JP5104438B2 - Periodic pattern unevenness inspection apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、周期性パターンを有する被検査体においてパターンのムラを検査するための装置および方法に関する。周期性パターンとは、一定の間隔を有するパターンの集合体を称し、例えば、パターンが所定のピッチで配列したストライプ状の周期性パターン、または開口部のパターンが所定の周期で2次元的に配列したマトリクス状のパターン等が該当する。周期性パターンを有する被検査体としては特に、半導体装置、撮像デバイスおよび表示デバイス等を製造する際にフォトリソグラフィー処理の露光工程で用いられるフォトマスクが挙げられる。   The present invention relates to an apparatus and method for inspecting pattern unevenness in an inspection object having a periodic pattern. A periodic pattern refers to an aggregate of patterns having a constant interval. For example, a periodic pattern of stripes in which patterns are arranged at a predetermined pitch, or a pattern of openings is two-dimensionally arranged at a predetermined period. Such a matrix pattern corresponds to this. Examples of the inspection object having a periodic pattern include a photomask used in an exposure process of a photolithography process when manufacturing a semiconductor device, an imaging device, a display device, and the like.

従来、半導体装置、撮像デバイスおよび表示デバイス等の製造工程で用いられるフォトマスクとしては、ガラス等の透明基板上にクロム等の遮光膜が一定のパターンに部分的に除去されて構成されたものが知られている。   Conventionally, as a photomask used in a manufacturing process of a semiconductor device, an imaging device, a display device and the like, a photomask that is configured by partially removing a light shielding film such as chromium on a transparent substrate such as glass in a certain pattern is used. Are known.

フォトマスクのような周期性パターンにおけるムラ欠陥は、通常微細なピッチズレや位置ズレが規則的に配列していることが原因であることが多いため、個々のパターン検査では発見することが困難であるが、周期性パターンを広い領域において観察した時に初めて認識される欠陥である。   Uneven defects in periodic patterns such as photomasks are usually caused by the regular arrangement of fine pitch deviations and positional deviations, and are therefore difficult to find by individual pattern inspection. However, this is a defect recognized for the first time when the periodic pattern is observed in a wide area.

従来の周期性パターンにおけるムラ検査では、同軸の透過照明や平面照明を用いて透過率画像を撮像し、各々の画像での光強度を比較することによって正常部とムラ部の視認を行っている。しかし、正常部とムラ部における光の強度差は決して大きいわけではなく、得られる画像のコントラストは低い。そのため、コントラストの低い画像に対しその強度差の処理方法を工夫することでコントラストアップを図り、ムラ部を抽出し検査を行っている(特許文献1参照)。   In the conventional unevenness inspection of periodic patterns, a transmittance image is captured using coaxial transmission illumination or planar illumination, and the normal portion and the unevenness portion are visually recognized by comparing the light intensity in each image. . However, the difference in light intensity between the normal part and the uneven part is not always large, and the contrast of the obtained image is low. For this reason, the contrast difference is improved by devising an intensity difference processing method for an image having a low contrast, and a nonuniformity portion is extracted for inspection (see Patent Document 1).

しかし、上記従来技術においては、格子状周期性パターンのブラックマトリクスのムラ、特に開口部の大きいブラックマトリクスのムラの撮像において、正常部とムラ部でのコントラスト向上が期待されず、強度差の処理を工夫したとしても元画像のコントラストが低い画像の場合の検査では、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できないという問題がある。   However, in the above-described conventional technique, in the imaging of the black matrix unevenness of the lattice-like periodic pattern, particularly the black matrix unevenness having a large opening, the contrast between the normal portion and the uneven portion is not expected to be improved. However, the inspection in the case of an image with a low contrast of the original image has a problem that only an inspection ability lower than the visual sensory inspection method can be achieved.

一方、半導体の微細化や、微細な表示と明るい画面の電子部品の増加により、前記周期性パターンでは微細化、または開口部比率の増大傾向が進んでいる。将来的には、より開口部の大きい、より微細形状の周期性パターンのムラ検査装置およびその方法が必要となる。すなわち、従来の光の振幅による光の強度(明るさ)の強弱のみの出力では限界がある。   On the other hand, due to the miniaturization of semiconductors and the increase in electronic components with fine displays and bright screens, the periodic pattern tends to be miniaturized or the ratio of openings is increased. In the future, a non-uniformity inspection apparatus and method for a periodic pattern having a finer shape and a larger opening will be required. That is, there is a limit in the conventional output with only the intensity (brightness) of light based on the amplitude of light.

そこで、周期性のあるパターン、例えばブラックマトリクスムラを安定的、高精度に撮像、検出可能な周期性パターンムラ検査装置を提供することを目的として、照明光が被検査体に照射され、周期性パターンによって生じる透過回折光を画像検査する、例えば特許文献2のような検査装置が提案された。周期性パターンの正常部では開口部の形状・ピッチが一定となるため互いに干渉し一定の方向に回折光を生じる。それに対し、ムラ部では開口部の形状、ピッチが不規則になるため、形状、ピッチに応じて種々の方向に、種々の強さで回折光が生じる。この検査装置では、正常部とムラ部における回折光強度コントラストの違いから、ムラ部を検出する方式をとっている。   Therefore, for the purpose of providing a periodic pattern unevenness inspection apparatus capable of imaging and detecting a periodic pattern, for example, black matrix unevenness stably and with high accuracy, illumination light is irradiated onto the object to be inspected. For example, an inspection apparatus such as Patent Document 2 for inspecting transmitted diffracted light generated by a pattern has been proposed. In the normal part of the periodic pattern, the shape and pitch of the openings are constant, so that they interfere with each other and generate diffracted light in a certain direction. On the other hand, since the shape and pitch of the opening are irregular in the uneven portion, diffracted light is generated with various intensities in various directions according to the shape and pitch. In this inspection apparatus, a method of detecting a nonuniformity portion from the difference in diffracted light intensity contrast between the normal portion and the nonuniformity portion is adopted.

ところで、周期性パターン、例えばフォトマスクにおいては、パターンの微細化が急速に進んでおり、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクにおいては、ウエハ転写時におけるセルピッチが1μmに迫るほどである。さらに、パターン微細化が進んでいることへの技術対策として各種のパターン解像力向上技法が提案されてきており、その中の一つとしてハーフトーンマスクが利用されてきている。ハーフトーンマスクは従来のCrマスクと異なり、露光波長で高いコントラストが得られるような半透膜が用いられており、その透過率はCr遮光膜のそれと比べて高くなっている。   By the way, in a periodic pattern, for example, a photomask, pattern miniaturization is rapidly progressing. In particular, in a photomask for a CCD / CMOS imager, the cell pitch at the time of wafer transfer approaches 1 μm. Furthermore, various techniques for improving pattern resolving power have been proposed as technical countermeasures against the progress of pattern miniaturization, and halftone masks have been used as one of them. Unlike a conventional Cr mask, a half-tone mask uses a semi-transmissive film that provides a high contrast at the exposure wavelength, and its transmittance is higher than that of a Cr light-shielding film.

さらに描画機におけるパターン描画精度の向上に伴い、数nmオーダーの微細な寸法ズレや位置ズレによって生じるようなムラが問題視されるようになってきている。このような微小な変動量によって生じる回折光コントラスト差の情報量は極めて乏しいため、それに応じた高感度・高分解能である検査撮像技術を確立する必要がある。   Further, with the improvement of pattern drawing accuracy in a drawing machine, unevenness caused by minute dimensional deviation and positional deviation on the order of several nanometers has been regarded as a problem. Since the amount of information of the diffracted light contrast difference caused by such a minute fluctuation amount is extremely small, it is necessary to establish an inspection imaging technique with high sensitivity and high resolution corresponding to the information amount.

一方で、CCD/CMOSイメージャーマスクでは数10μm程度のセルピッチを有するような既存製品に対するムラ検査ニーズも依然として高いのが現状であり、検査対象となる製品におけるセルピッチは多岐に渡ることとなる。そのため、撮像系としてフレキシブルに検査撮像倍率を可変できるような機能を具備していることが要求される。   On the other hand, with CCD / CMOS imager masks, there is still a high need for unevenness inspection for existing products having a cell pitch of about several tens of μm, and the cell pitch in products to be inspected varies widely. For this reason, the imaging system is required to have a function capable of flexibly changing the inspection imaging magnification.

またパターンにおける変動量が同一であっても、寸法ズレや位置ズレといったパターン変動形態、パターン形状の方向性によって発生するムラの様相、コントラストの強弱は異なる。そのため、1枚の製品検査における撮像回数が複数回にわたる可能性も生じてくる。検査に要するタクトタイムをなるべく短縮し高スループット化を実現するためにも、1回の撮像においてなるべく広い撮像視野を確保することが望まれる。   Even if the variation amount in the pattern is the same, the pattern variation forms such as dimensional deviation and positional deviation, the appearance of unevenness due to the directionality of the pattern shape, and the contrast strength are different. Therefore, there is a possibility that the number of times of imaging in one product inspection may be multiple times. In order to shorten the tact time required for the inspection as much as possible and realize high throughput, it is desired to secure a wide imaging field of view in one imaging.

以下に公知文献を記す。
特開2002−148210号公報 特開2006−208084号公報
The known literature is described below.
JP 2002-148210 A JP 2006-208084 A

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのようにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラを高精度に撮像、検出可能な周期性パターンのムラ検査装置、および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to have a periodic pattern, particularly a cell pitch and pattern directionality as in a photomask for a CCD / CMOS imager. It is an object of the present invention to provide a periodic pattern unevenness inspection apparatus and method capable of imaging and detecting unevenness caused by dimensional displacement and positional displacement on the order of several nanometers with high accuracy.

上記課題を解決するために為された請求項1に記載の発明は、基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とし、周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査するムラ検査装置であって、
前記基板を載置し、X軸、Y軸およびθ軸方向に駆動する機構を具備する搬送手段と、
前記基板の所定領域に光を照射してその所定領域を撮像して得られた画像に所定の画像処理を行って、前記基板の被検査面内方向における位置決めを行う位置決め手段と、
透過照明光として可視光を発生可能な光源を具備する照明光源手段と、
前記照明光源手段からの透過照明光を導光し、所定領域に透過照明光を照射するための照明ヘッド部と、
前記照明ヘッド部を支持する円弧レールを有し、前記照明ヘッド部を前記円弧レール上で駆動することにより、前記搬送手段に載置された前記基板上の一定領域に透過照明光を照射しつつ前記基板の被検査面に垂直な方向に対する照明光照射角度を制御可能な照明ヘッド駆動手段と、
前記照明ヘッド部によって透過照明光が前記周期性パターンに照射されることにより生じる回折光を撮像する検査撮像手段と、
前記位置決め手段からの映像出力と、前記検査撮像手段からの映像出力を画像情報とする画像入力手段と、
前記画像入力手段により得られた画像情報について、欠陥部抽出・判定および解析処理を行い、かつ前記搬送手段、前記位置決め手段、前記照明光源手段、前記照明ヘッド部、前記照明ヘッド駆動手段、前記検査撮像手段の動作制御を行う処理・制御手段と、
前記位置決め手段および前記検査撮像手段にて撮像した画像、および前記処理・制御手段による処理画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置としたものである。
The invention according to claim 1, which has been made to solve the above-described problem, is a non-uniformity inspection apparatus that inspects a substrate on which a periodic pattern is formed on a substrate, and inspects using diffracted light generated by the periodic pattern. Because
A transport means for mounting the substrate and having a mechanism for driving in the X-axis, Y-axis, and θ-axis directions;
Positioning means for performing predetermined image processing on an image obtained by irradiating light on a predetermined area of the substrate and imaging the predetermined area, and positioning the substrate in the in-plane direction;
Illumination light source means comprising a light source capable of generating visible light as transmitted illumination light;
An illumination head for guiding the transmitted illumination light from the illumination light source means and irradiating the predetermined area with the transmitted illumination light; and
An arc rail that supports the illumination head unit is provided , and the illumination head unit is driven on the arc rail to irradiate transmitted illumination light onto a certain area on the substrate placed on the transport unit. An illumination head driving means capable of controlling an illumination light irradiation angle with respect to a direction perpendicular to the surface to be inspected of the substrate;
Inspection imaging means for imaging diffracted light generated by irradiating the periodic pattern with transmitted illumination light by the illumination head unit;
Image input means using the video output from the positioning means and the video output from the inspection imaging means as image information;
The image information obtained by the image input unit is subjected to defect extraction / determination and analysis processing, and the transport unit, the positioning unit, the illumination light source unit, the illumination head unit, the illumination head drive unit, and the inspection Processing / control means for controlling the operation of the imaging means;
Display means for displaying an image captured by the positioning means and the inspection imaging means, and a processed image by the processing / control means;
A non-uniformity inspection apparatus characterized by comprising:

また請求項2に記載の発明は、前記位置決め撮像手段が、高輝度スポット型のLED照明を具備し、また検査対象基板に対して垂直に平行光を照射し、かつ検査対象基板からの垂直な反射光のみを抽出する光学系を具備することを特徴とする、請求項1に記載のムラ検査装置としたものである。   In the invention according to claim 2, the positioning imaging means includes a high-luminance spot type LED illumination, irradiates parallel light perpendicular to the inspection target substrate, and is perpendicular to the inspection target substrate. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, further comprising an optical system that extracts only reflected light.

また請求項3に記載の発明は、前記検査撮像手段が、ラインセンサカメラおよび撮像倍率調整機構を有するレンズを具備していることを特徴とする、請求項1、2のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   According to a third aspect of the present invention, in the unevenness according to any one of the first and second aspects, the inspection and imaging unit includes a lens having a line sensor camera and an imaging magnification adjustment mechanism. This is an inspection device.

また請求項4に記載の発明は、前記照明ヘッド部が、検査対象基板に対してライン状の平行光を照射し、かつ前記検査撮像手段が、前期周期性パターンにより生じる回折光のうち、検査対象基板に対して垂直な回折光のみを抽出する光学系を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the illumination head unit irradiates the inspection target substrate with line-shaped parallel light, and the inspection imaging unit inspects out of the diffracted light generated by the periodic pattern. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, further comprising an optical system that extracts only diffracted light perpendicular to the target substrate.

また請求項5に記載の発明は、前記照明ヘッド部による照明が、透過照明または反射照明であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   The invention according to claim 5 is the unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein illumination by the illumination head unit is transmitted illumination or reflected illumination. .

また請求項6に記載の発明は、前記照明光源手段がメタルハライドランプであり、かつ動作時間に対する光量変動幅が1%以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   The invention according to claim 6 is characterized in that the illumination light source means is a metal halide lamp, and the amount of light fluctuation with respect to the operating time is 1% or less. This is a non-uniformity inspection apparatus.

また請求項7に記載の発明は、前記照明光源手段は、内部にバンドパスフィルターが複数設置可能であり、かつ前記バンドパスフィルターを切り替え可能なフィルターチェンジャー部を内蔵していることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   The invention according to claim 7 is characterized in that the illumination light source means has a built-in filter changer part in which a plurality of band pass filters can be installed and the band pass filter can be switched. The unevenness inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6 is provided.

また請求項8に記載の発明は、前記処理・制御手段が、少なくとも1台以上の情報処理手段を備え、各々の情報処理手段はローカルエリアネットワークにて接続されており、情報分配手段を経由して撮像結果情報・処理結果情報の伝達を相互に行うことが可能であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のムラ検査装置としたものである。   In the invention according to claim 8, the processing / control means includes at least one information processing means, and each information processing means is connected by a local area network and passes through the information distribution means. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein the imaging result information and the processing result information can be transmitted to each other.

また請求項9に記載の発明は、基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とし、前記基板に照明光を複数の照射角度で斜め入射し、周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査するムラ検査方法であって、
前記周期性パターンの、ピッチ、サイズ等の情報を入力する検査対象基板情報入力工程と、
前記基板の被検査内方向における位置決めを行う位置決め工程と、
前記周期性パターンに照明光を照射すると生じる回折光の測定を、前記複数の照射角度での照明について行い、各照射角度での回折光強度を取得し、回折光強度プロファイルを得る回折光強度取得工程と、
前記回折光強度取得工程において得られた回折光強度プロファイルと、前記検査対象基板情報入力工程において入力された前期周期性パターンに関する情報とを元に、照明光の照射角度、撮像倍率および照明光波長を設定する検査条件設定工程と、
検査条件設定工程にて設定された条件で、前記周期性パターンに照明光を照射すると生じる回折光を撮像する検査撮像工程と、
前記検査撮像工程で得られた映像出力を画像情報とする画像入力工程と、
前記画像入力工程により得られた画像情報について、欠陥部抽出・判定および解析処理を行う情報処理工程と、
を有することを特徴とするムラ検査方法としたものである。
The invention according to claim 9 uses a diffracted light generated by a periodic pattern, with a substrate having a periodic pattern formed on the substrate as an inspection target, illumination light obliquely incident on the substrate at a plurality of irradiation angles. A non-uniformity inspection method for inspecting
Inspection target substrate information input step for inputting information such as pitch and size of the periodic pattern;
A positioning step for positioning the substrate in the in-inspection direction;
Measurement of the diffracted light generated when the periodic pattern is irradiated with illumination light is performed for illumination at the plurality of irradiation angles, and the diffracted light intensity is obtained at each irradiation angle to obtain a diffracted light intensity profile. Process,
Based on the diffracted light intensity profile obtained in the diffracted light intensity acquisition step and the information on the periodic pattern input in the inspection target substrate information input step, the illumination angle, imaging magnification, and illumination light wavelength An inspection condition setting process for setting
An inspection imaging step for imaging diffracted light generated when the periodic pattern is irradiated with illumination light under the conditions set in the inspection condition setting step;
An image input step using the video output obtained in the inspection imaging step as image information;
An information processing step for performing defect extraction / determination and analysis processing for the image information obtained by the image input step,
This is a non-uniformity inspection method characterized by having

本発明の周期性パターンのムラ検査装置および方法によれば、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのようにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラを高精度に撮像、検出することができる。   According to the periodic pattern unevenness inspection apparatus and method of the present invention, a periodic pattern, particularly a test object having a wide range of cell pitches and pattern orientations, such as a photomask for a CCD / CMOS imager. Unevenness caused by dimensional deviation or positional deviation on the order of several nm can be imaged and detected with high accuracy.

本発明を適用する周期性パターンのムラ検査装置の実施形態について説明する。図1は本発明によるムラ検査装置1の概略構成図である。図1では透過回折光を得るための装置構成例を示している。なお、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境かつ被検査基板への異物付着を防止するクリーン環境で稼動されることが望ましい。   An embodiment of a periodic pattern unevenness inspection apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unevenness inspection apparatus 1 according to the present invention. FIG. 1 shows an apparatus configuration example for obtaining transmitted diffracted light. It is desirable that this apparatus be operated in a dark environment where disturbance light and stray light are reduced as much as possible and in a clean environment that prevents foreign matter from adhering to the substrate to be inspected.

図1に示すように、本装置は透過照明部10と、被検査基板60の位置決め動作および検査撮像時におけるスキャンニング動作が可能なX−Y−θステージ部20と、被検査基板60の位置決めを実施するためのアライメント用撮像部30と、被検査基板60の検査画像を撮像するための検査撮像部40と、処理・制御部100から構成されている。   As shown in FIG. 1, this apparatus includes a transmission illumination unit 10, an XY-θ stage unit 20 that can perform a positioning operation of the substrate 60 to be inspected and a scanning operation during inspection imaging, and a positioning of the substrate 60 to be inspected. The imaging unit 30 for alignment for performing the inspection, the inspection imaging unit 40 for imaging the inspection image of the substrate 60 to be inspected, and the processing / control unit 100 are configured.

処理・制御部100は、透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30、検査撮像部40を構成する機器類の動作制御を行い、アライメント用撮像部30および検査撮像部40からの映像出力を画像情報として画像入力を行い、画像強調処理等の演算処理を行う。処理・制御部100の主要部である第1の情報処理手段101と第2の情報処理手段104は、情報分配手段105を用いて相互に画像情報・検査情報の授受を行い、さらにそれぞれの処理結果や処理画像を、表示手段108、109に表示する。   The processing / control unit 100 controls the operation of the devices constituting the transmitted illumination unit 10, the XY-θ stage unit 20, the alignment imaging unit 30, and the inspection imaging unit 40, and performs the alignment imaging unit 30 and the inspection imaging. The video output from the unit 40 is input as image information, and arithmetic processing such as image enhancement processing is performed. The first information processing unit 101 and the second information processing unit 104, which are main parts of the processing / control unit 100, exchange image information / inspection information with each other using the information distribution unit 105, and further each process. Results and processed images are displayed on the display means 108 and 109.

透過照明部10では、円弧レール11が設置されており、円弧レール11にはライン型照明ヘッド12が設けられており、光源13からはライトガイド14を用いて導光している。円弧レール11上でライン型照明ヘッド12を駆動することによって被検査基板60の被検査面に対して垂直方向の照射角度調整を可能としている(なお、この駆動軸をφ軸と定義する)。円弧レール11上のどの位置にあってもライン型照明ヘッド12は、X−Y−θステージ部20上の所定位置に照明光を照射することができるように調整されており、これによって、X−Y−θステージ部20上の被検査基板60の被検査面に対して、様々な照射角度からの透過照明が可能となっている。   In the transmissive illumination unit 10, an arc rail 11 is installed, a line type illumination head 12 is provided on the arc rail 11, and the light source 13 guides light using a light guide 14. By driving the line-type illumination head 12 on the arc rail 11, the irradiation angle can be adjusted in the direction perpendicular to the surface to be inspected of the substrate 60 to be inspected (this drive axis is defined as the φ axis). The line type illumination head 12 is adjusted so as to be able to irradiate illumination light to a predetermined position on the XY-θ stage unit 20 at any position on the arc rail 11. Transmission illumination from various irradiation angles is possible on the surface to be inspected of the substrate 60 to be inspected on the −Y−θ stage unit 20.

なお、ライン型照明ヘッド12には平行光学系が設けられている。光源13にはフィルターチェンジャー機構が設けられており、複数の波長選択フィルタを用いることが可能となっている。また、本実施形態では光源13にはメタルハライドランプを用いており、動作時間に対する光量変動幅が1%以下で光量安定度が高いものを選定していることが特徴である。   The line illumination head 12 is provided with a parallel optical system. The light source 13 is provided with a filter changer mechanism, and a plurality of wavelength selection filters can be used. In the present embodiment, a metal halide lamp is used as the light source 13, and a light amount fluctuation range with respect to the operation time is 1% or less and a light amount stability is high.

図2は、X−Y−θステージ部20を模式的に示したものである。被検査基板60は、X−Y−θステージ部20の所定の位置に載置される。被検査基板60載置部は、中空であることが特徴である。   FIG. 2 schematically shows the XY-θ stage unit 20. The inspected substrate 60 is placed at a predetermined position of the XY-θ stage unit 20. The inspected substrate 60 mounting portion is characterized by being hollow.

X−Y−θステージ部20は、被検査基板60を図2のX軸方向およびY軸方向に平行移動する機能と、被検査基板60をその被検査面内で360°回転させる機能を有する(この回転中心の軸をθ軸とする。)。これによって、予め設定した動作手順に従って被検査基板60をX軸およびY軸方向に駆動する。また、θ軸を中心として被検査基板60を面内回転させることにより、被検査基板60の被検査面内への照明照射方向の調整が可能である。   The XY-θ stage unit 20 has a function of translating the inspected substrate 60 in the X-axis direction and the Y-axis direction of FIG. 2 and a function of rotating the inspected substrate 60 by 360 ° within the surface to be inspected. (This axis of rotation is the θ axis.) As a result, the inspected substrate 60 is driven in the X-axis and Y-axis directions according to a preset operation procedure. Further, by rotating the inspected substrate 60 around the θ axis, the illumination irradiation direction of the inspected surface of the inspected substrate 60 can be adjusted.

Y軸方向への駆動は、被検査基板60の搬送用と、検査撮像のためのスキャン時の駆動用を兼ねている。スキャン時の駆動は等速度性が確保されていることが望ましく、さらにはリニアエンコーダなどを利用した高精度位置決め機構を備えていることが望ましい。また、アライメント用撮像部30および検査撮像部40の被写界深度の値がある程度小さくても問題がないよう、ステージ側には除振機能が設けられていることが望ましい。   The driving in the Y-axis direction serves both for transporting the substrate 60 to be inspected and for driving during scanning for inspection imaging. It is desirable that the driving at the time of scanning is ensured at a constant speed, and it is further desirable to have a high-precision positioning mechanism using a linear encoder or the like. Further, it is desirable that a vibration isolation function is provided on the stage side so that there is no problem even if the depth of field values of the alignment imaging unit 30 and the inspection imaging unit 40 are small to some extent.

アライメント用撮像部30は、カメラ31、レンズ32、照明33、そして照明制御装置34から構成される。被検査基板60上のアライメントマークを含む領域に対して同軸落射形式で照明光が照射され、その観察画像がカメラ31により撮像される。なお、照明制御装置34により、照明は点灯/消灯制御および照明光強度の調節ができるようになっており、実際の制御動作は処理・制御部100により実施される。なお、本実施例ではカメラ31にはエリアCCDカメラを、レンズ32には同軸落射形式の固定倍率テレセントリックレンズを、そして照明33には高輝度スポット型の白色LEDを用いている。   The alignment imaging unit 30 includes a camera 31, a lens 32, an illumination 33, and an illumination control device 34. Illumination light is radiated to the region including the alignment mark on the inspected substrate 60 in the coaxial epi-illumination format, and the observation image is captured by the camera 31. Note that the illumination control device 34 can turn on / off the illumination and adjust the illumination light intensity, and the actual control operation is performed by the processing / control unit 100. In this embodiment, the camera 31 is an area CCD camera, the lens 32 is a coaxial incident type fixed magnification telecentric lens, and the illumination 33 is a high brightness spot type white LED.

検査撮像部40は、画像を撮像する手段としてのカメラ41と、撮像側平行光学系42から構成される。カメラ41としては、各種画素数のラインセンサカメラを使用することができるが、撮像視野をある程度確保するためにも、なるべく高画素数であることが望ましく、場合によっては多画素エリアカメラの選択も可能である。   The inspection imaging unit 40 includes a camera 41 as a means for imaging an image and an imaging side parallel optical system 42. As the camera 41, a line sensor camera having various numbers of pixels can be used. However, it is desirable that the number of pixels is as high as possible in order to secure a certain imaging field of view. Is possible.

撮像時におけるカメラ露光時間は、撮像倍率に応じて調整する必要がある。カメラ露光時間はカメララインレートを調整することにより可変であるが、撮像時のステージ速度がカメララインレートに依存するため、ステージ速度が上限値を超えないよう注意が必要である。なお本実施形態ではカメラ41は8192画素のラインセンサカメラを用いているが、カメラ露光時間調整機能を用いても撮像画像における明るさが確保できない場合には、TDIラインセンサカメラを使用してもよい。また、複数台の性能の異なるカメラとカメラ切替機構を具備することにより、使用カメラの切替で検査毎に最適なものを選択できるようにしてもよい。   The camera exposure time during imaging needs to be adjusted according to the imaging magnification. Although the camera exposure time can be changed by adjusting the camera line rate, care must be taken so that the stage speed does not exceed the upper limit value because the stage speed during imaging depends on the camera line rate. In this embodiment, the camera 41 uses a line sensor camera of 8192 pixels. However, if the brightness in the captured image cannot be secured even using the camera exposure time adjustment function, the TDI line sensor camera may be used. Good. In addition, by providing a plurality of cameras with different performances and a camera switching mechanism, it may be possible to select an optimal one for each inspection by switching the camera used.

撮像側平行光学系42には、光学倍率可変の電動ズームレンズを用いるが、絞りの自動調整機能が備わっていてもよい。撮像倍率は、被検査基板60における周期性パターンのセルピッチにもよるが、0.2倍程度の低倍域から3倍程度の高倍域まで確保されていることが望ましい。   The imaging side parallel optical system 42 uses an electric zoom lens having a variable optical magnification, but may have an automatic aperture adjustment function. Although the imaging magnification depends on the cell pitch of the periodic pattern on the substrate 60 to be inspected, it is desirable that the imaging magnification is secured from a low magnification range of about 0.2 times to a high magnification range of about 3 times.

処理・制御部100では、第1の情報処理手段101にて透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30、および検査撮像部40の動作管理および制御を行う。さらに第1の情報処理手段101では、アライメント用撮像部30および検査撮像部40からの映像出力を画像入力装置102、103によりディジタル化した画像情報として取り込み、該画像情報特徴量の数値化を行い、ムラ欠陥の検出を行う。第2の情報処理手段104では、第1の情報処理手段101にて処理された結果に対する合否判定、追加処理といったデータ処理を実施する。   In the processing / control unit 100, the first information processing unit 101 performs operation management and control of the transmitted illumination unit 10, the XY-θ stage unit 20, the alignment imaging unit 30, and the inspection imaging unit 40. Further, the first information processing means 101 captures the video output from the alignment imaging unit 30 and the inspection imaging unit 40 as image information digitized by the image input devices 102 and 103, and digitizes the image information feature amount. Detecting mura defects. The second information processing unit 104 performs data processing such as pass / fail judgment and addition processing for the result processed by the first information processing unit 101.

データ処理手順としては、シェーディング補正や膨張・収縮処理等のノイズ除去処理や、フィルタリング処理等による画像強調処理、プロジェクション法等による特徴量抽出処理、欠陥部画像の切り出し処理、およびそれらの複合処理等が挙げられる。また、装置内にローカルエリアネットワークを構築することにより、情報分配手段105を経由して、検査撮像により得られた画像情報や処理情報の101と104の間でのデータ授受が可能であり、また外部記憶装置106に対しては、第1の情報処理手段101、および第2の情報処理手段104からの処理情報読み出し・書き込みが都度可能である。さらに、上位側情報分配手段107への接続により、他製造装置との情報共有、さらには装置稼動状況の伝達を行うことも可能である。   Data processing procedures include noise removal processing such as shading correction and expansion / contraction processing, image enhancement processing such as filtering processing, feature amount extraction processing such as a projection method, defect image extraction processing, and composite processing thereof. Is mentioned. Further, by constructing a local area network in the apparatus, it is possible to exchange data between 101 and 104 of image information and processing information obtained by inspection imaging via the information distribution means 105. It is possible to read / write processing information from the first information processing unit 101 and the second information processing unit 104 to the external storage device 106 each time. Furthermore, by connecting to the higher-level information distribution unit 107, it is possible to share information with other manufacturing apparatuses and to transmit the apparatus operating status.

図3は、本発明の実施形態による検査方法を示すフローチャート図である。本発明の実施形態による検査方法は、S1〜S20という一連のステップによって行われる。以下、各ステップの内容をステップ順に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing the inspection method according to the embodiment of the present invention. The inspection method according to the embodiment of the present invention is performed by a series of steps S1 to S20. Hereinafter, the contents of each step will be described in the order of steps.

装置電源の投入、装置イニシャライズなど、装置全体の立ち上げを行う(S1)。   The entire apparatus is started up, such as turning on the apparatus power and initializing the apparatus (S1).

被検査基板60におけるセルピッチ、チップレイアウト、管理No.等の製品情報を、上位側情報分配手段107経由で第1の情報処理手段101へ読み込むか、あるいは直接第1の情報処理手段101へ入力する(S2)。   Cell pitch, chip layout, management No. in the inspected substrate 60. Is read into the first information processing unit 101 via the higher-level information distribution unit 107 or directly input to the first information processing unit 101 (S2).

X−Y−θステージ20の所定の位置に、被検査基板60を載置・固定する(S3)。   The inspected substrate 60 is placed and fixed at a predetermined position of the XY-θ stage 20 (S3).

X−Y−θステージ20を駆動して、被検査基板60をアライメント用撮像部30の位置まで移動する(S4)   The XY-θ stage 20 is driven to move the inspected substrate 60 to the position of the alignment imaging unit 30 (S4).

X、Y、θ軸の調整とアライメント用撮像部30により、被検査基板60に対するアライメント動作を実施する(S5)。   An alignment operation for the inspected substrate 60 is performed by adjusting the X, Y, and θ axes and the alignment imaging unit 30 (S5).

アライメント動作完了後、検査撮像部40の位置までX−Y−θステージ20を移動する(S6)。   After the alignment operation is completed, the XY-θ stage 20 is moved to the position of the inspection imaging unit 40 (S6).

検査撮像部40、および透過照明部10を活用して、周期性パターン配列方向に準ずる所定のθ軸位置において、複数のφの値に対して被検査基板60における回折光強度を測定し、回折光強度プロファイルを得る(S7)。   Using the inspection imaging unit 40 and the transmitted illumination unit 10, the diffracted light intensity at the inspected substrate 60 is measured with respect to a plurality of values of φ at a predetermined θ-axis position corresponding to the periodic pattern arrangement direction. A light intensity profile is obtained (S7).

カメラ41としてラインカメラを用いた場合における、回折光強度プロファイル取得方法の一例について図4に模式的に示し、以下で少し説明する。   An example of a method for acquiring a diffracted light intensity profile when a line camera is used as the camera 41 is schematically shown in FIG.

φ=0°〜60°の範囲で円弧レール11を駆動させ、被検査基板60へ照明光を投光する。その際、被検査基板60上の周期性パターンにおいて発生する回折光強度は連続的に変化することとなる。この回折光強度変化を、円弧レール11の動作とラインカメラの露光タイミングを同期させた状態でスキャンニング撮像を実施することで取得する。この時、被検査基板60は固定したままである。   The arc rail 11 is driven in a range of φ = 0 ° to 60 °, and illumination light is projected onto the substrate 60 to be inspected. At that time, the intensity of diffracted light generated in the periodic pattern on the substrate 60 to be inspected continuously changes. This diffracted light intensity change is acquired by performing scanning imaging in a state where the operation of the arc rail 11 and the exposure timing of the line camera are synchronized. At this time, the inspected substrate 60 remains fixed.

取得された回折光強度変化は画像入力装置102を経由して画像情報として第1の情報処理手段101に取り込まれ、画像イメージが形成される。この時、画像上下方向のピクセル数は、円弧レールの駆動角度範囲内で露光撮像を行った回数分となる(図4中では角度刻み幅0.5°の場合を示してある)。   The acquired diffracted light intensity change is captured as image information into the first information processing means 101 via the image input device 102, and an image image is formed. At this time, the number of pixels in the vertical direction of the image is the number of times of exposure imaging within the driving angle range of the arc rail (in FIG. 4, the case where the angular step width is 0.5 ° is shown).

このようにして得られた画像イメージに対し、画像上下方向に対して輝度値のラインプロファイルを作成する、この時、幅方向のピクセル数(図中では8192ピクセル)全てにおいて画像上下方向のラインプロファイルを作成し、幅方向のピクセル数で割った平均プロファイルを用いても良い。得られたプロファイルに対して、データ補間や平滑化といった所定のデータ処理を実施し、回折光強度プロファイルが作成される。   A line profile of luminance values is created for the image image obtained in this way in the vertical direction of the image. At this time, the line profile in the vertical direction of the image for all the number of pixels in the width direction (8192 pixels in the figure). And an average profile divided by the number of pixels in the width direction may be used. Predetermined data processing such as data interpolation and smoothing is performed on the obtained profile to create a diffracted light intensity profile.

S2にて入力された製品情報からφに対する回折光強度ピークを算出する(S8)。   A diffracted light intensity peak with respect to φ is calculated from the product information input in S2 (S8).

S7にて得られた回折光強度プロファイルピーク位置と、S8にて算出された回折光強度ピークとの比較から、φ軸における透過照明角度条件を決定する(S9)。   From the comparison between the diffracted light intensity profile peak position obtained in S7 and the diffracted light intensity peak calculated in S8, the transmitted illumination angle condition on the φ axis is determined (S9).

S2にて入力された製品情報を基に、撮像倍率、カメララインレート等の撮像条件を決定する(S10)。   Based on the product information input in S2, imaging conditions such as imaging magnification and camera line rate are determined (S10).

上記S7〜S10による検査条件の設定が終了した後、X−Y−θステージ20を所定の動作に従って駆動させ、カメラ41による撮像により画像情報を取得する。また、同一範囲での撮像を複数回繰り返し、複数の検査画像を取得してもよい。このように複数回の撮像を行う場合には、撮像時ごとに透過照明部および撮像部の設定を異なる設定に変更し、複数の異なる検査条件下における検査画像を取得しても良い(S11)。   After the setting of the inspection conditions in S7 to S10 is completed, the XY-θ stage 20 is driven according to a predetermined operation, and image information is acquired by imaging with the camera 41. Further, a plurality of inspection images may be acquired by repeating imaging in the same range a plurality of times. When imaging is performed a plurality of times as described above, the settings of the transmission illumination unit and the imaging unit may be changed to different settings for each imaging, and inspection images under a plurality of different inspection conditions may be acquired (S11). .

以上のようにして得られた検査画像に対して、第1の情報処理手段101にてシェーディング補正や膨張・収縮処理等のノイズ除去処理、フィルタリング処理等による画像強調処理、プロジェクション法等による特徴量抽出処理、ムラ欠陥画像切り出し等の各種データ処理を行い、検査画像の特徴量を数値化し、被検査基板60に対する検査結果を外部記憶装置106に対して出力する。なお出力された検査結果に対しては、上位側情報分配手段107を経由して、指定された外部端末から結果を閲覧可能としても良い(S12〜S14)。   With respect to the inspection image obtained as described above, the first information processing unit 101 performs noise removal processing such as shading correction and expansion / contraction processing, image enhancement processing by filtering processing, etc., feature amount by projection method, etc. Various data processing such as extraction processing and uneven defect image cutout is performed, the feature amount of the inspection image is digitized, and the inspection result for the inspected substrate 60 is output to the external storage device 106. Note that the output inspection result may be viewable from a designated external terminal via the higher-level information distribution unit 107 (S12 to S14).

さらに、必要に応じて第2の情報処理手段104を活用し、検査結果に対し、ムラ欠陥の分類や数値についてその結果の妥当性を判断するためのレビュー処理を実行する。第2の情報処理手段104から情報分配手段105を経由して外部記憶装置106に接続し、ムラ欠陥画像、検査結果情報を読み込む。読み込んだ情報を基にレビュー処理を実行し、最終的な判定処理を下した後、検査結果の出力を行う(S15、S16)。   Furthermore, the second information processing means 104 is utilized as necessary to perform a review process for judging the validity of the result of the mura defect classification and numerical value for the inspection result. The second information processing unit 104 is connected to the external storage device 106 via the information distribution unit 105 to read the mura defect image and the inspection result information. A review process is executed based on the read information, a final determination process is performed, and an inspection result is output (S15, S16).

これらの手順により被検査基板60の検査が終了した後、X−Y−θステージを初期位置へ移動し、被検査基板60を搬出し、装置全体の立ち下げを行い、本装置における周期性パターンのムラ検査の全工程が終了する(S17〜S20)。   After the inspection of the inspected substrate 60 is completed by these procedures, the XY stage is moved to the initial position, the inspected substrate 60 is unloaded, the entire apparatus is lowered, and the periodic pattern in the present apparatus is obtained. This completes the unevenness inspection process (S17 to S20).

以上に記述した各工程における一連の動作は、対人操作装置110、111による操作あるいは予め組み込まれたプログラムによって実行され、これらの検査経過情報や出力結果等が表示装置108、109に表示される。   A series of operations in each process described above is executed by an operation by the interpersonal operation devices 110 and 111 or by a program incorporated in advance, and the inspection progress information, output results, and the like are displayed on the display devices 108 and 109.

以上で説明した周期性パターンのムラ検査装置は、斜め方向からの投光を行うことによって生じる、周期性パターンでの透過回折光を撮像することを特徴とするものである。   The periodic pattern unevenness inspection apparatus described above is characterized in that it picks up transmitted diffracted light in a periodic pattern, which is generated by performing light projection from an oblique direction.

このように構成された周期性パターンのムラ検査装置においては、透過照明部10から照射された光が、被検査基板60の周期性パターンにて回折され、その回折光が画像として検査撮像部40により捉えられる。回折光においては、スリット部または開口部の形状やピッチの差異が強調される効果があり、さらに照明の入射角度を少しずつ変化させることによっても回折光の差異は強調される。   In the periodic pattern unevenness inspection apparatus configured as described above, the light emitted from the transmission illumination unit 10 is diffracted by the periodic pattern of the substrate 60 to be inspected, and the diffracted light is imaged as the inspection imaging unit 40. Is captured by. In the diffracted light, there is an effect that the difference in the shape or pitch of the slit or opening is emphasized, and the difference in the diffracted light is also emphasized by gradually changing the incident angle of illumination.

被検査基板60にて回折された回折光は、フォトマスクやブラックマトリクスの線幅やスリット幅、パターンの寸法や位置ズレ等に微妙な変動があると、その変動部において光の回折角が変化するため、検査撮像部40によって捉えられた画像は変動部に起因したムラを強調した画像となる(図5に模式的に示す)。さらに、透過照明部10、検査撮像部40に平行光学系を用いることによって、回折光の変動をより精度良く強調した画像を捉えることが可能となる。   If the diffracted light diffracted by the substrate 60 to be inspected has a slight variation in the line width or slit width of the photomask or black matrix, the size or positional deviation of the pattern, the diffraction angle of the light changes in the variation portion Therefore, the image captured by the inspection imaging unit 40 is an image in which unevenness caused by the variation unit is emphasized (schematically illustrated in FIG. 5). Furthermore, by using a parallel optical system for the transmitted illumination unit 10 and the inspection imaging unit 40, it is possible to capture an image in which fluctuations of diffracted light are emphasized with higher accuracy.

また図6に、ラインセンサカメラにより被検査基板60としてフォトマスクを検査した場合におけるムラ可視化例を模式的に示す。ここで用いたラインセンサカメラのCCDセルサイズは7μmであり、この時の撮像倍率は0.35倍である。したがって撮像分解能は20μmである。この時のカメラ視野幅は163mm程度であり、1度のスキャン撮像にてフォトマスク全面におけるムラ欠陥画像の取得が短時間で可能である。なおこの場合、6インチサイズのフォトマスクに対して撮像を実行した場合、1回のスキャンに要する時間は1秒以内である。   FIG. 6 schematically shows an example of non-uniformity visualization when a photomask is inspected as a substrate 60 to be inspected by a line sensor camera. The CCD cell size of the line sensor camera used here is 7 μm, and the imaging magnification at this time is 0.35 times. Therefore, the imaging resolution is 20 μm. At this time, the camera visual field width is about 163 mm, and it is possible to acquire the mura defect image on the entire photomask in a short time by one scan imaging. In this case, when imaging is performed on a 6-inch photomask, the time required for one scan is within one second.

上記のようにして、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのようにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラを高精度に撮像、検出することができる。   As described above, dimensional deviations and positional deviations on the order of several nanometers are inspected for periodic patterns, particularly test objects having a wide range of cell pitches and pattern orientations, such as photomasks for CCD / CMOS imagers. It is possible to image and detect the unevenness caused by the high accuracy.

また、動作時間に対する光量変動幅が1%以下で光量安定度が高い光源を採用したことにより、検査により取得される画像の安定性・検査結果再現性を確保することが可能となる。   In addition, by adopting a light source that has a light amount fluctuation range of 1% or less with respect to the operation time and a high light amount stability, it is possible to ensure the stability of the image acquired by inspection and the reproducibility of the inspection result.

そして、判定されたムラの種類、ムラ部の位置やレベル等をムラ画像と同時に表示装置108および109に表示することで、ムラのモニター用途としての利用も有効となっている。   By displaying the determined type of unevenness, the position and level of the unevenness on the display devices 108 and 109 at the same time as the unevenness image, the use for unevenness monitoring is also effective.

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、周期性パターンのムラを安定に、高精度に検出することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to detect the irregularity of the periodic pattern stably and with high accuracy.

本発明の周期性パターンのムラ検査装置概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the nonuniformity inspection apparatus of the periodic pattern of this invention. 本発明における、X−Y−θステージ部20の模式図である。2 is a schematic diagram of an XY-θ stage section 20 in the present invention. FIG. 本発明の検査方法の実施形態を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows embodiment of the test | inspection method of this invention. 本発明における、回折光強度プロファイル取得手段例の模式図である。It is a schematic diagram of the example of a diffracted light intensity profile acquisition means in this invention. 本発明における、回折光による周期性パターンムラ可視化例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of periodic pattern unevenness visualization by diffracted light in the present invention. 本発明における、フォトマスクを被検査基板とした場合におけるムラ可視化例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the example of nonuniformity visualization in the case of using a photomask as a to-be-inspected board | substrate in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 透過照明部
11 円弧レール
12 ライン型照明ヘッド
13 光源
14 ライトガイド
20 X−Y−θステージ部
30 アライメント用撮像部
31 カメラ
32 レンズ
33 照明
34 照明制御装置
40 検査撮像部
41 カメラ
42 撮像側平行光学系
60 被検査基板
100 処理・制御部
101 第1の情報処理手段
102 画像入力装置
103 画像入力装置
104 第2の情報処理手段
105 情報分配手段
106 外部記憶装置
107 上位側情報分配手段
108 表示手段
109 表示手段
110 対人操作手段
111 対人操作手段
112 プリンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmitting illumination part 11 Arc rail 12 Line type illumination head 13 Light source 14 Light guide 20 XY-theta stage part 30 Alignment imaging part 31 Camera 32 Lens 33 Illumination 34 Illumination control device 40 Inspection imaging part 41 Camera 42 Imaging side parallel Optical system 60 Inspected substrate 100 Processing / control unit 101 First information processing means 102 Image input device 103 Image input device 104 Second information processing means 105 Information distribution means 106 External storage device 107 Upper side information distribution means 108 Display means 109 Display means 110 Interpersonal operation means 111 Interpersonal operation means 112 Printer

Claims (9)

基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とし、周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査するムラ検査装置であって、
前記基板を載置し、X軸、Y軸およびθ軸方向に駆動する機構を具備する搬送手段と、
前記基板の所定領域に光を照射してその所定領域を撮像して得られた画像に所定の画像処理を行って、前記基板の被検査面内方向における位置決めを行う位置決め手段と、
透過照明光として可視光を発生可能な光源を具備する照明光源手段と、
前記照明光源手段からの透過照明光を導光し、所定領域に透過照明光を照射するための照明ヘッド部と、
前記照明ヘッド部を支持する円弧レールを有し、前記照明ヘッド部を前記円弧レール上で駆動することにより、前記搬送手段に載置された前記基板上の一定領域に透過照明光を照射しつつ前記基板の被検査面に垂直な方向に対する照明光照射角度を制御可能な照明ヘッド駆動手段と、
前記照明ヘッド部によって透過照明光が前記周期性パターンに照射されることにより生じる回折光を撮像する検査撮像手段と、
前記位置決め手段からの映像出力と、前記検査撮像手段からの映像出力を画像情報とする画像入力手段と、
前記画像入力手段により得られた画像情報について、欠陥部抽出・判定および解析処理を行い、かつ前記搬送手段、前記位置決め手段、前記照明光源手段、前記照明ヘッド部、前記照明ヘッド駆動手段、前記検査撮像手段の動作制御を行う処理・制御手段と、
前記位置決め手段および前記検査撮像手段にて撮像した画像、および前記処理・制御手段による処理画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
A non-uniformity inspection apparatus that inspects a substrate on which a periodic pattern is formed on a substrate, and inspects using diffracted light generated by the periodic pattern,
A transport means for mounting the substrate and having a mechanism for driving in the X-axis, Y-axis, and θ-axis directions;
Positioning means for performing predetermined image processing on an image obtained by irradiating light on a predetermined area of the substrate and imaging the predetermined area, and positioning the substrate in the in-plane direction;
Illumination light source means comprising a light source capable of generating visible light as transmitted illumination light;
An illumination head for guiding the transmitted illumination light from the illumination light source means and irradiating the predetermined area with the transmitted illumination light; and
An arc rail that supports the illumination head unit is provided , and the illumination head unit is driven on the arc rail to irradiate transmitted illumination light onto a certain area on the substrate placed on the transport unit. An illumination head driving means capable of controlling an illumination light irradiation angle with respect to a direction perpendicular to the surface to be inspected of the substrate;
Inspection imaging means for imaging diffracted light generated by irradiating the periodic pattern with transmitted illumination light by the illumination head unit;
Image input means using the video output from the positioning means and the video output from the inspection imaging means as image information;
The image information obtained by the image input unit is subjected to defect extraction / determination and analysis processing, and the transport unit, the positioning unit, the illumination light source unit, the illumination head unit, the illumination head drive unit, and the inspection Processing / control means for controlling the operation of the imaging means;
Display means for displaying an image captured by the positioning means and the inspection imaging means, and a processed image by the processing / control means;
A nonuniformity inspection apparatus comprising:
前記位置決め手段が、高輝度スポット型のLED照明を具備し、また検査対象基板に対して垂直に平行光を照射し、かつ検査対象基板からの垂直な反射光のみを抽出する光学系を具備することを特徴とする、請求項1に記載のムラ検査装置。   The positioning means includes a high-luminance spot type LED illumination, and an optical system that irradiates parallel light perpendicularly to the inspection target substrate and extracts only vertical reflected light from the inspection target substrate. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein: 前記検査撮像手段が、ラインセンサカメラおよび撮像倍率調整機構を有するレンズを具備していることを特徴とする、請求項1、2のいずれかに記載のムラ検査装置。   The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection imaging unit includes a lens having a line sensor camera and an imaging magnification adjustment mechanism. 前記照明ヘッド部が検査対象基板に対してライン状の平行光を照射し、かつ前記検査撮像手段が、前記基板の周期性パターンにより生じる回折光のうち、前記基板の被検査面に対して垂直な回折光のみを抽出する光学系を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のムラ検査装置。   The illumination head unit irradiates the inspection target substrate with line-shaped parallel light, and the inspection imaging unit is perpendicular to the inspection surface of the substrate among the diffracted light generated by the periodic pattern of the substrate. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, further comprising an optical system that extracts only diffracted light. 前記照明ヘッド部による照明が、透過照明または反射照明であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のムラ検査装置。   The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein the illumination by the illumination head unit is transmitted illumination or reflected illumination. 前記照明光源手段がメタルハライドランプであり、かつ動作時間に対する光量変動幅が1%以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のムラ検査装置。   The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein the illumination light source means is a metal halide lamp, and a light amount fluctuation width with respect to an operation time is 1% or less. 前記照明光源手段は、内部にバンドパスフィルターが複数設置可能であり、かつ前記バンドパスフィルターを切り替え可能なフィルターチェンジャー部を内蔵していることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のムラ検査装置。   The illumination light source means includes a plurality of band-pass filters therein, and a built-in filter changer unit capable of switching the band-pass filters. The unevenness inspection apparatus described. 前記処理・制御手段が、少なくとも1台以上の情報処理手段を備え、各々の情報処理手段はローカルエリアネットワークにて接続されており、情報分配手段を経由して撮像結果情報・処理結果情報の伝達を相互に行うことが可能であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のムラ検査装置。   The processing / control means includes at least one information processing means, and each information processing means is connected by a local area network, and transmits imaging result information / processing result information via the information distribution means. The unevenness inspection apparatus according to claim 1, wherein the non-uniformity inspection apparatus can perform each other. 基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とし、前記基板に照明光を複数の照射角度で斜め入射し、周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査するムラ検査方法であって、
前記周期性パターンの、ピッチ、サイズ等の情報を入力する検査対象基板情報入力工程と、
前記基板の被検査内方向における位置決めを行う位置決め工程と、
前記周期性パターンに照明光を照射すると生じる回折光の測定を、前記複数の照射角度での照明について行い、各照射角度での回折光強度を取得し、回折光強度プロファイルを得る回折光強度取得工程と、
前記回折光強度取得工程において得られた回折光強度プロファイルと、前記検査対象基板情報入力工程において入力された前期周期性パターンに関する情報とを元に、照明光の照射角度、撮像倍率および照明光波長を設定する検査条件設定工程と、
検査条件設定工程にて設定された条件で、前記周期性パターンに照明光を照射すると生じる回折光を撮像する検査撮像工程と、
前記検査撮像工程で得られた映像出力を画像情報とする画像入力工程と、
前記画像入力工程により得られた画像情報について、欠陥部抽出・判定および解析処理を行う情報処理工程と、
を有することを特徴とするムラ検査方法。
A non-uniformity inspection method in which a substrate having a periodic pattern formed on a substrate is an inspection target, illumination light is obliquely incident on the substrate at a plurality of irradiation angles, and inspection is performed using diffracted light generated by the periodic pattern,
Inspection target substrate information input step for inputting information such as pitch and size of the periodic pattern;
A positioning step for positioning the substrate in the in-inspection direction;
Measurement of the diffracted light generated when the periodic pattern is irradiated with illumination light is performed for illumination at the plurality of irradiation angles, and the diffracted light intensity is obtained at each irradiation angle to obtain a diffracted light intensity profile. Process,
Based on the diffracted light intensity profile obtained in the diffracted light intensity acquisition step and the information on the periodic pattern input in the inspection target substrate information input step, the illumination angle, imaging magnification, and illumination light wavelength An inspection condition setting process for setting
An inspection imaging step for imaging diffracted light generated when the periodic pattern is irradiated with illumination light under the conditions set in the inspection condition setting step;
An image input step using the video output obtained in the inspection imaging step as image information;
An information processing step for performing defect extraction / determination and analysis processing for the image information obtained by the image input step,
A method for inspecting unevenness, characterized by comprising:
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