JP3275425B2 - Defect detection apparatus and method - Google Patents

Defect detection apparatus and method

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JP3275425B2
JP3275425B2 JP4772193A JP4772193A JP3275425B2 JP 3275425 B2 JP3275425 B2 JP 3275425B2 JP 4772193 A JP4772193 A JP 4772193A JP 4772193 A JP4772193 A JP 4772193A JP 3275425 B2 JP3275425 B2 JP 3275425B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程、液晶
表示素子製造工程、プリント基板製造工程等、基板上に
パターンを形成して対象物を製作していく製造工程で、
発生する異物等の欠陥を検出し、分析して対策を施す製
造工程における異物等の欠陥発生状況を解析等をする欠
陥検出装置およびその方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing process for forming an object by forming a pattern on a substrate, such as a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal display device manufacturing process, and a printed circuit board manufacturing process.
The present invention relates to a defect detection apparatus and method for detecting, analyzing, and taking measures for detecting a defect such as a generated foreign substance in a manufacturing process for analyzing the state of occurrence of the defect such as a foreign substance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体製造工程では半導体基板
(ウェハ)上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短絡
などの不良原因になり、さらに半導体素子が微細化して
半導体基板中に微小な異物が存在した場合にこの異物が
キャパシタの絶縁膜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稼動部から発生する
ものや、人体から発生するものや、プロセスガスによる
処理装置内で反応生成されたものや薬品や材料等に混入
されているものなどの種々の原因により種々の状態で混
入される。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor manufacturing process, the presence of foreign matter on a semiconductor substrate (wafer) causes defects such as wiring insulation failure and short-circuiting. When present, the foreign matter causes destruction of an insulating film and a gate oxide film of the capacitor. These foreign substances are generated from various parts such as those generated from the operating part of the transport device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing device by process gas, and those mixed in chemicals and materials. Mixed in various states.

【0003】同様の液晶表示素子製造工程でも、パター
ン上に異物が混入したり、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、異物の混入はパ
ターンの短絡、不良接続の原因に成る。
[0003] Even in the same liquid crystal display element manufacturing process, if foreign matter is mixed into the pattern or any defect occurs, the pattern cannot be used as a display element. The situation is the same in the manufacturing process of the printed circuit board, and the intrusion of foreign matter causes a short circuit of the pattern and a defective connection.

【0004】従来のこの種の半導体基板上の異物を検出
する技術の1つとして、特開昭62−89336号公報
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、また、特開昭63−1358
48号公報に開示されているように、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、この検出した異
物をレーザフォトルミネッセンスあるいは2次X線分析
(XMR)などの分析技術で分析するものがある。
As one of the conventional techniques for detecting foreign matter on a semiconductor substrate of this type, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-89336, a semiconductor substrate is irradiated with a laser to illuminate the semiconductor substrate. Detects scattered light from foreign matter generated when foreign matter is attached to the substrate, and compares it with the inspection result of the same type of semiconductor substrate inspected immediately before, eliminating false alarms due to patterns, providing high sensitivity and high reliability. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 63-1358 allows inspection of foreign matter and defects.
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 48-48, a semiconductor substrate is irradiated with a laser to detect scattered light from the foreign substance generated when the foreign substance adheres to the semiconductor substrate. Some are analyzed by an analysis technique such as luminescence or secondary X-ray analysis (XMR).

【0005】また、上記異物を検査する技術として、ウ
エハにコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパ
ターンから射出する光を空間フィルターで除去し繰り返
し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が開
示されている。
Further, as a technique for inspecting foreign matter, a wafer is irradiated with coherent light to remove light emitted from a repetitive pattern on the wafer by a spatial filter, and foreign matter and defects having no repeatability are emphasized and detected. A method is disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、半導
体製造工程の量産立上げ時と量産ラインは区別されてお
らず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量
産ラインでも適用されており、量産ラインでは異物等の
欠陥の発生をいち早く感知し対策を施す必要がある。と
ころが従来の検査装置は装置規模が大きく、独立して設
置せざるおえない構成であったため、製造ラインで処理
した半導体基板、液晶表示素子基板およびプリント基板
を検査装置の箇所に持ち込んで異物等の欠陥の検査をす
るものであった。したがって、これら基板の搬送、異物
等の欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しかった
り、抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得ること
は難しいという課題を有していた。また、このような構
成には人手が必要であるという課題を有していた。
In the above prior art, the mass production line in the semiconductor manufacturing process is not distinguished from the mass production line, and the inspection apparatus used in the mass production start-up work is directly applied to the mass production line. In a mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of a defect such as a foreign substance and take a countermeasure. However, since the conventional inspection device was large in scale and had to be installed independently, the semiconductor substrate, liquid crystal display element substrate, and printed circuit board processed on the production line were brought to the inspection device to remove foreign substances and the like. The defect was inspected. Therefore, there is a problem that it takes time to transport these substrates and inspect for defects such as foreign substances, and it is difficult to inspect all of the substrates, and it is difficult to obtain a sufficient inspection frequency even with a sampling inspection. In addition, such a configuration has a problem that human labor is required.

【0007】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、高速、高精度に、全自動で異物等の欠陥を検
出できるようにして、全数の欠陥検査、十分な欠陥検査
頻度の抜き取り検査を実現し、高効率の基板製造ライン
を得るようにした欠陥検出装置およびその方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art by enabling high-speed, high-precision, full-automatic detection of defects such as foreign substances, so that a total number of defect inspections and a sufficient defect inspection frequency can be achieved. It is an object of the present invention to provide a defect detection apparatus and method for realizing a sampling inspection and obtaining a highly efficient substrate manufacturing line.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ピッチの異なる繰り返しパターンを有す
る基板に対して平面波の光を直線状にして照射する照明
系と、該照明系によって照射された基板からの反射光像
を結像する結像光学系と、該結像光学系の途中に基板上
のピッチの小さな繰り返しパターンからの回折光を遮光
するように設置された空間フィルターと、該空間フィル
ターを通して得られ、前記結像光学系で結像された光像
を検出する検出器と、該検出器で検出された信号の内、
前記空間フィルターを通して得られる基板上のピッチの
大きな繰り返しパターンに基いて発生する信号同志を比
較して消去する消去手段と、該消去手段から得られる信
号に基いて基板上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備
えたことを特徴とする欠陥検出装置およびその方法であ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides an illumination system for linearly irradiating plane wave light to a substrate having a repetitive pattern having a different pitch, and an illumination system comprising: An imaging optical system that forms an image of the reflected light from the irradiated substrate, and a spatial filter that is installed in the middle of the imaging optical system so as to shield the diffracted light from the small-pitch repetitive pattern on the substrate. A detector that detects the light image obtained through the spatial filter and formed by the imaging optical system, and among the signals detected by the detector,
Erasing means for comparing and erasing signals generated based on a repetitive pattern having a large pitch on the substrate obtained through the spatial filter; and defect detection for detecting a defect on the substrate based on a signal obtained from the erasing means. Means and a method for detecting a defect.

【0009】また、本発明は、繰り返しパターンを有す
る基板を搬送する搬送手段と、該搬送手段に搬送される
基板に対して平面波の光を直線状にして照射する照明系
と、該照明系によって照射された基板からの反射光像を
結像する結像光学系と、該結像光学系の途中に基板上の
繰り返しパターンからの回折光を遮光するように結像位
置に設置され、相互の間隔を可変の複数の直線状遮光物
より構成される空間フィルターと、該空間フィルターを
通して得られ、前記結像光学系で結像された光像を検出
する検出器と、該検出器より検出された信号に基づいて
基板上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えたことを
特徴とする欠陥検出装置およびその方法である。
Further, the present invention provides a transporting means for transporting a substrate having a repetitive pattern, an illumination system for irradiating the substrate transported by the transporting means with a plane wave of light in a straight line, and an illumination system. An imaging optical system that forms an image of the reflected light from the illuminated substrate; and A spatial filter composed of a plurality of linear light-shielding objects having variable intervals, a detector that detects the light image obtained through the spatial filter and formed by the imaging optical system, and a detector that detects the light image. And a method for detecting a defect on the substrate based on the detected signal.

【0010】即ち本発明は、上記目的を達成するため
に、量産ラインに異物及び欠陥検査装置を配置し、全て
あるいは全てに近い数の基板に対して異物及び欠陥検査
を実施する構成とする。これを実現する具体的構成とし
て、半導体等の基板製造ラインに小型の異物モニタリン
グ装置を配置し、処理装置の入出力口あるいは処理装置
間の搬送系中に載置する構成にした。
That is, in order to achieve the above object, the present invention has a configuration in which a foreign substance and defect inspection apparatus is arranged on a mass production line, and foreign substance and defect inspection is performed on all or almost all the substrates. As a specific configuration for realizing this, a small foreign substance monitoring device is arranged on a line for manufacturing a substrate such as a semiconductor, and is mounted in an input / output port of a processing device or a transport system between the processing devices.

【0011】また本発明は、複数の処理装置を備えた量
産半導体等の基板製造ラインにおいて、照明系と結像光
学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置された空間
フィルタと上記結像光学系の結像位置に配置された検出
器とを備えて半導体基板上の異物の発生状況を検出する
異物モニタリング装置を、所定の処理装置の入口、また
は該出口、または複数の処理装置の間の搬送系に設置し
て該処理装置による半導体基板上の異物の発生状態を検
出することを特徴とする半導体製造工程における異物発
生状況解析装置を備えることを特徴とする半導体製造方
法及びそのシステムである。
Further, the present invention provides an illumination system, an imaging optical system, and a spatial filter disposed on a Fourier transform surface of the imaging optical system in a substrate production line for a mass-produced semiconductor or the like having a plurality of processing apparatuses. A foreign substance monitoring device that includes a detector disposed at an image forming position of the image forming optical system and detects a state of generation of a foreign substance on a semiconductor substrate; A semiconductor manufacturing method, comprising: a foreign substance occurrence state analyzing apparatus in a semiconductor manufacturing process, wherein the foreign substance occurrence state analyzing apparatus is provided in a transfer system between the apparatuses and detects a state of generation of foreign substances on a semiconductor substrate by the processing apparatus. That system.

【0012】また本発明は、具体的には、複数の処理装
置を備えた半導体等の基板製造ラインにおいて、少なく
とも1軸方向にコヒーレントな照明系と、照明された基
板からの光を検出する手段と、この検出された光から該
基板上の繰り返しパターンの情報を取得する手段と、結
像光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置された
空間フィルタと、上記結像光学系の結像位置に配置され
た検出器とを備えてた半導体基板上の異物の発生状況を
検出する異物モニタリング装置を有する。
More specifically, the present invention relates to a manufacturing system for a substrate such as a semiconductor provided with a plurality of processing apparatuses, a lighting system coherent in at least one axial direction, and means for detecting light from the illuminated substrate. Means for acquiring information of a repetitive pattern on the substrate from the detected light; an imaging optical system; a spatial filter disposed on a Fourier transform surface of the imaging optical system; A foreign matter monitoring device for detecting a state of occurrence of foreign matter on the semiconductor substrate, the foreign matter monitoring device including a detector arranged at an imaging position of the system.

【0013】また、本発明は、半導体基板上の異物を検
査する装置において、半導体基板に対してほぼ単波長で
平面波の光を直線状の形状に照明する照明系と、該照明
系によって照明された半導体基板からの反射光像を結像
する結像光学系と、該結像光学系の途中に半導体基板上
の繰り返しパターンからの回折光を遮光するように設置
された空間フィルターと、結像された光像を検出する検
出器と、検出器で検出された信号の内半導体基板上で繰
り返して発生する信号を消去する消去手段と、該消去手
段によって消去されなかった信号に基いて半導体基板上
の異物を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴と
する異物等の欠陥検出装置である。
Further, according to the present invention, in an apparatus for inspecting foreign substances on a semiconductor substrate, an illumination system for illuminating the semiconductor substrate with linear wave light having substantially a single wavelength and a plane wave, and illumination by the illumination system. An imaging optical system that forms an image of light reflected from the semiconductor substrate, and a spatial filter that is provided in the middle of the imaging optical system so as to block diffracted light from a repetitive pattern on the semiconductor substrate. Detector for detecting the light image obtained by the detection, erasing means for erasing a signal repeatedly generated on the semiconductor substrate among the signals detected by the detector, and a semiconductor substrate based on the signal not erased by the erasing means. A defect detecting device for foreign matter or the like, comprising: foreign matter detecting means for detecting the above foreign matter.

【0014】また、本発明は、上記異物及び欠陥検査装
置において、上記結像光学系として屈折率変化型のレン
ズアレイで構成したことを特徴とするものである。
Further, the present invention is characterized in that, in the foreign matter and defect inspection apparatus, the image forming optical system is constituted by a refractive index variable lens array.

【0015】また、本発明は、試料を搬送する搬送系上
に設置される装置であって、該搬送系上を搬送される試
料を照明する照明光学系と、照明された試料上の照明さ
れた位置の像を検出器上に結像して検出する検出光学系
と、該照明光学系および該検出光学系による照明の光源
の結像位置に設置され相互の間隔を可変の直線状の複数
の遮光物より構成される空間フィルターと、該検出器よ
り検出された信号を処理する処理回路から構成されるこ
とを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。
The present invention is also directed to an apparatus installed on a transport system for transporting a sample, comprising: an illumination optical system for illuminating the sample transported on the transport system; Optical system that forms an image at the detected position on a detector and detects the same, and a plurality of linear optical systems that are installed at the image forming positions of the illumination optical system and the light source of the illumination by the detection optical system and that have a variable distance from each other. And a processing circuit for processing a signal detected by the detector.

【0016】また、本発明は、上記検出光学系が2つの
フーリエ変換レンズ群から構成され、対象物の像を結像
する際、像側がテレセントリックに構成されいることを
特徴とする異物等の欠陥検出装置である。
Further, the present invention is characterized in that the detection optical system is composed of two Fourier transform lens groups, and when an image of an object is formed, the image side is configured to be telecentric. It is a detection device.

【0017】また、本発明は、上記2つのフーリエ変換
レンズ群が開口数の異なるレンズ群から構成され、一方
のフーリエ変換レンズ群を開口数の異なるレンズ群と交
換可能にする構造を有することを特徴とする異物等の欠
陥検出装置である。
Further, in the present invention, the two Fourier transform lens groups are constituted by lens groups having different numerical apertures, and have a structure in which one of the Fourier transform lens groups can be replaced with a lens group having a different numerical aperture. This is a feature of detecting defects such as foreign matters.

【0018】また、本発明は、上記空間フィルターの直
線構造物の方向が、試料上に形成されたパターンの繰り
返し方向に平行に構成され、試料を検査する直前に試料
をほぼ平行に設置する機構と、ほぼ平行に設置された後
に試料の傾きを測定する機構と、測定された傾きに従っ
て、照明光学系および検出光学系を傾けて空間フィルタ
ーの直線構造物の方向を試料上に形成されたパターンの
繰り返し方向に平行にする機構を有することを特徴とす
る異物等の欠陥検出装置である。
The present invention also provides a mechanism in which the direction of the linear structure of the spatial filter is configured to be parallel to the repetition direction of the pattern formed on the sample, and the sample is set substantially parallel immediately before the sample is inspected. And a mechanism for measuring the tilt of the sample after being installed almost in parallel, and a pattern formed on the sample by tilting the illumination optical system and the detection optical system according to the measured tilt so that the direction of the linear structure of the spatial filter is formed on the sample. A defect detecting device for foreign matter or the like, characterized by having a mechanism for making it parallel to the repetition direction.

【0019】また、本発明は、上記検出光学系が直線状
の検出器を有し、検出光学系がその視野内に、試料上に
転写されたチップパターン等の繰り返しパターンが少な
くとも2つ以上入るような大きさの視野を有し、この2
つ以上の繰り返しパターンを比較することにより異物あ
るいは欠陥以外のパターン情報を比較して消去する手段
を有することを特徴とする異物等の欠陥検出装置であ
る。
Further, according to the present invention, the detection optical system has a linear detector, and the detection optical system has at least two or more repetitive patterns such as a chip pattern transferred onto a sample in its visual field. This field of view has the size
A defect detecting device for foreign matter or the like, characterized by having means for comparing and erasing pattern information other than a foreign matter or a defect by comparing two or more repeated patterns.

【0020】また、本発明は、上記比較して消去する手
段が、上記検出器上の1つの画素の信号が異物あるいは
欠陥であるかの判断に際し、該検出器上の1つの画素の
信号レベルと、該検出器と同一の検出器で取り込まれた
隣接する繰り返しパターンの対応する個所の画素の信号
レベルと該対応する個所に近接した複数の画素の信号レ
ベルとを比較して、該対応する個所あるいは近接する個
所の信号レベルのなかに該1つの画素の信号レベルと同
等の値の画素が存在した場合、該検出器上の1つの画素
で検出された信号は繰り返しパターンからの信号である
と判断する処理手段を有することを特徴とする異物等の
欠陥検出装置である。
Further, according to the present invention, the comparing and erasing means determines whether the signal of one pixel on the detector is a foreign substance or a defect, and determines the signal level of one pixel on the detector. And comparing a signal level of a pixel at a corresponding position of an adjacent repetition pattern captured by the same detector as the detector with a signal level of a plurality of pixels adjacent to the corresponding position, and When a pixel having a value equal to the signal level of the one pixel is present in the signal level of a location or an adjacent location, the signal detected by one pixel on the detector is a signal from a repetitive pattern. A defect detecting device for foreign matter or the like, characterized by having a processing means for judging the defect.

【0021】また、本発明は、空間フィルターにより遮
光される繰り返しパターンの繰り返しピッチが、該対応
する画素あるいは近接する画素を合わせた領域の幅の数
倍より大きくなるように、上記空間フィルターの直線状
パターンのピッチが設定されていることを特徴とする異
物等の欠陥検出装置である。
Further, according to the present invention, the linear filter of the spatial filter may be so arranged that the repetition pitch of the repetitive pattern shaded by the spatial filter is larger than the width of the corresponding pixel or the area of the area where adjacent pixels are combined. A defect detection device for foreign matter or the like, characterized in that the pitch of the pattern is set.

【0022】また、本発明は、上記搬送中に上記検出器
により検出された信号をフーリエ変換する手段を有し、
このフーリエ変換手段による演算結果より試料上に形成
された繰り返しパターンによるフーリエ変換像のピッチ
を算出する手段と、この算出結果により上記空間フィル
ターのピッチを変える手段を有することを特徴とする異
物等の欠陥検出装置である。
The present invention further comprises means for performing a Fourier transform on a signal detected by the detector during the transport,
A means for calculating a pitch of a Fourier transform image by a repetitive pattern formed on the sample from a calculation result by the Fourier transform means; and a means for changing a pitch of the spatial filter based on the calculation result. It is a defect detection device.

【0023】また、本発明は、上記空間フィルターのピ
ッチを連続的に変える手段と、該ピッチを連続的に変え
ながら、該検出器から得られる信号が極小をとるピッチ
を算出し、該算出したピッチになるように空間フィルタ
ーのピッチを変える手段を有することを特徴とする異物
等の欠陥検出装置である。
The present invention also provides means for continuously changing the pitch of the spatial filter, and calculating the pitch at which the signal obtained from the detector takes a minimum while continuously changing the pitch. An apparatus for detecting a defect such as a foreign matter, comprising: means for changing a pitch of a spatial filter so as to have a pitch.

【0024】[0024]

【作用】上記目的を達成するために、量産ラインに異物
及び欠陥検査装置を配置し、実時間サンプリングを実現
するものであり、異物モニタリング装置を小型にし、半
導体等の基板製造ラインの処理装置の入出力口あるいは
処理装置間の搬送系中に載置できるように構成した。即
ち本発明は、複数の処理装置を備えた量産半導体等の基
板製造ラインにおいて、照明アレイから成る斜方照明系
とレンズアレイまたはマイクロレンズ群から構成された
結像光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置され
た空間フィルタと上記結像光学系の結像位置に配置され
た検出器とを備えて半導体基板上の異物の発生状況を検
出する異物モニタリング装置を、所定の処理装置の入
口、または該出口、または複数の処理装置の間の搬送系
に設置することにより、板製造工程における該処理装置
による基板上の異物欠陥の発生状態を検出することがで
きる。この異物欠陥発生状況を処理し、発生モードを分
類することにより、また、発生した異物欠陥の成分を分
析することにより異物欠陥発生原因を究明することがで
きる。
In order to achieve the above object, a foreign substance and defect inspection apparatus is arranged on a mass production line to realize real-time sampling. It is configured so that it can be placed in the input / output port or in the transport system between the processing devices. That is, the present invention relates to an oblique illumination system including an illumination array, an imaging optical system including a lens array or a microlens group, and an imaging optical system including a plurality of processing apparatuses. A foreign matter monitoring device for detecting the occurrence of foreign matter on a semiconductor substrate, comprising a spatial filter arranged on a Fourier transform surface of the above and a detector arranged at the image forming position of the image forming optical system, By installing the processing apparatus at the entrance or the exit thereof, or in a transport system between a plurality of processing apparatuses, it is possible to detect a state of occurrence of a foreign matter defect on a substrate by the processing apparatus in a plate manufacturing process. By processing the foreign matter defect occurrence status and classifying the occurrence mode, and analyzing the component of the foreign matter defect generated, the cause of the foreign matter defect occurrence can be determined.

【0025】これは、従来技術の装置規模が大きいうえ
に検査時間も長くかかり、これらの従来装置を用いて実
時間モニタを実現するには、大規模な装置を数多く並べ
る必要がありこれは事実上困難であった。現実的には、
1ロット、あるいは数ロットあるいは1日毎に1枚の半
導体基板を検査するのが限界であった。このような頻度
の異物及び欠陥検査では、異物の発生を十分に早く感知
したとはいえない。すなわち、量産ラインに対し、理想
的な実時間サンプリングには程遠いものであった。そこ
で本発明の構成をもつ異物欠陥検査装置により、必要に
して十分な箇所に必要十分なモニタを設置することによ
り量産ラインの工程数及び設備を低減することができ
る。
This is because the conventional apparatus has a large scale and requires a long inspection time. To realize a real-time monitor using these conventional apparatuses, it is necessary to arrange a large number of large-scale apparatuses. Was difficult. Realistically,
Inspection of one lot, one lot, or one semiconductor substrate every day has been the limit. In the inspection of the foreign matter and the defect at such a frequency, it cannot be said that the occurrence of the foreign matter was detected sufficiently early. In other words, it was far from ideal real-time sampling for mass production lines. Therefore, the foreign matter defect inspection apparatus having the configuration of the present invention can reduce the number of processes and the number of facilities in a mass production line by installing necessary and sufficient monitors at necessary and sufficient locations.

【0026】また、全自動の搬送系上に載置可能な異物
検査装置を実現ることにより、人手を介さない検査ライ
ンを構成することができる。
Further, by realizing a foreign substance inspection apparatus that can be placed on a fully automatic transport system, an inspection line without human intervention can be configured.

【0027】LSIの量産立上げの主要作業のうちの1
つに、これらの異物の発生原因を究明して対策を施す作
業があり、それには発生異物を検出して元素種などを分
析することが発生原因探求の大きな手がかりになる。一
方、量産ラインでは、これらの異物の発生をいち早く感
知し対策を施す必要がある。異物発生から異物発生の感
知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩
留りは下がる。従って、高い歩留りを維持するためには
異物発生からその感知までの経過時間を短縮することが
欠かせない。つまり、モニタのサンプリングタイムを短
くできる異物欠陥検査装置により、量産ラインでの実時
間のサンプリングを可能にし、異物及び欠陥検査の効果
を最大限に出すことができる。
One of the main tasks for mass production start-up of LSI
Finally, there is an operation of investigating the cause of the generation of these foreign substances and taking countermeasures. In that work, detecting the generated foreign substance and analyzing elemental species and the like is a great clue for searching for the cause of the generation. On the other hand, in a mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of these foreign substances and take measures. If the time elapses from the generation of foreign matter to the detection of the generation of foreign matter, the number of defective occurrences increases and the yield decreases. Therefore, in order to maintain a high yield, it is indispensable to reduce the elapsed time from the generation of a foreign substance to its detection. In other words, a foreign substance defect inspection apparatus capable of shortening the monitor sampling time enables real-time sampling in a mass production line, and can maximize the effect of foreign substance and defect inspection.

【0028】本発明では、処理装置の入口、または該出
口、または、複数の処理装置の間の搬送系に設置するこ
とにより、実時間で半導体基板上の異物の発生状況を検
出できる。
According to the present invention, a foreign substance on a semiconductor substrate can be detected in real time by installing the processing apparatus at the entrance or exit of the processing apparatus or at the transport system between a plurality of processing apparatuses.

【0029】また、本発明は、量産立上げ時の評価が円
滑、迅速に進むようにサンプリング半導体基板を工夫し
た異物検出分析システムを用いて異物の発生原因を究明
して材料入手時の検査仕様を変更したり設備の発塵源の
対策を立て、その結果がそれぞれの材料、プロセス、装
置等にフィードバックされて発塵しやすいプロセスの仕
様を発塵に対して強い素子の設計仕様とすると同時に、
量産ラインの検査、評価の仕様作りに利用され異物の発
生しやすい箇所に必要に応じて半導体基板上の異物モニ
タを設置し、あるいは、特定箇所の特定の異物の増減の
みをモニタする仕様とするものである。これにより、半
導体製造工程の量産立上げ時には材料、プロセス、装
置、設計等の評価、改良(デバック)を行なうために高
価で高性能な評価設備により各プロセス、設備等を評価
し、量産時には生産ラインの工程数及び設備をできる限
り低減し特に検査、評価の項目を減らして設備の費用お
よび検査、評価に要する時間を短縮することができるの
である。
Further, the present invention uses a foreign substance detection and analysis system in which a sampling semiconductor substrate is devised so that the evaluation at the time of mass production start-up proceeds smoothly and quickly. And take measures to prevent dust from the equipment.The results are fed back to each material, process, equipment, etc. ,
A foreign substance monitor on a semiconductor substrate is installed as necessary at a place where foreign substances are likely to be generated and used for mass production line inspection and evaluation specifications, or a specification that monitors only the increase or decrease of a specific foreign substance at a specific location Things. As a result, at the time of mass production start-up of semiconductor manufacturing processes, each process, equipment, etc. are evaluated by expensive and high-performance evaluation equipment in order to evaluate and improve (debug) materials, processes, equipment, designs, etc. It is possible to reduce the number of processes and equipment of the line as much as possible, and in particular, reduce the number of inspection and evaluation items, thereby shortening the cost of equipment and the time required for inspection and evaluation.

【0030】上記のように量産立上げ時と量産ラインを
分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、
評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げ
を迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物
の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタリング装
置にして量産ラインの軽量化が図られる。
By separating the mass production line from the mass production line as described above, foreign matter detection, analysis,
The evaluation device can be operated efficiently and mass production can be started up quickly.In addition, foreign matter inspection and evaluation equipment used in the mass production line can be reduced to the necessary and simple monitoring device to reduce the weight of the mass production line. .

【0031】また、本発明の上記量産ラインのモニタリ
ング装置において、高速小型でかつ従来の大型の装置と
同等の機能を持つ検査装置を現状の技術で解決するため
に、以下の方法に着目した。まず、メモリの繰り返し性
に着目した。従来から繰り返しパターンを除去し欠陥を
検出する方法は知られている。この方法は確実に検出性
能を確保できる。しかし、この方法は上記のモニタリン
グ装置を実現する上で好都合なことは触れられていな
い。さらに、この場合のモニタは半導体基板上の全ての
点をモニタする必要はなくある特定の比率で半導体基板
上を監視していればよく、繰り返しパターンの多いメモ
リの製造では、このメモリの繰り返し部だけをモニタす
るだけでも効果は大きいことに着目した。
In the above-described mass production line monitoring apparatus of the present invention, the following method was focused on in order to solve a high-speed and small-sized inspection apparatus having a function equivalent to that of a conventional large-sized apparatus with the current technology. First, we focused on the repeatability of the memory. Conventionally, a method for detecting a defect by repeatedly removing a pattern is known. This method can ensure the detection performance. However, it is not mentioned that this method is advantageous for realizing the above-described monitoring device. Further, the monitor in this case does not need to monitor all points on the semiconductor substrate, but only needs to monitor the semiconductor substrate at a specific ratio. We focused on the fact that monitoring alone was very effective.

【0032】繰り返しパターンでは、コヒーレント光を
照射するとある特定の方向にだけ光が射出する。すなわ
ちメモリの場合は繰り返し部分から特定の方向に射出す
る光を空間フィルタによって遮光することができ、繰り
返して発生することがない異物を高感度で検出すること
ができる。この際、空間フィルタとして液晶を用いれば
液晶のオンオフで空間フィルタの形状を任意に変更でき
るため任意の繰り返しパターンの検査を自動でできるこ
とになる。
In the repetitive pattern, when the coherent light is irradiated, light is emitted only in a specific direction. That is, in the case of a memory, light emitted from a repetitive portion in a specific direction can be blocked by a spatial filter, and foreign matter that does not repeatedly occur can be detected with high sensitivity. At this time, if liquid crystal is used as the spatial filter, the shape of the spatial filter can be arbitrarily changed by turning on and off the liquid crystal, so that an inspection of an arbitrary repetitive pattern can be automatically performed.

【0033】上記手段で半導体製造時の歩留りが向上す
るのは以下の理由による。半導体基板上の異物個数の厳
密な検出実験により、異物個数は徐々に増減するもので
はなく、突発的に増減するものであることが新たに判明
した。従来は、異物の個数は徐々に増減するものと考え
られていたため、上述したようにロットで1枚ないし1
日1枚等の頻度で異物等の欠陥について検査されてい
た。ところが、この検査頻度では突発的な異物の増加が
見落とされたり、増加したまましばらくたってから検出
されたりすることになり、相当数の不良が発生すること
になる。すなわち、量産ラインでは異物の発生をいち早
く感知し対策を施す必要があり、異物発生から異物発生
の感知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくな
り歩留りは下がる。従って、異物発生からその感知まで
の経過時間を短縮することにより高い歩留りを維持する
ことができる。つまり、モニタのサンプリングタイムを
短くすること、理想的には、実時間のサンプリングによ
り、異物等の欠陥についての検査の効果を最大限にだす
ことができる。
The above-mentioned means improves the yield in semiconductor manufacturing for the following reasons. Through a strict detection experiment of the number of foreign substances on the semiconductor substrate, it was newly found that the number of foreign substances did not gradually increase or decrease but suddenly increased or decreased. Conventionally, the number of foreign substances was considered to gradually increase or decrease.
Defects such as foreign matter were inspected as frequently as once a day. However, at this inspection frequency, a sudden increase in foreign matter may be overlooked or may be detected after a while while increasing, resulting in a considerable number of defects. That is, in a mass production line, it is necessary to detect the occurrence of foreign matter as soon as possible and take a countermeasure. If time elapses from the occurrence of foreign matter to the detection of the occurrence of foreign matter, the number of defective occurrences increases and the yield decreases. Therefore, a high yield can be maintained by shortening the elapsed time from the generation of a foreign substance to its detection. In other words, by shortening the sampling time of the monitor, ideally, real-time sampling can maximize the effect of inspection for defects such as foreign matter.

【0034】さらに、従来装置では半導体基板を抜き取
って検査しており、この際には半導体基板上に新たな異
物が付着することになり、やはり歩留りを低下させる。
本発明による異物及び欠陥検査装置では半導体基板を抜
き取らないで検査できるためこの半導体基板への異物付
着による歩留り低下もなくすことができる。
Further, in the conventional apparatus, the semiconductor substrate is extracted and inspected. At this time, a new foreign matter adheres to the semiconductor substrate, which also lowers the yield.
With the foreign matter and defect inspection apparatus according to the present invention, the semiconductor substrate can be inspected without being extracted, so that the yield can be prevented from lowering due to foreign matter adhering to the semiconductor substrate.

【0035】高速小型の異物検査装置を実現する上で、
この空間フィルターを用いた方法は従来技術(特開昭6
2−89336号公報)に示した偏光検出法より適して
いる理由を図64、65、66を用いて説明する。
In realizing a high-speed and small foreign matter inspection device,
The method using this spatial filter is based on the prior art (
The reason why the method is more suitable than the polarization detection method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-89336 will be described with reference to FIGS.

【0036】試料に光を照明し異物からの散乱光を検出
する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散
乱光がノイズになる。このノイズは、図64(c)に示
したように検出器2006の画素(1つの信号として検
出される最小単位)サイズが大きいほど大きくなる。ノ
イズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されてい
るため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。
In the method of illuminating a sample with light and detecting scattered light from a foreign substance, scattered light from a pattern formed on the sample surface becomes noise. This noise increases as the size of the pixel (the minimum unit detected as one signal) of the detector 2006 increases, as shown in FIG. Since the pattern serving as a noise source is formed on almost the entire surface of the sample, the noise increases in proportion to the pixel size.

【0037】一方で、画素数が多いほど検査時間がかか
るため、高速検査を実現するためには画素サイズを大き
くする必要がある。したがって、画素サイズを大きくし
て、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズ
レベルを小さくする方法として、小泉他、「LSIウエ
ハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論
文集、17−2、77/82(1981)に、偏光を利
用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利
用することによって、パターンからの散乱光(ノイズ)
を減衰させることができる。ところがこの方法による散
乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出
器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたよ
うに様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれ
の減衰率を積分すると減衰率は0.1%から0.01%
程度になる。
On the other hand, since the inspection time increases as the number of pixels increases, it is necessary to increase the pixel size in order to realize a high-speed inspection. Therefore, it is necessary to increase the pixel size and reduce the noise level. As a method of reducing this noise level, Koizumi et al., "Analysis of Light Reflected from LSI Wafer Pattern", Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, 17-2, 77/82 (1981), analyze the method using polarization. Have been. According to this, scattered light (noise) from a pattern is obtained by using polarized light.
Can be attenuated. However, the attenuation rate of the scattered light by this method depends on the direction of the detector as analyzed in the above-mentioned paper. For this reason, when condensing light emitted in various directions as in the case of using an imaging optical system, the respective attenuation rates are integrated to obtain an attenuation rate of 0.1% to 0.01%.
About.

【0038】これに対し、本出願の空間フィルターを用
いた方法では、減衰率を0.001%から0.0001
%にできる。この理由を図65、図66を用いて説明す
る。繰り返しパターンの形成されたウエハ2001を照
明光2002で照明し、照明した領域をレンズ系200
3、2005を用いて検出器2006に結像する。ここ
で、空間フィルター2004を載置したフーリエ変換面
でのパターンからの射出光の強度分布を図66に示す。
繰り返しパターンからの射出光はパターンのピッチに応
じた位置に集中する。この集中の比率を算出した例とし
て、複スリットの場合の回折光強度分布が久保田宏著、
「応用光学」(岩波)に説明されている。これによれ
ば、スリットの数(本出願では同時に照明される繰り返
しパターンの数)が多くなれば、集中の比率が大きくな
る。この比率はフーリエ変換F[]を用いても算出でき
る。照明されたパターンの形状をa(x,y)とする
と、空間フィルターの位置の光強度分布はF[a(x,
y)]となる。空間フィルターの形状をp(u,v)と
すると、p(u,v)*F[a(x,y)]が、空間フ
ィルターを通過する光となる。また空間フィルターに相
補的な図形の形状を ̄p(u,v)とすると、 ̄p
(u,v)*F[a(x,y)]は、空間フィルターに
よって遮光される光成分である。この2つの成分の比率
が先の減衰率になる。パターンの繰り返し数が3の時の
この減衰率を算出すると0.001%程度である。繰り
返し数が5の時0.0001%程度になり、さらに繰り
返し数を多くすれば減衰率は低下する。従って、偏光を
用いるよりも減衰率を低できることになる。
On the other hand, in the method using the spatial filter of the present invention, the attenuation rate is reduced from 0.001% to 0.0001.
%. The reason will be described with reference to FIGS. 65 and 66. The wafer 2001 on which the repetitive pattern is formed is illuminated with the illumination light 2002, and the illuminated area is set in the lens system 200.
3 and 2005, an image is formed on the detector 2006. Here, FIG. 66 shows the intensity distribution of light emitted from the pattern on the Fourier transform surface on which the spatial filter 2004 is mounted.
Light emitted from the repetitive pattern is concentrated at a position corresponding to the pitch of the pattern. As an example of calculating this concentration ratio, the diffracted light intensity distribution in the case of a double slit is written by Hiroshi Kubota,
This is described in "Applied Optics" (Iwanami). According to this, when the number of slits (in the present application, the number of repetitive patterns that are simultaneously illuminated) increases, the concentration ratio increases. This ratio can also be calculated using the Fourier transform F []. Assuming that the shape of the illuminated pattern is a (x, y), the light intensity distribution at the position of the spatial filter is F [a (x, y).
y)]. Assuming that the shape of the spatial filter is p (u, v), p (u, v) * F [a (x, y)] is light passing through the spatial filter. If the shape of the figure complementary to the spatial filter is  ̄p (u, v), then  ̄p
(U, v) * F [a (x, y)] is a light component that is shielded by the spatial filter. The ratio of these two components becomes the previous attenuation rate. When this attenuation rate is calculated when the number of pattern repetitions is 3, it is about 0.001%. When the number of repetitions is 5, it becomes about 0.0001%, and when the number of repetitions is further increased, the attenuation rate decreases. Therefore, the attenuation rate can be reduced as compared with the case of using polarized light.

【0039】以上の計算は、パターン形状及びその他の
条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ず
しも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式
よりも1桁から3桁減衰率が低下し、パターンノイズを
低減できるという実験結果を得ている。
The above calculations are for the case where the pattern shape and other conditions are ideal, and may not always agree with actual experimental results. However, experimental results have shown that the attenuation rate is reduced by one to three orders of magnitude compared to the polarization method, and pattern noise can be reduced.

【0040】[0040]

【実施例】以下に本発明のオンラインモニターの具体的
実施例の構成をを図1から図7を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of a specific embodiment of an online monitor according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0041】本実施例は、図1に示すように、照明手段
102、検出光学系103、回転合わせ機構105、空
間フィルターユニット106、検出器107、回転検出
手段108、オペアンプ201、A/D変換器202よ
り構成される検出ヘッド101、ピッチ検出手段21
2、オペレータ処理系203、異物データメモリ20
6、パターンメモリ208、ソフト処理系210、パラ
メータ伝達手段209、異物メモリ211、座標データ
作成手段232、マイクロコンピュータ229、表示手
段230より構成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the illumination means 102, the detection optical system 103, the rotation adjusting mechanism 105, the spatial filter unit 106, the detector 107, the rotation detection means 108, the operational amplifier 201, the A / D converter Head 101, pitch detecting means 21 composed of detector 202
2. Operator processing system 203, foreign matter data memory 20
6, a pattern memory 208, a software processing system 210, a parameter transmission unit 209, a foreign substance memory 211, a coordinate data creation unit 232, a microcomputer 229, and a display unit 230.

【0042】また、図2に示すように、照明手段102
は、半導体レーザ112、コリメータレンズ113、凹
レンズ114、レシーバレンズ115よりなるビームエ
キスパンダ、シリンドリカルレンズ116、ミラー11
8より構成され、検出光学系は、フーリエ変換レンズ1
08、空間フィルターユニット106、回転検出手段1
08、フーリエ変換レンズ111より構成される。
Further, as shown in FIG.
Is a beam expander including a semiconductor laser 112, a collimator lens 113, a concave lens 114, and a receiver lens 115, a cylindrical lens 116, a mirror 11
8, the detection optical system is a Fourier transform lens 1
08, spatial filter unit 106, rotation detecting means 1
08 and a Fourier transform lens 111.

【0043】また、図3に示すように、空間フィルター
ユニット106は、コイルばね121、122、複数の
直線状空間フィルター141、コイルばね支え119、
120、ガイド125、右ねじ部127、左ねじ部12
8を有するねじ126、ウオームギア129、130、
モータ140より構成される。また、空間フィルターユ
ニット106には、回転検出用の検出器123、124
が設置されている。
As shown in FIG. 3, the spatial filter unit 106 includes coil springs 121 and 122, a plurality of linear spatial filters 141, a coil spring support 119,
120, guide 125, right-hand thread 127, left-hand thread 12
8, worm gears 129, 130,
It is composed of a motor 140. The spatial filter unit 106 includes detectors 123 and 124 for detecting rotation.
Is installed.

【0044】また、図4に示すように、オペレータ処理
系203は、4画素加算手段214、8値化手段21
5、複数のラインメモリ216からなる切り出し手段2
04、バッファメモリ217、判定画素切り出し手段2
18、オペレータ切り出し手段219、231、複数の
異物比較回路220よりなる比較回路群、しきい値設定
回路221、OR回路224、AND回路226より構
成される。
As shown in FIG. 4, the operator processing system 203 includes a four-pixel adding unit 214 and an octalizing unit 21.
5. Cutting means 2 including a plurality of line memories 216
04, buffer memory 217, determination pixel extracting means 2
18, a comparison circuit group including a plurality of foreign matter comparison circuits 220, a threshold setting circuit 221, an OR circuit 224, and an AND circuit 226.

【0045】また、図5に示すように、ピッチ検出手段
212は、FFT回路242、オペレータピッチ算出手段
241、フィルターピッチ算出手段244、空間フィル
ター制御系243より構成される。
As shown in FIG. 5, the pitch detecting means 212 includes an FFT circuit 242, an operator pitch calculating means 241, a filter pitch calculating means 244, and a spatial filter control system 243.

【0046】また、図6に示すように、回転合わせ機構
105は、回転ガイド151、回転バー152、ばね1
53、ピエゾ素子154、ピエゾ素子コントローラー1
55、架台156より構成される。
As shown in FIG. 6, the rotation adjusting mechanism 105 includes a rotation guide 151, a rotation bar 152, and a spring 1.
53, piezo element 154, piezo element controller 1
55 and a frame 156.

【0047】(関係)基板1は照明手段102で照明さ
れ、表面の異物、欠陥あるいはパターンからの散乱光あ
るいは回折光が取り込まれ、空間フィルターユニット1
06で光学的なフィルターリング処理が施され、検出光
学系103内の検出器107で検出される。検出された
信号は検出ヘッド101内のオペアンプ201でインピ
ーダンスの大きなノイズののりにくい信号に増幅され、
A/D変換器202でデジタル信号に変換されてオペレ
ータ処理系203に伝送される。回転検出手段108で
基板1の回転方向が計測され、回転制御手段213で制
御される回転合わせ機構105で基板1に対して予め回
転方向が合わせられる。また、検出光学系は103は、
十分大きな焦点深度を有するため、基板1を搬送系(図
示せず。)で機械精度で搬送してくれば、自動焦点合わ
せは基本的には不要である。具体的には、約800nm
の波長を用い開口数0.08の場合、焦点深度は約±1
00ミクロンで有る。もちろん、自動焦点機構を持って
も問題ない。
(Relation) The substrate 1 is illuminated by the illuminating means 102, and scattered light or diffracted light from a foreign substance, defect or pattern on the surface is taken in.
At 06, an optical filtering process is performed, and the light is detected by the detector 107 in the detection optical system 103. The detected signal is amplified by an operational amplifier 201 in the detection head 101 to a signal having a large impedance and a low noise.
The signal is converted into a digital signal by the A / D converter 202 and transmitted to the operator processing system 203. The rotation direction of the substrate 1 is measured by the rotation detection unit 108, and the rotation direction of the substrate 1 is adjusted in advance by the rotation adjustment mechanism 105 controlled by the rotation control unit 213. The detection optical system 103 is
Since the substrate 1 has a sufficiently large depth of focus, the automatic focusing is basically unnecessary if the substrate 1 is transported by a transport system (not shown) with mechanical precision. Specifically, about 800 nm
And a numerical aperture of 0.08, the depth of focus is about ± 1.
00 microns. Of course, there is no problem even if an automatic focusing mechanism is provided.

【0048】ピッチ検出手段212では、検出信号から
基板1上のパターンの繰り返しピッチ、及びチップのピ
ッチが計測される。オペレータ処理系203でパラメー
タ伝達手段209により伝達されたチップの繰り返しピ
ッチ等の情報を基に、チップピッチの繰り返し性を利用
してパターン情報が除去される。結果は、異物データメ
モリ206、パターンメモリ208に格納され、さら
に、パラメータ伝達手段209により伝達されたテスト
エレメントグループの位置座標チップの繰り返しピッチ
等の情報を基に、チップ間の繰り返し性を持たないテス
トエレメントグループ等のパターン情報がソフト処理系
210で除去され、異物メモリ211に格納される。こ
こで、座標データ作成手段232により、座標データが
作成され、異物情報と同時に必要に応じ格納される。以
上の処理は、マイクロコンピュータ229により管理さ
れ、表示手段230より表示される。
The pitch detecting means 212 measures the repetition pitch of the pattern on the substrate 1 and the pitch of the chip from the detection signal. On the basis of the information such as the chip repetition pitch transmitted by the parameter transmission means 209 in the operator processing system 203, the pattern information is removed using the repetition of the chip pitch. The result is stored in the foreign matter data memory 206 and the pattern memory 208, and further, has no repeatability between chips based on information such as the repeat pitch of the position coordinate chips of the test element group transmitted by the parameter transmitting means 209. The pattern information such as the test element group is removed by the software processing system 210 and stored in the foreign substance memory 211. Here, coordinate data is created by the coordinate data creating means 232, and is stored together with the foreign substance information as necessary. The above processing is managed by the microcomputer 229 and displayed by the display unit 230.

【0049】また、図2に示すように、照明手段102
では、半導体レーザ112からの光が、コリメータレン
ズ113、凹レンズ114、レシーバレンズ115によ
り平面波としてコリメートされ、シリンドリカルレンズ
116、ミラー118を通して基板1上を照明する。こ
こで、シリンドリカルレンズ116により、照明は、図
に示すように、x方向のみコリメートされ、y方向は基
板上で集光される。検出光学系103では、フーリエ変
換レンズ110でフーリエ変換された光束が空間フィル
ターユニット106により光学的なフィルタリング処理
が施され、さらにフーリエ変換レンズ111より検出器
107上に基板上の像が結像される。
Also, as shown in FIG.
Then, the light from the semiconductor laser 112 is collimated as a plane wave by the collimator lens 113, the concave lens 114, and the receiver lens 115, and illuminates the substrate 1 through the cylindrical lens 116 and the mirror 118. Here, the illumination is collimated by the cylindrical lens 116 only in the x direction, and is focused on the substrate in the y direction, as shown in the figure. In the detection optical system 103, the light beam Fourier-transformed by the Fourier transform lens 110 is subjected to an optical filtering process by the spatial filter unit 106, and an image on the substrate is formed on the detector 107 by the Fourier transform lens 111. You.

【0050】また、図3に示すように、空間フィルター
ユニット106では、ガイド125にガイドされなが
ら、右ねじ部127、左ねじ部128を有するねじ12
6の回転により移動するコイルばね支え119、120
により、コイルばね121、122、のコイル間に渡さ
れた黒色の直線状空間フィルター141間のピッチが変
化させられる。動力は、ウオームギア129、130を
介して、モータ140より供給される。
As shown in FIG. 3, in the spatial filter unit 106, while being guided by the guide 125, the screw 12 having the right-hand thread 127 and the left-hand thread 128
Coil spring supports 119 and 120 which are moved by the rotation of No. 6
Thereby, the pitch between the black linear spatial filters 141 passed between the coils of the coil springs 121 and 122 is changed. Power is supplied from a motor 140 via worm gears 129 and 130.

【0051】また、空間フィルターユニット106上に
設置された回転検出用の検出器123、124により基
板の検出ヘッド101に対する基板1の回転方向に傾き
が計測される。この図3は図の見やすさの点から、検出
光が上方2の方向から入射するように記述してある。
The tilt of the substrate 1 in the direction of rotation of the substrate 1 with respect to the detection head 101 of the substrate is measured by the rotation detecting detectors 123 and 124 installed on the spatial filter unit 106. FIG. 3 is described so that the detection light is incident from the upper two directions for the sake of easy viewing.

【0052】また、図4に示すオペレータ処理系203
では、検出信号の周囲の画素2x2が4画素加算手段2
14により加算され平均化される。この処理は、平均化
による安定検出が目的であるが、検出性能(検出感度)
自体はやや落ちるため、必要に応じバイパスできるよう
バイパス手段が設置されている。加算された信号は、8
値化手段215により8値化され、複数のラインメモリ
216からなる切り出し手段204を通して2次元の画
像データとしてバッファメモリ217に格納される。格
納された後、判定画素切り出し手段218、オペレータ
切り出し手段219、231、により、2次元の画像デ
ータの中から必要なデータが切り出され、比較回路21
9に送られる。ここで、検出器107は高速のステージ
走査による高速検出が可能なように1次元のリニアセン
サを用いている。この検出器107からのデータを2次
元画像に変換するのがラインメモリ216とバッファメ
モリ217であり、検出器107からの信号が1画素ず
つ送られる度に画像全体がx方向に1画素ずつ移動す
る。いわゆるパイプライン処理で有る。複数の異物比較
回路220よりなる比較回路群、閾値設定回路221、
OR回路224、AND回路226により、後に説明す
る論理により異物信号が抽出される。
The operator processing system 203 shown in FIG.
Then, the pixels 2 × 2 around the detection signal are added to the four-pixel adding means 2.
14 and are averaged. This processing is intended for stable detection by averaging, but the detection performance (detection sensitivity)
Since the device itself falls slightly, bypass means is provided so that the device can be bypassed if necessary. The added signal is 8
The data is octalized by the value conversion means 215 and stored in the buffer memory 217 as two-dimensional image data through the cutout means 204 including a plurality of line memories 216. After being stored, necessary data is cut out from the two-dimensional image data by the judgment pixel cutout means 218 and the operator cutout means 219 and 231, and the comparison circuit 21
9 Here, the detector 107 uses a one-dimensional linear sensor so that high-speed detection by high-speed stage scanning is possible. The line memory 216 and the buffer memory 217 convert the data from the detector 107 into a two-dimensional image. Each time a signal from the detector 107 is sent one pixel at a time, the entire image moves one pixel in the x direction. I do. This is so-called pipeline processing. A comparison circuit group including a plurality of foreign matter comparison circuits 220, a threshold setting circuit 221,
The foreign matter signal is extracted by the OR circuit 224 and the AND circuit 226 according to the logic described later.

【0053】また、図5に示すピッチ検出手段212で
は、FFT回路242により検出画像のフーリエ変換処理
が施され、この結果からオペレータピッチ算出手段24
1によりオペレータピッチが、フィルターピッチ算出手
段244により空間フィルターピッチが算出され、空間
フィルター制御系243及びオペレータ切り出し手段2
19、231に送られる。
In the pitch detecting means 212 shown in FIG. 5, the FFT circuit 242 performs a Fourier transform process on the detected image, and from this result, the operator pitch calculating means 24
1, the spatial pitch is calculated by the filter pitch calculating means 244, and the spatial filter control system 243 and the operator cutout means 2 are calculated.
19, 231.

【0054】また、図6に示す回転合わせ機構105で
は、回転ガイド151をガイドとして、回転バー152
を設置した検出光学系ヘッド101が、回転検出手段1
08からの情報を基に、ピエゾ素子コントローラー15
5により制御されるピエゾ素子154の伸縮により回転
制御される。ばね153は、ピエゾ素子154と回転バ
ー152が接するように設置されたもので有り、ばね1
53をなくして、ピエゾ素子154と回転バー152を
直接固定しても差しつかえない。この構成により架台1
56上に設置された、回転ガイド151に対して検出光
学系ヘッド101が回転制御される。ここでは、ピエゾ
素子を用いた駆動系を示したが、必ずしもピエゾ素子で
ある必要はなく、回転モータを用いた直線移動機構を構
成しても、回転ガイド151自体として回転駆動可能な
モータを用いても、また、超音波を用いたようなその他
の、回転、直線駆動機構であっても差しつかえない。こ
こでピエゾ素子を用いたのは、ピエゾ素子154が小型
で、高精度の駆動性能を有するからである。
In the rotation adjusting mechanism 105 shown in FIG. 6, the rotation guide 151 is used as a guide to rotate the rotation bar 152.
The detection optical system head 101 provided with the
08 based on the information from the piezo element controller 15
The rotation is controlled by the expansion and contraction of the piezo element 154 controlled by 5. The spring 153 is provided so that the piezo element 154 and the rotary bar 152 are in contact with each other.
Even if the piezo element 154 and the rotary bar 152 are directly fixed without the 53, there is no problem. With this configuration, the gantry 1
The rotation of the detection optical system head 101 is controlled with respect to the rotation guide 151 installed on 56. Here, a drive system using a piezo element has been shown, but the drive system is not necessarily a piezo element. Alternatively, any other rotary or linear drive mechanism using ultrasonic waves may be used. Here, the piezo element is used because the piezo element 154 is small and has high-precision driving performance.

【0055】(原理)本発明のパラメータ圧縮型空間フ
ィルター(PRES(Parameter Reduction Spatial)フ
ィルター)の原理について説明する。
(Principle) The principle of a parameter compression type spatial filter (PRES (Parameter Reduction Spatial) filter) of the present invention will be described.

【0056】従来からウエハ表面のパターンの繰り返し
性を用いて、非繰り返し性を有する異物あるいは欠陥を
検出しようとする技術が開示されている。しかしながら
繰り返し性を有するパターンとは言っても繰り返し周
期、基本パターンの形状によって回折パターンの形状は
異なる。そのため、対象となる繰り返しパターンの形状
に合わせて遮光板であるところの空間フィルターの形状
を変えなくてはならなかった。この空間フィルターの変
更方法として、写真乾板を用いた方法などが開示されて
いる。これらの方法では、対象に応じた空間フィルター
を作成するのに時間がかかったり、大規模の装置が必要
だったりした。
Conventionally, there has been disclosed a technique for detecting non-repeatable foreign substances or defects by using the repeatability of the pattern on the wafer surface. However, the shape of the diffraction pattern differs depending on the repetition period and the shape of the basic pattern even though the pattern has repetition. Therefore, it is necessary to change the shape of the spatial filter, which is the light shielding plate, according to the shape of the target repeated pattern. As a method of changing the spatial filter, a method using a photographic plate is disclosed. With these methods, it took time to create a spatial filter tailored to the target, or a large-scale device was required.

【0057】具体的には図7(a)に示すように斜方か
らコヒーレント光すなわち平面波で照明した場合、例え
ば図7(b),(c)に示すような回折パターンがフー
リエ変換の位置で観察されたとする。この場合、基板上
のパターンのピッチが変わった時、回折パターンのピッ
チpx、pyのみならず、全体の位相φが変化する。さ
らに基板上パターンの基本形状が変わると回折パターン
を形成する点パターンの配置が変化する。すなわち、フ
ーリエ変換面状の回折パターンを記述するパラメータが
多くパターン形状に対応するのは困難であった。
Specifically, when illuminated with coherent light, that is, a plane wave, from an oblique direction as shown in FIG. 7A, for example, a diffraction pattern as shown in FIGS. Assume that it was observed. In this case, when the pitch of the pattern on the substrate changes, not only the pitches px and py of the diffraction pattern but also the entire phase φ changes. Further, when the basic shape of the pattern on the substrate changes, the arrangement of the point patterns forming the diffraction pattern changes. That is, there are many parameters describing the Fourier transform plane diffraction pattern, and it is difficult to correspond to the pattern shape.

【0058】ここで、図8(a),(b)に示したよう
な平面波ではなく、図8(d),(c)に示すようなx
方向には試料1上で絞り込み、y方向はコヒーレントす
なわち平面波を照明した場合を考える。この場合、フー
リエ変換面ではu軸方向には結像せずu軸方向に圧縮さ
れた形状の回折パターンとなる。結果的に、空間フィル
ター106はv軸方向だけの1次元のパラメータに圧縮
されたことになる。ここで、圧縮された回折パターンの
v軸方向のピッチpは基板表面で照明されている領域の
y軸方向のピッチに応じたピッチとなる。また、1本1
本の線上の回折パターンの太さwは前側フーリエ変換レ
ンズ110のフーリエ変換面への開口数sinβにより決
定される。具体的には、照明系102の射出側開口数と
前側フーリエ変換レンズ110の開口数により決定され
る。従って、照明系102及びフーリエ変換レンズ11
0が決定されれば決まるものであって、検査対象である
基板1上のパターンの影響を受けない。しかしながら、
照明の開口数を変える場合などもあり、直線状空間フィ
ルター106の幅は可変であるほうがよい場合もある。
Here, instead of the plane waves as shown in FIGS. 8A and 8B, x waves as shown in FIGS. 8D and 8C are used.
It is assumed that the aperture is narrowed down on the sample 1 in the direction and the coherent or plane wave is illuminated in the y direction. In this case, on the Fourier transform plane, an image is not formed in the u-axis direction but becomes a diffraction pattern having a shape compressed in the u-axis direction. As a result, the spatial filter 106 is compressed to a one-dimensional parameter only in the v-axis direction. Here, the pitch p in the v-axis direction of the compressed diffraction pattern is a pitch corresponding to the pitch in the y-axis direction of the area illuminated on the substrate surface. In addition, one one
The thickness w of the diffraction pattern on the book line is determined by the numerical aperture sinβ of the front Fourier transform lens 110 to the Fourier transform plane. Specifically, it is determined by the exit-side numerical aperture of the illumination system 102 and the numerical aperture of the front-side Fourier transform lens 110. Therefore, the illumination system 102 and the Fourier transform lens 11
This is determined when 0 is determined, and is not affected by the pattern on the substrate 1 to be inspected. However,
In some cases, the numerical aperture of the illumination is changed, and in some cases, the width of the linear spatial filter 106 is preferably variable.

【0059】また、実際には、高速の検査を実現するた
めには、検出器107としてステージ(図示せず)の連
続走査が可能な1次元のイメージセンサーが適してい
る。この1次元のイメージセンサを用いた場合、照明の
効率を向上するには1次元のセンサの形状すなわち試料
1表面上で直線状の照明が適している。このような照明
を実現するためには、少なくても1方向を絞り込む必要
がある。すなわち、1方向コヒーレント照明は、照明強
度の効率向上のためにも大きな効果を有する。
In practice, a one-dimensional image sensor capable of continuously scanning a stage (not shown) is suitable as the detector 107 in order to realize a high-speed inspection. When this one-dimensional image sensor is used, the shape of the one-dimensional sensor, that is, linear illumination on the surface of the sample 1 is suitable for improving the efficiency of illumination. In order to realize such illumination, it is necessary to narrow down at least one direction. That is, one-way coherent illumination has a great effect also for improving the efficiency of illumination intensity.

【0060】以上説明したように、従来基板上のパター
ンの形状は千差万別であり、この千差万別のパターンに
対応するにはそれぞれのパターンに応じた空間フィルタ
ーが必要とされていた。しかしながら本発明によれば、
これら千差万別の空間フィルターも見方を変えればピッ
チpのみの関数と考えることができ、多次元のパラメー
タを持つ空間フィルターが1次元に圧縮されたことにな
る。このように空間フィルターのパラメータの次元を圧
縮することにより複雑な形状のため形状変化への対応が
むずかしかった空間フィルターを単純化して、全ての繰
り返しパターンに対応可能にすることができる。
As described above, conventionally, the shapes of patterns on a substrate vary widely, and a spatial filter corresponding to each pattern is required in order to correspond to the various patterns. . However, according to the present invention,
From a different point of view, these various spatial filters can be considered as functions of only the pitch p, which means that the spatial filter having multidimensional parameters is compressed to one dimension. As described above, by compressing the dimensions of the parameters of the spatial filter, it is possible to simplify the spatial filter which has been difficult to cope with a shape change due to a complicated shape, and to be able to cope with all repetitive patterns.

【0061】以上の構成は、ウエハあるいは液晶表示素
子などの上の異物あるいは欠陥を検出するばかりではな
く、繰り返し性を有するパターンから非繰り返し性を有
する部分を検出すべきあらゆる検査対象に適用可能であ
る。具体的には、半導体マスク、レチクル、半導体行程
を用いるマイクロマシニング部品、その他のマイクロマ
シニング部品、プリント基板などに適用可能である。本
発明はこれら対象を検査する際に、対象毎に空間フィル
ターを交換することなしに空間フィルターリング技術を
適用しながら、照度の高い照明を実現することによっ
て、高速の検査を実現するものである。
The above configuration can be applied not only to detection of foreign matter or defects on a wafer or a liquid crystal display element, but also to any inspection object in which a non-repeatable portion is to be detected from a repeatable pattern. is there. Specifically, the present invention can be applied to a semiconductor mask, a reticle, a micromachining component using a semiconductor process, other micromachining components, a printed circuit board, and the like. The present invention realizes high-speed inspection by implementing high-illumination illumination while applying spatial filtering technology without replacing a spatial filter for each object when inspecting these objects. .

【0062】(空間フィルター制御、オペレータピッチ
制御)図9(a),(b)に基づいて(A)空間フィル
ター106によるパターン消去方法とオペレータピッチ
処理系203における(B)ショット比較オペレータに
よるパターン消去方法とソフト処理系210(206〜
211)等における(C)ソフトにTEGパターン消去
方法について説明する。本発明では、数百ミクロンピッ
チ以下のセルの繰り返し性を空間フィルター106を用
いてパターン消去し、オペレータ処理系203(21
7)による(B)ショット比較オペレータによる数百ミ
クロンピッチ以上の繰り返しを隣接するチップ間(場合
によっては、1回の露光を意味するショト間)の繰り返
し性を用いてパターン消去し、さらに繰り返し性を持た
ないチップ(TEGパターン)はソフト処理系210
(206〜211)等において座標・マトリクスデータ
を用い検査しないようにデータを消去する構成をとって
いる。ここで、それぞれの消去の際にそれぞれ必要なパ
ラメータがある。空間フィルター106による消去の際
には空間フィルターピッチ、チップ間繰り返しによる消
去の際にはチップ間ピッチ、繰り返しを持たないチップ
(TEGパターン)の消去の際にはチップの位置情報が
それぞれ必要になる。従って、本発明の検出ヘッド10
1は、最低2チップを同時に検出できるのが望ましい。
即ち、検出ヘッド101の検出光学系103の視野サイ
ズが最低2チップの長さ以上の長さが必要になる。もち
ろんこの視野サイズがあれば望ましいというだけのもの
であって、複数設置される検出ヘッド101の位置関係
を正確に知っておき、この位置関係をパラメータ伝達手
段209に記憶させておき、オペレータ処理系203等
で複数の検出ヘッド101間でこの比較処理を実施する
場合は、視野サイズが2チップ以上ある必要はない。但
し、光学系(検出ヘッド)101の必要精度、オペレー
タ処理系203およびソフト処理系210におけるデー
タ処理のための回路系の複雑さを考慮すると視野サイズ
が2チップ以上の大きさを有しているのが望ましい。ま
た、ここでは、2チップ以上として説明したが、ステッ
パによりウエハ1上へパターンを転写する際に、マスク
として用いるレチクル上に2チップ以上のチップが書き
込まれている場合は、これらのチップ間にテストエレメ
ントグループ(TEG)と呼ばれるパターンが書き込ま
れている場合が多く、これらのパターンも消去するため
には、上記繰り返しピッチを用いて消去する際に、チッ
プ間のピッチを用いるのでなく、ショット(1回の露光
で焼き付けられるパターン、レチクル上のパターン)間
のピッチ(パラメータ伝達手段209に記憶される。)
を用いる必要がある。もちろんこの方法も必ずしも必要
なものではなく、これら1ショット内に形成されたTE
Gパターンは、後の処理で消去されても問題ない。
(Spatial Filter Control and Operator Pitch Control) Based on FIGS. 9A and 9B, (A) a pattern erasing method by the spatial filter 106 and (B) a pattern erasing by the shot comparison operator in the operator pitch processing system 203 Method and software processing system 210 (206-
The TEG pattern erasing method in (C) software in (211) will be described. In the present invention, the repeatability of cells having a pitch of several hundreds of microns or less is erased using the spatial filter 106, and the operator processing system 203 (21
7B) The pattern comparison is repeated by using the shot comparison operator at a pitch of several hundred microns or more by using the repetition between adjacent chips (in some cases, between shots meaning one exposure), and the repetition is further performed. Chip (TEG pattern) without
In (206 to 211) and the like, the data is erased so as not to be inspected using the coordinate / matrix data. Here, there are parameters required for each erasure. A spatial filter pitch is required for erasing by the spatial filter 106, an inter-chip pitch is required for erasing by inter-chip repetition, and chip position information is required for erasing a chip having no repetition (TEG pattern). . Therefore, the detection head 10 of the present invention
It is desirable that 1 can simultaneously detect at least two chips.
That is, the visual field size of the detection optical system 103 of the detection head 101 needs to be at least two chips or more. Of course, it is only desirable to have this visual field size. The positional relationship between the plurality of installed detection heads 101 is accurately known, and this positional relationship is stored in the parameter transmission unit 209, and the operator processing system When the comparison process is performed between the plurality of detection heads 101 at 203 or the like, the visual field size does not need to be two chips or more. However, considering the required accuracy of the optical system (detection head) 101 and the complexity of the circuit system for data processing in the operator processing system 203 and the software processing system 210, the field of view has a size of two or more chips. It is desirable. Also, here, the description has been made on the assumption that two or more chips are used. However, when two or more chips are written on a reticle used as a mask when a pattern is transferred onto the wafer 1 by a stepper, a gap between these chips is provided. In many cases, a pattern called a test element group (TEG) is written. To erase these patterns, instead of using the pitch between chips, a shot ( The pitch between the pattern printed in one exposure and the pattern on the reticle (stored in parameter transmission means 209).
Must be used. Of course, this method is not always necessary, and the TE formed in one shot is not necessary.
There is no problem if the G pattern is erased in a later process.

【0063】これらの情報は基板1に対応させて事前に
測定されてパラメータ伝達手段209に記憶、される。
この記憶された情報の中から、基板に対応するパラメー
タが選択され、本発明の異物欠陥検査装置(ソフト処理
系210およびパラメータ伝達手段209を介してオペ
レータ処理系203)にフィードバックされる。従っ
て、この方法を、用いる際には基板を同定する必要があ
る。この同定を目的にして基板には基板に対応した番号
あるいは記号が記載されている。検査に先だってこの記
号を読み取り、番号から基板に製品版号、ロット番号、
品種を知り、本発明の異物検査装置が設置されている個
所のデータから工程を知り、パラメータ伝達手段209
を介してピッチ検出手段212に設定して空間フィルタ
ー106のピッチ、閾値の値を設定しても良い。
These pieces of information are measured in advance in association with the substrate 1 and stored in the parameter transmitting means 209.
From the stored information, a parameter corresponding to the substrate is selected and fed back to the foreign matter defect inspection apparatus (the operator processing system 203 via the software processing system 210 and the parameter transmission unit 209) of the present invention. Therefore, it is necessary to identify the substrate when using this method. For the purpose of this identification, a number or symbol corresponding to the substrate is described on the substrate. Read this symbol before the inspection, and print the product number, lot number,
Knowing the type, knowing the process from the data at the place where the foreign substance inspection device of the present invention is installed,
, The pitch of the spatial filter 106 and a threshold value may be set by setting the pitch detection means 212 via the.

【0064】また本発明の異物欠陥方法を実現するに当
たっては、必ずしも、パラメータを上記説明したように
取得し上記のように本発明の装置に送る必要はない。む
しろ以下説明するように、本発明の装置により独自に取
得される場合の方が望ましい場合もある。上記の方法で
は、事前に入力するパラメータの値を知っておく必要が
あるが、独自に取得される場合はそのような手間がいら
ないからである。またもちろん、基板に記載された番号
を読む必要も無くなる。
In implementing the foreign matter defect method of the present invention, it is not always necessary to acquire parameters as described above and send them to the apparatus of the present invention as described above. Rather, as described below, it may be more desirable to obtain the data independently by the apparatus of the present invention. In the above method, it is necessary to know the value of the parameter to be input in advance, but if it is obtained independently, such trouble is not required. Of course, it is not necessary to read the number written on the substrate.

【0065】本発明では、上記説明したように、複雑な
背景パターンを有する基板上に付着した異物あるいは欠
陥と背景パターンとを区別して異物あるいは欠陥を抽出
して検出するために3段階のパターン除去機能を有して
いる。このパターン除去機能は、事実上パターンと判断
された個所は検査対象とせず捨ててしまうことになる。
具体的には、数百ミクロンピッチ以下の繰り返しを空間
フィルター106で消去し、パラメータ伝達手段209
を介して与えられるパラメータに基づいてオペレータ処
理系203において数百ミクロンピッチ以上の繰り返し
をチップ間の繰り返し性を用いて消去し、さらに繰り返
し性を持たないチップはパラメータ伝達手段209に記
憶された座標・マトリクスデータに基づいてソフト処理
系210等で検査しないようにデータを消去する構成を
とっている。
In the present invention, as described above, a three-stage pattern removal is performed to extract and detect a foreign substance or a defect by distinguishing the foreign substance or the defect attached to the substrate having a complicated background pattern from the background pattern. Has a function. In the pattern removing function, a portion that is actually determined to be a pattern is discarded without being an inspection target.
More specifically, the repetition with a pitch of several hundred microns or less is eliminated by the spatial filter 106 and the parameter transmission
Are repeated using the repeatability between chips in the operator processing system 203 based on the parameters given through The data is erased based on the matrix data so as not to be inspected by the software processing system 210 or the like.

【0066】このようにパターンが形成されている領域
を検査対象から外してしまうのは、以下の理由による。
パターンが形成されていても、隣接するチップには同じ
形状を持ち、同じ射出方向に同じ光量を射出するパター
ンが形成されている。従って、この2つのパターンから
の光の検出光強度を比較すれば、空間フィルター106
で消去できない形状のパターンが形成されている領域で
も異物あるいは欠陥の検査が可能となる筈である。しか
しながら、これらのパターンは特に散乱光を検出する場
合、検出光の強度は不安定になりやすく、上記説明し
た、比較によるパターン除去を実施すると虚報(異物で
ないパターン情報が異物として検出されてしまう。)
が、多くなる。そこで、パターンが形成されている領域
を検査対象から外してしまうのがむしろ有効になること
があるのである。すなわち、安定性を考えて、特に散乱
光を検出する場合、複雑なパターンが形成されている領
域を検査対象から外してしまうか、隣接するチップパタ
ーンからの光の検出光強度を比較することで異物検査す
るか決定されるべきである。
The reason why the area where the pattern is formed is excluded from the inspection target is as follows.
Even if a pattern is formed, adjacent chips have the same shape and are formed with patterns that emit the same amount of light in the same emission direction. Therefore, if the detected light intensities of the light from the two patterns are compared, the spatial filter 106
Inspection of foreign matter or defects should be possible even in a region where a pattern of a shape that cannot be erased by the above is formed. However, the intensity of the detection light tends to be unstable in these patterns particularly when scattered light is detected. If the above-described pattern removal by comparison is performed, a false report (pattern information that is not a foreign substance is detected as a foreign substance). )
But more. Therefore, it may be more effective to exclude the area where the pattern is formed from the inspection target. In other words, considering stability, especially when detecting scattered light, a region where a complicated pattern is formed is excluded from the inspection target, or the detected light intensity of light from an adjacent chip pattern is compared. It should be decided whether to inspect for foreign substances.

【0067】(パラメータの取得方法)以下、具体的な
パラメータの取得方法を図10を用いて説明する。検出
光学系101がウエハ1の繰り返しパターンを取り込め
る位置にウエハ1が搬送された次点で、空間フィルター
制御系243が空間フィルター106のピッチを最大位
置から最小位置まで変化させる。この時、1次元検出器
107に取り込まれた信号を全画素加算回路245は、
各画素の値が全て加算され、この加算値がピッチの変化
に対して最小となる位置のピッチがピッチ算出回路24
6により選択される。この値が、空間フィルター駆動機
構106’に送られ、空間フィルター106が所定のピ
ッチに設定される。
(Parameter Acquisition Method) Hereinafter, a specific parameter acquisition method will be described with reference to FIG. The spatial filter control system 243 changes the pitch of the spatial filter 106 from the maximum position to the minimum position at the next point where the wafer 1 is transported to a position where the detection optical system 101 can capture the repetitive pattern of the wafer 1. At this time, the all-pixel adding circuit 245 converts the signal captured by the one-dimensional detector 107 into a signal.
All the values of each pixel are added, and the pitch at the position where the added value is the minimum with respect to the change in pitch is determined by the pitch calculation circuit 24.
6 is selected. This value is sent to the spatial filter driving mechanism 106 ', and the spatial filter 106 is set to a predetermined pitch.

【0068】また、この空間フィルター106のピッチ
の選択に当たっては、このように空間フィルター106
を変化させなくても、図5に示す周波数分析を実施して
も算出できる。検出光学系101がウエハ1の繰り返し
パターンを取り込める位置にウエハ1が搬送された次点
での検出器107が検出した信号をFFT回路242に
より周波数分析し、この周波数分析の結果から、空間フ
ィルターピッチ算出手段244により周波数領域でピー
クとなる空間周波数になるように空間フィルターのピッ
チが選択される。この値が空間フィルター制御系243
を介して空間フィルター駆動機構106’に送られ、空
間フィルター106が所定のピッチに設定される。この
周波数分析に当たっては、高速フーリエ変換が処理速度
等から最も望ましいが、必ずしも高速フーリエ変換であ
る必要はなく他のアダマール変換、積分による周波数解
析、自己相関関数演算による方法等の方法であって問題
ない。またこの周波数解析による方法では、空間フィル
ターのピッチだけでなく、空間フィルターで除去できな
い成分を除去するための方法のためのチップ間ピッチ
(オペレータピッチ)も、オペレータピッチ算出手段2
41により同時に演算処理される。このチップ間ピッチ
は、周波数解析で算出されたものかつ検出光学系の視野
の1/2より小さいもののうち最大のものを用いるのが
望ましい。これは、最大のものが以下説明するショット
間ピッチに相当するばあいが多いからである。
In selecting the pitch of the spatial filter 106, the spatial filter 106
Can be calculated even if the frequency analysis shown in FIG. The signal detected by the detector 107 at the next point where the detection optical system 101 can take in the repetitive pattern of the wafer 1 at the next point where the wafer 1 has been conveyed is subjected to frequency analysis by the FFT circuit 242. The calculating means 244 selects the pitch of the spatial filter so that the spatial frequency becomes a peak in the frequency domain. This value is the spatial filter control system 243
The spatial filter 106 is sent to the spatial filter driving mechanism 106 ′ via the. And the spatial filter 106 is set at a predetermined pitch. In this frequency analysis, fast Fourier transform is most desirable in terms of processing speed and the like, but it is not necessarily fast Fourier transform, and other methods such as Hadamard transform, frequency analysis by integration, method by autocorrelation function operation, and the like are problematic. Absent. In the method based on the frequency analysis, not only the pitch of the spatial filter but also the chip pitch (operator pitch) for the method for removing components that cannot be removed by the spatial filter is calculated by the operator pitch calculator 2.
41, the arithmetic processing is performed simultaneously. It is desirable to use the largest pitch between chips calculated by frequency analysis and smaller than 1/2 of the field of view of the detection optical system. This is because the largest one often corresponds to the pitch between shots described below.

【0069】以上のように検査のためのパラメータの値
が設定された後で、検査が実施される。以上説明した方
法は、搬送中のウエハ1の最初の部分は異物検査ができ
ないという問題を有している。一方で、検査装置を他の
信号伝達システムに対して独立させることができると言
う効果を有する。
After the parameter values for the inspection are set as described above, the inspection is performed. The above-described method has a problem that the first portion of the wafer 1 being transferred cannot be inspected for foreign substances. On the other hand, there is an effect that the inspection device can be made independent of other signal transmission systems.

【0070】(テレセントリック光学系)本発明では、
上記説明したように、数百ミクロンピッチ以下の繰り返
しを空間フィルター106で消去し、数百ミクロンピッ
チ以上の繰り返しをチップ間の繰り返し性を用いて消去
し、さらに繰り返し性を持たないチップは検査しないよ
うにデータを消去する構成をとっている。ここで、チッ
プ間の繰り返し性を利用してチップのパターンの検出信
号を消去する為に、チップ間の検出信号を比較してある
値より差の大きいときは異物として検出する構成をとっ
ている。つまり、隣接するチップないのパターンからの
散乱光あるいは回折光は強度が等しいことを前提にして
いる。そこで、隣接するチップの対応する位置からの光
を安定して検出する必要がある。ところが、パターンか
らの回折光は指向性があるため、視野が広く視野内の各
位置からレンズを見込む角度が大きく異なるような場
合、この指向性により視野内の位置により光強度が異な
ってしまう。
(Telecentric Optical System) In the present invention,
As described above, the repetition of several hundred micron pitch or less is erased by the spatial filter 106, the repetition of several hundred micron pitch or more is erased by using the repetition between chips, and the chip having no repetition is not inspected. The data is erased as follows. Here, in order to erase the detection signal of the pattern of the chip by using the repeatability between the chips, the detection signal between the chips is compared, and when the difference is larger than a certain value, the detection signal is detected as a foreign substance. . That is, it is assumed that the scattered light or the diffracted light from the patterns of adjacent chips does not have the same intensity. Therefore, it is necessary to stably detect light from a corresponding position of an adjacent chip. However, since the diffracted light from the pattern has directivity, if the field of view is wide and the angle of view of the lens from each position within the field of view is greatly different, the light intensity differs depending on the position within the field of view due to this directivity.

【0071】ここで、テレセントリック光学系103’
は、対象物1上の各点からの主光線を互いに平行にする
ことによって、焦点位置がずれた場合でも結像の倍率が
変わらないように開発された技術である。このテレセン
トリック光学系103’を本発明に用いることによって
上記の異物からの散乱光あるいは回折光の指向性による
検出光強度の変化を対策して、対象物の各点からの検出
光の強度を安定して一定に保つことができる。本発明に
より、対象物1の全ての点で同じ方向から照明して、全
ての点で同じ方向から検出できるためパターンからの回
折光あるいは散乱光に指向性があった場合でもパターン
の形状が同じであれば検出光の強度は同じになるからで
ある。
Here, the telecentric optical system 103 '
Is a technique developed by making the principal rays from each point on the object 1 parallel to each other so that the magnification of imaging does not change even when the focal position is shifted. By using the telecentric optical system 103 'in the present invention, the intensity of the detection light from each point of the object is stabilized by taking measures against the change in the intensity of the detection light due to the directivity of the scattered light or the diffracted light from the foreign matter. And keep it constant. According to the present invention, all points of the object 1 can be illuminated from the same direction and all points can be detected from the same direction. Therefore, even if the diffracted light or scattered light from the pattern has directivity, the pattern shape is the same. This is because the intensity of the detection light becomes the same.

【0072】このように、倍率を変化させるのは画素サ
イズを変えるためである。画素サイズを大きくすると、
1つの信号として検出する領域が大きくなるため結果と
して検査速度を早くできるが、検出系の分解能は落ちる
ため、ちいさな異物あるいは欠陥の検出が難しくなる。
逆に、画素サイズを小さくすると分解能が高くなり、よ
り小さな欠陥あるいは異物を検査できるようになるが、
検査時間は長くかかってしまう。もちろんこの場合、光
学系の分解能も高くする必要が有る。
The reason why the magnification is changed is to change the pixel size. If you increase the pixel size,
The inspection speed can be increased as a result of an increase in the area to be detected as one signal, but the resolution of the detection system is reduced, making it difficult to detect small foreign matter or a defect.
Conversely, reducing the pixel size will increase the resolution and allow you to inspect smaller defects or foreign matter,
The inspection time is long. Of course, in this case, it is necessary to increase the resolution of the optical system.

【0073】レンズの交換機構について図11を用いて
説明する。本実施例では、以上説明したように、1対1
の結像倍率のテレセントリック光学系103’を用いて
いる。本発明の効果を十分に得るためにはテレセントリ
ックであることが重要であり、図11(a)に示すように
1対1の倍率である必要はない。従って、他の倍率の光
学系を用いることもでき、この他の倍率の光学系を実現
するに当たって、図11(b)に示すように、空間フィル
ターを挟んだ2つのフーリエ変換レンズ110、111
の一方、(具体的には物体側のレンズが最適である
が、)をフーリエ変換レンズ161に交換することで倍
率を変更できる。この様な構成により、像側のレンズ1
11及び検出器107を交換する必要がなくなるため、
結果的に倍率の異なる光学系を安価に供給できることに
なる。
A lens exchange mechanism will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as described above, the one-to-one
The telecentric optical system 103 'having an imaging magnification of? It is important to be telecentric in order to sufficiently obtain the effects of the present invention, and it is not necessary to have a 1: 1 magnification as shown in FIG. Therefore, an optical system of another magnification can be used. In realizing an optical system of another magnification, as shown in FIG.
On the other hand, the magnification can be changed by exchanging the Fourier transform lens 161 (specifically, the lens on the object side is optimal). With such a configuration, the image-side lens 1
11 and the detector 107 need not be replaced,
As a result, optical systems having different magnifications can be supplied at low cost.

【0074】以上のように、テレセントリック光学系1
03’、あるいは基板1上の各点から射出する主光線が
検出光学系103の瞳(空間フィルター106が配置さ
れた面)の中央を通る光学系は、空間フィルター106
を用いる異物欠陥検査装置に用いると大きな効果が期待
できるが、必ずしも、空間フィルター106を用いる場
合だけでなく、空間フィルター106を用いない欠陥異
物検査に適応しても、検出高強度を安定して検出できる
という効果を生む。特に、視野の大きな光学系を用いる
場合、有効である。
As described above, the telecentric optical system 1
03 ′, or an optical system in which a principal ray emitted from each point on the substrate 1 passes through the center of the pupil of the detection optical system 103 (the surface on which the spatial filter 106 is disposed).
A large effect can be expected when used in a foreign matter defect inspection apparatus using the method described above. This produces the effect of being detectable. This is particularly effective when an optical system having a large field of view is used.

【0075】(PRESフィルター基本概念)以上説明
したように、本発明によるPRESフィルターは、テレ
セントリック型の検出レンズと、片軸のみコヒーレント
な照明系と併用すると最大の効果を発揮できるが、本発
明の本来の目的である空間フィルター106を用いた異
物等の欠陥検査装置を実現するに際しては、必ずしもこ
れらと併用する必要はない。照明を片側のみコヒーレン
トにするのは空間フィルターを用いる際コヒーレントが
必要であり、片側で十分であるからである。さらに、片
側がコヒーレントでないことにより、物体上で照明光束
を絞り込むことができ、照明強度を大きくできるという
効果がある。逆に言えば、照明光強度を十分に得られる
場合は、照明はx方向y方向両側ともコヒーレントであ
っても差しつかえない。つまり、本発明の本質は、1次
元に圧縮して空間フィルター106であっても基板(ウ
エハ)1の回転方向を合わせることにより空間フィルタ
ーリングが可能になるところにある。
(Basic Concept of PRES Filter) As described above, the PRES filter according to the present invention can exert the maximum effect when used together with a telecentric detection lens and a coherent illumination system with only one axis. When realizing a defect inspection apparatus for foreign matter or the like using the spatial filter 106, which is the original purpose, it is not always necessary to use them together. The illumination is made coherent on one side only because coherence is required when using a spatial filter and one side is sufficient. Furthermore, since one side is not coherent, the illumination light beam can be narrowed down on the object, and the illumination intensity can be increased. Conversely, if sufficient illumination light intensity can be obtained, the illumination may be coherent on both sides in the x and y directions. In other words, the essence of the present invention is that spatial filtering can be performed by adjusting the rotation direction of the substrate (wafer) 1 even if the spatial filter 106 is one-dimensionally compressed.

【0076】ここでさらに重要なのは、照明手段102
により斜めから照明する場合、空間フィルターのパラメ
ータを一つにするには、直線状空間フィルター106を
照明の入射面に平行にすることであり、片側のみをコヒ
ーレントにした照明を用いることではない。即ち、照明
の入射面と直線状空間フィルターの長手方向と基板(ウ
エハ)上パターンの繰り返し方向を合わせることが本質
である。また、パラメータを1つにする必要がない場合
は、直線状空間フィルターを照明の入射面に平行にする
必要もなく、直線状空間フィルターを用い、ピッチと位
相あるいはピッチと回転方向を合わせることで全てのパ
ターンに対応できる空間フィルターが構成できる。更に
上方からの照明に対しては、照明の入射面と直線状空間
フィルターの方向はは常に一致するため空間フィルター
と基板(ウエハ)上パターンの繰り返し方向のみを合わ
せれば良いという効果もある。
What is more important here is the illumination means 102.
In the case of illuminating obliquely, in order to make the parameter of the spatial filter one, it is necessary to make the linear spatial filter 106 parallel to the incident surface of the illumination, and it is not to use illumination that makes only one side coherent. That is, it is essential that the incident surface of the illumination, the longitudinal direction of the linear spatial filter, and the repetition direction of the pattern on the substrate (wafer) are matched. When it is not necessary to use one parameter, there is no need to make the linear spatial filter parallel to the plane of incidence of the illumination. By using the linear spatial filter, the pitch and the phase or the pitch and the rotation direction can be matched. A spatial filter that can correspond to all patterns can be configured. Furthermore, with respect to illumination from above, there is also an effect that only the repetition direction of the spatial filter and the pattern on the substrate (wafer) needs to be matched because the direction of incidence of the illumination always coincides with the direction of the linear spatial filter.

【0077】しかしながら、上記いずれの場合も、照明
に直線状の形状のビームを用いたり、検出器107を1
次元センサを用いたりしている場合は、この方向も合わ
せる必要が出る。しかし、この場合の合わせは、照明の
均一性を得るためであり、或いはチップ間繰り返しを利
用して、大きな周期の繰り返しを除去するためであり、
空間フィルターにより小さい周期のパターン情報を消去
する上では、必要ないことである。
However, in any of the above cases, a linear beam is used for illumination,
If a dimensional sensor is used, it is necessary to adjust this direction. However, the alignment in this case is to obtain uniformity of illumination, or to eliminate repetition of a large cycle using inter-chip repetition,
This is not necessary for erasing pattern information having a smaller period in the spatial filter.

【0078】光学系のテレセントリック検出光学系10
3’もここでは両テレセントリック光学系を示したが、
必ずしも両テレセントリックである必要はなく、少なく
とも物体側がテレセントリックで有ればよい。また、テ
レセントリックでなくても、基板上の各点での照明系1
02の主光線、即ち基板上の各点からの0次回折光が検
出光学系の瞳面(空間フィルターの設置している面)の
中央を通るようにしてあればよい。この様な構成でも各
点のパターンからの0次回折光の分布によるパターン出
力の変動を回避できる。しかしながら、パターンへの照
明の入射方向が異なるようになるため、この方法は上記
のテレセントリック光学系に比べると性能は幾分低下す
る。しかし、対象によっては、この方法で十分な場合も
ある。
Optical Telecentric Detection Optical System 10
3 'also shows both telecentric optics here,
It is not always necessary to be both telecentric, and it is sufficient if at least the object side is telecentric. In addition, even if it is not telecentric, the illumination system 1 at each point on the substrate
It is sufficient that the 02 principal ray, that is, the 0th-order diffracted light from each point on the substrate passes through the center of the pupil plane (the plane on which the spatial filter is installed) of the detection optical system. Even with such a configuration, it is possible to avoid fluctuations in the pattern output due to the distribution of the zero-order diffracted light from the pattern at each point. However, the performance of this method is somewhat lower than that of the telecentric optics described above, since the direction of incidence of the illumination on the pattern will be different. However, for some subjects, this method may be sufficient.

【0079】更に、基板上の各点での照明系の主光線、
即ち物体上の各点からの0次回折光が検出光学系の瞳
(空間フィルターの設置している面)の中央を通るよう
にしなくても、即ち通常の高視野レンズを用いても、本
発明の本来の目的である空間フィルターを用いた異物等
の欠陥検査装置を実現することができる。
Further, the principal ray of the illumination system at each point on the substrate,
That is, the present invention can be applied to the case where the zero-order diffracted light from each point on the object does not pass through the center of the pupil (the surface on which the spatial filter is installed) of the detection optical system, that is, even if a normal high-field lens is used. It is possible to realize a defect inspection apparatus such as a foreign substance using a spatial filter, which is the original object of the present invention.

【0080】(事前にθを測定する方法)以上の、検査
装置では、検査装置をウエハあるいは基板の角度に合わ
せる必要がある。具体的には、基板上に形成されたパタ
ーンの繰り返し方向に垂直あるいは平行に検出器及び照
明の光軸を設定する必要がある。これを実現するため
に、基板の搬送時の角度を角度検出機構で高精度に検出
して、その結果により検出光学系全体を基板の面の法線
を軸として回転させ、パターンの方向と検出器の方向を
一致させる。
(Method of Preliminary Measurement of θ) In the above inspection apparatus, it is necessary to adjust the inspection apparatus to the angle of the wafer or the substrate. Specifically, it is necessary to set the optical axes of the detector and the illumination perpendicular or parallel to the repetition direction of the pattern formed on the substrate. To achieve this, the angle at which the substrate is transported is accurately detected by an angle detection mechanism, and based on the result, the entire detection optical system is rotated around the normal to the surface of the substrate as an axis, and the direction of the pattern is detected. Match the direction of the vessel.

【0081】具体的な構成を図12に示す。図12(a)
は、フーリエ変換面に構成される空間フィルターユニッ
ト106と回転方向検出器123、124の配置を示
し、検出光学系103を基板側から見た図であり、直線
状空間フィルター141、瞳大きさを制限するための絞
り142も同時に示している。検出光学系103は開口
数がやや大きく作ってあり、パラメータが圧縮された基
板1からの回折パターンが絞り142の外側にはみ出
し、検出器123、124で検出される。そこで、検出
器123、124により、回折パターンの内0次回折光
を検出し、そのピーク位置の変動を検出すれば、基板1
に対する、検出光学系ヘッド101の回転方向が計測さ
れる。具体的には、2つの検出器123、124の間隔
をLp、検出器123、124中心からの検出された、
回折光のピーク位置間での距離をhp1、hp2とす
る。回転位置がずれている際の回折光はフーリエ変換面
で図12(b)のような形状を示すため、回転角度θpは
概ね以下の(数1)式で示される。図12(b)はフー
リエ変換面を含む球面をフーリエ変換面の方向から見た
もので、円3は、上記球面と基板面の光線を示し、円4
は上記球面と瞳面142の光線を示し、点5は照明光の
0次回折光即ち反射光と上記球面の交点を示す。
FIG. 12 shows a specific configuration. FIG.
Shows the arrangement of the spatial filter unit 106 and the rotation direction detectors 123 and 124 formed on the Fourier transform plane, and is a view of the detection optical system 103 as viewed from the substrate side. An aperture 142 for limiting is also shown. The detection optical system 103 has a slightly larger numerical aperture, and the diffraction pattern from the substrate 1 whose parameters have been compressed protrudes outside the stop 142 and is detected by the detectors 123 and 124. Therefore, if the detectors 123 and 124 detect the zero-order diffracted light in the diffraction pattern and detect a change in the peak position, the substrate 1
, The rotation direction of the detection optical system head 101 is measured. Specifically, the distance between the two detectors 123 and 124 is Lp, and the distance from the center of the detectors 123 and 124 is detected.
The distances between the peak positions of the diffracted light are hp1 and hp2. Since the diffracted light when the rotational position is shifted has a shape as shown in FIG. 12B on the Fourier transform plane, the rotational angle θp is substantially expressed by the following equation (1). FIG. 12 (b) shows a spherical surface including the Fourier transform surface when viewed from the direction of the Fourier transform surface.
Indicates a ray on the spherical surface and the pupil surface 142, and point 5 indicates an intersection of the zero-order diffracted light of the illumination light, that is, the reflected light and the spherical surface.

【0082】[0082]

【数1】 sinθp=hp1/Lp (数1) ここで、厳密には、回折光ピッチLdpが未知数である
ため、既知の微小回転角度θkだけ回転した位置で、回
折光のピーク位置間での距離を計測仕直し、hp11、
hp21として、連立方程式を立てれば、Lpd及び、
θpが算出できる。また、別の方法として、hp1、h
p2が共に0になるように、θを回転させながら合わせ
込む方法もある。ここで、検出光学系103の方向を検
出し安い方向に回転させる際には、基板1上に形成され
たパターンを空間フィルターによって消去するのが目的
であるため、必ずしも光学系101全体を回転する必要
はなく空間フィルター106を回転しても良い。また、
光学系101の回転に当たっては、いくつかのユニット
を同時に回転させても、また、各ユニットごとに回転さ
せても問題ない。
Sin θp = hp1 / Lp (Equation 1) Strictly speaking, since the pitch Ldp of the diffracted light is an unknown number, the position between the peak positions of the diffracted light at the position rotated by a known minute rotation angle θk is strictly speaking. Re-measure the distance, hp11,
If simultaneous equations are established as hp21, Lpd and
θp can be calculated. Also, as another method, hp1, h
There is also a method of adjusting while rotating θ so that both p2 become 0. Here, when detecting the direction of the detection optical system 103 and rotating the detection optical system 103 in a cheap direction, the purpose is to erase the pattern formed on the substrate 1 by a spatial filter, so that the entire optical system 101 is necessarily rotated. It is not necessary to rotate the spatial filter 106. Also,
Regarding the rotation of the optical system 101, there is no problem if several units are simultaneously rotated or each unit is rotated.

【0083】この構成で重要なのは、ウエハあるいは基
板1を支持するステージを回転せずに基板との回転合わ
せは検出光学系101の可動で対応している点である。
ここでは、本発明による異物検出装置が、基板(ウエ
ハ)1の流れの方向に対して完全に垂直でなくても検出
可能な構成になっているから実現できる物である。ま
た、基板1の回転に対しては光学系101の回転で対応
し、基板1に対する光学系101の走査には基板1の搬
送系(図示せず)を用いることで、2つの自由度を2つ
の機構に独立に持たせることで、それぞれの機構を単純
化している点が重要である。
What is important in this configuration is that the detection optical system 101 is movable to adjust the rotation with the substrate without rotating the stage supporting the wafer or the substrate 1.
Here, the foreign matter detection device according to the present invention can be realized because the foreign matter detection device has a configuration capable of detecting the foreign matter even if it is not completely perpendicular to the flow direction of the substrate (wafer) 1. In addition, the rotation of the optical system 101 corresponds to the rotation of the substrate 1, and the scanning of the optical system 101 with respect to the substrate 1 is performed by using a transport system (not shown) of the substrate 1 to reduce the two degrees of freedom. What is important is that each mechanism is simplified by having two mechanisms independently.

【0084】また、角度検出機構108は図12に示し
たような方法をとらずに、検出器107により取り込ん
だ画像から、基板1上に形成されたパターンの方向を算
出してもよい。この場合、実時間の計測が難しいが、検
出器123、124などの機構が不要になるという効果
がある。更には、図13に示したように、検出ヘッド1
01内に実装されるのでなく、搬送中の基板に対して、
予め計測を澄ませてしまう構成であってもよい。また、
検出結果は、回転機構181により、検出ヘッド101
あるいは検出ヘッドアレイ180を回転して回転ずれを
合わせる。このような構成では、事前に計測がすんでい
るため、基板全域に対して検査可能になるという効果が
ある。また、この際の回転検出ヘッド162は、上記説
明した、回折光を検出するものであっても、基板1の像
を結像し処理しても、あるいは他のセンサで例えばウエ
ハのオリフラ等の基板1のエッヂを検出してもよい。
The angle detecting mechanism 108 may calculate the direction of the pattern formed on the substrate 1 from the image captured by the detector 107 without using the method as shown in FIG. In this case, it is difficult to measure in real time, but there is an effect that mechanisms such as the detectors 123 and 124 become unnecessary. Further, as shown in FIG.
01, instead of being mounted inside
A configuration in which the measurement is cleared in advance may be used. Also,
The detection result is transmitted to the detection head 101 by the rotation mechanism 181.
Alternatively, the detection head array 180 is rotated to adjust the rotational deviation. In such a configuration, since measurement has been completed in advance, there is an effect that inspection can be performed on the entire substrate. In this case, the rotation detecting head 162 detects the diffracted light, as described above, forms an image of the substrate 1 and processes the image, or uses another sensor such as a wafer orientation flat. The edge of the substrate 1 may be detected.

【0085】以上、角度検出、基板搬送は、本発明の実
施例では、直線状に搬送される場合を示しているが、か
ならずしもこれに限定されるものではなく、回転機構、
回転のアーム等にも適用可能である。但し、このような
おか移転アームの場合は、検出光学系101の検出エリ
アの長て方向が回転アームの中心軸を通るように設定さ
れているのが望ましい。このように構成することで、本
発明を回転系の搬送機構にも全く意識なしに適用できる
ものである。
As described above, in the embodiment of the present invention, the angle detection and the substrate transfer are described as cases where the transfer is performed in a straight line. However, the present invention is not necessarily limited to this.
It is also applicable to a rotating arm or the like. However, in the case of such an arm transfer arm, it is desirable that the length direction of the detection area of the detection optical system 101 is set so as to pass through the center axis of the rotating arm. With such a configuration, the present invention can be applied to a transport mechanism of a rotary system without any consciousness.

【0086】(光学系の回転制御)本発明では、空間フ
ィルター106を用いているため、基板1と光学系10
1の回転方向の位置あわせが必要になる。この回転合わ
せは、他のパラメータの設定に対して事前になされるの
が望ましい。本発明では、図3および図12あるいは図
13に示したようにウエハ回転検出光学系123、12
4或いは162を有している。この光学系123、12
4或いは162は、搬送中の基板1の最初の部分でウエ
ハの回転ずれを検出し、この検出結果を光学系回転機構
181に送りこの情報をもとに光学系101または18
0を回転する。回転合せ機構105を図6に示す。
(Rotation Control of Optical System) In the present invention, since the spatial filter 106 is used, the substrate 1 and the optical system 10
One rotation direction alignment is required. This rotation adjustment is desirably performed in advance for setting of other parameters. According to the present invention, as shown in FIG. 3, FIG. 12 or FIG.
4 or 162. These optical systems 123 and 12
Reference numeral 4 or 162 detects the rotational deviation of the wafer at the first portion of the substrate 1 being transferred, sends the detection result to the optical system rotating mechanism 181, and based on this information, the optical system 101 or 18
Rotate 0. FIG. 6 shows the rotation adjusting mechanism 105.

【0087】また、この回転ずれ検出結果をもとに光学
系101または180を回転するのでなく、電気処理に
より回転をずれを補正することができる。図4に示す如
く、バッファメモリ217に切り出された矩形オペレー
タを、検出されたウエハの回転ずれに合わせてθ方向に
シフトさせることにより、あたかも基板(ウエハ)1の
回転ずれを機械的に補正したような効果をうむ。この方
法は、光学系101または180を動かす必要がないた
め補正にかかる時間を短縮できるという効果を有する。
また、この回路を用いることによって、回転ずれθを計
測せずに、オペレータ219、231をθ方向に常時移
動させ、最も検出異物が少なくなるような条件で(この
条件が基板1と検出ヘッド101の回転ずれがない状態
に当たる)検査を続けるという方法もある。この方法は
高速の信号処理系を有することは言うまでもない。ある
いは、高速の信号処理系を用いずとも、事前に上記説明
した方法で上記条件を設定し、その後、検査すること
で、あたかも基板(ウエハ)1の回転ずれを機械的に補
正したように検査を実施することができる。
Further, instead of rotating the optical system 101 or 180 based on the detection result of the rotational deviation, the rotational deviation can be corrected by electric processing. As shown in FIG. 4, the rectangular operator cut out in the buffer memory 217 is shifted in the θ direction according to the detected rotational deviation of the wafer, thereby mechanically correcting the rotational deviation of the substrate (wafer) 1. The effect is as follows. This method has an effect that the time required for correction can be reduced because the optical system 101 or 180 does not need to be moved.
Also, by using this circuit, the operators 219 and 231 are always moved in the θ direction without measuring the rotational deviation θ, and under the condition that the detected foreign matter is minimized (this condition is the substrate 1 and the detection head 101). (In which there is no rotational displacement). Needless to say, this method has a high-speed signal processing system. Alternatively, even if a high-speed signal processing system is not used, the above-described conditions are set in advance by the above-described method, and then the inspection is performed, so that the inspection is performed as if the rotational displacement of the substrate (wafer) 1 was mechanically corrected. Can be implemented.

【0088】勿論、ここで開示した方法は、必ずしも必
要なものではなく、例えば、縮小投影露光装置に搬入さ
れるように、基板(ウエハ)1の回転ずれを搬送方向に
対して有る一定の許容範囲で機械的に合わせた後、搬送
される場合は、上記の如く検出制御系は必要ない。
Of course, the method disclosed here is not always necessary, and for example, a certain tolerance for the rotational displacement of the substrate (wafer) 1 in the transport direction so that the substrate (wafer) 1 is carried into the reduction projection exposure apparatus. When transported after mechanical adjustment within the range, the detection control system is not necessary as described above.

【0089】(ログスケールしきい値)図14に空間フ
ィルター等光学的な処理方法を前処理として用いた場合
の比較検査と、このような処理を用いずに電気信号だけ
で比較検査を実施したときの検出信号の様子を図14に
模式的にに示す。空間フィルター106による方法はパ
ターン部内の欠陥の情報をなくさずにパターンの情報の
みを除去できるが、チップ比較による方法は異物および
欠陥情報とパターンの情報を重ね合わせた形で検出し、
電気信号としているため、光電変換時のダイナミックレ
ンジの範囲でしか異物欠陥信号を検出できない。つまり
パターン信号が極めて大きく異物欠陥信号が極めて小さ
い場合にはパターン信号に異物欠陥信号がうずもれてし
まい、異物欠陥信号をパターン信号から区別して検出す
ることは難しい。
(Log Scale Threshold) FIG. 14 shows a comparison test using an optical processing method such as a spatial filter as preprocessing, and a comparison test using only electric signals without using such processing. The appearance of the detection signal at this time is schematically shown in FIG. The method using the spatial filter 106 can remove only the information on the pattern without losing the information on the defect in the pattern portion.
Since the signal is an electric signal, a foreign object defect signal can be detected only within the dynamic range at the time of photoelectric conversion. That is, when the pattern signal is extremely large and the foreign matter defect signal is extremely small, the foreign matter defect signal is buried in the pattern signal, and it is difficult to detect the foreign matter defect signal separately from the pattern signal.

【0090】図14は、横軸に、検出位置を示し、縦軸
に検出信号強度を示す。左側に、異物あるいは異物欠陥
情報4を含んだ信号18、右側に比較対象になる異物欠
陥情報を含まない信号19を示す。ここで、一つの信号
として検出する画素サイズを13として検出した場合、
斜線を施した、16と17の面積に相当する検出光が検
出される。この場合異物欠陥情報4が総面積に対して小
さいため、この2つの検出信号16、17の比較は安定
してできない。具体的にはノイズに埋もれてしまう。こ
の場合、照明の光強度等を大きくしても、異物欠陥情報
4を検出可能とするには大きなダイナミックレンジの検
出器が必要になる。ここで、画素サイズを13から14
にすると検出信号は7と8のなり、異物欠陥情報4は比
較により検出できるようになる。画素サイズを小さくす
ることはこのような効果を生むわけである。これとは逆
に、検出信号18、19を安定して(電気信号等に変え
ずに本質的な比較で)オフセットを消去できれば、具体
的には検出信号を例えば10の位置以上できって検出で
きれば、検出信号は5と6になり比較検査できるレベル
になる。この場合は、画素サイズはさきの13のままで
有るので、大画素による高速検出が可能になる。照明の
光強度等を大きくすれば、小さなダイナミックレンジの
検出器でも異物等の欠陥情報4を検出できる。本発明の
空間フィルター106を用いた方法は上記の画素13を
用いたままで、微小な異物欠陥情報4を検出することに
ある。
FIG. 14 shows the detection position on the horizontal axis and the detected signal intensity on the vertical axis. On the left side, a signal 18 containing foreign matter or foreign matter defect information 4 is shown, and on the right side, a signal 19 not containing foreign matter defect information to be compared. Here, when the pixel size detected as one signal is detected as 13,
Detection light corresponding to the hatched areas 16 and 17 is detected. In this case, since the foreign matter defect information 4 is smaller than the total area, the comparison between the two detection signals 16 and 17 cannot be performed stably. Specifically, it is buried in noise. In this case, even if the light intensity of the illumination is increased, a detector having a large dynamic range is required to be able to detect the foreign matter defect information 4. Here, the pixel size is changed from 13 to 14.
Then, the detection signals become 7 and 8, and the foreign matter defect information 4 can be detected by comparison. Reducing the pixel size produces such an effect. Conversely, if the detection signals 18 and 19 can be stably eliminated (by essentially comparing them without changing them into electrical signals, etc.), the detection signals can be detected at, for example, 10 or more positions. If possible, the detection signals will be 5 and 6, which are levels that can be compared and inspected. In this case, since the pixel size remains at 13 as described above, high-speed detection with large pixels becomes possible. If the light intensity of the illumination is increased, the defect information 4 such as a foreign substance can be detected even with a detector having a small dynamic range. The method using the spatial filter 106 of the present invention is to detect minute foreign matter defect information 4 while using the pixels 13 described above.

【0091】以上説明したように、光学系の工夫等で比
較すべき隣接チップ間の部内のパターン信号を極めて安
定にできたとしても光強度を1:100あるいは1:1
000程度のダイナミックレンジで検出するのが限界で
ある。従って、さらにこれ以上のダイナミックレンジを
必要とするように異物欠陥信号が小さかったり、パター
ン信号が大きかったりした場合、隣接チップ間の信号強
度を比較することにより何方かの信号に異物欠陥信号が
含まれているか含まれていないかを判断することはでき
ない。パターンの信号に対する異物欠陥の信号の比率が
十分に大きい場合のみ、比較によって異物の有無を検査
できる。この比率が小さいときは、異物を見逃してしま
うか、異物を検査しようとしきい値を小さくすると虚報
が多くなる。
As described above, even if the pattern signal in the portion between adjacent chips to be compared can be extremely stabilized by devising the optical system or the like, the light intensity can be reduced to 1: 100 or 1: 1.
The limit is to detect with a dynamic range of about 000. Therefore, when the foreign object defect signal is small or the pattern signal is large so as to require a further dynamic range, the signal intensity between the adjacent chips is compared, and the foreign object defect signal is included in one of the signals. It cannot be determined whether it is included or not. Only when the ratio of the foreign matter defect signal to the pattern signal is sufficiently large, the presence or absence of foreign matter can be inspected by comparison. When this ratio is small, a foreign object is missed, or a false threshold increases when the threshold value is reduced to inspect the foreign object.

【0092】そこで、これらパターン上に存在する異物
を虚報無く検査することは困難であり、虚報をなくす
か、異物検出感度を小さくして大きな異物のみを検出可
能とするかしかない。本発明でこのようにパターンが形
成されている領域を検査対象から外してしまう実施例を
用いているのは、以上説明した虚報をなくすことを目的
にしている。
Therefore, it is difficult to inspect foreign substances existing on these patterns without false reports. There is no choice but to eliminate false reports or to reduce foreign substance detection sensitivity so that only large foreign substances can be detected. The purpose of using the embodiment in which the area where the pattern is formed is excluded from the inspection target in the present invention is to eliminate the false information described above.

【0093】また、異物検出感度を小さくして大きな異
物のみを検出可能とするためには、以下に説明するよう
なログスケールの比較検査が必要になる。確かに、隣接
するチップには同じ形状を持ち同じ射出方向に同じ光量
を射出するパターンが形成されていても、これら2つの
パターンからの検出光は完全に同一ではない。従って、
この2つのパターンからの光の検出光強度はばらつく可
能性が大きく比較は難しい。そこで、比較の際に、オペ
レータ219および231に切り出されたaとオペレー
タ218に切り出されたpを複数の異物比較回路220
および複数のノイズ比較回路22により比較する際、
(数2)式を満たす場合2つの信号は異なり、異物が存
在すると判断することができる。
Further, in order to reduce the foreign substance detection sensitivity so that only large foreign substances can be detected, a log scale comparison inspection as described below is required. Certainly, even if adjacent chips are formed with patterns having the same shape and emitting the same amount of light in the same emission direction, the detected light from these two patterns is not completely the same. Therefore,
The detected light intensities of the light from these two patterns are highly likely to vary and are difficult to compare. Therefore, at the time of comparison, a cut out by the operators 219 and 231 and p cut out by the operator 218 are compared with a plurality of foreign matter comparing circuits 220.
And a plurality of noise comparison circuits 22,
When the expression (2) is satisfied, the two signals are different, and it can be determined that a foreign substance exists.

【0094】[0094]

【数2】 (a−p)>δ (数2) ところがこの方法では、信号の絶対レベルが大きいとき
その絶対量に対する比率で変動するばらつきが有った場
合異物が無いのに異物があると判断するいわゆる虚報の
可能性が大きくなる。そこで、2つの信号の比率が(数
3)式を満たすとき、異物と判断する。
(Ap)> δ (equation 2) However, in this method, when the absolute level of the signal is large, if there is a variation that fluctuates at a ratio to the absolute amount, there is no foreign matter but there is a foreign matter The possibility of so-called false alarms to be judged increases. Therefore, when the ratio of the two signals satisfies the expression (3), it is determined that the signal is a foreign substance.

【0095】[0095]

【数3】 (a/p)>δ (数3) ところが、実際は、2つの信号の割り算は演算回路の規
模が大きくなるため、実際は、閾値を対数で設定し、
(数4)式が成立するとき異物が存在すると判断する。
(A / p)> δ (Equation 3) However, in practice, the division of two signals increases the scale of the arithmetic circuit.
When the expression (4) is satisfied, it is determined that a foreign substance exists.

【0096】[0096]

【数4】 log(a/p)=loga−logp>δ (数4) このように、(数4)式を用いることにより、量子化の
閾値を対数軸を用いて設定しておけば、本来割り算をす
る必要がある演算を、比較回路220において引き算で
処理することができる。以上説明した論理を実現するの
が、図4に示した回路構成である。以上説明したような
対数の処理は、図4に示した、8値化処理系215の閾
値を対数で設定すればよい。
Log (a / p) = loga-logp> δ (Equation 4) As described above, by using the expression (4), if the quantization threshold is set using the logarithmic axis, The operation that should originally be divided can be processed in the comparison circuit 220 by subtraction. The circuit configuration shown in FIG. 4 implements the logic described above. For the logarithmic processing as described above, the threshold value of the octalization processing system 215 shown in FIG.

【0097】また、図4では、上記説明した8値化処理
系215での対数の8値化処理を用いた比較回路220
での引き算処理を示したが、必ずしもこの方法ではな
く、上記の割り算処理のままの方法を用いても、また、
8値化以外の多値化を用いても差しつかえない。この場
合、3値化を用いると全てのパターン上の異物を検出し
ないで捨ててしまうことになり、さらにおおきな多値化
を用いると光学系が安定であれば、パターン上のより小
さな異物の検出が可能になる。
In FIG. 4, a comparison circuit 220 using logarithmic octalization processing in the octalization processing system 215 described above.
Although the subtraction processing is shown in the above, this method is not necessarily used, and even if the method of the above division processing is used,
It is possible to use multi-value conversion other than octal conversion. In this case, if ternarization is used, foreign substances on all patterns are discarded without being detected, and if further multi-level conversion is used, if the optical system is stable, detection of smaller foreign substances on the pattern is performed. Becomes possible.

【0098】ここで閾値設定回路221では上記のδが
設定され、複数の異物比較回路220では、上記の(数
2)または(数3)または(数4)式に基づく比較がな
され、オペレータ(画素)218とオペレータ(画素)
219および231との差が上記閾値δ以上のものにつ
いてOR回路224でORをとり、全ての異物比較回路
220から“0”が出力されてチップ(ショット)間の
繰り返しパターンが消去され、何れか異物比較回路22
0から閾値δ以上のものが“1”として異物出力され、
異物データメモリ206に記憶される。また、複数の異
物比較回路220では、上記の(数2)または(数3)
または(数4)式に基づく比較がなされ、オペレータ
(画素)218とオペレータ(画素)219および23
1との差が全て上記閾値δ以下のとき全ての異物比較回
路220から“0”が出力され、AND回路226にお
いてANDがとれ、チップ(ショット)間の繰り返しパ
ターンとして検出され、パターンメモリ208に記憶さ
れる。
Here, the above-mentioned δ is set in the threshold value setting circuit 221, and the comparison based on the above (Equation 2), (Equation 3) or (Equation 4) is made in the plural foreign matter comparison circuits 220, and the operator ( (Pixel) 218 and operator (pixel)
The OR circuit 224 performs an OR operation on the difference between 219 and 231 or more than the threshold value δ, and outputs “0” from all the foreign matter comparison circuits 220 to erase the repeated pattern between chips (shots). Foreign matter comparison circuit 22
Anything from 0 to the threshold δ is output as a foreign substance as “1”,
It is stored in the foreign object data memory 206. In the plurality of foreign matter comparison circuits 220, the above (Equation 2) or (Equation 3)
Alternatively, a comparison based on equation (4) is performed, and the operator (pixel) 218 and the operators (pixel) 219 and 23 are compared.
When all the differences from 1 are equal to or smaller than the threshold value δ, “0” is output from all the foreign matter comparison circuits 220, AND is obtained by the AND circuit 226, detected as a repetitive pattern between chips (shots), and stored in the pattern memory 208. It is memorized.

【0099】また、以上の対数閾値による量子化の様子
を図30に示す。横軸は、検出位置、縦軸は検出信号を
示す。対数の閾値50、51、52、53、54が設定
され、ピッチp離れた部分にある信号が比較処理され
る。ここで、多値にし、比較時に同一と判定する許容範
囲をたとえば1賭することにより、同一の値に量子化さ
れているパターン信号55、58だけでなく、1つ異な
る値に量子化されているパターン信号56、59、およ
び57、60がパターンと判定され、虚報にならない。
即ち、量子化の際の対数しきい値の比を大きくとること
で、許容範囲が大きくなり虚報を小さくできる半面、パ
ターン上では、よりおおきな異物しか検出できなくな
る。また、異物信号61、62ともに検出できる。さら
に、オペレータ231を平面方向に広げていることによ
り平面方向の量子化の誤差を許容することができる。
FIG. 30 shows the state of quantization using the logarithmic threshold described above. The horizontal axis indicates the detection position, and the vertical axis indicates the detection signal. Logarithmic threshold values 50, 51, 52, 53, and 54 are set, and signals located at portions separated by a pitch p are compared. Here, by multi-valued, for example, by betting one allowable range that is determined to be the same at the time of comparison, not only the pattern signals 55 and 58 quantized to the same value but also to one different value. Pattern signals 56, 59, and 57, 60 are determined to be patterns and are not false alarms.
In other words, by increasing the ratio of the logarithmic threshold value during quantization, the allowable range is increased and false alarms can be reduced, but only larger foreign substances can be detected on the pattern. Further, both the foreign matter signals 61 and 62 can be detected. Further, by spreading the operator 231 in the plane direction, a quantization error in the plane direction can be allowed.

【0100】以上のように、空間フィルター106によ
るパターン消去とチップ比較によるパターン消去には、
本質的な違いが有る。つまり、空間フィルターによる方
法はパターン部内の欠陥を強調して検出できるが、チッ
プ比較による方法はパターン部内の異物欠陥情報をその
ままの形で光電変換し検出した後で比較するため、大き
なダイナミックレンジを必要とする点である。ちょう
ど、空間フィルターによる方法は、ちょうど、干渉を用
いたセル比較により欠陥だけを強調したような形になっ
てる。
As described above, the pattern erasing by the spatial filter 106 and the pattern erasing by the chip comparison include:
There are essential differences. In other words, the method using the spatial filter can detect defects in the pattern part by emphasizing them.However, the method using the chip comparison has a large dynamic range because the foreign matter defect information in the pattern part is photoelectrically converted and detected as it is and then compared. It is a necessary point. Just, the method using the spatial filter has a form in which only defects are emphasized by cell comparison using interference.

【0101】(平面方向の量子化誤差と深さ方向の量子
化誤差)ここで、使用したチップ間の繰り返しを用いた
方法は、基本的には、比較検査であるが、短波長、点光
源のレーザ光源を用いた散乱光検出でこのような比較検
査を安定して実現するために以下の構成を用いている。
チップ間の繰り返しを用いたパターン除去方法を実現す
るオペレータは平面方向にx方向、y方向とも複数画素
で形成されている。また、信号が、同一レベルと判断さ
れるべきか、一方に欠陥あるいは異物が存在するために
信号レベルが異なっていると判断されるべきかの比較
は、(数2)、(数3)、(数4)式を用いている。こ
れらの比較の際の比較数値の平面方向及び光強度方向へ
のサンプリングの拡大処理により、安定して異物とパタ
ーンを区別することができる。
(Quantization Error in Planar Direction and Quantization Error in Depth Direction) Here, the method using the repetition between the chips used is basically a comparative inspection. The following configuration is used in order to stably realize such a comparative inspection by scattered light detection using a laser light source.
An operator who realizes a pattern removal method using repetition between chips is formed of a plurality of pixels in both the x and y directions in the plane direction. The comparison of whether the signals should be determined to be at the same level or whether the signals should be determined to have different signal levels due to the presence of a defect or foreign matter in (Equation 2), (Equation 3), Equation (4) is used. By expanding the sampling of the comparison numerical values in the plane direction and the light intensity direction in these comparisons, it is possible to stably distinguish the foreign matter from the pattern.

【0102】(フィルターサイズ)以下、空間フィルタ
ー106の設計思想について説明する。本発明の異物お
よび欠陥検査装置では、ピッチの大きなパターンはオペ
レータによるチップ間繰り返しを用いてパターンの情報
を消去している。従って、「オペレータによって消去可
能な空間周波数」より「空間フィルターによって消去可
能な空間周波数」が大きい必要がある。以下、理由を説
明する。
(Filter Size) The design concept of the spatial filter 106 will be described below. In the foreign matter and defect inspection apparatus according to the present invention, pattern information of a pattern having a large pitch is erased using inter-chip repetition by an operator. Therefore, the "spatial frequency erasable by the spatial filter" needs to be larger than the "spatial frequency erasable by the operator". Hereinafter, the reason will be described.

【0103】図15に示すように基板1上に、パターン
ピッチL1およびL2(L1<L2)のパターンが形成され
ている場合を考える。このパターンにより照明光はθ
1、θ2の方向に回折され、空間フィルター106上でピ
ッチpf1、pf2(pf1>pf2)の回折パターンを作
る。従って、以下の式が成立する。
Assume that patterns of pattern pitches L1 and L2 (L1 <L2) are formed on substrate 1 as shown in FIG. With this pattern, the illumination light becomes θ
1. The light is diffracted in the direction of θ2 to form a diffraction pattern on the spatial filter 106 with pitches pf1, pf2 (pf1> pf2). Therefore, the following equation is established.

【0104】[0104]

【数5】 Df/(2・N.A.)=pf1/sinθ1 (数5)Df / (2 · N.A.) = Pf1 / sinθ1 (Equation 5)

【0105】[0105]

【数6】 sinθ1=λ/L1 (数6) ここで、Dfは、光学系110、111の瞳面上の直
径、N.A.(NumericalAparture)は光学系110の開
口数である。
Where Df is the diameter of the optical systems 110 and 111 on the pupil plane, and N.f. A. (NumericalAparture) is the numerical aperture of the optical system 110.

【0106】この回折パターンの内、ピッチpf1 の回
折パターンは空間フィルター106で遮光されるが、ピ
ッチpf2 の回折パターンはピッチが小さすぎるため、
空間フィルター106では遮光できないとする。即ち、
パターンピッチL1 の基板上パターンは空間フィルター
で消去されて検出器107上に結像しないが、パターン
ピッチL2 のパターンは空間フィルターで遮光されずに
検出器107上に結像してしまい消去されない。(以
下、「パターンが消去される」とは、このように「パタ
ーンから射出する光、つまりパターン情報をもった光を
空間フィルター106で遮光することにより、検出器1
07上に光を届かないようにし検出器上にパターンの像
を結像しないようにする」ことを意味する。)従って、
(数5)、(数6)式より、以下の(数7)式が成立す
る。
Among the diffraction patterns, the diffraction pattern having the pitch pf1 is shielded from light by the spatial filter 106, but the diffraction pattern having the pitch pf2 is too small in pitch.
It is assumed that the light cannot be shielded by the spatial filter 106. That is,
The pattern on the substrate having the pattern pitch L1 is erased by the spatial filter and is not imaged on the detector 107, but the pattern with the pattern pitch L2 is imaged on the detector 107 without being shaded by the spatial filter and is not erased. (Hereinafter, “the pattern is erased” means that the light emitted from the pattern, that is, the light having the pattern information is shielded by the spatial filter 106 so that the detector 1
07 to prevent light from reaching, and not to form an image of the pattern on the detector. " )
From the equations (5) and (6), the following equation (7) holds.

【0107】[0107]

【数7】 L1=(Df・λ)/(2・pf1・N.A.) (数7) ここで、空間フィルター106は、製作上の精度とし
て、照明102の開口数等の限定から或る大きさ以上必
要になる。従って、(数7)式より、pf1 を大きく保
つと、空間フィルター106で消去可能なパターンのピ
ッチは小さくなってしまう。
L1 = (Df.lambda.) / (2.pf1.NA) (Formula 7) Here, the spatial filter 106 has a certain size due to limitations in the numerical aperture of the illumination 102 and the like as manufacturing accuracy. You need more. Therefore, from equation (7), if pf1 is kept large, the pitch of the pattern that can be eliminated by the spatial filter 106 will be small.

【0108】ここで、図16に示すように、基板1上に
は、ピッチLt で複数個のチップが形成されている。こ
のチップ間の繰り返しを用いて、パターンピッチL2 の
パターンの情報を消去する。具体的には、チップピッチ
Lt で繰り返して検出される信号はパターンピッチL2
のパターンからの信号だと判断して、検出信号自体を削
除する。(この場合、「パターン情報を消去する」と
は、文字通り「信号を削除する、捨てる」ことを意味す
る。)ここで、後に説明する平面方向の量子化誤差を回
避するために、先に説明したオペレータ219、231
はx方向nx画素、y方向ny画素の大きさをもっており、
このオペレータ内にパターンが存在した場合、判断画素
はパターンであると判断する。従って、このオペレータ
219、231の大きさにより検出エリアの率αは、以
下の式(数8)で示される。
Here, as shown in FIG. 16, a plurality of chips are formed on the substrate 1 at a pitch Lt. The information of the pattern of the pattern pitch L2 is erased by using the repetition between the chips. Specifically, a signal repeatedly detected at the chip pitch Lt is a pattern pitch L2
And the detection signal itself is deleted. (In this case, “erasing the pattern information” literally means “deleting or discarding the signal.”) Here, in order to avoid a quantization error in the plane direction described later, the explanation will be given first. Operators 219, 231
Has the size of nx pixels in the x direction and ny pixels in the y direction,
If a pattern exists in this operator, the determination pixel is determined to be a pattern. Therefore, the ratio α of the detection area according to the size of the operators 219 and 231 is represented by the following equation (Equation 8).

【0109】[0109]

【数8】 α=1−(w・nx/L2) (数8) 逆に、(数8)式より、Α = 1− (w · nx / L2) (Equation 8) On the other hand, from Equation (8),

【0110】[0110]

【数9】 L2=1−(w・nx/α) (数9) 従って、検出エリア率αを大きく保つと、消去できるパ
ターンのピッチは大きくなってしまう。
L 2 = 1− (w · nx / α) (Equation 9) Therefore, if the detection area ratio α is kept large, the pitch of the erasable pattern becomes large.

【0111】ここで、基板上の全てのピッチのパターン
を消去するためには、図18に示すように、上記の空間
フィルターで消去できるパターンピッチL1がオペレー
タにより消去できるパターンピッチL2より大きければ
よい。即ち、図18に示す如く、空間フィルターによる
消去とオペレータによる消去とがオーバラップすること
が必要である。これにより、あるピッチの繰り返しパタ
ーンが基板上に表れても、空間フィルター106かオペ
レータによってパターンを消去することができ、その結
果微小異物のみを検出することができる。
Here, in order to erase all the pitch patterns on the substrate, as shown in FIG. 18, the pattern pitch L1 which can be erased by the above spatial filter should be larger than the pattern pitch L2 which can be erased by the operator. . That is, as shown in FIG. 18, it is necessary that the erasure by the spatial filter and the erasure by the operator overlap. As a result, even if a repeated pattern having a certain pitch appears on the substrate, the pattern can be erased by the spatial filter 106 or the operator, and as a result, only the minute foreign matter can be detected.

【0112】ここで、図17に示すように、ピッチ可変
のPRESフィルター141は最小ピッチpf1 =1m
mから最大ピッチ2・pf1 =2mmまで連続的にピッ
チを変化できるように形成されている。また、空間フィ
ルター106(141)による検出器107上での干渉
現象を防ぐあるいは押さえるために、フィルター本数、
ピッチ、フィルター幅を制限する必要がある。つまり、
上記の最小空間フィルターピッチは製作上の限定だけで
なく、干渉現象を押さえるためにも限定される。この
際、以上のフィルター本数、フィールドサイズ、オペレ
ータサイズの間の関係式が重要になる。
Here, as shown in FIG. 17, the variable pitch PRES filter 141 has a minimum pitch pf1 = 1 m.
The pitch is continuously changed from m to a maximum pitch of 2 · pf1 = 2 mm. In order to prevent or suppress the interference phenomenon on the detector 107 due to the spatial filter 106 (141), the number of filters,
It is necessary to limit the pitch and filter width. That is,
The minimum spatial filter pitch described above is not only limited in terms of manufacturing, but also in order to suppress interference phenomena. At this time, the relational expression among the number of filters, the field size, and the operator size becomes important.

【0113】また、空間フィルター106(141)に
よるパターン消去の可否は以下説明するように、消去す
るパターンのピッチによるのではなく、直線状空間フィ
ルター141の本数によるものである。空間フィルター
面の大きさをD、最小空間フィルターピッチをpfs、
直線状空間フィルターの本数をnf、pfsの空間フィ
ルターにより遮光可能な最大パターンピッチをLmとす
る。検出器の視野をX、画素サイズをw、画素数をNと
する。オペレータによる2チップ比較の際のオペレータ
サイズをnoとする。
Whether the pattern can be erased by the spatial filter 106 (141) depends not on the pitch of the pattern to be erased but on the number of linear spatial filters 141, as described below. The size of the spatial filter surface is D, the minimum spatial filter pitch is pfs,
The number of linear spatial filters is nf, and the maximum pattern pitch that can be shielded by a spatial filter of pfs is Lm. Let X be the field of view of the detector, w be the pixel size, and N be the number of pixels. The operator size when comparing two chips by the operator is no.

【0114】[0114]

【数10】 pfs/D=λ/(N.A.・Lm) (数10) 検出エリア率αを十分に大きくとるには、Pfs / D = λ / (N.A. · Lm) (Formula 10) In order to make the detection area ratio α sufficiently large,

【0115】[0115]

【数11】 k・no・w=Lm (k>>1) (数11)(11) k · no · w = Lm (k >> 1) (11)

【0116】[0116]

【数12】 D/pfs=nf (数12) が、必要。D / pfs = nf (Equation 12) is required.

【0117】また、画素サイズは光学系の分解能付近に
設定されれば、検査時間からも検出性能からも必要十分
であるから、
If the pixel size is set near the resolution of the optical system, it is necessary and sufficient from the viewpoint of inspection time and detection performance.

【0118】[0118]

【数13】 w=k0・λ/N.A. (数13) (数11)式、(数12)式、(数13)式より、[Mathematical formula-see original document] w = k0. [Lambda] /N.A.

【0119】[0119]

【数14】 pfs=D/(k・k0・no) (数14)(14) pfs = D / (k · k0 · no) (14)

【0120】[0120]

【数15】 α=1−(1/k)=1−((no・k0)/nf) (数15) となり、検出エリア率αはオペレータサイズと直線状フ
ィルター本数のみにより決定される。k0は約1で有
り、オペレータサイズnoを3とすると、検出エリア率を
例えば、80%以上とするには、15本以上の直線状空
間フィルターがあればよいことになる。以上の検討結果
は、検出すべき対象のパターンのピッチにかかわらず、
画素サイズを検出器サイズと同等にし、概ね15本程度
以上の直線状空間フィルターを用いれば、全てのピッチ
のパターンに対応できることを意味する。
Α = 1− (1 / k) = 1 − ((no · k0) / nf) (Equation 15), and the detection area ratio α is determined only by the operator size and the number of linear filters. Assuming that k0 is about 1 and the operator size no is 3, in order to set the detection area ratio to, for example, 80% or more, it suffices to have 15 or more linear spatial filters. The above examination results show that regardless of the pitch of the pattern to be detected,
If the pixel size is made equal to the detector size and approximately 15 or more linear spatial filters are used, it means that patterns of all pitches can be handled.

【0121】(製作方法)以下、上記空間フィルター1
06の製作方法を説明する。本発明の空間フィルター1
06は、バネ状支持具に直線状フィルターを複数設置し
た形状を有していればよく、必ずしもここに説明した方
法によらないが、ここに説明した方法は本発明の空間フ
ィルターを効率よく安価に製作できるものである。
(Production method) Hereinafter, the spatial filter 1
The production method of No. 06 will be described. Spatial filter 1 of the present invention
06 may have a shape in which a plurality of linear filters are provided on a spring-like support, and the method does not necessarily depend on the method described here. It can be manufactured in

【0122】図19に製作方法を示す。本発明は、コイ
ルバネ121、121上に、等間隔に直線状フィルター
をエッチングで形成したフィルターシート165をのせ
各直線状フィルター141をはんだづけ、あるいは接着
剤等で設置する。ここで、コイルばね121、122及
び直線状フィルター141は強度の点からステンレス性
で有ることが望ましいが、ステンレス性の場合、半田が
のりにくいと言う欠点を有する。そこで、ステンレスに
表面にクロムをめっきしさらにクロムの酸化を防ぐため
に金をめっきするとよい。しかしながら、これらのめっ
きは必要不可決のものではなく半田をのりやすくするだ
けの目的である。従って、ステンレスの表面に直接作用
して半田をのりやすくするフラックスを用いることもで
きる。このような場合、クロム及び金めっきは必要な
い。
FIG. 19 shows a manufacturing method. In the present invention, a filter sheet 165 in which linear filters are formed at equal intervals by etching is placed on the coil springs 121, 121, and each linear filter 141 is soldered or installed with an adhesive or the like. Here, the coil springs 121 and 122 and the linear filter 141 are desirably made of stainless steel from the viewpoint of strength. However, in the case of stainless steel, there is a drawback that solder does not easily adhere. Therefore, it is preferable that the surface of stainless steel is plated with chromium and gold is further plated to prevent oxidation of chromium. However, these platings are not indispensable and are merely intended to make solder easier to apply. Therefore, a flux that acts directly on the surface of the stainless steel to facilitate soldering can be used. In such cases, chromium and gold plating are not required.

【0123】フィルターシート165内の直線状フィル
ター141は、上記説明した光学系103において基板
1上に照射された光源112の像のフーリエ変換の位置
での大きさか、10%から100%程度の余裕を持った
大きさに設定されるのが望ましい。ここで、フィルター
シート165のコイルばね121、122との接点に当
たる位置はコイルばねと同程度の太さが望ましい。従っ
て、直線状フィルター141のフィルター部と接点部は
太さを変える必要がある。この太さの変化する部分で
は、応力集中を避けるために滑らかに太さが変わる必要
がある。
The linear filter 141 in the filter sheet 165 has a size at the Fourier transform position of the image of the light source 112 irradiated onto the substrate 1 in the optical system 103 described above, or a margin of about 10% to 100%. It is desirable to set the size to have Here, it is desirable that the position where the filter sheet 165 comes into contact with the coil springs 121 and 122 is as thick as the coil springs. Therefore, it is necessary to change the thickness of the filter portion and the contact portion of the linear filter 141. In the portion where the thickness changes, it is necessary to smoothly change the thickness in order to avoid stress concentration.

【0124】上記フィルターシート165を、予めフィ
ルターシート165と等間隔に設置されたコイルばね1
21、122上にのせ、接点に半田とフラックスを混合
した半田ペースト166を適量のせる。ここで、半田ペ
ーストはフィルターシート165上に事前にのせておい
てもよい。
The filter sheet 165 is mounted on the coil spring 1 previously installed at an equal interval with the filter sheet 165.
21 and 122, and an appropriate amount of solder paste 166 mixed with solder and flux is applied to the contacts. Here, the solder paste may be put on the filter sheet 165 in advance.

【0125】ここで、直線状フィルター141の間隔を
変えた際も中央の直線状フィルターの位置が変わらない
ようにするために、つまり0次回折光を常に遮光するよ
うな構成にするために、フィルターシート165をのせ
る際に、コイルばね可動機構131の中心にフィルター
シート165の中心が来る必要がある。そのため、予め
可動機構131を稼働させ、可動機構131の中央部
(図19に如く、24、25に直角な一点鎖線で示
す。)にコイルばね121、122のフィルターシート
との接点部が来ていないときは、図20に示すようにコ
イルばねをコイルばね自身の中心軸23の周りに回転さ
せ、コイルばね可動機構131の中心24にフィルター
シート165の中心25が来るようにする必要がある。
Here, in order to keep the position of the central linear filter unchanged even when the interval between the linear filters 141 is changed, that is, to make the configuration that always blocks the zero-order diffracted light, the filter is used. When the sheet 165 is placed, the center of the filter sheet 165 needs to come to the center of the coil spring movable mechanism 131. Therefore, the movable mechanism 131 is operated in advance, and the contact portions of the coil springs 121 and 122 with the filter sheet come to the central part of the movable mechanism 131 (as shown by a dashed line perpendicular to 24 and 25 in FIG. 19). If not, it is necessary to rotate the coil spring around the center axis 23 of the coil spring itself so that the center 25 of the filter sheet 165 comes to the center 24 of the coil spring moving mechanism 131 as shown in FIG.

【0126】以上のコイルばね可動機構131の上に半
田ペースト166をのせたフィルターシート165をの
せ、全体を加熱して半田ペースト166を溶融させたあ
と自然冷却して完成する。ここでコイルばね可動機構全
体を加熱するのは加熱による残留応力を予防するためで
ある。
The filter sheet 165 on which the solder paste 166 is placed is placed on the above-described coil spring movable mechanism 131, and the whole is heated to melt the solder paste 166, and is then naturally cooled to complete. The reason why the entire coil spring moving mechanism is heated is to prevent residual stress due to heating.

【0127】本発明の空間フィルター機構106はコイ
ルばね121、122という弾性係数の小さいものを用
いているため残留応力に対してひずみが大きくなり、フ
ィルターの位置ずれにより、遮光性能つまり上記説明し
た空間フィルターリングの性能が劣ってしまう。このよ
うな残留応力によるひずみを取るためには上記可動機構
全体を加熱するのがよい。また、本空間フィルターは、
回折光を遮光するものであるため遮光時に乱反射等をな
くすために黒色に処理されたいるのが望ましい。この黒
色処理は、塗料を塗布したものであっても、黒染め処理
と言われる熱処理を伴うものであってもよい。また、こ
の黒色処理は、半田付けのあとにされても、フィルター
シート165上の接合部以外の部分、遮光部に対してだ
けフィルターシート165に対して成されるものであっ
てもよい。
Since the spatial filter mechanism 106 of the present invention uses coil springs 121 and 122 having a small elastic coefficient, the strain increases with respect to the residual stress. Filtering performance is inferior. In order to remove the strain due to such residual stress, it is preferable to heat the entire movable mechanism. Also, this spatial filter
Since the light is used to shield the diffracted light, it is desirable that the light be processed to be black in order to eliminate irregular reflection and the like when the light is shielded. This blackening treatment may be one in which a paint is applied, or may involve a heat treatment called a blackening treatment. Further, this black processing may be performed on the filter sheet 165 only for the portion other than the joint portion on the filter sheet 165 and the light shielding portion, even after the soldering.

【0128】以上、半田ぺースト166を用いた方法を
説明したが、必ずしも半田ペーストを用いる必要が有る
わけではなく、上記フィルターシート内の直線状フィル
ターを1本1本半田付けする方法であっってもよいのは
言うまでもない。
The method using the solder paste 166 has been described above. However, it is not always necessary to use a solder paste, and this is a method of soldering the linear filters in the filter sheet one by one. Needless to say, it may be.

【0129】(コンボルーションによる画像復元)図2
1に示すように、本発明による装置では、等ピッチに配
列された空間フィルター141により光線が回折し、結
像面に回折パターンを形成する。具体的には、点像の回
折像が結像面に形成される。この像は、0次の回折光の
周囲に±1次の回折光が現われている。このような回折
光が現われると、例えば本来のピークの周囲に±1次の
ピークが現われた信号26のような形状になり、異物が
3個に増えて検出されるばかりでなく、パターンの場合
は、パターンとして判断され消去あるいは検出感度が落
ちてしまうケ所が大きくなってしまう。これを回避する
ためには、直線状空間フィルターの幅を狭くすればよ
い。具体的には、空間フィルター141のピッチに対し
て直線状空間フィルターの幅が1/2の場合、上記1次
回折光は0次回折光の1/2倍なのに対し、空間フィル
ターのピッチに対して直線状空間フィルターの幅が1/
8の場合、上記1次回折光は0次回折光の1/30倍に
低減する。これらの結果は、空間フィルター106の形
状L(u,v)をフーリエ変換することによって算出された
ものである。従って、必要に応じ、空間フィルターのピ
ッチに対する直線状空間フィルター141の幅を選択す
る必要がある。また、特に、比率を小さく知る必要があ
る場合、回折パターンが空間フィルターによって十分に
遮光されるように、照明系102による基板1上に照射
された光源のフーリエ変換の位置での集光の仕方も変え
る必要がる。具体的には、照明の基板1に対する入射光
の内y方向成分の開口数を大きくすることによって達成
される。この際の照明のフーリエ変換面上での結像の大
きさはコヒーレント光の結像理論により算出される。
(Image restoration by convolution) FIG.
As shown in FIG. 1, in the apparatus according to the present invention, the light beams are diffracted by the spatial filters 141 arranged at equal pitches to form a diffraction pattern on the image plane. Specifically, a diffraction image of a point image is formed on the imaging surface. In this image, ± 1st-order diffracted light appears around the 0th-order diffracted light. When such diffracted light appears, for example, a signal 26 having a ± 1st order peak around the original peak is formed, and not only foreign substances are detected by increasing to three, but also in the case of a pattern. In this case, the location where erasing or detection sensitivity is reduced as a pattern is increased. In order to avoid this, the width of the linear spatial filter may be reduced. Specifically, when the width of the linear spatial filter is に 対 し て of the pitch of the spatial filter 141, the first-order diffracted light is 倍 times the 0th-order diffracted light, whereas the linear diffracted light is linear with respect to the pitch of the spatial filter. The width of the shape space filter is 1 /
In the case of 8, the first-order diffracted light is reduced to 1/30 times the 0th-order diffracted light. These results are calculated by Fourier transforming the shape L (u, v) of the spatial filter 106. Therefore, it is necessary to select the width of the linear spatial filter 141 with respect to the pitch of the spatial filter as needed. Also, particularly when it is necessary to know the ratio small, the method of condensing the light source irradiated on the substrate 1 by the illumination system 102 at the position of the Fourier transform so that the diffraction pattern is sufficiently shielded by the spatial filter. Also need to be changed. Specifically, this is achieved by increasing the numerical aperture of the y-direction component of the light incident on the substrate 1 for illumination. At this time, the size of the image of the illumination on the Fourier transform plane is calculated by the image formation theory of the coherent light.

【0130】また、ウイーナフィルターとして知られて
いる画像処理の方法によっても、上記の回折の影響は回
避できる。具体的には図21に示すように、空間フィル
ターの形状をL(u,v)とすると、予め1/L(u,v)の値を
求めてそのフーリエ変換を算出しておき、この結果を畳
み込み手段251により検出した画像に畳み込めばよ
い。このように畳み込み手段251により検出した画像
に畳み込めば、空間フィルター141による回折光を取
り除くことができる。ここで、1/L(u,v)の値は無限
大に発散する部分があるため、この値を必要十分な大き
なあたいに近似する必要がある。また、フーリエ変換の
結果得られる複素数の値は、概ね位相の反転する数値を
正負とし、大きさが複素数の絶対値になるように近似さ
れる。また、畳み込みされる画像を切り出す際も十分に
効果の有る最小の大きさになるように設定されるべきで
ある。
The above-described effect of diffraction can also be avoided by an image processing method known as a Wiener filter. Specifically, as shown in FIG. 21, assuming that the shape of the spatial filter is L (u, v), the value of 1 / L (u, v) is obtained in advance and its Fourier transform is calculated. May be convolved with the image detected by the convolution unit 251. By convolving the image detected by the convolution means 251 in this way, the diffracted light by the spatial filter 141 can be removed. Here, since the value of 1 / L (u, v) diverges to infinity, it is necessary to approximate this value to a sufficiently large value. The value of the complex number obtained as a result of the Fourier transform is approximated so that the value whose phase inverts substantially is positive or negative and the magnitude is the absolute value of the complex number. In addition, it is necessary to set the size of the image to be convoluted so as to have a minimum size that is sufficiently effective when cutting out the image.

【0131】(微細パターンに合わせてウエハを回転す
る)以上の、空間フィルターおよび繰り返しチップによ
るパターン除去では、空間フィルターにより除去される
パターンのピッチが小さい方がよく、繰り返しチップに
よる方法で除去されるパターンのピッチが大きい方がよ
い。特に、パターンとして除去されてしまう面積を少な
くするためには、繰り返しチップによる方法で除去され
るパターンのピッチは大きい方が望ましい。そこで、検
査に当たって、パターンとして除去されてしまう面積を
少なくなるように、基板上に形成されたパターンの形状
に応じて基板搬送時の基板の回転方向を決定するのがよ
い。具体的には、図22に示したように、空間フィルタ
ーで消せないパターンピッチL11、L12が有った場
合、より大きなパターンピッチL11の方向がセンサの
方向になるように方向28に走査するほうがよい。この
ような方向になるように、予め基板1を90度回転して
検査する構成とする。
In the above-described pattern removal using the spatial filter and the repetitive chip, the smaller the pitch of the pattern removed by the spatial filter is, the more the pattern is removed by the method using the repetitive chip. The larger the pitch of the pattern, the better. In particular, in order to reduce the area that is removed as a pattern, it is desirable that the pitch of the pattern removed by a method using a repetitive chip is large. Therefore, it is preferable to determine the rotation direction of the substrate during the transfer of the substrate according to the shape of the pattern formed on the substrate so as to reduce the area that is removed as a pattern in the inspection. Specifically, as shown in FIG. 22, when there are pattern pitches L11 and L12 that cannot be eliminated by the spatial filter, it is better to scan in the direction 28 so that the direction of the larger pattern pitch L11 is the direction of the sensor. Good. The inspection is performed by rotating the substrate 1 by 90 degrees in advance so as to be in such a direction.

【0132】(真上からの照明)ここで、例えば、微細
化と低抵抗の確保を実現するために、現状あるいは今後
の半導体デバイスは、高アスペクト比化が進んでいる。
このため、この段差の陰に隠れた異物あるいは欠陥は検
出できない。本発明は、このような対象に対しても焦点
深度がふかいため検査可能である。さらに、図23に示
すようにミラー168及びハーフミラー169を用い
て、上方から照明する照明光学系を用いることにより、
陰に隠れた異物あるいは欠陥も照明することができ、検
出可能となる。
(Illumination from Directly Above) Here, for example, in order to realize miniaturization and securing low resistance, the aspect ratio of a current or future semiconductor device is increasing.
For this reason, a foreign substance or defect hidden behind the step cannot be detected. The present invention can inspect such an object because the depth of focus is large. Further, by using an illumination optical system that illuminates from above using a mirror 168 and a half mirror 169 as shown in FIG.
Foreign matter or defects hidden behind shadows can also be illuminated and detected.

【0133】(TFTへの応用)TFT基板等基板が大
きく厚さが薄いものは、支持した際のひずみが大きい。
このような場合、図24に示すように、基板30を支持
部171、172で両持ち自由端支持し、照明のスポッ
トの長手方向31及び検出器の長て方向を支持端を結ぶ
方向32に垂直に設定し基板を方向32に平行に走査す
る構成にする。このような構成により、周辺部だけしか
支持できずひずみが大きくなる場合も、ひずみの方向を
照明及び検出器の方向に対して垂直にできるため、照明
及び検出器の方向ではひずみが生じないため、検出視野
内で検査対象を焦点深度内に入れることができる。さら
に、基板全体のひずみが大きい場合も、基板のひずみの
形状を計算により算出しやすいと言う効果もある。この
ため、基板の厚さ、長さ、幅、縦弾性係数、横弾性係数
等のパラメータをもとに、両持ち自由端支持のひずみを
算出し、この形状に合わせて、焦点が合うようにステー
ジを焦点方向に駆動させながら検査することを可能ので
きる。このような構成では、自動焦点検出機構が必要な
いという利点がある。以上の構成で、TFTのような大
型の基板30の異物等の欠陥の検査も可能となる。
(Application to TFT) A substrate such as a TFT substrate having a large substrate and a small thickness has a large distortion when supported.
In such a case, as shown in FIG. 24, the substrate 30 is supported at both ends by the supporting portions 171 and 172, and the longitudinal direction 31 of the illumination spot and the longitudinal direction of the detector extend in the direction 32 connecting the supporting ends. The substrate is set to be vertical and the substrate is scanned in parallel to the direction 32. With such a configuration, even when the distortion can be increased only by supporting the peripheral portion, since the direction of the distortion can be made perpendicular to the direction of the illumination and the detector, no distortion occurs in the direction of the illumination and the detector. In addition, the inspection object can be put within the depth of focus within the detection field of view. Further, even when the distortion of the entire substrate is large, there is an effect that the shape of the distortion of the substrate can be easily calculated. For this reason, based on parameters such as the thickness, length, width, longitudinal elastic modulus, and lateral elastic modulus of the substrate, the strain of the free-end support at both ends is calculated, and the focus is adjusted according to this shape. Inspection can be performed while driving the stage in the focal direction. Such a configuration has an advantage that an automatic focus detection mechanism is not required. With the above configuration, it is also possible to inspect a large substrate 30 such as a TFT for a defect such as a foreign substance.

【0134】また、検出ヘッドアレイを33、34に示
すように複数列用いた場合、それぞれの位置でひずみが
異なるため、基板30をz方向に調整するのでなく、検
出ヘッドアレイ33、34を独立に調整する必要があ
る。また、このような基板の検査で基板を平らな支持台
に固定して検査する場合はこのような構成は必ずしも必
要ないの言うまでもない。また、基板30の4すみを支
持することによって、ひずみを低減できる。
When a plurality of rows of detection head arrays are used as indicated by reference numerals 33 and 34, the distortion differs at each position. Need to be adjusted. Further, it is needless to say that such a configuration is not always necessary when the board is fixed on a flat support and the board is inspected. Further, by supporting the four corners of the substrate 30, distortion can be reduced.

【0135】(高精度異物検査装置)以上の、空間フィ
ルターを用いて検査装置は、以上説明したように、高速
小型だけを実現することだけが目的ではない。以上と全
く同じ構成で、図11に示すように物体側のフーリエ変
換レンズを交換することにより分解能を向上すれば、具
体的には、分解能を1ミクロン程度にすれば、最小0.1
から0.3ミクロンていどの異物あるいは欠陥を高速に検
査できる。また、分解能を3ミクロン程度にすれば、最
小0.3から0.8ミクロンていどの異物あるいは欠陥を高
速に検査できる。このような構成は、パターンの繰り返
し性を利用してノイズとなるパターンの信号を上手に消
去できるため、設計データ比較、あるいはセル比較、チ
ップ比較のパターン検査装置に比べて、大きな画素サイ
ズを用いても小さな異物あるいは欠陥を検査できるた
め、結果的に高速な検査を実現できる。
(High-Accuracy Foreign Inspection Apparatus) As described above, the inspection apparatus using the spatial filter is not intended to realize only a high-speed and compact size. With the same configuration as above, if the resolution is improved by replacing the Fourier transform lens on the object side as shown in FIG.
It can inspect any foreign matter or defect at a high speed from 0.3 microns. Further, if the resolution is set to about 3 microns, any foreign matter or defect having a minimum of 0.3 to 0.8 microns can be inspected at high speed. In such a configuration, a signal of a pattern which becomes a noise can be skillfully erased by utilizing the repeatability of the pattern, so that a larger pixel size is used as compared with a pattern inspection apparatus for design data comparison, cell comparison, or chip comparison. However, since a small foreign substance or a defect can be inspected, a high-speed inspection can be realized as a result.

【0136】このような検査でも、基本的に繰り返しパ
ターンのみの検査で有るため、繰り帰し性をもたない、
パターン部は検査対象外になる。この検査対象外の部分
は、別の検査装置で検査する、目視検査を実施する等の
工夫が必要になる。
Even in such an inspection, since it is basically an inspection of only a repeated pattern, it has no repeatability.
The pattern part is out of the inspection target. It is necessary to devise such a part that is not to be inspected, for example, to inspect it with another inspection device or to perform a visual inspection.

【0137】(検出ヘッドの利用)以上説明した異物欠
陥検出装置は、図25に示すように、基板1の1方向の
搬送中に検査するのが最も効果的であるため、基板1の
全域を検査するために、図25に示すように複数の検査
装置(検出ヘッド)を並列に配置して検査するのが望ま
しい。しかしながら、図26に示すように1ユニットの
検出ヘッド101を用いて基板の一部35だけを検査し
ても効果が十分発揮される場合が多い。一部の異物欠陥
検査で十分異物欠陥発生と言う以上事態を検出できるか
らである。もちろん、これは1ユニットである必要はな
く、必要に応じて複数のユニットを配置することができ
る。また、1ユニットあるいはそれ以上の検出ヘッドを
用い、図27(a), (b)に示すようにステージのxy走査
で基板全域を検査する構成を用いてもよい。
(Utilization of Detecting Head) As described above, the foreign matter defect detecting device is most effective to inspect the substrate 1 while the substrate 1 is being transported in one direction. In order to perform the inspection, it is desirable to arrange a plurality of inspection devices (detection heads) in parallel as shown in FIG. However, as shown in FIG. 26, even if only a part 35 of the substrate is inspected using one unit of the detection head 101, the effect is often sufficiently exhibited. This is because some foreign matter defect inspections can detect a situation rather than the occurrence of foreign matter defects. Of course, this need not be one unit, and multiple units can be arranged as needed. A configuration in which one unit or more detection heads are used and the entire substrate is inspected by xy scanning of the stage as shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b) may be used.

【0138】(パターン形状に合わせたダイナミック検
査)図28に、繰り返しパターンのピッチが基板内で変
化する場合の検査装置について示す。この実施例は、繰
り返しパターンピッチ検出部174、検出ヘッド101
から構成される。
(Dynamic Inspection According to Pattern Shape) FIG. 28 shows an inspection apparatus in the case where the pitch of the repetitive pattern changes in the substrate. In this embodiment, the repetitive pattern pitch detection unit 174 and the detection head 101
Consists of

【0139】基板が搬送されると、まず、繰り返しパタ
ーンピッチ検出部174で検出された信号を基に、パラ
メータ算出手段212で上記説明した周波数解析の方法
などを用い繰り返しパターンのピッチが算出される。こ
こで算出されたピッチは、検出ヘッド101に送られ、
空間フィルターのピッチ、オペレータのピッチが変更さ
れる。検出ヘッド101では、ピッチ検出部174ピッ
チが算出された部分が検出ヘッド101の検査位置に搬
送された時点で、検査される。検査は常時ピッチが算出
されながら、進行する。ここで、パターンのピッチが不
連続に変化しない場合は、この方法で検査可能である。
ピッチが不連続に変化した場合は、特にピッチの設定が
間に合わない可能性がある。このような場合は、ピッチ
の設定が終了するまで、搬送系送りをとめておく必要が
ある。
When the substrate is conveyed, first, the pitch of the repetitive pattern is calculated by the parameter calculating means 212 using the above-described frequency analysis method based on the signal detected by the repetitive pattern pitch detecting section 174. . The calculated pitch is sent to the detection head 101,
The pitch of the spatial filter and the pitch of the operator are changed. In the detection head 101, the inspection is performed when the portion in which the pitch detection unit 174 calculates the pitch is conveyed to the inspection position of the detection head 101. The inspection proceeds while the pitch is constantly calculated. Here, when the pattern pitch does not change discontinuously, inspection can be performed by this method.
When the pitch changes discontinuously, there is a possibility that the setting of the pitch may not be in time. In such a case, it is necessary to stop the feeding of the transport system until the pitch setting is completed.

【0140】(サインカーブ回折格子による回折干渉
法)以下、回折光と干渉光を組み合わせたパターン検査
方法について図29を用いて説明する。この装置は、基
本的には、以上説明した空間フィルターを用いた検査装
置と同じであり、照明系102、検出光学系103空間
フィルターユニット106、検出記107から構成さ
れ、さらに、空間フィルターの位置に透明な基板で作成
された、サインカーブの位相分布を持つ回折格子17
5、及び、駆動機構176を追加したものである。ここ
で、上記説明した方法は、チップの繰り返しを用いたパ
ターン除去処理を図4に示した電気処理系で実現してい
る。以上説明したようにこの方法では、パターン内にあ
る異物は特に大きなものでないと検査できないという問
題を有していた。さらに、図14に示したように、以上
説明したように、このような大きな背景ノイズのなかに
ある情報は、均一に確実にオフセットをなくすことがで
きる光処理等の方法によってのみ検出できる。そこで、
以上のチップの繰り返しを用いたパターン除去処理を光
学的な方法、具体的には、干渉法で実現しようとするも
のである。
(Diffraction Interferometry Using Sine-Curve Diffraction Grating) A pattern inspection method combining diffracted light and interference light will be described below with reference to FIG. This apparatus is basically the same as the inspection apparatus using the spatial filter described above, and includes an illumination system 102, a detection optical system 103, a spatial filter unit 106, and a detection mark 107. Grating 17 having a sine curve phase distribution formed on a transparent substrate
5 and a drive mechanism 176 are added. Here, in the method described above, the pattern removal processing using the repetition of the chip is realized by the electric processing system shown in FIG. As described above, this method has a problem that foreign substances in a pattern cannot be inspected unless they are particularly large. Further, as shown in FIG. 14, as described above, information in such a large background noise can be detected only by a method such as light processing that can eliminate the offset uniformly and reliably. Therefore,
The pattern removal processing using the repetition of the above chips is to be realized by an optical method, specifically, an interference method.

【0141】ここで、図29に示した照明は基板に対し
て、透過光で示しているが、透過光であっても、反射光
であっっても差しつかえない。ここで、照明は、すくな
くても1軸方向はコヒーレントに照明される。ここで、
繰り替えしパターン37、38が有った場合、それぞれ
から射出した光の主光線(0次回折光)は、それぞれの
光軸を進み、検出記107上にそれぞれの像を結像す
る。ところが、フーリエ変換面に回折格子175が設置
されているために、光は、回折し、±1次方向に回折光
を射出する。ここで、重要なのは、回折格子175とし
て、サインカーブ(コサインンカーブもお同じ)を用い
ているため、0次回折光はなくなり(光強度が0)、±
1次光だけになて射出する点である。ここで、駆動機構
により回折格子175を光軸方向に調整することによ
り、パターン37からの+1次光とパターン38からの
−1次光を検出器上で重ねることができる。さらに、照
明側、あるいは光軸の適当な位置に位相をπずらすよう
な位相板178を載置すれば、検出記107上で2つの
光束を干渉させることができる。結果的に、途中の光束
の位相へかも補正できるように位相板178の位相変化
を微調整できるようにすれば、干渉によりチップの繰り
返しを用いたパターン除去処理実現できる。
Here, the illumination shown in FIG. 29 is shown as transmitted light with respect to the substrate, but it may be transmitted light or reflected light. Here, the illumination is coherently illuminated in at least one axial direction. here,
When there are repeated patterns 37 and 38, the principal ray (0th-order diffracted light) of the light emitted from each travels along each optical axis and forms each image on the detection mark 107. However, since the diffraction grating 175 is provided on the Fourier transform surface, the light is diffracted and emits diffracted light in the ± first order directions. What is important here is that since the sine curve (the same cosine curve) is used as the diffraction grating 175, the zero-order diffracted light disappears (light intensity is 0), and ±
The point is that the light is emitted only to the primary light. Here, by adjusting the diffraction grating 175 in the optical axis direction by the driving mechanism, the +1 order light from the pattern 37 and the −1 order light from the pattern 38 can be superposed on the detector. Further, if a phase plate 178 that shifts the phase by π is placed on the illumination side or at an appropriate position on the optical axis, two light beams can be caused to interfere on the detection mark 107. As a result, if the phase change of the phase plate 178 can be finely adjusted so that the phase of the light beam in the middle can also be corrected, pattern removal processing using repetition of chips by interference can be realized.

【0142】さらに、回折格子175と駆動機構176
をSAW等の超音波による表面波による屈折率可変機構を
用いて、回折格子の格子間距離を超音波の波長を変えて
適当に可変すれば、回折格子175から射出するそれぞ
れの+1次光−1次光を全く同一の方向に射出させ、検
出器上で重ねることができる。この方法では、回折格子
175上にサインカーブを自動的に作成できる効果があ
る。また、回折格子175を光軸方向に可動させる必要
はない。もちろん、これらを併用してもよい。
Further, the diffraction grating 175 and the driving mechanism 176
If the distance between the gratings of the diffraction grating is appropriately changed by changing the wavelength of the ultrasonic wave using a refractive index variable mechanism based on a surface wave caused by an ultrasonic wave such as SAW, each + 1st-order light beam emitted from the diffraction grating 175 can be obtained. Primary light can be emitted in exactly the same direction and superimposed on the detector. This method has an effect that a sine curve can be automatically created on the diffraction grating 175. Further, it is not necessary to move the diffraction grating 175 in the optical axis direction. Of course, these may be used in combination.

【0143】また、以上は回折格子としてサインカーブ
のものを用いたが、必ずしもこのかぎりでなく、十分お
おきな間隔はなれたパターン37、38を比較する場合
は、サインカーブでないことから生じる0次回折光の影
響を押さえることができるため、サインカーブで有る必
要はない。また、図29(b)には、パターンを照明する
際にそれぞれパターンのピッチ分離れた場所のみをスポ
ットで照明する構成を示した。この構成では、光源17
9は、走査装置を有しており、ハーフミラー180、ミ
ラー181を介して、パターンのピッチ分離れた場所の
みをスポットで照明する。このような構成により、正確
な位相ずれπを作り出せ、検出性能を向上できる。
In the above description, a diffraction grating having a sine curve is used. However, the present invention is not limited to this. When comparing the patterns 37 and 38 with a sufficiently large interval, the 0th-order diffracted light generated due to the non-sine curve is used. It is not necessary to have a sine curve because the influence can be suppressed. FIG. 29B shows a configuration in which, when illuminating a pattern, only spots separated by pitches of the pattern are illuminated with spots. In this configuration, the light source 17
Numeral 9 has a scanning device, and illuminates only a portion of the pattern separated by a pitch via a half mirror 180 and a mirror 181 with a spot. With such a configuration, an accurate phase shift π can be created, and the detection performance can be improved.

【0144】(その他)以上の検査装置は、以上説明し
たように、搬送中の基板上の異物あるいは欠陥を検査す
るものであるから、搬送中に基板が検出光学系の焦点深
度内に入っている必要がある。そこで、精度のさほど高
くない搬送系中でも検査可能とするために焦点深度は深
いほうがよい。そこで、検出分解能より焦点深度を優先
するために、検出光学系中に絞りを設置し、焦点深度を
大きくしてもよい。
(Others) As described above, the inspection apparatus is for inspecting foreign substances or defects on the substrate being transported, so that the substrate may fall within the depth of focus of the detection optical system during transport. Need to be. Therefore, it is preferable that the depth of focus is deep in order to enable inspection even in a transport system that is not so high in accuracy. Therefore, in order to give priority to the depth of focus over the detection resolution, an aperture may be provided in the detection optical system to increase the depth of focus.

【0145】以上説明した検査装置では、直線状フィル
ターを用いているが、このフィルターは必ずしもこのよ
うなフィルターである必要はなく、液晶表示素子を用い
たフィルターであっても、また、塩化銀をもちいた可逆
的な光カットフィルターであっても、また、複素共役型
の非線形素子を用いてもよい。
In the inspection apparatus described above, a linear filter is used. However, this filter is not necessarily required to be such a filter. A reversible light cut filter used may be used, or a complex conjugate type nonlinear element may be used.

【0146】また、以上の実施例は、照明光が情報から
の光、即ち、反射光の場合を示したが、本発明の効果を
得る場合は、これに限定されるものではなく、透過光の
照明を持つ構成であって、何ら差しつかえない。
In the above embodiments, the case where the illumination light is light from information, that is, reflected light has been shown. It is a configuration with the lighting of, no problem.

【0147】また、本発明の検査装置で検出した異物欠
陥情報は、異物欠陥の数をカウントすることにより異常
を検出するばかりでなく、異物欠陥の発生分布を知るこ
とにより異物欠陥の発生原因を類推する手掛かりにもな
りうる。また、高精度の検査装置による結果から、本発
明のモニターの配置、配置数、感度等が設定されるとよ
い。
The foreign object defect information detected by the inspection apparatus of the present invention not only detects an abnormality by counting the number of foreign object defects but also determines the cause of the foreign object defect by knowing the occurrence distribution of the foreign object defects. It can be a clue to analogy. Further, the arrangement, the number of monitors, the sensitivity, and the like of the monitor of the present invention may be set based on the result of the high-precision inspection device.

【0148】本発明の照明系は、照明系102として検
出系に独立して構成されているが、この照明系は検出系
の一部を用いることで、省略することができる。具体的
には、検出光学系のフーリエ変換面に半導体レーザ及び
適切な焦点距離のシリンドリカルレンズを載置すること
で実現可能である。このようにすることにより検出ヘッ
ドをさらに小型、軽量にでき、また、安価にできる。
Although the illumination system of the present invention is configured independently of the detection system as the illumination system 102, this illumination system can be omitted by using a part of the detection system. Specifically, this can be realized by mounting a semiconductor laser and a cylindrical lens having an appropriate focal length on the Fourier transform surface of the detection optical system. By doing so, the detection head can be made smaller, lighter, and inexpensive.

【0149】以上の構成では、半導体レーザを用いてい
るが必ずしもこれに限らずガスレーザ、固体レーザ、ほ
ぼ短波長、点光源の白色光でも本発明の効果は得られ
る。
In the above configuration, a semiconductor laser is used. However, the present invention is not limited to this, and the effects of the present invention can be obtained with a gas laser, a solid laser, an almost short wavelength, and a white light from a point light source.

【0150】また、以上の小型異物検出ヘッドは、空間
フィルターユニット106を用いているが、これを用い
ずに、半導体レーザ112を偏光照明として、空間フィ
ルター106の位置にこの照明の偏光を遮光する方向の
偏光板を載置してもほぼ同様の異物検出効果を期待でき
る。この場合、偏光の方向は、p偏光であっても、s偏
光であっても差しつかえないが、s偏光の方が検出性能
を期待できる。また、偏光板は、必ずしも空間フィルタ
ー106の位置に入れる必要はなく検出光学系103内
のどこでもよく、また、半導体レーザ112も偏光出力
のものである必要はなく、照明系102内の適当な位置
に偏光板を挿入してもよい。もちろんこの場合、偏光を
利用する他の異物検査装置のように検出性能は、空間フ
ィルターを用いた場合よりやや落ちるが、空間フィルタ
ーのパラメータ設定、調整等の面倒な手間や、装置を省
略できるという効果を有する。またこのように偏光板を
用いる場合であっても、上記説明したように繰り返しパ
ターン周囲の非繰り返しパターンからの散乱光は十分に
消去できないため、本発明のオペレータ処理系203は
効果を発揮する。同時に、オペレータ処理系203の機
能を向上するためのテレセントリック光学系103’の
効果も大きい。従って、基板1の回転ずれ調整機構も必
要である。しかしながら、基本的には、偏光板を用いる
方法は基板の回転ずれには強いものであって、回転ずれ
は、必ずしも合わせる必要はない。さらに、テストエレ
メントグループのパターンを消去するための手段も同様
に必要になる。これらの手段は、以上説明したように、
全て同時に必要になるものではなく、それぞれ一つづつ
あるいは任意の複数の組み合わせで用いてもおおきな効
果が期待できるものである。従って、検出すべき異物の
大きさ、必要な検出性能、検出すべき対象基板の条件等
に応じて、実験的にあるいは、高精度欠陥異物検査装置
の検出条件に合わせて組み合わせられるべきものであ
る。
Although the small foreign matter detection head described above uses the spatial filter unit 106, the semiconductor laser 112 is used as polarized light without using the spatial filter unit 106, and the polarized light of this illumination is shielded at the position of the spatial filter 106. Almost the same foreign matter detection effect can be expected even if a polarizing plate in the direction is mounted. In this case, the polarization direction may be p-polarized light or s-polarized light, but s-polarized light can be expected to have higher detection performance. In addition, the polarizing plate does not necessarily need to be placed at the position of the spatial filter 106 and may be anywhere in the detection optical system 103. Also, the semiconductor laser 112 does not need to have a polarization output, A polarizing plate may be inserted in the device. Of course, in this case, the detection performance is slightly lower than in the case of using a spatial filter, as in other foreign matter inspection devices that use polarized light. Has an effect. Even when the polarizing plate is used, the scattered light from the non-repeated pattern around the repetitive pattern cannot be sufficiently eliminated as described above, so that the operator processing system 203 of the present invention is effective. At the same time, the effect of the telecentric optical system 103 'for improving the function of the operator processing system 203 is great. Therefore, a mechanism for adjusting the rotational displacement of the substrate 1 is also required. However, basically, the method using the polarizing plate is strong against the rotational deviation of the substrate, and the rotational deviation does not always need to be adjusted. Further, a means for erasing the pattern of the test element group is also required. These means, as explained above,
Not all of them are required at the same time, and a great effect can be expected even if they are used one by one or in an arbitrary plural combination. Therefore, they should be combined experimentally or in accordance with the detection conditions of a high-precision defect foreign matter inspection device, depending on the size of the foreign matter to be detected, the required detection performance, the conditions of the target substrate to be detected, and the like. .

【0151】また、偏光板と空間フィルター106を組
み合わせて用いると異物欠陥の検出性能はさらに向上す
る。この場合も、これらの手段は、以上説明したよう
に、全て同時に必要になるものではなく、それぞれ一つ
づつあるいは任意の複数の組み合わせで用いてもおおき
な効果が期待できるものである。検出光量がやや落ちる
ため、照明の照度を向上する必要がある。この場合も、
具体的には、N.A.の大きな光学系を用いるなどの構成に
より、基板上のビーム幅を小さくし、ステージの精度を
向上する必要が有る。このような場合、例えば、縞パタ
ーンを投影する方法やレーザビームの変位を検出するな
どの周知の自動焦点機構が必要になる。
When the polarizing plate and the spatial filter 106 are used in combination, the performance of detecting foreign matter defects is further improved. Also in this case, as described above, these means are not required all at the same time, and a great effect can be expected even if they are used one by one or in an arbitrary plural combination. Since the amount of detected light is slightly reduced, it is necessary to improve the illuminance of illumination. Again,
Specifically, it is necessary to reduce the beam width on the substrate and improve the precision of the stage by using an optical system having a large NA. In such a case, for example, a well-known automatic focusing mechanism such as a method of projecting a stripe pattern or detecting a displacement of a laser beam is required.

【0152】半導体製造工程の量産立上げ及び量産ライ
ンの異物検査方法及びその装置の構成ブロック図の一例
を図31に示す。
FIG. 31 shows an example of a configuration block diagram of a method and apparatus for starting up mass production in a semiconductor manufacturing process and inspecting foreign substances on a mass production line.

【0153】図31において、この半導体製造工程の量
産立上げ及び量産ラインの異物検査装置は、露光装置5
11エッチング装置512と洗浄装置513とイオン打
込装置514とスパッタ装置515とCVD装置516
等から成る半導体製造装置群510と、温度センサ52
1と搬送系内異物モニタ522と圧力センサ523と処
理装置内異物モニタ524等から成るセンシング部52
0およびそのセンシング部コントロールシステム525
と、ガス供給部531と水供給部532からなるユーテ
ィリティ群530と、水質サンプリングウェハ541と
ガスサンプリングウェハ542と装置内サンプリングウ
ェハ543とデバイスウェハ544と雰囲気サンプリン
グウェハ545から成るサンプリング部540と、ウェ
ハ異物検出部551とパターン欠陥検出部552から成
る検出部550と、走査形電子顕微鏡(SEM)と2次
イオン質量分析装置(SIMS)562と走査形トンネ
ル顕微鏡/分光装置(STM/STS)563と赤外分
光分析装置564等から成る分析部560と、異物致命
性判定システム571と微小異物原因究明システム57
2と汚染源対策システム573とから成る対応システム
570とより構成される。またこれらの構成要素はライ
ン対応のオンライン異物検査システム581と量産立上
げライン対応のオフライン異物検査システム582とに
分けられ、これらをあわせて半導体製造工程の量産立上
げおよび量産ライン異物検査システム580を成す。
In FIG. 31, the mass production start-up in the semiconductor manufacturing process and the foreign substance inspection apparatus for the mass production line are performed by the exposure apparatus 5
11 etching apparatus 512, cleaning apparatus 513, ion implantation apparatus 514, sputtering apparatus 515, CVD apparatus 516
And a temperature sensor 52.
1, a foreign matter monitor 522 in the transport system, a pressure sensor 523, a foreign matter monitor 524 in the processing apparatus, and the like
0 and its sensing unit control system 525
A utility group 530 including a gas supply unit 531 and a water supply unit 532; a sampling unit 540 including a water quality sampling wafer 541, a gas sampling wafer 542, an in-apparatus sampling wafer 543, a device wafer 544, and an atmosphere sampling wafer 545; A detection unit 550 including a foreign matter detection unit 551 and a pattern defect detection unit 552; a scanning electron microscope (SEM); a secondary ion mass spectrometer (SIMS) 562; and a scanning tunneling microscope / spectrometer (STM / STS) 563; An analysis unit 560 including an infrared spectrometer 564, a foreign matter fatality determination system 571, and a minute foreign matter cause investigation system 57
2 and a pollution source countermeasure system 573. These components are divided into an on-line foreign substance inspection system 581 corresponding to the line and an off-line foreign substance inspection system 582 corresponding to the mass production start-up line, and the mass production start-up and mass production line foreign substance inspection system 580 in the semiconductor manufacturing process are combined. Make.

【0154】従って、図に示すように、量産立上げ時と
量産ラインを分けることにより、量産立上げ時の異物の
検出、分析、評価装置を効率よく稼動させることができ
て量産立上げを迅速にできるとともに、量産ラインで用
いられる異物の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモ
ニタリング装置にして量産ラインの軽量化が図られる。
Therefore, as shown in the figure, by separating the mass production line from the mass production line, the foreign matter detection, analysis and evaluation device can be efficiently operated at the mass production start, and the mass production can be started quickly. In addition, the inspection and evaluation equipment for foreign substances used in the mass production line can be reduced to a necessary and simple monitoring device to reduce the weight of the mass production line.

【0155】次に、オンライン異物検査システム581
のオンラインモニタである搬送系内異物モニタ522と
処理装置内異物モニタ524について、一実施例を示
す。図32は半導体製造装置群510の中でも特に大量
不良の多い枚葉式CVD装置516の搬送系にオンライ
ンモニタである異物モニタ3101(図1に概略構成を
示す。)を適用した例である。異物モニタ3101を有
するローダ3102と予備室3103と反応室3104
と加熱部3105とガスシステム3106とコントロー
ラ3107と上位CPU3108から構成されている。
ローダ部3102に置かれたローダカセット3109か
ら予備室3103に製品ウェハ3111を搬送し、ゲー
トバルブ3112を閉じ、予備室3103を排気する。
次に、ゲートバルブ3113を開け、予備室3103と
反応室3104の製品ウェハ3111(1)を交換し、
ゲートバルブ3113を閉じ、反応室3104で膜生成
を開始する。膜生成中に予備室3103を大気圧に戻
し、ゲートバルブ3112を開け、製品ウェハ3111
を回収し、アンローダカセット3110に搬送する途中
で、異物モニタ3101(図1に概略構成を示す。)で
製品ウェハ3111(1)上の異物を計測する。ゲート
バルブ3112直前に異物モニタ3101を配し、膜生
成前後の異物を比較しても良い。
Next, the online foreign matter inspection system 581
An example of the foreign matter monitor 522 in the transport system and the foreign matter monitor 524 in the processing apparatus, which are online monitors of the present invention, will be described. FIG. 32 shows an example in which a foreign substance monitor 3101 (schematic configuration is shown in FIG. 1) which is an online monitor is applied to a transport system of a single wafer type CVD apparatus 516 having a large number of defects among semiconductor manufacturing apparatuses 510. A loader 3102 having a foreign substance monitor 3101, a preliminary chamber 3103, and a reaction chamber 3104
, A heating unit 3105, a gas system 3106, a controller 3107, and a host CPU 3108.
The product wafer 3111 is transferred from the loader cassette 3109 placed in the loader unit 3102 to the preliminary chamber 3103, the gate valve 3112 is closed, and the preliminary chamber 3103 is evacuated.
Next, the gate valve 3113 is opened, and the product wafer 3111 (1) in the preliminary chamber 3103 and the reaction chamber 3104 is exchanged.
The gate valve 3113 is closed, and film formation is started in the reaction chamber 3104. During the film formation, the preliminary chamber 3103 is returned to the atmospheric pressure, the gate valve 3112 is opened, and the product wafer 3111 is opened.
During the transportation of the collected wafer to the unloader cassette 3110, the foreign matter on the product wafer 3111 (1) is measured by the foreign matter monitor 3101 (schematic configuration is shown in FIG. 1). A foreign substance monitor 3101 may be provided immediately before the gate valve 3112 to compare foreign substances before and after film formation.

【0156】次に、異物モニタ3101(図1に概略構
成を示す。)の構成について図33より説明する。ま
ず、異物モニタ3101の異物検査開始側に設けたウェ
ハ回転方向検出器3121(162)で製品ウェハ31
11(1)のオリフラの方向を検出し、製品ウェハ31
11(1)の回転方向を検出する。その後、異物検出光
学系3122(101)で製品ウェハ3111(1)上
の異物検査を全面において行う。次に異物モニタ310
1より得られた異物情報を異物情報処理系3123で処
理し、異物の異常発生があれば、アラーム等で知らせ
る、あるいは装置停止機能3124により装置本体31
25を停止することができる。また、キーボード312
6とCRT3127(230)により異物表示を行な
う。さらに、異物解析システム3128と連動されてお
り、データのやり取りが可能である。例えば、システム
3128より製品ウェハ3111(1)の名前、場所、
サンプリング等ほしいデータの命令を送信することによ
り、異物情報処理系3123よりそれらのデータを得る
ことができる。ここで、本異物モニタ3101では、異
物検出光学系3122(101)は異物情報処理系31
23(202、203、206−211、212−21
3、229、230、232)とは別体に成っており、
さらに、ステージ系を有しておらず、処理装置の搬送系
を利用する構成と成っている。しかし、もちろんステー
ジ系を有する構成も可能である。したがって、本異物モ
ニタ3101の外形寸法は、幅W、奥行きL、高さHが
それぞれ1m以内、あるいは、本異物モニタ3101の
幅Wがウェハの幅Wwより短く、小型を可能にしてい
る。また、本異物モニタ3101は、自動較正機能を有
しており、製造装置間及び工程間で製品ウェハ表面の反
射率が異なるので、反射率を自動計測し、異物検出光学
系の照明光量にフィードバックすることにより対処で
き、めんどうな較正を必要としない。さらに、異物検出
光学系3122(103)の検出レンズの焦点深度dは
次式から算出され、0.1〜0.5mmと深いため自動焦
点を必要としない。
Next, the configuration of the foreign substance monitor 3101 (the schematic configuration is shown in FIG. 1) will be described with reference to FIG. First, the product wafer 31 is detected by the wafer rotation direction detector 3121 (162) provided on the foreign substance inspection start side of the foreign substance monitor 3101.
The orientation of the orientation flat 11 (1) is detected, and the product wafer 31 is detected.
The rotation direction of 11 (1) is detected. After that, a foreign substance inspection on the product wafer 3111 (1) is performed on the entire surface by the foreign substance detection optical system 3122 (101). Next, the foreign substance monitor 310
1 is processed by the foreign matter information processing system 3123, and if there is an abnormality of the foreign matter, the foreign matter information is notified by an alarm or the like, or the apparatus main body 31
25 can be stopped. Also, the keyboard 312
6 and CRT 3127 (230) to display foreign matter. Further, it is linked with the foreign substance analysis system 3128, and can exchange data. For example, from the system 3128, the name, location,
By transmitting a command of desired data such as sampling, the data can be obtained from the foreign matter information processing system 3123. Here, in the foreign substance monitor 3101, the foreign substance detection optical system 3122 (101) is connected to the foreign substance information processing system 31.
23 (202, 203, 206-211, 212-21
3, 229, 230, 232)
Further, the apparatus does not have a stage system, and uses a transport system of the processing apparatus. However, of course, a configuration having a stage system is also possible. Therefore, the external dimensions of the foreign substance monitor 3101 are such that the width W, the depth L, and the height H are each within 1 m, or the width W of the foreign substance monitor 3101 is shorter than the width Ww of the wafer, thereby enabling downsizing. In addition, the foreign substance monitor 3101 has an automatic calibration function, and since the reflectance of the product wafer surface differs between manufacturing apparatuses and processes, the reflectance is automatically measured and fed back to the illumination light amount of the foreign substance detection optical system. And does not require cumbersome calibration. Further, the depth of focus d of the detection lens of the foreign object detection optical system 3122 (103) is calculated from the following equation, and is 0.1 to 0.5 mm, which does not require an automatic focus.

【0157】[0157]

【数16】 d=0.5λ/(N.A.)2 (数16) ここで、λは光の波長、N.A.は検出レンズの開口数
である。さらに、小型なので、ユニット交換が可能であ
り、装置への搭載及びセッティングが容易な構造に成っ
ており、メンテナンスが楽である。
D = 0.5λ / (NA) 2 (Equation 16) where λ is the wavelength of light and N.A. A. Is the numerical aperture of the detection lens. Furthermore, because of its small size, the unit can be replaced, and the structure is easy to mount and set on the apparatus, so that maintenance is easy.

【0158】図34よりウェハ回転方向検出器3121
(162)の検出方法について説明する。数個以上の発
光点3131を有する照明系の下を製品ウェハ3111
(1)がウェハ移動方向3133に沿って通過し、31
32の位置から3134の位置に移動する。図にウェハ
回転方向検出器3121の照明系の発光点から出た照明
光の製品ウェハ3111(1)上の軌跡3135を示
す。発光点Aの場合、照明光が製品ウェハ3111
(1)に当たる時間Asと製品ウェハ3111からはず
れる時間Aeを測定し、これを他の発光点B〜Gについ
ても行う。以上のデータと製品ウェハ3111の移動時
間により製品ウェハ3111のオリフラの方向を求め、
製品ウェハ3111の回転方向を計算する。また、製品
ウェハ3111の回転方向の検出方法として、スクライ
ブエリア検出、チップ検出、アライメントマーク等特殊
マーク検出がある。
Referring to FIG. 34, wafer rotation direction detector 3121
The detection method (162) will be described. A product wafer 3111 is placed under an illumination system having several or more light emitting points 3131.
(1) passes along the wafer movement direction 3133 and 31
It moves from the position 32 to the position 3134. The figure shows a locus 3135 on the product wafer 3111 (1) of the illumination light emitted from the light emitting point of the illumination system of the wafer rotation direction detector 3121. In the case of the light emitting point A, the illumination light is
The time As corresponding to (1) and the time Ae deviating from the product wafer 3111 are measured, and this is also performed for the other light emitting points B to G. The orientation of the orientation flat of the product wafer 3111 is obtained from the above data and the moving time of the product wafer 3111,
The rotation direction of the product wafer 3111 is calculated. As a method of detecting the rotation direction of the product wafer 3111, there are scribe area detection, chip detection, and detection of a special mark such as an alignment mark.

【0159】従って、本異物モニタ3101(図1に概
略構成を示す。)は、ウェハ回転方向検出器3121
(162)で得られた製品ウェハ3111(1)の回転
方向と、図5に示すように、オリフラの延長線X軸とそ
れと直交し製品ウェハ3111(1)の外周と接するY
軸の交点を仮想原点3141とするオリフラ基準の座標
あるいは回路パターン3142の延長線の交点を仮想原
点143とする回路パターン3142基準の座標によ
り、製品ウェハ3111(1)上の検出した異物の位置
の情報を得ることができる異物座標管理が可能である。
Therefore, the foreign substance monitor 3101 (schematic configuration is shown in FIG. 1) is a wafer rotation direction detector 3121.
The rotation direction of the product wafer 3111 (1) obtained in (162) and, as shown in FIG.
The position of the detected foreign matter on the product wafer 3111 (1) is determined by the coordinates based on the orientation flat with the intersection of the axes as the virtual origin 3141 or the coordinates based on the circuit pattern 3142 with the intersection of the extension of the circuit pattern 3142 as the virtual origin 143. Foreign object coordinate management that can obtain information is possible.

【0160】また、装置内の発塵分布を知るため、図3
6に示すように、各製品ウェハ3111(1)の回転方
向が様々な方向3142、3143、3144、314
5で搬送されてきても、3145のように、搬送方向3
150と製品ウェハ3111(1)の外周が接するx軸
とそれと直行し製品ウェハ3111(1)の外周が接す
るy軸から成る製品ウェハ3111(1)の回転方向に
よらない装置基準の異物座標管理も有している。装置内
に発塵があれば、3146のように規則的な異物分布を
示す。
In order to know the distribution of dust in the apparatus, FIG.
As shown in FIG. 6, the rotation direction of each product wafer 3111 (1) varies in various directions 3142, 3143, 3144, 314.
5, the transport direction 3
Device-based foreign object coordinate management that does not depend on the rotation direction of the product wafer 3111 (1) consisting of the x-axis at which the outer periphery of the product wafer 3111 (1) contacts the outer periphery of the product wafer 3111 (1) and the y-axis at right angles to the outer periphery of the product wafer 3111 (1). Also have. If there is dust in the apparatus, a regular distribution of foreign substances as shown by 3146 is shown.

【0161】更に、本異物モニタ3101(図1に概略
構成を示す。)のウェハ回転方向検出器3121(16
2)は、製品ウェハ3111(1)の回転方向を検出す
ると同時に製品ウェハ3111の搬送速度を求めること
ができるので、製品ウェハ3111の搬送速度に同期し
て検出器、例えば、CCDリニアセンサのスキャンスピ
ードが変えられるように成っている。したがって、製品
ウェハ3111(1)の搬送速度によらず、安定した検
出性能が得られる。
Further, the wafer rotation direction detector 3121 (16) of the foreign matter monitor 3101 (schematic configuration is shown in FIG. 1).
In 2), since the transport speed of the product wafer 3111 can be obtained at the same time as detecting the rotation direction of the product wafer 3111 (1), scanning of a detector, for example, a CCD linear sensor, is synchronized with the transport speed of the product wafer 3111. The speed can be changed. Therefore, stable detection performance can be obtained regardless of the transfer speed of the product wafer 3111 (1).

【0162】図37に製品ウェハ3111(1)上の異
物検査が高速でかつ構造が小型である空間フィルタを用
いた異物検出光学系3122(101)の構成図の一実
施例を示す。斜方照明光学系3151と検出光学系31
52から成る。斜方照明光学系3151は図に示すよう
に1個以上の照明アレイに成っている。検出光学系31
52は検出レンズとしてレンズアレイ3153、レンズ
アレイのフーリエ変換面に空間フィルタ3154(10
6)、レンズアレイの結像位置に検出器3155(10
7)から成っている。
FIG. 37 shows an embodiment of a configuration diagram of a foreign substance detection optical system 3122 (101) using a spatial filter which is capable of performing a high-speed foreign substance inspection on the product wafer 3111 (1) and having a small structure. Oblique illumination optical system 3151 and detection optical system 31
52. The oblique illumination optical system 3151 comprises one or more illumination arrays as shown in the figure. Detection optical system 31
Reference numeral 52 denotes a lens array 3153 as a detection lens, and a spatial filter 3154 (10
6), the detector 3155 (10
7).

【0163】図38に斜方照明光学系3151の構成図
を示す。ここで、斜方照明とは製品ウェハ3111
(1)の法線3163からθ傾けた方向3164より照
明することを意味する。照明光源として小型で高出力の
半導体レーザ3161を用い、アナモルフィックプリズ
ム3162で高輝度コヒーレント光照明を可能にしてい
る。製品ウェハ3111(1)上をコヒーレント光照明
することにより検出レンズ3153のフーリエ変換面に
おいて製品ウェハ3111(1)のパターンのシャープ
なフーリエ変換像が得られるためである。さらに、アナ
モルフィックプリズム3162は照明アレイの隣接照明
成分が影響しない広領域照明を可能にしている。隣接照
明光の影響があると、検出レンズ3153のフーリエ変
換面において、隣接照明によるパターンのフーリエ変換
像がずれて重なりフーリエ変換像の面積が増え、空間フ
ィルターのフィルタ部分の面積も増えることになり、空
間フィルター3154(106)を通過する異物からの
散乱光量が少なくなり、異物検出性能が低下するからで
ある。
FIG. 38 shows the configuration of the oblique illumination optical system 3151. Here, oblique illumination refers to the product wafer 3111
This means that illumination is performed from the direction 3164 inclined by θ from the normal 3163 of (1). A small, high-output semiconductor laser 3161 is used as an illumination light source, and high-luminance coherent light illumination is enabled by an anamorphic prism 3162. This is because by performing coherent light illumination on the product wafer 3111 (1), a sharp Fourier transform image of the pattern of the product wafer 3111 (1) can be obtained on the Fourier transform surface of the detection lens 3153. In addition, the anamorphic prism 3162 allows for large area illumination that is not affected by adjacent illumination components of the illumination array. When there is an influence of the adjacent illumination light, the Fourier transform image of the pattern by the adjacent illumination is shifted and overlapped on the Fourier transform surface of the detection lens 3153, so that the area of the Fourier transform image increases, and the area of the filter portion of the spatial filter also increases. This is because the amount of scattered light from the foreign matter that passes through the spatial filter 3154 (106) decreases, and the foreign matter detection performance decreases.

【0164】図39に検出光学系3152の検出幅を示
す。検出光学系3152の検出幅3170は製品ウェハ
3111(1)の幅と同一であり、製品ウェハ3111
の送り3156の1スキャン3156のみで製品ウェハ
3111の全面を一括で検査することができ、高速検査
が可能となる。
FIG. 39 shows the detection width of the detection optical system 3152. The detection width 3170 of the detection optical system 3152 is the same as the width of the product wafer 3111 (1),
The entire surface of the product wafer 3111 can be inspected collectively by only one scan 3156 of the feed 3156, and high-speed inspection can be performed.

【0165】図40に検出器3155(107)として
CCDリニアセンサを用いた場合を示す。製品ウェハ3
111(1)の幅を一括で検出するため、図のようにC
CDリニアセンサ3171をちどり状に配置する。ま
た、センサの重なり部分となる3172についてはB列
を削除し、A列のデータを有効とする。
FIG. 40 shows a case where a CCD linear sensor is used as the detector 3155 (107). Product wafer 3
Since the width of 111 (1) is detected at once, as shown in FIG.
The CD linear sensors 3171 are arranged in a zigzag pattern. In addition, the column B is deleted for the 3172 that is the overlapping portion of the sensors, and the data in the column A is made valid.

【0166】図41に空間フィルタ3154(106)
の構成図を示す。レンズアレイ3153(107)の各
レンズ素子3181にそれぞれの空間フィルター318
2が対応する。
FIG. 41 shows a spatial filter 3154 (106).
FIG. Each spatial filter 318 is attached to each lens element 3181 of the lens array 3153 (107).
2 corresponds.

【0167】図42に空間フィルタ3154の詳細図を
示す。製品ウェハ3111の規則性のある繰返しパター
ンからの回折光3191はレンズアレイ3153のフー
リエ変換面上の空間フィルタ3154位置では規則的な
像3192となる。したがって、図に示すような空間フ
ィルタ3154で製品ウェハ3111の規則性のある繰
返しパターンを遮光することができ、検出器であるCC
Dリニアセンサ3155には取り込まれない。
FIG. 42 is a detailed diagram of the spatial filter 3154. The diffracted light 3191 from the regularly repeated pattern of the product wafer 3111 becomes a regular image 3192 at the position of the spatial filter 3154 on the Fourier transform plane of the lens array 3153. Therefore, a regular repetitive pattern on the product wafer 3111 can be shielded by the spatial filter 3154 as shown in FIG.
It is not captured by the D linear sensor 3155.

【0168】空間フィルター3154には、製品ウェハ
3111の繰返しパターンのフーリエ変換像を乾板に焼
き付けて作成する乾板方式の空間フィルターを用いる。
したがって、空間フィルター3154の焼き付けた部分
は製品ウェハ3111の規則性のある繰返しパターンか
らの光は通過しない。または、液晶を用いた液晶方式の
空間フィルターがある。まず、製品ウェハ3111の規
則性のある繰返しパターンからの回折光3191のレン
ズアレイ3153のフーリエ変換面上の空間フィルタ3
154位置での規則的な像3192をTVモニタ等によ
り検出し、像3192に対応した液晶素子の位置を記憶
させる。次に、記憶された液晶素子部分に電圧を加える
ことにより、その部分に当った光を遮蔽することができ
る。したがって、各工程の製品ウェハ毎の像に対応した
駆動液晶素子を記憶し、フォーマット化することによ
り、各工程の製品ウェハ毎の液晶のオンオフによる空間
フィルタが可能となる。
As the spatial filter 3154, a spatial filter of a dry plate system which is created by printing a Fourier transform image of a repetitive pattern of the product wafer 3111 on a dry plate is used.
Therefore, the baked portion of the spatial filter 3154 does not pass light from the regularly repeated pattern of the product wafer 3111. Alternatively, there is a spatial filter of a liquid crystal system using a liquid crystal. First, the spatial filter 3 on the Fourier transform plane of the lens array 3153 of the diffracted light 3191 from the regular repeating pattern of the product wafer 3111
The regular image 3192 at the 154 position is detected by a TV monitor or the like, and the position of the liquid crystal element corresponding to the image 3192 is stored. Next, by applying a voltage to the memorized liquid crystal element portion, light hitting that portion can be shielded. Therefore, by storing and formatting the driving liquid crystal elements corresponding to the image of each product wafer in each step, it is possible to perform a spatial filter by turning on and off the liquid crystal of each product wafer in each step.

【0169】図43に各工程の製品ウェハ3111に対
応した乾板方式による空間フィルター群3201を示
す。各工程の製品ウェハ111に対応した空間フィルタ
を乾板方式により作成し、図のようにリニアガイドステ
ージ等の移動機構により交換し、検出レンズ3153に
対して位置決めすることにより、全ての工程の製品ウェ
ハ3111に対応することができる。
FIG. 43 shows a dry filter type spatial filter group 3201 corresponding to the product wafer 3111 in each step. A spatial filter corresponding to the product wafer 111 of each process is prepared by a dry plate method, replaced by a moving mechanism such as a linear guide stage as shown in the figure, and positioned with respect to the detection lens 3153, thereby obtaining a product filter of all processes. 3111.

【0170】図44に乾板方式によるアンド空間フィル
ター3221を示す。数種類の工程の空間フィルターの
アンドを取ることにより、空間フィルターの数を減らす
ことができ、一つのアンド空間フィルター3222、3
223で数種類の工程の製品ウェハ3111の繰返しパ
ターンからの光を遮蔽することができる。従って、アン
ド空間フィルター3221を用いることにより、工程の
多い場合でも空間フィルターの数を減らすことができ、
装置構成を簡単化することができる。また、この方法
は、液晶方式の空間フィルターにも利用でき記憶するフ
ォーマットの数を減らすことができる。しかし、全ての
工程の空間フィルターのアンドを取り、1個のアンド空
間フィルターも可能であるが、アンド空間フィルターを
通過する異物からの散乱光量が少なくなり、異物検出性
能が低下する。
FIG. 44 shows an AND space filter 3221 using a dry plate method. By taking the AND of the spatial filters of several processes, the number of spatial filters can be reduced, and one AND spatial filter 3222,3
At 223, light from the repetitive pattern of the product wafer 3111 in several steps can be blocked. Therefore, by using the AND spatial filter 3221, the number of spatial filters can be reduced even when there are many steps,
The device configuration can be simplified. This method can also be used for a liquid crystal spatial filter, and can reduce the number of formats to be stored. However, it is possible to take the AND of the spatial filters in all the steps and use one AND spatial filter. However, the amount of scattered light from the foreign matter passing through the AND spatial filter is reduced, and the foreign matter detection performance is reduced.

【0171】次に、図45に部分検査による異物検出光
学系3122の構成図の一実施例を示す。検出レンズと
してマイクロレンズ群3231を用い、各マイクロレン
ズ3231のフーリエ変換面に空間フィルタ3232
(106)を配置し、さらに、検出器としてCCDリニ
アセンサ3233(107)を配置する。したがって、
解像度の高いマイクロレンズ3231を用いることによ
り、レンズアレイ3153を用いるより、さらに微小の
異物を検出することができる。ただし、この方式におい
ては、検出レンズとしてマイクロレンズ3231ではな
く、もちろん従来のレンズを用いた場合でも検査が可能
である。部分検査の一実施例としてマイクロレンズ群3
231のピッチを製品ウェハ3111のチップの間隔に
合わせることにより、検査領域を有効にすることができ
る。
Next, FIG. 45 shows an embodiment of a configuration diagram of the optical system 3122 for detecting foreign matter by partial inspection. A micro lens group 3231 is used as a detection lens, and a spatial filter 3232 is provided on the Fourier transform surface of each micro lens 3231.
(106) is arranged, and a CCD linear sensor 3233 (107) is arranged as a detector. Therefore,
By using the microlens 3231 having high resolution, finer foreign substances can be detected than using the lens array 3153. However, in this method, the inspection can be performed even when a conventional lens is used instead of the micro lens 3231 as the detection lens. Micro lens group 3 as one example of partial inspection
The inspection area can be made effective by adjusting the pitch of 231 to the interval between the chips of the product wafer 3111.

【0172】しかし、図46の斜線部に示すように、マ
イクロレンズ群3231一列だけでは製品ウェハ311
1上の部分検査となり、異物のモニタリング機能は果た
せるが、製品ウェハ3111の全面を検査することはで
きない。ここで、3236はマイクロレンズ3231が
1個の検出幅である。しかし、製品ウェハ3111を数
スキャンすることにより、製品ウェハ3111の全面検
査が可能となる。または、図47に示すようにマイクロ
レンズ3241を2列あるいは数列のちどり状に配置す
ることにより、製品ウェハ3111の1スキャン315
6のみで全面検査が可能となる。尚、マイクロレンズ3
241のフーリエ変換面に空間フィルター3242を配
置し、さらに、検出器としてCCDリニアセンサ324
3を配置している。
However, as shown by the hatched portion in FIG.
1 is a partial inspection, and the function of monitoring foreign substances can be performed, but the entire surface of the product wafer 3111 cannot be inspected. Here, 3236 is the detection width of one microlens 3231. However, by scanning the product wafer 3111 several times, the entire surface of the product wafer 3111 can be inspected. Alternatively, as shown in FIG. 47, by arranging the micro lenses 3241 in two rows or several rows in a zigzag pattern, one scan 315 of the product wafer 3111 can be performed.
Only 6 allows a full inspection. In addition, the micro lens 3
241, a spatial filter 3242 is arranged on the Fourier transform plane, and a CCD linear sensor 324 is used as a detector.
3 are arranged.

【0173】また、図45において、他の実施例とし
て、斜方照明系3151にパルス発光レーザを用いて製
品ウェハ3111上を広領域かつ高照度で照明する。さ
らに、検出器として2次元CCDセンサあるいはTVカ
メラ3233を用いれば広領域で検出することができ
る。ここで、斜方照明系3151において、パルス発光
を行う場合は、検出器もそれに同期させて検出する。
In FIG. 45, as another embodiment, the product wafer 3111 is illuminated with a wide area and high illuminance by using a pulsed laser for the oblique illumination system 3151. Further, if a two-dimensional CCD sensor or a TV camera 3233 is used as a detector, detection can be performed in a wide area. Here, when pulse light emission is performed in the oblique illumination system 3151, the detector also detects the pulse light in synchronization with the pulse light emission.

【0174】以上において、空間フィルターを用いる場
合は、各製品ウェハ3111の回転方向が一定で搬送さ
れてくる場合は、例えば、装置の搬送系途中にオリフラ
位置合せ機構を設置し、空間フィルタの方向に製品ウェ
ハ3111の方向を合せることにより、空間フィルター
検出が可能となる。しかし、各製品ウェハ3111の回
転方向が様々な方向で搬送されてくる場合は、製品ウェ
ハ3111の繰返しパターンの方向も変わるため、製品
ウェハ3111の回転方向に合せ空間フィルターも回転
する必要がある。図45、図47に示すマイクロレンズ
を用いると、隣接する空間フィルタは独立しているた
め、個々の空間フィルターを製品ウェハ3111の回転
方向に合せ回転すれば良い。しかし、レンズアレイを用
いる場合は、隣接する空間フィルタは連なっているた
め、図48に示すように製品ウェハ3111の回転方向
(オリフラの回転位置)3251に合せ異物検出光学系
3122(3253)を3254のように回転し、32
52の方向にする必要がある。もちろんマイクロレンズ
を用いる場合でも、製品ウェハ3111の回転方向32
51に合せ異物検出光学系3122を回転しても良い。
ここで、3251の方向と3252の方向は同一であ
る。回転角は最大45°であり、図48の場合、回転す
る分、検出幅が長くなる。
In the above description, when a spatial filter is used, when each product wafer 3111 is conveyed in a constant rotation direction, for example, an orientation flat aligning mechanism is installed in the middle of the conveying system of the apparatus, and the direction of the spatial filter is set. By adjusting the direction of the product wafer 3111 to the above, the spatial filter can be detected. However, when the rotation direction of each product wafer 3111 is conveyed in various directions, the direction of the repetitive pattern of the product wafer 3111 also changes. Therefore, it is necessary to rotate the spatial filter in accordance with the rotation direction of the product wafer 3111. When the microlenses shown in FIGS. 45 and 47 are used, the adjacent spatial filters are independent, so that the individual spatial filters may be rotated in accordance with the rotation direction of the product wafer 3111. However, when a lens array is used, since the adjacent spatial filters are connected, the foreign matter detection optical system 3122 (3253) is set to 3254 in accordance with the rotation direction (rotation position of the orientation flat) 3251 of the product wafer 3111 as shown in FIG. Rotate like 32
It must be in the direction of 52. Of course, even when a micro lens is used, the rotation direction 32
The foreign matter detection optical system 3122 may be rotated in accordance with 51.
Here, the direction of 3251 and the direction of 3252 are the same. The rotation angle is 45 ° at the maximum, and in the case of FIG. 48, the detection width becomes longer by the rotation.

【0175】また、空間フィルターを用いる場合は、製
品ウェハ3111上の規則的な繰返しパターン部の検査
を行うことはできるが、それ以外の部分は検査できな
い。したがって、製品ウェハ3111上の規則的な繰返
しパターン部以外は、ソフト等で無効データあるいは検
出禁止エリアとする。しかし、この場合、製品ウェハ3
111上の全ての点を異物をモニタするのではなく、あ
る特定の比率で製品ウェハ3111上を監視している
が、繰り返しパターンの多いメモリの製造では、このメ
モリの繰り返し部だけをモニタするだけでも効果は大き
い。
When a spatial filter is used, regular repetitive pattern portions on the product wafer 3111 can be inspected, but other portions cannot be inspected. Therefore, portions other than the regularly repeated pattern portion on the product wafer 3111 are set as invalid data or detection prohibited areas using software or the like. However, in this case, the product wafer 3
Although not monitoring all the points on the product 111 for foreign matter, it monitors the product wafer 3111 at a specific ratio. However, in the manufacture of a memory having a large number of repetitive patterns, only the repetitive portion of the memory is monitored. But the effect is great.

【0176】次に、図49に白色光照明による異物検出
光学系3122の構成図の一実施例を示す。白色光によ
る斜方照明系3261と検出光学系3262としてレン
ズアレイ3153と検出器3155から成っている。こ
の方式を用いると、空間フィルタ方式に比べ異物の検出
性能は低下する。しかし、図50に示すように白色光照
明検出3271は空間フィルターを用いないレーザ照明
検出3272に比べて検出性能は高く、また、製品ウェ
ハ3111上の規則的な繰返しパターン部に限定せず、
全面を検査することができる。ここで、異物からの検出
出力は製品ウェハ3111上の全てのパターンのピーク
値を基準3273にとっている。
Next, FIG. 49 shows an embodiment of a configuration diagram of the optical system 3122 for detecting foreign matter by white light illumination. It comprises a lens array 3153 and a detector 3155 as an oblique illumination system 3261 using white light and a detection optical system 3262. When this method is used, the performance of detecting foreign substances is lower than in the spatial filter method. However, as shown in FIG. 50, the white light illumination detection 3271 has higher detection performance than the laser illumination detection 3272 not using a spatial filter, and is not limited to a regular repeating pattern portion on the product wafer 3111.
The entire surface can be inspected. Here, the detection output from the foreign substance uses the peak values of all the patterns on the product wafer 3111 as the reference 3273.

【0177】次に、図51にウェハ比較検査による異物
検出光学系の構成図の一実施例を示す。斜方照明光学系
3151と検出光学系3152から成る。斜方照明光学
系3151は図に示すように1個以上の照明アレイに成
っている。検出光学系3152は検出レンズとしてレン
ズアレイ3153あるいはマイクロレンズ群、検出レン
ズ3153のフーリエ変換面に空間フィルター315
4、検出レンズ3153の結像位置に検出器3155、
さらに、検出器からの検出信号を画像処理する画像処理
系3280から成っている。まず、製品ウェハ3111
の1枚目を検出し画像としてメモリ3282に記憶す
る。次に、2枚目の製品ウェハ3111を検出した検出
画像3281と1枚目の記憶画像3282を比較回路3
283により比較することにより、異物の顕在化を行な
う。3枚目以降の製品ウェハ3111検出画像3281
は、1枚目もしくは直前の2枚目の記憶画像3282と
比較する。本実施例では、空間フィルター3154を用
いてパターンの情報を少なくしている。したがって、本
異物検出光学系で検出する前にオリフラ位置合せ機構等
を設置し、全ての製品ウェハ3111の回転方向を空間
フィルタの回転方向に合わせる。
Next, FIG. 51 shows an embodiment of a configuration diagram of an optical system for detecting foreign matter by wafer comparison inspection. It comprises an oblique illumination optical system 3151 and a detection optical system 3152. The oblique illumination optical system 3151 comprises one or more illumination arrays as shown in the figure. The detection optical system 3152 includes a lens array 3153 or a micro lens group as a detection lens, and a spatial filter 315 on the Fourier transform surface of the detection lens 3153.
4. Detector 3155 at the image forming position of detection lens 3153,
Further, it comprises an image processing system 3280 that performs image processing on a detection signal from the detector. First, the product wafer 3111
Is detected and stored in the memory 3282 as an image. Next, the detected image 3281 that has detected the second product wafer 3111 and the first stored image 3282 are compared by the comparison circuit 3.
By making the comparison according to 283, the foreign matter is revealed. Third and subsequent product wafer 3111 detected images 3281
Is compared with the first or immediately preceding second stored image 3282. In this embodiment, pattern information is reduced by using a spatial filter 3154. Therefore, an orientation flat alignment mechanism or the like is installed before detection by the present foreign matter detection optical system, and the rotation direction of all the product wafers 3111 is adjusted to the rotation direction of the spatial filter.

【0178】図52に異物モニタ3101(図1に概略
構成を示す。)を用いた半導体FA(Factory Automati
on)のシステム図を示す。製品ウェハ3111(1)を
一貫処理可能な一貫処理ステーション3291、各種特
殊処理に対応した各種ジョブステーション3292、検
査ステーション3293、解析ステーション3294か
ら構成されており、各ステーションはクリーントンネル
中の搬送系により結合されている。一貫処理ステーショ
ン3291と各種ジョブステーション3292におい
て、特に大量不良の可能性の高いCVD装置やエッチン
グ装置などには異物モニタ3101を搭載して、装置内
の異物監視を行なう。また、3296、3297のよう
にステーションの出入口の搬送系に異物モニタ3101
を搭載して、ステーション全体における異物監視を行な
う。
FIG. 52 shows a semiconductor FA (Factory Automati) using a foreign substance monitor 3101 (a schematic configuration is shown in FIG. 1).
The system diagram of (on) is shown. An integrated processing station 3291 capable of integrated processing of the product wafer 3111 (1), various job stations 3292 corresponding to various kinds of special processing, an inspection station 3293, and an analysis station 3294 are provided. Are combined. In the integrated processing station 3291 and the various job stations 3292, a foreign substance monitor 3101 is mounted on a CVD apparatus, an etching apparatus, or the like, which is particularly likely to have a large number of defects, and monitors foreign substances in the apparatus. Also, as shown in 3296 and 3297, the foreign matter monitor 3101
To monitor foreign matter in the entire station.

【0179】なお、本発明は量産立上げ時においても、
量産ラインの監視に有効であることは当然である。
It should be noted that the present invention can be applied to mass production start-up.
Naturally, it is effective for monitoring mass production lines.

【0180】次に本発明に係る小型異物モニタの他の具
体的実施例を図53から図62を用いて説明する。
Next, another specific embodiment of the small foreign matter monitor according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0181】以下、本実施例の構成を図53を用いて説
明する。本実施例は、半導体レーザ1111、コリメー
タレンズ1112、x拡散レンズ1113、集光レンズ
1114、y拡散レンズ1115、ミラー1116より
構成される照明光学系1110と、結像レンズ121
1,1221、空間フィルター1212,1222、偏
光板1213,1223、1次元検出器1214,12
24より構成される検出光学系1210と、ウエハ搬送
手段1301、自動焦点検出器1312、自動焦点位置
決め機構1313より構成されるステージ系1300
と、A/D変換器1411、閾値回路1412、2次元
画像切り出し回路1413、パターン異物判断回路14
14、パターン情報メモリ1418,1416、異物情
報メモリ1417,1415より構成される信号処理系
1401と、FFT回路1511、繰り返し部除去回路
1512、データメモリ1513、マイクロコンピュー
タ1515、データ表示系1516、異常表示アラーム
1517より構成されるデータ処理系1501とにより
構成される。
Hereinafter, the structure of this embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an illumination optical system 1110 including a semiconductor laser 1111, a collimator lens 1112, an x-diffusion lens 1113, a condenser lens 1114, a y-diffusion lens 1115, and a mirror 1116, and an imaging lens 121
1, 1221, spatial filters 1212, 1222, polarizers 1213, 1223, one-dimensional detectors 1214, 12
24, a stage system 1300 including a wafer transfer means 1301, an automatic focus detector 1312, and an automatic focus positioning mechanism 1313.
A / D converter 1411, threshold circuit 1412, two-dimensional image cutout circuit 1413, pattern foreign matter determination circuit 14
14, a signal processing system 1401 composed of pattern information memories 1418 and 1416 and foreign substance information memories 1417 and 1415, an FFT circuit 1511, a repetition part removing circuit 1512, a data memory 1513, a microcomputer 1515, a data display system 1516, and an abnormal display. And a data processing system 1501 including an alarm 1517.

【0182】照明光学系1110では、半導体レーザ1
111から射出した光が、コリメータレンズ1112に
より平面波になりx拡散レンズ1113によりx方向の
み広げられる。x拡散レンズ1113より射出した光は
集光レンズ1114によりx方向は平行な光束つまり平
面波に、y方向は集光される。その後y拡散レンズ11
15によりy方向のみ平行光束まで拡散される。結果的
に、x,y方向とも平行光束つまり平面波でありy方向
に長い直線上のビームとなり、ウエハ(半導体基板)1
001上を照明する。
In the illumination optical system 1110, the semiconductor laser 1
Light emitted from the light 111 becomes a plane wave by the collimator lens 1112 and is spread only in the x direction by the x diffusion lens 1113. The light emitted from the x-diffusion lens 1113 is condensed by the condenser lens 1114 into a parallel light beam, that is, a plane wave in the x-direction, and is condensed in the y-direction. Then y diffusion lens 11
By 15, only the y direction is diffused to a parallel light beam. As a result, a parallel beam in both the x and y directions, that is, a plane wave, becomes a linear beam long in the y direction, and the wafer (semiconductor substrate) 1
001 is illuminated.

【0183】図54に照明光学系1110をx方向から
見た構成を示し、図55にy方向から見た構成を示す。
y方向には、ウエハ(半導体基板)1001上の照明エ
リアを十分照明できるだけ広がり、x方向には十分な照
度になるよう絞り込んでいる。ただし、照明は平面波す
なわちx方向にもy方向にも平行な光束になっている。
FIG. 54 shows a configuration of the illumination optical system 1110 viewed from the x direction, and FIG. 55 shows a configuration of the illumination optical system 1110 viewed from the y direction.
In the y direction, the illumination area on the wafer (semiconductor substrate) 1001 is sufficiently widened as much as possible to be illuminated, and the illuminance is narrowed down in the x direction so as to have a sufficient illuminance. However, the illumination is a plane wave, that is, a light beam parallel to both the x and y directions.

【0184】ここで、本実施例では、x,y方向とも平
行光束つまり平面波にして照明しているが、近似的に平
面波になる光学系であればよい。また、ここでは、磁界
ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直線偏光を
照射している。これにより、異物からの散乱光をパター
ンからの散乱光に対して相対的に向上する効果がある。
但し、必ずしもs偏光である必要はなく、その他の直線
偏光あるいは楕円、円偏光であっても本発明の目的を達
成する上では差し支えない。
Here, in the present embodiment, illumination is performed with a parallel light flux, that is, a plane wave in both the x and y directions. However, any optical system that approximates a plane wave may be used. Here, linearly polarized light is applied so that the magnetic field vector is perpendicular to the plane of incidence of the illumination. Thereby, there is an effect that scattered light from the foreign substance is relatively improved with respect to scattered light from the pattern.
However, it is not always necessary to use s-polarized light, and other linearly polarized light or elliptical or circularly polarized light may be used to achieve the object of the present invention.

【0185】検出光学系1210では、ウエハ1001
上の検査位置1002から射出した光束を結像レンズ1
211,1221により、空間フィルター1212,1
222、偏光板1213,1223を通して、1次元検
出器1214,1224上に結像する。偏光板121
3,1223は、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直な
光(S偏光)を遮光している。この偏光板は、異物から
の散乱光をパターンからの散乱光に対して相対的に向上
する効果がある。但し、必ずしも必要ではなく、省いて
も本発明の目的を達成する上では差し支えない。
In the detection optical system 1210, the wafer 1001
The light beam emitted from the upper inspection position 1002 is
211, 1221, the spatial filter 1212, 1
The image is formed on the one-dimensional detectors 1214 and 1224 through the polarizing plates 1213 and 1223. Polarizing plate 121
No. 3,1223 shields light (S-polarized light) whose magnetic field vector is perpendicular to the plane of incidence of the illumination. This polarizing plate has an effect of improving scattered light from a foreign substance relatively to scattered light from a pattern. However, it is not always necessary, and even if it is omitted, there is no problem in achieving the object of the present invention.

【0186】また、検出光学系の結像レンズ1211
は、図56に示したような通常のレンズを用いても、あ
るいは、図57に示したような屈折率変化型のレンズア
レイを用いてもよい。いずれの場合も、照明光学系11
10として、図54及び図55に示したような平面波を
照明できるような光学系を用いる場合、空間フィルター
1212,1222をはじめとした構成上の相違点はな
い。
The imaging lens 1211 of the detection optical system
May use a normal lens as shown in FIG. 56, or may use a lens array of a refractive index change type as shown in FIG. In any case, the illumination optical system 11
When an optical system capable of illuminating a plane wave as shown in FIG. 54 and FIG.

【0187】図58に照明光学系及び検出光学系の平面
図を示す。検出光学系1210,1220,1230,
1240,1250,1260および1次元検出器12
14,1224,1234,1244,1264を複数
配置し、ウエハの直径L全域をカバーできるようにして
いる。また、各照明光学系1110,1120,113
0,1140,1150,1160はそれぞれ1次元検
出器1214〜1264の検出エリアを照明するように
配置している。この構成で、ウエハ全域を平行光束すな
わち平面波で照明できる。この構成では、一つの検査領
域にたいして一つの照明方向から照明している。この構
成により、空間フィルタ−の効果が十分に発揮される。
仮に一つの照明領域が複数の方向から照明された場合、
空間フィルタ−上でこれら複数の照明による回折パタ−
ンが重複するため空間フィルタ−による遮光領域を大き
くする必要がある。このように遮光領域を大きくした場
合、この遮光領域により検出すべき光信号をも遮光して
しまうことになる。一つの方向から照明することにより
これを防ぐことができる。
FIG. 58 is a plan view of the illumination optical system and the detection optical system. Detection optical systems 1210, 1220, 1230,
1240, 1250, 1260 and one-dimensional detector 12
A plurality of wafers 14, 12, 24, 1234, 1244, 1264 are arranged to cover the entire diameter L of the wafer. In addition, each illumination optical system 1110, 1120, 113
0, 1140, 1150, and 1160 are arranged to illuminate the detection areas of the one-dimensional detectors 1214 to 1264, respectively. With this configuration, the entire area of the wafer can be illuminated with a parallel light beam, that is, a plane wave. In this configuration, one inspection area is illuminated from one illumination direction. With this configuration, the effect of the spatial filter is sufficiently exhibited.
If one lighting area is illuminated from multiple directions,
Diffraction patterns by these multiple illuminations on a spatial filter
In this case, it is necessary to enlarge the light shielding area by the spatial filter. When the light-shielding region is made large in this way, an optical signal to be detected is also shielded by the light-shielding region. Illumination from one direction can prevent this.

【0188】図53に示すように、ステージ系1300
では、ウエハ1001をウエハ搬送手段1301上に載
置した後、ウエハ搬送手段1301はx方向に移動す
る。ここで、ウエハ搬送手段1301は、他の処理装
置、具体的には、成膜装置、エッチング装置、露光装置
などの半導体製造検査装置のもつ搬送系である。もちろ
ん、本発明の異物検査装置が、この搬送手段を持ち合わ
せていてもよい。また、自動焦点検出系1312によ
り、ウエハ1001と本発明による装置との距離が測定
され、その結果を基に自動焦点制御系1313によりウ
エハ1001と本発明による装置との距離が最適になる
よう制御される。この制御は検査開始前に1度だけされ
れば十分であるが、ウエハ搬送手段1301の精度によ
っては、検査中に実時間で制御される必要がある場合も
ある。
As shown in FIG. 53, the stage system 1300
Then, after placing the wafer 1001 on the wafer transfer means 1301, the wafer transfer means 1301 moves in the x direction. Here, the wafer transfer means 1301 is a transfer system included in another processing apparatus, specifically, a semiconductor manufacturing inspection apparatus such as a film forming apparatus, an etching apparatus, and an exposure apparatus. Of course, the foreign matter inspection apparatus of the present invention may have this transporting means. Further, the distance between the wafer 1001 and the apparatus according to the present invention is measured by the automatic focus detection system 1312, and based on the measurement result, the automatic focus control system 1313 controls the distance between the wafer 1001 and the apparatus according to the present invention to be optimal. Is done. It is sufficient that this control is performed only once before the start of the inspection, but depending on the accuracy of the wafer transfer means 1301, it may be necessary to perform control in real time during the inspection.

【0189】信号処理系1410では、1次元検出器1
214からの検出信号をA/D変換器1411、閾値回
路1412を通過し、2値化された1ビットの信号が5
×5の2次元画像切り出し回路1413に送られ、図に
示した論理式によるパターン異物判定回路1414によ
りパターンと異物が判定される。すなわち、中央の点の
論理値をP(0、0)とすると、以下の式(数17)が
成立するときp(0,0)の信号を異物と判断し、以下
の式(数18)が成立するときパターンと判断する。
In the signal processing system 1410, the one-dimensional detector 1
The detection signal from 214 passes through an A / D converter 1411 and a threshold circuit 1412, and a binarized 1-bit signal
The pattern and the foreign matter are sent to the × 5 two-dimensional image cutout circuit 1413 and are determined by the pattern foreign matter determination circuit 1414 based on the logical formula shown in FIG. That is, assuming that the logical value of the center point is P (0,0), when the following equation (Equation 17) is satisfied, the signal of p (0,0) is determined to be a foreign substance, and the following equation (Equation 18) Is determined as a pattern when.

【0190】[0190]

【数17】 [Equation 17]

【0191】[0191]

【数18】 (Equation 18)

【0192】判断された結果は、1次元検出器1214
の基本クロックから求められる座標信号によりパターン
メモリ1415および異物メモリ1416に格納され
る。ここで、閾値回路1412から異物メモリ1416
までの回路は、3系統等の複数用意してあり、閾値回路
1412の閾値を段階的に変えておく。このような回路
構成により必要十分な機能を有しながら回路規模が小型
になるという効果を持つ。
The result of the judgment is the one-dimensional detector 1214
Are stored in the pattern memory 1415 and the foreign substance memory 1416 according to the coordinate signal obtained from the basic clock. Here, the threshold circuit 1412 outputs the foreign object memory 1416
A plurality of circuits such as three systems are prepared, and the threshold value of the threshold circuit 1412 is changed stepwise. With such a circuit configuration, there is an effect that the circuit scale is reduced while having necessary and sufficient functions.

【0193】ここで、この信号処理系は各検出光学系1
210〜1260の信号を処理するため、信号処理系1
410〜1460が設けられている。
Here, this signal processing system corresponds to each detection optical system 1
In order to process the signals 210 to 1260, the signal processing system 1
410 to 1460 are provided.

【0194】データ処理系1501では、異物メモリ1
416のデータからFFT回路1511により異物マッ
プデータがフーリエ変換され、繰り返し部除去回路15
12によりチップ間の繰り返し部が除去される。こうし
て得られた異物データは異物メモリ1513に座標及び
閾値が格納されると共に、この異物数が許容範囲より大
きい場合、アラーム1517より警報信号が出される。
この警報信号が出された場合、作業者は、ラインの動作
を止めると共に、異物の発生原因を追求し、対策を施
す。また、マイクロコンピュータ1515より指令する
ことにより、異物のマップデータ、座標データ等が表示
系1516に出力される。また、本発明では、パターン
のデータもメモリ1416に格納されている。このデー
タは、このパターン部では異物検査を実施していないこ
とを意味する。従って、パターンデータの全体面積に対
する比率は、検査面積比率を意味する。この検査面積比
率が、所定の値より小さい場合は、検査装置のエラーあ
るいは、ウエハプロセスのエラーの可能性がある。従っ
て、この場合も、アラーム1517より警報を出す。
In data processing system 1501, foreign object memory 1
The foreign matter map data is Fourier-transformed from the data 416 by the FFT circuit 1511,
12 removes the repeated portion between the chips. The thus obtained foreign substance data stores coordinates and a threshold value in the foreign substance memory 1513. When the number of foreign substances is larger than the allowable range, an alarm signal is issued from the alarm 1517.
When this alarm signal is issued, the operator stops the operation of the line, pursues the cause of the foreign matter, and takes measures. In addition, when instructed by the microcomputer 1515, map data, coordinate data, and the like of the foreign matter are output to the display system 1516. In the present invention, pattern data is also stored in the memory 1416. This data means that no foreign substance inspection has been performed on this pattern portion. Therefore, the ratio of the pattern data to the entire area means the inspection area ratio. If the inspection area ratio is smaller than a predetermined value, there is a possibility that an error of the inspection apparatus or an error of the wafer process occurs. Therefore, also in this case, an alarm is issued from the alarm 1517.

【0195】図81に、信号処理系1410とデータ処
理系1501の機能を兼ねた異物パターン判断系を示
す。データ処理系1501では、ウエハ内のチップの繰
り返し性を利用してチップ周辺の非繰り返しパターンを
識別除去している。この機能は、図81に示した回路に
よっても達成される。
FIG. 81 shows a foreign matter pattern judging system which also has the functions of the signal processing system 1410 and the data processing system 1501. In the data processing system 1501, non-repeated patterns around the chips are discriminated and removed by using the repeatability of the chips in the wafer. This function is also achieved by the circuit shown in FIG.

【0196】この実施例は、2次元画像切り出し回路1
413に替えて画像切り出し回路1420をもつ。画像
切り出し回路1420(オペレータ処理系203の21
6、217)は切り出し部1421(219)、142
2(231)及び被判断部1423(218)より構成
される。この切り出し部1421(219)、1422
(231)は、被判断部1423(218)に対して試
料上でのチップピッチp離れた位置の画像を切り出せる
ように配置されている。ここで、ウエハは、回転誤差Δ
α、チップ転写誤差、結像倍率誤差、2値化による誤差
などによるチップ間隔誤差Δpを持っているため、画像
切り出し部1421、1422は被判断部1423に対
して概ね±Δα、±Δpの余裕を持っている。この値
は、実験的に、あるいは装置の製作精度を基に設計され
ればよい値であるが、本実施例の場合画素サイズを7μ
mとして、Δpを1.5画素、Δαを0.5度とし、ピ
ッチが10mm程度として、Δw(=Δα・p)を1
2.5画素としている。この画像切り出し回路1420
から切り出された信号は、図53に示した信号処理系に
準じて処理される。2次元切り出し回路1413では切
り出された正方形の周辺部を式1に従ってロの字形に論
理積を取るのに対し、切り出し部1421、1422の
全域にわたって論理積が取られる。すなわち、2次元切
り出し回路1413では切り出された正方形の周辺部を
P(i,j)としているのに対し、切り出し部142
1、1422では切り出された全域をP(i,j)とし
ている。このP(i,j)の形状が異なるだけでパター
ンの判断は式1で、異物の判断は前記式(数17)で示
される。
In this embodiment, the two-dimensional image cutout circuit 1
An image cutout circuit 1420 is provided in place of 413. Image cutout circuit 1420 (21 of operator processing system 203)
6, 217) are cutout portions 1421 (219), 142
2 (231) and the determined part 1423 (218). The cut-out portions 1421 (219) and 1422
(231) is arranged so that an image at a position separated by a chip pitch p on the sample can be cut out with respect to the to-be-determined portion 1423 (218). Here, the rotation error Δ
α, a chip transfer error, an imaging magnification error, and a chip interval error Δp due to an error due to binarization, so that the image cutout units 1421 and 1422 have a margin of approximately ± Δα and ± Δp with respect to the determined unit 1423. have. This value is a value that may be designed experimentally or based on the manufacturing accuracy of the apparatus. In this embodiment, the pixel size is 7 μm.
m, Δp is 1.5 pixels, Δα is 0.5 degrees, the pitch is about 10 mm, and Δw (= Δα · p) is 1
It has 2.5 pixels. This image cutout circuit 1420
Are processed according to the signal processing system shown in FIG. In the two-dimensional cutout circuit 1413, a logical product is obtained in a square shape in accordance with Equation 1 on the periphery of the cut square, and a logical product is obtained over the entire area of the cutout portions 1421 and 1422. That is, in the two-dimensional extraction circuit 1413, the periphery of the extracted square is set to P (i, j), whereas the extraction unit 142
In 1,1422, the whole area cut out is set to P (i, j). The determination of the pattern is represented by Expression 1 only by the difference in the shape of P (i, j), and the determination of the foreign matter is represented by Expression (17).

【0197】この構成では、FFT回路1511および
繰り返し部除去回路1512を省略することができる。
In this configuration, the FFT circuit 1511 and the repetitive portion removing circuit 1512 can be omitted.

【0198】以下、動作を図53ないし図62により説
明する。
The operation will be described below with reference to FIGS. 53 to 62.

【0199】本発明では、超微細パターンの形成された
超LSI上の異物を高速高精度でしかも小型の装置で検
査するため、パターンの繰り返し性に着目している。従
来の装置では、ウエハの全面積を高速高精度で検査する
ため、高性能の大型の装置が用いられていた。ところ
が、半導体生産の歩留りを向上するためには、必ずし
も、全面積に付いて異物検査をするよりも、むしろ、全
面積検査を犠牲にして、全ウエハ検査を実施した方が良
いという結果が判明した。従来装置を用いる限り、ウエ
ハを適当な頻度でサンプリングして検査するしかなく、
この検査方法では、一度、不良が発生したとき大量の不
良をつくり込んでしまう可能性がある。このような、全
ウエハ検査をする場合、ウエハの全面積を検査しなくて
も、装置発塵、プロセス発塵等の不良を発見できる。
In the present invention, attention is paid to the repeatability of a pattern in order to inspect a foreign substance on an VLSI having an ultrafine pattern formed thereon at high speed with high accuracy and with a small apparatus. In a conventional apparatus, a high-performance large-sized apparatus has been used to inspect the entire area of a wafer at high speed and with high accuracy. However, in order to improve the yield of semiconductor production, it has been found that it is better to conduct a whole wafer inspection at the expense of a whole area inspection rather than a foreign substance inspection for the whole area. did. As long as conventional equipment is used, wafers must be sampled and inspected at an appropriate frequency,
In this inspection method, once a defect occurs, a large amount of defects may be produced. When such an entire wafer inspection is performed, defects such as device dust and process dust can be found without inspecting the entire area of the wafer.

【0200】そこで、メモリーに代表されるLSIに
は、繰り返しのパターンが大きな比率で存在することに
着目した。DRAM,SRAM等では、80%以上、マ
イクロコンピュータ、カスタムLSI等でも多くの場
合、30%以上である。このような比率で有れば、この
繰り返し部だけの検査で十分である。繰り返し部の欠
陥、異物の検査では、光学的なフィルターリングを用い
た非繰り返し部の強調検出技術が有効である。そこで、
この技術を適した。この方法は、空間フィルターの作成
方法が課題である。
Therefore, attention has been paid to the fact that repeated patterns are present at a large ratio in LSIs represented by memories. It is 80% or more for DRAMs and SRAMs, and 30% or more for microcomputers and custom LSIs in many cases. With such a ratio, it is sufficient to inspect only this repetitive portion. For inspection of defects and foreign matter in a repeated portion, an enhancement detection technology for a non-repeated portion using optical filtering is effective. Therefore,
Suitable for this technique. The problem with this method is how to create a spatial filter.

【0201】図59に示したような基本パターン101
0の繰り返しパターンに図53に示した装置で光を照明
した場合、図60に示したような規則的な回折パターン
1011が空間フィルター1212,1222で観察さ
れる。この回折パターン1011は図59に示したパタ
ーンからの回折にによるものである。ここで、図29上
に異物1012が存在した場合、この異物1012から
の回折光は、規則的な回折パターン1011とは異なっ
た不規則な形状になり、例えば図60上のパターン10
13のように観察される。そこで、この空間フィルター
1212,1222上で回折パターン1011を遮光す
るようなフィルターを設ければ、パターン1014の情
報は削除され1次元検出器1214,1224上では、
異物1012の情報のみが図41のように観測される。
すなわち本発明により、異物1012のみが選択的に検
出されたことになる。
Basic pattern 101 as shown in FIG.
When light is illuminated on the repetition pattern of 0 by the device shown in FIG. 53, a regular diffraction pattern 1011 as shown in FIG. 60 is observed by the spatial filters 1212 and 1222. This diffraction pattern 1011 is due to diffraction from the pattern shown in FIG. Here, when the foreign matter 1012 exists on FIG. 29, the diffracted light from the foreign matter 1012 has an irregular shape different from the regular diffraction pattern 1011. For example, the pattern 10 shown in FIG.
Observed as 13. Therefore, if a filter that blocks the diffraction pattern 1011 is provided on the spatial filters 1212 and 1222, the information of the pattern 1014 is deleted, and on the one-dimensional detectors 1214 and 1224,
Only the information on the foreign material 1012 is observed as shown in FIG.
That is, according to the present invention, only the foreign matter 1012 is selectively detected.

【0202】ここで、パターン1014のピッチpと回
折パターン1011のピッチθ(観測点2から結像レン
ズ1211,1221へ入射する回折パターンの角度で
示している。)との関係は、照明光学系1110の射出
する光の波長λとして以下の(数19)式で示される。
Here, the relationship between the pitch p of the pattern 1014 and the pitch θ of the diffraction pattern 1011 (indicated by the angle of the diffraction pattern incident on the imaging lenses 1211 and 1221 from the observation point 2) is shown in the illumination optical system. The wavelength (λ) of the light emitted by 1110 is shown by the following (Equation 19).

【0203】[0203]

【数19】sinθ=λ/p (数19) 従って、pが小さいほどθは大きくなる。すなわち、L
SIがより微細化し、pが小さくなるほど回折パターン
のθは大きくなり結像レンズ3211に入射する回折パ
ターンは減少し空間フィルターの形状は簡単になるとい
う利点がある。
Equation 19 sin θ = λ / p (Equation 19) Accordingly, θ decreases as p decreases. That is, L
As the SI becomes finer and the p becomes smaller, the θ of the diffraction pattern becomes larger, the diffraction pattern incident on the imaging lens 3211 decreases, and there is an advantage that the shape of the spatial filter becomes simpler.

【0204】また、同じ製品の場合、基本パターン10
10の形状は変わっても位置ピッチは変わらないため回
折パターンの基本的な形状は変わらない。つまり、同じ
製品を検査する限り、回折パターンの形状はほぼ変わら
ず、従ってこれを遮光する空間フィルターの形状もほぼ
変わらないという特徴を有する。この特徴を利用し、各
製品毎に各工程の回折パターンの形状を測定しそれら全
ての回折パターンを遮光するような空間フィルターを作
成しても、そのフィルターが結像レンズの開口全てを遮
光するようなことはないことに着目した。このように各
工程毎の回折パターンをすべて遮光するようなフィルタ
ーを用いることにより空間フィルターの交換を省くこと
ができる。また、特にメモリの製造ラインでは製品が少
なく製品の変更も少ないため効果的である。
In the case of the same product, the basic pattern 10
Even if the shape of 10 changes, the basic pitch of the diffraction pattern does not change because the position pitch does not change. In other words, as long as the same product is inspected, the shape of the diffraction pattern hardly changes, and therefore, the shape of the spatial filter that blocks the light does not substantially change. Utilizing this feature, even if a spatial filter that measures the shape of the diffraction pattern in each process for each product and blocks all the diffraction patterns is created, the filter blocks the entire aperture of the imaging lens. We noticed that there is no such thing. As described above, by using a filter that shields all the diffraction patterns in each step, replacement of the spatial filter can be omitted. In particular, the memory manufacturing line is effective because the number of products is small and the number of products is small.

【0205】ここで、本発明では、結像レンズ121
2,1222に屈折率変化型のレンズアレイを用いると
装置をさらに小型に構成できる。屈折率変化型レンズア
レイは、小型の光学系が構成できるためファクシミリ、
電子複写機等に用いられている。光学系を小型にすると
いう目的を達成する為にはこの屈折率変化型のレンズア
レイは効果的である。しかしながら本発明では空間フィ
ルターを用いる必要がある。従来、屈折率変化型のレン
ズアレイにもフーリエ変換面があり空間フィルターを用
いることができることは着目されていなかった。本発明
では、この屈折率変化型のレンズアレイに空間フィルタ
ーを用いることができることに着目して、屈折率変化型
のレンズアレイを用いた小型の異物モニターを実現し
た。空間フィルターの構成、作用は上述したものと同一
であり、各レンズ1つ1つに上述の空間フィルターを設
置すればよい。またこの屈折率変化型のレンズアレイの
空間フィルターの位置は図61に示すようにレンズの射
出側の端面になる。
Here, in the present invention, the imaging lens 121
If a refractive index change type lens array is used for 2,1222, the apparatus can be further miniaturized. The refractive index variable lens array can be configured as a facsimile,
Used in electronic copiers and the like. In order to achieve the purpose of reducing the size of the optical system, this lens array of the refractive index change type is effective. However, the present invention requires the use of a spatial filter. Conventionally, attention has not been paid to the fact that a refractive index change type lens array also has a Fourier transform surface and a spatial filter can be used. In the present invention, focusing on the fact that a spatial filter can be used for the refractive index variable lens array, a small foreign substance monitor using the refractive index variable lens array has been realized. The configuration and operation of the spatial filter are the same as those described above, and the spatial filter may be provided for each lens. In addition, the position of the spatial filter of the lens array of the refractive index change type is located at the end face on the exit side of the lens as shown in FIG.

【0206】図62に空間フィルターの形状を示す。特
に、最も簡便にかつ任意のパターンに対し効果を出すに
は図62(a)に示した直線上のものがよい。また、こ
の直線上の空間フィルターよりパターンとの弁別性能を
出すには図62(b)に示した様な形状のものが必要に
なる。さらに、製品内の各工程全てで使用できる形状の
1例を図62(c)に示す。
FIG. 62 shows the shape of the spatial filter. In particular, in order to provide the simplest and effective effect for an arbitrary pattern, a straight line shown in FIG. Also, in order to obtain the discrimination performance from the pattern from the spatial filter on the straight line, a shape as shown in FIG. 62B is required. Further, FIG. 62 (c) shows an example of a shape that can be used in all steps in the product.

【0207】図63に異物の検出例を示す。FIG. 63 shows an example of detection of foreign matter.

【0208】ここで高速小型の異物検査装置を実現する
上で、この空間フィルターを用いた方法は従来技術(特
許公開昭和62−89336号)に示した偏光検出法よ
り適している。この理由を図64、65、66を用いて
説明する。
Here, in realizing a high-speed and compact foreign matter inspection apparatus, the method using this spatial filter is more suitable than the polarization detection method shown in the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 62-89336). The reason will be described with reference to FIGS.

【0209】試料に光を照明し異物からの散乱光を検出
する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散
乱光がノイズになる。このノイズは、図64(c)に示
したように検出器2006の画素(1つの信号として検
出される最小単位)サイズが大きいほど大きくなる。ノ
イズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されてい
るため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。
In the method of illuminating a sample with light and detecting scattered light from a foreign substance, scattered light from a pattern formed on the sample surface becomes noise. This noise increases as the size of the pixel (the minimum unit detected as one signal) of the detector 2006 increases, as shown in FIG. Since the pattern serving as a noise source is formed on almost the entire surface of the sample, the noise increases in proportion to the pixel size.

【0210】一方で、画素数が多いほど検査時間がかか
るため、高速検査を実現するためには画素サイズを大き
くする必要がある。したがって、画素サイズを大きくし
て、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズ
レベルを小さくする方法として、小泉他、「LSIウエ
ハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論
文集、17−2、77/82(1981)に、偏光を利
用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利
用することによって、パターンからの散乱光(ノイズ)
を減衰させることができる。ところがこの方法による散
乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出
器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたよ
うに様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれ
の減衰率を積分すると減衰率は0.1%から0.01%
程度になる。
On the other hand, the inspection time increases as the number of pixels increases, so that it is necessary to increase the pixel size in order to realize high-speed inspection. Therefore, it is necessary to increase the pixel size and reduce the noise level. As a method of reducing this noise level, Koizumi et al., "Analysis of Light Reflected from LSI Wafer Pattern", Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, 17-2, 77/82 (1981), analyze the method using polarization. Have been. According to this, scattered light (noise) from a pattern is obtained by using polarized light.
Can be attenuated. However, the attenuation rate of the scattered light by this method depends on the direction of the detector as analyzed in the above-mentioned paper. For this reason, when condensing light emitted in various directions as in the case of using an imaging optical system, the respective attenuation rates are integrated to obtain an attenuation rate of 0.1% to 0.01%.
About.

【0211】これに対し、本出願の空間フィルターを用
いた方法では、減衰率を0.001%から0.0001
%にできる。この理由を図65、66を用いて説明す
る。繰り返しパターンの形成されたウエハ2001を照
明光2002で照明し、照明した領域をレンズ系200
3、2005を用いて検出器2006に結像する。ここ
で、空間フィルター2004を載置したフーリエ変換面
でのパターンからの射出光の強度分布を図66に示す。
繰り返しパターンからの射出光はパターンのピッチに応
じた位置に集中する。この集中の比率を算出した例とし
て、複スリットの場合の回折光強度分布が久保田宏著、
「応用光学」(岩波)に説明されている。これによれ
ば、スリットの数(本出願では同時に照明される繰り返
しパターンの数)が多くなれば、集中の比率が大きくな
る。この比率はフーリエ変換F[]を用いても算出でき
る。照明されたパターンの形状をa(x,y)とする
と、空間フィルターの位置の光強度分布はF[a(x,
y)]となる。空間フィルターの形状をp(u,v)と
すると、p(u,v)*F[a(x,y)]が、空間フ
ィルターを通過する光となる。また空間フィルターに相
補的な図形の形状を ̄p(u,v)とすると、 ̄p
(u,v)*F[a(x,y)]は、空間フィルターに
よって遮光される光成分である。この2つの成分の比率
が先の減衰率になる。パターンの繰り返し数が3の時の
この減衰率を算出すると0.001%程度である。繰り
返し数が5の時0.0001%程度になり、さらに繰り
返し数を多くすれば減衰率は低下する。従って、偏光を
用いるよりも減衰率を低くでき、パターンノイズを低減
できることになる。
On the other hand, in the method using the spatial filter according to the present invention, the attenuation rate is reduced from 0.001% to 0.0001.
%. The reason will be described with reference to FIGS. The wafer 2001 on which the repetitive pattern is formed is illuminated with the illumination light 2002, and the illuminated area is set in the lens system 200.
3 and 2005, an image is formed on the detector 2006. Here, FIG. 66 shows the intensity distribution of light emitted from the pattern on the Fourier transform surface on which the spatial filter 2004 is mounted.
Light emitted from the repetitive pattern is concentrated at a position corresponding to the pitch of the pattern. As an example of calculating this concentration ratio, the diffracted light intensity distribution in the case of a double slit is written by Hiroshi Kubota,
This is described in "Applied Optics" (Iwanami). According to this, when the number of slits (in the present application, the number of repetitive patterns that are simultaneously illuminated) increases, the concentration ratio increases. This ratio can also be calculated using the Fourier transform F []. Assuming that the shape of the illuminated pattern is a (x, y), the light intensity distribution at the position of the spatial filter is F [a (x, y).
y)]. Assuming that the shape of the spatial filter is p (u, v), p (u, v) * F [a (x, y)] is light passing through the spatial filter. If the shape of the figure complementary to the spatial filter is  ̄p (u, v), then  ̄p
(U, v) * F [a (x, y)] is a light component that is shielded by the spatial filter. The ratio of these two components becomes the previous attenuation rate. When this attenuation rate is calculated when the number of pattern repetitions is 3, it is about 0.001%. When the number of repetitions is 5, it becomes about 0.0001%, and when the number of repetitions is further increased, the attenuation rate decreases. Therefore, the attenuation rate can be reduced as compared with the case of using polarized light, and the pattern noise can be reduced.

【0212】以上の計算は、パターン形状及びその他の
条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ず
しも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式
よりも1桁から3桁減衰率が低下し、パターンノイズを
低減できるという実験結果を得ている。
The above calculations are for the case where the pattern shape and other conditions are ideal, and may not always agree with actual experimental results. However, experimental results have shown that the attenuation rate is reduced by one to three orders of magnitude compared to the polarization method, and pattern noise can be reduced.

【0213】次に本発明の小型異物モニタの他の実施例
を図64から図77を用いて説明する。図64に異物検
出器の検出画素サイズとノイズレベルの関係を示す。小
型異物モニタの課題として高速・小型化がある。同図
(a)に異物検出光学系を示す。ウェハ2001上のパ
ターンと異物からの散乱光を検出レンズ2003を通し
て、検出器2006で検出する。検出器2006からの
検出信号は検出器2006の1画素毎に出力される。同
図(b)に検出器2006の1画素に相当するウェハ上
の大きさが小画素の場合と大画素の場合を示す。検出時
間Tはウェハの面積S、検出器のデータ取り込み時間
t、検出器の画素サイズw、検出器の画素数nとして以
下の(数20)式で示される。
Next, another embodiment of the small foreign matter monitor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 64 shows the relationship between the detection pixel size of the foreign object detector and the noise level. High-speed and miniaturization are issues for small foreign matter monitors. FIG. 1A shows a foreign matter detection optical system. The pattern on the wafer 2001 and the scattered light from the foreign matter are detected by the detector 2006 through the detection lens 2003. The detection signal from the detector 2006 is output for each pixel of the detector 2006. FIG. 2B shows a case where the size of a pixel corresponding to one pixel of the detector 2006 on the wafer is a small pixel and a case where the size is a large pixel. The detection time T is expressed by the following (Equation 20) as the area S of the wafer, the data acquisition time t of the detector, the pixel size w of the detector, and the number n of pixels of the detector.

【0214】[0214]

【数20】 T=(S・t)/(w・n) (数20) 式(数20)より、高速・小型を実現するためには、w
を大きくすることと、nを増やして並列処理を行うこと
が最も有効である。しかし、同図(c)に示すように、
wを大きくすると、wに比例してウェハ2001上のパ
ターンからのノイズレベルも増加する。したがって、w
を大きくして、異物検出性能を維持するためには、パタ
ーンからのノイズレベルを低減する必要がある。
T = (St) / (w · n) (Equation 20) From the expression (Equation 20), to realize high speed and small size, w
It is most effective to increase n and to increase n to perform parallel processing. However, as shown in FIG.
When w is increased, the noise level from the pattern on the wafer 2001 increases in proportion to w. Therefore, w
It is necessary to reduce the noise level from the pattern in order to increase the value and maintain the foreign matter detection performance.

【0215】そこで、次に、パターンからのノイズレベ
ルを低減するために、空間フィルタ法によるノイズ低減
の効果について説明する。図65は空間フィルタを用い
た異物検出光学系の構成図を示す。検出レンズ2003
のフーリエ変換面に空間フィルタ2004を設置してい
る。ノイズであるウェハ2001上の繰返し性のあるメ
モリパターンからの回折光2007は、検出レンズ20
03を通過後、空間フィルタ2004で遮光する。ま
た、ウェハ2001上の異物からの散乱光2008は検
出レンズ2003、空間フィルタ2004、結像レンズ
2005を通過して検出器2006で検出される。
Then, the effect of the noise reduction by the spatial filter method for reducing the noise level from the pattern will now be described. FIG. 65 shows a configuration diagram of a foreign matter detection optical system using a spatial filter. Detection lens 2003
Is provided with a spatial filter 2004 on the Fourier transform plane. Diffractive light 2007 from the repeatable memory pattern on the wafer 2001, which is noise,
After passing through 03, the light is shielded by the spatial filter 2004. Further, the scattered light 2008 from the foreign matter on the wafer 2001 passes through the detection lens 2003, the spatial filter 2004, and the imaging lens 2005, and is detected by the detector 2006.

【0216】ここで、図65の空間フィルタ2004面
におけるパターン回折光2007のx方向の光強度分布
を図66に示す。同図において、空間フィルタ2004
の透過部分(A)と遮光部分(B)に相当するパターン
回折光2007の光強度の比、即ちA:Bは1:105
となり、空間フィルタ2004を設置することにより、
パターンノイズを1/105に低減することができる。
従来の異物検査装置に用いられた偏光フィルタ法では、
パターンノイズ低減は1/102であるため、検出器の
画素サイズが同一であれば、ノイズ低減レベルは103
向上し、異物検出感度も向上する。したがって、異物検
出感度の目標設定を従来の異物検査装置の性能以下にす
ることにより、検出器の画素サイズの大画素化を行うこ
とができ、異物検出光学系の高速・小型化が可能とな
る。
Here, FIG. 66 shows the light intensity distribution in the x direction of the pattern diffraction light 2007 on the surface of the spatial filter 2004 in FIG. In the figure, a spatial filter 2004
The ratio of the light intensity of the pattern diffracted light 2007 corresponding to the transmission part (A) and the light shielding part (B), that is, A: B is 1:10 5
By installing the spatial filter 2004,
Pattern noise can be reduced to 1/10 5 .
In the polarization filter method used in the conventional foreign matter inspection device,
Since the pattern noise reduction is 1/10 2 , the noise reduction level is 10 3 if the pixel size of the detector is the same.
This improves the foreign matter detection sensitivity. Therefore, by setting the target setting of the foreign substance detection sensitivity to be equal to or less than the performance of the conventional foreign substance inspection apparatus, it is possible to increase the pixel size of the detector, and it is possible to make the foreign substance detection optical system faster and smaller. .

【0217】なお、空間フィルタで遮光できるパターン
は繰返し性のあるメモリパターンであり、メモリパター
ン部以外はソフト等で無効データあるいは検出禁止エリ
アとする。
The pattern that can be shielded from light by the spatial filter is a repetitive memory pattern, and the area other than the memory pattern portion is set as invalid data or a detection prohibited area by software or the like.

【0218】図67に空間フィルタ法を適応した場合の
異物検出光学系における弁別比を示す。ここで、異物検
出系光学系における検出レンズ2003は結像レンズも
兼ねているため、結像レンズを必要としない。検出器2
006からの検出信号分布より、異物の検出信号をS、
パターンノイズをNとすると弁別比をS/Nで表す。次
に、図68に検出器の画素サイズと弁別比の関係を示
す。ここでは、異物として2μm標準粒子の例を示す。
異物をパターンから安定して弁別するためには、弁別比
1以上を必要とする。したがって、同図より、2μm標
準粒子をパターンから弁別して検出するためには、検出
器の画素サイズは20μm以下であれば良いことがわか
る。
FIG. 67 shows the discrimination ratio in the foreign matter detection optical system when the spatial filter method is applied. Here, since the detection lens 2003 in the optical system of the foreign matter detection system also serves as an imaging lens, no imaging lens is required. Detector 2
From the detection signal distribution from 006, the detection signal of the foreign substance is S,
If the pattern noise is N, the discrimination ratio is represented by S / N. Next, FIG. 68 shows the relationship between the pixel size of the detector and the discrimination ratio. Here, an example of 2 μm standard particles is shown as the foreign matter.
In order to stably discriminate foreign matter from a pattern, a discrimination ratio of 1 or more is required. Accordingly, it can be seen from the figure that the pixel size of the detector should be 20 μm or less in order to detect the 2 μm standard particles from the pattern and detect them.

【0219】次に、図69に照明領域と検出領域を示
す。検査時間Tは、検査幅Lx、Ly、検出器の画素サ
イズw、検出器の読みだしクロック周波数fとして以下
の(数21)式で示される。
Next, FIG. 69 shows an illumination area and a detection area. The inspection time T is expressed by the following equation (Equation 21) as an inspection width Lx, Ly, a detector pixel size w, and a detector read clock frequency f.

【0220】[0220]

【数21】 T=(Lx・Ly/w2)・(1/f) (数21) また、有効照明光強度Pは、照明パワーP0、照明幅W
x、Wyとして以下の(数22)式で示される。
T = (Lx · Ly / w 2 ) · (1 / f) (Equation 21) The effective illumination light intensity P is the illumination power P 0 , the illumination width W
x and Wy are represented by the following (Equation 22).

【0221】[0221]

【数22】 P=P0・(w・Lx)/(Wx・Wy) (数22) ここで、Wx≒Lxであるため、(数22)式は(数2
3)式で示される。
P = P 0 · (w · Lx) / (Wx · Wy) (Equation 22) Here, since Wx ≒ Lx, the expression (Equation 22) becomes
3) It is shown by the equation.

【0222】[0222]

【数23】 P=P0・(w/Wy) (数23) 総照明光量Ptは(数21)式と(数23)式より、
(数24)式で示される。
P = P 0 · (w / Wy) (Equation 23) The total illumination light amount Pt is obtained from the equations (21) and (23).
(Equation 24) is shown by the formula.

【0223】[0223]

【数24】 Pt=T・P =P0・(Lx・Ly/Wy)・(1/(w・f)) =K1・(1/(w・f)) (数24) したがって、検出信号強度Iは、異物信号係数K2
(数24)式より、(数25)式で示される。
Equation 24] Pt = T · P = P 0 · (Lx · Ly / Wy) · (1 / (w · f)) = K 1 · (1 / (w · f)) ( Equation 24) Therefore, the detection The signal strength I is expressed by the following equation (25) based on the foreign substance signal coefficient K 2 and the equation (24).

【0224】[0224]

【数25】 I=K2・Pt =K1・K2・(1/(w・f)) (数25) 式(数25)より、Iはw・fの関数となる。I = K 2 · Pt = K 1 · K 2 · (1 / (w · f)) (Equation 25) From the equation (Equation 25), I is a function of w · f.

【0225】以上の結果を基に、図70に装置仕様を決
定するための性能図を示す。画素サイズと検査時間の関
係、画素サイズと弁別比の関係、画素サイズ・検出器の
クロック周波数と検出信号の関係の3つの図により装置
仕様を決定する。例えば、20秒の検査時間を実現する
ために、画素サイズと検査時間の関係より、検出器のク
ロック周波数を2MHzに設定すれば、検出器の画素サ
イズは13μmで良い。その時、画素サイズと弁別比の関
係より、2μm異物のパターンからの弁別比は2であ
り、パターンから弁別することができる。最後に、画素
サイズ・検出器のクロック周波数と検出信号の関係よ
り、2μm異物の検出信号は、画素サイズ・クロック周
波数で決まり、60mVであり、検出器で検出可能である。
以上の様に、3つの性能図により、装置の検出異物寸法
と検査時間の仕様を任意に決定することができる。
FIG. 70 shows a performance chart for determining the device specifications based on the above results. The device specification is determined based on three figures, that is, the relationship between the pixel size and the inspection time, the relationship between the pixel size and the discrimination ratio, and the relationship between the pixel size and the clock frequency of the detector and the detection signal. For example, if the clock frequency of the detector is set to 2 MHz from the relationship between the pixel size and the inspection time in order to realize an inspection time of 20 seconds, the pixel size of the detector may be 13 μm. At this time, from the relationship between the pixel size and the discrimination ratio, the discrimination ratio from the pattern of the 2 μm foreign matter is 2, and it is possible to discriminate from the pattern. Finally, from the relationship between the pixel size and the clock frequency of the detector and the detection signal, the detection signal of a 2 μm foreign substance is determined by the pixel size and the clock frequency, is 60 mV, and can be detected by the detector.
As described above, it is possible to arbitrarily determine the specification of the detected foreign matter size and the inspection time of the apparatus from the three performance diagrams.

【0226】図71は空間フィルタ法を用いた異物検出
光学系の装置構成を示す図である。異物検出光学系は、
製品ウェハ2001の一軸走査2010で製品ウェハ2
001全面が検査可能な構成に成っている。そのため、
異物検出光学系は照明光学系2011と検出光学系20
13に分け、それぞれユニット構成に成っている。検査
対象ウェハがφ200mmの場合について以下に説明す
る。例えば、8ユニットでウェハ2001全幅を検査す
るためには、1ユニットの照明領域及び検出領域201
2は、25mmにすれば良い。したがって、検査対象ウ
ェハがφ150mmの場合は、8ユニットのうち6ユニ
ットを用いれば良い。1ユニットの検出光学系2013
は、検出レンズ2014、検出レンズ2014のフーリ
エ変換面に設置された空間フィルタ2015、検出器と
してリニアセンサ2016で構成されている。検出レン
ズ2014の外形寸法が検出幅より大きい場合は、本実
施例の同図に示すようにちどり状に配置することにより
ウェハ2001全幅を確保することができる。また、検
出レンズ2014の外形寸法が検出幅以下の場合、ある
いは、ウェハ上を限定する検査すなわち部分検査の場合
には直線状に配置することができる。ここで用いている
空間フィルタ2015は検出光学系2013がちどり状
の場合は4ユニット構成を2組使用し、検出光学系20
13が直線状の場合は8ユニット構成を1組使用する。
リニアセンサ2016からの検出信号は異物検出処理
(別体)2017で処理され、異物データとして出力す
る。
FIG. 71 is a diagram showing a device configuration of a foreign matter detecting optical system using the spatial filter method. The foreign object detection optical system
Product wafer 2 by uniaxial scanning 2010 of product wafer 2001
001 is configured to be inspectable. for that reason,
The foreign object detection optical system includes an illumination optical system 2011 and a detection optical system 20.
13 and each has a unit configuration. The case where the wafer to be inspected has a diameter of 200 mm will be described below. For example, in order to inspect the entire width of the wafer 2001 with eight units, the illumination area and the detection area 201 of one unit are required.
2 may be 25 mm. Therefore, when the wafer to be inspected has a diameter of 150 mm, six of the eight units may be used. One unit of detection optical system 2013
Comprises a detection lens 2014, a spatial filter 2015 installed on the Fourier transform surface of the detection lens 2014, and a linear sensor 2016 as a detector. When the outer dimensions of the detection lens 2014 are larger than the detection width, the entire width of the wafer 2001 can be secured by disposing the detection lenses 2014 in a zigzag shape as shown in FIG. When the outer dimensions of the detection lens 2014 are equal to or smaller than the detection width, or when the inspection on the wafer is limited, that is, in the case of the partial inspection, the detection lenses 2014 can be linearly arranged. The spatial filter 2015 used here uses two sets of four-unit configurations when the detection optical system 2013 is in a zigzag shape.
When 13 is linear, one set of 8 units is used.
The detection signal from the linear sensor 2016 is processed in a foreign matter detection process (separate body) 2017 and is output as foreign matter data.

【0227】なお、検出光学系2013がちどり状の場
合は2組、検出光学系2013が直線状の場合は1組の
空間フィルタ2015の交換は、ウェハ2001の品種
間により行う必要があるが、工程にはほとんど依存せ
ず、1品種ウェハを1種類の空間フィルタ2015で対
応可能である。
When the detection optical system 2013 is in the shape of a dot, two sets of filters need to be exchanged. One type of wafer can be handled by one type of spatial filter 2015 without depending on the process.

【0228】次に本実施例のうちの仕様の一例を示す。
照明光学系は、照明光源として波長780nm、出力2
00mWの半導体レーザを用い、照明光入射角度は上方
から60°でウェハ上の26×1mm2の領域を照明す
る。検出光学系は、検出レンズとして投影レンズ(50
mmF2.8を用い、検出倍率1倍(検出NA=0.
1)で検出する。検出器には画素サイズ13μm、画素
数2048、駆動周波数4MHzのCCDリニアセン
サ、あるいは、異物弁別性能の高い画素サイズ7μm、
画素数4096、駆動周波数4MHzのCCDリニアセ
ンサを用いる。
Next, an example of the specifications of this embodiment will be described.
The illumination optical system has a wavelength of 780 nm and an output of 2 as an illumination light source.
The area of 26 × 1 mm 2 on the wafer is illuminated at a light incident angle of 60 ° from above using a semiconductor laser of 00 mW. The detection optical system includes a projection lens (50
mmF2.8, detection magnification 1 × (detection NA = 0.
Detect in 1). The detector includes a CCD linear sensor having a pixel size of 13 μm, a number of pixels of 2048, and a driving frequency of 4 MHz, or a pixel size of 7 μm having a high foreign matter discrimination performance.
A CCD linear sensor having 4096 pixels and a driving frequency of 4 MHz is used.

【0229】次に、図72はパターンノイズ光のウェハ
回転角度による影響を示す一例図である。ウェハ200
1が回転すると、ウェハ2001のパターンからの回折
光もウェハ2001に応じて回転する。したがって、異
物検出光学系2021に対してウェハ2001が回転し
ていると、異物検出光学系2021の空間フィルタの遮
光部分からウェハ2001のパターンからの回折光が漏
れてくる。したがって、パターンからの回折光の漏れ光
すなわちパターンノイズ光は、空間フィルタの遮光幅と
ウェハの回転角度の関数となる。ここで、ウェハの回転
角度θは、異物検出光学系2021の中心線2020と
ウェハ2001の中心線2000の角度を表す。しか
し、空間フィルタの遮光幅を広げると異物からの散乱光
も減光するため、最適幅を求める必要がある。そこで、
従来のプリアライメント装置ではウェハの回転角度を±
2°以内に抑えることができるので、異物検出性能、例
えば、2μm異物をパターンから弁別して検出できる空
間フィルタの遮光幅を最適幅とした場合のウェハの回転
によるパターンノイズ光の変化の一例を同図に示す。
FIG. 72 is an example showing the effect of the pattern noise light on the wafer rotation angle. Wafer 200
When 1 rotates, the diffracted light from the pattern of the wafer 2001 also rotates according to the wafer 2001. Therefore, when the wafer 2001 is rotated with respect to the foreign matter detection optical system 2021, diffracted light from the pattern of the wafer 2001 leaks from the light blocking part of the spatial filter of the foreign matter detection optical system 2021. Therefore, the leakage light of the diffracted light from the pattern, that is, the pattern noise light, is a function of the light blocking width of the spatial filter and the rotation angle of the wafer. Here, the rotation angle θ of the wafer represents the angle between the center line 2020 of the foreign matter detection optical system 2021 and the center line 2000 of the wafer 2001. However, if the light shielding width of the spatial filter is increased, the scattered light from the foreign matter is also reduced, so it is necessary to find the optimum width. Therefore,
In the conventional pre-alignment apparatus, the rotation angle of the wafer is ±
Since it can be suppressed within 2 °, foreign matter detection performance, for example, an example of a change in pattern noise light due to rotation of the wafer when the light shielding width of a spatial filter capable of detecting a 2 μm foreign matter from a pattern is set to an optimum width is the same. Shown in the figure.

【0230】異物検査のモニタとしての機能を有するた
めには、できるだけ焦点深度の深い異物検出系が必要で
ある。
In order to have a function as a monitor for foreign substance inspection, a foreign substance detection system having a depth of focus as deep as possible is required.

【0231】焦点深度は、検出画素サイズの大きさによ
り、検出レンズのNAから計算される焦点深度より大き
い値を得ることができる。
The value of the depth of focus can be larger than the depth of focus calculated from the NA of the detection lens depending on the size of the detection pixel.

【0232】検出画素サイズが検出異物サイズより十分
小さければ、焦点深度dは、検出レンズの開口数に依存
し、光の波長λ、検出レンズの開口数NAとして以下の
(数26)式で示される。
If the size of the detection pixel is sufficiently smaller than the size of the foreign matter to be detected, the depth of focus d depends on the numerical aperture of the detection lens, and is expressed by the following equation (26) as the wavelength λ of light and the numerical aperture NA of the detection lens. It is.

【0233】[0233]

【数26】 d=0.5・λ/(NA)2 (数26) (数11)式において、例えば、λ=780nm、NA=0.1
の場合はd=39μmとなる。また、検出画素サイズが検
出異物サイズより十分大きければ、焦点深度は、検出画
素サイズに依存する。この場合、検出画素サイズを相当
解像度a’とすると、相当開口数NA’との関係は以下
の(数27)式で示される。
D = 0.5 · λ / (NA) 2 (Expression 26) In the expression (11), for example, λ = 780 nm, NA = 0.1
In this case, d = 39 μm. If the detection pixel size is sufficiently larger than the detected foreign matter size, the depth of focus depends on the detection pixel size. In this case, assuming that the detection pixel size is the equivalent resolution a ′, the relationship with the equivalent numerical aperture NA ′ is expressed by the following (Equation 27).

【0234】[0234]

【数27】 a’=0.61・λ/NA’ (数27) さらに、(数27)式におけるNA’を(数26)式の
NAに代入すると、実際の焦点深度dが得られる。例え
ば、a’=13μmとすると、NA’=0.037となり、d
=285μmとなる。
A ′ = 0.61 · λ / NA ′ (Expression 27) Further, when NA ′ in Expression (27) is substituted for NA in Expression (26), the actual depth of focus d can be obtained. For example, if a ′ = 13 μm, NA ′ = 0.037, and d
= 285 μm.

【0235】従って、検出器の大画素化により、異物検
出系の焦点深度を深くする効果がある。
Therefore, there is an effect of increasing the depth of focus of the foreign matter detection system by increasing the number of pixels of the detector.

【0236】図73はウェハステージの高さによる異物
検出出力の変化を示す一例図である。λ=780nm、NA
=0.1、検出画素サイズ13μmを用いた場合の5μm異
物の検出出力の変化を示している。同図より、焦点深度
は±70μmである。この値は検出レンズの開口数から得
られる値(39μm)と検出画素サイズから得られる値
(285μm)の間の値に成っている。したがって、13μ
mの検出画素サイズは5μm異物に対して十分大きくな
いが、焦点深度を深くしている。
FIG. 73 is an example diagram showing a change in the foreign matter detection output depending on the height of the wafer stage. λ = 780nm, NA
= 0.1, the change in the detection output of a 5 μm foreign substance when a detection pixel size of 13 μm is used. As shown in the figure, the depth of focus is ± 70 μm. This value is a value between the value obtained from the numerical aperture of the detection lens (39 μm) and the value obtained from the detection pixel size (285 μm). Therefore, 13μ
Although the detection pixel size of m is not large enough for a 5 μm foreign substance, the depth of focus is increased.

【0237】以上のように、検出レンズの開口数を小さ
くすることと、検出画素サイズを大きくすることによ
り、焦点深度を深くすることができ、ウェハの搬送系の
高さ方向の位置制御をラフにすることが可能である。
As described above, by reducing the numerical aperture of the detection lens and increasing the size of the detection pixels, the depth of focus can be increased, and the position control of the wafer transfer system in the height direction can be roughly performed. It is possible to

【0238】次に、本小形異物モニタリング装置に用い
る照明光学系の1ユニットの構成を示す。ウェハ上を片
側は検査領域を十分照明できるように広げ、片側は十分
な照度になるように絞り込み、線状照明が可能な構成と
なっている。照明光源が点光源であれば、両側とも平面
波すなわち平行な光束ができる。ここで、照明光を平行
光にすると、検出光学系の空間フィルタ位置の像をシャ
ープにすることができ、空間フィルタによるパターンの
遮光性能を高くし、異物検出性能も高くすることができ
る。しかし、例えば、照明光源として小形の半導体レー
ザを用いる場合、高出力になるにしたがって、発光点の
片側の長さが長くなる。したがって、片側は平面波すな
わち平行な光束はできない。そこで、それに対応した照
明光学系の実施例を2種類示す。ただし、ウェハ上の線
状照明のうち、ビームの長い方向をy方向、ビームの短
い方向をx方向とする。
Next, the structure of one unit of the illumination optical system used in the small foreign matter monitoring device will be described. On the wafer, one side is widened so that the inspection area can be sufficiently illuminated, and one side is narrowed down to have sufficient illuminance, so that linear illumination can be performed. If the illumination light source is a point light source, a plane wave, that is, a parallel light beam is generated on both sides. Here, if the illumination light is parallel light, the image at the position of the spatial filter of the detection optical system can be sharpened, and the light shielding performance of the pattern by the spatial filter and the foreign matter detection performance can be enhanced. However, for example, when a small semiconductor laser is used as the illumination light source, the length of one side of the light emitting point becomes longer as the output becomes higher. Therefore, one side cannot generate a plane wave, that is, a parallel light beam. Accordingly, two types of embodiments of the illumination optical system corresponding thereto will be described. However, in the linear illumination on the wafer, the long direction of the beam is the y direction, and the short direction of the beam is the x direction.

【0239】1つ目の方式の構成を図74に示し、同図
(a)にx方向から見た構成を示し、同図(b)にy方
向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ2101
の発光点2100の長い方向がx方向、発光点2100
の短い(点光源に近い)方向がy方向である。ただし、
ウェハ上においてP偏光照明であればS偏光照明になる
ようにλ/2板を挿入する。
FIG. 74 shows the configuration of the first system, FIG. 74A shows the configuration viewed from the x direction, and FIG. 74B shows the configuration viewed from the y direction. Here, the semiconductor laser 2101
The long direction of the light emitting point 2100 is the x direction, and the light emitting point 2100
Is short (close to the point light source) is the y direction. However,
In the case of P-polarized illumination on the wafer, a λ / 2 plate is inserted so as to be S-polarized illumination.

【0240】同図(a)のx方向は、半導体レーザ21
01から射出した光はレンズ2102〜レンズ2106
を用い、光束を絞ってウェハ2001上を照明する。同
図(b)のy方向は、半導体レーザ2101から射出し
た光はレンズ2102〜レンズ2106を用い、光束を
広げ平行光にする。この方式はx方向の光束を容易に絞
り込むことができるので、照明の高照度化が可能であ
る。この方法では、x方向の光束を平行光ではなくある
角度をもって絞り込むため検出光学系の空間フィルタ面
におけるx方向の回折パターンは長くなるが、図62に
示すような直線状の空間フィルタ−を用いることによっ
てパタ−ンからの回折光を遮光することができる。図7
5は図74の照明光学系を用いた場合の検出検出光学系
の空間フィルタ面におけるウェハ上の回折パターンの平
面図の一例を示す。ウェハ上のパターンからの回折パタ
ーンの1点の大きさは、x方向は照明の開口数に依存し
x1=数mm、y方向は平行光であるためy1=数μm
になり、y方向のみシャープな光となる。ウェハの向き
により同図(a)に示すようにy方向のピッチpyがx
方向のピッチpxより短い場合には空間フィルタの遮光
率が高くなり、異物からの検出出力も低下する。そこ
で、ウェハを90°回転することにより、ウェハ上のパ
ターンからの回折パターンは同図(b)に示すようにな
り、y方向のピッチは同図(a)におけるpxと同一で
あり、空間フィルタの遮光性能を向上することができ
る。このように、y方向に回折パターンのピッチの長い
方がくるようにウェハの向きを予め設定することによ
り、異物からの検出出力を更に向上することができる。
このウエハの最適な向きは、予めデ−タとして入力する
ことができる。また、一度回折パターンの向きを見てウ
ェハの最適な向きを検出し、以後はその最適な向きの上
方を用いる。
The x direction in FIG.
The light emitted from the lens No. 01 is a lens 2102 to a lens 2106
To illuminate the wafer 2001 by focusing the light beam. In the y direction of FIG. 13B, the light emitted from the semiconductor laser 2101 is expanded into a parallel light by using the lenses 2102 to 2106. According to this method, the luminous flux in the x direction can be easily narrowed down, so that the illuminance of the illumination can be increased. In this method, since the light beam in the x direction is narrowed down by a certain angle instead of parallel light, the diffraction pattern in the x direction on the spatial filter surface of the detection optical system becomes long, but a linear spatial filter as shown in FIG. 62 is used. Thereby, the diffracted light from the pattern can be shielded. FIG.
5 shows an example of a plan view of a diffraction pattern on a wafer on the spatial filter surface of the detection optical system when the illumination optical system of FIG. 74 is used. The size of one point of the diffraction pattern from the pattern on the wafer depends on the numerical aperture of illumination in the x direction, x1 = several mm, and y1 = several μm since the y direction is parallel light.
And sharp light is obtained only in the y direction. Depending on the direction of the wafer, the pitch py in the y direction is x as shown in FIG.
If the pitch is smaller than the pitch px in the direction, the light blocking ratio of the spatial filter is increased, and the detection output from foreign matter is also reduced. Then, by rotating the wafer by 90 °, the diffraction pattern from the pattern on the wafer becomes as shown in FIG. 2B, and the pitch in the y direction is the same as px in FIG. Can improve the light shielding performance. As described above, by setting the orientation of the wafer in advance so that the longer pitch of the diffraction pattern comes in the y-direction, the detection output from foreign substances can be further improved.
The optimum orientation of the wafer can be input in advance as data. Further, the direction of the diffraction pattern is once checked to detect the optimal direction of the wafer, and thereafter, the upper part of the optimal direction is used.

【0241】2つ目の方式の構成を図76に示し、同図
(a)にx方向から見た構成を示し、同図(b)にy方
向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ2101
の発光点2100の短い(点光源に近い)方向がx方
向、発光点2100の長い方向がy方向である。ただ
し、ウェハ上においてP偏光照明であればS偏光照明に
なるようにλ/2板を挿入する。
FIG. 76 shows the configuration of the second method, FIG. 76A shows the configuration viewed from the x direction, and FIG. 76B shows the configuration viewed from the y direction. Here, the semiconductor laser 2101
The shorter (closer to the point light source) direction of the light emitting point 2100 is the x direction, and the longer direction of the light emitting point 2100 is the y direction. However, in the case of P-polarized illumination on the wafer, a λ / 2 plate is inserted so as to be S-polarized illumination.

【0242】同図(a)のx方向は、半導体レーザ21
01から射出した光はレンズ2202〜レンズ2207
を用い、光束を絞って平行光にする。同図(b)のy方
向は、半導体レーザ2101から射出した光はレンズ2
202〜レンズ2207を用い、光束を広げウェハ20
01上を照明する。しかし、x方向の発光点2100の
長さが数十μmと長いため、平行光にすることができな
い。ここで光源2100は、レンズ2202〜レンズ2
207、結像レンズ2014を通して空間フィルタ20
15の位置に結像する。この総合結像倍率は空間フィル
タの遮光性能より数十μm以下が最適であるため、1倍
前後になるようにする。
The x direction in FIG.
The light emitted from the lens No. 01 is a lens 2202 to a lens 2207.
And squeezes the light beam into parallel light. The light emitted from the semiconductor laser 2101 in the y direction in FIG.
202 to spread the light beam using the lens 2207
01 is illuminated. However, since the length of the light emitting point 2100 in the x direction is as long as several tens of μm, the light cannot be made into parallel light. Here, the light source 2100 includes a lens 2202 and a lens 2
207, spatial filter 20 through imaging lens 2014
An image is formed at position 15. Since the total imaging magnification is optimally several tens μm or less from the light shielding performance of the spatial filter, it is set to be about 1 ×.

【0243】図77に図76の照明光学系を用いた場合
の検出検出光学系の空間フィルタ面におけるウェハ上の
パターンからの回折パターンの平面図の一例を示す。空
間フィルタ面におけるウェハ上のパターンからの回折パ
ターンの1点の大きさは、x方向は平行光であるためx
2=100μm程度、y方向は照明光源の大きさに比例
するのでy2=数十μmになり、ウェハの向きに依ら
ず、x方向、y方向とも比較的シャープな光が得られ、
空間フィルタの遮光性能を高くすることができる。
FIG. 77 shows an example of a plan view of a diffraction pattern from a pattern on a wafer on the spatial filter surface of the detection optical system when the illumination optical system of FIG. 76 is used. The size of one point of the diffraction pattern from the pattern on the wafer on the spatial filter surface is x since the x direction is parallel light.
2 = about 100 μm, and the y direction is proportional to the size of the illumination light source, so y2 = several tens of μm, and relatively sharp light can be obtained in both the x and y directions regardless of the orientation of the wafer.
The light shielding performance of the spatial filter can be improved.

【0244】次に本発明の小型異物モニタの偏光検出法
による異物検出光学系の他の実施例を図78から図79
を用いて説明する。
Next, another embodiment of the optical system for detecting foreign matter by the polarization detecting method of the small foreign matter monitor of the present invention will be described with reference to FIGS. 78 to 79.
This will be described with reference to FIG.

【0245】偏光検出法はメモリパターンに限定しない
でウェハ全面の全てのパターンから異物を弁別して検出
することが可能である。
The polarization detection method is not limited to the memory pattern, and it is possible to detect foreign substances by discriminating from all patterns on the entire surface of the wafer.

【0246】図78は検出レンズとして屈折率変化型の
レンズアレイを用いた異物検出光学系の構成図を示す。
斜方照明光学系3002と検出光学系3003から成
る。斜方照明光学系3002は図に示すように1個以上
の照明アレイに成っている。検出光学系3003は検出
レンズとして屈折率変化型のレンズアレイ3004、偏
光素子として偏光板3005、屈折率変化型のレンズア
レイ3004の結像位置に検出器3006から成ってい
る。照明アレイによりウェハ全幅を照明する線状照明に
し、ウェハ全幅を検出する。したがって、ウェハ300
1の一軸走査3010でウェハ3001全面を検査でき
る。照明アレイ3002の照明角度は水平方向から数度
上方より行い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直にな
るような直線偏光(S偏光)でウェハ3001上を照射
する。また、ウェハ3001上のパターン及び異物から
の散乱光は、屈折率変化型のレンズアレイ3004を通
過後、偏光板3005でP偏光(磁界ベクトルが照明の
入射面に平行な成分の直線偏光)のみを通過させ、パタ
ーンからの散乱光を減じ異物からの散乱光を強調させ
て、検出器3006で検出する。
FIG. 78 shows a configuration diagram of a foreign matter detection optical system using a refractive index change type lens array as a detection lens.
It comprises an oblique illumination optical system 3002 and a detection optical system 3003. The oblique illumination optical system 3002 comprises one or more illumination arrays as shown in the figure. The detection optical system 3003 includes a refractive index variable lens array 3004 as a detection lens, a polarizing plate 3005 as a polarizing element, and a detector 3006 at an image forming position of the refractive index variable lens array 3004. The illumination array is linearly illuminated to illuminate the entire width of the wafer to detect the full width of the wafer. Therefore, the wafer 300
The entire surface of the wafer 3001 can be inspected by one uniaxial scan 3010. The illumination angle of the illumination array 3002 is set to be several degrees above the horizontal direction, and the wafer 3001 is irradiated with linearly polarized light (S-polarized light) such that the magnetic field vector is perpendicular to the plane of incidence of the illumination. Further, the scattered light from the pattern and the foreign matter on the wafer 3001 passes through the lens array 3004 of the refractive index change type, and then only the P-polarized light (the linearly polarized light whose magnetic field vector is parallel to the incident surface of the illumination) by the polarizing plate 3005. , The scattered light from the pattern is reduced and the scattered light from the foreign matter is emphasized, and is detected by the detector 3006.

【0247】図79は検出レンズとして通常のレンズを
用いた異物検出光学系の装置構成図を示す。異物検出光
学系は、製品ウェハ3001の一軸走査3110で製品
ウェハ3001全面が検査可能な構成に成っている。そ
のため、異物検出光学系は照明光学系3111と検出光
学系3113に分け、それぞれユニット構成に成ってい
る。検査対象ウェハがφ200mmの場合について以下
に説明する。例えば、8ユニットでウェハ3001全幅
を検査するためには、1ユニットの照明領域及び検出領
域3112は、25mmにすれば良い。したがって、検
査対象ウェハがφ150mmの場合は、8ユニットのう
ち6ユニットを用いれば良い。1ユニットの検出光学系
3113は、検出レンズ3114、偏光板3115、検
出器としてリニアセンサ3116で構成されている。検
出レンズ3114の外形寸法が検出幅より大きい場合
は、本実施例の同図に示すようにちどり状に配置するこ
とによりウェハ3001全幅を確保することができる。
また、検出レンズ3114の外形寸法が検出幅以下の場
合、あるいは、ウェハ上を限定する検査すなわち部分検
査の場合には直線状に配置することができる。照明ユニ
ット3111の照明角度は水平方向から数度上方より行
い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直
線偏光(S偏光)でウェハ3001上を照射する。ま
た、ウェハ3001上のパターン及び異物からの散乱光
は、検出レンズ3114を通過後、偏光板3115でP
偏光(磁界ベクトルが照明の入射面に平行な成分の直線
偏光)のみを通過させ、パターンからの散乱光を減じ異
物からの散乱光を強調させて、リニアセンサ3116で
検出する。リニアセンサ3116からの検出信号は異物
検出処理(別体)3117で処理され、異物データとし
て出力する。
FIG. 79 is a view showing the arrangement of a foreign matter detection optical system using a normal lens as a detection lens. The foreign matter detection optical system is configured so that the entire surface of the product wafer 3001 can be inspected by uniaxial scanning 3110 of the product wafer 3001. Therefore, the foreign matter detection optical system is divided into an illumination optical system 3111 and a detection optical system 3113, and each has a unit configuration. The case where the wafer to be inspected has a diameter of 200 mm will be described below. For example, in order to inspect the entire width of the wafer 3001 with eight units, the illumination area and the detection area 3112 of one unit may be set to 25 mm. Therefore, when the wafer to be inspected has a diameter of 150 mm, six of the eight units may be used. The detection optical system 3113 of one unit includes a detection lens 3114, a polarizing plate 3115, and a linear sensor 3116 as a detector. When the outer dimensions of the detection lens 3114 are larger than the detection width, the entire width of the wafer 3001 can be secured by disposing the detection lenses 3114 in a zigzag shape as shown in FIG.
Further, when the outer dimensions of the detection lens 3114 are smaller than the detection width, or when the inspection on the wafer is limited, that is, in the case of the partial inspection, the detection lenses 3114 can be linearly arranged. The illumination unit 3111 illuminates the wafer 3001 with linearly polarized light (S-polarized light) such that the magnetic field vector is perpendicular to the plane of incidence of the illumination. Further, the scattered light from the pattern on the wafer 3001 and the foreign matter passes through the detection lens 3114 and is then reflected by the polarizing plate 3115.
The linear sensor 3116 detects only the polarized light (linearly polarized light whose magnetic field vector is parallel to the incident surface of the illumination), reduces the scattered light from the pattern, and emphasizes the scattered light from the foreign matter. The detection signal from the linear sensor 3116 is processed in a foreign matter detection process (separate body) 3117 and is output as foreign matter data.

【0248】図80に本発明の位置付けと機能を示す。
LSIの量産立上げの主要作業のうちの1つに、異物の
発生原因を究明して対策を施す作業があり、それには発
生異物を検出して元素種などを分析することが発生原因
探求の大きな手がかりになる。一方、量産ラインでは、
これらの異物をいち早く感知し対策を施す必要がある。
異物発生からその感知までの時間が経過した場合、不良
の発生数は大きくなり歩留まりは下がる。したがって、
高い歩留まりを維持するためには異物発生からその感知
までの経過時間を短縮することが欠かせない。また、ウ
ェハ上の異物個数の厳密な検出実験により、異物個数は
徐々に増減するものではなく、突発的に増減することが
新たに判明した。同図(a)にCVD等の処理装置内で
発生する製品ウェハ上の異物数の時間推移を示す。同図
(b)に従来方式を示す。従来装置はスタンドアローン
型であり、量産ラインで処理したウェハを検査装置の個
所に持ち込んで異物の検査をする抜取り検査であった。
したがって、ウェハの搬送、異物検査に時間を要したた
め、検査の頻度すなわちサンプリングは、同図(a)に
示すように、1ロット、あるいは数ロット、あるいは1
日毎に1枚であり、検査枚数に限界があった。このよう
なサンプリングでは突発的な異物の増加が見落とされた
り、増加したまましばらく経ってから検出されたりする
ことになり、相当数の不良(ドカ不良)が発生すること
になる。すなわち、このようなサンプリングでは、異物
の発生を十分に早く感知したとはいえない。そこで、同
図(c)に示すように、異物モニタリング装置を小型に
した小形異物モニタを処理装置の入出力口あるいは処理
装置間の搬送系中に載置し、小形異物モニタからの異物
データを異物管理システムに取り込むことにより、異物
管理を枚葉で行うことができる。したがって、本小形異
物モニタを用いることにより、同図(a)に示すよう
に、モニタのサンプリングタイムを短くでき、枚葉の実
時間サンプリングが可能で、異物検査の効果を最大限に
出すことができる。
FIG. 80 shows the position and function of the present invention.
One of the main tasks in the mass production start-up of LSIs is to investigate the cause of foreign matter occurrence and take countermeasures. It will be a great clue. On the other hand, in the mass production line,
It is necessary to detect these foreign substances promptly and take countermeasures.
When the time from the generation of a foreign object to the detection of the foreign object has elapsed, the number of occurrences of defects increases and the yield decreases. Therefore,
In order to maintain a high yield, it is indispensable to reduce the elapsed time from the generation of foreign matter to its detection. In addition, a strict experiment for detecting the number of foreign particles on a wafer has revealed that the number of foreign particles does not gradually increase or decrease but suddenly increases or decreases. FIG. 7A shows a time transition of the number of foreign substances on a product wafer generated in a processing apparatus such as a CVD. FIG. 1B shows a conventional system. The conventional apparatus is of a stand-alone type, and is a sampling inspection in which a wafer processed on a mass production line is brought to a location of an inspection apparatus to inspect for foreign matter.
Therefore, since it takes time to transport the wafer and inspect the foreign matter, the frequency of the inspection, ie, sampling, is one lot, several lots, or one lot as shown in FIG.
There was one sheet per day, and there was a limit to the number of sheets inspected. In such a sampling, a sudden increase in foreign matter is overlooked or detected after a while with the increase, and a considerable number of defects (spot defects) occur. That is, in such sampling, it cannot be said that the generation of foreign matter was detected sufficiently early. Therefore, as shown in FIG. 4C, a small foreign substance monitor, which is a compact foreign substance monitoring device, is placed in the input / output port of the processing apparatus or in the transport system between the processing apparatuses, and the foreign substance data from the small foreign substance monitor is read. By taking in the foreign substance management system, the foreign substance management can be performed on a single wafer. Therefore, by using the small foreign substance monitor, as shown in FIG. 3A, the sampling time of the monitor can be shortened, real-time sampling of a sheet can be performed, and the effect of the foreign substance inspection can be maximized. it can.

【0249】本発明の機能としては次の5項目があ
る。、処理装置の搬送系に取付け可能な大きさ、すなわ
ち、小形であり、ウェハの枚葉検査ができる高速検査が
可能であり、処理装置毎の異物管理ができるように処理
装置のオプションになりうる安価な価格である。また、
モニタであるためセッティングが容易でメンテナンスフ
リーになっている。以下、空間フィルターの実施例を図
82から図85を用いて説明する。この空間フィルター
は、液晶表示素子を用いて構成しても良いが、液晶素子
の場合、特定の偏光方向の光だけしか使用できない。ま
た、光の減衰率が小さいためパターンからの回折光を十
分に遮光できない問題がある。そこで、空間フィルター
を金属板等を用い機械的に構成するのが良い。
The functions of the present invention include the following five items. A size that can be attached to the transport system of the processing apparatus, that is, a small size, enables high-speed inspection capable of single-wafer inspection of wafers, and can be an option of the processing apparatus so that foreign substances can be managed for each processing apparatus. Inexpensive price. Also,
The monitor is easy to set up and maintenance-free. Hereinafter, an embodiment of the spatial filter will be described with reference to FIGS. This spatial filter may be configured using a liquid crystal display element, but in the case of a liquid crystal element, only light having a specific polarization direction can be used. Further, there is a problem that the diffracted light from the pattern cannot be sufficiently shielded because the light attenuation rate is small. Therefore, it is preferable that the spatial filter is mechanically configured using a metal plate or the like.

【0250】空間フィルターは、図74、75で説明し
たように直線状のパターンの集合で構成される。(もち
ろん空間フィルターは図75(a)に示したような点の
集合を遮光するように一回り大きい点の集合であるのが
望ましいが、ここで示したような直線の集合であっても
十分その機能は果たし、かつ構成が単純であるという効
果もある。)この直線状パターンのピッチと位相を合わ
せればよい。図82にこの金属板を用いたピッチ可変空
間フィルター1270の一実施例を示す。
The spatial filter is composed of a set of linear patterns as described with reference to FIGS. (Of course, the spatial filter is desirably a set of points that are slightly larger so as to block the set of points as shown in FIG. 75 (a), but a set of straight lines as shown here is sufficient. There is also an effect that the function is fulfilled and the configuration is simple.) The pitch and phase of this linear pattern may be matched. FIG. 82 shows an embodiment of a variable pitch spatial filter 1270 using this metal plate.

【0251】この実施例は、照明光学系1110、検出
光学系1210、ステージ系1300、信号処理系14
01、データ処理系1501より構成される点は、図5
3に示した実施例と同じである。ここで半導体レーザ1
111の射出口1021が図82に示すように縦長に配
置された場合、図74の照明系を用いると、空間フィル
ターの直線方向は、図82に示したように照明光束の入
射面に平行になる。この場合、空間フィルターの位置合
わせとして、空間フィルターの中心にある直線状パター
ンを基準にして直線状パターンのピッチを合わせるだけ
でよい。この場合、空間フィルターのピッチ可変機構は
単純に構成できる。
In this embodiment, the illumination optical system 1110, the detection optical system 1210, the stage system 1300, and the signal processing system 14
01 and the data processing system 1501
This is the same as the embodiment shown in FIG. Here, the semiconductor laser 1
When the exit 1021 of 111 is vertically arranged as shown in FIG. 82, the linear direction of the spatial filter is parallel to the incident surface of the illumination light flux as shown in FIG. 82 by using the illumination system of FIG. Become. In this case, it is only necessary to adjust the pitch of the linear pattern with reference to the linear pattern at the center of the spatial filter as the alignment of the spatial filter. In this case, the pitch variable mechanism of the spatial filter can be simply configured.

【0252】図82のピッチ可変空間フィルター127
0の構成を図83に示す。ピッチ可変空間フィルター1
270は、金属あるいは金属酸化物あるいはプラスチッ
ク等の遮光率の高い材料で形成された複数の直線上パタ
ーン1271、ばね状支持具1272、支持具127
3、固定手段1274、ねじ1275、ネジ駆動手段1
276、より構成される。ここで、ネジ1235には、
1277部に右ネジ、1278部に左ネジが形成されて
いる。ここで、ネジ駆動手段1276によりねじ127
5を回転させることにより直線状パターン1271間の
ピッチを変えることができる。この、ネジ駆動手段12
76の駆動は、ウエハ搬入時に、ウエハ上のチップピッ
チpと同時にチップ内のセルピッチdを受け取ることに
より、直線上パターン1271間のピッチが算出された
値に従って制御される。ここで、ばね状支持具1272
はゴムであってもよい。
The variable pitch spatial filter 127 shown in FIG.
83 is shown in FIG. Pitch variable spatial filter 1
Reference numeral 270 denotes a plurality of linear patterns 1271, spring-like supports 1272, and supports 127 formed of a material having a high light-shielding rate, such as metal, metal oxide, or plastic.
3, fixing means 1274, screw 1275, screw driving means 1
276. Here, the screw 1235 has
A right screw is formed at 1277 and a left screw is formed at 1278. Here, the screw 127 is operated by the screw driving means 1276.
By rotating 5, the pitch between the linear patterns 1271 can be changed. This screw driving means 12
The drive of 76 is controlled according to the calculated value of the pitch between the linear patterns 1271 by receiving the cell pitch d in the chip at the same time as the chip pitch p on the wafer when the wafer is loaded. Here, the spring-like support 1272
May be rubber.

【0253】またここで、この空間フィルター1270
のピッチは広いダイナミックレンジで変えることは難し
い。例えば、ピッチを1/10にする場合、ねじ127
5は空間フィルターとして必要な長さの10倍の長さが
必要になるからである。そこで、空間フィルター127
0を複数個重ねて設置しておき、ピッチを小さく変化さ
せる場合は、重ねたまま先の可変機構で可変し、大きく
変化させる場合は重ねたそれぞれの空間フィルターをず
らすことによって小さなピッチを実現できる。もちろん
必要に応じ、可変機構とずらすことを同時にもできる。
Here, this spatial filter 1270
Is difficult to change over a wide dynamic range. For example, if the pitch is reduced to 1/10, the screw 127
No. 5 is necessary because the length required for the spatial filter is ten times as long. Therefore, the spatial filter 127
In the case where a plurality of zeros are installed in a superposed manner and the pitch is to be changed small, the pitch can be changed by the variable mechanism while being superimposed. . Of course, if necessary, it can be shifted from the variable mechanism at the same time.

【0254】ここで、空間フィルター1270の中央部
の直線状パターン1279は、他の直線状パターンより
太く構成されるのが望ましい。これは、中央部の回折光
すなわち0次回折光は光強度が強く回折光の強度分布の
幅がひろいため、十分に回折光を遮光するためには幅の
広い直線状パターンを必要とするためである。
Here, it is desirable that the linear pattern 1279 at the center of the spatial filter 1270 is configured to be thicker than other linear patterns. This is because the diffracted light at the center, that is, the 0th-order diffracted light has a high light intensity and a wide width of the intensity distribution of the diffracted light, and therefore requires a wide linear pattern to sufficiently shield the diffracted light. is there.

【0255】また、ここでは、駆動機構の一実施例を示
したが、本発明を実施するに当たって、ここに示した実
施例である必要はなく、遮光性の高い直線状パターン1
271を駆動する構成であれば他の駆動機構であっても
良い。具体的には、図84に示すような構成であっても
よい。この実施例では、直線状パターン1271はリン
ク1291で支持されており、リンク駆動機構1292
でリンク1291の傾きを変えることによりピッチを変
える構成である。
Although one embodiment of the driving mechanism has been described here, the present invention is not limited to this embodiment, and the linear pattern 1 having a high light-shielding property is not limited to this embodiment.
Other drive mechanisms may be used as long as they drive the 271. Specifically, a configuration as shown in FIG. 84 may be used. In this embodiment, the linear pattern 1271 is supported by the link 1291 and the link driving mechanism 1292
Thus, the pitch is changed by changing the inclination of the link 1291.

【0256】また、空間フィルターのピッチが大きくで
きる方向、すなわちウエハ上のパターンのピッチdが小
さい方向にウエハの向きを設定すれば尚良い。
It is more preferable to set the orientation of the wafer in a direction in which the pitch of the spatial filter can be increased, that is, in a direction in which the pitch d of the pattern on the wafer is small.

【0257】図85、86に示すように、照明光学系1
110として、図75に示した光学系を用いた場合、空
間フィルターの中央部にやや大きめの直線状空間フィル
ター1279を照明の入射面に平行に配置し、これに垂
直に直線状パターンを配置する必要がある。この場合、
空間フィルターの位置合わせとしてピッチと位相を調整
する必要がある。照明の入射角をα、直線状回折パター
ンの射出角をθn、照明光の波長をλ、ウエハ上のパタ
ーンの基本ピッチをdとすると、以下の(数28)式が
成り立つ。
As shown in FIGS. 85 and 86, the illumination optical system 1
When the optical system shown in FIG. 75 is used as 110, a slightly larger linear spatial filter 1279 is arranged in the center of the spatial filter in parallel to the incident surface of the illumination, and a linear pattern is arranged perpendicular to this. There is a need. in this case,
It is necessary to adjust the pitch and phase for the spatial filter alignment. If the incident angle of the illumination is α, the emission angle of the linear diffraction pattern is θn, the wavelength of the illumination light is λ, and the basic pitch of the pattern on the wafer is d, the following equation (28) holds.

【0258】[0258]

【数28】 sin(α−θn)=n・λ/d (数28) 従って、この式(数28)を成立するような可変機構を
構成する必要がある。具体的には、図85に示したピッ
チ可変空間フィルター1270を90度回転した方向に
配置し、ピッチの調整の他に、ピッチ可変空間フィルタ
ー1270全体を直線状パターン1271に垂直な方向
に移動することによって、位相を調整する。この位相の
調整は位相調整手段1281により行う。また、この構
成では、空間フィルターの中心位置に照明の入射面に平
行にやや太め具体的には、直線状パターンの1から3倍
程度の遮光板を配置するとよい。
Sin (α−θn) = n · λ / d (Equation 28) Therefore, it is necessary to construct a variable mechanism that satisfies the expression (Equation 28). Specifically, the pitch variable spatial filter 1270 shown in FIG. 85 is arranged in a direction rotated by 90 degrees, and in addition to pitch adjustment, the entire pitch variable spatial filter 1270 is moved in a direction perpendicular to the linear pattern 1271. This adjusts the phase. This phase adjustment is performed by the phase adjusting means 1281. In this configuration, a light shielding plate that is slightly thicker, specifically, about 1 to 3 times the size of the linear pattern, may be arranged at the center position of the spatial filter in parallel with the light incident surface.

【0259】直線状パターンの太さは、実験的に求める
のがよいが、設計的には、照明系の光源1111の空間
フィルター上での像の大きさの1割から2割増しに設定
されるべきである。但し、空間フィルターの調整機構の
精度を考慮する場合、さらに大きな余裕を設ける必要が
ある。また、図53の構成は6チャンネルの並列で説明
しているが、6チャンネルでなくても良く、ウエハのサ
イズ、検査時間等の仕様により決定されるものである。
ここでは、図74、75に示した光学系で照明光学系を
構成した場合の空間フィルター機構を説明したが、ここ
に、説明しない他の照明系を用いた場合であっても機械
的な空間フィルターを用いることによって、遮光率を向
上できるため、パターンからの回折光を効率的に遮光で
き、異物の検出感度を向上することができる。
The thickness of the linear pattern is preferably determined experimentally, but is designed to be 10% to 20% larger than the size of the image on the spatial filter of the light source 1111 of the illumination system. Should. However, when considering the accuracy of the adjustment mechanism of the spatial filter, it is necessary to provide a larger margin. Also, although the configuration of FIG. 53 is described using six channels in parallel, the configuration is not limited to six channels and is determined by specifications such as the size of the wafer and the inspection time.
Here, the spatial filter mechanism in the case where the illumination optical system is configured by the optical systems shown in FIGS. 74 and 75 has been described. However, even if another illumination system (not described) is used, the mechanical By using the filter, the light blocking ratio can be improved, so that the diffracted light from the pattern can be efficiently blocked, and the detection sensitivity of foreign substances can be improved.

【0260】また、空間フィルターのピッチ及び幅をさ
らに細かくしたい場合、ここに示した機械構成では精度
が不足することになる。この場合、「マイクロメカニズ
ム」として紹介されている方法を用いて可変空間フィル
ターを作ることができる。
If the pitch and width of the spatial filter are to be further reduced, the precision is insufficient with the mechanical configuration shown here. In this case, a variable spatial filter can be made using the method introduced as "micromechanism".

【0261】以上の構成は、製品のチップ間ピッチ、セ
ルピッチ等のデータを受け取ることにより、自動的に空
間フィルターのピッチを変えることができるため、空間
フィルターを製品毎に交換する手間が省けるという効果
を有する。空間フィルターを製品毎に作成しておき、こ
の空間フィルターを自動的に交換してもよい。その一例
を図43に示す。この方法は、図58に示した検出器1
254、1234、1214の3つのフィルターを一つ
の基板上に設置し、これを交換するものである。
In the above configuration, the pitch of the spatial filter can be automatically changed by receiving the data such as the pitch between the chips and the cell pitch of the product. Having. A spatial filter may be created for each product, and this spatial filter may be automatically replaced. An example is shown in FIG. This method uses the detector 1 shown in FIG.
The three filters 254, 1234, and 1214 are installed on one substrate and are replaced.

【0262】[0262]

【発明の効果】本発明によれば、繰り返し情報を高速に
省くことができるので、非繰り返し情報として存在する
異物等の欠陥を繰り返しパターンの中から高速に検出で
き、その結果小形異物モニタをラインに導入すること
で、ラインを通過するウェハ全てを検査することがで
き、異物の増加を実時間で検出できる。これにより、異
物発生による大量の不良品の生産を未然に防止すること
ができ歩留りを向上できる。即ち、本発明によれば、半
導体製造工程の量産ラインにおいて簡便な小形モニタリ
ング装置だけで異物をモニタリングすることにより、生
産ラインを軽量化して製造コストの低減を可能にすると
共に、該モニタリング装置は異物検査を実時間で実施で
きるため、不良の作り込みを最小限にでき、製品の歩留
り向上に大きく寄与できる。更に、本発明によれば、半
導体製造工程の量産立上げ時と量産ラインでの異物検査
システムを分けることにより、また、高精度の異物検査
装置を用いることにより、量産立上げ時に必要な異物の
検出・分析・評価の機能を最大限にできるため、量産ラ
インへのフィードバックを円滑に進め、量産立上げ期間
を短縮でき、量産ラインでは、必要最小限の小形異物モ
ニタを用いて全数検査に近い高頻度サンプリングを実現
でき、製品の高品質、高歩留り生産を実現できる。
According to the present invention, since repetitive information can be omitted at a high speed, a defect such as a foreign substance existing as non-repeated information can be detected at high speed from a repetitive pattern. , All the wafers passing through the line can be inspected, and an increase in foreign substances can be detected in real time. As a result, the production of a large number of defective products due to the generation of foreign matters can be prevented beforehand, and the yield can be improved. That is, according to the present invention, by monitoring foreign substances only with a simple and compact monitoring device in a mass production line of a semiconductor manufacturing process, the production line can be reduced in weight and the production cost can be reduced, and the monitoring device can reduce foreign substances. Since the inspection can be performed in real time, the production of defects can be minimized, which can greatly contribute to improving the yield of products. Further, according to the present invention, by separating a foreign substance inspection system at the time of mass production start-up in a semiconductor manufacturing process and a mass production line, and by using a high-precision foreign substance inspection apparatus, foreign substances required at the time of mass production start-up can be obtained. Since the functions of detection, analysis, and evaluation can be maximized, the feedback to the mass production line can be smoothly performed, and the mass production start-up period can be shortened. High frequency sampling can be realized, and high quality and high yield production of products can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による装置の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a structural block diagram showing an embodiment of the device according to the present invention.

【図2】図1に示す検出ヘッド例を示す構成ブロック図
である。
FIG. 2 is a configuration block diagram illustrating an example of a detection head illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に示す空間フィルター機構を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing a spatial filter mechanism shown in FIG. 1;

【図4】図1に示すオペレータ処理部を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an operator processing unit illustrated in FIG. 1;

【図5】図1に示すパラメータ検出系を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram showing a parameter detection system shown in FIG. 1;

【図6】図1に示す回転合わせ機構を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing the rotation adjusting mechanism shown in FIG. 1;

【図7】従来の方法を示す構成ブロック図である。FIG. 7 is a configuration block diagram showing a conventional method.

【図8】本発明の基本概念を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 8 is a configuration block diagram showing a basic concept of the present invention.

【図9】本発明のパターン除去方法を示す構成ブロック
図である。
FIG. 9 is a configuration block diagram showing a pattern removing method of the present invention.

【図10】本発明に係るパラメータ検出系の他の実施例
を示す構成ブロック図である。
FIG. 10 is a configuration block diagram showing another embodiment of the parameter detection system according to the present invention.

【図11】本発明に係る検出レンズの構成ブロック図で
ある。
FIG. 11 is a configuration block diagram of a detection lens according to the present invention.

【図12】本発明に係る回転ずれ検出系を示す構成ブロ
ック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a rotation deviation detection system according to the present invention.

【図13】本発明に係る回転ずれ検出系の他の実施例を
示す構成ブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the rotation deviation detection system according to the present invention.

【図14】本発明に係る光学的フィルターリングによる
比較検査の効果を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing the effect of a comparative inspection using the optical filtering according to the present invention.

【図15】本発明に係る空間フィルターによる遮光時の
様子を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a state when light is shielded by the spatial filter according to the present invention.

【図16】本発明に係るオペレータ処理を説明する模式
図である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an operator process according to the present invention.

【図17】本発明に係る空間フィルターの形状を説明す
る模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating the shape of a spatial filter according to the present invention.

【図18】本発明に係るパターン消去の条件を説明する
模式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating conditions for pattern erasure according to the present invention.

【図19】本発明に係る空間フィルター機構の製作方法
を示す斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view illustrating a method of manufacturing the spatial filter mechanism according to the present invention.

【図20】本発明に係る空間フィルター機構においてコ
イルばねの調整方法を説明する斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view illustrating a method of adjusting a coil spring in the spatial filter mechanism according to the present invention.

【図21】本発明に係る空間フィルター機構における回
折の影響を除去する方法を説明するための構成ブロック
図である。
FIG. 21 is a structural block diagram for explaining a method of removing the influence of diffraction in the spatial filter mechanism according to the present invention.

【図22】本発明に係るセンサの走査方向を説明する模
式図である。
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a scanning direction of a sensor according to the present invention.

【図23】本発明に係る垂直照明を実現する構成の構成
ブロック図である。
FIG. 23 is a configuration block diagram of a configuration for realizing vertical illumination according to the present invention.

【図24】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。
FIG. 24 is a perspective view showing how to use the detection head according to the present invention.

【図25】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。
FIG. 25 is a perspective view showing how to use the detection head according to the present invention.

【図26】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。
FIG. 26 is a perspective view showing how to use the detection head according to the present invention.

【図27】本発明に係るステージの走査方法を示す模式
図である。
FIG. 27 is a schematic view illustrating a stage scanning method according to the present invention.

【図28】本発明に係るパターンピッチの測定手段を示
す構成ブロック図である。
FIG. 28 is a block diagram showing a configuration of a pattern pitch measuring unit according to the present invention.

【図29】本発明に係る干渉を用いたパターン除去方法
を示す構成ブロック図である。
FIG. 29 is a block diagram showing a configuration of a pattern removing method using interference according to the present invention.

【図30】本発明の信号処理方法を説明する図である。FIG. 30 is a diagram illustrating a signal processing method according to the present invention.

【図31】本発明の一実施例を示す半導体製造工程の量
産立上げ及び量産ラインの異物検査方法及びその装置の
構成ブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for starting up mass production in a semiconductor manufacturing process and inspecting foreign substances on a mass production line, and an apparatus therefor, according to an embodiment of the present invention.

【図32】本発明の一実施例を示す異物モニタを搭載し
た枚葉式CVD装置の平面図である。
FIG. 32 is a plan view of a single-wafer CVD apparatus equipped with a foreign substance monitor according to an embodiment of the present invention.

【図33】本発明に係る異物モニタの構成図である。FIG. 33 is a configuration diagram of a foreign matter monitor according to the present invention.

【図34】本発明に係るウェハ回転方向検出器の検出方
法を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a detection method of a wafer rotation direction detector according to the present invention.

【図35】本発明に係る異物座標管理のための製品ウェ
ハ基準の座標を示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing product wafer reference coordinates for foreign object coordinate management according to the present invention.

【図36】本発明に係る異物座標管理のための装置基準
の座標を示す図である。
FIG. 36 is a diagram showing device-based coordinates for foreign object coordinate management according to the present invention.

【図37】本発明に係る異物検出光学系の構成図であ
る。
FIG. 37 is a configuration diagram of a foreign matter detection optical system according to the present invention.

【図38】本発明に係る斜方照明光学系の構成図であ
る。
FIG. 38 is a configuration diagram of an oblique illumination optical system according to the present invention.

【図39】本発明に係る検出光学系の検出幅を示す図で
ある。
FIG. 39 is a diagram showing a detection width of the detection optical system according to the present invention.

【図40】本発明に係る検出器の構成図である。FIG. 40 is a configuration diagram of a detector according to the present invention.

【図41】本発明に係る空間フィルタの構成図である。FIG. 41 is a configuration diagram of a spatial filter according to the present invention.

【図42】本発明に係る空間フィルタの詳細図である。FIG. 42 is a detailed view of a spatial filter according to the present invention.

【図43】本発明に係る各工程の製品ウェハに対応した
乾板方式による空間フィルタ群の構成図である。
FIG. 43 is a configuration diagram of a spatial filter group by a dry plate method corresponding to a product wafer in each step according to the present invention.

【図44】本発明に係る乾板方式によるアンド空間フィ
ルタの構成図である。
FIG. 44 is a configuration diagram of an AND spatial filter using a dry plate method according to the present invention.

【図45】本発明に係る部分検査による異物検出光学系
の構成図である。
FIG. 45 is a configuration diagram of an optical system for detecting foreign matter by partial inspection according to the present invention.

【図46】本発明に係る部分検査による異物検出光学系
の検出エリアを示す図である。
FIG. 46 is a diagram showing a detection area of a foreign object detection optical system by a partial inspection according to the present invention.

【図47】本発明に係る2列に配置したマイクロレンズ
方式による異物検出光学系の構成図である。
FIG. 47 is a configuration diagram of a microlens-based foreign matter detection optical system arranged in two rows according to the present invention.

【図48】本発明に係るレンズアレイを用いた場合のウ
ェハ回転による空間フィルタ検出方法を示す図である。
FIG. 48 is a diagram showing a spatial filter detection method based on wafer rotation when the lens array according to the present invention is used.

【図49】本発明に係る白色光照明による異物検出光学
系の構成図である。
FIG. 49 is a configuration diagram of a foreign matter detection optical system using white light illumination according to the present invention.

【図50】本発明に係る白色光照明による異物検出性能
を示す図である。
FIG. 50 is a diagram showing foreign matter detection performance by white light illumination according to the present invention.

【図51】本発明に係るウェハ比較検査による異物検出
光学系の構成図である。
FIG. 51 is a configuration diagram of an optical system for detecting foreign matter by wafer comparison inspection according to the present invention.

【図52】本発明に係る異物モニタを用いた半導体FA
のシステム図である。
FIG. 52 shows a semiconductor FA using the foreign substance monitor according to the present invention.
FIG.

【図53】本発明に係る異物検査装置の一実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 53 is a block diagram showing one embodiment of a foreign matter inspection device according to the present invention.

【図54】図53においてx方向からみた照明光学系の
側面図である。
FIG. 54 is a side view of the illumination optical system viewed from the x direction in FIG. 53;

【図55】図53においてy方向からみた照明光学系の
側面図である。
FIG. 55 is a side view of the illumination optical system viewed from the y direction in FIG. 53;

【図56】図53における結像レンズの一実施例を示す
図である。
FIG. 56 is a diagram showing one embodiment of the imaging lens in FIG. 53;

【図57】図53における結像レンズの一実施例を示す
図である。
FIG. 57 is a diagram showing one embodiment of the imaging lens in FIG. 53;

【図58】図53に示す光学系の配列を示す平面図であ
る。
FIG. 58 is a plan view showing an arrangement of the optical system shown in FIG. 53;

【図59】本発明に係るウエハ上パターンを示す平面図
である。
FIG. 59 is a plan view showing an on-wafer pattern according to the present invention.

【図60】本発明に係る回折パターンを示す平面図であ
る。
FIG. 60 is a plan view showing a diffraction pattern according to the present invention.

【図61】本発明に係る屈折率変化型レンズを示す図で
ある。
FIG. 61 is a diagram showing a refractive index variable lens according to the present invention.

【図62】本発明に係る空間フィルターを示す平面図で
ある。
FIG. 62 is a plan view showing a spatial filter according to the present invention.

【図63】本発明に係る異物の検出例を示す図である。FIG. 63 is a diagram showing an example of detecting a foreign substance according to the present invention.

【図64】本発明に係る検出画素サイズとノイズレベル
の関係を示す図である。
FIG. 64 is a diagram illustrating a relationship between a detection pixel size and a noise level according to the present invention.

【図65】本発明に係る空間フィルタを用いた異物検出
光学系の構成図である。
FIG. 65 is a configuration diagram of a foreign matter detection optical system using a spatial filter according to the present invention.

【図66】本発明に係る空間フィルタ面における光強度
分布を示す図である。
FIG. 66 is a diagram showing a light intensity distribution on a spatial filter surface according to the present invention.

【図67】本発明に係る異物検出光学系における弁別比
を示す図である。
FIG. 67 is a diagram showing a discrimination ratio in the foreign matter detection optical system according to the present invention.

【図68】本発明に係る検出画素サイズと弁別比の関係
を示す図である。
FIG. 68 is a diagram showing a relationship between a detection pixel size and a discrimination ratio according to the present invention.

【図69】本発明に係る照明領域と検出領域を示す図で
ある。
FIG. 69 is a diagram showing an illumination area and a detection area according to the present invention.

【図70】本発明に係る装置仕様を決定するための性能
図である。
FIG. 70 is a performance diagram for determining device specifications according to the present invention.

【図71】本発明に係る異物検出光学系の装置構成を示
す図である。
FIG. 71 is a diagram showing a device configuration of a foreign matter detection optical system according to the present invention.

【図72】本発明に係るパターンノイズ光のウェハ回転
角度による影響を示す一例図である。
FIG. 72 is an example showing the effect of the pattern noise light according to the present invention on the wafer rotation angle.

【図73】本発明に係るウェハステージ高さによる異物
検出出力の変化を示す一例図である。
FIG. 73 is an example diagram showing a change in foreign matter detection output according to the height of the wafer stage according to the present invention.

【図74】本発明に係る照明ユニットの側面図である。FIG. 74 is a side view of a lighting unit according to the present invention.

【図75】本発明に係る空間フィルター面における回折
パターンの平面図である。
FIG. 75 is a plan view of a diffraction pattern on a spatial filter surface according to the present invention.

【図76】本発明に係る照明ユニットの側面図である。FIG. 76 is a side view of the lighting unit according to the present invention.

【図77】本発明に係る空間フィルター面における回折
パターンの平面図である。
FIG. 77 is a plan view of a diffraction pattern on a spatial filter surface according to the present invention.

【図78】本発明に係る偏光検出による異物検出光学系
の構成図である。
FIG. 78 is a configuration diagram of an optical system for detecting foreign matter by polarization detection according to the present invention.

【図79】本発明に係る偏光検出による異物検出光学系
の装置構成図である。
FIG. 79 is a diagram illustrating the configuration of an optical system for detecting foreign matter by polarization detection according to the present invention.

【図80】本発明の位置付けと機能を示す図である。FIG. 80 is a diagram showing the positioning and functions of the present invention.

【図81】本発明に係る信号処理系の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 81 is a block diagram illustrating an embodiment of a signal processing system according to the present invention.

【図82】本発明に係る可変空間フィルターを用いた本
発明の一実施例を示す構成図である。
FIG. 82 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention using the variable spatial filter according to the present invention.

【図83】図82に示す場合の可変空間フィルターの具
体的構成図である。
FIG. 83 is a specific configuration diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG. 82;

【図84】図82に示す場合の可変空間フィルターの他
の具体的構成図である。
FIG. 84 is another specific configuration diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG. 82.

【図85】本発明に係る可変空間フィルターを用いた他
の一実施例を示す構成図である。
FIG. 85 is a configuration diagram showing another embodiment using the variable spatial filter according to the present invention.

【図86】図85に示す場合の可変空間フィルターの具
体的構成図である。
86 is a specific configuration diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG. 85.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板(ウエハ)、 101…検出ヘッド(検出光学
系)、 102…照明手段、 103…検出光学系、
105…回転合わせ機構、 106…空間フィルターユ
ニット、 107…検出器、 108…回転検出手段、
110、111…フーリエ変換レンズ、 112…半導
体レーザ、 113…コリメータレンズ、114…凹レ
ンズ、 115…レシーバレンズ、 116…シリンド
リカルレンズ、 118…ミラー、 119、120…
コイルばね支え、 121、122…コイルばね、 1
23、124…回転検出用の検出器、 125…ガイ
ド、126…ねじ、 127…右ねじ部、 128…左
ねじ部、 129、130…ウオームギア、 140…
モータ、 141…複数の直線状空間フィルター、15
1…回転ガイド、 152…回転バー、 153…ば
ね、 154…ピエゾ素子、 155…ピエゾ素子コン
トローラー、 156…架台、 201…オペアンプ、
202…A/D変換器、 212…ピッチ検出手段、
203…オペレータ処理系、 204…切り出し手
段、 206…異物データメモリ、 208…パターン
メモリ、 209…パラメータ伝達手段、 210…ソ
フト処理系、 211…異物メモリ、 214…4画素
加算手段、 215…8値化手段、 216…複数のラ
インメモリ、217…バッファメモリ、 218…判定
画素切り出し手段、 219、231…オペレータ切り
出し手段、 220…異物比較回路、 221…閾値設
定回路、 224…OR回路、 226…AND回路、
212…ピッチ検出手段、 241…オペレータピッ
チ算出手段、 242…FFT回路、 243…空間フィ
ルター制御系、244…フィルターピッチ算出手段、
232…座標データ作成手段、 229…マイクロコン
ピュータ、230…表示手段、 510…半導体製造装
置群、 520…センシング部、524…真空内異物モ
ニタ、 530…ユーティリティ群、540…サンプリ
ング部、 550…検出部、 560…分析部、 56
3…STM/STS、 570…対応システム、 58
0…半導体製造工程の量産立上げおよび量産ライン異物
検査システム、 581…オンライン異物検査装置シス
テム、 582…オフライン異物検査システム、 31
01…異物モニタ、 3111…製品ウェハ、 312
1…ウェハ回転方向検出器、 3122…異物検出光学
系、 3123…異物情報処理系、 3124…装置停
止機能、 3128…異物解析システム、 3151…
斜方照明光学系、 3152…検出光学系、 3153
…レンズアレイ、 3154…空間フィルタ、 315
5…検出器、 3201…空間フィルタ群、 3221
…アンド空間フィルタ、 3231…マイクロレンズ
群、 3280…画像処理系、 1110…照明光学
系、 1210…検出光学系、 1410…信号処理
系、 1211,1221…結像レンズ、 1212、
1222…空間フィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate (wafer) 101 ... Detection head (detection optical system) 102 ... Illumination means 103 ... Detection optical system
105: rotation adjustment mechanism 106: spatial filter unit 107: detector 108: rotation detection means
110, 111: Fourier transform lens, 112: semiconductor laser, 113: collimator lens, 114: concave lens, 115: receiver lens, 116: cylindrical lens, 118: mirror, 119, 120 ...
Coil spring support, 121, 122 ... Coil spring, 1
23, 124: detector for detecting rotation, 125: guide, 126: screw, 127: right-hand thread, 128: left-hand thread, 129, 130: worm gear, 140 ...
Motor, 141 ... multiple linear spatial filters, 15
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotation guide, 152 ... Rotating bar, 153 ... Spring, 154 ... Piezo element, 155 ... Piezo element controller, 156 ... Base, 201 ... Op amp,
202: A / D converter, 212: pitch detection means,
203: operator processing system, 204: cut-out means, 206: foreign matter data memory, 208: pattern memory, 209: parameter transmission means, 210: software processing system, 211: foreign matter memory, 214: 4-pixel adding means, 215 ... 8 values 216: Multiple line memories, 217: Buffer memory, 218: Judgment pixel extraction means, 219, 231: Operator extraction means, 220: Foreign matter comparison circuit, 221: Threshold setting circuit, 224: OR circuit, 226: AND circuit,
212: pitch detection means, 241: operator pitch calculation means, 242: FFT circuit, 243: spatial filter control system, 244: filter pitch calculation means,
232 ... Coordinate data creation means 229 ... Microcomputer 230 ... Display means 510 ... Semiconductor manufacturing equipment group 520 ... Sensing section 524 ... Vacuum foreign substance monitor 530 ... Utility group 540 ... Sampling section 550 ... Detection section , 560 ... Analysis unit, 56
3 ... STM / STS, 570 ... Compatible system, 58
0: Mass production start-up of semiconductor manufacturing process and mass production line foreign matter inspection system 581: Online foreign matter inspection system 582 Offline foreign matter inspection system 31
01: Foreign matter monitor, 3111: Product wafer, 312
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer rotation direction detector 3122 ... Foreign matter detection optical system 3123 ... Foreign matter information processing system 3124 ... Device stop function 3128 ... Foreign matter analysis system 3151 ...
Oblique illumination optical system, 3152 ... detection optical system, 3153
... Lens array, 3154 ... Spatial filter, 315
5 Detector 3201 Spatial filter group 3221
... And spatial filter, 3231 ... Micro lens group, 3280 ... Image processing system, 1110 ... Illumination optical system, 1210 ... Detection optical system, 1410 ... Signal processing system, 1211,1221 ... Imaging lens, 1212,
1222 ... Spatial filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 見坊 行雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 大島 良正 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松岡 一彦 群馬県高崎市西横手町111番地株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 執行 義春 群馬県高崎市西横手町111番地株式会社 日立製作所高崎工場内 (56)参考文献 特開 平5−218163(JP,A) 特開 平4−238255(JP,A) 特開 平5−45862(JP,A) 特開 平1−180067(JP,A) 特開 平2−38951(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Mibo 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Production Technology Research Laboratory (72) Inventor Yoshimasa Oshima 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address: Hitachi, Ltd., Production Technology Research Laboratories (72) Inventor Kazuhiko Matsuoka 111, Nishi-Yokote-machi, Takasaki-shi, Gunma Co., Ltd. Inside Hitachi, Ltd. Takasaki Plant (72) Inventor Yoshiharu 111, Nishi-Yokote-cho, Takasaki, Gunma, Japan (56) References JP 5-218163 (JP, A) JP 4-238255 (JP, A) JP 5-45862 (JP, A) JP 1-180067 (JP, A) JP-A-2-38951 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ピッチの異なる繰り返しパターンを有する
基板に対して平面波の光を直線状にして照射する照明系
と、該照明系によって照射された基板からの反射光像を
結像する結像光学系と、該結像光学系の途中に基板上の
ピッチの小さな繰り返しパターンからの回折光を遮光す
るように設置された空間フィルターと、該空間フィルタ
ーを通して得られ、前記結像光学系で結像された光像を
検出する検出器と、該検出器で検出された信号の内、前
記空間フィルターを通して得られる基板上のピッチの大
きな繰り返しパターンに基いて発生する信号同志を比較
して消去する消去手段と、該消去手段から得られる信号
に基いて基板上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え
たことを特徴とする欠陥検出装置。
An illumination system for linearly irradiating a substrate having a repeating pattern with a different pitch with plane wave light, and an imaging optics for imaging a reflected light image from the substrate irradiated by the illumination system. System, a spatial filter installed in the middle of the imaging optical system so as to block the diffracted light from the small-pitch repetitive pattern on the substrate, and obtained through the spatial filter and imaged by the imaging optical system. And a detector for detecting the detected light image and an erasure for comparing and erasing signals generated based on a repetitive pattern having a large pitch on a substrate obtained through the spatial filter among signals detected by the detector. Means for detecting a defect on a substrate based on a signal obtained from the erasing means.
【請求項2】前記結像光学系として、屈折率変化型のレ
ンズアレイで構成したことを特徴とする請求項1記載の
欠陥検出装置。
2. The defect detecting apparatus according to claim 1, wherein said imaging optical system is constituted by a lens array of a refractive index change type.
【請求項3】前記結像光学系が、複数のフーリエ変換レ
ンズ群から構成され、少なくとも像側がテレセントリッ
クに構成したことを特徴とする請求項1記載の欠陥検出
装置。
3. The defect detecting apparatus according to claim 1, wherein said image forming optical system comprises a plurality of Fourier transform lens groups, and at least an image side is telecentric.
【請求項4】前記消去手段は、前記検出器上の1つの画
素の信号が欠陥であるかの判断に際し、該検出器上の1
つの画素の信号レベルと、該検出器で取り込まれた隣接
する繰り返しパターンの対応する個所の画素の信号レベ
ルと該対応する個所に近接した複数の画素の信号レベル
とを比較して、該対応する個所或いは近接する個所の信
号レベルのなかに該1つの画素の信号レベルと同等の値
の画素が存在した場合、該検出器上の1つの画素で検出
された信号は繰り返しパターンからの信号であると判断
する処理手段を有することを特徴とする請求項1記載の
欠陥検出装置。
4. The method according to claim 1, wherein the erasing means determines whether a signal of one pixel on the detector is defective or not.
The signal level of one pixel is compared with the signal level of a pixel at a corresponding location of an adjacent repetition pattern captured by the detector and the signal levels of a plurality of pixels adjacent to the corresponding location, and the corresponding When there is a pixel having a value equal to the signal level of the one pixel in the signal level of the location or a close location, the signal detected by one pixel on the detector is a signal from a repetitive pattern. 2. The defect detection apparatus according to claim 1, further comprising processing means for judging that a defect has occurred.
【請求項5】前記空間フィルターの直線状パターンのピ
ッチを、該空間フィルターにより遮光される繰り返しパ
ターンの繰り返しピッチが、該対応する画素あるいは近
接する画素を合わせた領域の幅の数倍より大きくなるよ
うに設定したことを特徴とする請求項4記載の欠陥検出
装置。
5. The pitch of the linear pattern of the spatial filter, the repetition pitch of the repetitive pattern light-shielded by the spatial filter being larger than the width of the corresponding pixel or the width of the region where adjacent pixels are combined. 5. The defect detection apparatus according to claim 4, wherein the defect detection apparatus is set as follows.
【請求項6】更に前記検出器により検出された信号をフ
ーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手
段による演算結果より試料上に形成された繰り返しパタ
ーンによるフーリエ変換像のピッチを算出するピッチ算
出手段と、該ピッチ算出手段により算出された結果に基
づいて前記空間フィルターのピッチを変えるピッチ可変
手段とを備えたことを特徴とする請求項5記載の欠陥検
出装置。
6. A Fourier transform means for performing a Fourier transform on the signal detected by the detector, and a pitch calculation for calculating a pitch of a Fourier transform image by a repetitive pattern formed on the sample from a calculation result by the Fourier transform means. 6. The defect detection apparatus according to claim 5, further comprising: means for changing a pitch of the spatial filter based on a result calculated by the pitch calculation means.
【請求項7】前記検出器から得られる信号が極小をとる
空間フィルターのピッチを算出するピッチ算出手段と、
該ピッチ算出手段から算出されたピッチになるように空
間フィルターのピッチを変えるピッチ可変手段とを備え
たことを特徴とする請求項6記載の欠陥検出装置。
7. A pitch calculating means for calculating a pitch of a spatial filter in which a signal obtained from the detector takes a minimum,
7. The defect detection device according to claim 6, further comprising: a pitch changing unit that changes a pitch of the spatial filter so that the pitch is calculated by the pitch calculation unit.
【請求項8】繰り返しパターンを有する基板を搬送する
搬送手段と、該搬送手段に搬送される基板に対して平面
波の光を直線状にして照射する照明系と、該照明系によ
って照射された基板からの反射光像を結像する結像光学
系と、該結像光学系の途中に基板上の繰り返しパターン
からの回折光を遮光するように結像位置に設置され、相
互の間隔を可変の複数の直線状遮光物より構成される空
間フィルターと、該空間フィルターを通して得られ、前
記結像光学系で結像された光像を検出する検出器と、該
検出器より検出された信号に基づいて基板上の欠陥を検
出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする欠陥検
出装置。
8. A transport means for transporting a substrate having a repetitive pattern, an illumination system for linearly irradiating the substrate transported by the transport means with plane wave light, and a substrate illuminated by the illumination system. An imaging optical system that forms an image of the reflected light from the imaging optical system, and is provided at an imaging position in the middle of the imaging optical system so as to block the diffracted light from the repetitive pattern on the substrate, and the distance between each other is variable. A spatial filter composed of a plurality of linear light-shielding objects, a detector for detecting a light image obtained through the spatial filter and formed by the imaging optical system, and a signal detected by the detector. And a defect detecting means for detecting a defect on the substrate.
【請求項9】前記結像光学系が、複数のフーリエ変換レ
ンズ群から構成され、少なくとも像側がテレセントリッ
クに構成したことを特徴とする請求項8記載の欠陥検出
装置。
9. The defect detecting apparatus according to claim 8, wherein said image forming optical system comprises a plurality of Fourier transform lens groups, and at least an image side is telecentric.
【請求項10】前記複数のフーリエ変換レンズ群が、開
口数の異なるレンズ群から構成され、一方のフーリエ変
換レンズ群を開口数の異なるレンズ群と交換可能に構成
したことを特徴とする請求項9記載の欠陥検出装置。
10. A lens system according to claim 1, wherein said plurality of Fourier transform lens groups are composed of lens groups having different numerical apertures, and one of the Fourier transform lens groups is configured to be interchangeable with a lens group having a different numerical aperture. 9. The defect detection device according to item 9.
【請求項11】更に前記基板の繰り返しパターンの向き
を測定する測定手段と、該測定手段で測定された基板の
繰り返しパターンの向きに応じて前記空間フィルターの
直線状遮光物の向きを制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする請求項8記載の欠陥検出装置。
11. A measuring means for measuring the direction of the repeating pattern of the substrate, and a control for controlling the direction of the linear light-shielding member of the spatial filter according to the direction of the repeating pattern of the substrate measured by the measuring means. 9. The defect detection apparatus according to claim 8, further comprising: means.
【請求項12】前記検出器を、直線状の検出器で構成し
たことを特徴とする請求項8記載の欠陥検出装置。
12. The defect detecting apparatus according to claim 8, wherein said detector is constituted by a linear detector.
【請求項13】照明系と、テレセントリック型の検出レ
ンズと、1次元に圧縮して空間フィルターとを備えたこ
とを特徴とする欠陥検出装置。
13. A defect detection device comprising an illumination system, a telecentric detection lens, and a one-dimensionally compressed spatial filter.
【請求項14】直線状空間フィルターと、直線状空間フ
ィルターに平行な入射面を有する照明系と、照明の入射
面と直線状空間フィルターの長て方向と基板上パターン
の繰り返し方向を合わせる手段とを備えたことを特徴と
する欠陥検出装置。
14. An illumination system having a linear spatial filter, an incident surface parallel to the linear spatial filter, and means for matching the length of the illumination surface with the length of the linear spatial filter and the repetition direction of the pattern on the substrate. A defect detection device comprising:
【請求項15】物体上の各点からの0次回折光が検出光
学系の瞳面(空間フィルターの設置している面)の中央
を通るようにしたことを特徴する欠陥検出装置。
15. A defect detection apparatus characterized in that the zero-order diffracted light from each point on the object passes through the center of the pupil plane (the plane on which the spatial filter is installed) of the detection optical system.
【請求項16】ピッチの異なる繰り返しパターンを有す
る基板に対して照明系で平面波の光を直線状にして照射
し、該照射された基板からの反射光像を結像光学系で結
像させると共に該結像光学系の途中に基板上のピッチの
小さな繰り返しパターンからの回折光を空間フィルター
で遮光し、該空間フィルターを通して得られ、前記結像
光学系で結像された光像を検出器で検出し、該検出され
た信号の内、前記空間フィルターを通して得られる基板
上のピッチの大きな繰り返しパターンに基いて発生する
信号同志を消去手段で比較して消去し、該消去手段から
得られる信号に基いて前記基板上の欠陥を検出すること
を特徴とする欠陥検出方法。
16. A substrate having repetitive patterns having different pitches is irradiated with a plane wave of light in a straight line by an illumination system, and a reflected light image from the irradiated substrate is formed by an imaging optical system. A diffracted light from a small-pitch repetitive pattern on the substrate is shielded by a spatial filter in the middle of the imaging optical system, and a light image obtained through the spatial filter and imaged by the imaging optical system is detected by a detector. The detected signals are compared with each other, and the signals generated based on the repetitive pattern having a large pitch on the substrate obtained through the spatial filter are compared with each other by the erasing means, and are erased. And detecting a defect on the substrate based on the detected defect.
【請求項17】繰り返しパターンを有する基板を搬送
し、該搬送される基板に対して平面波の光を照明系によ
り直線状にして照射し、該照射された基板からの反射光
像を結像光学系により結像すると共に該結像光学系の途
中に基板上の繰り返しパターンからの回折光を相互の間
隔を可変の複数の直線状遮光物より構成される空間フィ
ルター遮光し、該空間フィルターを通して得られ、前記
結像光学系で結像された光像を検出器で検出し、該検出
された信号に基づいて基板上の欠陥を検出することを特
徴とする欠陥検出方法。
17. A substrate having a repetitive pattern is conveyed, and a plane wave light is radiated to the conveyed substrate in a straight line by an illumination system, and a reflected light image from the irradiated substrate is formed into an image forming optical system. A spatial filter formed by a plurality of linear light-shielding objects having a variable distance from each other and diffracted light from the repetitive pattern on the substrate is formed in the middle of the imaging optical system while passing through the spatial optical filter. And detecting a light image formed by the imaging optical system with a detector, and detecting a defect on the substrate based on the detected signal.
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