JP3904581B2 - Defect inspection apparatus and method - Google Patents

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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の発生状況を検査する欠陥検査装置およびその方法に関する。   The present invention detects and analyzes defects such as foreign matter generated in a manufacturing process in which a pattern is formed on a substrate to manufacture an object, such as a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal display element manufacturing process, a printed circuit board manufacturing process, and the like. The present invention relates to a defect inspection apparatus and method for inspecting the occurrence state of defects such as foreign matters in a manufacturing process in which measures are taken.

従来の半導体製造工程では、半導体基板(ウエハ)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細な異物が存在した場合にこの異物が、キャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。これらの異物は、搬送装置の可動部から発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料に混入していたものなど種々の原因により種々の状態で混入される。
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。
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(従来技術1)に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にするものがある。また、特開昭63−135848号公報(従来技術2)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。
In the conventional semiconductor manufacturing process, if foreign matter exists on the semiconductor substrate (wafer), it may cause defects such as wiring insulation failure or short circuit, and when the semiconductor element is miniaturized and fine foreign matter exists in the semiconductor substrate In addition, this foreign matter may cause defective insulation of the capacitor and destruction of the gate oxide film. These foreign substances are various due to various causes such as those generated from the moving part of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing apparatus by the process gas, those mixed in chemicals and materials, etc. It is mixed in the state of.
Even in the same liquid crystal display element manufacturing process, if a foreign substance is mixed on a pattern or some kind of defect occurs, it cannot be used as a display element. The situation is the same in the manufacturing process of the printed circuit board, and the inclusion of foreign matter causes a short circuit of the pattern and a defective connection.
As one of the conventional techniques for detecting foreign matters on a semiconductor substrate of this type, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-89336 (conventional technique 1), a semiconductor is irradiated with a laser to produce a semiconductor. By detecting scattered light from foreign matter generated when foreign matter is attached to the substrate and comparing it with the inspection result of the same type semiconductor substrate inspected immediately before, there is no false information due to the pattern, and high sensitivity and high reliability There are those that allow frequent foreign object and defect inspection. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-135848 (Prior Art 2), the scattering from the foreign matter generated when the semiconductor substrate is irradiated with a laser and the foreign matter adheres to the semiconductor substrate. There is one that detects light and analyzes the detected foreign matter by an analysis technique such as laser photoluminescence or secondary X-ray analysis (XMR).

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知られている。
また、ウエハ上に形成された回路パターンに対して該回路パターンの主要な直線群に対して45度傾けた方向から照射して主要な直線群からの0次回折光を対物レンズの開口内に入力させないようにした異物検査装置が、特開平1−117024号公報(従来技術3)において知られている。この従来技術3においては、主要な直線群ではない他の直線群を空間フィルタで遮光することについても記載されている。
また、異物等の欠陥検査装置およびその方法に関する従来技術としては、特開平1−250847号公報(従来技術4)、特開平6−258239号公報(従来技術5)、特開平6−324003号公報(従来技術6)、特開平8−210989号公報(従来技術7)、および特開平8−271437号公報(従来技術8)が知られている。
In addition, as a technique for inspecting the above foreign matter, there is known a method for emphasizing and detecting foreign matter and defects having no repeatability by irradiating a wafer with coherent light and removing light emitted from a repeated pattern on the wafer with a spatial filter. It has been.
In addition, the 0th-order diffracted light from the main line group is input into the aperture of the objective lens by irradiating the circuit pattern formed on the wafer from a direction inclined 45 degrees with respect to the main line group of the circuit pattern. A foreign matter inspection apparatus which is not allowed to be used is known in Japanese Patent Laid-Open No. 1-117024 (Prior Art 3). This prior art 3 also describes that other straight line groups that are not the main straight line group are shielded by a spatial filter.
Further, as prior art relating to a defect inspection apparatus and method for foreign matters, etc., Japanese Patent Laid-Open No. 1-250847 (prior art 4), Japanese Patent Laid-Open No. 6-258239 (prior art 5), and Japanese Patent Laid-Open No. 6-324003. (Prior Art 6), JP-A-8-210989 (Prior Art 7), and JP-A-8-271437 (Prior Art 8) are known.

特開昭62−89336号公報JP-A-62-89336 特開昭63−135848号公報JP-A 63-135848 特開平1−117024号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-117024 特開平1−250847号公報JP-A-1-250847 特開平6−258239号公報JP-A-6-258239 特開平6−324003号公報JP-A-6-324003 特開平8−210989号公報JP-A-8-210989 特開平8−271437号公報JP-A-8-271437

しかしながら、上記従来技術1〜8では、繰り返しパターンや非繰り返しパターンが混在する基板上の微細な異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速で検出することは容易にできなかった。
即ち、上記従来技術1〜8では、たとえばメモリのセル部等の繰り返し部分以外の部分では、検出感度(最小検出異物寸法)が著しく落ちるという課題があった。
また、上記従来技術1〜8では、照明光を透過するような酸化膜上では、感度が著しく落ちる等の課題があった。
また、上記従来技術1〜8では、微細な異物等の欠陥を検出できないと言う課題があった。
However, in the prior arts 1 to 8, it has not been possible to easily detect a defect such as a fine foreign matter on a substrate in which a repeated pattern and a non-repeated pattern are mixed with high sensitivity and high speed.
That is, in the prior arts 1 to 8, there is a problem that the detection sensitivity (minimum detection foreign matter size) is remarkably lowered in a portion other than a repeated portion such as a memory cell portion.
Moreover, in the said prior arts 1-8, there existed a subject that a sensitivity fell remarkably on the oxide film which permeate | transmits illumination light.
Moreover, the said prior arts 1-8 had the subject that defects, such as a fine foreign material, were not detectable.

また、上記従来技術1〜8では、半導体製造工程の量産立上げ時と量産ラインとが区別されておらず、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。
ところが従来の欠陥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および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、異物および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かった。
また、このような構成には人手が必要であった。
Moreover, in the said prior art 1-8, the time of mass production start-up of a semiconductor manufacturing process and the mass production line are not distinguished, and the inspection apparatus used by mass production start-up work is applied as it is also in the mass production line. Therefore, it is necessary to quickly detect the occurrence of foreign matter and take countermeasures.
However, since the conventional defect inspection apparatus has a large apparatus size and must be installed independently, the semiconductor substrate, the liquid crystal display element substrate, and the printed circuit board processed on the production line are brought into the inspection apparatus to introduce foreign substances and It was to inspect for defects. Therefore, it takes time to transport these substrates and to inspect foreign objects and defects, and it is difficult to inspect all of the substrates, and it is difficult to obtain a sufficient inspection frequency even for sampling inspection.
In addition, such a configuration requires manpower.

本発明の目的は、上記課題を解決すべく、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在する被検査対象基板に対して、微小な異物等の欠陥を高速で、しかも高精度に検査できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、全数の検査、十分な検査頻度の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ラインを構築できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明の更なる他の目的は、通常の安価な光源、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明の更なる他の目的は、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、しかも検出光学系において光軸から離れるに従ってMTFが低下するに従って被検査対象基板上の検出領域の周辺部における照度不足を解消し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。
In order to solve the above-described problems, the present invention can inspect a defect such as a minute foreign substance at high speed and with high accuracy for a substrate to be inspected in which a repeated pattern, a non-repeated pattern, and no pattern are mixed. An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus and a method thereof.
Another object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus and method capable of realizing all inspections, sampling inspection with sufficient inspection frequency, and constructing a highly efficient substrate production line.
Further, another object of the present invention is to effectively use the light amount of a Gaussian beam emitted from a normal inexpensive light source, for example, a laser light source, and to have defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less. Another object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus and method capable of inspecting with high sensitivity and high speed.
Still another object of the present invention is to effectively use, for example, the light quantity of a Gaussian beam emitted from a laser light source, and on the inspection target substrate as the MTF decreases with increasing distance from the optical axis in the detection optical system. To provide a defect inspection apparatus and method capable of solving a shortage of illuminance in the periphery of a detection region and inspecting defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less with high sensitivity and high speed. It is in.

また、本発明の更なる他の目的は、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定基準であるしきい値レベルを最適な感度に設定して虚報を著しく増加させることなく、真の異物等の欠陥を検査できる欠陥検査装置を提供することにある。
また、本発明の更なる他の目的は、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において検出したい異物等の欠陥サイズに合わせて判定基準であるしきい値レベルを設定して検出したいサイズの異物等の欠陥を検査することができる欠陥検査装置を提供することにある。
また、本発明の更なる他の目的は、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において存在する異物等の欠陥のサイズを推定できるようにして異物等の欠陥を検査することができる欠陥検査装置を提供することにある。
In addition, another object of the present invention is to set a threshold level as a judgment criterion to an optimum sensitivity in accordance with various circuit pattern regions in a structure arranged on a substrate to be inspected, and to provide a false report. An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus capable of inspecting defects such as true foreign matters without significantly increasing the number of defects.
Still another object of the present invention is to set a threshold level as a determination criterion in accordance with a defect size such as a foreign object to be detected in various circuit pattern areas in a structure arranged on a substrate to be inspected. Another object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus capable of inspecting defects such as foreign matters having a size desired to be detected.
Still another object of the present invention is to inspect defects such as foreign matter by enabling estimation of the size of defects such as foreign matters existing in various circuit pattern areas in the structure arranged on the substrate to be inspected. An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus capable of performing the above.

また、本発明の更なる他の目的は、半導体基板を高効率で、歩留まりよく製造できるようにした半導体基板の製造方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate that can manufacture the semiconductor substrate with high efficiency and high yield.

上記目的を達成するために、本発明は、長手方向にはほぼ平行光からなるスリット状ビームを、回路パターンが形成された被検査対象基板に対して、該基板の法線方向から所定の傾き(π/2−α1)を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾きφ1を有し、長手方向が前記被検査対象基板を載置して走行させるステージの走行方向に対してほぼ直角になるように照明する照明過程と、該照明過程で照明された被検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出過程と、該検出過程で検出された信号に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する欠陥判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法である。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における検出過程において、被検査対象基板上に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しパターンからの回折光パターンを空間フィルタによって遮光することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、本来同一の回路パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検出によって得られる信号に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに基づいて設定される判定基準(しきい値)を基に前記検出された信号から異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、前記検出された信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定された判定基準(しきい値)に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法における照明過程において、スリット状ビームの回路パターンの主要な直線群に対する平面上の傾きφ1が45度程度であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a slit beam having substantially parallel light in the longitudinal direction with a predetermined inclination from the normal direction of the substrate with respect to the substrate to be inspected on which the circuit pattern is formed. (Π / 2−α1), a stage having a predetermined inclination φ1 on a plane with respect to a main straight line group of the circuit pattern, and a longitudinal direction of the stage on which the substrate to be inspected is placed and traveled Illumination process that illuminates at almost right angles to the direction, and reflected and scattered light obtained from defects such as foreign matter existing on the substrate to be inspected illuminated in the illumination process is received by the image sensor and converted into a signal A defect inspection method comprising: a detection process for conversion and detection; and a defect determination process for extracting a signal indicating a defect such as a foreign substance based on a signal detected in the detection process.
In the detection process of the defect inspection method, the present invention is characterized in that a diffracted light pattern from at least a repetitive pattern of a circuit pattern existing on a substrate to be inspected is shielded by a spatial filter.
According to the present invention, in the defect determination process in the defect inspection method, a variation is calculated based on a signal obtained by the detection from a location where the same circuit pattern is originally formed or the vicinity thereof, and the calculated variation A signal indicating a defect such as a foreign substance is extracted from the detected signal based on a determination criterion (threshold value) set based on the above.
Further, the present invention provides a method for determining a foreign matter or the like based on a determination criterion (threshold value) set for each of various areas constituting the circuit pattern with respect to the detected signal in the defect determination process in the defect inspection method. A signal indicating a defect is extracted. Further, the present invention is characterized in that, in the illumination process in the defect inspection method, a plane inclination φ1 with respect to a main straight line group of the circuit pattern of the slit beam is about 45 degrees.

また、本発明は、回路パターンが形成された被検査対象基板を載置して走行させるステージと、光源から出射されるビームを、長手方向にはほぼ平行光からなるスリット状ビームにして、前記被検査対象基板に対して、該基板の法線方向から所定の傾き(π/2−α1)を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾きφ1を有し、長手方向が前記ステージの走行方向に対してほぼ直角になるように照明する照明光学系と、該照明光学系によってスリット状ビームが照明された被検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系のイメージセンサから検出された信号に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。
また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部において、本来同一の回路パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検出光学系のイメージセンサから検出によって得られる信号に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに基づいて判定基準(しきい値)を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前記検出光学系のイメージセンサから検出された信号から異物等の欠陥を示す信号を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部において、前記検出された信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定された判定基準に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する手段を有することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における検出光学系において、光軸が、被検査対象基板に対してほぼ垂直であることを特徴とする。
Further, the present invention provides a stage on which a substrate to be inspected on which a circuit pattern is formed is placed and traveled, and a beam emitted from the light source is formed into a slit-like beam composed of substantially parallel light in the longitudinal direction, and The substrate to be inspected has a predetermined inclination (π / 2−α1) from the normal direction of the substrate, has a predetermined inclination φ1 on a plane with respect to the main straight line group of the circuit pattern, It is obtained from an illumination optical system that illuminates so that the longitudinal direction is substantially perpendicular to the traveling direction of the stage, and defects such as foreign matter existing on the substrate to be inspected on which the slit beam is illuminated by the illumination optical system. Detection optical system that receives reflected and scattered light by an image sensor, converts it into a signal, and detects it, and image processing that extracts a signal indicating a defect such as a foreign substance based on the signal detected from the image sensor of the detection optical system Part and A defect inspection apparatus characterized by was e.
According to the present invention, in the image processing unit of the defect inspection apparatus, the variation is calculated based on a signal obtained by detection from the image sensor of the detection optical system from a position where the same circuit pattern is originally formed or its vicinity. And a detection criterion setting means for setting a determination criterion (threshold value) based on the calculated variation, and a detection criterion set by the determination criterion setting means, which is detected from the image sensor of the detection optical system. And extraction means for extracting a signal indicating a defect such as a foreign substance from the signal.
According to the present invention, in the image processing unit of the defect inspection apparatus, a signal indicating a defect such as a foreign substance based on a determination criterion set for each of various regions constituting the circuit pattern with respect to the detected signal. It has the means to extract, It is characterized by the above-mentioned. The present invention is also characterized in that, in the detection optical system in the defect inspection apparatus, the optical axis is substantially perpendicular to the inspection target substrate.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系において、光源がレーザ光源であることを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系において、円錐表面に近似する形状の絞る光学要素を有することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系において、更に、白色光を法線に対して傾けた方向から照明する光学系を備えたことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における検出光学系において、空間フィルタを備えたことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置において、検出光学系におけるイメージセンサをTDIセンサで構成することを特徴とする。また、本発明は、前記TDIセンサがアンチブルーミングタイプであることを特徴とする。   According to the present invention, in the illumination optical system in the defect inspection apparatus, the light source is a laser light source. In the illumination optical system of the defect inspection apparatus according to the present invention, the illumination optical system includes an optical element that narrows a shape that approximates a conical surface. The illumination optical system in the defect inspection apparatus may further include an optical system that illuminates white light from a direction inclined with respect to the normal line. According to the present invention, the detection optical system in the defect inspection apparatus includes a spatial filter. According to the present invention, in the defect inspection apparatus, the image sensor in the detection optical system is a TDI sensor. In the invention, it is preferable that the TDI sensor is an anti-blooming type.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における検出光学系において、光軸を被検査対象基板の法線に対して傾けたことを特徴とする。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して法線方向からある傾きを持って光を照明し、被検査対象物の表面内の少なくとも一方向に照明光束を絞るための円錐表面に近似した形状の光学要素を有する照明光学系と、前記被検査対象物から反射する光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、生み出された電荷を蓄積する手段と蓄積した電荷がある一定量を越えた際に該一定量を超えた電荷を流し出す電流経路と該一定量までの範囲の蓄積された電荷を読み出す手段とで構成されるイメージセンサを有し、前記被検査対象物から反射する光を、前記イメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。   In the detection optical system of the defect inspection apparatus, the present invention is characterized in that the optical axis is inclined with respect to the normal line of the substrate to be inspected. The present invention also provides a conical surface for illuminating light with a certain inclination from the normal direction with respect to the surface of the object to be inspected, and condensing the illumination light beam in at least one direction within the surface of the object to be inspected. An illumination optical system having optical elements having approximate shapes, a detection optical system that receives light reflected from the object to be inspected by an image sensor, converts it into a signal, and detects the signal, and a signal detected by the detection optical system A defect inspection apparatus comprising: an image processing unit for processing The present invention also provides an illumination optical system for illuminating the surface of the object to be inspected, means for accumulating the generated charge, and the accumulated charge exceeding the certain amount when the accumulated charge exceeds a certain amount. And an image sensor configured to read out the accumulated charge in a range up to a certain amount, and the image sensor receives light reflected from the object to be inspected. A defect inspection apparatus comprising: a detection optical system that converts a signal into a signal and detects the signal; and an image processing unit that processes the signal detected by the detection optical system.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における検出光学系において、被検査対象物からの反射光束を分岐し、該分岐される一つの反射光束の強度を他の一つの反射光束の強度の概ね1/100にする分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された各反射光束の受光する複数のイメージセンサとを有することを特徴とする。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、前記被検査対象物の表面に形成されたパターンからの散乱光を遮光するようにほぼ平行に設置された線状の複数の遮光手段を有し、光軸が前記被検査対象物の表面の法線方向からある一定角度の傾きを有し、前記被検査対象物から反射する光を光電変換手段で受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号を基に同一形状の構造物の対応する対応画素またはその近傍の画素について画像信号のばらつきを算出し、該算出されたばらつきに応じて異物等の欠陥の存在を判定する画素の信号レベルの判定基準(しきい値)を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。   According to the present invention, in the detection optical system in the defect inspection apparatus, the reflected light beam from the object to be inspected is branched, and the intensity of the one reflected light beam branched is approximately 1 of the intensity of the other reflected light beam. / 100 branch optical system, and a plurality of image sensors that receive each reflected light beam branched by the branch optical system. In addition, the present invention is installed substantially parallel to an illumination optical system for illuminating light on the surface of the object to be inspected and light scattered from a pattern formed on the surface of the object to be inspected. A plurality of linear light shielding means, the optical axis has an inclination of a certain angle from the normal direction of the surface of the inspection object, and the light reflected from the inspection object is converted by the photoelectric conversion means. A defect inspection apparatus comprising: a detection optical system that receives light, converts it into a signal, and detects it; and an image processing unit that processes the signal detected by the detection optical system. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. Based on the detection optical system that converts the image signal into a detection signal and the image signal detected from the detection optical system, the variation of the image signal is calculated for the corresponding pixel of the structure having the same shape or the neighboring pixel. A determination reference setting means for setting a determination reference (threshold value) of a signal level of a pixel for determining the presence of a defect such as a foreign substance according to the calculated variation, and a determination reference set by the determination reference setting means. A defect inspection apparatus comprising: a determination unit that determines presence of a defect with respect to an image signal detected from the detection optical system, and an image processing unit that processes the image signal. is there.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部には、前記画像信号のばらつきに対する前記判定基準の倍率を設定する設定手段を有することを特徴とする。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号を基に同一形状の構造物の対応する画素についての画像信号の差分値を算出する差分値算出手段と異物等の欠陥の存在を判定する画素に近隣する複数の画素における前記差分値算出手段で算出された差分値のばらつきを算出し、該算出されたばらつきに応じて異物等の欠陥の存在を判定する画素の信号レベルの判定基準を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部には、前記判定手段で判定された欠陥の検査結果と前記判定基準設定手段で設定された判定基準に対応するデータとを出力する出力手段を有することを特徴とする。   In the image processing unit of the defect inspection apparatus according to the present invention, the image processing unit further includes setting means for setting a magnification of the determination reference with respect to variations in the image signal. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the detection signal into an image signal and detects the difference, and a difference value calculation unit that calculates a difference value of the image signal for a corresponding pixel of a structure having the same shape based on the image signal detected from the detection optical system Variation of the difference value calculated by the difference value calculation means in a plurality of pixels adjacent to a pixel for determining the presence of a defect such as a foreign material and the presence of a defect such as a foreign material according to the calculated variation. A determination reference setting means for setting a determination reference for the signal level of the pixel to be determined, and the presence of a defect is determined for the image signal detected from the detection optical system based on the determination reference set by the determination reference setting means. With judgment means A defect inspection apparatus characterized by comprising an image processing unit for processing the image signal. Further, the present invention provides an output means for outputting an inspection result of the defect determined by the determination means and data corresponding to the determination criterion set by the determination criterion setting means to the image processing unit in the defect inspection apparatus. It is characterized by having.

また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段において判定される判定基準についての同一形状の構造物に対するマップ情報もしくは画像を表示する表示手段とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部には、エリア優先モード、標準モード、および感度優先モードに応じて前記判定基準を設定可能な手段を有することを特徴とする。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段において判定される判定基準とそれに対応する検査面積に関する指標との関係を表示する表示手段とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。   The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into an image signal and detects the image signal, a determination unit that determines the presence of a defect based on a determination criterion for the image signal detected from the detection optical system, and a determination criterion that is determined by the determination unit A defect inspection apparatus comprising an image processing unit having display means for displaying map information or an image with respect to a structure having the same shape. According to the present invention, the image processing unit in the defect inspection apparatus includes means capable of setting the determination criterion according to an area priority mode, a standard mode, and a sensitivity priority mode. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into an image signal and detects the image signal, a determination unit that determines the presence of a defect based on a determination criterion for the image signal detected from the detection optical system, and a determination criterion that is determined by the determination unit And a display means for displaying a relationship between the index and the index related to the inspection area corresponding thereto.

また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段において判定される判定基準に対応した同一形状の構造物に対する感度情報を表示する表示手段とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、判定基準を、前記同一形状の構造物における下地の状態に対応させて変えて設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段によって設定された判定基準を基に、前記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号に対して処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定手段によって指定された欠陥のサイズに応じて判定基準を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段によって設定された判定基準を基に、前記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号に対して処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。   The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into an image signal and detects the image signal, a determination unit that determines the presence of a defect based on a determination criterion for the image signal detected from the detection optical system, and a determination criterion that is determined by the determination unit An image processing unit having display means for displaying sensitivity information for a structure having the same shape corresponding to the defect inspection apparatus. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into a detection signal, and a determination reference that is set by a determination reference setting unit that changes and sets the determination reference corresponding to the ground state of the structure having the same shape. A determination means for determining the presence of a defect with respect to the image signal detected from the detection optical system based on a determination criterion, and an image processing unit for processing the image signal. It is a defect inspection apparatus. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into a detection signal, a designation unit that designates a defect size, a judgment criterion setting unit that sets a judgment standard according to the defect size designated by the designation unit, and the judgment reference setting A determination unit that determines the presence of a defect with respect to the image signal detected from the detection optical system based on a determination criterion set by the unit, and an image processing unit that processes the image signal. A defect inspection apparatus including the defect inspection apparatus.

また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定手段された欠陥のサイズに応じて前記照明光学系で照明される照明光のパワーを制御する制御系とを有し、前記検出光学系から検出される画像信号に対して処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、ステージ上に載置され、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と前記被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系とを有する撮像光学系と、該撮像光学系の検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段を有する画像処理部と、更に、前記被検査対象物上の光学像を観察するために前記撮像光学系と並設された光学観察顕微鏡とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。   The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected on which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and the reflected light from the object to be inspected is received by an image sensor. A detection optical system that converts the image signal into a detection signal, a designation unit that designates the size of the defect, and a control that controls the power of the illumination light illuminated by the illumination optical system in accordance with the size of the designated defect A defect inspection apparatus including an image processing unit that processes an image signal detected from the detection optical system. The present invention also provides an illumination optical system for illuminating light on the surface of an object to be inspected, which is placed on a stage and in which a plurality of structures having substantially the same shape are arranged, and reflection from the object to be inspected. An imaging optical system having a detection optical system that detects light by receiving light with an image sensor and converting it into an image signal, and a defect based on a criterion for the image signal detected from the detection optical system of the imaging optical system An image processing unit having a determination unit for determining the presence of the imaging object, and an optical observation microscope arranged in parallel with the imaging optical system for observing an optical image on the object to be inspected. It is a defect inspection device.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における光学観察顕微鏡を紫外線光学観察顕微鏡で構成することを特徴とする。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物から反射する光を光電変換手段で受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出した信号を処理して欠陥検査を行ない、この欠陥検査結果を欠陥の存在するパターン情報を含めて出力する手段を有する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処理部の手段において、出力されるパターン情報が、構造物の設計データから得られた情報であることを特徴とする。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物から反射する光を光電変換手段で受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出した信号を処理して欠陥の信号レベルを抽出し、この抽出された欠陥の信号レベルを欠陥の大きさを示すように補正し、この補正された欠陥の信号レベルを出力する手段を有する画像処理部とを備えた欠陥検査装置である。   Further, the present invention is characterized in that the optical observation microscope in the defect inspection apparatus is constituted by an ultraviolet optical observation microscope. The present invention also relates to an illumination optical system that illuminates light on the surface of the object to be inspected, and a detection optical system that receives light reflected from the object to be inspected by a photoelectric conversion means and converts it into a signal for detection. And an image processing unit having means for processing the signal detected by the detection optical system to perform defect inspection and outputting the defect inspection result including pattern information in which a defect exists. It is a defect inspection device. In the image processing unit of the defect inspection apparatus according to the present invention, the output pattern information is information obtained from design data of a structure. The present invention also relates to an illumination optical system that illuminates light on the surface of the object to be inspected, and a detection optical system that receives light reflected from the object to be inspected by a photoelectric conversion means and converts it into a signal for detection. And processing the signal detected by the detection optical system to extract the signal level of the defect, correcting the signal level of the extracted defect to indicate the size of the defect, and correcting the signal level of the corrected defect A defect inspection apparatus including an image processing unit having a means for outputting.

また、本発明は、前記欠陥検査装置における手段において、欠陥の信号レベルの補正を、照明強度、または構造物表面の反射率のデータに基いて行なうことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系において、前記スリット状ビーム光束として、前記光源から出射されるビームを、前記被検査対象基板上における検出領域に対して、該検出領域の光軸から周辺部までの長さをほぼ標準偏差とするガウス分布となる照度分布を有するように整形してスリット状ガウスビーム光束を得る光学系を有することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系において、前記スリット状ビーム光束として、前記光源から出射されるビームを、前記被検査対象基板上における検出領域に対して、該検出領域の中心部の照度に対する検出領域の周辺部の照度の比が0.46〜0.73程度になるように前記検出領域の光軸を中心とする周辺部間の長さに径もしくは長軸長さを適合させて整形してスリット状ガウスビーム光束を得る光学系を有することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光学系で照明されるスリット状ガウスビーム光束が、DUVビーム光束であることを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置において、検出光学系におけるイメージセンサをTDIイメージセンサで構成することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that in the means in the defect inspection apparatus, the signal level of the defect is corrected based on data of illumination intensity or reflectance of the structure surface. According to the present invention, in the illumination optical system in the defect inspection apparatus, a beam emitted from the light source as the slit beam is emitted from the light in the detection region with respect to the detection region on the substrate to be inspected. It is characterized by having an optical system that is shaped so as to have an illuminance distribution that is a Gaussian distribution with the length from the axis to the peripheral portion being substantially standard deviation, and obtains a slit-shaped Gaussian beam. According to the present invention, in the illumination optical system in the defect inspection apparatus, a beam emitted from the light source as the slit-shaped beam is made to be the center of the detection region with respect to the detection region on the inspection target substrate. The diameter or the major axis length is set to the length between the peripheral portions around the optical axis of the detection region so that the ratio of the illuminance of the peripheral portion of the detection region to the illuminance of the portion is about 0.46 to 0.73. It has an optical system for obtaining a slit-shaped Gaussian beam by adapting and shaping. Further, the present invention is characterized in that the slit-shaped Gaussian beam beam illuminated by the illumination optical system in the defect inspection apparatus is a DUV beam beam. According to the present invention, in the defect inspection apparatus, the image sensor in the detection optical system is a TDI image sensor.

以上説明したように、前記構成によれば、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在する被検査対象基板に対して、微小な異物等の欠陥を高速で、しかも高精度に検査することができる。また、前記構成によれば、通常の安価な光源、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査することができる。また、前記構成によれば、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、しかも検出光学系において光軸から離れるに従ってMTFが低下するに従って被検査対象基板上の検出領域の周辺部における照度不足を解消し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供することにある。また、前記構成によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定基準であるしきい値レベルを最適な感度に設定して虚報を著しく増加させることなく、真の異物等の欠陥を検査することができる。   As described above, according to the above configuration, a defect such as a minute foreign matter can be inspected at high speed and with high accuracy for a substrate to be inspected in which a repeated pattern, a non-repeated pattern, and no pattern are mixed. Can do. Further, according to the above-described configuration, the light amount of a Gaussian light beam emitted from a normal inexpensive light source, for example, a laser light source, is effectively used, and defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less are also highly sensitive. And high-speed inspection. Further, according to the above configuration, for example, the amount of Gaussian beam emitted from the laser light source is effectively used, and as the MTF decreases with increasing distance from the optical axis in the detection optical system, the periphery of the detection region on the inspection target substrate It is an object of the present invention to provide a defect inspection apparatus and method capable of solving a shortage of illuminance in a portion and inspecting defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less with high sensitivity and high speed. In addition, according to the above configuration, the threshold level that is a determination criterion is set to an optimum sensitivity in accordance with various circuit pattern regions in the structure arranged on the substrate to be inspected, and the false alarm is remarkably increased. And defects such as true foreign matter can be inspected.

また、前記構成によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において検出したい異物等の欠陥サイズに合わせて判定基準であるしきい値レベルを設定して検出したいサイズの異物等の欠陥を検査することができる。また、前記構成によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において存在する異物等の欠陥のサイズを推定できるようにして異物等の欠陥を検査することができる。また、前記構成によれば、全数の検査、十分な検査頻度の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ラインを構築することができる。   Further, according to the above configuration, it is desired to detect by setting a threshold level as a determination criterion in accordance with the defect size of a foreign substance or the like to be detected in various circuit pattern regions in the structure arranged on the inspection target substrate. It is possible to inspect defects such as size foreign matter. Moreover, according to the said structure, it can test | inspect defects, such as a foreign material, so that the size of defects, such as a foreign material which exists in the various circuit pattern area | regions in the structure arranged on the board | substrate to be inspected, can be estimated. . Further, according to the above configuration, it is possible to realize a total efficiency inspection, a sampling inspection with a sufficient inspection frequency, and build a highly efficient substrate manufacturing line.

本発明によれば、照明の効率を向上できて、空間フィルタ、照明方向によりLSIパターン等の基板内のパターンからの回折光を低減でき、さらに、チップ内のばらつきの異なる位置毎にしきい値を低く設定できるので、LSIウエハ上等の基板上の異物や欠陥を高感度、高スループットで検出することができる効果を奏する。また、本発明によれば、高感度の通常のTDIセンサを用いて、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとが混在する被検査対象基板上に存在する微小異物や欠陥を高感度で、且つ高速に検出することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、通常の安価な光源、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査することができる効果を奏する。また、本発明によれば、例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用し、しかも検出光学系において光軸から離れるに従ってMTFが低下するに従って被検査対象基板上の検出領域の周辺部における照度不足を解消し、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査することができる効果を奏する。
According to the present invention, the efficiency of illumination can be improved, the diffracted light from the pattern in the substrate such as the LSI pattern can be reduced by the spatial filter and the illumination direction, and a threshold value is set for each position with different variations in the chip. Since it can be set low, it is possible to detect foreign matter and defects on a substrate such as an LSI wafer with high sensitivity and high throughput. In addition, according to the present invention, a high-sensitivity normal TDI sensor is used to detect, with high sensitivity and high speed, a minute foreign object or defect existing on a substrate to be inspected in which a repeated pattern and a non-repeated pattern are mixed. There is an effect that can be done.
In addition, according to the present invention, it is possible to effectively utilize the amount of light of a Gaussian light beam emitted from a normal inexpensive light source, for example, a laser light source, and to detect defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less with high sensitivity. In addition, there is an effect that inspection can be performed at high speed. In addition, according to the present invention, for example, the amount of Gaussian beam emitted from a laser light source is effectively used, and as the MTF decreases with increasing distance from the optical axis in the detection optical system, the periphery of the detection region on the inspection target substrate Insufficient illuminance in the area is eliminated, and defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less can be inspected with high sensitivity and at high speed.

また、本発明によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定基準であるしきい値レベルを最適な感度に設定して虚報を著しく増加させることなく、真の異物等の欠陥を検査することができる効果を奏する。また、本発明によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において検出したい異物等の欠陥サイズに合わせて判定基準であるしきい値レベルを設定して検出したいサイズの異物等の欠陥を検査することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域において存在する異物等の欠陥のサイズを推定できるようにして異物等の欠陥を検査することができる効果を奏する。
Further, according to the present invention, the false alarm can be remarkably increased by setting the threshold level, which is a criterion, to the optimum sensitivity in accordance with various circuit pattern regions in the structure arranged on the substrate to be inspected. And there is an effect that it is possible to inspect for defects such as true foreign matter. In addition, according to the present invention, it is desired to detect by setting a threshold level as a determination criterion in accordance with the defect size of a foreign substance or the like to be detected in various circuit pattern areas in the structure arranged on the substrate to be inspected. There is an effect that it is possible to inspect defects such as foreign matters of size.
In addition, according to the present invention, it is possible to inspect defects such as foreign matters so that the size of the defects such as foreign matters existing in various circuit pattern regions in the structure arranged on the substrate to be inspected can be estimated. There is an effect.

本発明に係る実施の形態を図を用いて説明する。まず、本発明に係る異物等の欠陥を検査する被検査対象物1について図1および図2を用いて説明する。異物等の欠陥を検査する被検査対象物1としては、図1に示すように、メモリLSIからなるチップ1aaを所定の間隔で2次元に配列した半導体ウエハ1aがある。そして、メモリLSIからなるチップ1aaには、主としてメモリセル領域1abと、デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領域1acと、その他の領域1adとが形成されている。メモリセル領域1abは、最小線幅が例えば0.1〜0.3μm程度のメモリセルパターンを2次元に規則的に配列して(繰り返して)形成している。しかしながら、周辺回路領域1acは、最小線幅が例えば0.2〜0.4μm程度のパターンを2次元的に規則的に配列されていない非繰り返しパターンで形成されている。また、その他の領域としては、例えば、ボンディングエリア領域(最小線幅が例えば10μmオーダ程度で、パターンなしに近い)がある。   Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, an inspection object 1 for inspecting a defect such as a foreign object according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As an inspection object 1 for inspecting a defect such as a foreign substance, there is a semiconductor wafer 1a in which chips 1aa made of a memory LSI are two-dimensionally arranged at a predetermined interval as shown in FIG. A chip 1aa made of a memory LSI is mainly formed with a memory cell area 1ab, a peripheral circuit area 1ac made up of a decoder, a control circuit, and the like, and another area 1ad. The memory cell region 1ab is formed by regularly (repetitively) arranging two-dimensional memory cell patterns having a minimum line width of, for example, about 0.1 to 0.3 μm. However, the peripheral circuit region 1ac is formed as a non-repetitive pattern in which a pattern having a minimum line width of, for example, about 0.2 to 0.4 μm is not regularly arranged two-dimensionally. Further, as other regions, for example, there is a bonding area region (minimum line width on the order of, for example, 10 μm and close to no pattern).

異物等の欠陥を検査する被検査対象物1としては、図2に示すように、マイコン等のLSIからなるチップ1baを所定の間隔で2次元に配列した半導体ウエハ1bがある。そして、マイコン等のLSIからなるチップ1baは、主としてレジスタ群領域1bbと、メモリ部領域1bcと、CPUコア部領域1bdと、入出力部領域1beとで形成されている。なお、図2は、メモリ部領域1bcと、CPUコア部領域1bdと、入出力部領域1beとの配列を概念的に示したものである。レジスタ群領域1bbおよびメモリ部領域1bcは、最小線幅が0.1〜0.3μm程度のパターンを2次元に規則的に配列して(繰り返して)形成している。CPUコア部領域1bdおよび入出力部領域1beは、最小線幅が0.1〜0.3μm程度のパターンを非繰り返しで形成している。このように、異物等の欠陥を検査する被検査対象物1は、半導体ウエハを対象としても、チップは規則的に配列されているが、チップ内においては、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが繰り返し、非繰り返し、なしであったり、様々な形態が考えられる。   As the inspection object 1 for inspecting a defect such as a foreign substance, there is a semiconductor wafer 1b in which chips 1ba made of LSI such as a microcomputer are two-dimensionally arranged at a predetermined interval as shown in FIG. A chip 1ba made of an LSI such as a microcomputer is mainly composed of a register group area 1bb, a memory area 1bc, a CPU core area 1bd, and an input / output area 1be. FIG. 2 conceptually shows the arrangement of the memory area 1bc, the CPU core area 1bd, and the input / output area 1be. The register group region 1bb and the memory portion region 1bc are formed by regularly arranging (repeating) a pattern having a minimum line width of about 0.1 to 0.3 μm in two dimensions. In the CPU core area 1bd and the input / output area 1be, a pattern having a minimum line width of about 0.1 to 0.3 μm is formed non-repetitively. As described above, the inspection object 1 for inspecting defects such as foreign matters has the chips arranged regularly even for the semiconductor wafer, but the minimum line width is different for each region in the chip, In addition, there are various forms such as repeated, non-repeated, and none patterns.

本発明に係る異物等の欠陥検査装置および方法は、このような被検査対象物1において、チップ内の非繰り返しパターン領域上の直線群からなるパターン(線状パターン)からの0次回折光を、図12および図21に示すように対物レンズの入射瞳20a、20cに入射させないようにすると共に非繰り返しパターン領域上に存在する異物等の欠陥によって生じる散乱光を受光することによって異物等の欠陥から信号を検出できるようにし、その欠陥の位置座標を算出できるようにした。また、本発明に係る異物等の欠陥検査装置および方法は、上記被検査対象物1では、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により背景信号にばらつきが生じたとしても、このばらつきに応じて異物等の欠陥を抽出するための閾値を設定することによって異物等の欠陥の検出感度およびスループットを向上するようにした。   The defect inspection apparatus and method for foreign matter or the like according to the present invention provides a zero-order diffracted light from a pattern (linear pattern) consisting of straight lines on a non-repeated pattern region in a chip in such an inspection object 1. As shown in FIG. 12 and FIG. 21, it is prevented from entering the entrance pupils 20a and 20c of the objective lens and receiving scattered light generated by defects such as foreign matters existing on the non-repeated pattern region. The signal can be detected, and the position coordinates of the defect can be calculated. In addition, the defect inspection apparatus and method for foreign matters according to the present invention can be applied to the inspected object 1 even if the background signal varies due to subtle differences in processes that do not become defects, noise during detection, and the like. By setting a threshold value for extracting a defect such as a foreign substance according to the variation, the detection sensitivity and throughput of the defect such as the foreign substance are improved.

次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第1の実施の形態を図3および図4を用いて説明する。異物等の欠陥検査装置の第1の実施の形態は、基板設置台304、xyzステージ301、302、303およびステージコントローラ305から構成されるステージ部300と、レーザ光源101、凹レンズ102および凸レンズ103より構成されるビームスプリッタ、および円錐曲面を持つ照明レンズ104より構成される3つの照明光学系部100と、検出レンズ201、空間フィルタ202、結像レンズ203、ND(Neutral Density)フィルタ207、ビームスプリッター204、偏光素子208、TDIセンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205、206より構成される検出光学系部200と、図4に示すようにA/D変換部401、例えばチップ間は必ずパターンが繰り返されることから1チップ分遅延させるデータメモリ402、チップ間の信号の差をとる差分処理回路403、チップ間の差信号を一時記憶するメモリ404、差信号における通常でない最大および最小の信号を除去する最大最小除去回路405、信号レベルsの2乗算出回路406、信号レベルsの算出回路407、個数カウント回路408、sの2乗を積分する2乗和算出回路409、sを積分する和算出回路410、ばらつきを求めるためのサンプリング個数nを算出する計数回路411、上限判定基準(正側閾値)算出回路412、下限判定基準(負側閾値)算出回路413、比較回路414、415、異物等の欠陥検出結果を記憶すると共に欠陥検出結果を出力する出力手段417より構成される演算処理部400と、白色光源106、照明レンズ107より構成される白色照明光学系部500とにより構成される。特に、TDIセンサとしては、アンチブルーミングタイプが望ましい。このようにTDIセンサとして、アンチブルーミングタイプを用いると、飽和領域近傍での異物等の欠陥検査が可能となる。   Next, a first embodiment of a defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention will be described with reference to FIGS. A first embodiment of a defect inspection apparatus for foreign matter or the like includes a stage unit 300 including a substrate mounting table 304, xyz stages 301, 302, and 303 and a stage controller 305, a laser light source 101, a concave lens 102, and a convex lens 103. Three illumination optical system units 100 including a configured beam splitter, and an illumination lens 104 having a conical curved surface, a detection lens 201, a spatial filter 202, an imaging lens 203, an ND (Neutral Density) filter 207, and a beam splitter 204, a polarizing element 208, a detection optical system unit 200 including one-dimensional detectors (image sensors) 205 and 206 such as a TDI sensor, and an A / D conversion unit 401 such as a chip as shown in FIG. Since the pattern is repeated, the data memory is delayed by one chip. 402, a difference processing circuit 403 that takes a signal difference between chips, a memory 404 that temporarily stores a difference signal between chips, a maximum / minimum removal circuit 405 that removes an unusual maximum and minimum signal in the difference signal, and a signal level s Square calculation circuit 406, signal level s calculation circuit 407, number count circuit 408, square sum calculation circuit 409 that integrates the square of s, sum calculation circuit 410 that integrates s, and the number of samples for obtaining variation Count circuit 411 for calculating n, upper limit determination criterion (positive threshold) calculation circuit 412, lower limit determination criterion (negative threshold) calculation circuit 413, comparison circuits 414 and 415, defect detection results such as foreign matter and the like, and defect detection White illumination composed of an arithmetic processing unit 400 composed of output means 417 for outputting a result, a white light source 106 and an illumination lens 107 It constituted by a university system unit 500. In particular, as the TDI sensor, an anti-blooming type is desirable. As described above, when the anti-blooming type is used as the TDI sensor, it is possible to inspect defects such as foreign matters in the vicinity of the saturation region.

なお、演算処理部400については、後で詳しく説明する。3つの照明光学系部100は、レーザ光源101から射出された光を、凹レンズ102および凸レンズ103より構成されるビームスプリッタ、円錐曲面を持つ照明レンズ104を通して、図5に示すようにスリット状のビーム3を平面的に3方向10、11、12から載置台304上に設置されたウエハ(被検査対象基板)1に対して上記スリット状のビーム3の長手方向がチップの配列方向に向くように照明するよう構成される。なお、照明光として、スリット状のビーム3にするのは、異物等の欠陥の検査を高速化を実現したためである。即ち、図5に示すように、xステージ301の走査方向のx方向およびyステージ302の走査方向のy方向に向けてチップ2を配列したウエハ1上に照明されるビーム3は、yステージ302の走査方向yに狭く、その垂直方向x(xステージ301の走査方向)に広いスリットビームで照明する。そして、このスリット状のビーム3は、y方向には、光源の像が結像するように、x方向には、平行光になるように照明される訳である。なお、3方向10、11、12からのスリット状のビーム3の照明は、個別に行ってもよいし、また2方向10、12からは同時に行ってもよい。
ところで、スリット状のビーム3の長手方向を、ウエハ(被検査対象基板)1に対してチップの配列方向に向け、且つyステージ302の走査方向yに対して直角にしたのは、TDIセンサ205、206の積分方向とステージの走行方向とを平行に保つことができるようにして、図14に示すように、通常のTDIセンサを用いることができるようにし、しかも画像信号のチップ間比較を簡素化することができると共に欠陥位置座標の算出も容易に行うことができ、その結果異物等の欠陥検査の高速化を実現できるようにした。特に、方向10および12からのスリット状のビーム3の照明で、ウエハ(被検査対象基板)1に対してチップの配列方向に向け、且つyステージ302の走査方向yに対して直角になるようにするためには、円錐曲面を持つ照明レンズ104が必要となる。
The arithmetic processing unit 400 will be described in detail later. The three illumination optical system units 100 pass the light emitted from the laser light source 101 through a beam splitter composed of a concave lens 102 and a convex lens 103, and an illumination lens 104 having a conical curved surface, as shown in FIG. 3 is planarly arranged in three directions 10, 11, and 12 such that the longitudinal direction of the slit-shaped beam 3 is directed to the chip arrangement direction with respect to the wafer (substrate to be inspected) 1 placed on the mounting table 304. Configured to illuminate. The reason why the slit beam 3 is used as the illumination light is that the inspection of defects such as foreign matters has been speeded up. That is, as shown in FIG. 5, the beam 3 illuminated on the wafer 1 in which the chips 2 are arranged in the x direction in the scanning direction of the x stage 301 and the y direction in the scanning direction of the y stage 302, Is illuminated with a slit beam that is narrow in the scanning direction y and wide in the vertical direction x (scanning direction of the x stage 301). The slit-shaped beam 3 is illuminated so as to be parallel light in the x direction so that an image of a light source is formed in the y direction. The illumination of the slit beam 3 from the three directions 10, 11, and 12 may be performed individually or from the two directions 10 and 12 at the same time.
Incidentally, the TDI sensor 205 is configured such that the longitudinal direction of the slit-shaped beam 3 is directed in the chip arrangement direction with respect to the wafer (substrate to be inspected) 1 and perpendicular to the scanning direction y of the y stage 302. , 206 and the stage traveling direction can be kept parallel to each other, so that a normal TDI sensor can be used as shown in FIG. In addition, the defect position coordinates can be easily calculated, and as a result, the speed of defect inspection for foreign matters can be increased. In particular, the illumination of the slit-shaped beam 3 from directions 10 and 12 is directed in the chip arrangement direction with respect to the wafer (substrate to be inspected) 1 and perpendicular to the scanning direction y of the y stage 302. In order to achieve this, an illumination lens 104 having a conical curved surface is required.

図6に円錐形状の照明レンズ104を示す。この照明レンズ104は、シリンドリカルレンズの長手方向の位置で、焦点距離が異なり、直線的にこの焦点距離を変えたレンズである。この構成により、図6に示すように斜めから照明(α1,φ1の傾きを両立)しても、y方向に絞り込み、x方向にコリメートされたスリット状のビーム3で照明することができる。即ち、この照明レンズ104により、図9(a)に示すようなx方向に平行光を有し、かつφ1=45度付近の照明を実現することができる。特に図9(a)に示すように、スリット状のビーム3をx方向に平行光にすることによって、主要な直線群がx方向およびy方向を向いた回路パターンから回折光パターンが得られ、空間フィルタ202によって遮光することができることになる。
次に、円錐曲面を持つ照明レンズ104の製造方法について、図7および図8を用いて説明する。この円錐レンズ104は、ガラス或いは石英等を材料にして、所定の底面積および高さを有する円錐23を磨きだし、所定の位置から片側平面のレンズを切り出して作成することができる。本発明で必要とされる図6に示したレンズの曲面は、本来円錐でなく、図8に示したような曲面24で有るべきである。しかしながら、図8に示した立体は、回転体でないため、磨くことが難しいため、図7に示した円錐23で近似している。現実には、N.A.が0.02から0.2程度のレンズであれば、大きな問題はない。
FIG. 6 shows a conical illumination lens 104. The illumination lens 104 is a lens that has a different focal length at a position in the longitudinal direction of the cylindrical lens and linearly changes the focal length. With this configuration, as shown in FIG. 6, even when illuminated obliquely (with both α1 and φ1 tilts compatible), it is possible to illuminate with the slit-shaped beam 3 that is narrowed down in the y direction and collimated in the x direction. That is, the illumination lens 104 can realize illumination having parallel light in the x direction as shown in FIG. 9A and near φ1 = 45 degrees. In particular, as shown in FIG. 9A, by making the slit-shaped beam 3 parallel light in the x direction, a diffracted light pattern is obtained from a circuit pattern in which main straight line groups are directed in the x direction and the y direction. The light can be shielded by the spatial filter 202.
Next, a manufacturing method of the illumination lens 104 having a conical curved surface will be described with reference to FIGS. The conical lens 104 can be made by polishing a cone 23 having a predetermined bottom area and height using glass or quartz as a material, and cutting out a lens on one side from a predetermined position. The curved surface of the lens shown in FIG. 6 required by the present invention should be a curved surface 24 as shown in FIG. However, since the solid shown in FIG. 8 is not a rotating body and is difficult to polish, it is approximated by the cone 23 shown in FIG. In reality, N.I. A. If the lens is about 0.02 to 0.2, there is no big problem.

図7に示す円錐23面の形状は、原点を頂点に置き、頂角をθ1とすると、次に示す(数1)式に従うことになる。   The shape of the surface of the cone 23 shown in FIG. 7 follows the following equation (1), where the origin is at the apex and the apex angle is θ1.

+y=(ztanθ1) (数1)
また、図8に示す曲面24は、原点を頂点に置き、頂角をθ2とすると、次に示す(数2)式に従うことになる。
x 2 + y 2 = (ztanθ1) 2 (Equation 1)
Further, the curved surface 24 shown in FIG. 8 follows the following equation (2), where the origin is at the apex and the apex angle is θ2.

(x−ztanθ2)+y=(z・tanθ2) (数2)
なお、円錐レンズ104の作成方法は、ここで示した作成方法に限らす、他の方法、たとえば、あらかじめ作成した、円錐面を有する型に、たとえばプラスチック等を流し込む射出成型法、あらかじめ作成した円錐面にガラス基板を乗せ、基板を溶融させる方法等でも作成できる。
(X-ztan θ2) 2 + y 2 = (z · tan θ2) 2 (Equation 2)
Note that the method of creating the conical lens 104 is not limited to the production method shown here, for example, an injection molding method in which plastic or the like is poured into a die having a conical surface that has been created in advance, or a cone that has been created in advance. It can also be created by a method of placing a glass substrate on the surface and melting the substrate.

本発明では、この円錐レンズ104を用いてy方向クリティカル、x方向コリメートの照明を実現している。そのための構成を図9(a)、(b)に示す。レーザ光源101から射出した光は、凹レンズ102、凸レンズ103から構成されるビームエキスパンダを介して、円錐レンズ104に入射する。円錐レンズ104では、x方向にはレンズ効果を持たないためコリメートされた形で照明される。また円錐レンズ104の両端で、曲率が異なるため、焦点位置が異なる。同時に、y方向では、円錐レンズ104の曲率によりウエハ1上に集光する。   In the present invention, this conical lens 104 is used to realize y-direction critical and x-direction collimated illumination. The configuration for this is shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). The light emitted from the laser light source 101 enters the conical lens 104 via a beam expander composed of a concave lens 102 and a convex lens 103. Since the conical lens 104 does not have a lens effect in the x direction, it is illuminated in a collimated form. Further, since the curvature is different at both ends of the conical lens 104, the focal position is different. At the same time, the light is condensed on the wafer 1 by the curvature of the conical lens 104 in the y direction.

図10は、レーザ光源101として、一つのレーザ光源101で構成した3つの照明光学系部100を示す平面図である。レーザ光源101から出射したレーザビームをハーフミラー等の分岐光学要素110で2つの光路に分岐し、一方はミラー111、112で反射させてミラー113で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって11の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はハーフミラー等の分岐光学要素114へと進行する。該分岐光学要素114で分岐された一方は、ミラー115で反射させてミラー117で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって10の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はミラー116で下方に向けて凹レンズ102に入射させることによって10の方向からの照明ビームを得ることができる。
ところで、11の方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素110からミラー要素118に切り換えることによって実現することができる。また、10および12の方向からのみ照明する場合には、光路から分岐光学要素110を退出させるかまたは素通りの光学要素に切り換えることによって実現することができる。また、10および12方向からの照明の内、例えば12方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素114からミラー要素119に切り換えることによって実現することができる。
FIG. 10 is a plan view showing three illumination optical system units 100 constituted by one laser light source 101 as the laser light source 101. The laser beam emitted from the laser light source 101 is branched into two optical paths by a branching optical element 110 such as a half mirror, one of which is reflected by mirrors 111 and 112 and incident downward on the concave lens 102 by a mirror 113. Can be obtained, and the other travels to a branching optical element 114 such as a half mirror. One of the beams branched by the branching optical element 114 is reflected by the mirror 115 and incident downward on the concave lens 102 by the mirror 117, whereby an illumination beam from 10 directions can be obtained. By making it enter the concave lens 102 downward, an illumination beam from 10 directions can be obtained.
By the way, when illuminating only from 11 directions, it can implement | achieve by switching from the branch optical element 110 to the mirror element 118. FIG. Further, in the case of illuminating only from the directions of 10 and 12, it can be realized by exiting the branching optical element 110 from the optical path or switching to a normal optical element. Further, in the case of illumination from only the 12 directions among the illuminations from the 10 and 12 directions, it can be realized by switching from the branch optical element 114 to the mirror element 119.

なお、レーザ光源101として、分岐する関係で高出力のYAGレーザの第2高調波SHG、波長532nmを用いるのがよいが、必ずしも532nmである必要はない。また、レーザ光源101として、YAGSHGである必要もない。すなわち、レーザ光源101として、Arレーザ、窒素レーザ、He−Cdレーザ、エキシマレーザ等他の光源であっても良い。
検出光学系部200は、ウエハ1から射出した光を、検出レンズ(対物レンズ)201、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光する空間フィルタ202、結像レンズ203、NDフィルタ(波長帯域によらず光量を調整する。)207、ビームスプリッター204、偏光素子208を通して、TDIセンサ等の1次元検出器205、206で検出するように構成される。空間フィルタ202は、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光すべく、対物レンズ201の空間周波数領域、即ちフーリエ変換(射出瞳に相当する。)の結像位置に置かれている。また、偏光素子208は、照明光学系部100で偏光照明した際、回路パターンのエッジから生じる反射散乱光による偏光成分を遮光し、異物等の欠陥から生じる反射散乱光による偏光成分の一部分を透過するもので、本発明においては必ずしも必要としない。ここで、図5に示すウエハ1上の照明エリア4が、リレーレンズを構成する対物レンズ201、結像203により、検出器205、206上に結像される。即ち、4は、TDIセンサ等の1次元検出器205、206の受光エリアを示すものである。
As the laser light source 101, it is preferable to use the second harmonic SHG of a high-power YAG laser and a wavelength of 532 nm because of the branching relationship, but the wavelength is not necessarily 532 nm. Further, the laser light source 101 does not need to be YAGSHHG. That is, the laser light source 101 may be another light source such as an Ar laser, a nitrogen laser, a He—Cd laser, or an excimer laser.
The detection optical system unit 200 detects light emitted from the wafer 1 as a detection lens (objective lens) 201, a spatial filter 202 that shields a Fourier transform image by reflected diffracted light from a repetitive pattern, an imaging lens 203, an ND filter (wavelength). The amount of light is adjusted regardless of the band.) It is configured to be detected by one-dimensional detectors 205 and 206 such as TDI sensors through 207, beam splitter 204, and polarizing element 208. The spatial filter 202 is placed at the spatial frequency region of the objective lens 201, that is, at the imaging position of the Fourier transform (corresponding to the exit pupil) so as to shield the Fourier transform image by the reflected diffracted light from the repetitive pattern. Further, when the illumination optical system unit 100 performs polarized illumination, the polarizing element 208 shields the polarized component due to the reflected scattered light generated from the edge of the circuit pattern and transmits a part of the polarized component due to the reflected scattered light generated from the defect such as a foreign object. Therefore, it is not always necessary in the present invention. Here, the illumination area 4 on the wafer 1 shown in FIG. 5 is imaged on the detectors 205 and 206 by the objective lens 201 and the imaging 203 constituting the relay lens. That is, 4 indicates a light receiving area of the one-dimensional detectors 205 and 206 such as a TDI sensor.

前述したように様々な形態の回路パターンが形成されたウエハ(基板)1に対してスリット状のビーム3が照明されると、この反射回折光(あるいは散乱光)が、ウエハの表面、回路パターン、異物等の欠陥から射出することになる。この射出した光は、検出レンズ201、空間フィルタ202、結像レンズ203、NDフィルタ207、偏光素子208、およびビームスプリッター204を通して、検出器205、206で受光されて光電変換される。
ここで、NDフィルタ207、偏光素子208、ビームスプリッター204の順序は、ここにあげた順序である必要はない。特に、NDフィルタ207は、ビームスプリッター204の後に配置すると、2つの検出器205、206に入る光の強度を独立に制御できるという効果をを持つ。
また、ビームスプリッター204の透過、反射率は、50%である必要はない。たとえば、1%、99%と言う風に構成すると、一方の検出器に約100分の1の強度の光が入射することになり、これら強度の異なる光をそれぞれ受光する2つの検出器から得られる信号を用いることで、検出器の見かけ上のダイナミックレンジを向上することが出来る。従って、演算処理部400において、検出器205から得られる信号と検出器206から得られる信号とを用いることによってダイナミックレンジを向上させた異物等の欠陥からの検出信号を得ることができる。特に、強度が大きい光を検出器が受光して得られる信号は強度が大きい欠陥を示す成分が強調されることになり、強度が小さい光を検出器が受光して得られる信号は強度が小さい背景に近い成分が強調されることになる。従って、両信号の比などの相関をとることによって欠陥を示す信号のダイナミックレンジを向上させることができる。
しかし、レーザ光源101等の照明光学系から照射されるビーム光束の照度(パワー)を制御して変えることによっても、ダイナミックレンジを変えることができ、ビームスプリッタ−204および一方の検出器206をなくすことができる。
As described above, when the slit-shaped beam 3 is illuminated on the wafer (substrate) 1 on which various types of circuit patterns are formed, the reflected diffracted light (or scattered light) is reflected on the surface of the wafer, the circuit pattern. Injecting from defects such as foreign matter. The emitted light is received by the detectors 205 and 206 through the detection lens 201, the spatial filter 202, the imaging lens 203, the ND filter 207, the polarizing element 208, and the beam splitter 204, and is subjected to photoelectric conversion.
Here, the order of the ND filter 207, the polarizing element 208, and the beam splitter 204 does not need to be the order given here. In particular, when the ND filter 207 is disposed after the beam splitter 204, it has an effect that the intensity of light entering the two detectors 205 and 206 can be controlled independently.
Further, the transmission and reflectance of the beam splitter 204 need not be 50%. For example, when configured as 1% and 99%, light having an intensity of about 1/100 is incident on one detector, and is obtained from two detectors that receive light of different intensities. The apparent dynamic range of the detector can be improved by using the obtained signal. Therefore, the arithmetic processing unit 400 can obtain a detection signal from a defect such as a foreign substance having an improved dynamic range by using a signal obtained from the detector 205 and a signal obtained from the detector 206. In particular, the signal obtained when the detector receives light with high intensity will emphasize the component indicating a defect with high intensity, and the signal obtained when the detector receives light with low intensity is low in intensity. Components close to the background are emphasized. Accordingly, the dynamic range of a signal indicating a defect can be improved by taking a correlation such as a ratio of both signals.
However, the dynamic range can also be changed by controlling and changing the illuminance (power) of the light beam emitted from the illumination optical system such as the laser light source 101, and the beam splitter 204 and one detector 206 are eliminated. be able to.

次に、本発明に係る照明光学系部100でウエハ1に対して照明するスリット状のビーム3と検出光学系部200との関係について更に具体的に説明する。図5には、スリット状のビーム3による照明とTDIセンサ等の1次元検出器205、206による検出の方向の平面図を示す。パターン2が形成されたウエハ1上を、スリット状のビーム3で照明する。1次元検出器205、206の検出光学系による像4を示す。スリット状のビーム3は、平面的な方向10、11、12から照明される。図11(a)は、図5を補足説明するものであり、照明方向10、検出方向14(ウエハの表面と垂直の場合を示す)、x軸、y軸を示している。また、球面17は、仮想に想定したものであり、図5で検出光学系部100のおける対物レンズ201の開口位置を考えるためのものである。この球面17と照明光10、検出光14との交点がそれぞれ15、16である。図11(b)は、方向10から照明した際の回折光の射出の様子を示す。正反射光の射出方向19と仮想球面17との交点18を0次光として、図7(b)に示すようにパターン方向(x方向、y方向)を中心とし、照明点を頂点とする円錐の稜の方向に射出するため、仮想球面17との交点の奇跡は、この円錐の底面の円周上になる。
従って、この奇跡を法線方向から見るとx軸、y軸に平行な直線になる。
Next, the relationship between the slit-shaped beam 3 that illuminates the wafer 1 with the illumination optical system unit 100 according to the present invention and the detection optical system unit 200 will be described more specifically. FIG. 5 shows a plan view of the direction of illumination by the slit-shaped beam 3 and detection by the one-dimensional detectors 205 and 206 such as a TDI sensor. The wafer 1 on which the pattern 2 is formed is illuminated with a slit beam 3. The image 4 by the detection optical system of the one-dimensional detectors 205 and 206 is shown. The slit-shaped beam 3 is illuminated from the planar directions 10, 11 and 12. FIG. 11A supplementarily explains FIG. 5 and shows an illumination direction 10, a detection direction 14 (showing a case perpendicular to the wafer surface), an x-axis, and a y-axis. Further, the spherical surface 17 is virtually assumed and is for considering the opening position of the objective lens 201 in the detection optical system unit 100 in FIG. The intersections of the spherical surface 17 with the illumination light 10 and the detection light 14 are 15 and 16, respectively. FIG. 11B shows how the diffracted light is emitted when illuminated from the direction 10. The intersection 18 between the emission direction 19 of the specularly reflected light and the phantom spherical surface 17 is zero-order light, and the cone having the pattern direction (x direction, y direction) as the center and the illumination point as the apex as shown in FIG. Because of the emission in the direction of the ridge, the miracle of the intersection with the virtual spherical surface 17 is on the circumference of the bottom surface of this cone.
Therefore, when this miracle is viewed from the normal direction, it becomes a straight line parallel to the x-axis and the y-axis.

ところで、β1=0の傾いていない検出光学系部200における対物レンズ201の開口は、図12および図13に示す開口20aとなる。ここで、照明の方向10、12の角度φ1、φ2は、たとえば、45度程度に設定する。図3に示すように検出光学系200の光軸をウエハ1の表面に対して垂直、すなわちβ1=0にした場合、検出レンズ(対物レンズ)201の開口数(N.A.)と照明光の角度α1(図3)との関係は、図12に示すように、主たる直線群がxおよびy方向に向いた回路パターンからのx、およびy方向の0次の回折光21x、21yが検出レンズ201の瞳に入射させない条件を元に、次に示す(数3)式から決定される範囲に設定されるべきである。即ち、照明の方向10、12の角度φ1、φ2を、45度程度にし、検出レンズ(対物レンズ)201の開口数(N.A.)と照明光の角度α1(図3)との関係を次に示す(数3)式を満足するようにすることによって、非繰り返しパターンであっても、主たる直線群がxおよびy方向に向いた回路パターンからのx、およびy方向の0次の回折光21x、21yを対物レンズ201の開口20aに入射させることをなくすことが可能となる。   By the way, the opening of the objective lens 201 in the detection optical system unit 200 that is not tilted with β1 = 0 is the opening 20a shown in FIGS. Here, the angles φ1 and φ2 of the illumination directions 10 and 12 are set to about 45 degrees, for example. As shown in FIG. 3, when the optical axis of the detection optical system 200 is perpendicular to the surface of the wafer 1, that is, β1 = 0, the numerical aperture (NA) of the detection lens (objective lens) 201 and the illumination light As shown in FIG. 12, the relationship between the angle α1 (FIG. 3) and the zero-order diffracted light 21x and 21y in the y-direction and the y-direction from the circuit pattern in which the main straight line group faces in the x- and y-directions is detected. Based on the condition that the light does not enter the pupil of the lens 201, it should be set within a range determined from the following equation (3). That is, the angles φ1 and φ2 of the illumination directions 10 and 12 are set to about 45 degrees, and the relationship between the numerical aperture (NA) of the detection lens (objective lens) 201 and the angle α1 of the illumination light (FIG. 3) is obtained. By satisfying the following (Equation 3), even if it is a non-repetitive pattern, the 0th-order diffraction in the x and y directions from the circuit pattern in which the main straight line group is oriented in the x and y directions It becomes possible to eliminate the light 21x and 21y from entering the opening 20a of the objective lens 201.

N.A.<cosα1・sinφ1 かつ
N.A.<cosα1・sin(π/2−φ1) (数3)
なお、α1を30°以下にすれば、対物レンズ201の開口数(N.A.)を約0.4以下にすればよい。これらの条件は、特に、被検査対象物1として、メモリLSI1aaにおける非繰り返しパターンを有する周辺回路領域1ac、マイコン等のLSI1baにおける非繰り返しパターンを有するCPUコア部領域1bdおよび入出力部領域1be、および非繰り返しパターンを有するロジックLSI等に対して有効になる。これらLSIパターンは、多くの場合、直角平行に(主要な直線群が直角に)パターンが形成されているため、これらの0次回折光が特定の方向に射出することになる。そこで、この射出した0次回折光を対物レンズ201に入射させないようにすることで、これらの多くのパターンからの回折光が消去され、異物等の欠陥からの反射回折光のみの検出を容易にする。具体的には、回路パターンからの検出信号レベルが低下して異物等の欠陥を高感度での検出可能領域が増えることになる。当然、非繰り返しパターンの場合、高次(1次、2次、3次、・・・)の回折光は対物レンズ201の開口20aに入射されることになるので、この高次の回折光は、図12に示す0次の回折光21x、21yと平行な直線群として現れることになる。そこで、このような高次の回折光を細帯状の空間フィルタ202で遮光することによって、消去することも可能である。
N. A. <Cos α1 · sin φ1 and N.I. A. <Cos α1 · sin (π / 2−φ1) (Equation 3)
If α1 is set to 30 ° or less, the numerical aperture (NA) of the objective lens 201 may be set to about 0.4 or less. In particular, these conditions are as follows: a peripheral circuit area 1ac having a non-repeating pattern in the memory LSI 1aa, a CPU core area 1bd and an input / output part area 1be having a non-repeating pattern in the LSI 1ba such as a microcomputer, etc. This is effective for a logic LSI having a non-repeating pattern. In many cases, these LSI patterns are formed so as to be parallel to each other at right angles (major straight line groups are at right angles), so that the 0th-order diffracted light is emitted in a specific direction. Therefore, by preventing the emitted 0th-order diffracted light from entering the objective lens 201, diffracted light from many of these patterns is erased, and it becomes easy to detect only reflected diffracted light from defects such as foreign matter. . More specifically, the detection signal level from the circuit pattern is lowered, and the area capable of detecting defects such as foreign matters with high sensitivity is increased. Of course, in the case of a non-repetitive pattern, high-order (first-order, second-order, third-order,...) Diffracted light is incident on the aperture 20a of the objective lens 201. , Appear as a straight line group parallel to the 0th-order diffracted beams 21x and 21y shown in FIG. Therefore, it is possible to eliminate such high-order diffracted light by shielding it with a narrow-band spatial filter 202.

また、被検査対象基板(ウエハ)1に対して、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥、エッチ残り等を検査する必要がある。しかしながら、被検査対象基板1上には非繰り返しパターンが存在し、該非繰り返しパターンからの0次の回折光が対物レンズ201に入射しないようにするために、上記に説明したように、y軸に対してほぼ45度の角度の方向10、12からx方向に長手方向を有するスリット状のビーム3を基板1上に照明したのでは、凸部である配線等が邪魔をして凹部を十分に照明することが難しくなる。そこで、配線パターンが多くの場合、直角、平行方向に形成されていることから、y軸に平行な方向11から基板1に対してスリット状のビーム3を照明することによって、配線等の間の凹部を十分照明することが可能となる。特に、メモリLSIの配線パターンは数mmの長さの直線パターンで有ることが多く、この方向11からの照明により検査可能になることが多い。また、パターンにより、90度方向の場合は、ウエハを90度回転させて検査するか、照明方向をx方向にすることにより検査可能となる。   In addition, it is necessary to inspect the inspection target substrate (wafer) 1 for foreign matters or defects that have entered the recesses between the wirings and the like, etching residues, and the like. However, there is a non-repeated pattern on the substrate 1 to be inspected, and in order to prevent 0th-order diffracted light from the non-repeated pattern from entering the objective lens 201, as described above, On the other hand, when the slit-shaped beam 3 having a longitudinal direction in the x direction from the directions 10 and 12 at an angle of approximately 45 degrees is illuminated on the substrate 1, the wirings which are convex portions obstruct the concave portions sufficiently. It becomes difficult to illuminate. Therefore, in many cases, since the wiring pattern is formed in a right angle and parallel direction, by illuminating the slit-shaped beam 3 on the substrate 1 from the direction 11 parallel to the y axis, the wiring pattern or the like It becomes possible to sufficiently illuminate the recess. In particular, the wiring pattern of the memory LSI is often a linear pattern having a length of several millimeters, and can often be inspected by illumination from this direction 11. Further, depending on the pattern, in the case of the 90-degree direction, the inspection can be performed by rotating the wafer by 90 degrees or changing the illumination direction to the x direction.

しかしながら、方向11からスリット状のビーム3を照明した場合、図13に示すように、0次回折光21x’、21y’の内、y方向の0次回折光21y’が対物レンズ201の開口20aに入射することになるので、少なくともこの0次回折光21y’を空間フィルタ202によって遮光して消去する必要が生じることになる。この際、当然高次の回折光を空間フィルタ202によって遮光して消去することも可能である。以上、被検査対象基板1上のチップ2内に存在する非繰り返しパターンの場合における非繰り返しパターンからの特に0次回折光の消去方法について説明したが、チップ2内には、メモリLSI1aaにおけるメモリセル領域1abや、マイコン等のLSI1baにおけるレジスタ群領域1bbおよびメモリ部領域1bcのように、繰り返しパターンが存在することになり、この繰り返しパターンからの回折光縞(回折干渉光縞)を空間フィルタ202によって遮光することが要求される。要するに、チップ2内には、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在することになり、しかも夫々線幅も異なることになるので、通常は、頻度の多い例えば繰り返しパターンからの回折光を消去するように空間フィルタ202の遮光パターンが設定されることになる。また、空間フィルタ202として、特開平5−218163号公報および特開平6−258239号公報に記載されているように.遮光パターンを変更できるものを用いれば、チップ2内の回路パターンに応じて変更させればよい。また、空間フィルタ202として、遮光パターンが異なるものを用意しておいて、チップ2内の回路パターンに応じて切り換えてもよい。   However, when the slit-shaped beam 3 is illuminated from the direction 11, the 0th-order diffracted light 21 y ′ in the y-direction is incident on the opening 20 a of the objective lens 201 as shown in FIG. 13. Therefore, it is necessary to erase at least the 0th-order diffracted light 21y ′ by shielding it with the spatial filter 202. At this time, naturally, higher-order diffracted light can be eliminated by being shielded by the spatial filter 202. The method for erasing the 0th-order diffracted light from the non-repeated pattern in the case of the non-repeated pattern existing in the chip 2 on the substrate 1 to be inspected has been described above. The memory cell region in the memory LSI 1aa is included in the chip 2. 1ab and a register group region 1bb and a memory unit region 1bc in an LSI 1ba such as a microcomputer, a repetitive pattern exists, and diffracted light fringes (diffraction interference light fringes) from the repetitive pattern are shielded by the spatial filter 202. It is required to do. In short, in the chip 2, a repetitive pattern, a non-repetitive pattern, and a non-pattern are mixed, and the line widths are also different from each other. The light shielding pattern of the spatial filter 202 is set so as to be erased. As the spatial filter 202, as described in JP-A-5-218163 and JP-A-6-258239, the. If what can change the light shielding pattern is used, it may be changed according to the circuit pattern in the chip 2. Alternatively, a spatial filter 202 having a different light shielding pattern may be prepared and switched according to the circuit pattern in the chip 2.

次に、検出しようとする異物等の欠陥サイズに応じた検出感度調整について説明する。即ち、TDIセンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205、206の被検査対象物1上での検出画素サイズを小さくすると、スループットは落ちるものの、検出感度の向上が見込める。そこで、0.1μm程度以下の異物等の欠陥を検出する際、画素サイズを小さくする検出光学系200に切り替えて用いると良い。具体的には、TDIセンサ等の画素についてウエハ1上での像のサイズが2ミクロン、1ミクロン、0.5ミクロンとなるような3種類の検出光学系200を持つと良い。この構成の実現方法として、光学系200すべてを切り替えても良いし,レンズ(レンズ群)203のみを切り替えても良いし、あるいは、レンズ(レンズ群)201を切り替えても良い。この際、ウエハ1から、TDIセンサ等の1次元検出器205、206までの光路長を変えずに済むように、レンズの構成を設計しておくと良い。もちろん、このような設計が難しい場合、レンズの切り替えに併せて、センサまでの距離を変えられるような機構を用いても良い。また、センサ自体の画素サイズを変えたものを切り替えても良い。次に、3方向からのスリット状のビーム3とTDIセンサ205、206との関係の具体的実施例について図14を用いて説明する。図14には、ウエハ1上のTDIの像4と、方向10からのスリット状ビーム3−10および方向12からのスリット状ビーム3−12との関係を示す。図10に示すように、同一レーザ光源101から分岐して得られる照明ビームを、方向10、12の方向から照明する場合、これらのビームは、それぞれ干渉し、照明範囲内で、強度にばらつきがでてしまう。そこで、図14に示すように、TDIの像4の範囲内で、これらのビーム3−10、3−12が交わらないように照明することにより、干渉の影響を除くことができる。TDIセンサ205、206を用いる場合は、4の範囲内で、検出出力をy方向にyステージの走行と同期して積分することになるため、このように位置がずれていても問題ない。また、照明方向11からのスリット状ビーム3−11を用いる場合も同様に、3つのビームを重なりが問題にならない範囲で、交わらないように照明すればよい。10、11、12の内2本のビームを用いる場合も同様であることは言うまでもない。   Next, detection sensitivity adjustment according to the defect size of a foreign substance or the like to be detected will be described. That is, if the detection pixel size on the inspection object 1 of the one-dimensional detectors (image sensors) 205 and 206 such as TDI sensors is reduced, the detection sensitivity can be improved although the throughput is lowered. Therefore, when detecting defects such as foreign matters of about 0.1 μm or less, it is preferable to switch to the detection optical system 200 for reducing the pixel size. Specifically, it is preferable to have three types of detection optical systems 200 such that the image size on the wafer 1 is 2 microns, 1 micron, and 0.5 microns for pixels such as TDI sensors. As a method for realizing this configuration, the entire optical system 200 may be switched, only the lens (lens group) 203 may be switched, or the lens (lens group) 201 may be switched. At this time, it is preferable to design the lens configuration so as not to change the optical path length from the wafer 1 to the one-dimensional detectors 205 and 206 such as TDI sensors. Of course, if such a design is difficult, a mechanism that can change the distance to the sensor in conjunction with the switching of the lens may be used. Moreover, you may switch what changed the pixel size of sensor itself. Next, a specific example of the relationship between the slit-shaped beam 3 from three directions and the TDI sensors 205 and 206 will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows the relationship between the TDI image 4 on the wafer 1 and the slit beam 3-10 from the direction 10 and the slit beam 3-12 from the direction 12. As shown in FIG. 10, when the illumination beams obtained by branching from the same laser light source 101 are illuminated from directions 10 and 12, these beams interfere with each other, and the intensity varies within the illumination range. It will be out. Therefore, as shown in FIG. 14, the influence of interference can be eliminated by illuminating the beams 3-10 and 3-12 so that they do not intersect within the range of the TDI image 4. When the TDI sensors 205 and 206 are used, the detection output is integrated in the y direction in synchronization with the traveling of the y stage within the range of 4, so there is no problem even if the positions are shifted in this way. Similarly, when the slit-shaped beam 3-11 from the illumination direction 11 is used, the three beams may be illuminated so that they do not intersect within a range where overlapping does not cause a problem. Needless to say, the same applies when two of the beams 10, 11, and 12 are used.

また、ここには、図示していないが、方向10、12から照射されるスリット状ビームを同時に同一箇所に重ねて照明しても、干渉することになるが、干渉縞がy方向に対して傾くため、上記TDIセンサ205、206の積分効果により、照明強度の干渉によるばらつきを低減できる。そのため、図14に示すようにビーム3−10と3−12とが交わらないように照明する必要はない。次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は、図15に示すように、異物等の欠陥からの散乱光強度を強めるために、検出光学系部200の光軸を垂直からβ1傾けたものである。他の構成は、図3に示す第1の実施の形態と同様である。ところで、検出光学系部200の光軸を垂直からβ1傾けた理由は、図16に示すように、検出対象の微粒子(異物)からの散乱光強度が大きくなり、検出感度が向上する。これは、照明波長に対して数分の一より大きい粒子(異物)は、前方散乱光51が大きいのに対し、波長の1/10以下に近い表面のあれ等からの散乱光52はほぼ当方に散乱するため、前方では相対的に微粒子からの散乱光が大きくなることに起因する。この結果、回路パターン上の面あれが、検出画素内に複数個ある場合でもその総量は強度53に示すようになる。従って、前方散乱を取ることにより、面あれに対して、微粒子あるいは欠陥を検出可能になる。   Although not shown here, even if the slit beams irradiated from directions 10 and 12 are simultaneously overlapped and illuminated at the same location, interference occurs, but the interference fringes are in the y direction. Therefore, variation due to interference in illumination intensity can be reduced by the integration effect of the TDI sensors 205 and 206. Therefore, it is not necessary to illuminate so that the beams 3-10 and 3-12 do not cross as shown in FIG. Next, a second embodiment of the defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 15, the optical axis of the detection optical system unit 200 is tilted by β1 from the vertical in order to increase the intensity of scattered light from defects such as foreign matter. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. By the way, the reason why the optical axis of the detection optical system unit 200 is inclined by β1 from the vertical is that, as shown in FIG. 16, the intensity of scattered light from the fine particles (foreign matter) to be detected is increased, and the detection sensitivity is improved. This is because particles (foreign matter) larger than a fraction of the illumination wavelength have a large forward scattered light 51, whereas scattered light 52 from a surface near 1/10 or less of the wavelength is almost me. This is caused by the fact that the scattered light from the fine particles becomes relatively large in the forward direction. As a result, even when there are a plurality of surface irregularities on the circuit pattern in the detection pixel, the total amount is indicated by the intensity 53. Therefore, by taking forward scattering, it is possible to detect fine particles or defects with respect to the rough surface.

しかしながら、検出器205、206にTDI(Time Delay Integration)センサを用いた場合、焦点深度の関係で、検出光学系部200の光軸を傾けることができない。従って、この第2の実施の形態の場合、1次元のセンサを使用するか、検出光学系201〜203を等倍あるいは数倍にして、図17に示すようにTDIセンサ205、206の傾きを次に示す(数4)式に従ってβ2に設定する。このようにすることにより全面で倍率を合わせることができる。   However, when TDI (Time Delay Integration) sensors are used for the detectors 205 and 206, the optical axis of the detection optical system unit 200 cannot be tilted due to the depth of focus. Therefore, in the case of the second embodiment, a one-dimensional sensor is used, or the detection optical systems 201 to 203 are set to the same magnification or several times, and the inclinations of the TDI sensors 205 and 206 are set as shown in FIG. Β2 is set according to the following equation (4). In this way, the magnification can be adjusted over the entire surface.

tanβ2=M・tanβ1 (数4)
ただし、Mは検出光学系201〜203の倍率とする。なお、1次元のセンサを用いる場合、この傾きβ2は必要ない。
tanβ2 = M · tanβ1 (Equation 4)
However, M is the magnification of the detection optical system 201-203. Note that the inclination β2 is not necessary when a one-dimensional sensor is used.

次に、この第2の実施の形態において、非繰り返しパターン、および繰り返しパターンから生じる回折光を消去して異物等の欠陥からの散乱光をTDIセンサ等の1次元検出器205、206で検出することについて説明する。この第2の実施の形態においても、被検査対象基板(ウエハ)1に対してスリット状のビーム3が図5に示すように照明される。そして、図11(a)に示すように方向10から照明した際、基板1からの回折光の射出の様子は、第1の実施例と同様に、図11(b)に示すようになる。即ち、正反射光の射出方向19と仮想球面との交点18を0次光として、図11(b)に示すようにパターン方向(x方向、y方向)を中心とし、照明点を頂点とする円錐の稜の方向に射出するため、仮想球面17との交点の奇跡は、この円錐の底面の円周上になる。従って、繰り返しパターンの場合、0次回折光の奇跡は、法線方向から見ると図18に示すようにx軸、y軸に平行な直線になる。
特に、繰り返しパターンの場合、0次回折光の極大は、この直線群の交点22に位置する。従って、β1傾いた検出光学系200における対物レンズ201の開口20bは、図18に示すようになる。そして、この開口20bを方向14(光軸方向)から見ると、図19(a)に示すような曲線と直線の交点に0次回折光22が射出して見える。そこで、空間フィルタ202において、図19(b)に示すような直線状の遮光部207によりこれらの回折光を遮光すると、パターンからの信号を除去できることになる。また、ウエハ1上の繰り返しパターンのパターン形状、ピッチが変わった場合、図18の射出点18を中心に、x、y方向の奇跡のピッチが変わる。従って、開口20b内では、回折光22のピッチと位相が変わることになる。これらの回折光を遮光するためには、空間フィルタ202における直線状遮光部207のピッチと位相を変えればよい。
以上説明したように、繰り返しパターンについては、空間フィルタ202によって生じる回折光を遮光することが可能となる。
Next, in the second embodiment, the non-repeated pattern and the diffracted light generated from the repetitive pattern are erased, and the scattered light from the defect such as a foreign substance is detected by the one-dimensional detectors 205 and 206 such as TDI sensors. This will be explained. Also in the second embodiment, the slit-shaped beam 3 is illuminated as shown in FIG. Then, when illuminated from the direction 10 as shown in FIG. 11 (a), the state of the diffracted light emitted from the substrate 1 is as shown in FIG. 11 (b), as in the first embodiment. That is, the intersection 18 between the emission direction 19 of the specularly reflected light and the virtual spherical surface is 0th order light, the pattern direction (x direction, y direction) is the center, and the illumination point is the vertex as shown in FIG. Since it emits in the direction of the edge of the cone, the miracle of the intersection with the virtual spherical surface 17 is on the circumference of the bottom surface of the cone. Therefore, in the case of a repetitive pattern, the miracle of the 0th-order diffracted light is a straight line parallel to the x-axis and y-axis as shown in FIG. 18 when viewed from the normal direction.
In particular, in the case of a repetitive pattern, the maximum of the 0th order diffracted light is located at the intersection 22 of this straight line group. Accordingly, the opening 20b of the objective lens 201 in the detection optical system 200 tilted by β1 is as shown in FIG. When the opening 20b is viewed from the direction 14 (optical axis direction), the 0th-order diffracted light 22 appears to be emitted at the intersection of a curve and a straight line as shown in FIG. Therefore, in the spatial filter 202, if these diffracted lights are shielded by the linear light shielding part 207 as shown in FIG. 19B, the signal from the pattern can be removed. When the pattern shape and pitch of the repetitive pattern on the wafer 1 are changed, the miracle pitch in the x and y directions is changed around the injection point 18 in FIG. Therefore, the pitch and phase of the diffracted light 22 change in the opening 20b. In order to shield these diffracted lights, the pitch and phase of the linear light shielding part 207 in the spatial filter 202 may be changed.
As described above, with respect to the repetitive pattern, the diffracted light generated by the spatial filter 202 can be shielded.

次に、非繰り返しパターンの場合について説明する。非繰り返しパターンにおいても、主としてxおよびy方向を向いた直線パターンから形成されている。従って、方向10からスリット状のビーム3を照明した場合、図12と同様に、図20に示すようにx、y方向の0次回折光21x、21yが生じることになる。ところが、検出光学系200の光軸がβ1傾けられていると、微粒子からの散乱光は大きくなるが、y方向に出射された0次回折光21xが対物レンズ201の開口20b内に入ってしまうことになる。従って、非繰り返しパターンの場合においても、空間フィルタ202によって0次回折光21xを遮光する必要が生じてくる。
このように、繰り返しパターンの場合生じる回折光縞と非繰り返しパターンの場合の0次回折光パターンとが相違することになるため、空間フィルタ202に両方の回折光パターンを持たせる必要が生じる。しかしながら、空間フィルタで両方の回折光パターンを遮光しようとすると、該空間フィルタを透過する異物等の欠陥からの散乱光の強度が減衰し、感度が低下することになる。
そこで、前述した第1の実施の形態のように、検出光学系200の光軸を垂直にして対物レンズ201の開口を20aに位置付けることによって、非繰り返しパターンに対して方向10、12からスリット状のビーム3を照明したとしても、0次回折光パターン21x、21yが対物レンズ201の開口20a内に入射するのを防止することが可能となり、非繰り返しパターン上に存在する異物等の欠陥を検出することが可能となる。
Next, the case of a non-repeating pattern will be described. Even in the non-repeating pattern, it is formed mainly from a linear pattern facing the x and y directions. Therefore, when the slit-shaped beam 3 is illuminated from the direction 10, as shown in FIG. 12, zero-order diffracted lights 21x and 21y in the x and y directions are generated as shown in FIG. However, if the optical axis of the detection optical system 200 is tilted by β1, the scattered light from the fine particles increases, but the 0th-order diffracted light 21x emitted in the y direction enters the opening 20b of the objective lens 201. become. Therefore, even in the case of a non-repetitive pattern, it is necessary to shield the 0th-order diffracted light 21x by the spatial filter 202.
As described above, since the diffracted light fringes generated in the case of the repetitive pattern are different from the 0th-order diffracted light pattern in the case of the non-repeated pattern, the spatial filter 202 needs to have both diffracted light patterns. However, if both diffracted light patterns are shielded by the spatial filter, the intensity of scattered light from a defect such as a foreign substance that passes through the spatial filter is attenuated and the sensitivity is lowered.
Therefore, as in the first embodiment described above, the aperture of the objective lens 201 is positioned at 20a with the optical axis of the detection optical system 200 vertical, so that a slit shape is formed from directions 10 and 12 with respect to the non-repeated pattern. Even when the beam 3 is illuminated, it is possible to prevent the 0th-order diffracted light patterns 21x and 21y from entering the opening 20a of the objective lens 201, and to detect defects such as foreign matters existing on the non-repeated pattern. It becomes possible.

しかしながら、前述した第1の実施の形態で説明したように、配線間の間の凹部に存在する異物等の欠陥を検出しようとすると、図13に示すように、y軸方向11からスリット状のビーム3を照明することが必要とされる。しかし、図13に示すように対物レンズ201の開口20aには、0次回折光21y’が入射されてしまい、空間フィルタ202等で遮光する必要が生じる。でも、配線間の間の凹部に存在する異物等の欠陥の検出は、異物等の欠陥の検出の主たるものでなく、被検査対象パターンが特定されるものであるため、画像処理においても対策が可能である。以上説明した条件を次に説明するように構成すれば満足させることが可能となる。即ち、y軸に対して45度程度傾けた方向10、12からの照明をやめてy軸方向11からのスリット状のビーム3で照明し、検出光学系200の光軸を垂直からyおよびx軸方向に傾けることによって対物レンズ201の開口を図21に示す20cの位置におくことによって、非繰り返しパターンの場合において0次回折光21x’、21y’が対物レンズ201の開口20cに入射するのを防止することができる。このようにすれば、空間フィルタ202は、繰り返しパターンから生じる回折光縞のみ遮光するように構成でき、空間フィルタを透過する異物等の欠陥からの散乱光の強度の低下を防ぐことが可能となる。   However, as described in the first embodiment, if a defect such as a foreign substance existing in a recess between wirings is detected, a slit-like shape is formed from the y-axis direction 11 as shown in FIG. It is necessary to illuminate the beam 3. However, as shown in FIG. 13, the 0th-order diffracted light 21y 'is incident on the opening 20a of the objective lens 201, and it is necessary to shield it with the spatial filter 202 or the like. However, the detection of defects such as foreign matters existing in the recesses between the wirings is not the main detection of defects such as foreign matters, but the pattern to be inspected is specified. Is possible. If the conditions described above are configured as described below, they can be satisfied. That is, the illumination from the directions 10 and 12 inclined by about 45 degrees with respect to the y-axis is stopped, the illumination is performed with the slit-shaped beam 3 from the y-axis direction 11, and the optical axis of the detection optical system 200 is changed from the vertical to the y and x axes. By tilting in the direction, the aperture of the objective lens 201 is placed at the position 20c shown in FIG. 21 to prevent the 0th-order diffracted beams 21x ′ and 21y ′ from entering the aperture 20c of the objective lens 201 in the case of a non-repetitive pattern. can do. In this way, the spatial filter 202 can be configured to shield only the diffracted light fringes resulting from the repetitive pattern, and it is possible to prevent a decrease in the intensity of scattered light from defects such as foreign matters that pass through the spatial filter. .

しかしながら、この場合、対物レンズ201のN.A.を小さくすることが必要となる。問題は、検出器205、206の焦点位置であるが、図17に示すように、検出器205、206を傾けた構成により結像全域で焦点を合わせることができる。この場合、検出器205、206の傾きは、β2の方向だけでなく、β2および方向14の両方に垂直な方向に同時に傾ける必要がある。さらに、検出光学系200では、テレセントリック光学系を用いているため、焦点位置が異なる部分で横倍率が変動することはない。   However, in this case, the N.I. A. Must be reduced. The problem is the focal positions of the detectors 205 and 206, but as shown in FIG. 17, the detectors 205 and 206 can be focused over the entire imaging area by tilting the detectors 205 and 206. In this case, the detectors 205 and 206 need to be tilted not only in the direction of β2 but also in a direction perpendicular to both β2 and the direction 14. Furthermore, since the detection optical system 200 uses a telecentric optical system, the lateral magnification does not fluctuate at different focal positions.

次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態は、第1および第2の実施の形態よりも劣るものである。この第3の実施の形態は、図22に示すように、回路パターンに対して45度の方向10、12から、円錐レンズ104を用いないで、シリンドリカルレンズ104’を用いて単にスリット状のビームの長手方向を照明方向10、12に向けたスリット状のビーム3’をウエハ1上に照明するものである。即ち、ウエハ1上に形成されたチップの配列方向から45に近い角度だけ傾けた方向10、12から、照明の入射面に平行な形状のビームをウエハ1上に照明するものである。当然、スリット状のビーム3’は、長手方向には平行光で形成され、幅方向には絞られたものである。なお、ウエハ1上にチップ2内に形成された繰り返しパターン、非繰り返しパターンからの回折光については、上記第1および第2の実施の形態と同様になる。この第3の実施の形態では、チップ比較を簡略化するために、ステージの走査方向yは、チップに平行あるいは直角にする必要がある。さらに、この実施の形態では、TDIセンサの積分方向がステージ走査方向yと平行にならないため、検出器205、206としてTDIセンサは使えない。従って、検出器205、206として1次元のリニアセンサを使う必要がある。リニアセンサの場合、照明のビーム幅より狭いエリアからの光信号を検出することになるため、照明光を効率よく利用するため、照明ビーム3’はセンサの像4に近い幅まで絞ると良い。具体的には、たとえば、センサの画素サイズが、13ミクロン、光学系の倍率が6.5倍の場合、ウエハ上でのセンサの像は、画素サイズ2ミクロンとなる。この場合、たとえば、波長532nmのレーザを用いる場合、照明系のレンズ104’のセンサの長手方向に直角な方向の開口数N.A.は、次に示す(数5)式で、0.5程度にすると良い。もちろんこれは、照明の効率を上げるためのものであり、この必要がない場合は、さらに小さなN.A.であってかまわない。   Next, a third embodiment of the defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention will be described. This third embodiment is inferior to the first and second embodiments. In the third embodiment, as shown in FIG. 22, from the directions 10 and 12 of 45 degrees with respect to the circuit pattern, the conical lens 104 is not used and the cylindrical lens 104 ′ is used and the slit beam is simply used. A slit-shaped beam 3 ′ whose longitudinal direction is directed to the illumination directions 10 and 12 is illuminated on the wafer 1. That is, a beam having a shape parallel to the incident surface of illumination is illuminated on the wafer 1 from directions 10 and 12 inclined by an angle close to 45 from the arrangement direction of the chips formed on the wafer 1. Of course, the slit-shaped beam 3 'is formed by parallel light in the longitudinal direction and narrowed in the width direction. Note that the diffracted light from the repetitive pattern and non-repetitive pattern formed in the chip 2 on the wafer 1 is the same as in the first and second embodiments. In the third embodiment, in order to simplify chip comparison, the stage scanning direction y needs to be parallel or perpendicular to the chip. Further, in this embodiment, since the integration direction of the TDI sensor is not parallel to the stage scanning direction y, the TDI sensor cannot be used as the detectors 205 and 206. Therefore, it is necessary to use a one-dimensional linear sensor as the detectors 205 and 206. In the case of a linear sensor, since an optical signal from an area narrower than the beam width of the illumination is detected, the illumination beam 3 ′ may be narrowed to a width close to the sensor image 4 in order to efficiently use the illumination light. Specifically, for example, when the sensor pixel size is 13 microns and the optical system magnification is 6.5 times, the sensor image on the wafer has a pixel size of 2 microns. In this case, for example, when a laser having a wavelength of 532 nm is used, the numerical aperture N.I. in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the sensor of the lens 104 'of the illumination system is used. A. Is about 0.5 in the following equation (5). Of course, this is to increase the efficiency of illumination. A. It doesn't matter.

d=1.22・λ/N.A. (数5)
ここで、dは、ビームの半値幅、λは照明の波長である。また、図22に示す照明方法で、センサ205、206にTDIを用いる場合、図23に示すような形状の特殊なTDIを用いる必要がある。すなわち、積分方向がφ1傾いた画素構成になっている特殊なTDIセンサとなる。
d = 1.22 · λ / N. A. (Equation 5)
Here, d is the half width of the beam, and λ is the wavelength of illumination. Further, when TDI is used for the sensors 205 and 206 in the illumination method shown in FIG. 22, it is necessary to use a special TDI having a shape as shown in FIG. That is, the special TDI sensor has a pixel configuration in which the integration direction is inclined by φ1.

次に、異物等の欠陥検査を行う被検査対象として、パターンがない酸化膜等の絶縁膜上に存在する異物等の欠陥検査について説明する。図24には、酸化膜等の透明膜での光の散乱の状況を示す。たとえば、基板33上の酸化膜32の表面に十分小さい(照明波長の数分の1)の微粒子(異物)34が有った場合、ここからの光の波面が球面状に射出する。すなわち酸化膜側に射出すると同時に検出器側に射出する。ここで、射出した波面は酸化膜32と下地33との界面で反射する。この反射光と検出器側に射出した光が干渉により、射出方向に強弱が生じる。この結果、たとえば、方向36、37、38によって、検出出力が変わることになる。酸化膜の厚さ、屈折率に応じて、この強度分布が変化し、その結果同じ方向から検出した場合検出光の強度が変化し、感度が変わることになる。ただし、このモデルで考えた場合、照明の方向によって検出光の出力は変わらない。また、実験により照明光の入射角を変えても検出光の出力は変わらないことを確認している。
しかしながら、白色照明をすると、光の干渉をなくすことができる。このため、上記第1および第2の実施の形態において、設置された白色照明光学系500は、酸化膜等の絶縁膜32状の異物を検出するためのものである。従って、絶縁膜32上の異物を検出するとき、白色光源106をONにし、レーザ光源101をOFFすればよい。また、通常の回路パターン上の異物等の欠陥を検出するときには、レーザ光源101をONにし、白色光源106をOFFすればよい。また、照明光の波長の影響を受ける被検査対象に対しては、白色照明を用いればよい。
Next, a defect inspection for foreign matter existing on an insulating film such as an oxide film having no pattern will be described as an object to be inspected for defect inspection for foreign matter. FIG. 24 shows the state of light scattering in a transparent film such as an oxide film. For example, when there are sufficiently small particles (foreign matter) 34 on the surface of the oxide film 32 on the substrate 33 (a fraction of the illumination wavelength), the wavefront of light from here is emitted in a spherical shape. That is, it injects to the detector side simultaneously with the injection to the oxide film side. Here, the emitted wavefront is reflected at the interface between the oxide film 32 and the base 33. The reflected light and the light emitted toward the detector cause interference in the emission direction due to interference. As a result, for example, the detection output varies depending on the directions 36, 37, and 38. Depending on the thickness and refractive index of the oxide film, the intensity distribution changes. As a result, when detected from the same direction, the intensity of the detection light changes and the sensitivity changes. However, when this model is considered, the output of the detection light does not change depending on the direction of illumination. Further, it has been confirmed through experiments that the output of the detection light does not change even when the incident angle of the illumination light is changed.
However, when white illumination is used, light interference can be eliminated. For this reason, in the first and second embodiments, the installed white illumination optical system 500 is for detecting foreign matter in the form of the insulating film 32 such as an oxide film. Therefore, when detecting foreign matter on the insulating film 32, the white light source 106 may be turned on and the laser light source 101 may be turned off. Further, when detecting a defect such as a foreign substance on a normal circuit pattern, the laser light source 101 may be turned on and the white light source 106 may be turned off. Moreover, what is necessary is just to use white illumination with respect to the to-be-inspected object influenced by the wavelength of illumination light.

白色照明の場合、TDIセンサの視野より大きなスポット状で照明することになる。また、照明光としてレーザ光源を用いる場合には、酸化膜32上での検出出力を安定にするためには、ウエハ表面から射出する光の大部分を検出できるような大きな開口数の対物レンズ201で検出する必要がある。また、小さな開口数の対物レンズを用いる場合には、複数の対物レンズを使用し、これらによる検出出力を積分しても良い。あるいは、照明光の波長を複数用い、これらによる検出結果を積分しても良い。ここで、異物からの散乱光の膜内での吸収(減衰)は、ほとんどないと考えて良い。異物が無い場合、射出方向は一方向になるため、干渉により、この方向の出力は変動する。しかし、異物があり、射出方向が広がる場合、この射出方向による強度分布という形で干渉が生じるためである。   In the case of white illumination, illumination is performed in a spot shape larger than the field of view of the TDI sensor. Further, when a laser light source is used as the illumination light, in order to stabilize the detection output on the oxide film 32, the objective lens 201 having a large numerical aperture capable of detecting most of the light emitted from the wafer surface. It is necessary to detect with. Further, when an objective lens having a small numerical aperture is used, a plurality of objective lenses may be used, and detection outputs by these may be integrated. Alternatively, a plurality of illumination light wavelengths may be used, and the detection results obtained by these may be integrated. Here, it may be considered that there is almost no absorption (attenuation) of scattered light from the foreign matter in the film. When there is no foreign matter, the injection direction is one direction, and the output in this direction varies due to interference. However, when there is a foreign substance and the injection direction is widened, interference occurs in the form of an intensity distribution according to the injection direction.

図25には、複数の方向から検出する場合の実施例の構成を示す。方向213、214、215に射出した光を検出レンズ210、211、212で結像し、それぞれ検出器213、214、215で検出する。この結果は、451,452,453でアナログデジタル(A/D)変換され、積分手段454で積分され、適当なしきい値により2値化されて検出結果となる。この検出系210、211、212は必ずしも3個である必要はなく、2つであっても良い。またここでの検出系は、図3に示す検出系200を複数(たとえば、β1=0度、β1=45度)、用いる場合も含むものである。
図26には、酸化膜の膜厚を変えた場合の検出信号の変化を示す。(a)は、ある波長での強度分布48、(b)は3つの異なる波長での強度変化48、49、50を重ねて示している。この図26(b)により、複数の波長を用いその検出結果を積分することで、図26(a)に示すような強度変化が大きく低減できることが判る。この場合、検出信号強度は照明光の入射角には依存しないことが判っているため、異なる波長の照明は、入射角、あるいは、φ1を変えた方向から照明すればよい。即ち、10、11、12の方向からのスリット状のビームの波長を互いに異ならしめることによって、同一の検出光学系200により、酸化膜等の絶縁膜上の異物を示す信号を検出することが可能となる。このように、各方向からのスリット状のビームの波長を異ならしめることによって、互いに干渉しないため、同一の検出光学系200で検出することが可能となり、検出光学系を複数用意する事によるコストアップをさけることができる。また、検出光学系200は、少なくとも2つの波長で、容易に色収差(および焦点距離)を補正することができるため、2つの波長を用いる限り実現上の困難性はない。
In FIG. 25, the structure of the Example in the case of detecting from several directions is shown. Light emitted in the directions 213, 214, and 215 is imaged by the detection lenses 210, 211, and 212, and detected by the detectors 213, 214, and 215, respectively. This result is analog-to-digital (A / D) converted by 451, 452, and 453, integrated by the integration means 454, and binarized by an appropriate threshold value to obtain a detection result. The number of the detection systems 210, 211, and 212 is not necessarily three, and may be two. In addition, the detection system here includes a case where a plurality of detection systems 200 shown in FIG. 3 (for example, β1 = 0 degrees, β1 = 45 degrees) are used.
FIG. 26 shows changes in the detection signal when the thickness of the oxide film is changed. (A) shows an intensity distribution 48 at a certain wavelength, and (b) shows an intensity change 48, 49, 50 at three different wavelengths in an overlapping manner. It can be seen from FIG. 26B that intensity changes as shown in FIG. 26A can be greatly reduced by integrating the detection results using a plurality of wavelengths. In this case, since it is known that the detection signal intensity does not depend on the incident angle of the illumination light, illumination with different wavelengths may be illuminated from the incident angle or the direction in which φ1 is changed. That is, it is possible to detect a signal indicating a foreign substance on an insulating film such as an oxide film by the same detection optical system 200 by making the wavelengths of the slit-shaped beams from directions 10, 11, and 12 different from each other. It becomes. In this way, by making the wavelengths of the slit-shaped beams from each direction different from each other, they do not interfere with each other, so that they can be detected by the same detection optical system 200, and the cost is increased by preparing a plurality of detection optical systems. Can be avoided. Further, since the detection optical system 200 can easily correct chromatic aberration (and focal length) with at least two wavelengths, there is no realization difficulty as long as two wavelengths are used.

次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第4の実施の形態について説明する。ところで、半導体素子は益々極微細化が進む一方で、歩留まりも一層向上させることが要求されている。従って、このような半導体素子を製造するための半導体ウエハ等の半導体基板には、0.3〜0.2μm以下の極微細化された回路パターンが形成されている関係で、半導体基板上に存在する異物等の欠陥が0.1μm程度以下の極微小な分子もしくは原子レベルに近いものが存在しても半導体素子として動作不良の原因となる状況である。このような状況にあるため、本発明に係る異物等の欠陥検査装置では、0.3〜0.2μm程度以下の極微細化された回路パターンが存在する半導体ウエハ等の半導体基板上に存在する極微小の異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速で検査できることが要求されてきている。   Next, a fourth embodiment of the defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention will be described. Meanwhile, semiconductor devices are required to be further miniaturized and to further improve the yield. Accordingly, a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer for manufacturing such a semiconductor element is present on the semiconductor substrate because a very fine circuit pattern of 0.3 to 0.2 μm or less is formed. Even if there are defects such as foreign matter that are extremely small molecules of about 0.1 μm or less or those close to the atomic level, this causes a malfunction of the semiconductor device. In such a situation, in the defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention, a microminiaturized circuit pattern of about 0.3 to 0.2 μm or less exists on a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer. It has been demanded that defects such as extremely small foreign matter can be inspected with high sensitivity and at high speed.

図35には、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の第4の実施の形態の概略構成を示した図である。図36は、その照明光学系の一実施例を示した図である。即ち、異物等の欠陥検査装置は、上記半導体ウエハ(半導体基板)等のように極微細化された回路パターンが形成された異物等の欠陥を検査する被検査対象物1を載置するステージ301,302,303と、半導体レーザ、アルゴンレーザ、YAG−SHGレーザ、エキシマレーザ等のレーザ光源等からなる照明光源101と、該照明光源(レーザ源)101から出射された高輝度の光を、斜め方向から、図37に示すように照度としてほぼガウス分布をもつスリット状のガウスビーム光束(照明領域3)107で被検査対象基板1上に照明する照明光学系102〜105と、検出レンズ(対物レンズ)201、空間フィルタ202、結像レンズ203、NDフィルタ207、およびビームスプリッタ204等から構成され、検出領域4からの反射回折光(あるいは散乱光)に基いて通過して結像させる検出光学系と、TDIイメージセンサ、CCDイメージセンサ等から構成され、検出領域4に対応する受光面を有する検出器205、206と、該検出器205、206から検出される画像信号に基いて異物等の欠陥を検出する演算処理部400とによって構成される。なお、この欠陥検査装置には、被検査対象物1の表面を検出器205、206の受光面に結像させるように自動焦点制御系を備えている。   FIG. 35 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of a defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention. FIG. 36 is a diagram showing an example of the illumination optical system. That is, the defect inspection apparatus for foreign matter or the like is a stage 301 on which an inspection object 1 for inspecting defects such as foreign matter or the like on which an extremely fine circuit pattern is formed, such as the semiconductor wafer (semiconductor substrate). , 302, 303, an illumination light source 101 including a laser light source such as a semiconductor laser, an argon laser, a YAG-SHG laser, and an excimer laser, and high-intensity light emitted from the illumination light source (laser source) 101 As shown in FIG. 37, illumination optical systems 102 to 105 that illuminate the inspection target substrate 1 with a slit-shaped Gaussian beam (illumination region 3) 107 having a substantially Gaussian distribution as shown in FIG. Lens) 201, spatial filter 202, imaging lens 203, ND filter 207, beam splitter 204, etc. Detectors 205, 206 having a light receiving surface corresponding to the detection region 4, including a detection optical system that passes through and forms an image based on reflected diffracted light (or scattered light), a TDI image sensor, a CCD image sensor, and the like. And an arithmetic processing unit 400 that detects defects such as foreign matters based on image signals detected from the detectors 205 and 206. The defect inspection apparatus includes an automatic focus control system so that the surface of the inspection object 1 is imaged on the light receiving surfaces of the detectors 205 and 206.

照明光源101、および照明光学系102〜105の具体的構成は、図36に示すように、照明光源101から出射された例えばレーザビーム1006のビーム径を拡大させる凹レンズまたは凸レンズ102と、凹または凸レンズ102で拡大されたビームをほぼ平行な光束に変換するコリメートレンズ103と、該コリメートレンズ103で変換されたほぼ平行な光束についてy軸方向に集束して被検査対象物1上に図37に示すように照度としてほぼガウス分布をもつスリット状のガウスビーム光束(照明領域3)1007で照射する円錐曲面を持つ照明レンズ(y軸方向に集束機能を有する光学系)104とで構成される。
なお、凹レンズまたは凸レンズ102とコリメートレンズ103とによってビーム径を拡大するビームエキスパンダを構成する。この照明光学系102〜104として、コリメータレンズ、凹レンズ、およびレシーバレンズからなるビームエキスパンダと、該ビームエキスパンダで変換されたほぼ平行な光束についてy軸方向に集束して被検査対象物1上に図36に示すように照度としてほぼガウス分布をもつスリット状のガウスビーム光束(照明領域2)1007で照射する円錐レンズ(y軸方向に集束機能を有する光学系)104と、該円錐レンズ104で得られるスリット状ガウスビーム光束1007を反射させて被検査対象物1に対して斜め方向から照射するミラーとで構成することができる。
The specific configuration of the illumination light source 101 and the illumination optical systems 102 to 105 includes, as shown in FIG. 36, a concave lens or convex lens 102 that enlarges the beam diameter of, for example, a laser beam 1006 emitted from the illumination light source 101, and a concave or convex lens. A collimating lens 103 for converting the beam expanded at 102 into a substantially parallel light beam, and the substantially parallel light beam converted by the collimating lens 103 are converged in the y-axis direction and shown on the inspection object 1 as shown in FIG. In this way, the illumination lens 104 (optical system having a focusing function in the y-axis direction) 104 is irradiated with a slit-shaped Gaussian beam (illumination region 3) 1007 having a substantially Gaussian distribution of illuminance.
The concave or convex lens 102 and the collimating lens 103 constitute a beam expander that expands the beam diameter. As the illumination optical systems 102 to 104, a beam expander composed of a collimator lens, a concave lens, and a receiver lens, and a substantially parallel light beam converted by the beam expander are focused in the y-axis direction on the object 1 to be inspected. 36, a conical lens (an optical system having a focusing function in the y-axis direction) 104 irradiated with a slit-shaped Gaussian beam (illumination region 2) 1007 having a substantially Gaussian distribution as illuminance, and the conical lens 104 In this case, the slit-shaped Gaussian beam 1007 can be reflected to irradiate the object 1 to be inspected from an oblique direction.

ところで、この構成により、凹または凸レンズ102とコリメートレンズ103との間の距離bまたは凹レンズとレシーバレンズとの間の距離を可変して設定することにより、照度としてほぼガウス分布をもったx方向の照明幅を可変して設定することができる。即ち、ビームエキスパンダーを調整することにより、照度としてほぼガウス分布をもった照明領域(スリット状の光束1007)3のx方向の長さLxを可変して設定することができる。また、円錐レンズ104と被検査対象物1との間の距離を変えることによって集束された照明領域(スリット状のガウスビーム光束1007)3のy方向の幅Lyを可変して設定することができる。
図37に示す検出領域4は、被検査対象物1上におけるTDIイメージセンサやCCDイメージセンサによる検出領域を示す。例えば、TDIイメージセンサの場合、各画素サイズが例えば27μm×27μmで、時間遅延積分(TDI)方向に例えば64行、TDIモードで動作するMUX方向に例えば4096列の64×4096CCD撮像センサで構成される。即ち、TDIイメージセンサ205a、206aは、図38に示すように、ラインセンサがn(例えば64)段形成されたものである。センサから出力される情報量であるラインレートは、ラインセンサと同等であるが、ラインレートrt毎に、蓄積された電荷がライン1、2、・・・と順々に転送されていき、被検査対象物1をy軸方向に移動させるyステージ302の送り速度を、ラインレートと同期させることにより、例えば微小異物5からの散乱光あるいは回折光に基づく光像6はラインnに到るまでの長時間にわたって蓄積されることになり、極微小な異物等の欠陥に対しても高感度で検出することが可能となる。このイメージセンサでは、基本的には微小異物等の欠陥の像がライン1からラインnに到達するまでの散乱光あるいは回折光強度の総和を検出することになるが、ライン各々に到達する被検査対象基板の同一点からの散乱光あるいは回折光は、時間的に全くインコヒーレントとなる。
By the way, with this configuration, the distance b between the concave or convex lens 102 and the collimating lens 103 or the distance between the concave lens and the receiver lens is variably set, so that the illuminance in the x direction has a substantially Gaussian distribution. The illumination width can be set variably. That is, by adjusting the beam expander, it is possible to variably set the length Lx in the x direction of the illumination region (slit-shaped light beam 1007) 3 having a substantially Gaussian distribution as illuminance. Further, the width Ly in the y direction of the focused illumination region (slit-shaped Gaussian beam 1007) 3 can be set variably by changing the distance between the conical lens 104 and the object 1 to be inspected. .
A detection area 4 shown in FIG. 37 indicates a detection area on the inspection object 1 by a TDI image sensor or a CCD image sensor. For example, in the case of a TDI image sensor, each pixel size is, for example, 27 μm × 27 μm, and is configured by, for example, 64 rows in the time delay integration (TDI) direction, for example, 64 rows and 64 × 4096 CCD image sensors in the MUX direction operating in the TDI mode. The That is, as shown in FIG. 38, the TDI image sensors 205a and 206a have n (for example, 64) stages of line sensors. The line rate, which is the amount of information output from the sensor, is the same as that of the line sensor, but for each line rate rt, the accumulated charges are sequentially transferred to the lines 1, 2,. By synchronizing the feed rate of the y stage 302 that moves the inspection object 1 in the y-axis direction with the line rate, for example, the optical image 6 based on the scattered light or diffracted light from the minute foreign matter 5 reaches the line n. Therefore, even a defect such as a very small foreign object can be detected with high sensitivity. This image sensor basically detects the sum of scattered light or diffracted light intensity until an image of a defect such as a minute foreign substance reaches line 1 to line n. Scattered light or diffracted light from the same point on the target substrate is completely incoherent in time.

以上説明したように、照明光源101より出射されたビームを照明光学系(照射光学系)102〜104でスリット状のガウスビーム光束1007に変換し、この変換されたスリット状の光束1007で、ステージ301〜303上の被検査対象基板1の表面に照明領域3が形成されるように例えば斜め方向から照射する。TDIイメージセンサ等から構成された検出器205a、206aは、yステージ302をy軸方向に移動させることによって被検査対象基板1をy軸方向に移動させながら、該送り速度と同期したラインレートrtで各画素に蓄積された電荷を順次転送していくことにより、検出光学系201〜204で結像される被検査対象基板1上における検出領域4の光像を撮像しながら検出領域4の幅Hで走査して各画素(素子)毎に検出し、この検出される信号を演算処理部400で処理することにより上記検出領域4に存在する微小異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速に検査をすることができる。   As described above, the beam emitted from the illumination light source 101 is converted into a slit-shaped Gaussian beam beam 1007 by the illumination optical systems (irradiation optical systems) 102 to 104, and the stage is formed by using the converted slit-shaped beam 1007. Irradiation is performed, for example, from an oblique direction so that the illumination region 3 is formed on the surface of the substrate 1 to be inspected 301 to 303. The detectors 205a and 206a constituted by a TDI image sensor or the like have a line rate rt synchronized with the feed speed while moving the substrate 1 to be inspected in the y-axis direction by moving the y stage 302 in the y-axis direction. By sequentially transferring the charges accumulated in each pixel, the width of the detection region 4 is obtained while capturing a light image of the detection region 4 on the inspection target substrate 1 imaged by the detection optical systems 201-204. Scanning with H to detect each pixel (element), and processing the detected signal by the arithmetic processing unit 400, it is possible to detect defects such as minute foreign matters existing in the detection region 4 with high sensitivity and high speed. Can be inspected.

このように、TDIイメージセンサ205a、206aを用いることによって、微小異物等の欠陥から生じる散乱光あるいは回折光の照度の総和(光量=照度×時間)をとることができ、感度を向上させることができる。また、一度にスリット状のビーム光束1007を照射領域3に照射し、TDIイメージセンサ205a、206aのラインレートrtと同期させて被検査対象基板1をy軸方向に移動させながら、TDIイメージセンサで検出領域4について受光することによって、広い幅Hを有する検出領域4に存在する微小異物等の欠陥を、高速に検査をすることができる。   As described above, by using the TDI image sensors 205a and 206a, it is possible to obtain the total sum of the illuminances of scattered light or diffracted light (light quantity = illuminance × time) generated from defects such as minute foreign matter, and the sensitivity can be improved. it can. Further, the TDI image sensor irradiates the irradiation region 3 with the slit-shaped light beam 1007 at a time and moves the substrate 1 to be inspected in the y-axis direction in synchronization with the line rate rt of the TDI image sensors 205a and 206a. By receiving light in the detection area 4, it is possible to inspect for defects such as minute foreign matter existing in the detection area 4 having a wide width H at high speed.

更に、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速に検査するための本発明に係る第4の実施の形態について説明する。即ち、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥を、高感度で検出しようとすると、TDIイメージセンサ302aの各画素において受光する極微小な異物等の欠陥からの散乱光あるいは回折光強度を強くする必要があると共に、被検査対象基板1上での各画素サイズを1μm×1μm程度以下にする必要がある。このように被検査対象基板1上での各画素サイズを1μm×1μm程度以下にするためには、TDIイメージセンサの各画素サイズが例えば27μm×27μmの場合、対物レンズ等の検出光学系201〜204の結像倍率Mを約27倍程度以上にすればよく、実現することは可能となる。なお、TDIイメージセンサ205a、206aとして26×4096CCD撮像センサで構成したものと使用すると、検出領域4はW=26μm程度以下、H=4096μm程度以下となる。また、被検査対象基板1の表面から得られる散乱光あるいは回折光による光像をTDIイメージセンサ205a、206aの受光面に結像させる検出光学系201〜204は、対物レンズ等で構成される関係で、レンズ収差に基いてレンズの中心部(光軸2001)に比べて周辺に行くに従ってMTF(Modulation Transfer Function)(正弦波パターンの像のコントラストの変化を空間周波数の関数として表わしたもの)が低下する特性を有する。そのため、図38(a)に示すTDIイメージセンサ205a、206aの受光面における光軸2001から最も離れてMTFが最も低下する端部(周辺)の画素205ae、206ae、即ち、図37に示す検出領域4の光軸2001から最も離れてMTFが最も低下する端部(周辺)に位置する極微小な異物等の欠陥からの散乱光あるいは回折光強度を強くする必要がある。   Furthermore, a fourth embodiment according to the present invention for inspecting defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less with high sensitivity and at high speed will be described. That is, if a defect such as a very small foreign substance of about 0.1 μm or less is to be detected with high sensitivity, the intensity of scattered light or diffracted light from the defect such as a very small foreign object received at each pixel of the TDI image sensor 302a. And the size of each pixel on the substrate 1 to be inspected must be about 1 μm × 1 μm or less. Thus, in order to make each pixel size on the substrate 1 to be inspected about 1 μm × 1 μm or less, when each pixel size of the TDI image sensor is 27 μm × 27 μm, for example, the detection optical systems 201 to 201 such as an objective lens are used. The imaging magnification M of 204 may be increased to about 27 times or more, and can be realized. When the TDI image sensors 205a and 206a are configured with 26 × 4096 CCD image sensors, the detection area 4 has W = 26 μm or less and H = 4096 μm or less. Further, the detection optical systems 201 to 204 for forming a light image by scattered light or diffracted light obtained from the surface of the substrate 1 to be inspected on the light receiving surfaces of the TDI image sensors 205a and 206a are constituted by an objective lens or the like. Then, MTF (Modulation Transfer Function) (a change in the contrast of the image of the sine wave pattern as a function of spatial frequency) as it goes to the periphery based on the lens aberration as compared to the center of the lens (optical axis 2001). It has the property of deteriorating. Therefore, the end (peripheral) pixels 205ae and 206ae that are the farthest away from the optical axis 2001 on the light receiving surfaces of the TDI image sensors 205a and 206a shown in FIG. 38A and have the lowest MTF, that is, the detection regions shown in FIG. It is necessary to increase the intensity of scattered light or diffracted light from a defect such as a very small foreign substance located at the end (periphery) that is farthest from the optical axis 2001 of No. 4 and has the lowest MTF.

ところで、照明光源101および照明光学系102〜104により被検査対象基板1の表面に照射領域3で照射されるスリット状のガウスビーム光束1007の照度は、図37に示すように、通常ガウス分布を有する関係で、検出領域4外の照明は無駄となるが照明領域3を検出領域4よりも広げて照明する必要がある。   Incidentally, as shown in FIG. 37, the illuminance of the slit-shaped Gaussian beam 1007 irradiated on the surface of the substrate 1 to be inspected by the illumination light source 101 and the illumination optical systems 102 to 104 in the irradiation region 3 has a normal Gaussian distribution as shown in FIG. Therefore, illumination outside the detection area 4 is wasted, but it is necessary to illuminate the illumination area 3 wider than the detection area 4.

そこで、このような状態から、本発明は、照明光源101から出射される照度を増大させずに、照明光源101から出射される光量を有効に活用し、検出領域4の光軸2001から最も離れてMTFが最も低下する端部(周辺)に位置する照度を最も増大させて、0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥を、高感度で検出することにある。即ち、必要最小限の照度を出射する安価な照明光源(半導体レーザ、アルゴンレーザ、YAG−SHGレーザ、エキシマレーザ等のレーザ光源、キセノンランプ、水銀ランプ等の放電管、ハロゲンランプ等のフィラメント光源等からなる。)101を用いて、照明光学系102〜104によって検出領域4の光軸2001から最も離れてMTFが最も低下する端部(周辺)に位置する照度を最も増大させて、効率の高い照明を実現することにある。   Therefore, from such a state, the present invention effectively utilizes the light amount emitted from the illumination light source 101 without increasing the illuminance emitted from the illumination light source 101, and is farthest from the optical axis 2001 in the detection region 4. In other words, the illuminance located at the end (periphery) where the MTF is most decreased is increased to detect defects such as extremely small foreign matters of about 0.1 μm or less with high sensitivity. That is, an inexpensive illumination light source that emits the minimum necessary illuminance (laser light source such as semiconductor laser, argon laser, YAG-SHG laser, and excimer laser, discharge tube such as xenon lamp and mercury lamp, filament light source such as halogen lamp, etc. 101) is used to increase the illuminance located at the end (periphery) where the MTF is most lowered farthest from the optical axis 2001 of the detection region 4 by the illumination optical systems 102 to 104, and the efficiency is high. It is to realize lighting.

即ち、本発明は、具体的には、照明光源101および照明光学系102〜104によりガウス分布の照度を有するスリット状のビーム光束1007で被検査対象基板1の照射領域3に照射する際、検出領域4の周辺部での照度が最大になるように照明光学系102〜104を調整(制御)して照明の幅を決定する。ここで、スリット状のビーム光束1007の照度がガウス分布の場合、図37に示すように次に示す(数6)式になるので、照明領域の最外周で照度が最大になるのは、次に示す(数7)式のときとなる。   That is, the present invention specifically detects when the illumination region 3 of the substrate 1 to be inspected 1 is irradiated with the slit light beam 1007 having a Gaussian illuminance by the illumination light source 101 and the illumination optical systems 102 to 104. The illumination optical systems 102 to 104 are adjusted (controlled) to determine the illumination width so that the illuminance at the periphery of the region 4 is maximized. Here, when the illuminance of the slit beam 1007 has a Gaussian distribution, the following (Equation 6) is used as shown in FIG. 37, and the illuminance is maximized at the outermost periphery of the illumination area. (Equation 7) shown below.

Figure 0003904581
Figure 0003904581

Figure 0003904581
この場合、TDIイメージセンサ205a、206aの受光面が対応する検出領域4のx軸方向の最外周(端部)での照度f(x0)は、中心部f(0)の約60.7%で最大となる。即ち、(数7)式において、x0=σ(σ=1で、x0=1)のとき、最大値f(x0)=0.607f(0)となる。なお、上記(数6)式において、x0=0.8σ〜1.2σ(σ=1で、x0=0.8〜1.2(ガウスビーム光束1007について照明光学系102〜104による±20%程度の整形誤差を許容する。))のとき、f(x0)=0.49f(0)〜0.73f(0)となる。また、上記(数6)式において、0.8x0〜1.2x0=σ(σ=0.8〜1.2(ガウスビーム光束1007について照明光学系102〜104による±20%程度の整形誤差を許容する。)で、x0=1)のとき、f(x0)=0.46f(0)〜0.71f(0)となる。従って、照明光学系102〜104によるガウスビーム光束1007のx0=σ(σ=1で、x0=1)にする整形誤差として±20%程度許容すると、検出領域4において中心部(光軸2001)の照度f(0)に対する周辺部(外周部)の照度f(x0)の比は、0.46〜0.73(f(x0)=0.46f(0)〜0.73f(0))となる。なお、照明光学系102〜104によるガウスビーム光束1007のx0=σ(σ=1で、x0=1)にする整形誤差として±10%程度許容すると、検出領域4において中心部(光軸2001)の照度f(0)に対する周辺部(外周部)の照度f(x0)の比は、0.54〜0.67(f(x0)=0.54f(0)〜0.67f(0))となる。
Figure 0003904581
In this case, the illuminance f (x0) at the outermost periphery (end) in the x-axis direction of the detection region 4 corresponding to the light receiving surfaces of the TDI image sensors 205a and 206a is about 60.7% of the central portion f (0). Is the largest. That is, in the formula (7), when x0 = σ (σ = 1, x0 = 1), the maximum value f (x0) = 0.607f (0). In the above equation (6), x0 = 0.8σ to 1.2σ (σ = 1, x0 = 0.8 to 1.2 (with respect to the Gaussian beam 1007, ± 20% by the illumination optical systems 102 to 104) When a degree of shaping error is allowed))), f (x0) = 0.49f (0) to 0.73f (0). Further, in the above formula (6), 0.8 × 0 to 1.2 × 0 = σ (σ = 0.8 to 1.2 (with respect to the Gaussian beam 1007, a shaping error of about ± 20% by the illumination optical systems 102 to 104). In the case of x0 = 1), f (x0) = 0.46f (0) to 0.71f (0). Accordingly, when a shaping error of about ± 20% is allowed as a shaping error to make x0 = σ (σ = 1, x0 = 1) of the Gaussian beam 1007 by the illumination optical systems 102 to 104, the center portion (optical axis 2001) in the detection region 4 is allowed. The ratio of the illuminance f (x0) of the peripheral part (outer peripheral part) to the illuminance f (0) of 0.46 to 0.73 (f (x0) = 0.46f (0) to 0.73f (0)) It becomes. Note that if about ± 10% is allowed as a shaping error to make x0 = σ (σ = 1, x0 = 1) of the Gaussian beam 1007 by the illumination optical systems 102 to 104, the center portion (optical axis 2001) in the detection region 4 is allowed. The ratio of the illuminance f (x0) of the peripheral portion (outer peripheral portion) to the illuminance f (0) of 0.54 to 0.67 (f (x0) = 0.54f (0) to 0.67f (0)) It becomes.

いずれにしても、検出領域4において中心部(光軸2001)の照度f(0)に対する周辺部(外周部)の照度f(x0)の比が、0.46〜0.73になるようにガウスビーム光束1007を照明光学系102〜104によって整形することによって、照明光源101から出射されるビームを有効に活用して検出領域4の周辺部における照度を最大に近づけることが可能となる。図39に示すグラフには、照明光源101から出射される照度の総和である光量を変えずに、x軸方向の照明の幅、即ち標準偏差σを変えたときの検出領域4のx軸方向の外周部(x0=1)での照度(単位面積当たりの光量)f(x0=1)の変化を示した。   In any case, in the detection region 4, the ratio of the illuminance f (x0) of the peripheral portion (outer peripheral portion) to the illuminance f (0) of the central portion (optical axis 2001) is 0.46 to 0.73. By shaping the Gaussian beam flux 1007 by the illumination optical systems 102 to 104, it is possible to effectively utilize the beam emitted from the illumination light source 101 to bring the illuminance at the periphery of the detection region 4 close to the maximum. In the graph shown in FIG. 39, the x-axis direction of the detection region 4 when the illumination width in the x-axis direction, that is, the standard deviation σ is changed without changing the amount of light that is the sum of the illuminances emitted from the illumination light source 101 is shown. The change of the illuminance (light quantity per unit area) f (x0 = 1) at the outer peripheral portion (x0 = 1) of FIG.

また、図40に示すグラフには、照明光源101から出射される照度の総和である光量を変えずに、照明の幅、即ち標準偏差σをσ=0.5、σ=1、σ=2と変えたときの検出領域4のx軸方向の座標x0における照度(単位面積当たりの光量)f(x0)の変化を示した。これら図39および図40からも明らかなように、検出領域4のx軸方向の外周部(x0=1)における照度をほぼ最大にするためには、照明光学系102〜104によるガウス分布に基づくx軸方向の照明の幅をほぼσ=1(標準偏差σ=x0)になるように照明すればよいことになる。即ち、図37に示すように、検出領域4の光軸である中心からx軸方向の外周部までの長さをx0としたとき、照明光学系102〜104によりほぼ標準偏差σ=x0(検出領域4の光軸である中心からx軸方向の外周部までの長さ)となるガウス分布の照度を有するスリット状のビーム光束1007に整形して被検査対象基板1に対して照明領域3(Lx、Lyは照度fがf(0)の0.2以上の領域を示す。)として照明すればよいことになる。なお、実際は、検出器205,206として、TDIイメージセンサや2次元リニアイメージセンサを用いる場合、光軸2001から最も離れてMTFが最も低下する画素は、検出領域4の角部(TDIイメージセンサの場合図38に示す角部に位置する画素205ac、206acが対応する。)に位置するものとなるため、上記x0として、√((H/2)+(W/2))にすることが望まれる。Wを無視することができれば、x0=(H/2)となる。HおよびWは、被検査対象基板上における検出領域4のx軸方向の幅(長さ)およびy軸方向の幅を示す。TDIイメージセンサや2次元リニアイメージセンサにおける受光領域(撮像領域)におけるx軸方向の幅は(H×M)、y軸方向の幅は(W×M)で示されることになる。なお、Mは、結像光学系201〜204による結像倍率を示す。 In the graph shown in FIG. 40, the illumination width, that is, the standard deviation σ is set to σ = 0.5, σ = 1, σ = 2 without changing the amount of light that is the sum of the illuminances emitted from the illumination light source 101. The change in the illuminance (light quantity per unit area) f (x0) at the coordinate x0 in the x-axis direction of the detection region 4 when changed to is shown. As apparent from FIGS. 39 and 40, in order to substantially maximize the illuminance at the outer peripheral portion (x0 = 1) in the x-axis direction of the detection region 4, it is based on the Gaussian distribution by the illumination optical systems 102 to 104. It is sufficient to illuminate so that the width of illumination in the x-axis direction is approximately σ = 1 (standard deviation σ = x0). That is, as shown in FIG. 37, when the length from the optical axis center of the detection region 4 to the outer peripheral portion in the x-axis direction is x0, the illumination optical systems 102 to 104 substantially detect the standard deviation σ = x0 (detection). The illumination region 3 (with respect to the substrate 1 to be inspected) is shaped into a slit-shaped beam 1007 having a Gaussian distribution of illuminance, which is the length from the center of the optical axis of the region 4 to the outer periphery in the x-axis direction). Lx and Ly may be illuminated as a region where the illuminance f is 0.2 or more with f (0). Actually, when a TDI image sensor or a two-dimensional linear image sensor is used as the detectors 205 and 206, the pixel farthest from the optical axis 2001 and having the lowest MTF is the corner of the detection region 4 (the TDI image sensor). In this case, the pixels 205ac and 206ac located at the corners shown in FIG. 38 correspond to each other.) Therefore, x0 is set to √ ((H / 2) 2 + (W / 2) 2 ). Is desired. If W can be ignored, x0 = (H / 2). H and W indicate the width (length) in the x-axis direction and the width in the y-axis direction of the detection region 4 on the substrate to be inspected. The width in the x-axis direction of the light receiving area (imaging area) in the TDI image sensor or the two-dimensional linear image sensor is indicated by (H × M), and the width in the y-axis direction is indicated by (W × M). Note that M represents an imaging magnification by the imaging optical systems 201-204.

以上説明したように、検出領域4のx軸方向の外周部(TDIイメージセンサや2次元リニアイメージセンサを用いる場合、光軸2001から最も離れた画素)をx0(=√((H/2)+(W/2))または(H/2))としたとき、照明光学系102〜104によりほぼσ=x0となるガウス分布の照度を有するスリット状のビーム光束1007に整形して被検査対象基板1に対して照明領域3(Lx、Lyは照度fがf(0)の0.2以上の領域を示す。)として照明することによって、パワーの大きな特殊な照明光源を用いることなく、安価な通常の照明光源(半導体レーザ、アルゴンレーザ、YAG−SHGレーザ、エキシマレーザ等のレーザ光源、キセノンランプ、水銀ランプ等の放電管、ハロゲンランプ等のフィラメント光源等からなる。)101を用いて、効率の良い照明を実現でき、その結果、検出光学系201〜204によってMTFが最も低下する検出器205、206の周辺部における画素によって受光する微小な異物等の欠陥からの散乱光あるいは回折光強度を強くすることができ、0.1〜0.5μm程度の微小異物は固より0.1μm程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で(高スループットで)検出することができる。なお、検出領域4の特にx軸方向の中央部と周辺部との間において照度が(f(x0)=0.46f(0)〜0.73f(0))の関係のように異なっていても、画像処理部400において、被検査対象物1をy軸方向に移動させてTDIイメージセンサ等の検出器205,206から検出される検出領域におけるx軸方向の同じ画素列から得られる画像信号同志が比較されることになるので、中央部と周辺部との間における照度の相違の影響はほとんどないことになる。そして、画像処理部400において、被検査対象物1をy軸方向に移動させてTDIイメージセンサ等の検出器205,206から検出される画像信号を元に、同じ回路パターンで繰り返されるチップ毎あるいはセル毎同志の差画像信号を抽出し、この抽出された差画像信号を所望の判定基準で判定することによって、異物等の欠陥を検出して検査することができる。 As described above, the outer periphery of the detection region 4 in the x-axis direction (when using a TDI image sensor or a two-dimensional linear image sensor, the pixel farthest from the optical axis 2001) is x0 (= √ ((H / 2) 2 + (W / 2) 2 ) or (H / 2)), the illumination optical systems 102 to 104 shape the beam into a slit-shaped beam 1007 having a Gaussian illuminance of approximately σ = x0. By illuminating the inspection target substrate 1 as an illumination area 3 (Lx and Ly are areas where the illuminance f is 0.2 or more with f (0)), a special illumination light source with high power is not used. , Inexpensive ordinary illumination light sources (laser light sources such as semiconductor lasers, argon lasers, YAG-SHG lasers, excimer lasers, discharge tubes such as xenon lamps and mercury lamps, filaments such as halogen lamps, etc. 101) can be used to realize efficient illumination, and as a result, minute foreign matter received by pixels in the periphery of the detectors 205 and 206 where the MTF decreases most by the detection optical systems 201 to 204. It is possible to increase the intensity of scattered light or diffracted light from defects such as 0.1 to 0.5 μm. And at high speed (with high throughput). It should be noted that the illuminance is different in the relationship of (f (x0) = 0.46f (0) to 0.73f (0)) between the central portion and the peripheral portion of the detection region 4, particularly in the x-axis direction. In the image processing unit 400, the image signal obtained from the same pixel column in the x-axis direction in the detection region detected by the detectors 205 and 206 such as the TDI image sensor by moving the inspection object 1 in the y-axis direction. Since the comrades will be compared, there will be almost no influence of the difference in illuminance between the central part and the peripheral part. Then, in the image processing unit 400, the inspected object 1 is moved in the y-axis direction, and each chip repeated with the same circuit pattern based on the image signal detected from the detectors 205 and 206 such as a TDI image sensor or the like. By extracting a difference image signal for each cell and determining the extracted difference image signal based on a desired determination criterion, it is possible to detect and inspect defects such as foreign matter.

ここで、重要なことは、検出領域4の周辺部での照度(光量)をほぼ最大にすることであって、そのための手段は、上記実施の形態では、照明光学系102〜104で照明の幅を変えているが、他の手段、たとえば、照明光学系102〜104によって照明の2次光源の形状を変える、あるいは、2次光源を形成するフーリエ変換の位置での大きさを変える等の手段であっても良い。また、照明光源101としてDUV(遠紫外線:Deep Ultra−violet)レーザ光源を使用するため、イメージセンサ205,206としてDUVに対して感度のあるものを用いる必要がある。しかし、イメージセンサ205、206として、図41(a)に示す表面照射型TDIイメージセンサを用いると、入射光がカバーガラス805を透過し、金属膜802の間のゲート801にある酸化膜(SiO2)803を通過してSi基板804に形成されたCCDに入るため、短波長の入射光が減衰し400nm以下の波長に対して感度がほとんどなく、そのままではDUV光の検出はできない。そこで、表面照射型イメージセンサでDUVの感度を得るためには、ゲート801における酸化膜803を薄くして短波長の減衰を少なくする方法がある。他の方法としては、カバーガラス805に有機薄膜コーティングを施し、DUV光が入射されるとそれに応じて可視光を発光するようにすることで、可視光にしか感度のないイメージセンサでDUV光を検出する方法がある。   Here, what is important is that the illuminance (light quantity) in the peripheral portion of the detection region 4 is substantially maximized, and the means for that purpose is the illumination optical system 102 to 104 in the above embodiment. Although the width is changed, other means such as changing the shape of the secondary light source of the illumination by the illumination optical systems 102 to 104, or changing the size of the Fourier transform forming the secondary light source, etc. It may be a means. Further, since a DUV (Deep Ultra-violet) laser light source is used as the illumination light source 101, it is necessary to use image sensors 205 and 206 that are sensitive to DUV. However, when the surface irradiation type TDI image sensor shown in FIG. 41A is used as the image sensors 205 and 206, the incident light is transmitted through the cover glass 805, and the oxide film (SiO 2) located at the gate 801 between the metal films 802. ) Since it passes through 803 and enters the CCD formed on the Si substrate 804, short-wavelength incident light attenuates and has almost no sensitivity to wavelengths of 400 nm or less, and DUV light cannot be detected as it is. Therefore, in order to obtain DUV sensitivity with a front-illuminated image sensor, there is a method in which the oxide film 803 in the gate 801 is thinned to reduce the short wavelength attenuation. As another method, an organic thin film coating is applied to the cover glass 805 so that when DUV light is incident, visible light is emitted accordingly, so that DUV light can be emitted by an image sensor that is sensitive only to visible light. There is a way to detect.

これに対し、イメージセンサ205、206として、図41(b)に示す如く、Si基板804の厚さを薄くし、この薄くした裏側から光を入射するように構成した裏面照射型TDIイメージセンサを用いて、ゲート構造のない裏側から光を入射することによって、DVD量子効率を10%程度以上にして量子効率が高くダイナミックレンジが大きくとれ、400nm以下の波長にも感度を有するようにすることができる。また、イメージセンサ205、206を、上記の如く、TDI(Time Delay Integration)にすることで、感度を大きくすることができる。
以上説明したように、前記第4の実施の形態によれば、検出光学系201〜204における光軸2001から離れるに従ってMTFが低下するのに適合させてTDIイメージセンサ等の検出器205、206で検出する検出領域4の周辺部における照度を増大させて照明の効率向上を図ることによって安価なレーザ光源等を用いて、LSIウエハ等の被検査対象基板上の0.1〜0.5μm程度の微小異物は固より0.1μm程度以下の極微小な異物をも高感度で、且つ高スループットで検出することができる。
また、前記第4の実施の形態によれば、被検査対象基板から得られるエキシマレーザ光等のUVD(遠紫外)レーザ光に基づく光像をTDIイメージセンサで受光できるようにして0.1〜0.5μm程度の微小異物は固より0.1μm程度以下の極微小な異物をも検査することができる。
On the other hand, as the image sensors 205 and 206, as shown in FIG. 41 (b), a back-illuminated TDI image sensor configured such that the thickness of the Si substrate 804 is thinned and light is incident from the thinned back side. By using light from the back side without a gate structure, the DVD quantum efficiency is set to about 10% or more, the quantum efficiency is high, the dynamic range is large, and the sensitivity is also obtained at a wavelength of 400 nm or less. it can. Further, the sensitivity can be increased by using TDI (Time Delay Integration) for the image sensors 205 and 206 as described above.
As described above, according to the fourth embodiment, the detector 205, 206 such as a TDI image sensor is adapted so that the MTF decreases as the distance from the optical axis 2001 in the detection optical system 201-204 increases. By increasing the illuminance at the periphery of the detection region 4 to be detected and improving the efficiency of illumination, an inexpensive laser light source or the like is used, and the substrate is about 0.1 to 0.5 μm on the inspection target substrate such as an LSI wafer. Even a very small foreign substance having a size of about 0.1 μm or less can be detected with high sensitivity and high throughput.
Further, according to the fourth embodiment, an optical image based on UVD (far ultraviolet) laser light such as excimer laser light obtained from the substrate to be inspected can be received by the TDI image sensor to 0.1 to 0.1. A minute foreign matter of about 0.5 μm can inspect even a very small foreign matter of about 0.1 μm or less.

次に、本発明に係る上記第1〜第4の実施の形態に共通する画像処理部400の実施例について説明する。
実際の被検査対象基板1であるLSI等のデバイスでは、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、検出器205、206から得られる検出信号にばらつきが乗ってくることになる。つまり、図27(a)に示すように、チップ71、72間の対応する画素、たとえば73、74の信号レベルは、同じにならず、ばらつきが生じる。具体的には、図27(b)に示すようなパターンの構造の違う場所(例えばメモリLSIの場合、メモリセル領域、周辺回路領域、その他の領域など)75、76、77等によって検出信号のばらつきは異なることになる。結果的に、ばらつきの小さな部分では、より小さな信号変化を生じさせる小さな欠陥を検出できるのに対し、大きなばらつきの部分では、大きな信号変化を生じさせる大きな欠陥しか検出できない。
そこで、本発明に係る画像処理部400の特徴とするところは、チップ内の画素ごとに対応するチップ間でばらつき(標準偏差)を算出し、その値を閾値の設定に用いることにより、ばらつきの小さな領域は小さな閾値で、大きな領域は大きな閾値で異物等の欠陥の判定をして検査するようにしてた点にある。これにより、ばらつきの小さい場所(例えばメモリLSIの場合メモリセル領域)での閾値を、ばらつきの大きな領域に影響されることなく小さくすることができ、その結果、0.1μm以下の微細な異物をも検出することが可能となる。
Next, an example of the image processing unit 400 common to the first to fourth embodiments according to the present invention will be described.
In a device such as LSI that is the actual substrate 1 to be inspected, the detection signals obtained from the detectors 205 and 206 vary due to subtle differences in processes that do not cause defects, noise during detection, and the like. . That is, as shown in FIG. 27A, the signal levels of the corresponding pixels between the chips 71 and 72, for example, 73 and 74 are not the same, and variations occur. Specifically, as shown in FIG. 27B, the location of the detection signal depends on the location where the pattern structure is different (for example, in the case of a memory LSI, the memory cell area, the peripheral circuit area, other areas, etc.) 75, 76, 77, etc. Variation will be different. As a result, a small defect that causes a smaller signal change can be detected in a small variation portion, whereas only a large defect that causes a large signal change can be detected in a large variation portion.
Therefore, the image processing unit 400 according to the present invention is characterized by calculating variation (standard deviation) between corresponding chips for each pixel in the chip, and using the value for setting a threshold value. The small area has a small threshold value, and the large area has a large threshold value so that a defect such as a foreign object is determined and inspected. As a result, the threshold value at a small variation location (for example, a memory cell region in the case of a memory LSI) can be reduced without being affected by the large variation region. As a result, fine foreign matters of 0.1 μm or less can be removed. Can also be detected.

図28には、画像処理部400の第1の実施例を示す。画像処理部400の第1の実施例は、TDIイメージセンサ等から構成されるイメージセンサ205、206から被検査対象基板1のy軸方向の移動に同期して得られる列画素ごとに蓄積された濃淡値で示される画像信号をAD変換するA/D変換部401、サンプリングのタイミングを取るスタートストップ指令回路416、データメモリ404、最大および最小のレベルの信号を除去する最大最小除去回路405、信号レベルsの2乗を算出する2乗算出回路406、信号レベルsを算出する算出回路407、個数カウント回路408、sの2乗を積分する2乗和算出回路409、sを積分する和算出回路410、積分してnを求める計数回路411、正側閾値(上限判定基準)算出回路412、負側閾値(下限判定基準)算出回路413、データメモリ404に一時記憶された検出信号を正側閾値算出回路412で算出されて設定された正側閾値と比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路414、データメモリ404に一時記憶された検出信号を負側閾値算出回路413で算出されて設定された負側閾値と比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路415、上記比較回路414および415から出力される異物等の欠陥を示す信号に対して被検査対象基板1に対して設定された座標系における位置座標を付加し、更に被検査対象基板1に関する情報も付けて検出結果を出力する出力手段417より構成される。なお、上記最大最小除去回路405は、必ずしも必要としない。上記最大最小除去回路405を用いない場合、しきい値のレベルの算出において検出される全ての画像データ(異物を示す画像データも含む。)を用いることになるので、しきい値のレベルを正確かつ安定に検出できる。その反面、この作成したしきい値で、このしきい値を作成した領域の異物の検査を行なうことができなくなる。そこで、検査したい領域のしきい値は、被検査対象基板1内の別のチップ列の対応する領域で作成することが必要となる。その結果、しきい値作成と異物の検査とを別ラインにする必要が生じて、スループットが多少多めにかかることになる。特に、チップ数の少ない場合等では、複数のラインに亘る画像データを用いてしきい値を作成すると良い。この場合、スタートストップ指令手段416によりデータ取り込み位置を指定する。   FIG. 28 shows a first embodiment of the image processing unit 400. The first embodiment of the image processing unit 400 is stored for each column pixel obtained in synchronism with the movement of the inspected substrate 1 in the y-axis direction from the image sensors 205 and 206 including a TDI image sensor or the like. An A / D converter 401 for AD-converting an image signal indicated by a gray value, a start / stop command circuit 416 for taking a sampling timing, a data memory 404, a maximum / minimum removal circuit 405 for removing signals of maximum and minimum levels, and a signal A square calculation circuit 406 that calculates the square of level s, a calculation circuit 407 that calculates signal level s, a number counting circuit 408, a square sum calculation circuit 409 that integrates the square of s, and a sum calculation circuit that integrates s 410, a counting circuit 411 that integrates to obtain n, a positive threshold value (upper limit determination criterion) calculation circuit 412, and a negative threshold value (lower limit determination criterion) calculation circuit 41 The detection signal temporarily stored in the data memory 404 is compared with the positive threshold value calculated and set by the positive threshold value calculation circuit 412, and a comparison circuit 414 that outputs a signal indicating a defect such as a foreign object is output to the data memory 404. The temporarily stored detection signal is compared with the negative threshold value calculated and set by the negative threshold calculation circuit 413, and a signal indicating a defect such as a foreign object is output, and the comparison circuit 415 and the comparison circuits 414 and 415 output the signal. Output means 417 for adding a position coordinate in the coordinate system set for the substrate 1 to be inspected to a signal indicating a defect such as a foreign object, and outputting a detection result with information on the substrate 1 to be inspected. Consists of. The maximum / minimum removal circuit 405 is not necessarily required. When the maximum / minimum removal circuit 405 is not used, all the image data (including image data indicating foreign matter) detected in the calculation of the threshold level is used. And can be detected stably. On the other hand, the created threshold value makes it impossible to inspect the foreign matter in the area where the threshold value is created. Therefore, the threshold value of the region to be inspected must be created in the corresponding region of another chip row in the substrate 1 to be inspected. As a result, it is necessary to create the threshold value and the inspection of the foreign matter on separate lines, which slightly increases the throughput. In particular, when the number of chips is small, it is preferable to create a threshold value using image data over a plurality of lines. In this case, the data capture position is designated by the start / stop command means 416.

また、出力手段417には、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の全体を制御するCPUが備えられている。そして、406〜411までは、チップ内の所定領域毎の背景信号のばらつきσを求めるためのものである。そして、求められたチップ内の所定領域毎の背景信号のばらつきσを元に正側閾値算出回路412と負側閾値算出回路413によって、異物等の欠陥を示す信号を抽出するための正側と負側の閾値Th(H)、Th(L)が設定されることになる。これら406〜413までが、閾値設定回路424となる。一方、データメモリ404は、閾値設定回路424によって閾値が設定されるまで、検出デジタル画像信号を一時記憶しておくためのものである。また、被検査対象基板1に対して設定された座標系における位置座標は、被検査対象基板1に設けられた基準マークを原点にして、測長器(図示せず)によって測定されたステージの変位とTDIセンサ等の読み出し信号(走査信号)とに基づいて求められるものである。また、421は、ばらつき(標準偏差σ)を示す正側閾値Th(H)を例えば表示手段に表示して出力するための出力手段である。該表示手段421を設けることによって、比較回路414および415から抽出される異物等の欠陥抽出出力を見ながら、閾値がチップ内の領域毎に適切であるか否か判定することが可能となる。   Further, the output means 417 is provided with a CPU for controlling the entire defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention. Reference numerals 406 to 411 are used to obtain a background signal variation σ for each predetermined area in the chip. Then, the positive side for extracting a signal indicating a defect such as a foreign substance by the positive side threshold calculation circuit 412 and the negative side threshold calculation circuit 413 based on the obtained variation σ of the background signal for each predetermined area in the chip. Negative thresholds Th (H) and Th (L) are set. These threshold values 406 to 413 are the threshold setting circuit 424. On the other hand, the data memory 404 is for temporarily storing the detected digital image signal until the threshold value is set by the threshold value setting circuit 424. The position coordinates in the coordinate system set for the substrate 1 to be inspected are those of the stage measured by a length measuring device (not shown) with the reference mark provided on the substrate 1 to be inspected as the origin. It is obtained based on the displacement and a readout signal (scanning signal) from the TDI sensor or the like. Reference numeral 421 denotes output means for displaying and outputting the positive threshold Th (H) indicating the variation (standard deviation σ) on, for example, a display means. By providing the display means 421, it is possible to determine whether or not the threshold value is appropriate for each region in the chip while looking at the defect extraction output of foreign matters and the like extracted from the comparison circuits 414 and 415.

ここで、検出結果出力手段417は、CRT等のディスプレイに表示するもの、ハードコピーとして印刷するもの、ハードディスク、フロッピディスク、光磁気記録媒体、光記録媒体、LSIメモリ、LSIメモリカード等に記録するもの、他の検査装置または検査システムまたは製造プロセス装置や製造ラインを管理している管理システムに接続されているネットワークも含むものである。しかも、出力手段417には、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の全体を制御するCPUが備えられている。
ここで、A/D変換器401は、TDIセンサ等の検出器205、206から出力される信号をデジタル信号で現される画素信号に変換するものである。そして、A/D変換器401は、検出信号処理系400の中の同一基板内であってもあるいは、検出光学系200内のTDIセンサ等の検出器205、206の近くであってもよい。検出器205、206の近くにおく場合は、デジタル化されるため、電送時のノイズが減る効果がある一方、信号電送ケーブル数が増えるというデメリットもある。
Here, the detection result output means 417 records on a display such as a CRT, what is printed as a hard copy, hard disk, floppy disk, magneto-optical recording medium, optical recording medium, LSI memory, LSI memory card, etc. A network connected to a management system that manages other inspection apparatuses or inspection systems or manufacturing process apparatuses and manufacturing lines. In addition, the output means 417 is provided with a CPU that controls the entire defect inspection apparatus for foreign matter and the like according to the present invention.
Here, the A / D converter 401 converts signals output from the detectors 205 and 206 such as TDI sensors into pixel signals expressed as digital signals. The A / D converter 401 may be in the same substrate in the detection signal processing system 400 or in the vicinity of the detectors 205 and 206 such as TDI sensors in the detection optical system 200. In the case of being placed near the detectors 205 and 206, since it is digitized, there is an effect of reducing noise during transmission, but there is also a demerit that the number of signal transmission cables increases.

ここで、閾値設定回路424で行う信号処理内容について図27を用いて説明する。図27(a)には、ウエハ1上のチップ71、72等の配列例を示している。多くのLSI製造では、これらチップは、同一のものを繰り返して製造する。時として、一回の露光で複数(2から4等)のチップを同時に製造する場合もある。従って、これらチップ間の同一位置では、同一のパターンが製作されている。従って、これらのチップの対応位置の検出信号は、本来は同一である。このチップ(f,g)の中の画素(i,j)の信号をs(i,j、f,g)とする。上記のように、対応画素では、信号レベルは一致するはずである。   Here, the contents of signal processing performed by the threshold setting circuit 424 will be described with reference to FIG. FIG. 27A shows an arrangement example of the chips 71 and 72 on the wafer 1. In many LSI manufacturing, these chips are manufactured repeatedly. Occasionally, multiple (2 to 4 etc.) chips may be manufactured simultaneously in a single exposure. Therefore, the same pattern is produced at the same position between these chips. Therefore, the detection signals of the corresponding positions of these chips are essentially the same. The signal of the pixel (i, j) in this chip (f, g) is assumed to be s (i, j, f, g). As described above, the signal levels should match in the corresponding pixels.

しかしながら、実際には、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、チップ間の対応する画素の検出信号sにばらつきが生じることになる。しかも、チップ内においても、パターンの構造が違う場所で、ばらつきが異なることになる。そこで、次に示す(数8)式に基づいて、チップの対応位置間の検出信号s((i,j、f,g)のばらつき(標準偏差σ(s、f,g))を求めて閾値Th(H)、Th(L)を設定することになる。
Th(H)=μ(s、f,g)+m1・σ(s(i,j、f,g)、f,g)
Th(L)=μ(s、f,g)−m1・σ(s(i,j、f,g)、f,g) (数8)
ここで、Th(H)は、正側の閾値算出回路412で算出されて設定される閾値、Th(L)は、負側の閾値算出回路413で算出されて設定される閾値である。μ(s、f、g)は、次に示す(数9)式に基づいて算出される信号sのf、gの値を変えた時の平均値である。
However, in actuality, variations in detection signals s of corresponding pixels between chips occur due to subtle differences in processes that do not cause defects, noise during detection, and the like. In addition, even within the chip, variations are different at different locations of the pattern structure. Therefore, the variation (standard deviation σ (s, f, g)) of the detection signal s ((i, j, f, g) between the corresponding positions of the chip is obtained based on the following equation (8). The threshold values Th (H) and Th (L) are set.
Th (H) = μ (s, f, g) + m1 · σ (s (i, j, f, g), f, g)
Th (L) = μ (s, f, g) −m1 · σ (s (i, j, f, g), f, g) (Equation 8)
Here, Th (H) is a threshold value calculated and set by the positive-side threshold value calculation circuit 412, and Th (L) is a threshold value calculated and set by the negative-side threshold value calculation circuit 413. μ (s, f, g) is an average value when the values of f and g of the signal s calculated based on the following equation (9) are changed.

μ(s、f,g)=Σs/n (数9)
Σs(i,j、f、g)は、信号レベルsを算出する算出回路407とsを積分する積分回路410とによって算出され、nは個数カウント回路408と計数回路411とによって算出される。σ(s、f,g)は、次に示す(数10)式に基づいて算出される信号sのf、gの値を変えた時の標準偏差を示す。m1は倍率(係数)である。
μ (s, f, g) = Σs / n (Equation 9)
Σs (i, j, f, g) is calculated by a calculation circuit 407 that calculates a signal level s and an integration circuit 410 that integrates s, and n is calculated by a number counting circuit 408 and a counting circuit 411. σ (s, f, g) represents a standard deviation when the values of f and g of the signal s calculated based on the following equation (10) are changed. m1 is a magnification (coefficient).

σ(s、f,g)=√(Σs/n−Σs/n) (数10)
Σs(i,j、f,g)は、信号レベルsの2乗を算出する回路406とsの2乗を積分する回路409とによって算出される。このように標準偏差σ(s、f,g)を数倍したところにしきい値を引く。倍率m1は、通常6程度が良いと考えられる。これは、6σ以上の発生確率が、1×10の(−11)乗程度になるからである。この確率は、たとえば、φ300mmのウエハ内を画素サイズ2×2ミクロンで検出した際の画像数が7×10の10乗で有るため、このしきい値を越える値(虚報)が統計的にウエハ全域で、1画素未満になることから求めたものである。もちろん、この値は、必ずしも6にする必要のあるものではなく、本発明の効果を発揮する上では、別の値であっても良いことは言うまでもない。許容される虚報の数も1未満で有る必要は必ずしもないことからも別の倍率が選択される可能性はある。
σ (s, f, g) = √ (Σs 2 / n−Σs / n) (Equation 10)
Σs (i, j, f, g) 2 is calculated by a circuit 406 that calculates the square of the signal level s and a circuit 409 that integrates the square of s. In this way, the threshold value is drawn where the standard deviation σ (s, f, g) is multiplied several times. The magnification m1 is generally considered to be about 6. This is because the probability of occurrence of 6σ or more is about 1 × 10 (−11) power. This probability is, for example, that the number of images when the inside of a wafer of φ300 mm is detected with a pixel size of 2 × 2 microns is the power of 7 × 10. This is obtained from the fact that the whole area becomes less than one pixel. Of course, this value does not necessarily have to be 6, and it goes without saying that another value may be used in order to exhibit the effects of the present invention. Another magnification may be selected because the number of allowed false alarms is not necessarily less than one.

図4には、画像処理部400の第2の実施例を示す。第1の実施例と相違する点は、データメモリ402によって1チップの画像信号を遅延させ、差分処理回路403においてチップ間の画像信号に差分Δs={s(i,j、f,g)−s(i,j、f+1,g)}を抽出をすることにある。従って、比較回路414、415においては、この差分信号Δs={s(i,j、f,g)−s(i,j、f+1,g)}に対して次に示す(数11)式で示される上限閾値Th(H)と下限閾値Th(L)と比較されて異物等の欠陥を示す信号が抽出されることになる。したがって、406〜413の閾値設定回路においては、次に示す(数11)式に基づいて上限閾値Th(H)、下限閾値Th(L)が設定されることになる。
Th(H)=+m1・σ(s(i,j、f,g)−s(i,j、f+1,g)、f,g)
Th(L)=−m1・σ(s(i,j、f,g)−s(i,j、f+1,g)、f,g)
(数11)
なお、この場合、隣接チップの差画像の標準偏差σ(Δs、f,g)は、次に示す(数12)式に基いて算出される。ΣΔsは、信号レベルΔsを算出する算出回路407とΔsを積分する積分回路410とによって算出され、nは個数カウント回路408と計数回路411とによって算出される。ΣΔsは、信号レベルΔsの2乗を算出する2乗算出回路406とΔsの2乗を積分する2乗積分回路409とによって算出される。
FIG. 4 shows a second embodiment of the image processing unit 400. The difference from the first embodiment is that the image signal of one chip is delayed by the data memory 402, and the difference Δs = {s (i, j, f, g) − s (i, j, f + 1, g)} is to be extracted. Therefore, in the comparison circuits 414 and 415, the difference signal Δs = {s (i, j, f, g) −s (i, j, f + 1, g)} is expressed by the following equation (11). The upper limit threshold Th (H) and the lower limit threshold Th (L) shown are compared to extract a signal indicating a defect such as a foreign object. Therefore, in the threshold setting circuits 406 to 413, the upper limit threshold Th (H) and the lower limit threshold Th (L) are set based on the following equation (11).
Th (H) = + m1 · σ (s (i, j, f, g) −s (i, j, f + 1, g), f, g)
Th (L) = − m1 · σ (s (i, j, f, g) −s (i, j, f + 1, g), f, g)
(Equation 11)
In this case, the standard deviation σ (Δs, f, g) of the difference image between adjacent chips is calculated based on the following equation (Equation 12). ΣΔs is calculated by a calculation circuit 407 that calculates a signal level Δs and an integration circuit 410 that integrates Δs, and n is calculated by a number counting circuit 408 and a counting circuit 411. ΣΔs 2 is calculated by a square calculation circuit 406 that calculates the square of the signal level Δs and a square integration circuit 409 that integrates the square of Δs.

σ(Δs、f,g)=√(ΣΔs/n−ΣΔs/n) (数12)
このように隣接チップの差画像Δsを用いることで、チップ内において検出画像信号に分布を有していても、標準偏差σが小さくなり、より高感度の異物等の欠陥検査が可能となる。
σ (Δs, f, g) = √ (ΣΔs 2 / n−ΣΔs / n) (Equation 12)
As described above, by using the difference image Δs between adjacent chips, the standard deviation σ becomes small even when the detected image signal has a distribution in the chip, and a defect inspection such as a foreign substance with higher sensitivity can be performed.

また、たとえば、ウエハ内で、中心から周囲に向かって段階的にプロセス条件が異なった場合、ウエハ面内の信号レベルは中心から周囲に向かって段階的に変化する。この結果、(数8)式による閾値の算出では、ばらつき(標準偏差σ(s、f,g))が大きく算出されることになる。このような場合、隣接チップ間のみの信号差のばらつき(標準偏差σ(Δs、f,g))は、実際には(数8)式ほど大きくなく、現実にはさらに小さなしきい値で検出可能である。そこで、(数11)式および(数12)式のように差分値Δsに基いて算出する事により、より低いレベルのしきい値を引くことを可能とするものである。また、この手法の改善手法として、閾値を次に示す(数13)式で、算出しても良い。
Th=m1・σ(|s(i,j、f,g)−s(i,j、f+1,g)|、f,g)(数13)
ここで、|Δs|は、差分信号Δsの絶対値を意味する。この場合、図29および図30に示す差分処理回路を、隣接チップの差画像の絶対値|Δs|を取る絶対値差分処理回路403とすることになる。また、閾値算出回路423は、閾値の絶対値Thが算出されて設定されることになる。また、比較回路414において、差分の絶対値と閾値Thとが比較されて異物等の欠陥の信号が抽出されることになる。
Further, for example, when the process conditions differ in stages from the center toward the periphery in the wafer, the signal level in the wafer surface changes in stages from the center toward the periphery. As a result, the variation (standard deviation σ (s, f, g)) is greatly calculated in the calculation of the threshold value by the equation (8). In such a case, the variation in signal difference only between adjacent chips (standard deviation σ (Δs, f, g)) is actually not as great as in equation (8), but in reality it is detected with a smaller threshold. Is possible. Therefore, by calculating based on the difference value Δs as in the formulas (11) and (12), it is possible to draw a lower level threshold value. As an improvement method of this method, the threshold value may be calculated by the following equation (13).
Th = m1 · σ (| s (i, j, f, g) −s (i, j, f + 1, g) |, f, g) (Equation 13)
Here, | Δs | means the absolute value of the difference signal Δs. In this case, the difference processing circuit shown in FIGS. 29 and 30 is an absolute value difference processing circuit 403 that takes the absolute value | Δs | of the difference image of the adjacent chip. Further, the threshold value calculation circuit 423 calculates and sets the absolute value Th of the threshold value. Further, in the comparison circuit 414, the absolute value of the difference is compared with the threshold value Th, and a defect signal such as a foreign matter is extracted.

なお、この場合、隣接チップの差画像の標準偏差σ(|Δs|、f,g)は、次に示す(数14)式に基いて算出される。Σ|Δs|は、信号レベル|Δs|を算出する算出回路407と|Δs|を積分する積分回路410とによって算出される。   In this case, the standard deviation σ (| Δs |, f, g) of the difference image of the adjacent chip is calculated based on the following equation (Equation 14). Σ | Δs | is calculated by a calculation circuit 407 that calculates a signal level | Δs | and an integration circuit 410 that integrates | Δs |.

σ(|Δs|、f,g)=√(ΣΔs2/n−Σ|Δs|/n) (数14)
ところで、図30に示す第4の実施例は、図29に示す第3の実施例に対して、メモリ位置コントローラ422を付加したものである。このメモリ位置コントローラ422は、検出信号sまたは差分信号Δsに対するウエハ上の座標を指定するものである。即ち、標準偏差σを求めるチップ間の画素をウエハ上の座標を基に任意に指定することができる。また、ウエハ上の座標を任意に指定することができることから、チップ間の着目画素の周辺同志から標準偏差σを求めることも可能となる。図29に示す第3の実施例では、ウエハ上の位置座標は、信号数のカウント結果から算出されている。この場合、標準偏差σを求めるチップが横一列に並んでいる場合はよいが、2列のチップの対応点から標準偏差を求めることができない。
σ (| Δs |, f, g) = √ (ΣΔs 2 / n−Σ | Δs | / n) (Expression 14)
By the way, the fourth embodiment shown in FIG. 30 is obtained by adding a memory position controller 422 to the third embodiment shown in FIG. The memory position controller 422 designates coordinates on the wafer with respect to the detection signal s or the difference signal Δs. That is, pixels between chips for which the standard deviation σ is obtained can be arbitrarily designated based on the coordinates on the wafer. In addition, since the coordinates on the wafer can be arbitrarily designated, the standard deviation σ can be obtained from the surroundings of the pixel of interest between chips. In the third embodiment shown in FIG. 29, the position coordinates on the wafer are calculated from the signal count result. In this case, the chips for obtaining the standard deviation σ may be arranged in a horizontal row, but the standard deviation cannot be obtained from the corresponding points of the two rows of chips.

そこで、第3の実施例のように、メモリ位置コントローラ422が、ステージコントローラ305から得られるステージ座標系等の信号から、流れてきている検出信号sまたは差分信号Δsの位置座標を算出し、その算出された結果を、メモリ機能を有する2乗和算出回路409、和算出回路410、および計数回路411に提供することにより、信号の格納先、つまり検出信号の座標上に格納する。この構成により、ウエハ周辺で、一列でチップ数が少ない場合にも標準偏差算出のサンプル数を増やすことができ、閾値算出回路423において安定した閾値算出が可能となる。   Therefore, as in the third embodiment, the memory position controller 422 calculates the position coordinates of the detection signal s or the difference signal Δs flowing from the signal of the stage coordinate system or the like obtained from the stage controller 305, and By providing the calculated result to the square sum calculation circuit 409 having a memory function, the sum calculation circuit 410, and the counting circuit 411, the result is stored on the signal storage destination, that is, on the coordinates of the detection signal. With this configuration, the number of samples for standard deviation calculation can be increased even when the number of chips in a row is small around the wafer, and the threshold calculation circuit 423 can perform stable threshold calculation.

以上説明したように、差分処理回路403において差分の絶対値にすれば、符号を持たないため、メモリ404などの容量を低減できる効果がある。また、絶対値を算出した結果から、算出された標準偏差σは差分値からの算出結果より小さく算出され、発生確率を1×10の(−11)乗にするためには、すなわち正規分布上で6σにするためには、約1.66倍大きな倍率である約10倍する必要がある。σが差分値からの算出より0.6倍に小さく算出されると考えても良い。
またこの手法では、信号レベルsに対する閾値が残らないため、プロセス管理、不良解析上問題になる。そこで、図29および図30に示すようにチップ内の位置(i,j)の閾値のレベルをしきい値マップとして算出する回路を有する。この回路において、しきい値マップは、閾値算出回路423おいて(数14)式に基いて得られる標準偏差σ×m1(倍率)、および平均値算出回路425において算出される差分信号の絶対値の平均値Σ|Δs|/nを用い、検出画像信号sまたは差分信号Δsに対する閾値算出回路418によりこれらの値の和((m1×σ)+Σ|Δs|/n)を求めることで算出される。この結果は、ステージ301,302およびセンサ205,206の位置から算出される位置データ(i,j)に応じて、チップ全域の各画素(i,j)に対応するメモリを持つ閾値マップ格納手段419内に格納され、閾値マップ出力手段(表示手段等)421によりユーザの必要に応じて表示などして出力される。また、表示手段421において、比較回路414から抽出される異物等の欠陥出力と閾値マップとを表示して閾値が適切であるかどうかを判定することができる。また、閾値マップの情報を出力手段417に提供することによって、比較回路414から抽出される異物等の欠陥出力と閾値マップとを出力することが可能となる。
As described above, the absolute value of the difference in the difference processing circuit 403 has no sign, so that the capacity of the memory 404 and the like can be reduced. Further, from the result of calculating the absolute value, the calculated standard deviation σ is calculated to be smaller than the calculation result from the difference value, and in order to make the occurrence probability 1 × 10 (−11) power, that is, on the normal distribution In order to obtain 6σ, it is necessary to increase the magnification by about 10 times, which is a magnification approximately 1.66 times larger. It may be considered that σ is calculated to be 0.6 times smaller than the calculation from the difference value.
In addition, this method does not leave a threshold for the signal level s, which causes problems in process management and failure analysis. Therefore, as shown in FIGS. 29 and 30, a circuit for calculating the threshold level of the position (i, j) in the chip as a threshold map is provided. In this circuit, the threshold map includes the standard deviation σ × m1 (magnification) obtained based on the equation (14) in the threshold calculation circuit 423 and the absolute value of the difference signal calculated in the average value calculation circuit 425. Is calculated by obtaining a sum ((m1 × σ) + Σ | Δs | / n) of these values by the threshold value calculation circuit 418 for the detected image signal s or the difference signal Δs. The The result is a threshold map storage means having a memory corresponding to each pixel (i, j) in the entire chip according to the position data (i, j) calculated from the positions of the stages 301, 302 and the sensors 205, 206. It is stored in 419, and is displayed and output as required by the user by a threshold map output means (display means or the like) 421. Further, the display unit 421 can display the defect output such as foreign matter extracted from the comparison circuit 414 and the threshold map to determine whether the threshold is appropriate. Further, by providing the threshold map information to the output means 417, it is possible to output a defect output such as a foreign substance extracted from the comparison circuit 414 and the threshold map.

この閾値レベルは、下地の状況に関連しているため、たとえば下地が、繰り返しパターンなのか、面あれのひどいエリアなのか、膜厚の薄いエリアなのか、パターン寸法の小さいエリアなのかと言った情報と対応する。従って、検出した異物が、どのレベルの閾値に対して検出されたかを分析することは重要である。従って、たとえば、検出異物データとして、異物信号レベルに付加する形で、その異物があった位置の閾値を表示手段421に表示するなどして出力することは意味のあることである。このためには、ここで算出された閾値マップが必要となる。   Since this threshold level is related to the condition of the background, information such as whether the background is a repetitive pattern, a rough area, a thin film area, or an area with a small pattern size is used. And corresponding. Therefore, it is important to analyze to which threshold level the detected foreign matter is detected. Therefore, for example, it is meaningful to output the detected foreign matter data by displaying the threshold value of the position where the foreign matter is present on the display means 421 in addition to the foreign matter signal level. For this purpose, the threshold map calculated here is necessary.

ちなみに、異物の信号レベルsは、(差分値+閾値)ではなく、差分値Δsがこれに当たると考えられる。   Incidentally, it is considered that the signal level s of the foreign matter is not (difference value + threshold) but the difference value Δs.

また、異物が検出された位置の下地データとしては、上記の閾値のレベルだけでなく、あらかじめ、設計データから求められた、たとえば、チップ内の領域(メモリエリア、論理回路エリア、電源供給エリア、配線の無いエリア等)の情報で有っても良い。このためには、設計データから算出されたチップ内のエリアマップを作成し、このチップ内の座標から閾値データのように異物表示時にコード化してあるいは、言葉として表示などして出力しても良い。また、上記いずれもの下地データは、下地データごとの異物マップ、下地データごとの異物数という形で、表示などして出力しても良い。
以上、本発明の基本思想は、信号のばらつきの大きさを求め、この求められた信号のばらつきの大きさに応じてしきい値を決定するものであり、あらかじめ、数チップのデータを取り込んで、その値からチップ内の各画素ごとに閾値設定回路424で閾値を算出してもよい。この際この算出は、同一品種のLSIの同一工程であらかじめ算出し、その結果を、検査時に閾値設定回路424内の閾値メモリに読み込んで、比較回路414、415において順次入ってくる信号レベルと比較する構成であっても良い。また、このしきい値算出用のデータを、ロット(13枚から25枚のウエハ)ごとに1回算出しても良いし、ウエハごとに算出しても良い。
In addition, as background data of the position where the foreign object is detected, not only the threshold level described above, but also an area in the chip (memory area, logic circuit area, power supply area, It may be information on an area without wiring). For this purpose, an area map in the chip calculated from the design data may be created, and encoded from the coordinates in the chip when the foreign object is displayed, such as threshold data, or displayed as words and output. In addition, any of the above background data may be displayed and output in the form of a foreign matter map for each background data and the number of foreign matters for each background data.
As described above, the basic idea of the present invention is to obtain the magnitude of the signal variation and determine the threshold according to the obtained signal variation magnitude. The threshold value may be calculated by the threshold value setting circuit 424 for each pixel in the chip from the value. At this time, this calculation is performed in advance in the same process of the LSI of the same product type, and the result is read into the threshold memory in the threshold setting circuit 424 at the time of inspection and compared with the signal level sequentially input in the comparison circuits 414 and 415. It may be configured to do so. The threshold calculation data may be calculated once for each lot (13 to 25 wafers) or for each wafer.

なお、本発明では、上記に説明したようにしきい値レベルが下地の状態で変わるため、しきい値レベルは下地の状態を示していることになる。つまり、出力手段417であるCPUは、異物等の欠陥を示す信号を、しきい値マップ格納手段419から得られるしきい値レベルで分類すると、異物等の欠陥がどのような下地上に付着・存在していたかを知ることができる。この下地の状態とは、例えばパターンがない領域、セル部の領域、周辺パターン部等の分類ができることになる。また、出力手段417であるCPUに対して、CADシステム等から、ネットワークや記憶媒体等で構成された入力手段426を用いて入力されたCAD情報に基いて得られる図1あるいは図2に示したようなチップ内の領域データを用いれば、さらに直接的に、異物等の欠陥が存在した下地の状態を知ることができる。
ここで、領域データを使わずに、上記の下地の信号レベル(しきい値レベル)から下地の状態を類推する手法は、事前に、チップ内の領域を設定しなくても良いという効果がある。この場合、CPU417は、一度、チップ全域のしきい値レベルをしきい値マップ格納手段419に格納されたしきい値マップより求め、そのしきい値レベルの大小から、下地のレベルを領域(例えばセル部等)として分類することができる。ここで、このしきい値レベルからの領域判定は、隣接チップ間の差分Δsを用いた場合でも、信号レベルそのものから算出した場合でも可能である。このように、CPU417は、下地状態を知った上で、例えば、セル部上の異物あるいは欠陥のみを検出し、出力し、管理することができる。
In the present invention, as described above, the threshold level changes depending on the background state, and thus the threshold level indicates the background state. In other words, the CPU that is the output unit 417 classifies the signal indicating the defect such as the foreign substance based on the threshold level obtained from the threshold map storage unit 419, so that the defect such as the foreign substance adheres to what kind of background. You can know if it existed. For example, the background state can be classified into a region having no pattern, a region of a cell portion, a peripheral pattern portion, and the like. In addition, the CPU shown in FIG. 1 or FIG. 2 obtained based on the CAD information input from the CAD system or the like to the CPU as the output means 417 using the input means 426 constituted by a network, a storage medium, or the like. By using such in-chip region data, it is possible to directly know the state of the ground on which a defect such as a foreign substance exists.
Here, the method of analogizing the ground state from the ground signal level (threshold level) without using the region data has an effect that it is not necessary to set a region in the chip in advance. . In this case, the CPU 417 once obtains the threshold level of the entire chip from the threshold map stored in the threshold map storage means 419, and determines the background level based on the magnitude of the threshold level as an area (for example, Cell part etc.). Here, the region determination from the threshold level can be performed by using the difference Δs between adjacent chips or by calculating from the signal level itself. As described above, the CPU 417 can detect, output, and manage, for example, only the foreign matter or defect on the cell portion after knowing the background state.

次に、演算処理回路400の第5の実施例について、図31を用いて説明する。即ち、第5の実施例は、隣接チップのデータ(検出信号s)の差分値Δsを算出した後、対象画素の周囲のデータのばらつき(標準偏差σ(Δs、f,g))を求めるものである。この第5の実施例は、遅延メモリ425、426、およびウインドウ切り出し回路427により構成され、いわゆるパイプライン処理系を用いて構成される。406〜413によりウインドウの中央の値(Δs(i,j、f、g))を除いた周辺画素の値(Δs(i+1,j+1、f、g)、Δs(i+1,j、f、g)、Δs(i+1,j−1、f、g)、Δs(i,j−1、f、g)、Δs(i−1,j−1、f、g)、Δs(i−1,j、f、g)、Δs(i−1,j+1、f、g)、Δs(i,j+1、f、g))により次に示す(数15)式に基いてばらつきσ(Δs、f,g)を算出し、この算出されたσを基に閾値Th(H)、Th(L)を算出して設定する。   Next, a fifth embodiment of the arithmetic processing circuit 400 will be described with reference to FIG. That is, in the fifth embodiment, after calculating the difference value Δs of the data (detection signal s) of the adjacent chip, the variation (standard deviation σ (Δs, f, g)) around the target pixel is obtained. It is. The fifth embodiment includes delay memories 425 and 426 and a window cut-out circuit 427, and is configured using a so-called pipeline processing system. The peripheral pixel values (Δs (i + 1, j + 1, f, g)) and Δs (i + 1, j, f, g) excluding the center value (Δs (i, j, f, g)) of 406 to 413 , Δs (i + 1, j−1, f, g), Δs (i, j−1, f, g), Δs (i−1, j−1, f, g), Δs (i−1, j, f, g), Δs (i−1, j + 1, f, g), Δs (i, j + 1, f, g)), and variation σ (Δs, f, g) based on the following equation (15) And thresholds Th (H) and Th (L) are calculated and set based on the calculated σ.

σ(Δs、f,g)=√(ΣΔs/8−ΣΔs/8) (数15)
そして、比較手段414、415において、設定された閾値Th(H)、Th(L)と先のウインドウの中央の値(Δs(i,j、f、g))と比較することにより異物等の欠陥を抽出する。ここでのウインドウサイズは、必ずしも図示したような3×3である必要はなく、4×4、5×5、7×7等他の大きさであってもよく、あるいは複数のウインドウサイズに対して算出するように構成してもよい。また、被検査対象は中央の値である必要はなく、ウインドウ内のいずれか、あるいは複数の画素の平均、和等と比較してもよい。ウインドウサイズは、検出すべき異物サイズ、あるいは背景パターンのパターン形状に応じて決定されるべきものである。
σ (Δs, f, g) = √ (ΣΔs 2 / 8−ΣΔs / 8) (Equation 15)
Then, the comparison means 414 and 415 compares the set threshold values Th (H) and Th (L) with the central value (Δs (i, j, f, g)) of the previous window to detect foreign matter or the like. Extract defects. The window size here does not necessarily have to be 3 × 3 as shown in the figure, and may be other sizes such as 4 × 4, 5 × 5, 7 × 7, or a plurality of window sizes. It may be configured to calculate. Further, the object to be inspected does not have to be a central value, and may be compared with any one of the windows or an average or sum of a plurality of pixels. The window size should be determined according to the size of the foreign object to be detected or the pattern shape of the background pattern.

次に、演算処理部400の絶対感度の閾値を設けた場合の第6の実施例について説明する。上記(数13)式に基いて絶対感度の閾値をもうけることにより、LSI製造工程での異物あるいは欠陥の管理サイズを、工程間で同一にできる。検出信号処理回路400で検出された検出結果(異物の座標、信号レベル(差分レベル))の内、CPU417において、信号レベル(差分値ssが望ましい)に対して、いずれのレベルなのかを補正する。具体的には、検査時の、レーザパワーPl、NDフィルターの値ND(%)、偏光板の有無k(有りの場合1,無しの場合10程度が望ましい)、下地の反射率rb、酸化膜の厚さによる補正係数k(t)として、以下の(数16)式により補正された信号レベルss’を用いると良い。尚、レーザパワーは、照明位置で分布(いわゆるシェーディング)を持つためこの分布Pl(x)を用いるとさらによい。   Next, a sixth embodiment in which a threshold value for the absolute sensitivity of the arithmetic processing unit 400 is provided will be described. By providing a threshold of absolute sensitivity based on the above equation (13), the management size of foreign matters or defects in the LSI manufacturing process can be made the same between the processes. Of the detection results (foreign matter coordinates, signal level (difference level)) detected by the detection signal processing circuit 400, the CPU 417 corrects which level is the signal level (desired value ss is desirable). . Specifically, the laser power Pl at the time of inspection, the value ND (%) of the ND filter, the presence or absence of a polarizing plate k (preferably about 1 if it is present, or about 10 if it is not present), the reflectance rb of the base, the oxide film The signal level ss ′ corrected by the following equation (16) may be used as the correction coefficient k (t) based on the thickness of: Since the laser power has a distribution (so-called shading) at the illumination position, it is better to use this distribution Pl (x).

ss’=ss/(Pl・ND・k・rb・k(t)) (数16)
この様にして算出された補正信号レベルss’を用い、あらかじめ求めた信号レベルssと異物・欠陥サイズdとの対応関数df(ss)により、異物サイズdを表示手段421により表示することができる。
ss ′ = ss / (Pl · ND · k · rb · k (t)) (Expression 16)
Using the correction signal level ss' calculated in this way, the foreign substance size d can be displayed by the display means 421 by using a correspondence function df (ss) between the signal level ss obtained in advance and the foreign substance / defect size d. .

d=df(ss’) (数17)
ここで、特に異物が小さい場合、Mie散乱の理論を用い、補正された信号レベルss’が、異物サイズdの−6乗に比例するという関係を用いても良い。
d = df (ss') (Equation 17)
Here, when the foreign matter is particularly small, the relationship that the corrected signal level ss ′ is proportional to the −6th power of the foreign matter size d may be used by using the Mie scattering theory.

次に、演算処理回路400において、微小異物はもとより、広がりをもった大きな異物についても高S/N比で欠陥判定する実施例について説明する。ところで、演算処理回路400の欠陥判定する比較回路414、415では、必ずしも微小異物だけではなく、大きなあるいは数ミクロンの範囲に広がった薄膜状の異物を見逃しすることなく検出する必要がある。しかし、この大異物からは、必ずしも、検出信号レベルとしては大きくならないために、画素単位の検出信号では、S/Nが低く、見逃しが生じることになる。
そこで、1画素平均の検出信号レベルをSとし、平均のばらつきをσ/nとすると、大異物の大きさに相当するn画素×n画素の単位で切出して畳み込み演算をすることによって、検出信号レベルはnSとなり、ばらつきはnσとなり、S/N比は、nS/σとなる。他方、大異物について1画素単位で検出しようとすると、検出信号レベルはSとなり、ばらつきはσとなり、S/N比は、S/σとなる。従って、大異物の大きさに相当するn画素×n画素の単位で切出して畳み込み演算をすることによって、S/N比は、n倍向上させることができる。1画素単位程度の微小異物については、1画素単位で検出される検出信号レベルはSとなり、ばらつきはσとなり、S/N比は、S/σとなる。仮に、1画素単位程度の微小異物についてn画素×n画素の単位で切出して畳み込み演算をすると、検出信号レベルはS/nとなり、ばらつきはnσとなり、S/N比は、S/nσとなる。従って、1画素単位程度の微小異物については、画素単位の信号そのままの方が、S/N比として向上が図れる。
Next, a description will be given of an embodiment in which the arithmetic processing circuit 400 determines a defect with a high S / N ratio for not only a minute foreign matter but also a large foreign matter having a spread. By the way, the comparison circuits 414 and 415 for determining defects of the arithmetic processing circuit 400 need to detect not only a minute foreign substance but also a thin or thin film-like foreign substance spread over a range of several microns. However, since this large foreign matter does not necessarily increase the detection signal level, the detection signal in pixel units has a low S / N and may be overlooked.
Therefore, assuming that the average detection signal level of one pixel is S and the average variation is σ / n, the detection signal is obtained by performing extraction and convolution operation in units of n pixels × n pixels corresponding to the size of the large foreign matter. The level is n 2 S, the variation is nσ, and the S / N ratio is nS / σ. On the other hand, when an attempt is made to detect large foreign matters in units of one pixel, the detection signal level is S, the variation is σ, and the S / N ratio is S / σ. Therefore, the S / N ratio can be improved by a factor of n by cutting out in units of n pixels × n pixels corresponding to the size of large foreign matter and performing a convolution operation. For a minute foreign substance of about one pixel unit, the detection signal level detected in one pixel unit is S, the variation is σ, and the S / N ratio is S / σ. If a minute foreign substance of about one pixel is cut out in units of n pixels × n pixels and subjected to a convolution operation, the detection signal level is S / n 2 , the variation is nσ, and the S / N ratio is S / nσ. Become. Therefore, for a minute foreign substance of about one pixel unit, the signal of the pixel unit as it is can improve the S / N ratio.

以上説明したことから明らかなように、図52に示すように、画像メモリ404から得られる画像信号を、欠陥判定のための画素単位のサイズを変えた複数のオペレータ520(例えば、1画素単位のオペレータ521、3×3画素の単位で切出すオペレータ522、4×4画素の単位で切出すオペレータ523、5×5画素の単位で切出すオペレータ524、n×n画素の単位で切出すオペレータ525等から構成される。)の各々において切出し、切出された各オペレータにおいて畳み込み演算を施して1画素平均の検出信号レベルをSとしたとき、S、9S、16S、25S、nSのレベルの階調信号が中央の画素から出力されることになる。他方、掛け算回路541、542,543、544の各々は、閾値設定回路424の閾値回路423から得られるしきい値(m1・σ)を、3倍、4倍、5倍、n倍する。この近似的しきい値係数3、4、5、nは、中心極限定理より推定される。そして、比較回路414'を構成する比較回路531、532、533、534、535の各々において、各オペレータにおいて畳み込み演算が施された階調信号と、しきい値(m1・σ)に対して3倍、4倍、5倍、n倍されたしきい値と比較されて欠陥判定が行なわれ、異物を示す信号が出力されることになる。即ち、1画素単位程度の微小異物については比較回路531から、3×3画素単位程度の大きさの異物については比較回路532から、4×4画素単位程度の大きさの異物については比較回路533から、5×5画素単位程度の大きさの異物については比較回路534から、n×n画素単位程度の大きさの異物については比較回路535から検出されることになる。従って、論理和回路550で比較回路531〜535の各々から検出される異物を示す信号の論理和をとることによって、様々な大きさを有する異物を示す信号が高いS/N比でもって検出され、検出信号レベルとしては小さく、しかも広がりを持った大きな異物についても捕捉率を向上させることができる。 As is apparent from the above description, as shown in FIG. 52, an image signal obtained from the image memory 404 is converted into a plurality of operators 520 (for example, one pixel unit) whose pixel unit size for defect determination is changed. Operator 521, operator 522 that cuts out in units of 3 × 3 pixels, operator 523 that cuts out in units of 4 × 4 pixels, operator 524 that cuts out in units of 5 × 5 pixels, and operator 525 that cuts out in units of n × n pixels The level of S, 9S, 16S, 25S, n 2 S, where S is the detection signal level of the average of one pixel by performing convolution operations in each of the extracted operators. Are output from the central pixel. On the other hand, each of the multiplication circuits 541, 542, 543, and 544 multiplies the threshold value (m1 · σ) obtained from the threshold value circuit 423 of the threshold setting circuit 424 by 3 times, 4 times, 5 times, and n times. The approximate threshold coefficients 3, 4, 5, and n are estimated from the central limit theorem. In each of the comparison circuits 531, 532, 533, 534, and 535 constituting the comparison circuit 414 ′, 3 is applied to the gradation signal subjected to the convolution operation in each operator and the threshold value (m 1 · σ). Defect determination is performed by comparing with the doubled, 4-fold, 5-fold, and n-threshold values, and a signal indicating the foreign matter is output. That is, for the minute foreign matter of about 1 pixel unit, from the comparison circuit 531, for the foreign matter having a size of about 3 × 3 pixel unit, from the comparison circuit 532, for the foreign matter of about 4 × 4 pixel unit, the comparison circuit 533. Therefore, a foreign substance having a size of about 5 × 5 pixels is detected from the comparison circuit 534, and a foreign substance having a size of about n × n pixels is detected from the comparison circuit 535. Therefore, by taking the logical sum of the signals indicating the foreign substances detected from each of the comparison circuits 531 to 535 in the OR circuit 550, the signals indicating the foreign substances having various sizes are detected with a high S / N ratio. The detection rate can be improved even for a large foreign substance having a small detection signal level and a large spread.

なお、差分処理回路403'の後に、上記のように欠陥判定のための画素単位のサイズを変更できるオペレータを備え、画素単位のサイズを変更する都度、画素信号を積分して出力するようにすれば、比較回路414からは、変更した画素単位のサイズに合った大きさの異物を示す信号が検出されることになる。しかし、この場合、画素単位のサイズを変更する複数回数検査することが必要となるが、しきい値としては正確な値が設定されることになる。また、差分処理回路403'の後に、欠陥判定のための画素単位のサイズを変更できる複数のオペレータを備える場合には、画像メモリ404の記憶容量が複数倍必要とする。また、閾値設定回路424としては、複数設けてもよく、また閾値設定回路424の閾値回路423から得られるしきい値(m1・σ)に対して近似的しきい値係数を掛けてしきい値を求めてもよい。以上説明したように、比較回路414'において、矩形関数を畳み込むもしくは積分する欠陥判定のための画素単位のサイズを、検出したい異物のサイズに合わせることによって、検出信号レベルとしては小さく、しかも広がりを持った大きなた異物を正確に捕捉することが可能となる。   In addition, after the difference processing circuit 403 ′, an operator that can change the size of the pixel unit for defect determination as described above is provided, and the pixel signal is integrated and output every time the size of the pixel unit is changed. For example, the comparison circuit 414 detects a signal indicating a foreign substance having a size that matches the size of the changed pixel unit. However, in this case, it is necessary to inspect a plurality of times to change the size of the pixel unit, but an accurate value is set as the threshold value. Further, when a plurality of operators capable of changing the pixel unit size for defect determination are provided after the difference processing circuit 403 ′, the storage capacity of the image memory 404 needs to be multiple times. Also, a plurality of threshold setting circuits 424 may be provided, and the threshold value (m1 · σ) obtained from the threshold circuit 423 of the threshold setting circuit 424 is multiplied by an approximate threshold coefficient to generate a threshold value. You may ask for. As described above, in the comparison circuit 414 ′, the size of the pixel unit for defect determination that convolves or integrates the rectangular function is matched with the size of the foreign substance to be detected, so that the detection signal level is small and widened. It is possible to accurately capture a large foreign object that is held.

次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置における条件だし手法についての実施例について図42〜図46を用いて説明する。即ち、本発明に係る異物等の欠陥検査装置は、図42に示すような条件出しのシーケンスを持っていて、このシーケンスで作られた検査条件により、検査が実行される。即ち、CPU417は、ステップS41において、表示手段421に、図43に示すような各種モード選択用の画面を表示し、キーボードやマウス等の入力手段426を用いてウエハ内のチップマトリックス(チップの大きさ、チップの開始点座標、およびチップがない等のチップ配列のデータ)S411、条件だしモード(a.エリア優先、b.標準、c.感度優先、d.感度表示後選択)S412、しきい値事前選択(a.m1=6:虚報発生確率OO%、b.m1=10:虚報発生確率OO%、c.m1=15:虚報発生確率OO%)S413等のモードを選択する。条件だしモードS411において、a.エリア優先とは、例えば照明光のパワーを弱くすることにより、標準モードよりも広い面積で比較的大きな異物が検査できる検査条件モードである。背景レベルが飽和した領域は、実質的に非検査領域になってしまうわけだが、エリア優先とは、非検査領域の面積を例えば5%以下に設定されればよい。図45においては、エリア優先は、全ての面積から2.5μm程度の異物が検査できる場合を示している。   Next, an example of a condition setting method in a defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention will be described with reference to FIGS. That is, the defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention has a condition setting sequence as shown in FIG. 42, and the inspection is executed according to the inspection conditions created by this sequence. That is, in step S41, the CPU 417 displays a screen for selecting various modes as shown in FIG. 43 on the display means 421, and uses the input means 426 such as a keyboard and a mouse to make a chip matrix (chip size). The chip start point coordinates and the chip arrangement data such as no chip) S411, conditional mode (a. Area priority, b. Standard, c. Sensitivity priority, d. Selection after sensitivity display) S412, threshold Value pre-selection (a.m1 = 6: false alarm occurrence probability OO%, b.m1 = 10: false alarm occurrence probability OO%, c.m1 = 15: false alarm occurrence probability OO%) S413 or the like mode is selected. In the conditional mode S411, a. Area priority is an inspection condition mode in which a relatively large foreign object can be inspected over a larger area than the standard mode by, for example, reducing the illumination light power. The area where the background level is saturated becomes a non-inspection area substantially, but area priority may be set such that the area of the non-inspection area is, for example, 5% or less. In FIG. 45, area priority indicates a case where foreign matter of about 2.5 μm can be inspected from all areas.

b.標準とは、標準の感度で異物を検査できる検査条件モードである。図45においては、標準は、全体の検査面積の90%程度から1.0μm程度の異物が検査でき、しかも0.2μm程度の異物まで検査できる標準モードを示している。   b. Standard is an inspection condition mode in which foreign matter can be inspected with standard sensitivity. In FIG. 45, the standard indicates a standard mode in which foreign matter having a size of about 90% to about 1.0 μm can be inspected and foreign matter having a size of about 0.2 μm can be inspected.

c.感度優先とは、標準モードより微小な異物を検出できるように感度を高くするように設定したモードか、あるいは指定した検出感度を確保できるように設定された検査条件モードである。図45においては、感度優先は、検出全体の検査面積の75%程度から0.5μm程度の異物が検査でき、しかも0.1μmまでの異物の検査ができるモードを示している。具体的には、照明光のパワーを上げることにより、検出サイズ指定で指定された異物より小さな異物(図45においては、0.1μm程度)を検出できるような検査条件、あるいは指定した検出感度(図45においては、0.5μm程度の異物が検査面積で75%以上)を確保できるレベルに照明光のパワーを設定する。   c. Sensitivity priority is a mode set to increase the sensitivity so that a minute foreign object can be detected than the standard mode, or an inspection condition mode set to ensure a specified detection sensitivity. In FIG. 45, the sensitivity priority indicates a mode in which foreign matter of about 75% to about 0.5 μm of the inspection area of the entire detection can be inspected, and foreign matter up to 0.1 μm can be inspected. Specifically, by increasing the illumination light power, inspection conditions that can detect a foreign object smaller than the foreign object specified by the detection size designation (in FIG. 45, about 0.1 μm), or the designated detection sensitivity ( In FIG. 45, the power of the illumination light is set to a level at which a foreign matter of about 0.5 μm can secure 75% or more in the inspection area.

d.感度表示後選択とは、上記3つのモードでの検査結果、あるいはチップ内のしきい値マップ、あるいは異物のサイズ(しきい値に対応する感度)と検査面積(しきい値ヒストグラム)との関係を表示し、適当なものを選択するモードである。
エリア優先が照明光のパワーを最も弱めてダイナミックレンジを高め、標準、感度優先に行くに従って、照明光のパワーを強めてダイナミックレンジを低くしていくことになる。従って、しきい値マップにおいて、エリア優先モードの場合には、異物が検出できない非検査領域は少ないが、0.5μm程度までの異物しか検査することができない。標準モードの場合には、図45に白で表示された異物が検出できない飽和する非検査領域は多くなるが、0.2μm程度の異物まで検査できることになる。感度優先モードの場合では、図45に白で表示された異物が検出できない飽和する非検査領域は更に増大することになるが、0.1μm程度の異物まで検査できることになる。なお、しきい値ヒストグラムには、感度に対する面積比率471とその積分値472とを示していて、何れの値を表示してもよい。
しきい値事前設定の選択は、表示された虚報の発生確率(発生頻度)OO%を見て許容する虚報の発生確率から行なうことができる。即ち、前記した如く、しきい値が検出画像のレベルのばらつきσから設定されるので、倍率m1に応じて虚報の発生確率OO%を統計理論に基いて自動的に算出して表示することが可能となる。これにより、虚報の発生確率に応じた倍率m1、即ちしきい値設定が容易に行なうことができる。
d. Selection after sensitivity display refers to the inspection results in the above three modes, the threshold map in the chip, or the relationship between the size of foreign matter (sensitivity corresponding to the threshold) and the inspection area (threshold histogram) Is a mode for selecting an appropriate one.
Area priority weakens the power of illumination light to increase the dynamic range, and as the priority goes to standard and sensitivity priority, the power of illumination light is increased and the dynamic range is lowered. Therefore, in the threshold map, in the area priority mode, there are few non-inspection areas where foreign matters cannot be detected, but only foreign matters up to about 0.5 μm can be inspected. In the case of the standard mode, there are many non-inspection areas that are saturated and cannot detect foreign substances displayed in white in FIG. In the sensitivity priority mode, the saturated non-inspection area in which foreign matter displayed in white in FIG. 45 cannot be detected further increases, but foreign matter of about 0.1 μm can be inspected. The threshold histogram shows the area ratio 471 with respect to the sensitivity and its integrated value 472, and any value may be displayed.
The selection of the preset threshold value can be performed from the occurrence probability of the false information allowed by looking at the occurrence probability (occurrence frequency) OO% of the displayed false information. That is, as described above, since the threshold value is set from the level variation σ of the detected image, the false alarm occurrence probability OO% can be automatically calculated and displayed based on statistical theory in accordance with the magnification m1. It becomes possible. Thereby, the magnification m1, that is, the threshold value can be easily set according to the occurrence probability of the false alarm.

次に、CPU417は、ステップS42において、選択されたウエハ内の回路パターン構造に応じた空間フィルタ202を手動または自動で設定し、ステップS43において、図46に示すように、該空間フィルタ202の像をフィルタ位置にピントを合わせた結像光学系227およびTVカメラ228による像により目視観察または自動で確認を行ない、NOの場合にはステップS42に戻って再度空間フィルタ202の設定を行ない、YESの場合には次のステップへ進む。空間フィルタ202としては、遮光パターンの位相とピッチとを変えられるように構成される。なお、図46に示すように、ハーフミラー226、結像レンズ227、およびTVカメラ228から構成された空間フィルタ観察光学系と、ビームスプリッタ204とを一体に構成したもの225を、矢印230で示すように切替え可能に構成する。即ち、通常異物を検出する場合には、ビームスプリッタ204を検出光軸に位置付け、空間フィルタ観察時にはハーフミラー226を検出光軸に位置付けるように切替えることになる。そして、自動の場合には、図19(b)に示すと同様に開口20a内に検出される遮光パターンおよび回折光をTVカメラ228によって撮像することによって、遮光パターンの位相とピッチとを回折光を遮光するように合わせることができる。また、TVカメラ228の位置を矢印229で示すようにずらすことによって、被検査対象基板における回路パターンの像も観察して遮光パターンの方向性についても合わせることができる。   Next, in step S42, the CPU 417 manually or automatically sets the spatial filter 202 corresponding to the circuit pattern structure in the selected wafer. In step S43, the image of the spatial filter 202 is displayed as shown in FIG. Is visually observed or automatically confirmed by an image formed by the imaging optical system 227 and the TV camera 228 focused on the filter position. If NO, the process returns to step S42 to set the spatial filter 202 again. If so, go to the next step. The spatial filter 202 is configured to change the phase and pitch of the light shielding pattern. As shown in FIG. 46, an arrow 230 indicates a spatial filter observation optical system composed of a half mirror 226, an imaging lens 227, and a TV camera 228, and a beam splitter 204, which are integrally formed. It is configured to be switchable as described above. That is, when detecting a normal foreign object, the beam splitter 204 is positioned on the detection optical axis, and switching is performed so that the half mirror 226 is positioned on the detection optical axis during spatial filter observation. In the case of automatic, as shown in FIG. 19B, the light shielding pattern and the diffracted light detected in the opening 20a are imaged by the TV camera 228, so that the phase and pitch of the light shielding pattern are diffracted light. Can be adjusted to block light. Further, by shifting the position of the TV camera 228 as indicated by an arrow 229, the image of the circuit pattern on the substrate to be inspected can also be observed to match the directionality of the light shielding pattern.

次に、CPU417は、ステップS44において、しきい値Thを設定するための標準偏差σに対する倍率(係数)m1を6〜15程度の範囲で入力手段426を用いて入力することにより設定する。次に、CPU417は、ステップS45において、入力手段426を用いて異物の検出サイズを入力することにより、検出サイズの指定S451が行なわれ、この指定されたサイズの異物が検出可能なレーザパワーを算出し、この算出されたレーザパワーになるようにレーザ光源101を制御信号430によって制御することによって設定される。
次に、CPU417は、ステップS46において、チップの一部あるいは全域のしきい値を作成するために、ウエハ上を走査・検査し、閾値算出手段418で算出されたしきい値マップをしきい値マップ格納手段419に格納し、図44および図45に示すしきい値マップ(しきい値画像)、あるいはしきい値ヒストグラム(感度(例えば横軸)とその感度を持つ検査面積との関係)、あるいはこのヒストグラムを積分した形で表示したもの(図45)を、表示手段421に表示し、該表示されたしきい値マップ等に基いてしきい値が所望のレベル(検出したい異物サイズ)にあるかどうかの感度を確認し、NOの場合にはステップS45に戻って再度検出サイズの指定を行ない、YESの場合には、次のステップに進むことになる。
Next, in step S44, the CPU 417 sets the magnification (coefficient) m1 with respect to the standard deviation σ for setting the threshold value Th by using the input means 426 in the range of about 6-15. Next, in step S45, the CPU 417 inputs the detection size of the foreign matter using the input unit 426, thereby specifying the detection size S451, and calculates the laser power that can detect the foreign matter of the specified size. The laser light source 101 is controlled by the control signal 430 so that the calculated laser power is obtained.
Next, in step S46, the CPU 417 scans and inspects the wafer in order to create a threshold value for a part or the entire area of the chip, and uses the threshold value map calculated by the threshold value calculation means 418 as the threshold value. The threshold map (threshold image) shown in FIGS. 44 and 45, or the threshold histogram (sensitivity (for example, the horizontal axis) and the relationship between the inspection areas having the sensitivity) stored in the map storage means 419, Alternatively, an integrated display of this histogram (FIG. 45) is displayed on the display means 421, and the threshold value is set to a desired level (foreign object size to be detected) based on the displayed threshold map. If it is NO, the process returns to step S45 to specify the detection size again. If YES, the process proceeds to the next step.

次に、CPU417は、ステップS47において、ウエハ全域を検査し、一部に虚報が出てくる領域があれば、場合によっては、この領域を非検査領域(インヒビット領域)として、チップ内のCAD情報またはしきい値マップの情報に基づいて設定する。その後、ステップS48において、CPU417からの指令に基づいて、被検査対象基板1に対して異物等の検査を行い、演算処理回路400において、異物等の欠陥と判断された場合には、その検出信号レベルと検出座標とが記憶装置427に格納されることになる。
次に、ステップS49において、最終的に、上記異物検査装置と並設される共焦点顕微鏡もしくは紫外線顕微鏡等から構成される光学観察顕微鏡700を用いて実際の被検査対象基板1を光学的に観察し、異物などの欠陥なのか虚報なのか否かの確認を実施する。この確認によって、初めて、条件だしが最適に設定できていたか否かの確認をすることができることになる。特に、被検査対象基板1上のチップ内には、微細な複雑な回路パターンが存在する部分や色むらが発生する部分が混在することになり、光学観察顕微鏡700を用いて条件だしの最終確認をする必要がある。そして、ステップS49における虚報確認において、NOの場合には、ステップS50において、場合によって、しきい値設定用の倍率(係数)m1を増加、減少させてステップS45に戻り、必要に応じてレーザパワーを変える。YESの場合には、条件だしが完了する。
ここで、上記手順は、一部を割愛しても、あるいは順序を入れ替えても目的を達成することができる。
Next, in step S47, the CPU 417 inspects the entire area of the wafer, and if there is an area where some false information appears, depending on the case, this area may be set as a non-inspection area (inhibit area) and the CAD information in the chip. Or set based on threshold map information. Thereafter, in step S48, based on a command from the CPU 417, the inspected substrate 1 is inspected for foreign matter or the like, and if the arithmetic processing circuit 400 determines that the foreign matter or the like is defective, the detection signal The level and the detected coordinates are stored in the storage device 427.
Next, in step S49, the actual substrate 1 to be inspected is optically observed by using an optical observation microscope 700 which is finally composed of a confocal microscope or an ultraviolet microscope arranged in parallel with the foreign substance inspection apparatus. And confirm whether it is a defect such as a foreign object or a false alarm. By this confirmation, it is possible to confirm for the first time whether or not the condition setting has been optimally set. In particular, in the chip on the substrate 1 to be inspected, a portion where a minute and complicated circuit pattern exists and a portion where color unevenness occurs are mixed, and final confirmation of conditions using the optical observation microscope 700 is performed. It is necessary to do. In the false alarm confirmation in step S49, if NO, in step S50, the threshold setting magnification (coefficient) m1 is increased or decreased depending on the case, and the process returns to step S45. change. If yes, the condition is complete.
Here, even if a part of the above procedure is omitted or the order is changed, the object can be achieved.

以上説明したように、所望の検出したい異物サイズ(感度)に対する最適な条件だしの設定を容易に、且つ短時間で行なうことができる。なお、ステップS49における光学観察は、ステージ301、302を動かすことにより、図46に示す光学観察顕微鏡700の検出光学系701の位置に、被検査対象物1上の検出した異物(虚報も含む)を移動させ、この画像を観察するものである。本発明の検出系200では、高解像度の結像光学系を有しているため、この移動の際の座標精度が高いため(特に暗視野照明系102〜105では、検出光学系200の解像限界よりも小さな異物を検出可能なため)、通常の顕微鏡では、観察できない場合が多い。そこで、この光学観察顕微鏡700は、極めて解像度の高い、例えば共焦点光学系、あるいは照明波長の短い(例えば、248nm、365nm、266nm、あるいはこれらの近辺の波長、紫外線あるいは遠紫外線)の照明を有する光学系で有ることが望ましい。即ち、光学観察光学系700は、このように、200nm前後の波長の画像では、電子線顕微鏡画像に近い画像が得られ、異物等の欠陥サイズを高精度に求めたり、異物等の欠陥の形状などを分類することも可能なる。なお、図46には、光学観察顕微鏡700の構成を示す。明視野あるいは暗視野紫外線照射光学系と図41に示す紫外線検知可能なTDIセンサとを有する検出光学系701と、該検出光学系701のTDIセンサから検出される画像をA/D変換などを行なう画像処理系702と、該画像処理系702でA/D変換された画像を、演算処理回路400から検出された異物(虚報と思われるもの)の座標データに基づくアドレスに記憶する画像メモリ704と、画像を表示する表示手段703とで構成される。従って、演算処理回路400から検出された異物(虚報と思われるもの)の座標データに基いてステージ301,302が制御され、虚報と思われる画像を表示手段703に表示して観察することによって、光学観察顕微鏡700による虚報の確認をすることができる。即ち、記憶装置427に格納された検出座標の位置を、光学観察顕微鏡700の視野内にステージ301、302を移動し、光学観察顕微鏡700により視野内の画像を検出して表示手段703に表示、もしくは画像メモリ704に数値画像データとして格納する。このデータは、必要なときに再度表示することもできる。また、画像メモリ704に格納されたデータは、演算処理回路400のCPU417に提供することを可能にし、他の異物検査装置から転送された画像データと共に後で観察することができる。何れにしても、光学観察顕微鏡700としては、上記高解像度を有する明視野顕微鏡視や、上記照明光学系100を持つ暗視野顕微鏡や、インコヒーレント照明を持つ暗視野顕微鏡や、位相差顕微鏡や、共焦点顕微鏡でもかまわない。   As described above, it is possible to easily and quickly set the optimum condition for the desired foreign substance size (sensitivity) to be detected. Note that the optical observation in step S49 is performed by moving the stages 301 and 302 to detect the foreign matter (including false information) detected on the inspection object 1 at the position of the detection optical system 701 of the optical observation microscope 700 shown in FIG. Is moved and this image is observed. Since the detection system 200 of the present invention has a high-resolution imaging optical system, the coordinate accuracy during this movement is high (particularly, in the dark field illumination systems 102 to 105, the resolution of the detection optical system 200 is high). Because foreign objects smaller than the limit can be detected), it is often impossible to observe with a normal microscope. Therefore, the optical observation microscope 700 has an extremely high resolution, for example, a confocal optical system, or illumination with a short illumination wavelength (for example, 248 nm, 365 nm, 266 nm, or a wavelength in the vicinity thereof, ultraviolet rays or far ultraviolet rays). It is desirable to have an optical system. In other words, the optical observation optical system 700 can obtain an image close to an electron microscope image with an image having a wavelength of around 200 nm as described above. Etc. can also be classified. FIG. 46 shows the configuration of the optical observation microscope 700. A detection optical system 701 having a bright-field or dark-field ultraviolet irradiation optical system and a TDI sensor capable of detecting ultraviolet rays shown in FIG. 41, and A / D conversion is performed on an image detected from the TDI sensor of the detection optical system 701. An image processing system 702, and an image memory 704 for storing the image A / D converted by the image processing system 702 at an address based on the coordinate data of a foreign object (which is considered to be false information) detected from the arithmetic processing circuit 400; , And display means 703 for displaying an image. Accordingly, the stages 301 and 302 are controlled on the basis of the coordinate data of the foreign matter (what is assumed to be false information) detected from the arithmetic processing circuit 400, and an image that is assumed to be false information is displayed on the display means 703 and observed. The false information can be confirmed by the optical observation microscope 700. That is, the position of the detection coordinate stored in the storage device 427 is moved within the field of view of the optical observation microscope 700, the stages 301 and 302 are moved, the image within the field of view is detected by the optical observation microscope 700, and displayed on the display means 703. Alternatively, it is stored in the image memory 704 as numerical image data. This data can also be displayed again when needed. Further, the data stored in the image memory 704 can be provided to the CPU 417 of the arithmetic processing circuit 400, and can be observed later together with the image data transferred from another foreign substance inspection apparatus. In any case, as the optical observation microscope 700, the bright field microscope having the high resolution, the dark field microscope having the illumination optical system 100, the dark field microscope having incoherent illumination, the phase contrast microscope, A confocal microscope may be used.

また、上記条件だしにおいて、ステップS41におけるチップマトリックスと、ステップS45における検査したい異物サイズとを入力して設定するだけで、条件だしを完了させることができる。すなわち、チップマトリックスと異物サイズ(異物サイズに応じた感度でも良い。)の入力設定は、条件だしにおける必須設定条件である。
また、ステップS43におけるフィルタ確認、ステップS44における倍率m1の設定、ステップS46における感度確認、ステップS47におけるインヒビット(非検査領域)の設定、およびステップS49における虚報確認は、オプション設定条件である。また、しきい値設定において、安定側のしきい値(大きなしきい値)で使用することにより虚報の発生を抑えることができ、逆に、しきい値を小さくすることにより多少の虚報は出ても、高感度の異物を検査することができる。前者は、ウエハの処理装置の品質管理(異常になったことを見つける。)に向き、後者は、不良欠陥の発生状況を解析(不良発生原因の究明のための異物欠陥の分類)するのに向く。
Further, in the above condition setting, the condition reading can be completed only by inputting and setting the chip matrix in step S41 and the foreign substance size to be inspected in step S45. That is, the input setting of the chip matrix and the foreign matter size (sensitivity according to the foreign matter size may be used) is an essential setting condition in the condition setting.
Also, the filter confirmation in step S43, the setting of the magnification m1 in step S44, the sensitivity confirmation in step S46, the inhibition (non-inspection area) setting in step S47, and the false alarm confirmation in step S49 are optional setting conditions. Also, in setting the threshold value, it is possible to suppress the generation of false alarms by using the threshold value on the stable side (large threshold value). Conversely, by making the threshold value small, some false alarms are generated. However, it is possible to inspect highly sensitive foreign matter. The former is suitable for quality control of wafer processing equipment (finding anomalies), and the latter is used to analyze the occurrence of defective defects (classification of foreign object defects for investigation of the cause of defective occurrence). Turn to.

次に、イメージセンサ205,206から検出され、A/D変換器401でA/D変換されて画像メモリ404に記憶される散乱光画像からCPU417が行なう異物粒径推定について、図47を用いて説明する。即ち、散乱光の信号レベル(差分値ssが望ましい)は、散乱光を発生する粒子あるいは傷等の大きさに対応している。従って、CPU417は、レーザパワー、検査時の偏光板208、空間フィルタ202、照明の角度φ1、α1等の条件に応じて算出される補正係数k(t)を検出信号ssに乗じることにより、補正された検出信号ss'を、異物あるいは欠陥のサイズdに対応付けすることができる。そこで、CPU417は、このように求めた異物あるいは欠陥のサイズ情報を上記条件だしにおいてステップS45における検出サイズ指定に用いることができる。
また、図47に示すようにTDIイメージセンサ205a、206aによって検出されて画像メモリ404に記憶される検出画像における異物を示す画像の大きさ(異物の像の広がりを示す画素数)と異物の大きさには一定の傾向が見られるので、CPU417が画像メモリ404に記憶された検出画像から異物を示す画素数を計数することによって異物粒径を対応付けすることが可能となる。特に、異物の大きさが0.13μm〜0.2μm程度においても、異物を示す画像の大きさと相関が有ることに見出すことができ、異物の大きさ(粒径)を推定することが可能となる。
また、一つの画素内に入る異物サイズであり、且つ信号レベルがイメージセンサ205、206のダイナミックレンジを越えるような場合には、以下のような方法で異物サイズを推定することができる。即ち、一つの画素に入る場合であっても、図48(a)に示すように、広がりを持って結像されるため、この広がり部分の立ち上がりと立ち下がりの幅(あるしきい値の幅W)からピークレベル、即ちダイナミックレンジを越えた信号強度を推定することができる。この場合、図48(b)に示すように、イメージセンサ205,206のカバーガラス220を特定の表面粗さにすることで、カバーガラス220の表面で散乱を生じさせ、強制的に広がりを作ることで、更に検出画像から異物サイズの推定を容易にすることができる。
Next, foreign particle size estimation performed by the CPU 417 from the scattered light image detected from the image sensors 205 and 206, A / D converted by the A / D converter 401 and stored in the image memory 404 will be described with reference to FIG. explain. That is, the signal level of scattered light (difference value ss is desirable) corresponds to the size of particles or scratches that generate scattered light. Accordingly, the CPU 417 corrects the detection signal ss by multiplying the detection signal ss by a correction coefficient k (t) calculated according to conditions such as the laser power, the polarizing plate 208 at the time of inspection, the spatial filter 202, and the illumination angles φ1 and α1. The detected signal ss' can be associated with the foreign substance or defect size d. Therefore, the CPU 417 can use the size information of the foreign matter or defect thus obtained for the detection size designation in step S45 under the above conditions.
In addition, as shown in FIG. 47, the size of the image indicating the foreign matter (the number of pixels indicating the spread of the foreign matter image) and the size of the foreign matter in the detected image detected by the TDI image sensors 205a and 206a and stored in the image memory 404. Since there is a certain tendency, the CPU 417 can associate the particle size of the foreign object by counting the number of pixels indicating the foreign object from the detected image stored in the image memory 404. In particular, even when the size of the foreign matter is about 0.13 μm to 0.2 μm, it can be found that there is a correlation with the size of the image showing the foreign matter, and the size (particle size) of the foreign matter can be estimated. Become.
In addition, when the size of the foreign matter falls within one pixel and the signal level exceeds the dynamic range of the image sensors 205 and 206, the foreign matter size can be estimated by the following method. That is, even when entering one pixel, as shown in FIG. 48 (a), since the image is formed with a spread, the width of the rise and fall of this spread portion (the width of a certain threshold) The signal intensity exceeding the peak level, that is, the dynamic range can be estimated from W). In this case, as shown in FIG. 48B, the cover glass 220 of the image sensors 205 and 206 is made to have a specific surface roughness, thereby causing scattering on the surface of the cover glass 220 to forcibly spread. Thus, it is possible to further easily estimate the size of the foreign matter from the detected image.

次に、本発明に係る異物検査装置による複数の検査について説明する。即ち、複数の検査は、例えばダイナミックレンジを稼ぐために、エリア優先、標準、感度優先などのように照明光のパワーを大きくした条件と標準の条件と小さくした条件で、被検査対象基板1の表面を検査し、その結果を検査欠陥としてCPU417は出力するものである。CPU417は、上記複数の検査結果を単純に統合して検査結果マップ(検査結果マップとは、被検査対象基板1内において異物等の欠陥が検出された位置座標に欠陥のマークをプロットとした図面。)を出力することができる。また、CPU417は、マップでなく、異物の座標リスト、あるいは異物の検出信号レベル等を示すリストやマップでもよい。また、複数の検査としては、ダイナミックレンジを稼ぐためだけではなく、より微細な傷や異物等の欠陥を検出できるように、例えばステージ301,302の走行時間を変えたものでも良い。更には、照明光学系100による照明方向α1、φ1(ゼロも含む)、φ2(ゼロも含む)の条件、偏光板208の有無、白色照明500とレーザ照明100とを用いる条件等を変えたものであっても良い。   Next, a plurality of inspections by the foreign matter inspection apparatus according to the present invention will be described. That is, in order to increase the dynamic range, for example, a plurality of inspections are performed under the condition that the illumination light power is increased and the standard conditions are reduced, such as area priority, standard, and sensitivity priority. The surface is inspected, and the CPU 417 outputs the result as an inspection defect. The CPU 417 simply integrates the plurality of inspection results, and shows an inspection result map (inspection result map is a drawing in which defect marks are plotted at position coordinates where a defect such as a foreign object is detected in the inspection target substrate 1. .) Can be output. Further, the CPU 417 may not be a map, but may be a foreign matter coordinate list or a list or map showing the foreign matter detection signal level. In addition, as the plurality of inspections, not only to increase the dynamic range, but also, for example, the travel times of the stages 301 and 302 may be changed so that defects such as finer scratches and foreign matters can be detected. Furthermore, the illumination direction α1, φ1 (including zero) and φ2 (including zero) conditions of the illumination optical system 100, presence / absence of the polarizing plate 208, conditions for using the white illumination 500 and the laser illumination 100, and the like are changed. It may be.

また、CPU417における処理方法も、複数の検査条件で検査した欠陥の補正された検出信号レベルss'を、各次元(照明光のパワー、照明方向、偏光板の有無、白色照明とレーザ照明)の空間にマッピングして、空間内における距離からクラス分けした(分類した)結果であっても良い。例えば、図49に示すように、x軸に、レーザ照明系100による検出信号レベルss'を、y軸に、別の照明系(白色照明系500や図50に示す照明系とがある。)による検出信号レベルss'をプロットする。これにより、予め設定した直線y=βxによって、これらのプロットの位置を2つの領域に分類することができる。そして、この分類結果は、異物の特徴を示すことになる。別の照明系として、図50に示す照明系を用いる場合には、y>βxの領域にプロットされた異物等の欠陥は、斜方照明でさほど光らない傷や平坦な異物491であり、y<βxの領域にプロットされた異物等の欠陥は比較的高さのある異物492であることが実験によって確認されている。ここで、この境界線は、上記の直線である必要はなく、任意の曲線、あるいは複数の任意の直線もしくは曲線でもよい。また、これらの距離を求める空間は、複数の次元を持たせても良い。さらに、これらの複数の検査は、検出器205、206により、同時に検査されるものであっても良い。図50に示す照明系は、図3に示すレーザ光束10、11、12を斜方照明するのに変わって、直線状の微細ミラー240を、対物レンズ201と被検査対象基板1との間に挿着し、直線状の微細ミラー240でレーザ光束10を反射させて被検査対象基板1に対してほぼ垂直にビーム光束3を照明するものである。従って、被検査対象基板1からの0次回折光(正反射光)は、直線状の微細ミラー240で遮光され、1次以上の回折光が対物レンズ201を通過することになる。なお、直線状の微細ミラー240は、空間フィルタ202の面においては、空間フィルタ202の機能を果たすことができるように十分細い直線状の帯であることが好ましい。   Further, the processing method in the CPU 417 also applies the detection signal level ss ′ corrected for defects inspected under a plurality of inspection conditions in each dimension (illumination light power, illumination direction, presence / absence of polarizing plate, white illumination and laser illumination). It may be a result of mapping into space and classifying (classifying) from distance in the space. For example, as shown in FIG. 49, the detection signal level ss ′ by the laser illumination system 100 is on the x axis, and another illumination system is on the y axis (the white illumination system 500 and the illumination system shown in FIG. 50). Plot the detection signal level ss' by. As a result, the positions of these plots can be classified into two regions according to a preset straight line y = βx. The classification result indicates the characteristics of the foreign matter. When the illumination system shown in FIG. 50 is used as another illumination system, a defect such as a foreign substance plotted in a region where y> βx is a flaw that does not shine by oblique illumination or a flat foreign substance 491, and y It has been confirmed by experiments that defects such as foreign matter plotted in the region of <βx are foreign matter 492 having a relatively high height. Here, the boundary line does not have to be the straight line described above, and may be an arbitrary curve, or a plurality of arbitrary straight lines or curves. The space for obtaining these distances may have a plurality of dimensions. Further, the plurality of inspections may be performed simultaneously by the detectors 205 and 206. 50, instead of obliquely illuminating the laser beams 10, 11, and 12 shown in FIG. 3, a linear fine mirror 240 is disposed between the objective lens 201 and the substrate 1 to be inspected. The laser light beam 10 is reflected by the linear fine mirror 240, and the beam light beam 3 is illuminated almost perpendicularly to the substrate 1 to be inspected. Therefore, the 0th-order diffracted light (regular reflected light) from the substrate 1 to be inspected is shielded by the linear fine mirror 240, and the 1st-order or higher-order diffracted light passes through the objective lens 201. Note that the linear fine mirror 240 is preferably a sufficiently thin linear band on the surface of the spatial filter 202 so that the function of the spatial filter 202 can be achieved.

次に、本発明に係る異物検査装置と外部装置との接続について説明する。即ち、CPU471は、本発明に係る異物検査装置の全体を制御するものである。従って、検査結果、あるいは検査のための条件(特にしきい値マップ)等は、CPU417に接続された記憶装置427内に格納される。そして、これら記憶装置427に格納された検査結果、あるいは検査条件を、ローカルエリアネットワーク428あるいはモデムを介して他の計算機と結ぶことが望まれる。特に、インターネットと結ぶことにより、異物検査装置における検査条件の改善、異物検査装置の問題の状況等を、異物検査装置を使用するユーザと異物検査装置のメーカとの間でやり取りすることができる。これらのデータのやり取りでは、異物検査装置メーカとユーザとの間で、暗号キーを持ち、データを暗号化することにより、機密を保持することができる。また、異物検査装置によって検査された異物等の検査結果に基づく、プロセス処理装置におけるプロセス条件の改善、プロセス処理装置の問題の状況等を、プロセス処理装置を使用するユーザとプロセス処理装置のメーカとの間でやり取りすることも可能となる。
また、本発明に係る画像処理装置400をプログラム可能なシステムで構成することにより、図4、図28、図29、図30、図31に示しアルゴリズムを書き換えて実行することができる。これらのアルゴリズムは、ウエハ表面の酸化膜等の干渉による信号強度の部分的な変動に対応するためのもので、所謂色むら対応アルゴリズムを実現することができる。
Next, connection between the foreign matter inspection apparatus according to the present invention and an external apparatus will be described. That is, the CPU 471 controls the entire foreign matter inspection apparatus according to the present invention. Accordingly, the inspection result, the conditions for inspection (particularly the threshold map), and the like are stored in the storage device 427 connected to the CPU 417. Then, it is desired that the inspection results or inspection conditions stored in these storage devices 427 are connected to other computers via the local area network 428 or a modem. In particular, by connecting to the Internet, it is possible to exchange the improvement of the inspection conditions in the foreign substance inspection apparatus, the problem status of the foreign substance inspection apparatus, and the like between the user who uses the foreign substance inspection apparatus and the manufacturer of the foreign substance inspection apparatus. In the exchange of these data, confidentiality can be maintained by having the encryption key between the foreign substance inspection apparatus manufacturer and the user and encrypting the data. In addition, based on the inspection results of foreign matter inspected by the foreign matter inspection device, improvement of process conditions in the process processing device, status of problems of the process processing device, etc., the user of the process processing device and the manufacturer of the process processing device It is also possible to communicate between the two.
Also, by configuring the image processing apparatus 400 according to the present invention with a programmable system, the algorithms shown in FIGS. 4, 28, 29, 30, and 31 can be rewritten and executed. These algorithms are for dealing with partial fluctuations in signal intensity due to interference of oxide films on the wafer surface, and so-called color unevenness correspondence algorithms can be realized.

次に、以上説明した本発明に係る欠陥検査装置を用いた半導体等の製造ラインおよびその製造方法について図32〜図34を用いて説明する。
図32に示すように、本発明に係る欠陥検査装置を用いた半導体等の製造ラインは、製造工程601乃至609、検査装置610乃至612、プローブ検査工程614、データ解析システム613により構成される。
製造工程は、特に、歩留まりへの影響の大きい(歩留まりを左右する)工程601、605、608、609を含み、これらの工程は、上記本発明に係る欠陥検査装置等の検査装置612により常時監視される。また、この監視により、工程間の異常、例えば工程601、606間で異常が検出された際は、この間の工程602、603、604が、検査装置610により監視され、異常を作り込む工程、あるいは装置を同定する。また、特に重要な工程607は、検査装置611により占有的に監視される。
Next, a manufacturing line for semiconductors and the like using the defect inspection apparatus according to the present invention described above and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 32, a semiconductor production line using the defect inspection apparatus according to the present invention includes manufacturing processes 601 to 609, inspection apparatuses 610 to 612, a probe inspection process 614, and a data analysis system 613.
In particular, the manufacturing process includes processes 601, 605, 608, and 609 that have a large influence on the yield (which affects the yield), and these processes are constantly monitored by the inspection apparatus 612 such as the defect inspection apparatus according to the present invention. Is done. When an abnormality between processes is detected by this monitoring, for example, an abnormality is detected between the processes 601 and 606, the processes 602, 603, and 604 are monitored by the inspection device 610 to create an abnormality, or Identify the device. Also, a particularly important step 607 is exclusively monitored by the inspection device 611.

ところで、所望の工程だけの異物あるいは最表面に付着した異物等の欠陥を、高い識別精度で検査できるためには、この工程のプロセス処理を実施する前とプロセス処理を実施した後とにおいて、本発明に係る異物検査装置612による異物等の欠陥検査を実施し、プロセス処理後の欠陥検査結果とプロセス処理前の欠陥検査結果との論理差を求めると良い。ここで、この論理差に基いて判断する際、当工程以前に発生した異物を、当工程で発生した欠陥と誤って判断されることがあってはならない。むしろ、この欠陥は見逃した方がよい。それは、誤った判断に基づいて、欠陥が発生しないように対策が施されることとなるためである。   By the way, in order to be able to inspect defects such as foreign matter only in a desired process or foreign matter adhering to the outermost surface with high identification accuracy, this process is performed before and after performing the process process of this process. It is preferable to perform a defect inspection of a foreign matter or the like by the foreign matter inspection apparatus 612 according to the invention and obtain a logical difference between the defect inspection result after the process processing and the defect inspection result before the process processing. Here, when making a determination based on this logical difference, a foreign matter generated before this process must not be erroneously determined as a defect generated in this process. Rather, this defect should be missed. This is because measures are taken so as not to cause defects based on erroneous determinations.

ところが、上記論理差によって、当プロセス処理工程で発生した異物等の欠陥のみを、必ずしも検出することができない。これは、以下のような理由による。その理由は、例えば、成膜等により異物等の欠陥の表面に膜が形成され、その結果異物等の欠陥サイズが大きくなり、検査感度が向上し、成膜前から存在していた欠陥が、成膜後には検査されることになるためである。即ち、実は、以前から付いていたはずの欠陥がその成膜工程前では検査されずに該成膜工程後に発見され、該成膜工程で発生したように間違えて判断されることになる。   However, due to the above logical difference, it is not always possible to detect only defects such as foreign matters generated in the process processing step. This is due to the following reasons. The reason is that, for example, a film is formed on the surface of a defect such as a foreign substance due to film formation or the like, and as a result, the defect size of the foreign substance or the like is increased, the inspection sensitivity is improved, and the defect existing before the film formation is This is because the film is inspected after the film formation. In other words, in fact, a defect that should have been attached before is not detected before the film forming process, but is found after the film forming process, and is mistakenly determined as occurring in the film forming process.

そこで、当成膜工程前の検査時に、予め、例えば倍率m1を小さくしてしきい値を下げて検査感度を上げておくことによって以前から付いていた微細な欠陥を検出できるようになり、間違った判断をなくすことができる。このように、当成膜工程前の検査感度を上げると誤検出(虚報)が増えることになるが、図51に示すように、該工程前後の論理差(B−A)を取ることによって問題とはならない。しかし、被検査対象基板1のチップ内の領域毎に、プロセス処理の前後で表面の状態が変わり得る。このため、プロセス処理前に、全体的にしきい値を下げたとしても、背景レベルが高く、結果的にしきい値が大きく事実上非検査状態もしくは低感度状態になってしまう領域が存在し、この領域からは以前から付いていた微細な欠陥が検出することができなくなる。   Therefore, at the time of the inspection before the film forming process, for example, by reducing the magnification m1 and lowering the threshold value to increase the inspection sensitivity in advance, it becomes possible to detect a fine defect that has been attached before, which is wrong. Judgment can be eliminated. As described above, if the inspection sensitivity before the film forming process is increased, false detection (false report) increases. However, as shown in FIG. 51, the problem is caused by taking the logical difference (B−A) before and after the process. Must not. However, the state of the surface may change before and after the process for each region in the chip of the substrate 1 to be inspected. For this reason, even if the threshold value is lowered overall before processing, there is a region where the background level is high, resulting in a large threshold value and a practically non-inspection or low sensitivity state. From the area, it becomes impossible to detect a fine defect that has been attached.

そこで、本発明に係る欠陥検査装置612の演算処理回路400のCPU417において、Ib<Tbの場合において、Ia>Thaとして検出され、且つIa>κ・Thbのときのみ、当該プロセス処理工程Pで発生した欠陥と判断する。すなわち、当該プロセス処理工程P前の検査で、可能な限り検査感度を上げて検査しても欠陥が検出することができなかった場合において、当該プロセス処理工程後の検査で検査感度を落してしきい値を上げても欠陥が検出された場合のみ、当該プロセス処理工程Pで発生した欠陥と判断し、当該プロセス処理工程後の検査で検査感度を落してしきい値をκ倍上げても欠陥が検出されない場合には、この欠陥を見逃す処理をして誤った判断をなくすことができる。それは、当該プロセス処理工程で生じた欠陥と判断される確率が低下するからである。当然、Ib≧Thbの場合には以前に発生した欠陥とみなすことができる。
但し、Iaは、当該プロセス処理工程後の検査において検出された欠陥の検出信号レベル、Ibは、当該プロセス処理工程前の検査において検出された欠陥の検出信号レベルを示す。Thaは、当該プロセス処理工程後のしきい値マップ格納手段419から得られる検査しきい値レベル、Thbは、当該プロセス処理工程前の可能な限り下げたしきい値マップ格納手段419から得られる検査しきい値レベルを示す。κは、1を越えた係数で、Thbに応じて決定される。なお、欠陥検査装置の演算処理回路400の比較回路414等では、IaとTha、IbとThbとについて比較されることになる。
Therefore, in the CPU 417 of the arithmetic processing circuit 400 of the defect inspection apparatus 612 according to the present invention, when Ib <Tb, it is detected as Ia> Tha, and is generated in the process step P only when Ia> κ · Thb. Judged as a defect. That is, in the inspection before the process processing step P, when a defect cannot be detected even if the inspection sensitivity is increased as much as possible, the inspection sensitivity is lowered in the inspection after the process processing step. Only when a defect is detected even if the threshold value is increased, it is determined that the defect has occurred in the process processing step P. Even if the inspection sensitivity is lowered in the inspection after the process processing step and the threshold is increased by κ, the defect is detected. If no error is detected, a process of overlooking this defect can be performed to eliminate erroneous determination. This is because the probability that it is determined that the defect has occurred in the process processing step decreases. Of course, when Ib ≧ Thb, it can be regarded as a defect that has occurred previously.
However, Ia indicates the detection signal level of the defect detected in the inspection after the process processing step, and Ib indicates the detection signal level of the defect detected in the inspection before the process processing step. Tha is an inspection threshold level obtained from the threshold map storage means 419 after the process processing step, and Thb is an inspection obtained from the threshold map storage means 419 lowered as much as possible before the process processing step. Indicates the threshold level. κ is a coefficient exceeding 1, and is determined according to Thb. In the comparison circuit 414 of the arithmetic processing circuit 400 of the defect inspection apparatus, Ia and Tha and Ib and Thb are compared.

従って、CPU417が行なう上記欠陥判定処理には、しきい値マップ格納手段419からえられて記憶装置427に記憶されたプロセス処理工程前(場合によってはプロセス処理工程後も)のチップ全域あるいはこれに準じる領域のしきい値レベル(しきい値画像)、およびメモリ404から得られて記憶装置427に記憶されたプロセス工程前後の欠陥検出信号が必要となる。重要なのは、プロセス処理工程前の検査のときのしきい値マップの情報を記憶装置427に記憶しておき、このしきい値マップの情報を用いてプロセス処理工程後の検査のときのしきい値(κ・Tha)を決める係数κを決定することにある。当然、Thaは、プロセス処理工程後の検査のときに、閾値算出手段418において算出されることになる。
更に、欠陥検査装置612が工程602、603、604等に対して監視する監視手法について説明する。第1の手法は、ロット内のウエハに着目し、工程を経るごとの着目ウエハの異物等の欠陥の付着の状態(変化)を監視する同一ウエハによる工程監視手法である。第2の手法は、あるプロセス装置あるいは工程に着目し、その工程を通過するウエハの前後の状態を監視することにより、そのプロセス装置あるいは工程の状態を監視する手法である。いずれも、工程の状態を監視するという点では、共通するが、第1の手法は工程間を比較し、状態の悪い工程を探すのが目的であり、第2の手法はある工程の経時的な変化を比較することが主な目的である。つまり、第2の手法は、突発的な異物発生等の異変をモニタしたり、あるいは何らかの異物等の欠陥低減対策を実施後の効果を評価することなどを目的とする。
Therefore, the defect determination processing performed by the CPU 417 is performed on the entire chip area before or after the process processing step (possibly after the process processing step) obtained from the threshold map storage means 419 and stored in the storage device 427. The threshold level (threshold image) of the conforming area and the defect detection signal before and after the process step obtained from the memory 404 and stored in the storage device 427 are required. What is important is that information on the threshold map at the time of the inspection before the process processing step is stored in the storage device 427, and the threshold at the time of the inspection after the process processing step is stored using this threshold map information. The purpose is to determine a coefficient κ that determines (κ · Tha). Naturally, Tha is calculated by the threshold value calculation means 418 during the inspection after the process processing step.
Further, a monitoring method that the defect inspection apparatus 612 monitors for the processes 602, 603, 604, etc. will be described. The first technique is a process monitoring technique using the same wafer that focuses on wafers in a lot and monitors the attachment state (change) of defects such as foreign matters on the wafer of interest every time a process is performed. The second technique is a technique for paying attention to a certain process apparatus or process, and monitoring the state of the process apparatus or process by monitoring the state before and after the wafer passing through the process. Both are common in that the state of a process is monitored, but the first method is for comparing processes and searching for a process with a bad state, and the second technique is for a certain process over time. The main purpose is to compare different changes. That is, the second method is intended to monitor anomalies such as sudden occurrence of foreign matter, or to evaluate the effect after implementing measures for reducing defects such as some foreign matter.

ここで、検査装置612による特に、特定のプロセス工程あるいはその装置に着目する管理は、当工程でどのように欠陥が増減しているかを知ることができる。さらに、この管理において、特に、ここで検出した異物のサイズを用い、その異物の当工程での致命性を判定することにより、当異物の対策の重要性を知ることができ、対策を実施するときの動機付けとなり、大変有効となる。つまり、異物等の欠陥の対策効果の大きさを知ることにより、対策への意識がより強く意識され、対策行動に結び付けることができる。
以上説明したように、監視され、取り込まれたデータは、データ解析システム613に取り込まれ、異常の発生、プローブ検査工程614からのデータとの関連から歩留まりとの関連、等が解析される。
更に、上記検査装置610、611、612には、上記本発明に係る欠陥検査装置の他、光明視野検査、SEM検査等の検査装置が使用されている。これらの検査装置はそれぞれの特長があり、検出できる異物が異なっている。そこで、これらの検査装置を併用することにより検査の信頼性をトータルで向上できる。また、これらの検査装置は、その検出原理から、検査時間(検査のスループット)にも差異がある。高スループットの上記欠陥検査方式のレーザ散乱方式は、微粒子の検査には適しているが、レーザの干渉性により検出時の捕捉率が低い。光明視野検査は、捕捉率は高いが、比較検査時のためサンプリング時に高い解像度を必要とするため、スループットが低い。電子線を利用した検査は、SNが低いため検査の高速化は難しいが、高解像の検査が可能な上導通不良等の検査に向く。
Here, in particular, the management that focuses on a specific process step or its apparatus by the inspection apparatus 612 can know how defects are increased or decreased in this process. Furthermore, in this management, in particular, by using the size of the foreign matter detected here and determining the criticality of the foreign matter in this process, the importance of the measure against the foreign matter can be known and the countermeasure is implemented. It becomes a motivation of time and becomes very effective. That is, by knowing the magnitude of the countermeasure effect of the defect such as a foreign object, the consciousness of the countermeasure is more strongly conscious and can be linked to the countermeasure action.
As described above, the monitored and captured data is captured by the data analysis system 613, and the occurrence of abnormality, the relationship with the yield from the relationship with the data from the probe inspection process 614, and the like are analyzed.
Furthermore, in addition to the defect inspection apparatus according to the present invention, inspection apparatuses such as bright bright field inspection and SEM inspection are used for the inspection apparatuses 610, 611, and 612. These inspection apparatuses have their respective features, and different foreign substances can be detected. Therefore, the reliability of inspection can be improved in total by using these inspection apparatuses in combination. In addition, these inspection apparatuses have a difference in inspection time (inspection throughput) from the detection principle. The high-throughput laser scattering method of the defect inspection method is suitable for inspection of fine particles, but the capture rate at the time of detection is low due to the coherence of the laser. The bright-field inspection has a high capture rate, but has a low throughput because it requires a high resolution at the time of sampling because it is a comparative inspection. The inspection using an electron beam is difficult to increase the inspection speed because the SN is low, but is suitable for inspection of poor conduction and the like, which enables high-resolution inspection.

LSI製造工程では、感度、スループット、検出できる対象等を考慮しながらこれらの検査装置をシステム化する必要がある。
図33に示すように、それぞれの検査装置が、24から27へ、25から28へ、26から29へと検出可能な異物等の欠陥を増やし、システムのトータルの検出数を増やすことにより、全体で高い性能を有するシステムを構築することができる。
図34に量産立ち上げ時の歩留まりの推移30を示す。また、欠陥数の推移31も同時に示す。歩留まりが向上するにつれて欠陥数が低下する。しかしながら、歩留まりが立ち上がった状況でも突発的に欠陥数が上昇し歩留まりを低下させることがある。そこで、これらの欠陥発生をいち早く知り、欠陥発生工程の生産を一時的に止め欠陥発生原因を対策する必要がある。そのため、本発明に係る異物等の欠陥検査装置が必要になる。
In the LSI manufacturing process, it is necessary to systemize these inspection apparatuses in consideration of sensitivity, throughput, detectable objects, and the like.
As shown in FIG. 33, each inspection apparatus increases the total number of detections of the system by increasing defects such as foreign matter that can be detected from 24 to 27, from 25 to 28, and from 26 to 29. A system with high performance can be constructed.
FIG. 34 shows the yield transition 30 at the start of mass production. A transition 31 of the number of defects is also shown at the same time. As the yield increases, the number of defects decreases. However, even when the yield rises, the number of defects may suddenly increase and the yield may decrease. Therefore, it is necessary to know the occurrence of these defects quickly and temporarily stop the production of the defect generation process to take measures against the cause of the defect. Therefore, a defect inspection apparatus for foreign matter or the like according to the present invention is required.

本発明に係る被検査対象基板の一実施例であるメモリLSIが配列される半導体ウエハを示す図である。It is a figure which shows the semiconductor wafer with which memory LSI which is one Example of the to-be-inspected board | substrate which concerns on this invention is arranged. 本発明に係る被検査対象基板の他の実施例であるマイコン等のLSIが配列される半導体ウエハを示す図である。It is a figure which shows the semiconductor wafer with which LSI, such as a microcomputer, which is another Example of the board | substrate to be tested which concerns on this invention is arranged. 本発明に係る欠陥検査装置の第1の実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 1st Embodiment of the defect inspection apparatus which concerns on this invention. 図3に示す画像処理部の第2の実施例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the 2nd Example of the image process part shown in FIG. 本発明に係る半導体ウエハ等の被検査対象基板上にスリット状のビームを照明する方法および検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method and the detection method of illuminating a slit-shaped beam on to-be-inspected board | substrates, such as a semiconductor wafer concerning this invention. 本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズによる照明光束を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the illumination light beam by the illumination lens which has a conical curved surface which concerns on this invention. 本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズの製造方法の第1の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st Example of the manufacturing method of the illumination lens which has a conical curved surface which concerns on this invention. 本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズの製造方法の第2の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd Example of the manufacturing method of the illumination lens which has a conical curved surface which concerns on this invention. 本発明に係る照明光学系を示すy方向およびx方向からみた側面図である。It is the side view seen from the y direction and x direction which shows the illumination optical system which concerns on this invention. 本発明に係る照明光学系において一つのレーザ光源を用いて3方向からスリット状のビームを半導体ウエハ等の被検査対象基板上に照明するための光学系を示す平面図である。It is a top view which shows the optical system for illuminating the to-be-inspected board | substrates, such as a semiconductor wafer, from 3 directions using one laser light source in the illumination optical system which concerns on this invention. 本発明に係る照明方向及び検出方向と、照明方向によるパターンからの回折光とを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the illumination direction and detection direction which concern on this invention, and the diffracted light from the pattern by an illumination direction. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して45度方向からスリット状のビームを照明したときの0次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にしたときの検出光学系の対物レンズの開口との関係を示す図である。The state of generation of the 0th-order diffracted light pattern when the slit-shaped beam is illuminated from the 45 ° direction with respect to the main straight line group of the circuit pattern according to the present invention, and the objective lens of the detection optical system when the optical axis is vertical It is a figure which shows the relationship with opening. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して平行な方向からスリット状のビームを照明したときの0次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にしたときの検出光学系の対物レンズの開口との関係を示す図である。The state of generation of a 0th-order diffracted light pattern when a slit-shaped beam is illuminated from a direction parallel to the main straight line group of the circuit pattern according to the present invention and the objective lens of the detection optical system when the optical axis is vertical It is a figure which shows the relationship with opening. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して異なる45度方向からスリット状のビームを照明する際交わらないよう照明し、TDIセンサで検出する検出領域との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the detection area which illuminates so that it may not cross when illuminating a slit-shaped beam from a different 45 degree direction with respect to the main straight line group of the circuit pattern which concerns on this invention, and is detected with a TDI sensor. 本発明に係る欠陥検査装置の第2の実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of the defect inspection apparatus which concerns on this invention. 異物からの射出角度と検出信号強度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the injection angle from a foreign material, and detection signal strength. 検出光学系の光軸を傾けた場合にこの傾きに合わせてTDIセンサの受光面を傾けた場合の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example at the time of inclining the light-receiving surface of a TDI sensor according to this inclination when the optical axis of a detection optical system is inclined. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して異なる45度方向からスリット状のビームを照明したとき、繰り返しパターンから生じる回折光縞を示す平面への投影図である。It is a projection view on the plane which shows the diffracted light fringe which arises from a repetitive pattern, when a slit-shaped beam is illuminated with respect to the main straight line group of the circuit pattern which concerns on this invention from a different 45 degree direction. 本発明に係る検出光学系のフーリエ変換面での繰り返しパターンからの回折光縞と、該回折光縞と空間フィルタとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the diffracted light fringe from the repeating pattern in the Fourier-transform surface of the detection optical system which concerns on this invention, and this diffracted light fringe and a spatial filter. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して45度方向からスリット状のビームを照明したときの0次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にしたときおよびy方向に傾けたときの検出光学系の対物レンズの開口との関係を示す図である。The generation state of the 0th-order diffracted light pattern when the slit-shaped beam is illuminated from the 45 degree direction with respect to the main straight line group of the circuit pattern according to the present invention, and when the optical axis is made vertical and tilted in the y direction It is a figure which shows the relationship with the opening of the objective lens of a detection optical system. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して平行な方向からスリット状のビームを照明したときの0次回折光パターンの発生状況と該0回折光パターンが入り込まない検出光学系の対物レンズの開口の位置を示す図である。The state of generation of the 0th-order diffracted light pattern when the slit-shaped beam is illuminated from a direction parallel to the main straight line group of the circuit pattern according to the present invention and the objective lens of the detection optical system in which the 0-diffracted light pattern does not enter It is a figure which shows the position of opening. 本発明に係る回路パターンの主要な直線群に対して45度方向から長手方向が照明方向を向けてスリット状のビームを照明する実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which illuminates a slit-shaped beam by making the longitudinal direction turn into an illumination direction from the 45 degree direction with respect to the main straight line group of the circuit pattern which concerns on this invention. 図22に示すスリット状のビームを照明したとき、必要とする特殊なTDIセンサを示す図である。It is a figure which shows the special TDI sensor required when the slit-shaped beam shown in FIG. 22 is illuminated. 本発明に係る酸化膜等の絶縁膜上に存在する異物からの散乱光の干渉モデルを示す側面図である。It is a side view which shows the interference model of the scattered light from the foreign material which exists on insulating films, such as an oxide film concerning this invention. 酸化膜等の絶縁膜上に存在する異物を検出するために複数の検出方向から異物からの散乱光を検出する実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Example which detects the scattered light from a foreign material from several detection directions, in order to detect the foreign material which exists on insulating films, such as an oxide film. ある波長の照明光を照射した場合の酸化膜等の絶縁膜の膜厚変化と検出信号との関係、および、3つの異なる波長の照明光を照射した場合の酸化膜等の絶縁膜の膜厚変化と検出信号との関係を示す図である。Relationship between change in thickness of insulating film such as oxide film when irradiated with illumination light of certain wavelength and detection signal, and thickness of insulating film such as oxide film when irradiated with illumination light of three different wavelengths It is a figure which shows the relationship between a change and a detection signal. 本発明に係る画像処理部において異物等の欠陥を抽出するための判定基準(閾値)を算出して設定することを説明するウエハと画素の関係を示す図、およびチップ(様々なパターン領域を有する。)と画素の関係を示す図である。The figure which shows calculating and setting the determination standard (threshold value) for extracting defects, such as a foreign material, in the image processing part which concerns on this invention, The figure which shows the relationship between a wafer and a pixel, and a chip (it has various pattern area | regions) .) And a pixel. 本発明に係る画像処理部の第1の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of the image process part which concerns on this invention. 本発明に係る画像処理部の第3の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of the image process part which concerns on this invention. 本発明に係る画像処理部の第4の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 4th Example of the image process part which concerns on this invention. 本発明に係る画像処理部の第5の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 5th Example of the image process part which concerns on this invention. 本発明に係る異物等の欠陥検査装置が設置された半導体の製造ラインの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the manufacturing line of the semiconductor in which defect inspection apparatuses, such as a foreign material, concerning this invention were installed. 半導体の製造ラインにおいて各々の欠陥検査装置が検出可能な異物を増やすことによって、トータルとして高い性能を有するシステムを構築できるということを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that the system which has a high performance as a whole can be constructed | assembled by increasing the foreign material which each defect inspection apparatus can detect in the manufacturing line of a semiconductor. 量産立ち上げ時における歩留まりと欠陥数の推移を示す図である。It is a figure which shows the transition of the yield and the number of defects at the time of mass production start-up. 本発明に係る欠陥検査装置の第4の実施の形態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of 4th Embodiment of the defect inspection apparatus which concerns on this invention. 図35に示す欠陥検査装置の第4の実施の形態に用いられている照明光学系の一実施例の構成をy方向およびx方向から具体的に示す図である。It is a figure which shows concretely the structure of the Example of the illumination optical system used for 4th Embodiment of the defect inspection apparatus shown in FIG. 35 from ay direction and ax direction. 照明光学系によってスリット状のガウスビーム光束を整形して照明効率向上を図る基本思想を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic idea which shapes a slit-shaped Gaussian beam light beam with an illumination optical system, and improves illumination efficiency. 検出器としてTDIイメージセンサを用いた場合における被検査対象基板上の検出領域の光像を受光して撮像する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to receive and image the optical image of the detection area | region on a to-be-inspected board | substrate at the time of using a TDI image sensor as a detector. ガウスビーム光束において標準偏差σ(照明の幅に対応する)を変えたとき、検出領域の周辺部(x0=1)における照度f(x0)の変化を示す図である。When varying the standard deviation σ a (corresponding to the width of the illumination) in the Gaussian beam flux is a diagram illustrating a change in the illuminance f (x 0) in the peripheral portion of the detection area (x 0 = 1). 標準偏差σを0.5、1、2にしたときのガウスビーム光束を照射した際、検出領域の光軸からの長さ(x0)に対する照度f(x0)の変化を示す図である。When irradiated with Gaussian beam flux when the standard deviation σ to 0.5, 1, 2, is a graph showing changes in intensity f (x 0) to the length of the optical axis (x 0) of the detection area . DUV光を受光できるようにしたTDIイメージセンサの実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Example of the TDI image sensor which enabled it to receive DUV light. 本発明に係る欠陥検査装置における条件出しのシーケンスの実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the sequence of condition determination in the defect inspection apparatus which concerns on this invention. 表示手段に表示された条件だしモード選択としきい値事前選択とを行なう画面を示す図である。It is a figure which shows the screen which performs condition setting mode selection and threshold value prior selection which were displayed on the display means. 検出感度・検出面積を表示手段に表示した画面を示す図である。It is a figure which shows the screen which displayed the detection sensitivity and the detection area on the display means. エリア優先、標準、感度優先の場合のしきい値マップと、感度に対する検査面積の関係とを表示手段に表示した画面を示す図である。It is a figure which shows the screen which displayed the threshold value map in the case of area priority, standard, and sensitivity priority, and the relationship of the inspection area with respect to a sensitivity on a display means. 本発明に係る欠陥検査装置において、検出光学系に、空間フィルタの遮光パターンを観察する光学系を備え、光学観察顕微鏡をした実施の形態を示す図である。In the defect inspection apparatus which concerns on this invention, it is a figure which shows the embodiment which provided the optical system which observes the light-shielding pattern of a spatial filter in the detection optical system, and used the optical observation microscope. 本発明に係る鏡面ウエハ上における標準粒子径と評価値(散乱光の検出信号レベル)との実験データに基づく関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship based on the experimental data of the standard particle diameter on the mirror-surface wafer which concerns on this invention, and an evaluation value (detection signal level of scattered light). 検出された画像信号から異物のサイズを推定する実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Example which estimates the size of a foreign material from the detected image signal. レーザ照明系による検出信号レベルと別の照明系による検出信号レベルとから欠陥の種類を分類することができる実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Example which can classify | categorize the kind of defect from the detection signal level by a laser illumination system, and the detection signal level by another illumination system. 本発明に係る欠陥検査装置において、直線状の微細ミラーを用いてビーム光束を明視野照明する場合の照明光学系と検出光学系とを示す概略構成図である。In the defect inspection apparatus according to the present invention, it is a schematic configuration diagram showing an illumination optical system and a detection optical system when a light beam is bright-field illuminated using a linear fine mirror. あるプロセス処理装置Pで処理する前において高感度で欠陥検査を実施し、該処理後において最適感度で欠陥検査を実施し、その論理差(B−A)を示す図である。It is a figure which performs a defect inspection with high sensitivity before processing with a certain process processing apparatus P, performs a defect inspection with optimal sensitivity after the processing, and shows the logical difference (B-A). 本発明に係る欠陥検査装置において、微小異物から広がりを持った大きな異物まで高S/N比でもって欠陥判定できる構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which can determine a defect with a high S / N ratio in the defect inspection apparatus which concerns on this invention from a large foreign material to a large foreign material with a breadth.

符号の説明Explanation of symbols

1…被検査対象基板(ウエハ)、1a、1b…半導体ウエハ、1aa…メモリLSI、1ab…メモリセル領域、1ac…周辺回路領域、1ad…その他の領域、1ba…マイコン等のLSI、1bb…レジスタ群領域、1bc…メモリ部領域、1bd…CPUコア部領域、1be…入出部領域、2…チップ、3…スリット状ビーム(照明領域)、4…TDIセンサ等のイメージセンサの検出領域、100…照明光学系、101…レーザ光源、102…凹レンズ、103…凸レンズ、104…円錐曲面を持つ照明レンズ、200…検出光学系、201…対物レンズ(検出レンズ)、202…空間フィルタ、203…結像レンズ、204…ビームスプリッター、205、206…TDIセンサ等の1次元検出器、207…NDフィルタ、208…偏光素子、226…ミラー、227…結像光学系、228…TVカメラ、240…直線状の微細ミラー、300…白色照明系、400…演算処理回路(信号処理系)、401…A/D変換部、402…データメモリ、403…差分処理手段(差分処理回路)、403'…絶対値差分処理回路、404…データメモリ、405…最大最小除去回路、406…2乗算出回路、407…算出回路、408…個数カウント回路、409…2乗和算出回路、410…和算出回路、411…計数回路、412…上限判定基準(正側閾値)算出回路、413…下限判定基準(負側閾値)算出回路、414、415、414'…比較回路、417…CPU(出力手段)、419…閾値マップ格納手段、421…出力手段(表示手段)、422…メモリ位置コントローラ、423…閾値算出回路、424…閾値設定回路、425…平均値算出回路、426…入力手段、427…記憶装置、428…ネットワーク、520、521〜525…オペレータ、531〜535…比較回路、541〜544…掛け算回路、550…論理和回路、600…光学観察顕微鏡、601…検出光学系、602…画像処理系、603…表示手段、604…画像メモリ、610〜612…検査装置、613…データ解析システム、1007…ビーム光束。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Test target substrate (wafer), 1a, 1b ... Semiconductor wafer, 1aa ... Memory LSI, 1ab ... Memory cell area, 1ac ... Peripheral circuit area, 1ad ... Other area, 1ba ... LSI such as microcomputer, 1bb ... Register Group area, 1bc ... Memory area, 1bd ... CPU core area, 1be ... I / O area, 2 ... Chip, 3 ... Slit beam (illumination area), 4 ... Detection area of image sensor such as TDI sensor, 100 ... Illumination optical system, 101 ... laser light source, 102 ... concave lens, 103 ... convex lens, 104 ... illumination lens having a conic surface, 200 ... detection optical system, 201 ... objective lens (detection lens), 202 ... spatial filter, 203 ... imaging Lens, 204 ... Beam splitter, 205, 206 ... One-dimensional detector such as TDI sensor, 207 ... ND filter, 208 Polarizing element, 226... Mirror, 227 .. Imaging optical system, 228... TV camera, 240... Linear fine mirror, 300 .. white illumination system, 400 .. arithmetic processing circuit (signal processing system), 401. , 402 ... data memory, 403 ... difference processing means (difference processing circuit), 403 '... absolute value difference processing circuit, 404 ... data memory, 405 ... maximum / minimum removal circuit, 406 ... square calculation circuit, 407 ... calculation circuit 408... Number counting circuit, 409... Sum of squares calculation circuit, 410... Sum calculation circuit, 411... Counting circuit, 412 ... Upper limit determination criterion (positive threshold) calculation circuit, 413 ... Lower limit determination criterion (negative threshold) calculation Circuits, 414, 415, 414 '... comparison circuit, 417 ... CPU (output means), 419 ... threshold map storage means, 421 ... output means (display means), 422 ... memory position controller Roller, 423 ... Threshold calculation circuit, 424 ... Threshold setting circuit, 425 ... Average value calculation circuit, 426 ... Input means, 427 ... Storage device, 428 ... Network, 520, 521 to 525 ... Operator, 531 to 535 ... Comparison circuit, 541 to 544 ... Multiplication circuit, 550 ... OR circuit, 600 ... Optical observation microscope, 601 ... Detection optical system, 602 ... Image processing system, 603 ... Display means, 604 ... Image memory, 610 to 612 ... Inspection apparatus, 613 ... Data analysis system, 1007.

Claims (6)

被検査対象物を載置して少なくとも一軸方向に移動可能なステージ手段と、
レーザ光源から出射されたレーザビームを長手方向にはほぼ平行光であるスリット状ビームにして前記ステージ手段に載置された被検査対象物の表面の法線方向に対して所定の傾きを有し、前記スリット状ビームの長手方向に沿った照明方向から前記被検査対象物の表面に照明する照明光学系と、
前記被検査対象物上に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しパターンからの回折光パターンを遮光する空間フィルタを有し、前記照明光学系によって照明されたスリット状ビームによって前記被検査対象物上に存在する異物等の欠陥から得られる反射散乱光による像を結像する結像光学系と、
該結像光学系で結像された像を受光して前記ステージの移動と同期して光電変換信号を出力するイメージセンサと、
該イメージセンサから出力された信号に基づいて異物等の欠陥を示す信号を抽出処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置
Stage means for placing the object to be inspected and moving in at least one axial direction;
A laser beam emitted from a laser light source is formed into a slit beam that is substantially parallel light in the longitudinal direction, and has a predetermined inclination with respect to the normal direction of the surface of the object to be inspected placed on the stage means. An illumination optical system that illuminates the surface of the object to be inspected from an illumination direction along the longitudinal direction of the slit beam;
A spatial filter for shielding a diffracted light pattern from at least a repetitive pattern of a circuit pattern present on the object to be inspected, and present on the object to be inspected by a slit beam illuminated by the illumination optical system; An imaging optical system that forms an image of reflected and scattered light obtained from a defect such as a foreign object;
An image sensor that receives an image formed by the imaging optical system and outputs a photoelectric conversion signal in synchronization with the movement of the stage;
A defect inspection apparatus comprising: an image processing unit that extracts a signal indicating a defect such as a foreign substance based on a signal output from the image sensor .
前記イメージセンサをTDIセンサで構成したことを特徴とする請求項1記載の欠陥検査装置 The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the image sensor is a TDI sensor . 前記照明光学系において、前記スリット状ビームを、シリンドリカルレンズを用いて形成することを特徴とする請求項1又は2記載の欠陥検査装置 3. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the slit beam is formed using a cylindrical lens in the illumination optical system . 前記照明光学系において、前記スリット状ビームの前記長手方向に沿った照明方向を平面上回路パターンの主要な直線群に対して傾けることを特徴とする請求項1又は2記載の欠陥検査装置 3. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein in the illumination optical system, an illumination direction along the longitudinal direction of the slit beam is tilted with respect to a main straight line group of a planar circuit pattern . 前記照明光学系において、前記スリット状ビームが前記照明の入射面に平行な形状であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに一つに記載の欠陥検査装置 5. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein in the illumination optical system, the slit beam has a shape parallel to an incident surface of the illumination . 6. 前記検出光学系において、光軸を被検査対象基板の法線に対して傾けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の欠陥検査装置 5. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein in the detection optical system, an optical axis is inclined with respect to a normal line of a substrate to be inspected .
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