JP4121849B2 - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの欠陥検出を自動的に行うチップ比較型検査方式の欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の革新により配線ルールの微細化が進み、半導体ウェハの検査装置においては、不良とされるチップを高速かつ高精度に検出することが求められている。
【０００３】
それに伴って、顕微鏡を用いた半導体ウェハの検査装置では自動化が進み、自動的に観察体に焦点（ピント）を合わせるＡＦは必須の機能となっている。このような装置に搭載されるＡＦ機能の性能は、いわゆる検査スループット(単位時間あたりの検査効率)の向上に非常に大きな役割を担っている。
【０００４】
例えば、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置は、半導体ウェハ内に同じパターンチップが多数整列し形成されていることを利用して、予め確認されている正常チップのパターンと検査対象チップのパターンとのパターン整合(パターンマッチング)を行い、パターンが異なると判断した場合には、検査対象チップに異常があると判定するものである。
【０００５】
この自動欠陥検査装置では、正常チップのパターン画像認識時と検査対象チップのパターン画像採取時にそれぞれＡＦが行われるために、その分のＡＦ動作時間を要することになる。また、合焦精度が悪く正常チップ若しくは検査対象チップがいわゆるピンぼけ画像となってしまった場合には、パターンの整合性を判定する際に正常チップを異常チップと誤判定する虞がある。
【０００６】
一方で、合焦速度や合焦精度といったＡＦ性能を向上させる技術として、例えば特許文献１には、サンプルの輝度に応じてＡＦ制御の合焦判定に用いられるデフォーカス量（ぼけ量）の算出方法を切り換える自動合焦装置が開示されている。また、特開文献２には、観察条件である明るさに応じてＡＦ制御のアルゴリズムを切り換える自動焦点調節装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１６５０１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−８４２２８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８９３５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらに開示されている装置を、前述の自動欠陥検査装置に適用して、合焦速度や合焦精度の向上を図ろうとすると、次のような問題が生じる。
【０００９】
つまり、特許文献１或いは特許文献２に開示されている装置は、何れも明るさに応じてＡＦ制御のアルゴリズムを切り換えるものであるので、顕微鏡によって取得される観察画像のように、デフォーカス状態で暗黒となる画像の明るさが合焦状態で変化するような画像に対して、対応することができない。
【００１０】
また、明るさによりＡＦ制御のアルゴリズムを切り換えると、例えば段差のある配線パターンによっては、同一チップであっても明るさやセンサ上に投影される配線パターンによって合焦と判定する位置が異なってしまう場合があり、同一パターンであれば検査対象チップを正常と判定するチップ比較型検査方式のパターンマッチング判定制御において、致命的な障害を発生させる可能性がある。
【００１１】
本発明の課題は、上記実情に鑑み、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置において、高い欠陥検出精度及び高スループットを確保した装置及び方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る欠陥検査装置は、ステージに載置される観察体の観察部位に観察体に対峙される対物レンズの焦点を合わせるため、対物レンズの光軸方向にステージ及び対物レンズのうち少なくとも一方を移動させて合焦制御を行う合焦制御手段と、合焦制御手段による合焦制御に用いられる合焦制御パラメータを設定する合焦制御パラメータ設定手段と、観察部位のパターン画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段により取得されたパターン画像を保存する画像保存手段と、ステージ及び対物レンズのうち少なくとも一方を対物レンズの光軸に直交する方向に移動して観察体内の観察部位を第１の観察部位から第２の観察部位に変更する観察部位変更手段と、画像取得手段によって取得された観察体内の第１の観察部位のパターン画像と第２の観察部位のパターン画像とを比較して、第１の観察部位及び第２の観察部位のパターンのうち少なくとも一方の欠陥を検出する検出手段と、を有し、合焦制御手段は、第１の観察部位のパターン画像を取得する場合、合焦制御パラメータ設定手段が設定する予め定められた第１の合焦制御パラメータを用いて合焦制御を実行し、第２の観察部位のパターン画像を取得する場合に、第１の観察部位のパターン画像取得時の合焦制御によって得られた標本情報に基づいて合焦制御パラメータ設定手段が決定する第２の合焦制御パラメータを用いて合焦制御を実行する、ことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、第１の観察部位に対して行った合焦制御により得られた標本情報を基に、第２の観察部位に対する合焦制御に用いられる合焦制御パラメータとして、合焦速度及び合焦精度を向上させるのに最適な合焦制御パラメータを設定することができるので、欠陥検出精度及びスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、第２の観察部位のパターン画像取得時に合焦制御が失敗となった場合、合焦制御手段は、第２の合焦制御パラメータを第 1 の合焦制御パラメータに変更設定して再度合焦制御を行い、画像取得手段によって第２の観察部位のパターン画像を取得する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、第２の観察部位に対する合焦制御が失敗したときは、第１の合焦制御パラメータに従って再び合焦制御が行われるので、欠陥検出をより確実に行うことが可能になる。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、第２の観察部位のパターン画像取得時に合焦制御が失敗となった場合、合焦制御手段は、第１の観察部位のパターン画像取得時に得た第１の観察部位に対する合焦位置を第２の観察部位の合焦位置とみなして合焦制御を行い、画像取得手段によって第２の観察部位のパターン画像を取得する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、第２の観察部位に対する合焦制御が失敗したときは、第１の観察部位の合焦位置を検査対象部位の合焦位置とみなして検査対象部位のパターン画像が取得されるので、検査対象部位のパターン画像を確実に取得することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、標本情報は、第１の観察部位に対する合焦位置及び第１の観察部位からの反射光の光量のうち少なくとも一方を含む、ことを特徴とする。
本発明の第５の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、合焦パラメータは、ステージ及び対物レンズのうち少なくとも一方の移動速度、ステージ及び対物レンズの相対移動範囲、及び合焦閾値のうち少なくとも１つを含む、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第６の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、画像取得手段は、第１の観察部位のパターン画像の取得時と、第２の観察部位のパターン画像の取得時とにおける撮像条件が一致するように露出及びゲインのうち少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、第１の観察部位の画像取得時における画像取得情報を基に、第２の観察部位の画像取得時の撮像条件を最適に調整できるので、理想的なパターンマッチングを行うことができ、欠陥検出精度及びスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る欠陥検査装置は、上記第１の態様において、観察体に照明光を出射する照明手段をさらに有し、照明手段は、第１の観察部位のパターン画像取得時と、第２の観察部位のパターン画像の取得時とにおける照明条件が一致するように照明光の光量を制御する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、第１の観察部位の画像取得時における画像取得情報を基に、第２の観察部位の画像取得時の照明条件を最適に調整できるので、理想的なパターンマッチングを行うことができ、欠陥検出精度及びスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００１９】
本発明の第８の態様に係る欠陥検査方法は、ステージに載置される観察体の検査画像を、観察体に対峙された対物レンズを介して取得し、基準画像と検査画像との比較によって観察体の欠陥検出を行う欠陥検査方法において、ステージ及び対物レンズのうち少なくとも一方を対物レンズの光軸に直交する方向へ駆動して観察体の第１の観察部位へ移動し、予め定められた第１の合焦制御パラメータを設定し、第１の合焦制御パラメータに従って第１の観察部位に対する合焦制御を行い、合焦制御により得られた標本情報に基づいて第２の合焦制御パラメータを決定し、合焦制御によって合焦とされた第１の観察部位のパターン画像を取得し、ステージ及び対物レンズのうち少なくとも一方を対物レンズの光軸に直交する方向へ駆動して観察位置を観察体内の第２の観察部位へ移動し、第２の合焦制御パラメータに従って第２の観察部位に対する合焦制御を行い、合焦制御によって合焦とされた第２の観察部位のパターン画像を取得し、第１の観察部位のパターン画像と第２の観察部位のパターン画像とを比較して、第１の観察部位及び第２の観察部位のパターンのうち少なくとも一方の欠陥を検出する、ことを特徴とする。
上記方法によれば、第１の観察部位に対して行った合焦制御により得られた標本情報を基に、第２の観察部位に対する合焦制御に用いられる第２の合焦制御パラメータとして、合焦速度及び合焦精度を向上させるのに最適な合焦制御パラメータを設定することができるので、欠陥検出精度及びスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成例を示した図である。尚、同図に示した顕微鏡システムは、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置の一構成例である。
【００２１】
同図に示したように、本システムは、顕微鏡１、顕微鏡コントローラ２、ホストシステム３等を備えている。
顕微鏡１は、上下左右方向（ＸＹＺ方向）に移動可能なステージ４に積載された観察体である標本５を落射照明するための光源６を備えており、光源６からの照明光は、開口絞り（ＡＳ）７、視野絞り（ＦＳ）８、観察方法を変化させるキューブ９、及びレボルバ１０に装着されている対物レンズ１１を介して、標本５に入射するようになっている。標本５からの光束は、対物レンズ１１及び第１ＡＦユニット（ＡＦセンサヘッド）１２を通過して、鏡筒１３によりその一部が接眼レンズ１４に導かれ、その他の光束はＴＶカメラ１５と第２ＡＦユニット（ＡＦセンサヘッド）１６に入射するようになっている。
【００２２】
ホストシステム３は、本システム全体の動作を制御する。例えば、顕微鏡コントローラ２を介して、顕微鏡１等の制御を行う。
顕微鏡コントローラ２は、ホストシステム３の制御の基に、各電動制御部位に対して、対応するそれぞれの制御部を介して、実際の駆動制御を行う。
【００２３】
例えば、光源６の照明光強弱制御は、顕微鏡コントローラ２からの光源制御指令に応じて行われ、光源制御部１７は、その制御指令に応じた電源を光源６に供給する。また、開口絞り７の制御及び視野絞り８の制御は、同様に顕微鏡コントローラ２からの制御指令に応じて行われ、開口絞り（ＡＳ）制御部１８は、その制御指令に応じて開口絞り７を駆動し、また視野絞り（ＦＳ）制御部１９は、その制御指令に応じて視野絞り８を駆動する。また、レボルバ１０の駆動制御は、同様に顕微鏡コントローラ２からの制御指令に応じて行われ、レボルバ駆動制御部２０は、その制御指令に応じてレボルバ１０を駆動する。これにより、レボルバ１０が回転されて、光路中の対物レンズ１１の倍率等の変更が行われる。ステージ４の移動制御は、同様に顕微鏡コントローラ２からの制御指令に応じて行われ、ステージＸ−Ｙ駆動制御部２１は、その制御指令に応じてモータ２２を駆動してステージ４をＸＹ方向に移動させ、またステージＺ駆動制御部２３は、その制御指令に応じてモータ２４を駆動してステージ４をＺ方向に移動させる。
【００２４】
また、ステージＺ駆動制御部２３は、ＡＦ制御機能が組み込まれており、後述する第１ＡＦユニット１２及び第２ＡＦユニット１６によって検出された標本５に対するデフォーカス量に基づいてステージ４を上下に移動させ、標本５を合焦位置へ導く。
【００２５】
一方、ＴＶカメラ１５によって撮像された標本５の画像は、ビデオボード２５によりホストシステム３に取得され、ホストシステム３は、取得した画像を図示しない画像メモリに保存することが可能となっている。また、ホストシステム３は、ＴＶコントローラ２６を介して、ＴＶカメラ１５に自動ゲイン制御のＯＮ／ＯＦＦ及びゲイン設定、また露出に関しては自動露出制御のＯＮ／ＯＦＦ及び露出時間設定を行うことが可能となっている。
【００２６】
図２は、前述の第１ＡＦユニット１２及び第２ＡＦユニット１６の構成を詳細に示した図である。
同図において、第１ＡＦユニット１２は、標本に赤外レーザ光などを投射し、標本からの反射光を用いてＡＦ制御を行うアクティブＡＦ方式の一つである、瞳分割型のアクティブＡＦ方式を採用している。一方、第２ＡＦユニット１６は、ＣＣＤ等の撮像素子に結像させた標本光像を用いてＡＦ制御を行うパッシブＡＦ方式の一つである、山登り型のパッシブＡＦ方式を採用している。すなわち、本システムは、アクティブＡＦ方式とパッシブＡＦ方式の両方式を搭載したハイブリッドＡＦ方式を採用している。
【００２７】
一般に、両方式によるＡＦ性能の特徴は、アクティブＡＦ方式が、焦点深度に左右されるパッシブＡＦ方式に対して合焦速度面で有利である反面、実際にサンプルの光像に対して焦点（ピント）合わせを行うパッシブＡＦ方式が、標本との距離を検出するアクティブＡＦ方式に対して合焦精度面で有利である。
【００２８】
しかしながら、パッシブＡＦ方式では標本となる半導体ウェハが鏡面等のような場合にコントラストの有無を検出できないため、半導体ウェハの欠陥検査を行う本システムでは、スループットや適応標本を考慮して、アクティブＡＦ方式が優先されるようにしている。
【００２９】
図２に示した第１ＡＦユニット１２において、レーザ光源３２は、レーザ駆動／レンズ駆動部３１からのレーザ駆動信号が入力されるとＰ偏光のレーザ光を発光する。このＰ偏光のレーザ光は、コリメートレンズ３３によって平行光束に変換され、レーザ光に含まれる可視光が標本５に投影しないように可視カットフィルタ３４を通過する。可視カットフィルタ３４を通過した光束は、その平行光束の半分を遮断するための遮蔽板３５を介して、偏光ビームスプリッタ３６に入射する。偏光ビームスプリッタ３６は、遮蔽板３５により遮断されなかった光束を９０°反射するようにＰ偏光成分は反射、Ｓ偏光成分は透過するような特性を有している。偏光ビームスブリッタ３６により反射されたレーザ光は、結像系レンズ群３７，３８を介して１／４波長板３９を通過し楕円偏光となり、対物レンズ１１の光軸上に設置された、レーザ光の波長のみを反射するダイクロイックミラー４０により、対物レンズ１１を介して標本５に入射する。尚、同図では、このようなレーザ光源３２からのレーザ光が標本５に入射するまでの経路を右下がりハッチングにより示している。
【００３０】
標本５から反射したレーザ光は、同図の右上がりハッチングに示したように、入射光路を戻り、１／４波長板３９によって偏光ビームスブリッタ３６を透過するＳ偏光成分となり、結像レンズ４１により結像されて積分型受光素子の２分割ディテクタ４２に入射し、その入射位置に応じた出力（Ａ側の出力とＢ側の出力）が、アクティブＡＦデフォーカス信号発生器３０（以下、単に信号発生器３０とも言う）に入力される。そして、信号発生器３０は、２分割ディテクタ４２の出力に基づいて、対応するデフォーカス信号を発生し、それをステージＺ駆動制御部２３へ出力する。
【００３１】
また、結像系レンズ３７，３８，４１は、レーザ駆動／レンズ駆動部３１からのレンズ駆動信号に応じて可動する構成となっており、いずれかのレンズを移動させることにより、投射レーザ光の波長と観察波長のいわゆる同焦を合わせること（例えば投射レーザ光の波長による焦点位置を観察波長による焦点位置に合わせる等）や、焦点位置にオフセットを与えることが可能となっている。
【００３２】
図３(a),(b),(c) は、このように構成された第１ＡＦユニット１２の２分割ディテクタ４２のデフォーカス特性を示した図である。
同図(a) に示したように、標本５が焦点位置より下にある、いわゆる後ピン位置では、受光素子である２分割ディテクタ４２のＢ側に標本５からの反射光が入射するようになっている。
【００３３】
また、同図(b) に示したように、標本５が焦点位置にあるときには、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側に同じ光量の、標本５からの反射光が入射するようになっている。
また、同図(c) に示したように、標本５が焦点位置より上にある、いわゆる前ピン位置では、同図(a) に示した位置とは逆に、２分割ディテクタ４２のＡ側に標本５からの反射光が入射するようになっている。
【００３４】
このようなデフォーカス特性を利用して、図２に示した第１ＡＦユニット１２におけるアクティブＡＦは、次のようにして行われる。
アクティブＡＦデフォーカス信号発生器３０は、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力に基づいて、標本５に対するデフォーカス量（ピンぼけ量）を表すデフォーカス信号を発生し、これをステージＺ駆動制御部２３へ出力する。ステージＺ駆動制御部２３は、そのデフォーカス信号に基づいて、デフォーカス量が０になるように、すなわちＡ，Ｂ側の出力が等しくなるように、モータ２４を駆動してステージ４をＺ方向に移動させる。これにより、標本５が合焦位置へ導かれる。また、信号発生器３０は、必要に応じて、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力の和信号を、ステージＺ駆動制御部２３へ出力し、ステージＺ駆動制御部２３が、この和信号に基づいて、標本５が合焦位置に近いか否かを判定できるようになっている。
【００３５】
一方、図２に示した第２ＡＦユニット１６において、標本光像は、ハーフミラー５１で折り返され、結像レンズ５２によってＣＣＤセンサ５３に結像され、そのＣＣＤセンサ５３の出力がパッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０（以下、単に信号発生器５０とも言う）に入力される。そして、信号発生器５０は、ＣＣＤセンサ５３の出力に基づいて、対応するデフォーカス信号を発生し、それをステージＺ駆動制御部２３へ出力する。
【００３６】
このような構成の第２ＡＦユニット１６におけるパッシブＡＦは、次のようにして行われる。
パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０は、ＣＣＤセンサ５３により撮像された像信号（ＣＣＤセンサ５３の出力）に基づいて、例えば隣り合った画素の差分の積分値など公知のコントラスト演算を行って、そのコントラスト演算結果をデフォーカス信号としてステージＺ駆動制御部２３へ出力する。ステージＺ駆動制御部２３は、デフォーカス信号（コントラスト演算結果）に基づいて、ＣＣＤセンサ５３に投影される像のコントラストが最大になるように、モータ２４を駆動してステージ４をＺ方向に移動させる。これにより、標本５が合焦位置へ導かれる。
【００３７】
また、ステージＺ駆動制御部２３は、前述したように、信号発生器３０からのアクティブＡＦによるデフォーカス信号と、信号発生器５０からのパッシブＡＦによるデフォーカス信号（コントラスト演算結果）が入力されるようになっており、各ＡＦ方式の使い分けや、アクティブＡＦを行いながらパッシブＡＦによるデフォーカス状態を検出することが可能なようになっている。
【００３８】
また、ステージＺ駆動制御部２３は、データ保存用のメモリ（不図示）を内蔵しており、ホストシステム３から出力されたＡＦ制御に関する各種データ（ＡＦパラメータ等）を保存することが可能なようになっている。
次に、上述のように構成された顕微鏡システムのホストシステム３によって行われる制御処理の一つとして、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理について説明する。
【００３９】
図４は、その欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
同図において、ステージ４上に標本となる半導体ウェハが積載され、欠陥検査処理が開始されると、まずＳ４０１では、ステージ４が、予め設定されている基準チップ位置へ移動される。尚、基準チップとは、予め正常であると確認されているチップのことである。
【００４０】
Ｓ４０２では、基準チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータとしてデフォルト値が設定される。尚、このデフォルト値は、あらゆる標本に対してＡＦ制御が可能になるように考慮された値である。ＡＦパラメータとしては、例えば、後述するＡＦ制御時のステージ速度、ステージＺ範囲（サーチ範囲）、パッシブＡＦコントラスト閾値（第１の所定値）等である。
【００４１】
Ｓ４０３では、前ステップで設定されたＡＦパラメータに従って、基準チップに対してのＡＦ制御が開始され、焦点合わせが行われる。尚、本ステップにて行われるＡＦ制御については、図５を用いて後述する。
Ｓ４０４では、前ステップで行われたＡＦ制御により得られた標本情報に基づいて、続いて行われる検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータ（フィードバック用ＡＦパラメータ）が取得される。尚、標本情報とは、例えば、基準チップの合焦位置や基準チップからの反射光に応じた光量等に関する情報である。また、取得されるＡＦパラメータは、検査対象チップに対するＡＦ制御において高速な合焦速度及び高精度な合焦精度を得るのに最適なＡＦパラメータであり、例えば、高速な合焦速度を得るのに最適なステージ速度やステージＺ範囲（サーチ範囲）等、また高精度な合焦精度を得るのに最適なパッシブＡＦコントラスト閾値（第１の所定値）等である。このような本ステップで取得されるＡＦパラメータについては図６を用いて後述する。
【００４２】
Ｓ４０５では、Ｓ４０３で焦点合わせが行われた基準チップの画像がビデオボード２５を介して取得される。
Ｓ４０６では、前ステップで取得された基準チップの画像がホストシステム３のメモリに保存される。
【００４３】
このようにして基準チップの画像が取得されると、続いて、検査対象チップの画像取得が開始される。
まず、Ｓ４０７では、ステージ４が、検査対象チップ位置へ移動される。
Ｓ４０８では、検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータとして、前述のＳ４０４で取得されたＡＦパラメータ（フィードバック用ＡＦパラメータ）が設定される。
【００４４】
Ｓ４０９では、前ステップで設定されたＡＦパラメータに従って、検査対象チップに対するＡＦ制御が開始され、焦点合わせが行われる。尚、本ステップにて行われるＡＦ制御については、図５を用いて後述する。
Ｓ４１０では、前ステップで焦点合わせが行われた検査対象チップの画像がビデオボード２５を介して取得される。
【００４５】
Ｓ４１１では、前述のＳ４０６で保存された基準チップの画像と前ステップで取得された検査対象チップの画像とのパターンが整合され、異なっている部分があれば検査対象チップが異常チップであると判定され、同一であれば正常チップであると判定される。すなわち、本ステップでは欠陥有無の診断が行われる。
【００４６】
Ｓ４１２では、未検査の検査対象チップがあるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ４０１へ戻り、Ｎｏの場合には本フローが終了する。このような判定によって、未検査の検査対象チップがなくなるまで、上述した処理が繰り返し行われるようになる。
【００４７】
以上、図４に示したフローが行われることによって、基準チップに対するＡＦ制御によって得られた標本情報を基に、検査対象チップに対するＡＦ制御において合焦速度及び合焦精度を向上させるのに最適なＡＦパラメータが設定されるようになる。従って、検査対象チップに対して高速かつ高精度なＡＦ制御が可能になり、半導体ウェハ内チップの欠陥検査において、高い欠陥検出精度及び高スループットを実現することができる。
【００４８】
尚、本フローでは、基準チップの画像と検査対象チップの画像が交互に取得されるものであったが、１つの基準チップの画像に対して複数の検査対象チップの画像を取得するようにし、その１つの基準チップの画像を用いて各々の検査対象チップの画像とのパターンマッチングを行うようにしても良い。
【００４９】
図５は、前述のＳ４０３或いはＳ４０９にて行われるＡＦ制御処理の一例を示したフローチャートである。
同図において、ＡＦ制御が開始されると、まずＳ５０１では、ＡＦパラメータの一つとして設定された、ＡＦ制御を行うステージＺ範囲（サーチ範囲）の下限位置に、ステージ４が移動される。
【００５０】
Ｓ５０２では、ＡＦパラメータの一つとして設定されたステージ速度ＳＰ１で、前述のステージＺ範囲の上限位置方向へ向け、ステージ４の移動が開始される。
Ｓ５０３では、ステージ４が、前述のステージＺ範囲の上限位置に達したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５１０へ進み、Ｎｏの場合にはＳ５０４へ進む。
【００５１】
Ｓ５０４では、パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されたデフォーカス信号（コントラスト演算結果）に応じたコントラスト値が、ＡＦパラメータの一つとして設定された第１の所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５０５へ進み、Ｎｏの場合にはＳ５０６へ進む。
【００５２】
Ｓ５０５では、この時のステージ４の位置（ステージアドレス）がＺ１として保存される。
Ｓ５０６では、アクティブＡＦデフォーカス信号発生器３０から出力された２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力の和信号が、ＡＦパラメータの一つとして設定された第２の所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはステージ４が合焦位置に近いと判断されＳ５０７へ進み、Ｎｏの場合にはステージ４が合焦位置から遠いと判断されＳ５０３へ戻る。
【００５３】
このように本システムでは、ステージ４が合焦位置に近いか否かの判断を、アクティブＡＦ方式を優先して第１ＡＦユニット１２による検出結果を用いて行っている。これは、パッシブＡＦ方式では、標本となる半導体ウェハが鏡面等のような場合には、コントラストの有無を検出できず正しい判断ができない虞があるからである。
【００５４】
Ｓ５０７では、第１ＡＦユニット１２によるアクティブＡＦ方式により合焦が行われる。すなわち、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力が等しくなるようにステージ４の位置が制御され、第１ＡＦユニット１２によるアクティブＡＦ方式により合焦が行われる。
【００５５】
Ｓ５０８では、前ステップで合焦が行われたときのステージ４の位置において、パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されたデフォーカス信号（コントラスト演算結果）が取得され、そのデフォーカス信号に応じたコントラスト値が前述の第１の所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５０９へ進み、Ｎｏの場合には本フローが終了する。
【００５６】
Ｓ５０９では、パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されるデフォーカス信号に応じたコントラスト値が最大となるようにステージ４が移動され、すなわち第２ＡＦユニット１６によるパッシブＡＦ方式により合焦が行われ、本フローが終了する。
【００５７】
一方、前述のＳ５０３乃至Ｓ５０６の処理が繰り返され、ＡＦ制御を行うステージＺ範囲（サーチ範囲）の全範囲において、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力の和信号が第２の所定値以上にならなかった場合、すなわち前述のＳ５０３の判定結果がＹｅｓの場合、続くＳ５１０では、そのステージＺ範囲の全範囲において行われたＳ５０３乃至Ｓ５０６の処理において、パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されたデフォーカス信号に応じたコントラスト値が第１の所定値以上であったステージ４の位置があったか否か、すなわち前述のＳ５０５において、Ｚ１として保存されたステージ４の位置があったか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５１１へ進み、Ｎｏの場合にはＳ５１２へ進む。
【００５８】
Ｓ５１１では、Ｚ１として保存された位置へステージ４が移動され、前述のＳ５０９へ進んでパッシブＡＦ方式により合焦が行われる。
Ｓ５１２では、ＡＦパラメータの一つとして設定されたステージ速度ＳＰ２で、前述のステージＺ範囲の下限位置方向へ向け、ステージ４の移動が開始される。但し、このステージ速度ＳＰ２は、合焦の可能性を高めるために、ステージ速度ＳＰ１よりも低い速度になっている。
【００５９】
Ｓ５１３では、ステージ４が、その下限位置に達したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には本フローが終了し、Ｎｏの場合にはＳ５１４へ進む。
Ｓ５１４では、パッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されたデフォーカス信号（コントラスト演算結果）に応じたコントラスト値が、前述の第１の所定値以上であるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５０９へ進んでパッシブＡＦ方式により合焦が行われ、Ｎｏの場合にはＳ５１３へ戻る。これにより、ステージ４がステージＺ範囲の下限位置に達するまでにコントラスト値が第１の所定値以上であると判定されるまで、本判定が繰り返される。
【００６０】
以上、図５に示したフローが行われることによって、ＡＦパラメータとして、前述のＳ４０２にて設定されたデフォルト値、或いはＳ４０８にて設定されたフィードバック用ＡＦパラメータに従って、ＡＦ制御が行われるようになる。また、フィードバック用ＡＦパラメータに従ってＡＦ制御が行われるときには、そのパラメータが高速な合焦速度及び高精度な合焦精度を得るのに最適なものであるので、高速かつ高精度なＡＦ制御が可能になる。
【００６１】
尚、本フローにおける、ステージ４を移動させながら２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力の和信号が第２の所定値以上であるかを検出するための制御を、アクティブＡＦ方式による標本捕捉制御と言い、またステージ４を移動させながらパッシブＡＦデフォーカス信号発生器５０から出力されたデフォーカス信号に応じたコントラスト値が第１の所定値以上であるかを検出するための制御を、パッシブＡＦ方式による標本捕捉制御と言う。
【００６２】
続いて、前述の基準チップに対するＡＦ制御により得られた標本情報に基づいて取得される、検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータについて説明する。
図６は、そのＡＦパラメータの一例を示した図である。
【００６３】
同図において、アクティブＡＦステージ速度は、アクティブＡＦ方式による標本サーチ時の標本サーチ可能な最速のステージ速度、すなわちアクティブＡＦ方式による標本捕捉制御時の標本捕捉可能な最速のステージ速度を示し、合焦速度の向上に寄与するＡＦパラメータである。これは、基準チップに対するＡＦ制御時に得られた標本からの反射光量（標本情報）に基づいて取得されるものである。図５の説明では、このアクティブＡＦステージ速度を、検査対象チップに対するＡＦ制御時のステージ速度ＳＰ１としている。尚、このステージ速度については図７(a),(b) を用いて更に詳しく後述する。
【００６４】
また、サーチ範囲は、ＡＦ制御時の標本捕捉可能な最小のステージＺ範囲（ステージ４のＺ方向の範囲）を示し、合焦速度の向上に寄与するＡＦパラメータである。これは、基準チップに対するＡＦ制御時に得られた合焦位置（標本情報）に基づいて取得されるものであり、その基準チップの合焦位置付近の範囲が、検査対象チップに対するＡＦ制御時のサーチ範囲とされる。
【００６５】
例えば、標本の合焦位置が完全に不明な場合には、広範囲のサーチ範囲を設定してＡＦ制御を行わなければならないが、本システムでは、基準チップに対するＡＦ制御により合焦位置を検出することによって検査対象チップの合焦位置をある程度特定することができるので、検査対象チップに対するＡＦ制御では、その基準チップの合焦位置付近をサーチ範囲として、検査対象チップに対するＡＦ制御時のステージＺ範囲を狭く設定することができ、サーチ時間を短縮させて合焦速度を向上させることができる。図５の説明では、このサーチ範囲を、検査対象チップに対するＡＦ制御時のステージＺ範囲としている。
【００６６】
また、標本サーチＡＦ方式は、標本をサーチする際のＡＦ方式として、アクティブＡＦ方式、パッシブＡＦ方式、或いはハイブリッドＡＦ方式の何れかを示すもので、合焦速度の向上に寄与するＡＦパラメータである。
例えば、図４及び図５に示したフローにおいて、基準チップに対してＡＦ制御を行った結果、２分割ディテクタ４２のＡ，Ｂ側の出力の和信号が第２の所定値以上であると判定されなかった場合には（Ｓ５０６がＮｏ）、検査対象チップに対しても同様に、その出力の和信号が第２の所定値以上であると判定される可能性は低いと考えられる。そこで、このような基準チップに対するＡＦ制御時に得られた標本情報に基づいて、検査対象チップに対するＡＦ制御時の標本サーチＡＦ方式をパッシブＡＦ方式に限れば、検査対象チップに対するＡＦ制御時に、アクティブＡＦ方式による標本サーチを行わせないようにすることができ、無意味な処理が行われるのを防止することができる。よって、合焦速度を向上させることができる。
【００６７】
また、パッシブＡＦステージ速度は、パッシブＡＦ方式による標本サーチ時の標本サーチ可能な最速のステージ速度、すなわちパッシブＡＦ方式による標本捕捉制御時の標本捕捉可能な最速のステージ速度を示し、合焦速度の向上に寄与するＡＦパラメータである。これは、基準チップに対するＡＦ制御時に得られた標本からの反射光量（標本情報）に基づいて取得されるものである。図５の説明では、このパッシブＡＦステージ速度を、検査対象チップに対するＡＦ制御時のステージ速度ＳＰ２としている。但し、前述したように、ステージ速度ＳＰ２は、合焦の可能性をより高めるために、ステージ速度ＳＰ１よりも低い速度とされる。尚、このステージ速度については図７(a),(b) を用いて更に詳しく後述する。
【００６８】
また、アクティブＡＦオフセット量は、アクティブＡＦ方式によるＡＦ制御時の合焦位置のオフセット量を示し、合焦精度の向上に寄与するＡＦパラメータである。但し、このアクティブＡＦオフセット量については、基準チップに対するＡＦ制御によって取得されるものではなく、例えば測定者等により設定されるものである。
【００６９】
例えば、基準チップ或いは検査対象チップの何れかに膜がコーティングされている場合に、検査対象チップに対するアクティブＡＦ方式によって合焦が行われたときに、このアクティブＡＦオフセット量に基づいて、その膜厚分を合焦位置からオフセットさせることにより、高精度な合焦精度を確保することができる。
【００７０】
また、パッシブＡＦコントラスト閾値は、コントラストの有無を検出するための最適な閾値を示し、合焦精度の向上に寄与するものである。これは、基準チップに対するＡＦ制御時に得られた標本からの反射光量（標本情報）に基づいて取得されるものである。図５の説明では、このパッシブＡＦコントラスト閾値を第１の所定値としている。
【００７１】
ここで、理解を深めるために、前述の検査対象チップに対するＡＦ制御時のステージ速度について更に詳しく説明する。
図７(a),(b) は、反射率の異なる標本に対する、ステージ４のＺ位置と２分割ディテクタ４２の和信号の特性の一例を示した図であり、同図(a) は反射率の高い標本に対する特性を示し、同図(b) は反射率の低い標本に対する特性を示している。また、同図(a),(b) において、横軸はＺ座標（Ｚステージ４のＺ位置）を示し、縦軸は２分割ディテクタ４２の和信号を示している。また、Ｚ座標が０の位置は合焦位置を示し、標本からの反射光が最も高くなる位置を示している。
【００７２】
同図(a),(b) に示したように、標本の反射率の違いは、標本からの反射光がステージ４のＺ方向のどれだけの範囲で検出可能かの相違であり、信号のＳ／Ｎ等から標本が合焦位置に近いと判断される和信号レベルをＰｔｈとすると、反射率の高い標本である同図(a) に示した標本捕捉範囲はＸ１、反射率の低い標本である同図(b) に示した標本捕捉範囲はＸ２であり、その範囲は反射率と比例関係にあり、反射率の高い標本は低い標本より合焦位置から離れた位置での標本捕捉が可能である。
【００７３】
標本捕捉制御において、標本を捕捉する際のステージ速度は、この標本捕捉範囲と密接な関係があり、標本捕捉範囲が広ければ広いほどステージ速度を高速化でき、高速の合焦速度を得ることができる。従って、未知の標本に対してＡＦ制御を行う際にはＡＦ制御可能な仕様内で標本の反射率が最も低い場合を想定してステージ速度を最も低速に設定しなければならないが、本システムのように基準チップに対してのＡＦ制御時に標本の反射率を検出してそれが既知であるならば、検査対象チップのＡＦ制御時にその検出した標本の反射率に応じて適切なステージ速度を設定することが可能になり、合焦速度を向上させることができる。
【００７４】
以上、本実施形態によれば、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置において、基準チップに対するＡＦ制御により得られた標本情報を検査対象チップのＡＦ制御時にフィードバックさせることによって、検査対象チップに対して高速かつ高精度なＡＦ制御が可能となり、検査精度及びスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００７５】
尚、本実施形態では、アクティブＡＦ方式として瞳分割型を、パッシブＡＦ方式として山登り型を採用したハイブリッド型のＡＦ方式を適用したが、基準チップに対するＡＦ制御時に取得した標本情報を検査対象チップのＡＦ制御時にフィードバックするという制御処理において、ＡＦ方式がハイブリッド型である必要はなく、本実施形態に示したＡＦ方式を公知のＡＦ方式に置き換えるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、標本を積載したステージ４をＺ方向（上下方向）に移動させることにより標本を合焦へと導く構成であったが、対物レンズ１１をＺ方向に移動させることにより標本を合焦位置へ導く構成としても同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、標本を載置したステージ４をＸＹ方向（左右方向）に移動させることにより標本の観察部位を変更する構成であったが、対物レンズ１１をＸＹ方向に移動させることにより標本の観察部位を変更する構成としても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システムの構成は、図１及び図２に示した構成と同様であるが、その制御処理の一つである半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理が、図４に示した処理と異なる。そこで、ここでは、その欠陥検査処理について説明する。
【００７９】
図８は、本第二の実施の形態に係る、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
同図において、Ｓ８０１乃至Ｓ８０４の処理では、前述のＳ４０１乃至Ｓ４０４の処理と同様の処理が行われる。
【００８０】
Ｓ８０５では、Ｓ８０３で焦点合わせが行われた位置、すなわち基準チップの合焦位置Ｚｐが保存される。また、このときの焦点合わせが行われた基準チップの画像がビデオボード２５を介して取得され、これがホストシステム３のメモリに保存される。
【００８１】
Ｓ８０６では、ステージ４が、検査対象チップ位置に移動される。
Ｓ８０７では、検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータとして、Ｓ８０４で取得されたＡＦパラメータ（フィードバック用ＡＦパラメータ）が設定される。
【００８２】
Ｓ８０８では、前ステップで設定されたＡＦパラメータに従って、検査対象チップに対するＡＦ制御が開始され、焦点合わせが行われる。尚、本ステップで行われるＡＦ制御は、前述の図５に示したフローに従って行われる（Ｓ８１２において同じ）。
【００８３】
Ｓ８０９では、前ステップにて焦点合わせが正常に行われたか否か、すなわち検査対象チップに対する合焦が成功したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ８１０へ進み、Ｎｏの場合にはＳ８１１へ進む。
Ｓ８１０では、この時の検査対象チップの画像がビデオボード２５を介して取得され、前述のＳ８０５で保存された基準チップの画像と、本ステップで取得された検査対象チップの画像のパターンが整合され、異なっている部分があれば検査対象チップが異常チップであると判定され、同一であれば正常チップであると判定される。すなわち、欠陥有無の診断が行われる。
【００８４】
一方、検査対象チップに対するＡＦ制御が失敗した場合、すなわちＳ８０９の判定結果がＮｏの場合、続くＳ８１１では、設定されているＡＦパラメータがデフォルト値に戻される。つまり、ＡＦパラメータとして設定されていたフィードバック用ＡＦパラメータが破棄されデフォルト値に再設定されることで、ＡＦパラメータがフィードバック用ＡＦパラメータからデフォルト値に変更される。
【００８５】
Ｓ８１２では、前ステップで設定されたデフォルト設定に従って再度ＡＦ制御が開始され、焦点合わせが行われる。
Ｓ８１３では、前ステップにて焦点合わせが正常に行われたか否か、すなわち検査対象チップに対する合焦が成功したか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には前述のＳ８１０へ進み、Ｎｏの場合にはＳ８１４へ進む。
【００８６】
Ｓ８１４では、ステージ４が、前述のＳ８０５にて保存されたステージ位置Ｚｐへ移動される。尚、本ステップは、フィードバック用ＡＦパラメータに従ったＡＦ制御及びデフォルト値に従ったＡＦ制御の何れにおいても合焦が失敗したので、基準チップの合焦位置を検査対象チップの合焦位置とみなして検査対象チップの画像を取得するために行われる処理である。
【００８７】
Ｓ８１５では、続くＳ８１０で取得される検査対象チップの画像に、検査対象チップに対する合焦失敗（ＡＦ制御失敗）の旨の情報が付加されるようにされて、Ｓ８１０へ進む。これにより、続くＳ８１０において、得られた検査対象チップの画像に合焦失敗の旨の情報が付加されるようになり、後に、その画像の欠陥検出精度が低い可能性があることを知らせることができる。
【００８８】
以上、本実施形態によれば、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置において、更に、検査対象チップに貫通穴が生じていたり、大きな異物が存在していたりする等、ＡＦ制御が困難なチップ異常が生じていた場合にも欠陥検出を確実に行うことが可能になり、検査精度及びスループットをより飛躍的に向上させることができる。
【００８９】
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システムの構成は、図１及び図２に示した構成と同様であるが、その制御処理の一つである半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理が、図４或いは図８に示した処理と異なる。そこで、ここでは、その欠陥検査処理について説明する。
【００９０】
図９は、本第三の実施の形態に係る、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
同図において、ステージ４上に標本となる半導体ウェハが積載され、欠陥検査処理が開始されると、まずＳ９０１では、正常であると確認されている基準チップが選択され、ステージ４が、その基準チップ位置へ移動される。
【００９１】
Ｓ９０２では、基準チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータとしてデフォルト値が設定され、該デフォルト値に従ってＡＦ制御が行われ、合焦が成功したか否か（合焦動作を正常に完了したか否か）が判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には（同図のＯＫ）Ｓ９０３へ進み、Ｎｏの場合には（同図のＮＧ）Ｓ９０８へ進む。尚、デフォルト値については既に第一の実施形態の説明で述べた通りである。また、本ステップで行われるＡＦ制御は、図５に示したフローに従って行われる。
【００９２】
Ｓ９０３では、半導体ウェハに照射される照明光の光量を制御するための光パラメータである、開口絞り７の開口径と光源制御部１７に設定された電圧が取得され、それらが記憶される。尚、光源６から出射される照明光の光量は、光源制御部１７に設定された電圧に応じて制御されている。
【００９３】
また、本ステップでは、前ステップで行われたＡＦ制御により得られた標本情報に基づいて、検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータ（フィードバック用ＡＦパラメータ）が取得される。尚、このＡＦパラメータについては既に第一の実施形態の説明で述べた通りである。
【００９４】
Ｓ９０４では、ＴＶカメラ１５に対し、自動ゲイン制御のＯＮ設定が為されると共に自動露出制御のＯＮ設定が為され、基準チップに対して撮像が行われて、基準チップの画像が取得される。
Ｓ９０５では、前ステップで行われた撮像時のゲイン調整値及び露出時間が取得され、これらが記憶される。
【００９５】
Ｓ９０６では、ステージ４が、次のチップ位置、すなわち検査対象チップ位置へ移動される。
Ｓ９０７では、前述のＳ９０３で取得されたＡＦパラメータに従って、検査対象チップに対するＡＦ制御が行われ、合焦が成功したか否か（合焦動作を正常に完了したか否か）が判定され、その判定結果がＹｅｓの場合には（同図のＯＫ）Ｓ９０９へ進み、Ｎｏの場合には（同図のＮＧ）Ｓ９０８へ進む。尚、本ステップで行われるＡＦ制御は、図５に示したフローに従って行われる。
【００９６】
Ｓ９０８では、合焦が失敗したので警告表示が行われて処理が中断し、本フローが終了する。
Ｓ９０９では、前述のＳ９０３で記憶された光パラメータである開口径と電圧が、開口絞り７と光源制御部１７に設定される。
【００９７】
Ｓ９１０では、前述のＳ９０５で記憶されたゲイン調整値及び露出時間が、ＴＶカメラ１５に設定される。
Ｓ９１１では、検査対象チップに対して撮像が行われ、検査対象チップの画像が取得される。
【００９８】
Ｓ９１２では、Ｓ９０４で取得された基準チップの画像と前ステップで取得された検査対象チップの画像とのパターンマッチングが行われ、欠陥有無の診断が行われる。
Ｓ９１３では、未検査の検査対象チップがあるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ９０６へ戻って次の検査対象チップに対する処理が開始され、Ｎｏの場合には本フローが終了する。
【００９９】
以上、図９に示したフローが行われることによって、基準チップと検査対象チップの撮像条件を一致させることができるので、理想的なパターンマッチングを行うことができ、欠陥検出をより高精度に行うことができる。
以上、本実施形態によれば、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置において、更に基準チップと検査対象チップの撮像条件を一致させることができるので、検査精度及びスループットをより飛躍的に向上させることができる。
【０１００】
尚、本実施形態におけるパターンマッチングの処理において、検査時間の短縮化を優先して欠陥チップのみを検出・出力するようにしても良い。また、そのときに、欠陥チップの画像を高分解能で記憶するようにしても良い。また、画像の記憶先となる記憶媒体として、例えば、大容量記憶媒体であるハードディスク装置のメモリやＲＡＭ等、或いはＤＶＤ−ＲＡＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ等の可搬記録媒体を用いれば、詳細な画像情報を確実に残しておくことができる。また、これらに記憶される画像のフォーマットは、カスタム形式ではなく、例えばＪＰＥＧ、ＢＭＰ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ等の一般的な画像フォーマットを適用するようにすれば、一般の画像処理用ソフトウェアを用いて、欠陥位置や欠陥状態等の解析が可能になる。これにより、このような画像処理機能を本システムから省き、本システムを安価に構成することができる。
【０１０１】
次に、本実施形態に係る顕微鏡システムの変形例について説明する。
本変形例に係る顕微鏡システムの構成は、図１及び図２に示した構成とほぼ同様であるが、光源制御部２０が新たに光源６の出力（照明強度）をモニタするための光検出器を備えている点が異なる。また、本システムの制御処理の一つである半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理は、図９に示した処理内容とほぼ同様であるが、前述のＳ９０３で取得・記憶される電圧が、光源制御部１７に設定された電圧ではなく、前述の光検出器によって得られた、光源６の出力に応じた光電変換値である点が異なる。
【０１０２】
以上、本変形例によれば、時間の経過と共に変化する光源６の出力の変化量を補正することが可能になり、より正確な光量を半導体ウェハに与えることができる。よって、より正確な撮像条件の同一性を確保でき、より高精度な欠陥検出が可能になる。
＜付記＞
付記１ 観察体が載置されたステージ或いは前記観察体に対峙された対物レンズを駆動して前記観察体の観察部位を変更する観察部位変更手段と、
前記ステージに載置された観察体に焦点を合わせるために前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を駆動する焦点方向駆動手段と、
前記観察体に焦点を合わせるように前記焦点方向駆動手段に前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を駆動させて合焦制御を行う合焦制御手段と、
該合焦制御手段により行われる合焦制御に用いられる合焦制御パラメータを設定する合焦制御パラメータ設定手段と、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の所定部位へ変更させるように前記観察部位変更手段に前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動させ、前記合焦制御パラメータ設定手段により設定された合焦制御パラメータに従って前記所定部位に焦点を合わせるように前記合焦制御手段に合焦制御を行わせ、前記所定部位のパターン画像を取得するパターン画像取得手段と、
該パターン画像取得手段により取得されたパターン画像が保存されるパターン画像保存手段と、
該パターン画像保存手段に保存された、前記観察体内の予め正常と判断された基準部位のパターン画像と、前記パターン画像取得手段により取得された、前記観察体内の欠陥有無の検査対象となる検査対象部位のパターン画像とを比較して、前記検査対象部位の異常の有無を検出する検出手段と、
を備え、
前記パターン画像取得手段が前記検査対象部位のパターン画像を取得するときに行わせる合焦制御に用いられる合焦制御パラメータは、前記画像パターン画像取得手段が前記基準部位のパターン画像を取得したときに行わせた合焦制御により得られた標本情報に基づいて決定される、
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【０１０３】
付記２ 前記パターン画像取得手段が前記検査対象部位のパターン画像を取得するときに合焦制御を行わせた結果、該合焦制御が失敗となったときは、前記合焦制御パラメータを初期値に変更し、該初期値である合焦制御パラメータに従って合焦制御を行わせて前記検査対象部位のパターン画像を取得する、
ことを特徴とする付記１記載の欠陥検査装置。
【０１０４】
付記３ 前記パターン画像取得手段が前記検査対象部位のパターン画像を取得するときに前記初期値である合焦制御パラメータに従って合焦制御を行わせた結果、該合焦制御が失敗となったときは、前記パターン画像取得手段が前記基準部位のパターン画像を取得したときに行わせた合焦制御により得られた合焦位置を、前記検査対象部位の合焦位置とみなして、前記検査対象部位のパターン画像を取得する、
ことを特徴とする付記２記載の欠陥検査装置。
【０１０５】
付記４ 前記パターン画像取得手段は、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の予め正常と判断された基準部位へ変更させるように前記観察部位変更手段に前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動させ、前記合焦制御パラメータ設定手段により設定された合焦制御パラメータに従って前記基準部位に焦点を合わせるように前記合焦制御手段に合焦制御を行わせ、前記基準部位のパターン画像を取得する基準パターン画像取得手段と、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の欠陥有無の検査対象となる検査対象部位へ変更させるように前記観察部位変更手段に前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動させ、前記合焦制御パラメータ設定手段により設定された合焦制御パラメータに従って前記検査対象部位に焦点を合わせるように前記合焦制御手段に合焦制御を行わせ、前記検査対象部位のパターン画像を取得する検査対象パターン画像取得手段と、
を備えることを特徴とする付記１記載の欠陥検査装置。
【０１０６】
付記５ ステージに載置された観察体の観察部位を前記観察体内の予め正常と判断された基準部位へ変更させるように前記ステージ或いは前記観察体に対峙された対物レンズを駆動し、
第１の合焦制御パラメータに従って前記基準部位に焦点を合わせるように合焦制御を行い、
該合焦制御により得られた標本情報に基づいて第２の合焦制御パラメータを決定し、
前記基準部位のパターン画像を取得し、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の欠陥有無の検査対象となる検査対象部位へ変更させるように前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動し、
前記第２の合焦制御パラメータに従って前記検査対象部位に焦点を合わせるように合焦制御を行い、
前記検査対象部位のパターン画像を取得し、
前記基準部位のパターン画像と前記検査対象部位のパターン画像とを比較して、前記検査対象部位の異常の有無を検出する、
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【０１０７】
付記６ 前記パターン画像取得手段が前記基準部位の合焦位置を前記検査対象部位の合焦位置とみなして前記検査対象部位のパターン画像を取得したときは、該検査対象部位のパターン画像に合焦制御失敗の旨の情報を付加する、
ことを特徴とする付記３記載の欠陥検査装置。
【０１０８】
付記７ 前記第２の合焦制御パラメータに従って前記検査対象部位に焦点を合わせるように合焦制御を行った結果、該合焦制御が失敗となったときは、前記第１の合焦制御パラメータに従って前記検査対象部位に焦点を合わせるように合焦制御を行う、
ことを特徴とする付記５記載の欠陥検査方法。
【０１０９】
付記８ 前記第１の合焦制御パラメータに従って前記検査対象部位に焦点を合わせるように合焦制御を行った結果、該合焦制御が失敗となったときは、前記基準部位に対する合焦制御によって得られた合焦位置を、前記検査対象部位の合焦位置とみなして、前記検査対象部位のパターン画像を取得する、
ことを特徴とする付記７記載の欠陥検査方法。
【０１１０】
付記９ 前記基準部位の合焦位置を前記検査対象部位の合焦位置とみなして前記検査対象部位のパターン画像を取得したときは、該検査対象部位のパターン画像に合焦制御失敗の旨の情報を付加する、
ことを特徴とする付記８記載の欠陥検査方法。
【０１１１】
付記１０ 観察体を照明する照明手段と、
該照明手段による照明の照明強度を制御する照明強度制御手段と、
撮像して前記観察体の画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像時の露出、ゲイン、或いは露出及びゲインの何れかを制御する撮像制御手段と、
前記観察体が載置されたステージ或いは前記観察体に対峙された対物レンズを駆動して前記観察体の観察部位を変更する観察部位変更手段と、
前記ステージに載置された観察体に焦点を合わせるために前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を駆動する焦点方向駆動手段と、
前記観察体に焦点を合わせるように前記焦点方向駆動手段に前記ステージと前記対物レンズの少なくとも一方を駆動させて合焦制御を行う合焦制御手段と、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の所定部位へ変更させるように前記観察部位変更手段に前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動させ、前記所定部位に焦点を合わせるように前記合焦制御手段に合焦制御を行わせ、前記所定部位のパターン画像を取得するパターン画像取得手段と、
該パターン画像取得手段により取得されたパターン画像が保存されるパターン画像保存手段と、
該パターン画像保存手段に保存された、前記観察体内の予め正常と判断された基準部位のパターン画像と、前記パターン画像取得手段により取得された、前記観察体内の欠陥有無の検査対象となる検査対象部位のパターン画像とを比較して、前記検査対象部位の異常の有無を検出する検出手段と、
を備え、
前記パターン画像取得手段により取得される、前記基準部位のパターン画像と前記検査対象部位のパターン画像の明るさが一致或いは略一致するように、前記照明制御手段、前記撮像制御手段、或いは前記照明手段及び前記撮像制御手段の何れかを制御する、
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【０１１２】
付記１１ 前記照明強度を検出する光検出手段を更に備え、
前記パターン画像取得手段により取得される、前記基準部位のパターン画像と前記検査対象部位のパターン画像の明るさが一致或いは略一致するように、前記照明制御手段を制御するときは、前記光検出手段による検出結果に基づいて行う、
ことを特徴とする付記１０記載の欠陥検査装置。
【０１１３】
付記１２ 前記合焦制御手段により行われる合焦制御に用いられる合焦制御パラメータを設定する合焦制御パラメータ設定手段を更に備え、
前記パターン画像取得手段は、前記観察体の観察部位を前記観察体内の所定部位へ変更させるように前記観察部位変更手段に前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動させ、前記合焦制御パラメータ設定手段により設定された合焦制御パラメータに従って前記所定部位に焦点を合わせるように前記合焦制御手段に合焦制御を行わせ、前記所定部位のパターン画像を取得し、
前記パターン画像取得手段が前記検査対象部位のパターン画像を取得するときに行わせる合焦制御に用いられる合焦制御パラメータは、前記画像パターン画像取得手段が前記基準部位のパターン画像を取得したときに行わせた合焦制御により得られた標本情報に基づいて決定される、
ことを特徴とする付記１０又は１１記載の欠陥検査装置。
【０１１４】
付記１３ ステージに載置された観察体の観察部位を前記観察体内の予め正常と判断された基準部位へ変更させるように前記ステージ或いは前記観察体に対峙された対物レンズを駆動し、
前記基準部位に焦点を合わせるように合焦制御を行い、
前記観察体への照明強度を取得し、
撮像して前記基準部位のパターン画像を取得し、
前記撮像時の露出及びゲインを取得し、
前記観察体の観察部位を前記観察体内の欠陥有無の検査対象となる検査対象部位へ変更させるように前記ステージ或いは前記対物レンズを駆動し、
前記検査対象部位に焦点を合わせるように合焦制御を行い、
前記取得した照明強度と同一の照明強度で前記観察体への照明を行い、
前記取得した露出及びゲインと同一の露出及びゲインで撮像して前記検査対象部位のパターン画像を取得し、
前記基準部位のパターン画像と前記検査対象部位のパターン画像とを比較して、前記検査対象部位の異常の有無を検出する、
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【０１１５】
以上、本発明の欠陥検査装置及び欠陥検査方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【０１１６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、チップ比較型検査方式の半導体ウェハの自動欠陥検査装置において、欠陥検出精度及びスループットを飛躍的に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成例を示した図である。
【図２】第１ＡＦユニット及び第２ＡＦユニットの構成を詳細に示した図である。
【図３】 (a),(b),(c) は２分割ディテクタのデフォーカス特性を示した図である。
【図４】第一の実施の形態に係る、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】Ｓ４０３或いはＳ４０９にて行われるＡＦ制御処理の一例を示したフローチャートである。
【図６】検査対象チップに対するＡＦ制御に用いられるＡＦパラメータの一例を示した図である。
【図７】 (a),(b) は反射率の異なる標本に対する、ステージのＺ位置と２分割ディテクタの和信号の特性の一例を示した図である。
【図８】第二の実施の形態に係る、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
【図９】第三の実施の形態に係る、半導体ウェハ内チップの欠陥検査処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ 顕微鏡
２ 顕微鏡コントローラ
３ ホストシステム
４ ステージ
５ 標本
６ 光源
７ 開口絞り（ＡＳ）
８ 視野絞り（ＦＳ）
９ キューブ
１０ レボルバ
１１ 対物レンズ
１２ 第１ＡＦユニット
１３ 鏡筒
１４ 接眼レンズ
１５ ＴＶカメラ
１６ 第２ＡＦユニット
１７ 光源制御部
１８ 開口絞り（ＡＳ）制御部
１９ 視野絞り（ＦＳ）制御部
２０ レボルバ駆動制御部
２１ ステージＸ−Ｙ駆動制御部
２２ モータ
２３ ステージＺ駆動制御部
２４ モータ
２５ ビデオボード
２６ ＴＶコントローラ
３０ アクティブＡＦデフォーカス信号発生器
３１ レーザ駆動／レンズ駆動部
３２ レーザ光源
３３ コリメートレンズ
３４ 可視カットフィルタ
３５ 遮蔽板
３６ 偏光ビームスプリッタ
３７，３８ 結像系レンズ群
３９ １／４波長板
４０ ダイクロイックミラー
４１ 結像レンズ
４２ ２分割ディテクタ
５０ パッシブＡＦデフォーカス信号発生器
５１ ハーフミラー
５２ 結像レンズ
５３ ＣＣＤセンサ

Claims (8)

1. ステージに載置される観察体の観察部位に前記観察体に対峙される対物レンズの焦点を合わせるため、前記対物レンズの光軸方向に前記ステージ及び前記対物レンズのうち少なくとも一方を移動させて合焦制御を行う合焦制御手段と、
   前記合焦制御手段による合焦制御に用いられる合焦制御パラメータを設定する合焦制御パラメータ設定手段と、
   前記観察部位のパターン画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段により取得されたパターン画像を保存する画像保存手段と、
   前記ステージ及び前記対物レンズのうち少なくとも一方を前記対物レンズの光軸に直交する方向に移動して前記観察体内の観察部位を第１の観察部位から第２の観察部位に変更する観察部位変更手段と、
   前記画像取得手段によって取得された前記観察体内の第１の観察部位のパターン画像と第２の観察部位のパターン画像とを比較して、前記第１の観察部位及び前記第２の観察部位のパターンのうち少なくとも一方の欠陥を検出する検出手段と、
   を有し、
   前記合焦制御手段は、
   前記第１の観察部位のパターン画像を取得する場合、前記合焦制御パラメータ設定手段が設定する予め定められた第１の合焦制御パラメータを用いて合焦制御を実行し、
   前記第２の観察部位のパターン画像を取得する場合に、前記第１の観察部位のパターン画像取得時の合焦制御によって得られた標本情報に基づいて前記合焦制御パラメータ設定手段が決定する第２の合焦制御パラメータを用いて合焦制御を実行する、
   ことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記第２の観察部位のパターン画像取得時に前記合焦制御が失敗となった場合、前記合焦制御手段は、前記第２の合焦制御パラメータを前記第 1 の合焦制御パラメータに変更設定して再度合焦制御を行い、前記画像取得手段によって前記第２の観察部位のパターン画像を取得する、
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
3. 前記第２の観察部位のパターン画像取得時に前記合焦制御が失敗となった場合、前記合焦制御手段は、前記第１の観察部位のパターン画像取得時に得た前記第１の観察部位に対する合焦位置を前記第２の観察部位の合焦位置とみなして合焦制御を行い、前記画像取得手段によって前記第２の観察部位のパターン画像を取得する、
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
4. 前記標本情報は、前記第１の観察部位に対する合焦位置及び前記第１の観察部位からの反射光の光量のうち少なくとも一方を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
5. 前記合焦パラメータは、前記ステージ及び前記対物レンズのうち少なくとも一方の移動速度、前記ステージ及び前記対物レンズの相対移動範囲、及び合焦閾値のうち少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
6. 前記画像取得手段は、前記第１の観察部位のパターン画像の取得時と、前記第２の観察部位のパターン画像の取得時とにおける撮像条件が一致するように露出及びゲインのうち少なくとも一方を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
7. 前記観察体に照明光を出射する照明手段をさらに有し、
   前記照明手段は、前記第１の観察部位のパターン画像取得時と、前記第２の観察部位のパターン画像の取得時とにおける照明条件が一致するように前記照明光の光量を制御する、
   ことを特徴とする請求項 1 記載の欠陥検査装置。
8. ステージに載置される観察体の検査画像を、前記観察体に対峙された対物レンズを介して取得し、基準画像と前記検査画像との比較によって前記観察体の欠陥検出を行う欠陥検査方法において、
   前記ステージ及び前記対物レンズのうち少なくとも一方を前記対物レンズの光軸に直交する方向へ駆動して前記観察体の第１の観察部位へ移動し、
   予め定められた第１の合焦制御パラメータを設定し、
   前記第１の合焦制御パラメータに従って前記第１の観察部位に対する合焦制御を行い、
   前記合焦制御により得られた標本情報に基づいて第２の合焦制御パラメータを決定し、
   前記合焦制御によって合焦とされた前記第１の観察部位のパターン画像を取得し、
   前記ステージ及び前記対物レンズのうち少なくとも一方を前記対物レンズの光軸に直交する方向へ駆動して前記観察位置を前記観察体内の第２の観察部位へ移動し、
   前記第２の合焦制御パラメータに従って前記第２の観察部位に対する合焦制御を行い、
   前記合焦制御によって合焦とされた前記第２の観察部位のパターン画像を取得し、
   前記第１の観察部位のパターン画像と前記第２の観察部位のパターン画像とを比較して、前記第１の観察部位及び前記第２の観察部位のパターンのうち少なくとも一方の欠陥を検出する、ことを特徴とする欠陥検査方法。

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