とグループ番号が同じ候補条件を除外する。例えば、図４においては、条件５が除外される。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件２と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件３の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件３を最適な条件２と決定する。
【００４５】
次に、制御部１６は、最適な条件３を決定する（ステップＳ１５）。制御部１６は、ステップＳ４で決定した最適な条件２とグループ番号が同じ候補条件をさらに除外する。そして、制御部１６は、残りの条件のうち、総合評価値が最も大きい候補条件を最適な条件３と決定する。図４においては、残りの条件のうち、条件４の総合評価値が最も大きいので、制御部１６は、条件４を最適な条件３と決定する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の候補条件のそれぞれに基づいて回折効率評価値およびパターンピッチ評価値を算出し、さらに、複数の候補条件のそれぞれに対応する画像に基づいて画像品質評価値および検査面積評価値を算出し、それらの評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して、複数の候補条件から最適な装置条件を選択する。したがって、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込むことができる。
【００４７】
さらに、本実施形態によれば、表面検査に対する感度が低い候補条件は評価値が低くなるので、最適な装置条件として選択されず、表面検査に対する感度が高い候補条件が最適な装置条件として選択される。したがって、検査精度を向上させることができる。また、複数の候補条件から最適な装置条件を絞り込み、その装置条件で検査処理を行うことにより、処理時間を短縮することができる。また、最適な装置条件の絞り込みの自動化が可能になるため、人間が行う場合に比べて絞り込みの精度が安定する。さらに、パターンのピッチや形状が分からない場合でも、簡単に選択を行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、装置条件に基づく評価値である回折効率評価値およびパターンピッチ評価値と、画像に基づく評価値である画像品質評価値および検査面積評価値とを組み合わせて総合評価値を算出して最適な装置条件を選択するので、より正確な絞り込みを行うことができる。
また、本実施形態によれば、複数の候補条件に対応する画像に対してパターン分類を行い、その結果を総合評価値に加えて選択を行う。そのため、検査対象となる領域の類似度が高い装置条件が重複して選択されるのを防ぐことができ、検査の効率を上げることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、装置条件に基づく評価値として、回折効率評価値とパターンピッチ評価値とを算出し、画像に基づく評価値として、画像品質評価値と検査面積評価値とを算出する例を示したが、他の評価値を用いるようにしても良い。
例えば、装置条件に基づく評価値として、ウエハ１１に対する照明の入射角に基づくチルト角評価値やウエハ１１の下地層における回折光に基づく下地条件評価値などを用いるようにしても良い。下地条件評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、回折効率の差分に基づいて算出すると良い。
【００５０】
また、画像に基づく評価値として、ウエハ１１の最上層における露光領域の形状に基づく露光領域形状評価値などを用いるようにしても良い。露光領域形状評価値は、下地の層の画像を保存しておいて最上層の画像と比較し、下地層に起因する回折光がどの程度混入しているかに基づいて算出すると良い。
さらに、装置条件評価値と画像評価値とのそれぞれに少なくとも１つずつの評価値が含まれていれば、総合評価値を算出するために、それぞれどのような評価値を組み合わせるようにしても良い。
【００５１】
また、本実施形態では、装置条件のうち、チルト角Ｔが可変である例を示したが、他の装置条件が可変であっても良いし、複数の装置条件が可変であっても良い。
また、本実施形態では、複数の候補条件から３つの最適な装置条件を選択する例を示したが、選択する条件の数は可変であっても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、複数の候補条件から予め定められた数（３つ）の最適な装置条件を選択すると、一連の処理を終了する例を示したが、選択する条件の数を指定せずに別の基準を設けて処理を終了させるようにしても良い。例えば、検査対象となる領域の面積を累積し、累積された面積が基準の値を超えた場合、表面検査に十分な感度が得られるものとして処理を終了させるようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、最適な装置条件を正確かつ簡単に絞り込める表面検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面検査装置の構成を示す図である。
【図２】チルト角と最大輝度値との関係を示すグラフである。
【図３】最適な装置条件の決定手順を示すフローチャートである。
【図４】評価値およびパターン分類の例を示す表である。
【符号の説明】
１０表面検査装置
１１ウエハ
１２ホルダ
１３照明光学系
１４受光光学系
１５画像処理装置
１６制御部
１７条件決定部
１８欠陥検出部
１９メモリ
２０チップ
２１光源
２２ライトガイド
２３，２７凹面反射鏡
２４放電ランプ
２５波長選択フィルタ
２６ニュートラルデンシティフィルタ
２８ＣＣＤカメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting the surface of a substrate in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or a liquid crystal display element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the manufacturing process of a semiconductor circuit element or a liquid crystal display element, a repeated pattern formed on the surface of a substrate (wafer or plate) is inspected.
An automated conventional surface inspection device is obtained by irradiating the surface of a substrate with illumination light for inspection, and then capturing an image of the substrate based on diffracted light or reflected light generated from a repetitive pattern on the substrate. The substrate image is automatically processed to perform surface inspection. In such a surface inspection apparatus, in general, a defective portion of a repetitive pattern is specified by a light / dark difference (contrast difference) of an image.
[0003]
In such a surface inspection apparatus, imaging is performed while automatically changing the apparatus conditions (for example, the tilt angle of the substrate, the amount of illumination with respect to the substrate, the illumination wavelength, etc.), and the optimum is based on a plurality of obtained images. Device conditions are obtained (see, for example, Patent Document 1).
By the way, since there are a plurality of types of repeated patterns on the substrate, the above-described conventional surface inspection apparatus can obtain a plurality of optimum apparatus conditions.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-162368 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the obtained plurality of optimum apparatus conditions include conditions with low sensitivity to surface inspection. Therefore, even if the surface inspection is performed a plurality of times using all of the plurality of optimum apparatus conditions in order, the inspection accuracy may not be improved. Further, by performing the surface inspection a plurality of times, the entire inspection processing time becomes longer. Therefore, it is desired to narrow down a plurality of optimum apparatus conditions. However, no appropriate method for automatically performing such narrowing has been proposed so far.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus that can narrow down the optimum apparatus conditions accurately and easily.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The surface inspection apparatus according to claim 1 is configured to obtain an optimum apparatus condition based on a capturing unit that captures an image of an object to be tested under each of a plurality of apparatus conditions, and a plurality of images captured by the capturing unit. A determination unit that determines a plurality of candidates, a first calculation unit that calculates a first evaluation value for evaluating the device conditions based on device conditions corresponding to the plurality of candidates, and a plurality of candidates A second calculation unit that calculates a second evaluation value for evaluating the device condition based on the corresponding image, and the first evaluation value and the second evaluation value for each of the plurality of candidates. A third calculation unit that calculates a comprehensive evaluation value in combination and a selection unit that selects at least one optimum device condition from the plurality of candidates based on the comprehensive evaluation value.
[0008]
The surface inspection apparatus according to claim 2 is the surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the first calculation unit uses a diffraction efficiency evaluation value based on a light amount of illumination with respect to the object as the first evaluation value. A pattern pitch evaluation value based on the wavelength of the illumination and a mounting angle of the test object, a tilt angle evaluation value based on an incident angle of the illumination with respect to the test object, and a diffracted light in an underlayer of the test object It is characterized in that at least one of the base condition evaluation values based is calculated.
[0009]
The surface inspection apparatus according to claim 3 is the surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the second calculation unit uses the image quality evaluation value based on the uniformity of the image as the second evaluation value, the image At least one of an inspection area evaluation value based on the area of the upper pattern portion and an exposure area shape evaluation value based on the shape of the exposure area in the uppermost layer of the test object is calculated.
[0010]
The surface inspection apparatus according to claim 4 is the surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the pattern classification is performed on the plurality of images captured by the capturing unit. A selection unit, wherein the selection unit performs the selection based on the pattern classification result in addition to the comprehensive evaluation value.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
Embodiments of the present invention correspond to claims 1 to 4.
As shown in FIG. 1, the surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes a holder 12 that holds a wafer 11 that is an object to be inspected, and an illumination optical system 13 that irradiates the surface of the wafer 11 on the holder 12 with illumination light L1. And a light receiving optical system 14 for receiving the diffracted light L2 from the surface of the wafer 11 irradiated with the illumination light L1, and an image processing device 15.
[0013]
The surface inspection apparatus 10 of the present embodiment is an apparatus for automatically performing a defect inspection of a repetitive pattern formed on the surface of a wafer 11 in a semiconductor circuit element manufacturing process. The repetitive pattern is a circuit pattern having a line array shape that is periodically repeated (hereinafter referred to as “pattern”).
The holder 12 of the surface inspection apparatus 10 is provided with a tilt mechanism (not shown). For this reason, the holder 12 can be tilted within a predetermined angular range (for example, 20 ° to 75 °) around the axis Ax1 passing through the surface of the wafer 11 by the tilt mechanism.
[0014]
The holder 12 places the wafer 11 transferred by a transfer device (not shown) on the upper surface, and fixes and holds it by vacuum suction.
Here, a direction parallel to the axis Ax1 of the holder 12 (wafer 11) is defined as an X direction. In addition, a direction parallel to a normal line (reference normal line Ax2) in a state where the holder 12 (wafer 11) is kept horizontal is defined as a Z direction. Further, a direction orthogonal to the X direction and the Z direction is defined as a Y direction.
[0015]
The illumination optical system 13 of the surface inspection apparatus 10 is a decentered optical system including a light source 21, a light guide 22, and a concave reflecting mirror 23. The light source 21 includes a discharge lamp 24, a wavelength selection filter 25, a neutral density (ND). And a filter 26.
Among these, the discharge lamp 24 is, for example, a metal halide lamp or a mercury lamp. The wavelength selection filter 25 performs wavelength selection of light emitted from the discharge lamp 24. The wavelength selection filter 25 is means for adjusting the wavelength of the illumination light L1. The ND filter 26 adjusts the amount of light from the wavelength selection filter 25.
[0016]
The light guide 22 transmits light from the light source 21 and emits the light from the end surface 22a toward the concave reflecting mirror 23. The end surface 22 a of the light guide 22 is disposed at the front focal position of the concave reflecting mirror 23.
The concave reflecting mirror 23 is a reflecting mirror having a spherical inner surface as a reflecting surface, and is disposed obliquely above the holder 12. That is, an axis (optical axis O1) passing through the center of the concave reflecting mirror 23 and the center of the holder 12 is inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction.
[0017]
The concave reflecting mirror 23 is arranged so that the optical axis O1 is orthogonal to the axis Ax1 (X direction) of the holder 12. For this reason, the surface (incident surface) including the optical axis O1 and the normal line (axis Ax2) of the wafer 11 is parallel to the YZ plane.
Further, the concave reflecting mirror 23 is arranged so that the rear focal plane substantially coincides with the wafer 11 surface. For this reason, the illumination optical system 13 of the surface inspection apparatus 10 is an optical system telecentric with respect to the wafer 11 side.
[0018]
In the illumination optical system 13, the light from the light source 21 is irradiated on the entire surface of the wafer 11 through the light guide 22 and the concave reflecting mirror 23 (illumination light L1). The illumination light L1 is a light beam in which the center line of the light beam reaching an arbitrary point on the wafer 11 is substantially parallel to the optical axis O1. The incident angle (θi−T) of the illumination light L1 corresponds to an angle between the axis Ax2 perpendicular to the surface of the wafer 11 and the optical axis O1.
[0019]
When the illumination light L1 is irradiated in this way, a diffracted light L2 is generated from the pattern formed on the surface of the wafer 11 according to the diffraction conditions described later. The intensity of the diffracted light L2 is different between a defective part and a normal part of the pattern. The diffraction angle (θr + T) of the diffracted light L2 corresponds to an angle between the axis Ax2 perpendicular to the surface of the wafer 11 and the traveling direction of the diffracted light L2. Incidentally, the linear direction of the pattern that generates the diffracted light L 2 is substantially parallel to the axis Ax 1 of the holder 12.
[0020]
Here, the diffraction condition uses the wavelength λ and the incident angle (θi−T) of the illumination light L1, the diffraction angle (θr + T) and the diffraction order n of the diffracted light L2, and the pattern pitch p. Can be expressed as
sin (θi−T) −sin (θr + T) = nλ / p (1)
In Expression (1), the incident angle (θi−T) and the diffraction angle (θr + T) are positive for the angle direction expected on the incident side with reference to the axis Ax2 perpendicular to the surface of the wafer 11, and are negative for the angle direction expected on the reflection side. And With respect to the diffraction order n, the angle direction expected on the incident side with respect to 0th order diffracted light (regular reflection light) of n = 0 is positive, and the angle direction expected on the reflection side is negative.
[0021]
In Expression (1), θi represents an angle between the reference normal (Z direction) and the optical axis O1, and θr is an angle between the reference normal (Z direction) and the traveling direction of the diffracted light L2. T represents the tilt angle of the holder 12. The tilt angle T is variable within a predetermined angle range (20 ° to 75 °), and T = 0 when the holder 12 is kept in a horizontal state, and the angle direction toward the incident side is plus, to the opposite side. The angle direction of is negative. θi is a fixed value in the surface inspection apparatus 10 and corresponds to the incident angle of the illumination light L1 when the tilt angle T = 0. θr corresponds to the diffraction angle of the diffracted light L2 when the tilt angle T = 0.
[0022]
As can be seen from the equation (1), by changing the tilt angle T, the incident angle (θi−T) of the illumination light L1 can be changed according to the tilt angle T. As a result, the diffracted light L2 The diffraction angle (θr + T) can also be changed.
The light receiving optical system 14 of the surface inspection apparatus 10 is an optical system that receives the diffracted light L 2, and is a decentered optical system that includes a concave reflecting mirror 27 and a CCD camera 28.
[0023]
The concave reflecting mirror 27 is a reflecting mirror similar to the concave reflecting mirror 23 described above, and is disposed obliquely above the holder 12. That is, the axis (optical axis O2) passing through the center of the concave reflecting mirror 27 and the center of the holder 12 is arranged so as to be inclined by a predetermined angle θd with respect to the reference normal line (Z direction).
θd is a fixed value in the surface inspection apparatus 10. Hereinafter, an angle (θd + T) between the axis Ax2 perpendicular to the surface of the wafer 11 and the optical axis O2 is referred to as a light receiving angle. The light receiving angle (θd + T) also changes in accordance with the tilt angle T, similar to the incident angle (θi−T).
[0024]
The CCD camera 28 is arranged so that its imaging surface substantially coincides with the focal plane of the concave reflecting mirror 23. A plurality of pixels are two-dimensionally arranged on the imaging surface of the CCD camera 28.
In the light receiving optical system 14, the diffracted light L 2 generated from the pattern on the surface of the wafer 11 is collected via the concave reflecting mirror 23 and reaches the imaging surface of the CCD camera 28. On the imaging surface of the CCD camera 28, an image of the wafer 11 (wafer diffraction image) is formed by the diffracted light L2. The CCD camera 28 captures a wafer diffraction image and outputs an image signal to the image processing device 15.
[0025]
Here, the intensity of the diffracted light L 2 is different between a defective portion and a normal portion of the pattern on the surface of the wafer 11. For this reason, in the wafer diffraction image formed on the imaging surface of the CCD camera 28, a light / dark difference (contrast difference) due to a defective portion and a normal portion of the pattern occurs.
[0026]
The image processing apparatus 15 of the surface inspection apparatus 10 includes a control unit 16, a condition determination unit 17, a defect detection unit 18, and a memory 19.
Among these, the control unit 16 performs tilt control around the axis Ax1 of the holder 12 (wafer 11), light amount adjustment control by the ND filter 26, and wavelength selection control by the wavelength selection filter 25. That is, the control unit 16 is a means for setting apparatus conditions (such as a tilt angle T of the holder 12 described later) when the CCD camera 28 captures a wafer diffraction image.
[0027]
Further, the control unit 16 converts the image signal of the wafer diffraction image obtained from the CCD camera 28 into a digital image of a predetermined bit (for example, 8 bits) and stores it in the memory 19. Further, the above apparatus conditions are also stored in the memory 19.
The condition determination unit 17 and the control unit 16 obtain an optimum apparatus condition based on the wafer diffraction image. Then, the control unit 16 performs a selection process on a plurality of optimum device conditions obtained to narrow down the optimum device conditions (details will be described later).
[0028]
Further, the defect detection unit 18 performs a defect detection process on the pattern of the surface of the wafer 11 based on the optimum apparatus conditions narrowed down by the selection process. Note that a specific method of defect detection in the defect detection unit 18 is the same as that of a known technique, and thus description and illustration thereof are omitted.
By the way, in the surface inspection apparatus 10 of this embodiment, the illumination optical system 13 and the light receiving optical system 14 are fixed (θi and θd are fixed values). Therefore, adjustment of the incident angle (θi−T) and the light receiving angle (θd + T) is performed by tilting the holder 12 (wafer 11) about the axis Ax1. However, the sum of the incident angle (θi−T) and the light receiving angle (θd + T) is always constant.
[0029]
In this surface inspection apparatus 10, if the holder 12 (wafer 11) is tilted so that the diffraction angle (θr + T) of the diffracted light L2 coincides with the light receiving angle (θd + T), that is, θd ( If the holder 12 (wafer 11) is tilted according to the solution T when the (fixed value) is substituted, the diffracted light L2 generated from the pattern on the surface of the wafer 11 travels along the optical axis O2 of the light receiving optical system 14. be able to.
[0030]
The illumination optical system 13, the light receiving optical system 14, the CCD camera 28, and the image processing device 15 correspond to the “capture unit” in the claims, and the image processing device 15 includes the “determination unit”, “ This corresponds to the “first calculation unit”, “second calculation unit”, “third calculation unit”, “selection unit”, and “classification unit”.
Next, the optimum apparatus condition selection process in the surface inspection apparatus 10 of the present embodiment will be described.
[0031]
First, an image is captured under a plurality of apparatus conditions. In the following, the apparatus conditions are the tilt angle T of the holder 12, the illumination light quantity of the illumination light L1, and the wavelength λ of the illumination light L1, the tilt angle T is variable, and the illumination light quantity and the wavelength λ are constant values. Indicates.
When the wafer 11 is fixed on the holder 12, the control unit 16 controls the holder 12 and captures a diffraction image of the wafer 11 by the CCD camera 28 while changing the tilt angle T of the holder 12 among the apparatus conditions. The image is captured and converted into a digital image. At this time, the apparatus conditions corresponding to each change in the tilt angle T are stored in the memory 19 together with the image.
[0032]
The range in which the tilt angle is changed is stored in advance in the memory 19 (for example, 20 ° to 75 °). When the image capture is completed for the tilt angle range, the condition determination unit 17 obtains the maximum luminance value in the image for each of all acquired images.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the tilt angle and the maximum luminance value. The horizontal axis of the graph in FIG. 2 indicates the tilt angle (apparatus condition), and the vertical axis indicates the maximum luminance value of the image captured according to the apparatus condition (there are a plurality of values because it is obtained for a plurality of images).
[0033]
The control unit 16 obtains a change in the maximum brightness value according to the change in the tilt angle T, and obtains a maximum value of the maximum brightness value. Then, the apparatus condition when the image corresponding to the maximum value of the maximum luminance value is captured is determined as the optimum apparatus condition.
Here, as shown in FIG. 2, there are a plurality of the maximum values described above. This is because there are many types of patterns formed on the wafer 11 having different pitches. The direction in which the diffracted light is generated is different when the pattern pitch is different. That is, since the diffraction angles are different, the maximum luminance value of the image becomes a maximum value at a plurality of tilt angles. For this reason, the optimum apparatus condition is not limited to one, and a plurality of apparatus conditions are determined. The plurality of optimum apparatus conditions include apparatus conditions having low sensitivity to surface inspection. Therefore, in the following, these optimum apparatus conditions are referred to as “candidate conditions”. The candidate condition corresponds to “optimum apparatus condition candidate” in the claims.
[0034]
Then, the control unit 16 stores in the memory 19 which of the device conditions stored in the memory 19 is determined as a candidate condition.
Through the processing described above, a plurality of candidate conditions are associated with images and stored in the memory 19.
Thereafter, the control unit 16 performs each process according to the procedure of the flowchart shown in FIG. In the present embodiment, three optimum device conditions (optimum condition 1, optimum condition 2, and optimum condition 3) are selected from a plurality of candidate conditions (a plurality of candidate conditions are selected as three optimum device conditions). An example in the case of narrowing down to Each evaluation value calculated in the course of processing is an evaluation value for evaluating whether the candidate condition to be calculated is an optimal device condition. For each evaluation value, a larger value is calculated for a candidate condition with higher sensitivity to surface inspection.
[0035]
The control unit 16 reads candidate conditions from the memory 19 (step S1). Candidate conditions include tilt angle T, illumination light quantity, and illumination wavelength λ.
Next, the control unit 16 calculates a diffraction efficiency evaluation value based on the read candidate condition (step S2).
The diffraction efficiency evaluation value is calculated based on the illumination light quantity with respect to the wafer 11, and a larger value is calculated for a candidate condition having a higher diffraction efficiency.
[0036]
Next, the control unit 16 calculates a pattern pitch evaluation value based on the candidate condition read in step S1 (step S3).
The pattern pitch evaluation value is calculated based on the wavelength λ and the tilt angle T of illumination on the wafer 11. Specifically, a larger value is calculated for a candidate condition in which the pattern pitch obtained by substituting the wavelength λ and the tilt angle T into Equation (1) is fine.
[0037]
Next, the control unit 16 reads the image stored in the memory 19 in association with the candidate condition read in step S1 (step S4).
Next, the control unit 16 calculates an image quality evaluation value based on the read image (step S5).
The image quality evaluation value is calculated based on the uniformity of the image, and a larger value is calculated for a candidate condition that has a smaller variation in luminance distribution (less variation) in the image.
[0038]
Next, the control unit 16 calculates an inspection area evaluation value based on the image read in step S4 (step S6).
The inspection area evaluation value is calculated based on the area of the pattern portion on the image, and a larger value is calculated for a candidate condition having a larger ratio to the entire region corresponding to the pattern portion (region to be inspected).
[0039]
Next, the control unit 16 calculates a comprehensive evaluation value (step S7).
The comprehensive evaluation value is calculated by combining the diffraction efficiency evaluation value calculated in step S2, the pattern pitch evaluation value calculated in step S3, the image quality evaluation value calculated in step S5, and the inspection area evaluation value calculated in step S6. . The control unit 16 calculates a comprehensive evaluation value by adding each weighted value after a predetermined weighting is performed. Therefore, the overall evaluation value calculated in this way is larger as the candidate condition with higher sensitivity to the surface inspection is calculated, similarly to each evaluation value described above.
[0040]
Next, the control unit 16 determines whether or not the calculation of the comprehensive evaluation value has been completed for all candidate conditions (step S8).
The control unit 16 determines whether or not the processing of step S1 to step S7 has been completed for a plurality of predetermined candidate conditions. If not completed (NO in step S8), the control unit 16 takes in the next candidate condition and its conditions. The obtained image is set as an evaluation value calculation target (step S9). And the control part 16 repeats the process of step S1-step S8, and when calculation of an evaluation value is complete | finished about all candidate conditions (step S8 YES), it will perform the following process.
[0041]
That is, the control unit 16 performs pattern classification (step S10).
First, the control unit 16 captures all the images corresponding to each candidate condition, analyzes the position and shape of the region corresponding to the pattern portion appearing in the image (the region to be inspected) by image processing, and determines the similarity. Group by high image. In this embodiment, it shall be classified into four groups (group numbers 1 to 4).
[0042]
FIG. 4 shows an example of each evaluation value and pattern classification result described above. In FIG. 4, conditions 1 to 5 indicate candidate conditions, and the numbers in the pattern classification column indicate group numbers.
Next, the control unit 16 determines whether there is a condition corresponding to the design value (step S11).
[0043]
The design value is a pattern pitch determined at the time of design, and the control unit 16 has an image having a pattern pitch corresponding to the design value among images corresponding to each candidate condition (YES in step S11). The candidate condition in which the image is captured is determined as the optimum condition 1 (step S12). On the other hand, if there is no image having a pattern pitch corresponding to the design value (NO in step S11), the candidate condition having the largest comprehensive evaluation value calculated in step S7 is determined as the optimum condition 1 (step S13). For example, in FIG. 4, when there is no image having a pattern pitch corresponding to the design value, the overall evaluation value of condition 1 is the largest, so the control unit 16 determines condition 1 as the optimal condition 1.
[0044]
Next, the control unit 16 determines the optimum condition 2 (step S14). The control unit 16 excludes candidate conditions having the same group number as the optimum condition 1 determined in step S12 or step S13. For example, in FIG. 4, condition 5 is excluded. And the control part 16 determines the candidate condition with the largest comprehensive evaluation value as the optimal conditions 2 among the remaining conditions. In FIG. 4, since the comprehensive evaluation value of condition 3 is the largest among the remaining conditions, the control unit 16 determines condition 3 as the optimum condition 2.
[0045]
Next, the control unit 16 determines the optimum condition 3 (step S15). The control unit 16 further excludes candidate conditions having the same group number as the optimum condition 2 determined in step S4. And the control part 16 determines the candidate condition with the largest comprehensive evaluation value as the optimal conditions 3 among the remaining conditions. In FIG. 4, since the comprehensive evaluation value of condition 4 is the largest among the remaining conditions, the control unit 16 determines condition 4 as the optimum condition 3.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, the diffraction efficiency evaluation value and the pattern pitch evaluation value are calculated based on each of a plurality of candidate conditions, and further, based on images corresponding to each of the plurality of candidate conditions. An image quality evaluation value and an inspection area evaluation value are calculated, a combined evaluation value is calculated by combining these evaluation values, and an optimum apparatus condition is selected from a plurality of candidate conditions. Therefore, the optimum apparatus conditions can be narrowed down accurately and easily.
[0047]
Furthermore, according to the present embodiment, the candidate condition with low sensitivity to the surface inspection has a low evaluation value, so that it is not selected as the optimal apparatus condition, and the candidate condition with high sensitivity to the surface inspection is selected as the optimal apparatus condition. The Therefore, inspection accuracy can be improved. Further, the processing time can be shortened by narrowing down the optimum apparatus condition from a plurality of candidate conditions and performing the inspection process under the apparatus condition. In addition, since it is possible to automate the narrowing down of the optimum apparatus conditions, the precision of the narrowing down is more stable than that performed by a human. Furthermore, even when the pitch and shape of the pattern are not known, the selection can be easily performed.
[0048]
Further, according to the present embodiment, the overall evaluation is performed by combining the diffraction efficiency evaluation value and the pattern pitch evaluation value, which are evaluation values based on the apparatus conditions, and the image quality evaluation value and the inspection area evaluation value, which are evaluation values based on the image. Since the optimum apparatus condition is selected by calculating the value, more accurate narrowing down can be performed.
Further, according to the present embodiment, pattern classification is performed on images corresponding to a plurality of candidate conditions, and the result is added to the comprehensive evaluation value to perform selection. For this reason, it is possible to prevent an apparatus condition having a high degree of similarity of a region to be inspected from being selected redundantly, and to increase the efficiency of the inspection.
[0049]
In this embodiment, an example in which a diffraction efficiency evaluation value and a pattern pitch evaluation value are calculated as evaluation values based on apparatus conditions, and an image quality evaluation value and an inspection area evaluation value are calculated as evaluation values based on an image. However, other evaluation values may be used.
For example, as the evaluation value based on the apparatus conditions, a tilt angle evaluation value based on the incident angle of illumination with respect to the wafer 11 or a ground condition evaluation value based on diffracted light in the ground layer of the wafer 11 may be used. The base condition evaluation value may be calculated based on the difference in diffraction efficiency by storing the base layer image and comparing it with the top layer image.
[0050]
Further, as an evaluation value based on the image, an exposure area shape evaluation value based on the shape of the exposure area in the uppermost layer of the wafer 11 may be used. The exposure area shape evaluation value is preferably calculated based on how much diffracted light due to the underlayer is mixed by storing the image of the underlayer and comparing it with the image of the uppermost layer.
Furthermore, as long as at least one evaluation value is included in each of the apparatus condition evaluation value and the image evaluation value, any evaluation value may be combined in order to calculate the comprehensive evaluation value. .
[0051]
In the present embodiment, an example in which the tilt angle T is variable among the apparatus conditions has been described. However, other apparatus conditions may be variable, or a plurality of apparatus conditions may be variable.
In the present embodiment, an example in which three optimum apparatus conditions are selected from a plurality of candidate conditions has been described. However, the number of conditions to be selected may be variable.
[0052]
In the present embodiment, an example is shown in which a series of processes is terminated when a predetermined number (three) of optimum apparatus conditions are selected from a plurality of candidate conditions. However, the number of conditions to be selected can be specified. Instead, another reference may be provided to end the process. For example, the area of the region to be inspected may be accumulated, and if the accumulated area exceeds a reference value, the process may be terminated assuming that sufficient sensitivity for surface inspection is obtained.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface inspection apparatus that can narrow down the optimum apparatus conditions accurately and easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a tilt angle and a maximum luminance value.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for determining an optimum apparatus condition.
FIG. 4 is a table showing an example of evaluation values and pattern classification.
[Explanation of symbols]
10 Surface inspection equipment
11 Wafer
12 Holder
13 Illumination optics
14 Receiving optical system
15 Image processing device
16 Control unit
17 Condition determining section
18 Defect detection unit
19 Memory
20 chips
21 Light source
22 Light Guide
23, 27 Concave reflector
24 Discharge lamp
25 Wavelength selection filter
26 Neutral density filter
28 CCD camera

Claims

A capturing unit that captures an image of a test object under each of a plurality of apparatus conditions;
A determination unit for determining a plurality of optimum apparatus condition candidates based on the plurality of images captured by the capture unit;
A first calculation unit that calculates a first evaluation value for evaluating the device condition based on the device condition corresponding to each of the plurality of candidates;
A second calculation unit for calculating a second evaluation value for evaluating the device condition based on images corresponding to the plurality of candidates,
A third calculation unit that calculates a comprehensive evaluation value by combining the first evaluation value and the second evaluation value for each of the plurality of candidates;
A surface inspection apparatus comprising: a selection unit that selects at least one optimum apparatus condition from the plurality of candidates based on the comprehensive evaluation value.

The surface inspection apparatus according to claim 1,
The first calculation unit, as the first evaluation value, a diffraction efficiency evaluation value based on the amount of illumination light with respect to the test object, a pattern pitch evaluation value based on the wavelength of the illumination and the mounting angle of the test object, A surface inspection apparatus that calculates at least one of a tilt angle evaluation value based on an incident angle of the illumination with respect to the test object and a base condition evaluation value based on diffracted light in the base layer of the test object.

The surface inspection apparatus according to claim 1,
The second calculation unit includes, as the second evaluation value, an image quality evaluation value based on the uniformity of the image, an inspection area evaluation value based on the area of the pattern portion on the image, and exposure on the uppermost layer of the object to be examined. A surface inspection apparatus that calculates at least one of an exposure area shape evaluation value based on an area shape.

In the surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A classification unit that performs pattern classification on a plurality of images captured by the capture unit;
The surface inspection apparatus, wherein the selection unit performs the selection based on the pattern classification result in addition to the comprehensive evaluation value.