JP2009010325A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ステージの位置ズレ補正制御だけに頼ることなく、被検査物を撮影した撮像画像の位置補正や被検査物を撮影するイメージセンサの向きを調整補正する等の対応により、異物やパターン欠陥が高速・高精度に検出でき、コストＵＰが抑制できる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実際位置との位置ズレ量を求め、撮影した前記目標位置の撮影範囲からの撮像画像切り出しで、前記位置ズレ量に見合った切り出し位置補正をすることを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、主に半導体の製造工程で使用される半導体検査装置及び検査方法に関する。

半導体製造工程では、半導体基板（ウエハ）上に異物やパターン欠陥が存在すると配線の絶縁不良や短絡などの不良の原因になる。

さらに半導体素子の微細化に伴い微細な異物が存在すると、より微細な異物がキャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。

これらの異物は、搬送装置の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスにより処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料の混入していたものなど種々の状態で混入される。

同様に液晶表示素子の製造工程においても、パターン上に異物が付着したり、何らかの欠陥が生じると表示素子として使えないものになってしまう。プリント基板の製造工程でも状況は同じであって、異物の付着はパターンの短絡，不良接続の原因になる。

従来この種の半導体基板上の微細な異物や欠陥を高速，高感度で検出する技術の１つとして、特許文献１に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にするものが開示されている。

特許文献１のように、被検査基板の比較検査を高速，高感度で行う為には、高精度な検査ステージと位置補正制御技術を必要としていた。前記の様なステージ位置補正技術の例としては、半導体製造装置の例として、特許文献２に記載されている、基準マスクを使用したＸＹステージの位置補正制御方法の例がある。

特開昭６２−８９３３６号公報 特開平７−３２５６２３号公報

従来技術では、微細化する半導体基板上の異物やパターン欠陥を高速で検出する為には、検査画像上に投影される検査ステージの位置ズレ量を極力小さくする必要があり、より高速で、より高精度な検査ステージが必要とされてきた。

また、前記検査ステージの精度向上に伴うコストＵＰを抑える必要があった。

本発明は、上記の課題に対処し、ステージの位置ズレ補正制御だけに頼ることなく、被検査物を撮影した撮像画像の位置補正や被検査物を撮影するイメージセンサの向きを調整補正する等の対応により、異物やパターン欠陥が高速・高精度に検出でき、コストＵＰが抑制できる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影して検査する検査方法において、撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を求め、前記目標位置での撮影では、前記位置ズレ量に応じて前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きを調整補正することを特徴とする。

また、本発明は、移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実際位置との位置ズレ量を求め、撮影した前記目標位置の撮影範囲からの撮像画像切り出しで、前記位置ズレ量に見合った切り出し位置補正をすることを特徴とする。

本発明によれば、異物やパターン欠陥が高速・高精度に検出でき、コストＵＰを抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

以下の図において、同等の機能部分には同じ符号を付して説明する。

次に本発明の実施例１に係る検査装置の装置構成について図１〜図５を用いて説明する。

欠陥検査装置の実施の形態から述べる。

欠陥検査装置は、被検査基板１を搭載し、被検査基板上にスリット状に照射したスリット状照明領域であるビームスポット３及びイメージセンサの検出領域４、被検査基板内の検査領域をＸＹ方向に走査し光学系に対し相対移動ができるＸステージ３０１，Ｙステージ３０２，被検査基板表面にピントを合わせることができるＺステージ３０３，シータ（θ）ステージ３０４およびステージコントローラ３０５から構成されるステージ部３００を有する。

また、レーザ光源，ビームエキスパンダ，光学フィルタ群及びミラー，ガラス板と切換可能な光学分岐要素（またはミラー），ビームスポット結像部から構成される照明光学系１００を有する。

さらに、検出レンズ２０１，空間フィルタ２０２，結像レンズ２０３，ズームレンズ群２０４，１次元イメージセンサ（イメージセンサ）２０５，イメージセンサの検出領域を観察できる上方検察系２０６，偏光ビームスプリッター２０９，２センサ同時検査をするための分岐検出光学系２１０から構成される検出光学系２００を有する。

さらに、また、Ａ／Ｄ変換部，遅延させることができるデータメモリ，チップ間の信号の差をとる差分処理回路，チップ間の差信号を一時記憶するメモリ，パターン閾値を設定する閾値算出処理部，比較回路より構成される信号処理部４０２，異物等の欠陥検出結果を記憶すると共に欠陥検出結果を出力する出力手段，モータ等の駆動，座標，センサを制御する制御ＣＰＵ部４０１，表示部４０３および入力部４０４より構成される制御系４００を有する。

照明光学系１００のレーザ光源として、高出力のＹＡＧレーザの第３高調波ＴＨＧ，波長３５５ｎｍを用いるのがよいが、必ずしも３５５ｎｍである必要はない。すなわち、レーザ光源Ａｒレーザ，窒素レーザ，Ｈｅ−Ｃｄレーザ，エキシマレーザ等他の光源であっても良い。

１次元イメージセンサ２０５はＣＣＤまたはＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：遅延積算）センサであってもよい。ＣＣＤの場合は画素サイズが１０μｍ程度であるため線状検出と考えてよく、走査方向にピントが合ってない画像を取り込むことによる感度低下がない。

一方ＴＤＩでは走査方向に一定画素分の画像の積算があるため照明幅を小さくするまたはＴＤＩセンサを傾けるなどの対策によってピントが合ってない画像を取り込む量を低減することが望ましい。

図１の左下に座標系を示す。平面上にＸＹ軸をとり、垂直上方にＺ軸をとる。検出光学系２００の光軸はＺ軸に沿って配置されている。

先ず、図２を参照して、本発明の実施例による欠陥検査装置の検査の対象である試料について説明する。

図２（ａ）に示す被検査基板１ａは、所定の間隔で２次元に配列したメモリＬＳＩチップ１ａａを有する。メモリＬＳＩチップ１ａａは、主として、メモリセル領域１ａｂ，デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領域１ａｃ、及び、その他の領域１ａｄを有する。

メモリセル領域１ａｂは、２次元に規則的に配列した、即ち、繰り返しのメモリセルパターンを有する。周辺回路領域１ａｃは、２次元的に規則的に配列されていない非繰り返しパターンを有する。

図２（ｂ）に示す被検査基板１ｂは、所定の間隔で２次元に配列したマイコン等のＬＳＩチップ１ｂａを有する。

マイコン等のＬＳＩチップ１ｂａは、主として、レジスタ群領域１ｂｂ，メモリ部領域１ｂｃ，ＣＰＵコア部領域１ｂｄ、及び、入出力部領域１ｂｅを有する。なお、図２（ｂ）は、メモリ部領域１ｂｃとＣＰＵコア部領域１ｂｄと入出力部領域１ｂｅの配列を概念的に示したものである。

レジスタ群領域１ｂｂおよびメモリ部領域１ｂｃは、２次元に規則的に配列した、即ち、繰り返しのパターンを有する。ＣＰＵコア部領域１ｂｄおよび入出力部領域１ｂｅは、非繰り返しパターンを有する。

このように、本発明の実施例による欠陥検査装置の被検査対象物は、図２に示した被検査基板（ウエハ）１のように、規則的に配列されたチップを有するが、チップ内においては、最小線幅が領域毎に異なり、しかも繰り返しパターン及び非繰り返しパターンを含み、様々な形態が考えられる。

図３を参照して、照明光学系１００の第１から第３までの３つのビームスポット結像部１１０，１２０，１３０について説明する。

図３は、被検査基板を上から見た図である。

第１のビームスポット結像部１１０を経由してＸ軸方向の検査用照明光１１が照射され、第２のビームスポット結像部１２０を経由してＹ軸に対して−４５度傾斜した方向の検査用照明光１２が照射され、第３のビームスポット結像部１３０を経由してＹ軸に対して４５度傾斜した方向の検査用照明光１３が照射される。

被検査基板上の非繰り返しパターンは、主として、平行及び直角に形成された直線状パターンからなる。これらの直線状パターンは、Ｘ軸又はＹ軸方向に延びている。被検査基板１上のパターンは、突出して形成されているため、隣接する直線状パターンの間には凹部が形成される。

従って、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度傾斜した方向から照射した検査用照明光１２，１３は、突出した回路パターンによって遮られ、直線状パターンの間の凹部を照射することができない。

これらの検査用照明光１１，１２，１３は、被検査基板上の表面に対して所定の仰角αにて傾斜して照射される。特に、検査用照明光１２，１３の仰角αを小さくすることによって、透明薄膜下面からの散乱光の検出量を低減することができる。

これらの検査用照明光１１，１２，１３によって、被検査基板上に細長いビームスポット３が形成される。ビームスポット３は、Ｙ軸方向に沿って延びている。ビームスポット３のＹ軸方向の長さは、検出光学系２００の１次元イメージセンサ２０５のイメージセンサの検出領域４より大きい。

照明光学系１００に、３つのビームスポット結像部１１０，１２０，１３０を設けた理由について説明する。検査用照明光１２，１３をＸＹ平面上に投影した像がＸ軸となす角をそれぞれφ１，φ２とすると、本例では、φ１＝φ２＝４５度である。

それによって、被検査基板上の非繰り返しパターンの主たる方向はＸ軸又はＹ軸の直線状パターンであるため、パターンに対して４５度方向から入射される。

このため０次の回折光はＸ軸又はＹ軸は方向の成分として検出レンズ２０１の入射瞳に入ることになるが、照明仰角αが低角度の場合は正反射光も低角度αのためＸ軸又はＹ成分の回折光も同様に検出レンズ２０１の入射瞳の領域から離れるので検出光学系２００に入射することが回避できるもので、例えば、特許３５６６５８９号（特に００３３欄から００３６欄参照）に詳細に記載されており、ここではその説明は省略する。

被検査基板上の非繰り返しパターンは、主として、平行及び直角に形成された直線状パターンからなる。これらの直線状パターンは、Ｘ軸又はＹ軸方向に延びている。被検査基板上のパターンは、突出して形成されているため、隣接する直線状パターンの間には凹部が形成される。

従って、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度傾斜した方向から照射した検査用照明光１２，１３は、突出した回路パターンによって遮られ、直線状パターンの間の凹部を照射することができない。

そこで、Ｘ軸方向に沿った検査用照明光１１を生成する第１のビームスポット結像部１１０を設けた。こうして検査用照明光１１によって、直線状パターンの間の凹部を照射することができるため、そこに存在する異物等の欠陥を検出することができる。

直線状パターンの方向により、試料を９０度回転させて検査するか、検査用照明光１１を、Ｙ軸方向に沿って照射してよい。

なお、検査用照明光１１のように、Ｘ軸方向に沿って照射し、直線状パターンの間の凹部を照射する場合には、イメージセンサが０次の回折光を検出しないように０次の回折光を遮光する必要がある。そのために、空間フィルタ２０２が設けられる。

図４及び図５を参照して、細長いビームスポット３を形成する方法を説明する。

図４及び図５、照明光学系１００のうち、レーザ光源１０１，凹レンズ１０２，凸レンズ１０３、及び、照明レンズ１０４のみを示し、他の構成要素は省略している。

照明レンズ１０４は、円錐曲面を持つシリンドリカルレンズであり、図４（ａ）に示すように、長手方向に沿って、直線的に焦点距離が変化し、図４（ｂ）に示すように、平面凸レンズの断面を有する。

図５に示すように、被検査基板に対して傾斜して入射する照明光に対しても、Ｙ方向に絞り込み、Ｘ方向にコリメートされたスリット状のビームスポット３を生成することができる。被検査基板の表面に対する照明光の角度をα１，被検査基板上に投射された検査用照明光１１の像がＸ軸となす角をφ１とする。

このような照明レンズ１０４を用いることにより、Ｘ方向に平行光を有し、かつφ１＝４５度付近の照明を実現することができる。円錐曲面を有する照明レンズ１０４の製造方法等については、例えば、特許３５６６５８９号公報（特に段落番号００２７欄から段落番号００２８欄参照）に詳細に記載されており、公知の方法で製造可能である。

さらに、図６〜図１０及び図１４を用いて、実施例１を詳しく説明する。この実施例は本発明に係わる画像処理に関するものである。

本実施例の目的は、ステージの目標位置に対する位置ズレ量を、画像処理で撮像範囲の位置合せを行い、高精度ステージで検査したのと同等以上の効果を得る実施例である。

図６は、図１のステージ部３００の一部詳細図である。

図７は、Ｘステージ３０２，Ｙステージ３０１を目標座標へ移動させる為のステージ原点移動距離設定マップである。

図８は、図７の移動距離設定マップにそってＸステージ３０２，Ｙステージ３０１を移動させた際の、ステージ原点からの実際の移動距離を測定したマップである。

図９は、本実施例の装置構成を示した図であり、図１の装置構成に記憶部４０５と画像処理部４０６を追加した構成図である。

図１０は、検査時の撮像範囲６００と位置補正後の比較検査画像６１０と画像比較検査結果６２０を示した図である。

図１４は、本実施例のフローチャートを示した図である。

以下、図１４のフローチャートに沿って本実施例を詳細に説明する。

ステップＳ１として、図６に示すステージ部３００にレーザ測長器３１０〜３１４をセットする。レーザ測長器３１０〜３１４は、ステージ位置ずれ量測定後に取り外してもよいが、ステージ部３００に実装したままでも良い。

又、多少精度は落ちるが、Ｘステージ３０２，Ｙステージ３０１にそれぞれリニアスケール３２０，３２１を配置しても良い。

ステップＳ２として、図６に示すステージ部３００のＸステージ３０２，Ｙステージ３０１を、図７の移動距離設定マップにそって、移動目標位置Ａ１に対し一定ピッチ（Ｘ１，Ｙ１）で移動させる。

移動距離設定マップにそった移動量は、Ｘステージ３０２及びＹステージ３０１のエンコーダ又は、ステージ用リニアスケール３２０，３２１の座標を用いてもよい。この時、図８に示す実際に移動した位置Ａ１´の移動位置（Ｘ１´，Ｙ１´）を測定する。

同様に移動目標位置Ａｎに対し一定ピッチ（Ｘｎ，Ｙｎ）で移動させ、実際に移動した位置Ａｎ´の移動位置（Ｘｎ´，Ｙｎ´）を測定し、図８のステージ原点からの移動距離マップを完成させる。

ステップＳ３として、ステップＳ２で採取したデータから移動目標位置に対する実際の移動量の差分ΔＸ，ΔＹを求める。計算式の例を次に示す。

（例）
Ｘステージ３０２の差分ΔＸ＝（Ｘ１）−（Ｘ１´） （数１）
Ｙステージ３０１の差分ΔＹ＝（Ｙ１）−（Ｙ１´） （数２）
図７のステージ原点からの移動距離測定マップの測定ピッチを細かくすることにより、被検査基板１の繰り返しパターンとのピッチずれによる位置ずれ量を、極力小さく抑えることが出来る。

ステップＳ４として、ステージ位置ずれ量の差分ΔＸ，ΔＹを、検査画像の位置補正値ΔＸ´，ΔＹ´として図９に示す記憶部４０５に記憶する。ステップＳ５として、図９に示す被検査基板１を検査し、図１０に示す撮像範囲６００内の検査画像６０１〜６０４を取り込む。

ステップＳ６として、図９に示す画像処理部４０６にて、撮像範囲６００から切り出し検査画像６１１〜６１４を切り出し、比較検査画像６１０を作成する。この切り出しでは、先に記憶部４０５に記憶した検査画像の位置補正値ΔＸ´，ΔＹ´による補正が行われるので、位置ずれ量が是正された比較検査画像６１０になる。

目標位置の撮像範囲６００は、ステージ位置ずれ量（位置ズレ量）を見込んで切り出す撮影画像（切り出し検査画像）よりも大きくとっているので、検査範囲全体をカバーした検査画像を切り出すことができる。

ステップＳ７として、比較検査画像６１０を図９に示す信号処理部４０２で比較処理し、図１０に示す画像比較検査結果６２０から異物，欠陥Ａ，欠陥Ｂを検出する。ステップＳ８として、ステップＳ７の検出結果を表示部４０３にて表示する。

本方式は、図９に示すズームレンズ群２０４にて被検査基板１を拡大して検査することにより、微小なステージの位置ずれ量を拡大して認識することが出来る。

例えば、ステージ位置ずれ量が５μｍあり、ズームレンズの倍率が５倍〜２０倍あるとすると、ステージの位置ずれ量は２５μｍ〜１００μｍに拡大して認識することが出来る。逆にズームレンズ倍率が低倍の方が移動量は少なく制御し易い。

このことから、ステージ位置ずれ量に対する位置補正の要求精度を緩和することが出来、検査画像で容易に位置補正することが出来る。さらに、ステージ位置ずれ量を検査画像で容易に位置補正出来ることから、ステージ要求精度を緩和することも出来る。

さらに、Ｘステージ３０２，Ｙステージ３０１から離れたθステージ３０４または、その近傍を直接レーザ測調器で計測する為、ステージのヨーイング，ピッチング，ローリングによる位置ずれ量の補正精度を向上することが出来る。

また、従来の高精度ステージを用いた検査画像による位置補正をしていない比較検査では、イメージセンサの比較画素数にステージの位置ずれ量を考慮した比較処理、例えば３画素分の位置ずれ量を含めた比較処理が必要であったが、本方式では、イメージセンサの比較画素数を１画素で比較処理することが出来る為、画像比較精度が向上し、従来比較処理で見逃していた異物，欠陥を検出することが出来る様になる。

さらに、アンダーサンプリング時はサブピクセル合せを行うことにより、１画素以内での比較処理をすることもできる。

また、従来方式ではＤＦ（ダークフィールド）検査装置ゆえの問題として、パターンの暗いところやサチレーションを起こした部分の検査画像の位置ずれにより、その近傍を検査する為には非検査領域にするか低感度で検査する必要があったが、本方式では、非検査領域や低感度領域を小さく出来る効果がある。

本方式は、ＸＹステージとイメージセンサを備えた装置であれば、繰り返しパターンがあって比較検査する装置に好適の方法である。

図６〜９，図１１〜１３，図１５を用いて、本発明に係わる撮像範囲の制御に関する実施例を説明する。

本実施例の目的は、ステージの目標位置に対する位置ズレ量を、イメージセンサで位置補正制御することで検査画像の位置合せを行い、高精度ステージで検査したのと同等以上の効果を得ることにある。

図６〜図９は実施例１で説明している為、説明を省略する。

図１１は、本実施例２の装置構成を示した図である。

図１２は、本実施例のイメージセンサ位置補正部の詳細図である。

図１３は、検査時の撮像範囲７００と位置補正後の比較検査画像７１０と画像比較検査結果７２０を示した図である。

図１５は、本実施例のフローチャートを示した図である。

以下、図１５のフローチャートにそって本実施例を詳細に説明する。

ステップＳ１１として、図６に示すステージ部３００にレーザ測長器３１０〜３１４をセットする。

レーザ測長器３１０〜３１４は、ステージ位置ずれ量測定後に取り外してもよいが、ステージ部３００に実装したままでも良い。

ステップＳ１２として、図６に示すステージ部３００のＸステージ３０２，Ｙステージ３０１を、図７の移動距離設定マップにそって、移動目標位置Ａ１に対し一定ピッチ（Ｘ１，Ｙ１）で移動させる。

この時、図８に示す実際に移動した位置Ａ１´の移動位置（Ｘ１´，Ｙ１´）を測定する。

同様に移動目標位置Ａｎに対し一定ピッチ（Ｘｎ，Ｙｎ）で移動させ、実際に移動した位置Ａｎ´の移動位置（Ｘｎ´，Ｙｎ´）を測定し、図８のステージ原点からの移動距離マップを完成させる。

ステップＳ１３として、ステップＳ１２で採取したデータから移動目標位置に対する実際の移動量の差分ΔＸ，ΔＹを求める。計算式は、前記実施例１記載の（数１），（数２）を用いる。

ステップＳ１４として、ステージ位置ずれ量の差分ΔＸ，ΔＹを、イメージセンサ２０５の位置補正値ΔＸ´，ΔＹ´として図１１に示す記憶部４０５に記憶する。

ステップＳ１５として、記憶部４０５に記憶した図１３に示す前記イメージセンサ２０５の位置補正値ΔＸ´，ΔＹ´，ΔＸ１´，ΔＹ１´，ΔＸ２´，ΔＹ２´，ΔＸ３´，ΔＹ３´を参照し、制御ＣＰＵ部４０１で図１３に示す撮像範囲７００内の検査画像７０１〜７０４の様に、図１２に示すイメージセンサ位置補正部５００で位置補正制御をしながら被検査基板１の検査動作を行う。

イメージセンサ位置補正部５００は、ＸＹ補正機構５０１、Ｘ軸モータ５０２、Ｙ軸モータ５０３を有する。

イメージセンサ位置補正部５００は、前述した位置ズレ量（ステージの目標位置と実位置との差分量）の調整補正をする。イメージセンサ２０５は、ＸＹ補正機構５０１によりＸ軸・Ｙ軸の方向にステージと平行に移動して位置ズレ量の調整補正が行われる。

この平行移動の方式に代えて、ステージに対する向き角度調整により位置ズレ量の調整補正が行なわれるようにすることも可能である。

さて、ΔＸ´，ΔＹ´，ΔＸ１´，ΔＹ１´，ΔＸ２´，ΔＹ２´，ΔＸ３´，ΔＹ３´の関係は、隣接した画像の位置補正量を示す。ステップＳ１６として、画像処理部４０６にてステップＳ１５で取り込んだイメージセンサ検査画像７１１〜７１４から、比較検査画像７１０を作成する。

比較検査画像７１０を図１１に示す信号処理部４０２で比較処理し、図１３に示す画像比較検査結果７２０から異物，欠陥Ａ，欠陥Ｂを検出する。ステップＳ１７として、ステップＳ１６の検出結果を表示部４０３にて表示する。本方式は、実施例１の画像処理時間の短縮と実行ステップ数の削減効果が得られる。

本発明の応用として、実施例１と実施例２を組み合わせた使用方法でも良い。例えば、Ｘステージ３０２の位置ずれ量を実施例１の画像処理で補正し、Ｙステージ３０１の位置ずれ量を実施例２のイメージセンサ撮像範囲で位置補正する方式でも良い。

又は、Ｘステージ３０２の位置ずれ量を実施例２のイメージセンサ撮像範囲で位置補正し、Ｙステージ３０１の位置ずれ量を実施例１の画像処理で位置補正する方式でも良い。

すなわち、上記の実施例１と実施例２を組み合わせた応用例は、言い換えると、Ｘ軸・Ｙ軸の座標を縦横に移動するステージに搭載される被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を前記座標上で求め、被検査物に対するイメージセンサの向きは、座標上の一方軸側分の位置ズレ量に見合う調整補正をし、撮影した目標位置の撮影範囲からの画像切り出しでは、座標上の他方軸側分の位置ズレ量に見合う切り出し位置補正をするものである。

この応用例では、イメージセンサの向き調整補正よりも画像切り出し位置補正の方がより高い補正精度が期待できるので、必要に応じた選択をすべきである。

また、更なる応用例として、イメージセンサの向き調整補正や画像切り出し位置補正は、座標上の一方軸側とし、他方軸側の補正はステージの位置補正制御で賄うようにすることも可能である。例えば、Ｙ軸方向の移動操作頻度が少ないとした場合には、Ｙ軸側に高精度の位置補正制御を用いるようにする。

図６〜９，図１１，１２，図１６〜１９を用いて、本発明に係わる撮像範囲の制御及びイメージセンサの位置制御に関する実施例について説明する。

本実施例の目的は、ステージの目標位置に対する位置ズレ量（差分）を、実際の検査動作から得られるイメージセンサが撮像した各イメージ画像より算出し、算出したステージ位置ずれ量に対して任意のしきい値設定と位置ずれ補正方法を選択することにより、ステージ性能に合せた最適な位置補正制御をすることで、安価にも拘らず高精度ステージで検査したのと同等以上の効果を得るものである。

図６〜図９は実施例１で説明している為、説明を省略する。

図１１，１２は実施例２で説明している為、説明を省略する。

図１６〜１８は、本実施例のフローチャートを示した図である。

図１９は、検査動作時の撮像範囲８００内の各イメージ画像８０１〜８０４の位置ずれ量を示した図である。

以下、図１６のフローチャートにそって本実施例を詳細に説明する。

ステップＳ２１として、図１１に示すステージ部３００に被検査基板１をセットする。ステップＳ２２として、図１１に示すＸステージ３０２及びＹステージ３０１を検査動作させ、イメージセンサ２０５にて図１９に示す被検査基板１のイメージ画像８００を取り込む。

なお、イメージ画像８００中、８０１を基準画像、８０１から８０４を比較画像と云う。

ステップＳ２３として、図１９に示すイメージ画像８００の基準画像８０１に投影された任意の基準パターンの画素Ｎｏ．（Ｘｐ１，Ｙｐ１）と、比較画像８０２から８０４に投影された基準パターンの画素Ｎｏ．（Ｘｐ２，Ｙｐ２）,（Ｘｐ３，Ｙｐ３）,（Ｘｐ４，Ｙｐ４）を比べた画像位置ズレ量より、ステージの位置ずれ量（ΔＸｐ，ΔＹｐ）をそれぞれ算出する。計算式の例を次に示す。

（例）
Ｘステージ３０２の位置ずれ量（差分）：ΔＸｐ
ΔＸｐ＝〔（Ｘｐ１）−（Ｘｐ２）〕×画素サイズ×倍率 （数１）
Ｙステージ３０１の位置ずれ量（差分）：ΔＹｐ
ΔＹｐ＝〔（Ｙｐ１）−（Ｙｐ２）〕×画素サイズ×倍率 （数２）
ステップＳ２４として、図１１に示す表示部４０３に、ステップ２３で算出したステージ位置ずれ量と前記ステージ位置ずれ量の補正方法選択画面及びしきい値設定画面を表示する。

ステップ２５として、しきい値と補正方法を選択する。しきい値はステージ位置ずれ量に合せて任意に設定することが出来る。

また、ステージ位置ずれ量に合せて、図１０及び図１４のステップＳ４〜Ｓ８に示す検査画像の切り出し範囲による位置補正方法と、図１３及び図１５のステップＳ１４〜Ｓ１７に示すイメージセンサによる位置補正方法を、ステージ位置ずれ量やステージ駆動軸の動作頻度に合せて任意に設定することが出来る。

例えば、位置ずれ量が小さい比較的高精度なステージを使用する際は、画像切り出し範囲で位置補正することで、イメージセンサ駆動部を削減し、安価にすることが出来る。また、位置ずれ量が大きいステージを使用する際は、イメージセンサで位置補正することにより、画像切り出し範囲で補正できない範囲まで位置補正することが出来る。

また、図１７及び図１８に示す様に、しきい値設定を用いずにステージ位置ずれ量の補正方法を決めてもよい。

さらに、本方式は装置の高感度仕様，高スループット仕様に合せて図１１に示すズームレンズ２０４の倍率を可変設定することにより、ステージ精度を可変することが出来る。又、レーザ測長器を使用しなくてもステージの高精度な位置補正が出来ることから、ステージの原価低減が可能である。

以上、半導体の製造に係わる半導体基板（ウエハ）の異物検査装置を一例に、液晶パネルに用いられるガラス基板，ＡＬＴＩＣ基板，センサやＬＥＤ等に用いられるサファイヤ基板などの如何を問わず、平板上の基板であれば使用することが可能である。

また、半導体検査装置に限定されるものではなく、ハードディスク，液晶パネル表示装置，各種センサ等の様々な製造工程に広く適用することが出来る。

本発明の実施例１に係るもので、欠陥検査装置の構造の例を示す図である。 本発明の実施例１に係るもので、検査対象の試料であるＬＳＩが配列された被検査基板を示す図である。 本発明の実施例１に係るもので、欠陥検査装置の照明光学系に関する３つの検査用照明光を説明するための図である。 本発明の実施例１に係るもので、本発明による欠陥検査装置の照明光学系の照明レンズを含む光学系を示す図である。 本発明の実施例１に係るもので、欠陥検査装置の照明光学系の照明レンズの機能を示す図である。 本発明の実施例１及び実施例２に係るもので、ステージ関連を示す図である。 本発明の実施例１及び実施例２に係るもので、移動距離設定マップを示す図である。 本発明の実施例１及び実施例２に係るもので、移動距離マップ図である。 本発明の実施例１に係るもので、欠陥検査装置の構造の他例を示す図である。 本発明の実施例１に係るもので、検査時の撮像範囲と位置補正後の比較検査画像と画像比較検査結果を示した図である。 本発明の実施例１に係るもので、欠陥検査装置の構造の更なる他例を示す図である。 本発明の実施例２に係るもので、イメージセンサ位置補正部の詳細図である。 本発明の実施例２に係るもので、検査時の撮像範囲と位置補正後の比較検査画像と画像比較検査結果を示した図である。 本発明の実施例１に係るもので、フローチャート図である。 本発明の実施例２に係るもので、フローチャート図である。 本発明の実施例３に係るもので、フローチャート図である。 本発明の実施例３に係るもので、フローチャート図である。 本発明の実施例３に係るもので、フローチャート図である。 本発明の実施例３に係るもので、検査動作時の撮像範囲内の各イメージ画像の位置ずれ量を示した図である。

符号の説明

１…被検査基板（ウエハ）、１ａ，１ｂ…被検査基板、１ａａ…メモリＬＳＩチップ、１ａｂ…メモリセル領域チップ、１ａｃ…周辺回路領域、１ａｄ…その他の領域、１ｂａ…マイコン等のＬＳＩ、１ｂｂ…レジスタ群領域、１ｂｃ…メモリ部領域、１ｂｄ…ＣＰＵコア部領域、１ｂｅ…入出部領域、３…ビームスポット（照明領域）、４，５，６…イメージセンサの検出領域、１１〜１３…検査用照明光、１００…照明光学系、１１０…第１のビームスポット結像部、１２０…第２のビームスポット結像部、１３０…第３のビームスポット結像部、２００…検出光学系、２０１…検出レンズ（対物レンズ）、２０２…空間フィルタ、２０３…結像レンズ、２０４…ズームレンズ群、２０５…イメージセンサ、２０６…観察光学系、２０９…偏光ビームスプリッタ、２１０…分岐検出光学系、３００…ステージ部、３０１…Ｙステージ、３０２…Ｘステージ、３０３…Ｚステージ、３０４…θステージ、３０５…ステージコントローラ、３１０…レーザ測長器、３１１…ビームスプリッタ、３１２…固定側ミラー、３１３…固定側ミラー、３１４…可動側ミラー、３２０…ステージ用リニアスケール、３２１…ステージ用リニアスケール、４００…制御系、４０１…制御ＣＰＵ部、４０２…信号処理部、４０３…表示部、４０４…入力部、４０５…記憶部、４０６…画像処理部、５００…イメージセンサ位置補正部、５０１…ＸＹ補正機構、５０２…Ｘ軸モータ、５０３…Ｙ軸モータ、６００…撮像範囲、６０１…検査画像１、６０２…検査画像２、６０３…検査画像３、６０４…検査画像４、６１０…比較検査画像、６１１…切り出し検査画像１、６１２…切り出し検査画像２、６１３…切り出し検査画像３、６１４…切り出し検査画像４、６２０…画像比較検査結果、７００…撮像範囲、７０１…検査画像１、７０２…検査画像２、７０３…検査画像３、７０４…検査画像４、７１０…比較検査画像、７１１…イメージセンサ検査画像１、７１２…イメージセンサ検査画像２、７１３…イメージセンサ検査画像３、７１４…イメージセンサ検査画像４、８００…検査動作時の撮像範囲、８０１…イメージ画像１、８０２…イメージ画像２、８０３…イメージ画像３，８０４…イメージ画像４。

Claims (15)

1. 移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影して検査する検査方法において、
   移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を求め、
   前記目標位置での撮影では、前記位置ズレ量に応じて前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きを調整補正することを特徴とする検査方法。
2. 被検査物を搭載して移動するステージと、
   前記被検査物を撮影するイメージセンサを備える検査装置において、
   移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を示す情報を記憶する記憶部と、
   前記情報に基づいて前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きを調整補正する制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
3. 移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、
   移動する前記ステージの目標位置と実際位置との位置ズレ量を求め、
   撮影した前記目標位置の撮影範囲からの撮像画像切り出しで、前記位置ズレ量に見合った切り出し位置補正をすることを特徴とする検査方法。
4. 被検査物を搭載して移動するステージと、
   前記被検査物を撮影するイメージセンサを備える検査装置において、
   移動する前記ステージの目標位置と実際の位置ズレ量を示す情報を記憶する記憶部と、
   撮影した目標位置の撮像範囲からの撮像画像切り出しで、前記情報に応じた切り出し位置補正をして撮影画像の切り出しをする処理部を有することを特徴とする検査装置。
5. 請求項３記載の検査方法において、
   前記目標位置の撮像範囲は切り出される撮影画像よりも大きいことを特徴とする検査方法。
6. 請求項４記載の検査方法において、
   前記目標位置の撮像範囲は切り出される撮影画像よりも大きいことを特徴とする検査装置。
7. Ｘ軸・Ｙ軸の座標を縦横に移動するステージに搭載される被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、
   移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を前記座標上で求め、
   前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きは、前記座標上の一方軸側分の前記位置ズレ量に見合う調整補正をし、
   撮影した目標位置の撮影範囲からの画像切り出しでは、前記座標上の他方軸側分の前記位置ズレ量に見合う切り出し位置補正をすることを特徴とする検査方法。
8. 移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影し、撮影した画像を比較照合する検査方法において、
   個々の画像撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を個々に求め、
   前記個々の目標位置での画像撮影では、前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きを個々の前記位置ズレ量に応じて調整補正することを特徴とする検査方法。
9. 移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影し、撮影した画像を比較照合する検査方法において、
   個々の画像撮影に向け移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を個々に求め、
   前記個々の目標位置の撮影範囲からの撮像画像切り出しで、個々の前記位置ズレ量に見合った切り出し位置補正をすることを特徴とする検査方法。
10. Ｘ軸・Ｙ軸の座標を縦横に移動するステージに搭載される被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、
    移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を前記座標上で求め、
    前記被検査物に対する前記イメージセンサの向きは、前記座標上の一方軸側分の前記位置ズレ量に見合う調整補正をし、
    前記座標上の他方軸側分の前記位置ズレ量に見合う調整補正を前記ステージですることを特徴とする検査方法。
11. Ｘ軸・Ｙ軸の座標を縦横に移動するステージに搭載される被検査物をイメージセンサで撮影する検査方法において、
    移動する前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を前記座標上で求め、
    撮影した前記目標位置の撮影範囲からの撮像画像切り出しで、前記座標上の一方軸側分の前記位置ズレ量に見合う調整補正をし、
    前記座標上の他方軸側分の前記位置ズレ量に見合う調整補正を前記ステージですることを特徴とする検査方法。
12. 移動するステージに搭載されている被検査物をイメージセンサで撮影して検査する検査方法において、
    前記イメージセンサが撮影する基準画像８０１と比較画像８０２の画像位置ズレ量より、前記ステージの目標位置と実位置との位置ズレ量を算定することを特徴とする検査方法。
13. 請求項１２記載の検査方法において、
    前記ステージの移動では、前記位置ズレ量に見合う調整補正をすることを特徴とする検査方法。
14. 請求項１２記載の検査方法において、
    撮影した撮影範囲からの撮像画像切り出しでは、前記位置ズレ量に見った切り出し位置補正をすることを特徴とする検査方法。
15. 請求項１２記載の検査方法において、
    検査するところの撮影では、前記位置ズレ量に見合ったイメージセンサの位置補正をすることを特徴とする検査方法。

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