JP2005274155A - Flaw inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検査対象物の欠陥を検出する欠陥検査装置に関している。 The present invention relates to a defect inspection apparatus for detecting a defect of an object to be inspected.
従来、半導体基板を製造する際に、前記基板上には、種々の原因により欠陥が形成されてしまう場合がある。例えば、フォトリソグラフィ・プロセスにおいての基板表面に塗布されたレジストの膜厚バラツキや、前記レジストに付着した塵埃は、欠陥の原因になる。前記欠陥には、例えば、エッチング後の基板上のパターンの断線や線幅の減少や、前記パターン内のピンホールなどがある。また、レジストへの配線パターン露光における合焦不良は、現像後のレジストの断面形状の形成不良の欠陥の原因となる。この欠陥は、後工程においての不良の原因となり得る。 Conventionally, when a semiconductor substrate is manufactured, defects may be formed on the substrate due to various causes. For example, variations in the thickness of the resist applied to the substrate surface in the photolithography process and dust adhering to the resist cause defects. Examples of the defect include a disconnection of the pattern on the substrate after etching, a reduction in line width, and a pinhole in the pattern. Further, the in-focus defect in the exposure of the wiring pattern to the resist causes a defect of defective formation of the cross-sectional shape of the resist after development. This defect can cause a defect in a later process.
このため、前記ウェハや基板等は、欠陥検出並びに欠陥の修正が行われる。なお、前記欠陥を検出するためのものとして、欠陥検査装置が、一般的に用いられている。 For this reason, the wafer and the substrate are subjected to defect detection and defect correction. A defect inspection apparatus is generally used for detecting the defect.
例えば、前記従来の欠陥検査装置は、特許文献1並びに2に示されている。この特許文献1に開示される欠陥検査装置を図11に示して説明し、特許文献2に開示される欠陥検査装置を図12に示して説明する。
For example,
特許文献1に示されている欠陥検査装置は、少なくとも1つの周期パターンを有する前記ウェハや基板等の被検体101により正反射した光束を観測し、被検体101上の欠陥を検出する装置である。具体的には、この欠陥検査装置は、ランプハウス5を具備している。このランプハウス5は、ハロゲンランプ6と、コンデンサレンズ7と、熱線吸収フィルタ8とを有している。ハロゲンランプ6からの光は、熱線吸収フィルタ8を介してコンデンサレンズ7に入射し、平行光束に変換される。
The defect inspection apparatus disclosed in
この欠陥検査装置は、さらに複数の干渉フィルタと、白色光照明用の孔とを有する回転ホルダ9を具備している。この回転ホルダ9は、回転することにより、任意の前記干渉フィルタ又は前記孔を、コンデンサレンズ7を通過した光束の光路上に配置できるように、構成されている。また、前記各干渉フィルタは、所定の波長を中心とした所定の帯域の光束のみを透過できるように構成されている。このため、回転ホルダ9は、干渉フィルタを変更することにより、通過する光束の波長幅を変更できる。なお、本明細書中において、所定の波長幅を有する光束において、前記波長幅の中心の波長を、中心波長と呼ぶ。
The defect inspection apparatus further includes a rotating holder 9 having a plurality of interference filters and a white light illumination hole. The rotation holder 9 is configured such that any interference filter or the hole can be arranged on the optical path of the light beam that has passed through the
また、欠陥検査装置は、集光レンズ10と、光ファイバー束11と、拡散板12と、絞り13と、コリメートレンズ14と、ハーフミラー15とを具備している。光源部からの光束は、ハーフミラー15を介してコリメートレンズ14に入射し、平行光束にされて、被検体101に照射される。
Further, the defect inspection apparatus includes a
さらに、この欠陥検査装置は、結像レンズ16並びにCCD17を具備している。結像レンズ16には、被検体101で正反射された光束が、コリメートレンズ14並びにハーフミラー15を通り、入射される。結像レンズ16は、入射した光束により、被検体101の像をCCD17上に結像させる。CCD17は、結像した被検体101の像を撮像する。
The defect inspection apparatus further includes an
この欠陥検査装置は、上述したように被検体101に照射された光束の反射光による像をCCD17で撮像し、被検体101の膜厚バラツキを干渉縞として観察する。また、この欠陥検査装置は、照明系又は撮像系の光軸を傾けることにより、被検体からの回折光による像を撮像することも可能である。
As described above, the defect inspection apparatus captures an image of the reflected light of the light beam irradiated on the
特許文献2の欠陥検査装置は、図12に示されるように、光源を有する照明部802と、照明部802により照射された光束を平行光束にするコリメートレンズ803とを具備している。照明部802とコリメートレンズ803とは、被検体101の表面の法線に対して入射角度θiで、被検体101を照明する。
As shown in FIG. 12, the defect inspection apparatus of Patent Document 2 includes an
さらに、前記欠陥検査装置は、コリメートレンズ804と、結像レンズ806と、ラインイメージセンサ807とを具備している。コリメートレンズ804は、被検体101の表面の法線に対して、検査角度θdで被検体101により反射、回折、散乱された光を収束させる。結像レンズ806は、コリメートレンズ804からの光束を、ラインイメージセンサ807に結像させる。
The defect inspection apparatus further includes a
この欠陥検査装置は、ラインイメージセンサ807の幅方向と直交する方向(図11中において、矢印AAで示される)に、被検体101を前記欠陥検査装置に対して相対的に移動させる。この移動により、前記欠陥検査装置は、被検体101全体を撮像し、検査画像を取得する。
This defect inspection apparatus moves the
この検査画像において、前記欠陥は、被検体101により反射された光(反射光)の明暗により観察される。具体的には、膜厚むら等の欠陥は、前記正反射光の明暗となって現れる。また、合焦不良による欠陥は、回折光の明暗となって観察される。このように、前記欠陥は、正反射光並びに回折光の明暗により検出されるため、最も明暗が明瞭な検査角度θdで被検体101を撮像できるように、複数の検査角度θdで被検体101を撮像する。
In this inspection image, the defect is observed by light and darkness of light reflected by the subject 101 (reflected light). Specifically, defects such as film thickness unevenness appear as the brightness of the regular reflection light. In addition, defects due to poor focusing are observed as the brightness of the diffracted light. Thus, since the defect is detected by the brightness of the specularly reflected light and the diffracted light, the
そして、上述するように撮像された複数の検査画像は、欠陥を有していない被検体を撮像した際の画像である参照画像と比較され、参照画像と検査画像との輝度の異なる部分を欠陥として抽出する。
一般的に、フォトリソグラフィ・プロセスにより、被検体101の表面に多層のパターンが形成されるとともに、これらのパターンの上に、レジスト層が形成される。欠陥検査装置は、多層の被検体101の上層のレジスト層における欠陥の検査を行う。従来の欠陥検査装置は、上層のレジスト層の欠陥を検出することを目的としているが、下層のパターンやレジスト層が問題視されなかった欠陥が同時に検出されてしまう問題が生ずる。
In general, a multilayer pattern is formed on the surface of the
この時の検査画像に現れる下層の膜厚バラツキ等の欠陥を抑制するため、撮像に用いる狭帯域光の波長幅を広くすることが考えられるが、レジスト層の欠陥化の輝度が低下して撮像しにくくなる問題が生ずる。 In order to suppress defects such as film thickness variations in the lower layer that appear in the inspection image at this time, it may be possible to widen the wavelength width of the narrowband light used for imaging, but the brightness of the defect formation of the resist layer is reduced and imaging is performed. The problem becomes difficult to do.
このため、被検体の種類や検出する欠陥に応じて、前記照明に用いられる光の中心波長並びに波長幅を適切な値に調整する必要がある。特許文献1並びに2に示されるような従来の欠陥検査装置は、干渉フィルタを交換することにより、波長幅を選択的に変更する。しかしながら、干渉フィルタの通過させる中心波長並びに波長幅は、各干渉フィルタ毎に固定されているため、中心波長並びに波長幅を最適な値に調整することが出来ない。
For this reason, it is necessary to adjust the center wavelength and wavelength width of the light used for the illumination to appropriate values according to the type of the subject and the defect to be detected. Conventional defect inspection apparatuses such as those disclosed in
このため、中心波長並びに波長幅を最適な値に調整するには、中心波長並びに波長幅の異なる多数の干渉フィルタ用意することにより対応可能である。しかしながら、中心波長並びに波長幅を微妙に調節可能に構成するためには、多数の干渉フィルタが必要になり、現実的ではなく、例え干渉フィルタを多数用意しても実質的に微妙な調整は不可能である。 For this reason, adjusting the center wavelength and the wavelength width to optimum values can be achieved by preparing a large number of interference filters having different center wavelengths and wavelength widths. However, in order to make it possible to finely adjust the center wavelength and the wavelength width, a large number of interference filters are required, which is not practical, and even if a large number of interference filters are prepared, substantially fine adjustment is not possible. Is possible.
前記課題を鑑みて、本発明の目的は、検査時の照明光の中心波長並びに波長幅を、容易に所望の値に設定し下層の影響を取り除いて欠陥検出の精度を高め得る欠陥検査装置を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus that can easily set the center wavelength and wavelength width of illumination light at the time of inspection to desired values and remove the influence of lower layers to improve the accuracy of defect detection. Is to provide.
本発明の欠陥検査装置は、前記課題を解決するために、以下の構成を有している。 In order to solve the above problems, the defect inspection apparatus of the present invention has the following configuration.
本発明は、光源からの照明光を略平行光束にして被検体を照明する照明手段と、前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光により、前記被検体の像を結像する結像手段と、前記結像手段により結像された像を撮像する撮像手段と、前記光源と撮像手段との間の光路中に配置されており、前記光路中の光束の中心波長並びに波長幅を夫々独立して選択的に設定する波長選択手段と、前記撮像手段により撮像された画像により前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備える欠陥検査装置を提供する。 The present invention forms an image of the subject by illuminating means for illuminating the subject with illumination light from a light source as a substantially parallel luminous flux, and reflected light from the subject out of the parallel luminous flux from the illuminating means. An imaging means for imaging, an imaging means for taking an image formed by the imaging means, and an optical path between the light source and the imaging means, and a center wavelength and a wavelength of a light beam in the optical path Provided is a defect inspection apparatus comprising wavelength selection means for selectively setting the widths independently, and defect detection means for detecting a defect of the subject from an image picked up by the image pickup means.
さらに、本発明は、光源からの照明光を略平行光束にして被検体を照明する照明手段と、前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光により、前記被検体の像を結像する結像手段と、幅方向に沿って配置された撮像素子列を、前記幅方向と直交する長手方向に沿って複数配置し、各撮像部により撮像する撮像手段と、前記光源と撮像手段との間の光路上に配置されており、光路中の光束を、前記長手方向に沿って分光する分光手段と、前記撮像手段により撮像された画像により前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えて、前記撮像手段は、指定された波長範囲に対応する撮像素子列による撮像結果を加算して画像を形成する欠陥検査装置を提供する。 Furthermore, the present invention provides an illuminating unit that illuminates the subject with illumination light from a light source as a substantially parallel light beam, and an image of the subject by reflected light from the subject out of the parallel light beam from the illuminating unit. An image forming means for forming an image, an image pickup device array arranged along the width direction, a plurality of image pickup devices arranged along a longitudinal direction orthogonal to the width direction, an image pickup means for picking up an image by each image pickup unit, the light source and the image pickup A spectroscopic unit that is arranged on an optical path between the optical unit and splits a light beam in the optical path along the longitudinal direction; and a defect detection that detects a defect of the subject by an image captured by the imaging unit. And a defect inspection apparatus for forming an image by adding the imaging results obtained by the imaging element array corresponding to the designated wavelength range.
本発明は、検査時の照明光の中心波長並びに波長幅を、容易に所望の値に設定し下層の影響を取り除いて欠陥検出の精度を高め得る欠陥検査装置を提供することができる。 The present invention can provide a defect inspection apparatus that can easily set the center wavelength and wavelength width of illumination light at the time of inspection to desired values and remove the influence of lower layers to improve the accuracy of defect detection.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
まず、第1の実施の形態に従った欠陥検査装置1について図1乃至図3を用いて説明する。図1は、本実施の形態に従った欠陥検査装置1を示す概略的な側面図である。図2は、図1中の欠陥検査装置1の波長選択部を示す概略的な側面図である。図3は、図1中の欠陥検査装置1の制御系を示す概略的なブロック図である。なお、本実施の形態の欠陥検査装置1は、多層の基板である被検体101を検査する。なお、被検体101は、最上層に、複数の周期パターンを有するレジスト層が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the
欠陥検査装置1は、ステージ20と、照明部30と、結像部40と、波長選択部50と、撮像部70と、制御系200とを具備している。この欠陥検査装置1は、ステージ20上に配置された被検体101に対して、照明部30により照明光を照射し、結像部40が被検体101からの反射光を集光するとともに結像し、結像部40による像を撮像部70が撮像して被検体101の欠陥検査を行う。本実施の形態において、照明部30の光路中には、波長選択部50が配置されている。以下に、欠陥検査装置1の各構成を詳しく説明する。
The
本実施の形態において、ステージ20は被検体101を保持して互いに直交する所定の2つの軸線に沿って移動させ得るように構成されている。なお、本明細書中において、一方の軸線をX軸とし、他方の軸線をY軸とする。また、本明細書中において、X並びにY軸と直交する軸線を、Z軸とする。従って、Z軸は、ステージ20に支持された被検体101の表面の法線方向と実質的に一致する。また、本欠陥検査装置は、検査対象となる半導体ウェハ基板やFPD用ガラス基板をステージ20上に搬送する基板搬送ロボットを備えた図示しない被検体搬送部とが並設されている。この被検体搬送部には、検査前の被検体101を格納しているストッカと、検査後の被検体101を格納するストッカとを有している。 照明部30は、被検体101を照明する照明手段であり、ランプハウス31と、光ファイバー35と、拡散板36と、絞り37と、ハーフミラー38と、コリメートレンズ39とを有している。
In the present embodiment, the
ランプハウス31は、光源として例えば、白色光を放射するハロゲンランプ32と、熱線吸収フィルタ33と、コンデンサレンズ34とを備えている。コンデンサレンズ34は、ハロゲンランプ32からの光を平行光束にし、波長選択部50に入射させる。光ファイバー35は、入射端35aが波長選択部50に接続されており、出射端35bが拡散板36に接続されている。
拡散板36並びに絞り37は、光源から入射した光束の強度分布を平均化し、通過後の光の断面を最適な大きさに調整する二次光源を構成し、この二次光源の光束をハーフミラー38に入射させる。
The
The
ハーフミラー38は、拡散板36並びに絞り37からの光束を、コリメートレンズ39に向けて反射するとともに、被検体101からの反射光を透過させて、結像部40に入射させる。
The
コリメートレンズ39は、ハーフミラー38で反射した光束を平行光束に整形して被検体101に照射する。本実施の形態において、ハーフミラー38とコリメートレンズ39は、被検体101に向けて照明した光束を垂直入射させるように、配置されている。また、コリメートレンズ39の焦点位置は、ハーフミラー38により反射された光源側と、透過した撮像側とに存在する。このコリメートレンズ39の光源側の焦点位置は、拡散板36の位置に設定されており、撮像した側の焦点位置は、結像部40の位置に設定されている。
The collimating
結像部40は、結像レンズを有しており、ハーフミラー38からの光を集光し、被検体101の表面の像を、撮像部70の撮像面上に結像させる結像手段である。撮像部70は、結像部40による像を撮像する撮像手段で、被検体101の所定領域の画像を一度に撮像し得CCD等のエリアセンサである。
The
波長選択部50は、図2中に示されるように、透過波長幅が可変なモノクロメータである。この波長選択部50は、ランプハウス31からの光が入射され、入射された光の中心波長並びに波長幅を夫々独立して無段階調整することができる。光ファイバー35に入射させる。この波長選択部50は、入射スリット50aと、レンズ50b、50dと、プリズム50cと、出射スリット50eとを有している。ランプハウス31からの光束は、入射スリット50aを介してレンズ50bに入射して平行光束に整形され、この光束をプリズム50cに入射する。
As shown in FIG. 2, the
プリズム50cは、入射した光束を分光する分光素子で入射された光束を実線並びに破線で示すように、出射スリット50eの開口の幅方向d1に沿って異なる波長分光する。このプリズム50cで分光した光束は、レンズ50dに入射して、出射スリット50e上に収束する。出射スリット50eの開口を通過した光束は、光ファイバー35の入射端35aに入射する。この出射スリット50eは、図示しない可動装置により開口の幅を幅方向d1に沿って変更可能に構成されてこの開口の幅を変更することにより、プリズム50cで分光された結果に対し波長幅を任意に設定できる。
The
また、プリズム50cは、図示しない回転駆動装置により回動され得るように構成されており、図2中においての紙面と直交する軸回りにプリズム50cを回動させることにより、出射スリット50eから出射する光束の中心波長を任意に選択することができる。
Further, the
続いて、制御系200について、図3を参照して説明する。
Next, the
制御系200は、ステージ制御部201と、駆動回路202と、光学系制御部203と、被検体搬送制御部204と、画像インターフェース(画像I/F)205と、画像処理装置206と、モニタ207,210と、画像記憶装置208と、ホストコンピュータ209と、キーボード211と、メモリ212、シーケンサ213とを有している。
The
ステージ制御部201は、ステージ20と接続されており、ステージ20の駆動を制御する。
駆動回路202は、撮像部70に接続されており、撮像部70の駆動を制御する。
The stage control unit 201 is connected to the
The
光学系制御部203は、照明部30、結像部40、演算選択部50と接続されており、これらの駆動を制御する。より具体的には、光学系制御部203は、照明部30の照明光の光量、波長選択部50の波長幅、並びに中心波長を制御する。
The optical system control unit 203 is connected to the
被検体搬送制御部204は、前述の被検体搬送部と接続されており、被検体搬送部の駆動を制御する。
画像処理装置206は、撮像部70並びにホストコンピュータ209と接続されており、ホストコンピュータ209により駆動が制御される。この画像処理装置206は、撮像部70が取得した検査画像を画像処理し、膜厚バラツキや粉塵などの欠陥を抽出する欠陥検出機能を有する。また、画像処理装置206は、抽出した欠陥に関する欠陥の種類、数、位置、面積などデータを、ホストコンピュータ209に送る。この画像処理装置206は、さらに、モニタ207と、画像記憶装置208とが接続されている。モニタ207は、画像処理装置206により作成された画像等を表示する画像表示装置である。
画像記憶装置208は、前記画像処理装置206で画像処理された検査画像得や処理画像を格納するデータ格納装置で、被検体101の検査画像、抽出された欠陥画像、欠陥の無い良品の被検体101を撮像した参照画像等が格納されている。
The subject transport control unit 204 is connected to the above-described subject transport unit, and controls the driving of the subject transport unit.
The
The
ホストコンピュータ209は、画像処理装置206、モニタ210、キーボード211、メモリ212、及びシーケンサ213と接続されている。ホストコンピュータ209は、画像処理装置206並びにシーケンサ213の駆動を制御し、この制御のための必要な設定を、モニタ210に制御メニューとして表示する。
The
キーボード211は、前記制御メニューから選択可能な命令及び/又はその他の制御に必要な命令並びに情報を、ホストコンピュータ209に対して入力するための入力装置である。
The
メモリ212は、ホストコンピュータ209と接続されており、前記制御に必要な制御情報が格納される。前記制御情報とは、例えば、被検体の種類毎の検査条件(光学系の設定、検査面積、画像処理条件、欠陥の良否判定を行う際の合格基準など)、並びに、検査データなどである。この制御情報は、検査前に予め前記記憶部に格納しておくことも可能であるし、検査時にキーボード211等により入力し、前記記憶部に格納することも可能である。
The
シーケンサ213は、ステージ制御部201、駆動回路202、光学系制御部203、及び、被検体搬送制御部204に接続されており、これらが制御する制御対象の駆動シーケンスを、これらに送る。また、シーケンサ213は、ホストコンピュータ209からの駆動命令を、これらに送る。
The
以下に、前記構成の欠陥検査装置1の動作について説明する。欠陥検査装置1により検査を行う際には、まず、操作者が、キーボード211により、被検体101の種類並びに検査開始を指示する。この指示により、ホストコンピュータ209は、メモリ212中に予め格納されている検査条件の中から、上記入力された被検体101の種類に対応した検査条件を検索し、読み込む。
Below, operation | movement of the
そして、ホストコンピュータ209は、上記検査条件に基づいて、シーケンサ213を介して光学系制御部203を制御し、照明部30を設定する。具体的には、ハロゲンランプ32の光量と、波長選択部50を通過する光束の中心波長並びに波長幅との設定が行われる。より具体的には、波長選択部50は、設定された中心波長に応じて、プリズム50cの角度を設定するように回転駆動装置を駆動させる。これとともに、波長選択部50は、設定された波長幅に応じて、出射スリット50eの開口幅を変化させる。
Then, the
続いて、ホストコンピュータ209は、シーケンサ213を介して、被検体搬送制御部204並びにステージ制御部201に対して駆動命令を出す。この駆動命令を受けた被検体搬送制御部204は、前記被検体搬送部を駆動させ、前記ストッカから被検体101を1枚取り出し、ステージ20上に配置させる。
Subsequently, the
ステージ20は、被検体101を吸着保持した後、被検体101を観察視野の中央に来るように位置決めする。
The
被検体101の位置決め後に、ホストコンピュータ209は、撮像部70に、被検体101の表面を撮像させる。撮像部70は、検査画像を取得し、この検査画像を画像処理装置206に送る。
After positioning the subject 101, the
画像処理装置206は、検査画像を画像処理し、例えば検査画像と参照画像との差から欠陥を抽出する。画像処理装置206は、抽出した欠陥の位置、面積等のデータを、ホストコンピュータ209に送る。ホストコンピュータ209は、欠陥の数、並びに面積等を、被検体101の合格基準と照合し、良否判定を行う。検査が終了した際に、被検体101は、良否に区分けされ、図示しない検査後の被検体を格納するストッカに搬送される。このようにして、1枚の被検体101の検査を終了する。
The
上述のように本実施の形態の波長選択部50は、プリズム50cを回動させることにより、連続的に照明光の中心波長を変更できる。従って、本実施の形態の波長選択部50は、干渉フィルタにより中心波長を変更する場合と異なり、微妙な中心波長の調整を行うことが可能である。これとともに、本実施の形態の波長選択部50は、干渉フィルタ等の構成要素の数を中心波長の選択数に応じて増やすことなく、微妙な中心波長の調整を行い得る。
As described above, the
また、本実施の形態の波長選択部50は、出射スリットの開口幅を変更することにより、照明光の波長幅を連続的に変えることが可能である。従って、本実施の形態の波長選択部50は、干渉フィルタにより波長幅を変更する場合と異なり、微妙な波長幅の調整を行うことが可能である。これとともに、本実施の形態の波長選択部50は、干渉フィルタ等の構成要素の数を波長幅の選択数に応じて増やすことなく、微妙な波長幅の調整を行い得る。従って、本実施の形態の欠陥検査装置1は、適切に設定された中心波長並びに波長幅の照明光により、下層の欠陥検出を抑制し、対象の層の欠陥をより明確に検出できる。
In addition, the
また、本実施の形態の撮像部70は、CCD等のエリアイメージセンサである。しかしながら本実施の形態の撮像部70は、図11中の従来の欠陥検査装置と同様に、ラインイメージセンサを用いることが可能である。この場合、ステージ20は、被検体101を、前記ラインイメージセンサの撮像領域の長さ方向と、この長さ方向と略直交する方向とに、撮像部70に対して相対的に移動できるように構成される。この構成により、本実施の形態の欠陥検査装置1は、移動手段であるステージ20と、撮像手段である撮像部70とを同期させて駆動させることにより、確実に被検体101の全面を撮像可能である。
The
以下に、第2の実施の形態に従った欠陥検査装置について説明する。本実施の形態の欠陥検査装置は、波長選択部51の構成のみが、第1の実施の形態の波長選択部50と異なる。従って、本実施の形態において、第1の実施の形態の欠陥検査装置1と同様な構成要素には、第1の実施の形態の構成要素と同様な参照符号を付し、説明を省略する。
The defect inspection apparatus according to the second embodiment will be described below. The defect inspection apparatus according to the present embodiment is different from the
波長選択部51は、図4中に示されるように、入射スリット50aと、凹面回折格子51aと、出射スリット50eとを有している。凹面回折格子51aは、入射した光束を分光する分光素子である。具体的には、この凹面回折格子51aは、入射スリット50aからの光束を、分光し、出射スリット50e上に収束させる。この凹面回折格子51aは、プリズム50cと同様に、凹面回折格子51aを図示しない回転駆動装置により図示する矢印方向に回転させることにより、出射スリット50eの開口の幅方向d1に沿って異なる波長に分光された任意の中心波長に選択することができる。従って、本実施の形態の波長選択部51も、第1の実施の形態の波長選択部50と同様に、中心波長並びに波長幅の夫々を連続的にかつ、独立して設定できる。
As shown in FIG. 4, the
以下に、第3の実施の形態に従った欠陥検査装置について説明する。本実施の形態の欠陥検査装置も、波長選択部52の構成のみが、第1の実施の形態の波長選択部50と異なる。従って、本実施の形態において、第1の実施の形態の欠陥検査装置1と同様な構成要素には、第1の実施の形態の構成要素と同様な参照符号を付し、説明を省略する。
The defect inspection apparatus according to the third embodiment will be described below. The defect inspection apparatus of the present embodiment is also different from the
波長選択部52は、図5に示されるように、入射スリット50a、レンズ52a、52b、音響光学素子52c、及び発振器52dを有している。入射スリット50aからの光束は、レンズ52aに入射し、レンズ52aにより収束され、音響光学素子52cに入射する。
本実施の形態において、発振器52dは、RF電力を音響光学素子52cに対して出力する発振器である。
音響光学素子52cは、音響光学チューナブルフィルタ(AOTF)と呼ばれる形式のものであり、発振器52dから入力されるRF電力の周波数に対応した波長の光束だけ、一次光の方向へ回折させ、それ以外の波長帯の光束を0次光の方向へ透過する。音響光学素子52cは、回折させた光束を、レンズ52bに入射させる。
As shown in FIG. 5, the
In the present embodiment, the
The acousto-
レンズ52bは、入射した光束を収束させ、入射端35aに入射させる。
なお、AOTFは、一次光の中心波長を任意に選択できるが、波長幅は、一般的に固定値であるとともに、0.1〜10ナノメートル(nm)程度ある。従って、波長幅を自由に選択するために、本実施の形態の音響光学素子52cは、以下のように構成されている。
The
AOTF can arbitrarily select the center wavelength of the primary light, but the wavelength width is generally a fixed value and is about 0.1 to 10 nanometers (nm). Accordingly, in order to freely select the wavelength width, the
本実施の形態の発振器52dは、複数の発振周波数を出力可能なマルチチャンネルの形式のRF発振器が用いられている。この発振器52dは、図6(a)中に示されるように、周波数f1、f2のような複数の発振周波数fの駆動信号を、音響光学素子52cに入力する。なお、図6(a)は、縦軸に弾圧の振幅a、横軸に周波数fとした際の、音響光学素子52cに入力される駆動信号を示す図である。
As the
音響光学素子52cは、互いに発振周波数fの異なる複数の駆動信号が入力された場合、各発振周波数毎に、前記入射した光束を、一次光方向に回折する。この回折された光束は、音響光学素子52cの固有の波長幅と、入力された発振周波数fに対応した中心波長に設定される。例えば、周波数f1、f2の2つの駆動信号が入力された場合、音響光学素子52cは、図6(b)中に示されるように、周波数f1、f2に対応して、中心波長λ1、λ2の光束を回折させる。
The
なお、各周波数に対応した回折光の波長が近接している場合、一次光のスペクトルは図6(b)中において破線で示されるように合成される。これにより、音響光学素子52cは、固有の波長幅より広い波長幅の一次回折光を形成できる。なお、この合成後の一次回折光の波長幅は、音響光学素子52cに入力する駆動信号の数、並びに入力された駆動信号同士の発振周波数fの間隔を調整することにより、任意に設定できる。もちろん、合成する各一次回折光の中心波長を変えることにより、合成後の一次回折光の中心波長も変えられる。即ち、上記構成の波長選択部52は、レンズ52bを介して入射端35aに入射させる光束の中心波長並びに波長幅を任意に選択できる。
When the wavelengths of the diffracted light corresponding to the respective frequencies are close to each other, the spectrum of the primary light is synthesized as indicated by a broken line in FIG. Thereby, the
上記構成の波長選択部52において、発振器52dは、電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator(VCO))に代えることが可能である。このVCOは、入力された電圧(入力電圧)に対応した周波数のRF電力を音響光学素子52cに対して駆動信号として入力する発振器である。従って、このVCOは、入力電圧が連続的に変化された場合、この変化に対応して、音響光学素子52cに入力する駆動信号の周波数を連続的に変化させ得る。例えば、発振器52dは、図6(c)中において三角波により示されるように、入力電圧を連続的に変化された場合、出力する駆動信号の周波数を連続的に変化させ得る。図6(c)は、横軸を時間t、縦軸を電圧Vとした際の、VCOへの入力電圧を示す図である。図6(c)中においては、三角波は、電圧V1並びにV2の間で変化する。
In the
駆動信号の周波数が連続的に変化した場合、音響光学素子52cは、回折させる光束の中心波長を連続的に変更させ得る。言い換えると、音響光学素子52cは、所定範囲内で連続的に変化された周波数の入力に応じて、前記範囲に対応した波長幅の間で、前記中心波長を走査する。
When the frequency of the drive signal continuously changes, the acousto-
なお、撮像部70は、所定の画像蓄積時間の間に受光した光束を用いて、像を撮像する。このため、前記画像蓄積時間内に前記中心波長を所定波長幅分走査した場合、撮像部70は、前記所定波長幅分の光束を用いて画像を撮像できる。従って、この構成の波長選択部52は、撮像時においての所望の波長幅の光束を選択するために、画像蓄積時間内に中心波長が所望の波長幅分走査するように動作される。例えば、上記三角波で示される入力電圧がVCOに印加される場合、三角波の周期Tを前記画像蓄積時間より短く設定することにより、波長選択部52は、所望の波長幅分の中心波長の走査を、画像蓄積時間内に完了できる。本実施の形態において、周期Tは、例えば、約1μsec〜約100μsecの範囲に設定されるが、撮像部70の画像蓄積時間に応じて任意に設定できる。このように、発振器52dとしてVCOを用いた場合においても、音響光学素子52cは、回折する光束の波長幅を任意に設定できる。なお、この構成の波長選択部52においても、中心波長を任意に選定できることはもちろんのことである。
Note that the
上記構成により、本実施の形態の波長選択部52も、第1の実施の形態の波長選択部50と同様に、中心波長並びに波長幅の夫々を連続的にかつ、独立して設定できる。また、音響光学素子52cは、約10度の有効角開口を有しているため、照明部30と撮像部70との光路間において、撮像部70の直前に配置することも可能であり、配置において限定されることはない。
With the above configuration, the
以下に、第4の実施の形態に従った欠陥検査装置について説明する。本実施の形態の欠陥検査装置は、波長選択部53の構成のみが、第1の実施の形態の波長選択部50と異なる。従って、本実施の形態において、第1の実施の形態の欠陥検査装置1と同様な構成要素には、第1の実施の形態の構成要素と同様な参照符号を付し、説明を省略する。
The defect inspection apparatus according to the fourth embodiment will be described below. The defect inspection apparatus according to the present embodiment is different from the
波長選択部53は、図7中に示されるように、入射スリット50aと、レンズ50b,50d、ドライバ53aと、液晶チューナブルフィルタ(LCTF)53bとを有している。レンズ50bは、入射スリット50aからの光束を平行光束にし、LCTF53bに入射させる。ドライバ53aは、LCTF53bに、駆動電圧を印加する装置である。
As shown in FIG. 7, the wavelength selector 53 includes an
LCTF53bは、クロスニコルの偏光板と、これらの偏光板の間に配置され、透過する偏光のリタデーションを任意に変更可能な液晶フィルタとを有している素子である(逸見 登、"VariSpec 液晶チューナブルフィルタ"、光アライアンス、7(1995)P49〜52,参照)。前記液晶フィルタは、ドライバ53aからの電圧が印加させる。上記構成のLCTF53bは、ドライバ53aにより液晶フィルタに印加する電圧を変化させることにより、透過光の中心波長を任意に設定できる。また、このLCTF53bは、透過光の波長幅を約5〜20nmの範囲で、複数の値から選択できるように構成されている。LCTF53bを通過した光は、レンズ50dに入射する。
The
レンズ50dは、LCTF53bからの光束を収束させ、光ファイバー35の入射端35aに入射させる。
The
このように、本実施の形態の波長選択部53も、第1の実施の形態の波長選択部50と同様に、中心波長並びに波長幅の夫々を連続的にかつ、独立して設定できる。
As described above, the wavelength selection unit 53 according to the present embodiment can set the center wavelength and the wavelength width continuously and independently, similarly to the
また、LCTF53bは、約10度乃至約20度の有効角開口を有しているため、照明部30と撮像部70との光路間において、撮像部70の直前に配置することも可能であり、配置において限定されることはない。
Further, since the
本実施の形態の欠陥検査装置1’は、本命最初の背景技術の図12で示したラインイメージセンサにより被検体を撮像する形式の欠陥検査装置に、分光部60とラインイメージセンサ7aの代わりにエリアイメージセンサを組み合わせた装置である。なお、本実施の形態において、第1の実施の形態の欠陥検査装置1と同様な構成は、同様な参照符号を付し、説明を省略する。
The
本実施の形態の欠陥検査装置1’は、図8中に示されるように、ステージ20と、照明部30aと、結像部40aと、分光部60と、撮像部70aと、制御系200とを具備している。
As shown in FIG. 8, the
照明部30aは、白色光を出力する光源31aと、照明部30aにより照射された光束を平行光束にするコリメートレンズ31bとを有している。光源31aとコリメートレンズ31bとは、被検体101の表面の法線に対して入射角度θiで、被検体101を照明する。なお、この照明部30aは、被検体101の幅方向に沿って延びる線状の領域を照明する。言い換えると、照明部30aは、Y軸に沿った線状の領域を照明する。本実施の形態において、この照明部30aの照明する領域を、照明領域とする。なお、この線状の照明領域は、撮像部70aにより撮像される撮像領域である。撮像部70aは、この撮像領域を、順次被検体101の長手方向に沿って撮像して被検体101全体を撮像する。
The
結像部40aは、コリメートレンズ41と、結像レンズ42とを有している。コリメートレンズ41は、コリメートレンズ31bを介して照射された光束のうち、被検体101の表面の法線に対して、検査角度θdで被検体101により反射、回折、散乱された光を、収束させ、結像レンズ42に入射させる。
The
結像レンズ42は、コリメートレンズ41からの光束を集光し、結像させる。これにより、結像レンズ42は、前記照明領域の像を結像させる。分光部60は、結像レンズ42の結像位置に配置されており、結像レンズ42からの光束を分光する分光手段である。
The
以下に、図9を参照して、分光部60について詳しく説明する。分光部60は、図9中に示されるように、第1の実施の形態の波長選択部50の構成と同様に、入射スリット50aと、レンズ50b、50dと、プリズム50cとを有しており、入射スリット50aから入射した光束を、波長選択部50と同様に分光する。なお、分光部60は、出射スリット50eが省略されている点が、波長選択部50と異なる。なお、分光部60は、所定の分光方向d2に沿って、異なる波長が分布するように、分光する。分光された光束は、レンズ50dに入射し、レンズ50dにより収束され、エリアイメージセンサ70aに入射する。
Hereinafter, the
エリアイメージセンサ70aは、分光方向d2に沿った行方向軸心と、行方向軸心と直交する列方向に画素を配列している2次元のCCDである。列方向は、図10(a)中において、参照符号d3により指摘されている。なお、撮像部70aにおいて、列方向に沿って配列されたCCDの各撮像素子の列を撮像素子列と呼ぶ。図10(a)並びに図10(b)中において撮像素子列は、参照符号71aで指摘されており、左右方向に延びている。従って、エリアイメージセンサ70aは、列方向に沿ったライン状の撮像素子列71aが、分光方向d2に沿って複数配列されて構成されている。本実施の形態において、エリアイメージセンサ70aは、図10(a)中に示されるように、例えば10列の撮像素子列71aにより構成されている。 上述のように分光部60を介してエリアイメージセンサ70aに入射する光束は、分光方向d2に沿って分光されている。従って、エリアイメージセンサ70aの撮像面上には、異なる波長の光束が分光方向d2に沿って分布する。言い換えると、エリアイメージセンサ70aは、撮像素子列71aの配列方向に沿って、異なる波長の光束を受光する。即ち、撮像素子列71a毎に、受光する光束の波長が異なる。従って、撮像部70aは、複数の撮像素子列71aにより、前記撮像領域を複数の波長の光束により撮像する。このため、エリアイメージセンサ70aは、前記撮像領域を連続的に配列された複数の撮像素子列71aで撮像することにより、所定の波長幅内の各波長の光束で撮像された撮像データを取得できる。
The
撮像部70aは、水平転送レジスタ72aを介して制御系200と接続されている。水平転送レジスタ72aは、撮像部70aにより取得した撮像データ(CCDの各画素の電荷)を取得し、制御系200の画像処理装置206に転送するユニットである。本実施の形態において、水平転送レジスタ72aは、ビニングにより撮像データを読み込む。ビニングとは、CCDの各画素に蓄積された電荷を、指定した方向に沿った画素分だけ加算して読み込むデータ読み出し方法である。具体的には、水平転送レジスタ72aは、図10(b)中に示されるように、撮像素子列71a毎に、順次撮像データを読み込む。なお、水平転送レジスタ72aは、読み込んだ撮像素子列71a毎の撮像データを、加算するか、破棄するかを選択できる。そして、水平転送レジスタ72aは、指定された撮像素子列71aの撮像データのみ加算し、指定された全ての撮像素子列71aの加算後、加算結果のデータ(加算列データ)を制御系200に送る。なお、本実施の形態において、水平転送レジスタ72aは、制御系200と接続されており、制御系200の駆動命令に従って制御される。制御系200は、指定された中心波長並びに波長幅に対応した撮像素子列71aのみ加算するように、水平転送レジスタ72aを制御する。水平転送レジスタ72aは、加算により各撮像素子列71a毎の撮像データにより、指定された中心波長並びに波長幅により撮像したのと同様な撮像データを形成する。このようにして、本実施の形態の欠陥検査装置1’は、加算する撮像素子列71aの数並びに位置を選択することにより、取得する検査画像の撮影条件(中心波長並びに波長幅)を任意に選定できる。従って、本実施の欠陥検査装置1’においても、第1の実施の形態と同様に、検査時の照明光の中心波長並びに波長幅を、容易に所望の値に設定できる。従って、欠陥検査装置1’は、適切に設定された中心波長並びに波長幅の照明光により、下層の欠陥検出を抑制し、対象の層の欠陥をより明確に検出できる。
The
なお、本実施の形態において、分光素子として、プリズム50cが用いられているが、上述の凹面回折格子51aのような他の分光素子に代えることも可能である。即ち、本実施の形態の分光素子は、所定の分光方向d2に沿って、分光させ得れば、公知のいかなる分光手段を用いることも可能である。
In the present embodiment, the
f、f1、f2…周波数、1…欠陥検査装置、d1…開口の幅方向、d2…分光方向、d3…幅方向軸心、V1、V2…電圧、10…集光レンズ、101…被検体、20…ステージ、200…制御系、201…ステージ制御部、202…駆動回路、203…光学系制御部、204…被検体搬送制御部、206…画像処理装置、207…モニタ、208…画像記憶装置、209…ホストコンピュータ、210…モニタ、211…キーボード、212…メモリ、213…シーケンサ、30…照明部、31…ランプハウス、32…ハロゲンランプ、33…熱線吸収フィルタ、34…コンデンサレンズ、35…光ファイバー、35a…入射端、35b…出射端、36…拡散板、37…絞り、38…ハーフミラー、39…コリメートレンズ、40、40a…結像部、41…コリメートレンズ、42…結像レンズ、49…P、50…波長選択部、50a…入射スリット、50b、50d…レンズ、50c…プリズム、50e…出射スリット、51…波長選択部、51a…凹面回折格子、52…波長選択部、52a、52b…レンズ、52c…音響光学素子、52d…発振器、53…波長選択部、53a…ドライバ、53b…LCTF、6…ハロゲンランプ、60…分光部、70…撮像部、70a…撮像部、70b…撮像面、71a…撮像素子列、72…ポリクロメータ、72a…水平転送レジスタ、θd…検査角度、θi…入射角度、λ1…中心波長。
f, f1, f2 ... frequency, 1 ... defect inspection device, d1 ... opening width direction, d2 ... spectral direction, d3 ... width direction axis, V1, V2 ... voltage, 10 ... condensing lens, 101 ... subject, DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光により、前記被検体の像を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された像を撮像する撮像手段と、
前記光源と撮像手段との間の光路中に配置されており、前記光路中の光束の中心波長並びに波長幅を夫々独立して選択的に設定する波長選択手段と、
前記撮像手段により撮像された画像により前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を具備する欠陥検査装置。 Illuminating means for illuminating the subject with illumination light from the light source as a substantially parallel light beam;
Imaging means for forming an image of the subject by reflected light from the subject out of the parallel luminous flux from the illumination means;
Imaging means for capturing an image formed by the imaging means;
A wavelength selection unit that is disposed in an optical path between the light source and the imaging unit, and that selectively selectively sets a center wavelength and a wavelength width of a light beam in the optical path;
Defect detection means for detecting a defect of the subject from an image captured by the imaging means;
A defect inspection apparatus comprising:
前記照明手段からの平行光束うちの前記被検体からの反射光により、前記被検体の像を結像する結像手段と、
幅方向に沿って配置された撮像素子列を、前記幅方向と直交する長手方向に沿って複数配置し、各撮像部により撮像する撮像手段と、
前記光源と撮像手段との間の光路上に配置されており、光路中の光束を、前記長手方向に沿って分光する分光手段と、
前記撮像手段により撮像された画像により前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を具備し、
前記撮像手段は、指定された波長範囲に対応する撮像素子列による撮像結果を加算して、画像を形成する欠陥検査装置。 Illuminating means for illuminating the subject with illumination light from the light source as a substantially parallel light beam;
Imaging means for forming an image of the subject by reflected light from the subject out of the parallel luminous flux from the illumination means;
An imaging unit that arranges a plurality of imaging element arrays arranged along the width direction along a longitudinal direction orthogonal to the width direction, and images by each imaging unit;
A spectroscopic unit that is disposed on an optical path between the light source and the imaging unit, and that splits a light beam in the optical path along the longitudinal direction;
Defect detection means for detecting a defect of the subject from an image captured by the imaging means;
Comprising
The defect inspection apparatus for forming an image by adding the imaging results of the imaging element array corresponding to the designated wavelength range.
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