JP2010286457A - Surface inspection apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface inspection apparatus having a less effect of a non-sensitive region and improved inspection accuracy. <P>SOLUTION: The surface inspection apparatus includes: a stage 10 supporting an inspection object; an illuminating part 20 emitting illumination light to a surface of a wafer W supported by the stage 10; an imaging optical system 30 forming an image of the illumination light reflected from the surface of the inspection object on a predetermined imaging surface and shifting an optical axis; an imaging member taking the image, provided with picture elements receiving the image formed on the imaging surface by the imaging optical system 30 and the non-sensitive region disposed around the picture elements and not receiving the image; and an image processing part 45 generating an image of the surface of the inspection object based on the image taken by the imaging member. While the imaging optical system 30 is shifting the optical axis from the surface of the wafer W so that a position of the image to be formed on the imaging surface of the imaging member 60 may be shifted by a predetermined length, the imaging member 60 takes the image a plurality of times, so that the image processing part 45 combines each picture element in a plurality of taken images to generate a composite image. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造工程において半導体ウェハ等の基板表面を検査する表面検査装置に関する。   The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting the surface of a substrate such as a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process.

上述のような表面検査装置として、シリコンウェハの表面に照明光を照射して当該シリコンウェハからの表面からの正反射光または回折光を撮像し、撮像面内における輝度変化からパターンの良否判断を行う表面検査装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このような表面検査装置では、繰返しパターンのピッチが微細化するのに伴って、回折光を発生させるために照明光の波長が紫外線の領域まで短波長化している。そのため、回折光を撮像するカメラに搭載された撮像部材は、開口率が小さく、受光効率が低い。   As a surface inspection device as described above, the surface of the silicon wafer is irradiated with illumination light to image regular reflection light or diffracted light from the surface of the silicon wafer, and the quality of the pattern is judged from the luminance change in the imaging surface. A surface inspection apparatus to perform is known (for example, see Patent Document 1). In such a surface inspection apparatus, as the pitch of the repetitive pattern becomes finer, the wavelength of illumination light is shortened to the ultraviolet region in order to generate diffracted light. Therefore, the imaging member mounted on the camera that images diffracted light has a small aperture ratio and low light receiving efficiency.

受光効率を上げるためには、撮像部材の受光部の開口をなるべく大きくすることが望ましいが、ノイズを減らすことや情報を転送すること等の機能を実現する周辺回路を配置する必要があるため、受光に寄与しない領域である不感領域を撮像部材の画素内に設けなければならない。すなわち、図9に示すように、撮像部材Cにおいて、受光のための有効領域(開口部)Aと不感領域Bとを合わせた部分が1画素の占める領域となる。そして、図10(a)に示すように、有効領域Aに結像した像(ウェハWの像)の情報は画像情報(輝度データ)として取得できるが、図10(b)に示すように、不感領域Bに結像した像の情報は画像情報(輝度データ)として取得することはできない。そのため、像を再生した画像には不感領域の情報は含まれない。   In order to increase the light receiving efficiency, it is desirable to make the opening of the light receiving portion of the imaging member as large as possible, but it is necessary to arrange peripheral circuits that realize functions such as reducing noise and transferring information. A dead area that does not contribute to light reception must be provided in the pixel of the imaging member. That is, as shown in FIG. 9, in the imaging member C, a portion where the effective area (opening) A for light reception and the insensitive area B are combined is an area occupied by one pixel. As shown in FIG. 10 (a), information on the image formed on the effective area A (image of the wafer W) can be acquired as image information (luminance data), but as shown in FIG. 10 (b), Information on an image formed in the insensitive area B cannot be acquired as image information (luminance data). For this reason, the insensitive area information is not included in the reproduced image.

そこで、より多くの光を撮像部材の開口部(有効領域)に導くため、多くの撮像部材の撮像面には、マイクロレンズやインナーレンズといった集光部が配設され、これによって開口率を向上させ、不感領域を低減している。しかしながら、短波長の光を撮像する撮像部材の場合、前述のマイクロレンズやインナーレンズは一般にPMMAなど成形性に優れ可視域の透明性の高い材料で作られるので紫外線等の短波長の光が吸収されるため、これらが使えない。そのため、短波長対応の撮像部材は開口率が小さい。   Therefore, in order to guide more light to the aperture (effective area) of the imaging member, a condensing unit such as a microlens or an inner lens is disposed on the imaging surface of many imaging members, thereby improving the aperture ratio. The dead area is reduced. However, in the case of an imaging member that captures short-wavelength light, the above-described microlens and inner lens are generally made of a material having excellent moldability and high transparency in the visible range, such as PMMA, so that short-wavelength light such as ultraviolet rays is absorbed. Therefore, these cannot be used. Therefore, the imaging member for short wavelengths has a small aperture ratio.

特開2008−151663号公報JP 2008-151663 A

短波長の光を使用するために開口率の小さい撮像部材を用いざるを得ない表面検査装置では、撮像部材の開口率が小さいため不感領域が広く、撮像面で結像した像の情報の欠落領域が大きくなり、像の再現性が低下して検査精度が低下する一因となっていた。   In a surface inspection apparatus that has to use an imaging member with a small aperture ratio in order to use short-wavelength light, the aperture ratio of the imaging member is small, so the insensitive area is wide, and information on the image formed on the imaging surface is missing. The area becomes large, and the reproducibility of the image is lowered, which is a cause of a decrease in inspection accuracy.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、不感領域の影響を小さくして検査精度を向上させた表面検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus in which the influence of the insensitive area is reduced and the inspection accuracy is improved.

このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、被検物を支持するステージと、前記ステージに支持された前記被検物の表面に照明光を照射する照明光学系と、前記照明光が照射された前記被検物の表面から反射されて出射される光を結像させる撮像光学系と、前記撮像光学系による結像位置に撮像面が位置するように配置されて、前記結像された像を撮像する撮像部材と、前記撮像部材により撮像された像に基づいて、前記被検物の表面の画像を生成する画像処理部とを備え、前記撮像部材の前記撮像面が、前記結像された像を受光する受光部と前記受光部の周囲に設けられて前記像を受光しない不感部とにより構成される画素を有する表面検査装置において、前記撮像光学系は、前記像を光軸と直交する方向にずらして結像させるように前記被検物の表面から出射された光の光路を変更させる光路変更部を備え、前記画像処理部は、前記光路変更部による前記光路の変更と前記撮像部材による撮像とを複数回繰り返した後、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像を合成して合成画像を生成する。   In order to achieve such an object, a surface inspection apparatus according to the present invention includes a stage that supports a test object, an illumination optical system that irradiates illumination light onto the surface of the test object supported by the stage, and An imaging optical system that forms an image of light reflected and emitted from the surface of the object irradiated with illumination light, and an imaging surface that is disposed at an imaging position by the imaging optical system, An imaging member that captures an image formed, and an image processing unit that generates an image of the surface of the test object based on the image captured by the imaging member, wherein the imaging surface of the imaging member In the surface inspection apparatus including a light receiving unit that receives the imaged image and a non-sensitive unit that is provided around the light receiving unit and does not receive the image, the imaging optical system includes the image Is shifted in the direction perpendicular to the optical axis. An optical path changing unit that changes an optical path of light emitted from the surface of the test object, and the image processing unit performs the optical path change by the optical path changing unit and the imaging by the imaging member a plurality of times. After the repetition, a plurality of images obtained by the repeated imaging are combined to generate a combined image.

なお、上述の表面検査装置において、前記撮像光学系は、前記像を前記撮像面に対して、隣り合う前記画素の間隔の1/nだけずらすことが好ましい。但し、nは1より大きい整数である。   In the surface inspection apparatus described above, it is preferable that the imaging optical system shifts the image by 1 / n of an interval between adjacent pixels with respect to the imaging surface. However, n is an integer greater than 1.

また、上述の表面検査装置において、前記撮像部材は、前記結像された像から画像信号を出力して撮像を行い、前記画像処理部は、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像の画像信号を前記画素のデータ同士が互いに重ならないように合成して前記合成画像を生成することが好ましい。   Further, in the above-described surface inspection apparatus, the imaging member outputs an image signal from the formed image to perform imaging, and the image processing unit includes a plurality of images obtained by the imaging repeated a plurality of times. It is preferable that the composite image is generated by combining the image signal of the image so that the pixel data does not overlap each other.

また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光に対して傾動可能に支持され、前記光に凹状の反射面を向け前記反射面により前記光を反射させる凹面鏡であり、前記凹面鏡を傾動させることにより前記光路を変更させることが好ましい。   In the surface inspection apparatus described above, the optical path changing unit is supported to be tiltable with respect to the light emitted from the test object, and a concave reflecting surface is directed toward the light and the light is reflected by the reflecting surface. It is preferable to change the optical path by tilting the concave mirror.

さらに、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有する平行平面板であり、前記平行平面板を前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。   Further, in the above-described surface inspection apparatus, the optical path changing unit is supported to be tiltable about an axis extending in a direction parallel to a plane perpendicular to a traveling direction of light emitted from the test object. A parallel plane plate having a transmission surface that transmits the light, and the optical path may be changed by tilting the parallel plane plate about the axis.

また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して平行な方向に延びる軸を中心に回転自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有し前記透過面が前記光軸に対して垂直な面に対して傾斜して設けられている偏角プリズムであり、前記偏角プリズムを前記軸を中心に回転させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。   In the surface inspection apparatus described above, the optical path changing unit is supported rotatably about an axis extending in a direction parallel to the traveling direction of the light emitted from the test object, and transmits the light. A declination prism having a transmission surface, the transmission surface being inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis, and the optical path by rotating the declination prism about the axis May be changed.

また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させて前記撮像部材の撮像面に集光させる対物レンズであり、前記対物レンズを前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。   In the surface inspection apparatus described above, the optical path changing unit is supported to be tiltable about an axis extending in a direction parallel to a plane perpendicular to the traveling direction of the light emitted from the test object. An objective lens that transmits the light and condenses it on the imaging surface of the imaging member, and the optical path may be changed by tilting the objective lens about the axis.

本発明によれば、検査精度を向上させることができる。   According to the present invention, inspection accuracy can be improved.

第1実施形態の表面検査装置を示す図である。It is a figure which shows the surface inspection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態(第4実施形態)における撮像装置を示す図である。It is a figure which shows the imaging device in 1st Embodiment (4th Embodiment). 撮像部材の詳細を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the detail of an imaging member. 欠陥像が撮像部材に結像した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which the defect image imaged on the imaging member. 欠陥像を移動させながら撮像を行った際における欠陥像と撮像部材との位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of a defect image and an imaging member at the time of imaging while moving a defect image. 画像処理部が、4回撮像した結果(第1〜第4撮像を行った結果)に基づいて行った画像処理を示す図である。It is a figure which shows the image process performed based on the result (The result of having performed the 1st-4th imaging) the image processing part imaged 4 times. 第2実施形態における撮像装置を示す図である。It is a figure which shows the imaging device in 2nd Embodiment. 第3実施形態における撮像装置を示す図である。It is a figure which shows the imaging device in 3rd Embodiment. 従来の撮像部材の斜視図である。It is a perspective view of the conventional imaging member. ウェハの像が結像する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the image of a wafer forms an image.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態における表面検査装置1を図1に示しており、この装置により半導体基板である半導体ウェハ(以下、ウェハWと称する)の表面を検査する。本実施形態における表面検査装置1において、ウェハWは、不図示の搬送装置により搬送されステージ10の上に載置されるとともにステージ10により真空吸着で固定保持されその表面の欠陥(異常)を検査することが可能になっている。第1実施形態における表面検査装置1は、上述したステージ10と、ウェハWの表面に照明光を照射する照明光学系20と、照明光の照射を受けてウェハWの表面から反射された正反射光によりウェハWの表面の像を光電変換してその画像信号を生成する撮像光学系30と、撮像光学系30により生成された画像信号によりウェハWの表面の画像を生成する画像処理部45とにより構成されている。なお、以下の説明では、光の進行方向をZ軸正方向とし、それに垂直な方向をX軸方向、Z軸及びX軸に対して垂直な方向をY軸方向とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A surface inspection apparatus 1 according to the present embodiment is shown in FIG. 1, and the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer W), which is a semiconductor substrate, is inspected by this apparatus. In the surface inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the wafer W is transferred by a transfer apparatus (not shown) and placed on the stage 10 and fixed and held by vacuum suction by the stage 10 to inspect defects (abnormalities) on the surface. It is possible to do. The surface inspection apparatus 1 according to the first embodiment includes the above-described stage 10, the illumination optical system 20 that irradiates the surface of the wafer W with illumination light, and the regular reflection that is reflected from the surface of the wafer W after being irradiated with the illumination light. An imaging optical system 30 that photoelectrically converts an image of the surface of the wafer W with light to generate an image signal thereof, and an image processing unit 45 that generates an image of the surface of the wafer W by the image signal generated by the imaging optical system 30; It is comprised by. In the following description, the light traveling direction is defined as the positive Z-axis direction, the direction perpendicular thereto is defined as the X-axis direction, and the direction perpendicular to the Z-axis and the X-axis is defined as the Y-axis direction.

照明光学系20は、照明光を射出する照明ユニット21と、照明ユニット21から射出された照明光をウェハWの表面に向けて反射させる照明側凹面鏡25とを有して構成されている。照明ユニット21は、メタルハライドランプや水銀ランプ等の光源部22と、光源部22からの光から特定領域の波長の光を抽出しその強度を調節可能な調光部23と、調光部23からの光を照明光として照明側凹面鏡25へ導く導光ファイバ24とを有して構成される。光源部22から射出された光は、調光部23により特定波長(例えば、248nm)を有する照明光として導光ファイバ24から照明側凹面鏡25へ射出される。導光ファイバ24は、射出された照明光が照明側凹面鏡25の焦点面に位置するように配置されており、当該照明光は照明側凹面鏡25により平行光束になりステージ10に保持されたウェハWの表面に照射される。   The illumination optical system 20 includes an illumination unit 21 that emits illumination light, and an illumination-side concave mirror 25 that reflects the illumination light emitted from the illumination unit 21 toward the surface of the wafer W. The lighting unit 21 includes a light source unit 22 such as a metal halide lamp or a mercury lamp, a light control unit 23 that can extract light of a wavelength in a specific region from the light from the light source unit 22, and can adjust the intensity of the light. The light guide fiber 24 guides the light to the illumination-side concave mirror 25 as illumination light. The light emitted from the light source unit 22 is emitted from the light guide fiber 24 to the illumination side concave mirror 25 as illumination light having a specific wavelength (for example, 248 nm) by the light control unit 23. The light guide fiber 24 is arranged so that the emitted illumination light is positioned on the focal plane of the illumination-side concave mirror 25, and the illumination light is converted into a parallel beam by the illumination-side concave mirror 25 and held on the stage 10. Irradiate the surface.

撮像光学系30は、ステージ10に対向して配設された受光側凹面鏡31とウェハWの像を撮像する撮像装置50とにより構成されている。上記照明光学系20のウェハWへの照明光の照射により出射光(正反射光)を得て、当該出射光(正反射光)は、受光側凹面鏡31により集光及び反射されて撮像装置50に入射される。撮像装置50は、図2に示すように、入射された正反射光を後述する撮像部材60に集光させる対物レンズ等により構成される撮像レンズ群51と、撮像面を形成する撮像部材60とを有して構成されている。受光側凹面鏡31により反射されたウェハWの表面からの正反射光は、撮像装置50に入射すると、撮像レンズ群51を透過した後に集光されて撮像部材60の撮像面に結像するようになっている。撮像部材60は、その撮像面に結像されたウェハWの像を光電変換して画像信号を生成し、当該画像信号を画像処理部45に出力する(後に詳述)。   The imaging optical system 30 includes a light receiving side concave mirror 31 disposed to face the stage 10 and an imaging device 50 that captures an image of the wafer W. The emitted light (regular reflected light) is obtained by irradiating the illumination light onto the wafer W of the illumination optical system 20, and the emitted light (regular reflected light) is condensed and reflected by the light receiving side concave mirror 31 to be imaged. Is incident on. As shown in FIG. 2, the imaging device 50 includes an imaging lens group 51 including an objective lens that collects incident regular reflection light onto an imaging member 60 described later, and an imaging member 60 that forms an imaging surface. It is comprised. When regular reflection light from the surface of the wafer W reflected by the light-receiving-side concave mirror 31 enters the imaging device 50, it is condensed after passing through the imaging lens group 51 and forms an image on the imaging surface of the imaging member 60. It has become. The imaging member 60 photoelectrically converts the image of the wafer W formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 45 (detailed later).

画像処理部45は、撮像部材60から入力された画像信号に基づいて、ウェハWの画像を生成する。また、画像処理部45は内部メモリ(不図示)を有しており、内部メモリには予め良品ウェハの画像データが保存されている。画像処理部45は、ウェハWの画像を生成した後、当該画像データと良品ウェハの画像データを比較してウェハWの表面における欠陥(異常)の有無を検査する。そして、画像処理部45による検査結果及びそのときのウェハWの画像(合成画像)は、不図示の画像表示装置に出力表示されるようになっている。   The image processing unit 45 generates an image of the wafer W based on the image signal input from the imaging member 60. The image processing unit 45 has an internal memory (not shown), and image data of non-defective wafers is stored in the internal memory in advance. After generating the image of the wafer W, the image processing unit 45 compares the image data with the image data of the non-defective wafer, and inspects whether there is a defect (abnormality) on the surface of the wafer W. The inspection result by the image processing unit 45 and the image (composite image) of the wafer W at that time are output and displayed on an image display device (not shown).

撮像部材60は、例えば、CCDやCMOSといった固体撮像素子で構成されており、撮像部材60の撮像面は、図3に示す画素領域61が集まって形成されている。画素領域61は、結像された像を受光する受光領域61a(開口部または有効領域とも称する)と、当該像を受光しない不感領域61b〜61dとで構成されている。以下で、撮像部材60の撮像面に結像するウェハWの像と撮像部材60の位置関係について、図3を参照しながら説明する。図3(a)は、撮像部材60を模式的に表す図を示しており、図3(b)は、撮像部材60の各画素領域61において受光領域61aと不感領域61b,61c,61dを示している。また、隣り合う画素領域61における画素中心間の間隔を画素間隔と称する。なお、以下では、説明の便宜上図3に示すように画素領域61の右下の領域が受光領域61aとなっており、左下の領域、左上の領域、及び右上の領域がそれぞれ不感領域61b,61c,61dとなっている場合について説明する。   The imaging member 60 is composed of, for example, a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS, and the imaging surface of the imaging member 60 is formed by gathering pixel regions 61 shown in FIG. The pixel region 61 includes a light receiving region 61a (also referred to as an opening or an effective region) that receives an image formed and a dead region 61b to 61d that does not receive the image. Hereinafter, the positional relationship between the image of the wafer W formed on the imaging surface of the imaging member 60 and the imaging member 60 will be described with reference to FIG. FIG. 3A schematically shows the imaging member 60, and FIG. 3B shows a light receiving area 61a and insensitive areas 61b, 61c, 61d in each pixel area 61 of the imaging member 60. FIG. ing. An interval between pixel centers in adjacent pixel regions 61 is referred to as a pixel interval. In the following, for convenience of explanation, as shown in FIG. 3, the lower right area of the pixel area 61 is a light receiving area 61a, and the lower left area, the upper left area, and the upper right area are insensitive areas 61b and 61c, respectively. , 61d will be described.

まず、ウェハWにおける欠陥像が撮像部材60の撮像面に結像した例について、図4を用いて説明する。図4は、ウェハWの欠陥像70が、撮像部材60の撮像面における左から7番面上から2番目の画素領域61から左から2番目上から3番目の画素領域61に跨って結像した状態を示す図である。図4(a)に示す例の場合、欠陥像70が左から6番目上から2番目の受光領域61aと左から2番目上から3番目の受光領域61aに入っているため当該画素領域61は欠陥像70の画像信号を生成するが、他の部分は受光領域61aに入っていないため画像信号を生成しない。よって、画像信号は欠陥像70の両端部分(図4(b)に示す黒塗りの画素領域61)のみ、すなわち、左から2番目上から3番目、左から6番目上から2番目の、2個の画素領域61のみから画像信号が出力され、画像処理部45は当該画像信号を受信して、最終的な像として、図4(c)の黒塗りの部分のような、欠陥像70の形とは異なる形状の画像を生成する。   First, an example in which a defect image on the wafer W is formed on the imaging surface of the imaging member 60 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the defect image 70 of the wafer W is imaged from the second pixel region 61 from the seventh surface from the left on the imaging surface of the imaging member 60 to the third pixel region 61 from the second from the left to the third. It is a figure which shows the state which carried out. In the case of the example shown in FIG. 4A, since the defect image 70 is in the sixth light receiving region 61a from the top left and the third light receiving region 61a from the top second from the left, the pixel region 61 is Although an image signal of the defect image 70 is generated, no image signal is generated because the other part is not in the light receiving region 61a. Therefore, the image signal is only at both end portions of the defect image 70 (black pixel region 61 shown in FIG. 4B), that is, the second from the second from the left, the second from the top from the left, the second 2 from the top. An image signal is output from only the pixel regions 61, and the image processing unit 45 receives the image signal, and as a final image, a defect image 70 such as a black portion in FIG. An image having a shape different from the shape is generated.

そこで、本発明においては、ウェハWの像を画素間隔の1/2だけずらした位置に結像させるように撮像部材60の撮像面上に当たる光の位置をXY方向(光の進行方向に対して垂直な方向)にずらしながら複数の像を撮像し、撮像した像の合成画像を生成することにより検査精度を向上させることを可能にしている。以下で、当該光の位置をずらす4つの実施形態について説明する。まず、第1実施形態では、図1に示すように受光側凹面鏡31を、その中心を通るX軸及びY軸を中心に傾動させることが可能なミラー傾動装置80を設け、当該ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾けて撮像面に当たる光の位置を画素間隔の1/2だけずらしながらウェハWの像を複数枚撮像する。   Therefore, in the present invention, the position of the light impinging on the imaging surface of the imaging member 60 is set in the XY direction (relative to the traveling direction of the light) so that the image of the wafer W is formed at a position shifted by ½ of the pixel interval. It is possible to improve inspection accuracy by capturing a plurality of images while shifting in the vertical direction) and generating a composite image of the captured images. Hereinafter, four embodiments for shifting the position of the light will be described. First, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, a mirror tilting device 80 capable of tilting the light-receiving-side concave mirror 31 about the X axis and the Y axis passing through the center is provided. Thus, a plurality of images of the wafer W are picked up by tilting the light-receiving side concave mirror 31 and shifting the position of light hitting the image pickup surface by ½ of the pixel interval.

また、図5(a)は、撮像部材60の撮像面に結像させた欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(b)は、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させ画素間隔の1/2だけ右方向にずらして結像させた欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(c)は、画素間隔の1/2だけ右及び下方向にずらした欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(d)は、画素間隔の1/2だけ下方向にずらした欠陥像70と画素領域61の位置関係を示している。図5(a)〜(d)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させウェハWの像を画素間隔の1/2だけずらしながら結像させた状態で複数回撮像し、画像処理部45がそれらの合成画像を生成することにより、撮像部材60の不感領域61b〜61dが互いに補完されるようになっている(後に詳述)。   5A shows the positional relationship between the defect image 70 formed on the imaging surface of the imaging member 60 and the pixel region 61. FIG. 5B shows the light receiving side concave mirror 31 tilted by the mirror tilting device 80. FIG. FIG. 5C shows the positional relationship between the defect image 70 and the pixel region 61 that are shifted to the right by ½ of the pixel interval, and FIG. 5C shows the defect image that is shifted to the right and downward by ½ of the pixel interval. FIG. 5D shows the positional relationship between the defect image 70 and the pixel region 61 shifted downward by ½ of the pixel interval. As shown in FIGS. 5A to 5D, the mirror tilting device 80 tilts the light-receiving side concave mirror 31 and images the wafer W while shifting the image by a half of the pixel interval. The insensitive areas 61b to 61d of the imaging member 60 are complemented to each other by the image processing unit 45 generating these composite images (detailed later).

なお、以下の説明では、図5(a)のように結像させた像の撮像を第1撮像、画素間隔の1/2だけ右方向にずらして図5(b)のように結像させた像の撮像を第2撮像、画素間隔の1/2だけ右及び下方向にずらして図5(c)のように結像させた像の撮像を第3撮像、画素間隔の1/2だけ下方向にずらして図5(d)のように結像させた像の撮像を第4撮像とする。   In the following description, the imaging of the image formed as shown in FIG. 5A is shifted to the right by ½ of the first imaging and the pixel interval, and the imaging is performed as shown in FIG. 5B. The second image is taken, and the image taken as shown in FIG. 5C is shifted to the right and down by 1/2 of the pixel interval. The third image is taken by 1/2 of the pixel interval. Imaging of an image that is shifted downward and imaged as shown in FIG. 5D is referred to as fourth imaging.

上述したように、ウェハWの像をずらしながら撮像し画像処理部45により合成画像を生成する方法について、以下で図5及び図6を参照しながら説明する。まず、第1撮像を行うと、図5(a)の黒塗りの部分の画像信号が画像処理部45に出力される。すなわち、図5(a)に示す画素領域61の場合、左から2番目上から3番目の画素領域61における画像信号(画像信号aとする)と、左から6番目上から2番目の画素領域61における画像信号(画像信号bとする)のみが画像処理部45に出力される。   As described above, a method of capturing an image of the wafer W while shifting the image and generating a composite image by the image processing unit 45 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6. First, when the first imaging is performed, an image signal of a black portion in FIG. 5A is output to the image processing unit 45. That is, in the case of the pixel region 61 shown in FIG. 5A, the image signal (referred to as image signal a) in the third pixel region 61 from the second top from the left and the second pixel region from the top six from the left. Only the image signal at 61 (referred to as image signal b) is output to the image processing unit 45.

また、図5(b)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて画素間隔の1/2だけ右方向に移動させて第2撮像を行うと、左から2番目上から3番目、左から3番目上から3番目、左から6番目上から2番目、左から7番目上から2番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号c,d,e,fとする)が画像処理部45に出力される。そして、図5(c)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて図5(b)に示す状態から画素間隔の1/2だけ下方向に移動させて第3撮像を行うと、左から3番目上から3番目、左から4番目上から3番目、左から5番目上から3番目、左から6番目上から3番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号g,h,i,jとする)が画像処理部45に出力される。さらに、図5(d)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて図5(c)に示す状態から画素間隔の1/2だけ左方向に移動させて第4撮像を行うと、左から2番目上から3番目、左から3番目上から3番目、左から4番目上から3番目、左から5番目上から3番目、左から6番目上から3番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号k,l,m,n,oとする)が画像処理部45に出力される。   Further, as shown in FIG. 5B, when the second imaging is performed by tilting the light-receiving side concave mirror 31 by the mirror tilting device 80 and moving it to the right by ½ of the pixel interval, the second top from the left , Third from the left, third from the top, sixth from the left, second from the top, and seventh from the left, the second pixel region 61 (referred to as image signals c, d, e, and f, respectively). ) Is output to the image processing unit 45. Then, as shown in FIG. 5C, the light receiving side concave mirror 31 is tilted by the mirror tilting device 80 and moved downward from the state shown in FIG. The third to third pixel regions from the left, the fourth from the left to the third from the top, the fifth from the left to the third from the top, and the sixth to the third from the left. g, h, i, j) are output to the image processing unit 45. Further, as shown in FIG. 5D, the light-receiving-side concave mirror 31 is tilted by the mirror tilting device 80 and is moved leftward from the state shown in FIG. The third from the left, the third from the left, the third from the top, the fourth from the left, the third from the top, the fifth from the left, the third from the top, the sixth from the left, the third from the top Image signals in the region 61 (respectively image signals k, l, m, n, and o) are output to the image processing unit 45.

画像処理部45は、上記4回の撮像により出力された画像信号a〜oを領域a〜oに対応させて合成画像を生成する。以下で合成画像を生成する方法について図6を参照しながら説明する。図6は第1〜第4撮像を行った結果出力された画像信号を合成したイメージを示している。まず、画像処理部45が生成する合成画像の画素数は撮像時の画素数の4倍となり、当該合成画像において、4つの画素を1ブロックと定義すると、第1撮像で得られた画像信号はブロックの右下、像を画素間隔の1/2だけ右にずらした第2撮像で得られた画像信号はブロックの左下、第2撮像を行った後像を画素間隔の1/2だけ下にずらした第3撮像で得られた画像信号はブロックの左上、第3撮像を行った後像を画素間隔の1/2だけ左にずらした第4撮像で得られた画像信号をブロックの右上に対応させている。   The image processing unit 45 generates a composite image by associating the image signals a to o output by the above four imaging operations with the regions a to o. A method for generating a composite image will be described below with reference to FIG. FIG. 6 shows an image obtained by combining image signals output as a result of performing the first to fourth imaging. First, the number of pixels of the composite image generated by the image processing unit 45 is four times the number of pixels at the time of imaging. When four pixels are defined as one block in the composite image, the image signal obtained by the first imaging is The image signal obtained by the second imaging in which the image is shifted to the right by 1/2 the pixel interval at the lower right of the block is the lower left of the block, and the image after the second imaging is lower by 1/2 of the pixel interval The image signal obtained by the shifted third imaging is the upper left of the block, and the image signal obtained by the fourth imaging in which the image after the third imaging is shifted to the left by ½ of the pixel interval is on the upper right of the block. It corresponds.

具体的には、第1撮像の左から2番目上から3番目の画素領域61における画像信号aと、左から6番目上から2番目の画素領域61における画像信号bを、左から2番目上から3番目及び左から6番目上から2番目のブロックの右下の領域a及びbに並べる(図6(a)参照)。このように、第2撮像で出力された画像信号c〜fは対応するブロックの左下、第3撮像で出力された画像信号g〜jは対応するブロックの左上、第4撮像で出力された画像信号k〜oは対応するブロックの右上にそれぞれ並べる。そして、結果として図6(a)の領域a〜oに欠陥像70画像信号が出力され、画像処理部45は、図6(b)の微小点の集合で示すような合成画像を生成する。なお、上記では画素間隔の1/2だけずらしながら撮像し、画像処理部45が撮像時の画素数の4倍の合成画像を生成している例について説明したが、画像処理部45は、画素間隔の1/nだけずらしながら撮像した場合、画素数のn×n倍の合成画像を生成する。なお、nは1より大きい整数である。   Specifically, the image signal a in the third pixel region 61 from the second top to the left of the first imaging and the image signal b in the second pixel region 61 from the top to the second from the left are the second top from the left. Are arranged in the lower right regions a and b of the third and sixth blocks from the left (see FIG. 6A). As described above, the image signals c to f output in the second imaging are the lower left of the corresponding block, the image signals g to j output in the third imaging are the upper left of the corresponding block, and the image output in the fourth imaging. The signals k to o are arranged at the upper right of the corresponding block. As a result, the defect image 70 image signal is output to the areas a to o in FIG. 6A, and the image processing unit 45 generates a composite image as shown by a set of minute points in FIG. 6B. In the above description, an example has been described in which images are captured while being shifted by a half of the pixel interval, and the image processing unit 45 generates a composite image that is four times the number of pixels at the time of imaging. When the image is taken while being shifted by 1 / n of the interval, a composite image that is n × n times the number of pixels is generated. Note that n is an integer greater than 1.

このように、第1実施形態の表面検査装置1によれば、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させ、撮像部材60の撮像面に当たる光をずらしながら複数回撮像を行い画像処理部45がウェハWの合成画像を生成してウェハWの表面検査を行うため、不感領域61b〜61dに結像し取得できなかった像の画像信号を得ることが可能になり、それを画像処理部45に合成画像として再現させることにより、当該不感領域の影響を小さくし検査精度を向上させることができる。   As described above, according to the surface inspection apparatus 1 of the first embodiment, the light-receiving-side concave mirror 31 is tilted by the mirror tilting device 80, and the image processing unit 45 performs imaging a plurality of times while shifting the light hitting the imaging surface of the imaging member 60. Generates a composite image of the wafer W and performs surface inspection of the wafer W, so that it is possible to obtain image signals of images that could not be obtained by forming images on the insensitive areas 61b to 61d. By reproducing the image as a composite image, it is possible to reduce the influence of the insensitive area and improve the inspection accuracy.

次に、表面検査装置の第2実施形態について、図7を参照しながら説明する。第2実施形態の表面検査装置は、第1実施形態の表面検査装置1と比較して、撮像装置の構成のみが異なり、他の構成は同一であるため、同一の部材には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。第2実施形態における撮像装置90は、図7に示すように、撮像レンズ群51と、平行平面板91と、平面板傾動装置92とを有して構成されている。ウェハWの表面から出射され受光側凹面鏡31により集光された正反射光は、撮像レンズ群51を透過して集光された後、平行平面板91に入射されるようになっている。   Next, a second embodiment of the surface inspection apparatus will be described with reference to FIG. The surface inspection apparatus according to the second embodiment is different from the surface inspection apparatus 1 according to the first embodiment only in the configuration of the imaging apparatus, and the other configurations are the same. Detailed description will be omitted. As shown in FIG. 7, the imaging device 90 according to the second embodiment includes an imaging lens group 51, a plane parallel plate 91, and a plane plate tilting device 92. The specularly reflected light emitted from the surface of the wafer W and collected by the light-receiving side concave mirror 31 passes through the imaging lens group 51 and is collected, and then enters the parallel flat plate 91.

平行平面板91は、図7に示すように、平面板傾動装置92により、平行平面板91の中心を通り光の進行方向(光軸方向)に対して垂直な方向に延びるX軸、光の進行方向(光軸方向)及びX軸に対して垂直なY軸の2つの軸を中心に傾動自在に構成されており、撮像レンズ群51により集光された正反射光は、平行平面板91の傾きが平面板傾動装置92で調節されることにより、撮像部材60の撮像面に結像される像の位置を変えることができるようになっている。具体的には、平行平面板91をY軸を中心に傾動させたときは光軸がX軸方向にずれ、X軸を中心に傾動させたときはY軸方向にずれるようになっている。なお、上記のような平行平面板91としては、例えば、直径が15mm程度、厚さが1mm程度の円板状のものを使用することが出来、この平行平面板91を1度傾動させると結像させる像の位置を約5μmずらすことができる。   As shown in FIG. 7, the plane parallel plate 91 passes through the center of the plane parallel plate 91 and extends in the direction perpendicular to the light traveling direction (optical axis direction) by the plane plate tilting device 92. The specularly reflected light collected by the imaging lens group 51 is configured to be tiltable about two axes of a traveling direction (optical axis direction) and a Y axis perpendicular to the X axis. Is adjusted by the plane plate tilting device 92, whereby the position of the image formed on the imaging surface of the imaging member 60 can be changed. Specifically, when the plane parallel plate 91 is tilted about the Y axis, the optical axis is shifted in the X axis direction, and when tilted about the X axis, it is shifted in the Y axis direction. For example, a disk-shaped plate having a diameter of about 15 mm and a thickness of about 1 mm can be used as the plane-parallel plate 91 as described above. If the plane-parallel plate 91 is tilted once, the result is as follows. The position of the image to be imaged can be shifted by about 5 μm.

以上のような第2実施形態の表面検査装置を用いて、撮像部材60の撮像面上に形成されたウェハWの像を撮像し、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について説明する。まず、平行平面板91を傾動させない状態で第1撮像を行う。また、平面板傾動装置92によりウェハWの像が画素間隔の1/2だけX軸正方向(右方向)にずれるように平行平面板91をY軸を中心に傾動させて第2撮像を行う。そして、画素間隔の1/2だけウェハの像がY軸負方向(下方向)にずれるように平行平面板91をX軸を中心に傾動させて第3撮像を行う。さらに、画素間隔の1/2だけウェハWの像がX軸負方向(左方向)にずれるように平行平面板91をY軸を中心に傾動させて第4撮像を行う。その後、第1実施形態と同じように、画像処理部45は、合成画像の生成、及びウェハWの表面における欠陥(異常)の有無の検査を行い、その検査結果及びウェハWの画像(合成画像)が画像表示装置(図示せず)に出力表示される。   A procedure for capturing an image of the wafer W formed on the imaging surface of the imaging member 60 using the surface inspection apparatus according to the second embodiment as described above and causing the image processing unit 45 to generate a composite image will be described. First, the first imaging is performed without tilting the plane parallel plate 91. Further, the parallel plate 91 is tilted about the Y axis so that the image of the wafer W is shifted in the X axis positive direction (right direction) by 1/2 of the pixel interval by the plane plate tilting device 92 to perform the second imaging. . Then, the third imaging is performed by tilting the plane-parallel plate 91 about the X axis so that the wafer image is shifted in the Y axis negative direction (downward) by 1/2 of the pixel interval. Further, the fourth imaging is performed by tilting the plane parallel plate 91 about the Y axis so that the image of the wafer W is shifted in the X axis negative direction (left direction) by 1/2 of the pixel interval. Thereafter, as in the first embodiment, the image processing unit 45 generates a composite image and inspects whether there is a defect (abnormality) on the surface of the wafer W, and the inspection result and the image of the wafer W (composite image). ) Is output and displayed on an image display device (not shown).

このように、第2実施形態における表面検査装置では、平面板傾動装置92により撮像レンズ群51と撮像部材60の間に設けられた平行平面板91を傾動させて、撮像部材60の撮像面に当たる光をずらしながら複数回撮像を行い画像処理部45がウェハWの合成画像を生成してウェハWの表面検査を行うため、第1実施形態と同様、不感領域の影響を小さくして検査精度を向上させることができる。なお、第2実施形態では、1枚の平行平面板91を平面板傾動装置92によりX軸及びY軸を中心に傾動させる例について説明したが、この構成に限定されることなく、例えば、X軸を中心に傾動させる平行平面板とY軸を中心に傾動させる平行平面板を2枚設けてそれぞれの平行平面板を傾動させるようにしてもよい。   As described above, in the surface inspection apparatus according to the second embodiment, the plane-plate tilting device 92 tilts the parallel plane plate 91 provided between the imaging lens group 51 and the imaging member 60 and hits the imaging surface of the imaging member 60. Since the image processing unit 45 generates a composite image of the wafer W and inspects the surface of the wafer W by shifting the light a plurality of times and performs the surface inspection of the wafer W, the influence of the insensitive area is reduced and the inspection accuracy is improved as in the first embodiment. Can be improved. In the second embodiment, an example in which one parallel plane plate 91 is tilted about the X axis and the Y axis by the plane plate tilting device 92 is described. However, the present invention is not limited to this configuration. Two parallel plane plates that tilt about the axis and two parallel plane plates that tilt about the Y axis may be provided to tilt each of the parallel plane plates.

次に、表面検査装置の第3実施形態について、図8を参照しながら説明する。第3実施形態の表面検査装置は、第2実施形態の表面検査装置と比較して、撮像装置の構成のみが異なり、他の構成は同様であるため、同一の部材には同一の番号を付して、詳細な説明を省略する。第3実施形態における撮像装置100は、図8(a)に示すように、撮像レンズ群51と、偏角プリズム101と、プリズム回転装置105とを備えて構成されている。ウェハWの表面から出射され受光側凹面鏡31により集光された正反射光は、撮像レンズ群51を通過した後、偏角プリズム101に入射されるようになっている。   Next, a third embodiment of the surface inspection apparatus will be described with reference to FIG. The surface inspection apparatus according to the third embodiment is different from the surface inspection apparatus according to the second embodiment only in the configuration of the imaging apparatus, and the other configurations are the same. Detailed description will be omitted. As illustrated in FIG. 8A, the imaging device 100 according to the third embodiment includes an imaging lens group 51, a declination prism 101, and a prism rotation device 105. The specularly reflected light emitted from the surface of the wafer W and condensed by the light-receiving-side concave mirror 31 passes through the imaging lens group 51 and then enters the declination prism 101.

偏角プリズム101は、図8に示すように、第1プリズム片102と第2プリズム片103とにより構成され、第1プリズム片102は、第2プリズム片103に支持された状態でプリズム回転装置105により第1プリズム片102の中心を通り光の進行方向に対して平行なZ軸を中心に回転自在に設けられている。撮像レンズ群51により集光された光は、第1プリズム片102を回転させるその回転角度を調節することにより、撮像部材60の撮像面に結像される像の位置を変えることができるようになっている。具体的には、第1プリズム片102を回転させて、第1プリズム片102の頂角102aがZ軸よりX軸負方向側に位置しているときは、図8(a)の実線矢印のように、当該光軸がX軸負方向にずれ、頂角102aがZ軸よりX軸正方向側に位置しているときは、図8(a)の点線矢印のように、X軸正方向にずれるようになっている。これと同様に頂角102aがZ軸よりY軸正方向側に位置しているときはY軸正方向、Y軸負方向側に位置しているときはY軸負方向に正反射光の光軸の位置をずらすことが可能になっている。なお、上記のような偏角プリズム101としては、例えば、直径が25mm程度、厚さが2mm程度のものを使用することができる。   As shown in FIG. 8, the declination prism 101 includes a first prism piece 102 and a second prism piece 103, and the first prism piece 102 is supported by the second prism piece 103 and is a prism rotation device. 105 is provided so as to be rotatable about a Z axis passing through the center of the first prism piece 102 and parallel to the light traveling direction. The light condensed by the imaging lens group 51 can change the position of the image formed on the imaging surface of the imaging member 60 by adjusting the rotation angle for rotating the first prism piece 102. It has become. Specifically, when the first prism piece 102 is rotated and the apex angle 102a of the first prism piece 102 is located on the X-axis negative direction side with respect to the Z-axis, the solid arrow in FIG. Thus, when the optical axis is shifted in the negative X-axis direction and the apex angle 102a is located on the positive X-axis side with respect to the Z-axis, the positive X-axis direction is indicated by the dotted arrow in FIG. It is supposed to shift to. Similarly, when the apex angle 102a is located on the Y axis positive direction side from the Z axis, the light of the specularly reflected light in the Y axis positive direction, and when the apex angle 102a is located on the Y axis negative direction side, the light of the specularly reflected light. It is possible to shift the position of the shaft. As the declination prism 101 as described above, for example, a prism having a diameter of about 25 mm and a thickness of about 2 mm can be used.

以上のように構成される第3実施形態の表面検査装置を用いて、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について以下で説明する。まず第1撮像を行い、プリズム回転装置105により第1プリズム片102を撮像部材60の撮像面において時計回りの方向に90度回転させて第2撮像を行う。そして、再度上記時計回りの方向に90度回転させて第3撮像、さらに、上記時計回りの方向に90度回転させて第4撮像を行う。その後は、第1及び第2実施形態と同じように、画像処理部45が合成画像を生成、及びウェハWの欠陥検査を行い、その結果は画像表示装置(図示せず)に表示される。   A procedure for causing the image processing unit 45 to generate a composite image using the surface inspection apparatus according to the third embodiment configured as described above will be described below. First, first imaging is performed, and second imaging is performed by rotating the first prism piece 102 by 90 degrees in the clockwise direction on the imaging surface of the imaging member 60 by the prism rotating device 105. Then, the third imaging is performed by rotating again 90 degrees in the clockwise direction, and the fourth imaging is performed by rotating 90 degrees in the clockwise direction again. Thereafter, as in the first and second embodiments, the image processing unit 45 generates a composite image and performs a defect inspection of the wafer W, and the result is displayed on an image display device (not shown).

以上、第3実施形態における表面検査装置によれば、撮像部材60の撮像面に結像される像が画素間隔の1/2ずつずれるように、第1プリズム片102を回転させながら複数回ウェハWの撮像を行い、画像処理部45がその合成画像を生成することにより、第1及び第2実施形態と同様、検査精度を向上させることが可能になる。また、第2実施形態のように、平行平面板91をX軸及びY軸の2軸を中心に傾動させるわけではなく、偏角プリズム101をZ軸を中心に回転させるだけでよいため、表面検査装置の機構を簡素化することができる。なお、上記では第1プリズム片102を第2プリズム片に対して回転させる例について説明したが、第1及び第2プリズム片102,103を共に回転させるようにしても同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the surface inspection apparatus in the third embodiment, the wafer is rotated a plurality of times while rotating the first prism piece 102 so that the image formed on the imaging surface of the imaging member 60 is shifted by ½ of the pixel interval. When W is imaged and the image processing unit 45 generates the composite image, the inspection accuracy can be improved as in the first and second embodiments. In addition, unlike the second embodiment, the plane-parallel plate 91 is not tilted about the two axes of the X axis and the Y axis, but the declination prism 101 only needs to be rotated about the Z axis. The mechanism of the inspection apparatus can be simplified. In addition, although the example which rotates the 1st prism piece 102 with respect to the 2nd prism piece was demonstrated above, the same effect can be acquired even if it rotates the 1st and 2nd prism pieces 102 and 103 together. it can.

また、表面検査装置の第4実施形態について説明する。第4実施形態における撮像装置120は、図2に示すように、第1実施形態の撮像装置50と同様に構成されているが、撮像レンズ群121の対物レンズ(不図示)がその中心を通り且つ光の進行方向に対して垂直な方向に延びるX軸、光の進行方向及びX軸に対して垂直なY軸を中心に傾動自在に支持されている点が第1〜第3実施形態と異なる。第4実施形態における対物レンズは、第2実施形態における平行平面板91と同様に、レンズ傾動装置(不図示)によりX軸及びY軸を中心として傾動することが可能になっており、当該傾動によりその撮像部材60の撮像面に当たる光の光軸の位置をずらすことが可能になっている。   A fourth embodiment of the surface inspection apparatus will be described. As shown in FIG. 2, the imaging device 120 in the fourth embodiment is configured in the same manner as the imaging device 50 in the first embodiment, but an objective lens (not shown) of the imaging lens group 121 passes through the center thereof. In addition, the X-axis extending in a direction perpendicular to the light traveling direction and the Y-axis perpendicular to the light traveling direction and the X axis are supported so as to be tiltable with respect to the first to third embodiments. Different. The objective lens according to the fourth embodiment can be tilted about the X axis and the Y axis by a lens tilting device (not shown), similarly to the plane parallel plate 91 according to the second embodiment. Thus, the position of the optical axis of the light impinging on the imaging surface of the imaging member 60 can be shifted.

以上のような第4実施形態の表面検査装置を用いて、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について以下で説明する。まず、対物レンズを傾動させない状態で第1撮像を行う。また、レンズ傾動装置によりウェハWの像が画素間隔の1/2だけX軸正方向(右方向)にずれて結像されるように対物レンズを傾動させて第2撮像を行う。そして、画素間隔の1/2だけY軸負方向(下方向)にずれるように対物レンズを傾動させて第3撮像を行い、さらに、画素間隔の1/2だけX軸負方向(左方向)にずれるように対物レンズを傾動させて第4撮像を行う。その後、第1〜第3実施形態と同様に画像処理部45が合成画像を生成、及びウェハWの欠陥検査を行い、その結果を画像表示装置(不図示)に表示させる。   A procedure for causing the image processing unit 45 to generate a composite image using the surface inspection apparatus according to the fourth embodiment as described above will be described below. First, the first imaging is performed without tilting the objective lens. Further, the second imaging is performed by tilting the objective lens so that the image of the wafer W is shifted by the lens tilting device in the positive X-axis direction (right direction) by 1/2 of the pixel interval. Then, the objective lens is tilted so as to be shifted in the Y-axis negative direction (downward) by 1/2 of the pixel interval, and the third imaging is performed, and further, the X-axis negative direction (leftward) is set by 1/2 of the pixel interval. The fourth lens is picked up by tilting the objective lens so as to deviate. Thereafter, as in the first to third embodiments, the image processing unit 45 generates a composite image and performs a defect inspection of the wafer W, and displays the result on an image display device (not shown).

このように、第4実施形態における表面検査装置によれば、対物レンズを傾動させて、撮像部材60の撮像面に当たる光の光軸の位置をずらしながら複数回撮像を行い、画像処理部45がその合成画像を生成することにより、第1ないし第3実施形態と同様、検査精度を向上させることができる。   As described above, according to the surface inspection apparatus in the fourth embodiment, the objective lens is tilted, and the image processing unit 45 performs imaging a plurality of times while shifting the position of the optical axis of the light hitting the imaging surface of the imaging member 60. By generating the composite image, the inspection accuracy can be improved as in the first to third embodiments.

以上、上述した各実施形態においては、ウェハWの像が撮像部材60の画素間隔の1/2だけずれて結像するように、光軸の位置をずらしながら複数枚の画像を撮像する例について説明したが、光軸をずらす長さは画素間隔の1/2に限定されることなく、例えば、画素領域61の1/nにしてもよい。ただし、nは1より大きい整数である。   As described above, in each of the above-described embodiments, an example of capturing a plurality of images while shifting the position of the optical axis so that the image of the wafer W is formed by being shifted by ½ of the pixel interval of the imaging member 60. As described above, the length of shifting the optical axis is not limited to 1/2 of the pixel interval, and may be 1 / n of the pixel region 61, for example. However, n is an integer greater than 1.

また、上述した各実施形態においては、ウェハWからの正反射光を利用した例について説明したが、これに限られることなく、例えば、ウェハを不図示の傾動機構により傾動させ特定次数の回折光を利用したり、ウェハWの表面で生じた散乱光を利用したりする場合においても、本発明を適用可能である。   In each of the above-described embodiments, the example using the specularly reflected light from the wafer W has been described. However, the present invention is not limited to this example. For example, the wafer is tilted by a tilting mechanism (not shown) and diffracted light of a specific order. The present invention can also be applied to the case where the light is used or the scattered light generated on the surface of the wafer W is used.

そして、上述の各実施形態ではウェハWの表面を検査する表面検査装置について示しているが、これに限られることなく、例えば、ガラス基板の表面を検査する表面検査装置においても本発明を適用させることができる。   In each of the above-described embodiments, the surface inspection apparatus that inspects the surface of the wafer W is shown. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is applied to a surface inspection apparatus that inspects the surface of a glass substrate. be able to.

W ウェハ 1 表面検査装置(第1実施形態)
10 ステージ 20 照明光学系
30 撮像光学系 31 受光側凹面鏡(凹面鏡)
45 画像処理部 60 撮像部材
61 画素領域 61a 受光領域(受光部)
61b 不感領域(不感部) 61c 不感領域(不感部)
61d 不感領域(不感部) 91 平行平面板
101 偏角プリズム
W wafer 1 Surface inspection device (first embodiment)
10 Stage 20 Illumination Optical System 30 Imaging Optical System 31 Receiving Side Concave Mirror (Concave Mirror)
45 Image processing unit 60 Imaging member 61 Pixel region 61a Light receiving region (light receiving unit)
61b Insensitive area (insensitive area) 61c Insensitive area (insensitive area)
61d Insensitive area (insensitive area) 91 Parallel plane plate 101 Deflection prism

Claims (7)

被検物を支持するステージと、
前記ステージに支持された前記被検物の表面に照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光が照射された前記被検物の表面から反射されて出射される光を結像させる撮像光学系と、
前記撮像光学系による結像位置に撮像面が位置するように配置されて、前記結像された像を撮像する撮像部材と、
前記撮像部材により撮像された像に基づいて、前記被検物の表面の画像を生成する画像処理部とを備え、
前記撮像部材の前記撮像面が、前記結像された像を受光する受光部と前記受光部の周囲に設けられて前記像を受光しない不感部とにより構成される画素を有する表面検査装置において、
前記撮像光学系は、前記像を光軸と直交する方向にずらして結像させるように前記被検物の表面から出射された光の光路を変更させる光路変更部を備え、
前記画像処理部は、前記光路変更部による前記光路の変更と前記撮像部材による撮像とを複数回繰り返した後、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像を合成して合成画像を生成することを特徴とする表面検査装置。
A stage that supports the specimen;
An illumination optical system for irradiating illumination light onto the surface of the test object supported by the stage;
An imaging optical system that forms an image of light reflected and emitted from the surface of the object irradiated with the illumination light;
An imaging member that is arranged so that an imaging surface is positioned at an imaging position by the imaging optical system, and that images the imaged image;
An image processing unit that generates an image of the surface of the test object based on an image captured by the imaging member;
In the surface inspection apparatus having a pixel in which the imaging surface of the imaging member includes a light receiving unit that receives the formed image and a non-sensitive unit that is provided around the light receiving unit and does not receive the image,
The imaging optical system includes an optical path changing unit that changes an optical path of light emitted from the surface of the test object so that the image is shifted in a direction orthogonal to the optical axis.
The image processing unit repeats the change of the optical path by the optical path changing unit and the imaging by the imaging member a plurality of times, and then combines a plurality of images obtained by the imaging repeated the plurality of times to obtain a composite image. A surface inspection apparatus characterized by generating.
前記撮像光学系は、前記像を前記撮像面に対して、隣り合う前記画素の間隔の1/nだけずらすことを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。
但し、nは1より大きい整数である。
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the imaging optical system shifts the image by 1 / n of an interval between adjacent pixels with respect to the imaging surface.
However, n is an integer greater than 1.
前記撮像部材は、前記結像された像から画像信号を出力して撮像を行い、
前記画像処理部は、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像の画像信号を前記画素のデータ同士が互いに重ならないように合成して前記合成画像を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の表面検査装置。
The imaging member outputs an image signal from the imaged image to perform imaging,
The image processing unit generates the composite image by combining image signals of a plurality of images obtained by the imaging repeated a plurality of times so that the pixel data does not overlap each other. Item 3. The surface inspection apparatus according to Item 1 or 2.
前記光路変更部は、前記被検物から出射された光に対して傾動可能に支持され、前記光に凹状の反射面を向け前記反射面により前記光を反射させる凹面鏡であり、
前記凹面鏡を傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
The optical path changing unit is a concave mirror that is supported so as to be tiltable with respect to the light emitted from the test object, directs a concave reflective surface to the light, and reflects the light by the reflective surface,
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the optical path is changed by tilting the concave mirror.
前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有する平行平面板であり、
前記平行平面板を前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
The optical path changing unit is supported to be tiltable about an axis extending in a direction parallel to a plane perpendicular to a traveling direction of light emitted from the test object, and a transmission surface that transmits the light. A plane parallel plate having
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the optical path is changed by tilting the parallel plane plate about the axis.
前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して平行な方向に延びる軸を中心に回転自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有し前記透過面が前記軸に対して垂直な面に対して傾斜して設けられている偏角プリズムであり、
前記偏角プリズムを前記軸を中心に回転させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
The optical path changing unit is rotatably supported around an axis extending in a direction parallel to the traveling direction of the light emitted from the test object, and has a transmission surface that transmits the light. A declination prism provided to be inclined with respect to a plane perpendicular to the axis;
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the optical path is changed by rotating the declination prism about the axis.
前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させて前記撮像部材の撮像面上に集光させる対物レンズであり、
前記対物レンズを前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
The optical path changing unit is supported to be tiltable about an axis extending in a direction parallel to a plane perpendicular to a traveling direction of light emitted from the test object, and transmits the light to perform the imaging. An objective lens that focuses light on the imaging surface of the member,
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the optical path is changed by tilting the objective lens about the axis.
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