JP5231927B2 - Microprojection inspection device - Google Patents
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本発明は、ウエハバンプ(角柱バンプ,ボールバンプ),ボールグリッドアレイ(BGA),液晶表示装置(LCD)基板やフィルタに使用されるスペーサなどのような微小突起物の高さの測定を行い,その欠陥を検出する微小突起物検査装置に関する。 The present invention measures the height of micro-projections such as wafer bumps (rectangular bumps, ball bumps), ball grid arrays (BGA), liquid crystal display (LCD) substrates, spacers used in filters, etc. The present invention relates to a microprojection inspection apparatus for detecting defects.
近年のデジタル情報機器の小型化,高機能化,高速化に対応するため,半導体チップの接続においては,入出力端子を高密度に実装可能で,高周波特性にも優れた構造として,バンプを用いたフリップチップ実装の適用が拡大している。 In order to cope with the downsizing, high functionality, and high speed of digital information devices in recent years, bumps are used as a structure that can mount I / O terminals with high density and excellent high-frequency characteristics when connecting semiconductor chips. The application of flip chip mounting has been expanding.
この際,チップに形成されたバンプの大きさにばらつきが生じた場合には,実装基板への接続不良や,バンプ間の短絡などの不良を引き起こす可能性がある。 At this time, if variations occur in the size of the bumps formed on the chip, there is a possibility that a connection failure to the mounting substrate or a short circuit between the bumps may be caused.
このため,実装前の検査により,チップに形成されたバンプの良否判定を行うことが重要であるが,バンプの個数は1チップあたり数千になる場合もあり,目視で検査することは非常に困難である。このため,これを自動検査する装置が必要とされており,そのための技術が公開されている。 For this reason, it is important to judge the quality of the bumps formed on the chip by inspection before mounting, but the number of bumps may be several thousand per chip, and it is very difficult to visually inspect. Have difficulty. For this reason, an apparatus for automatically inspecting this is required, and the technology for that purpose has been made public.
ここではいずれも光学式の検査技術について述べるが,たとえば特許文献1には白色干渉法による高さ計測に関する技術が公開されている。また,特許文献2には共焦点法による高さ計測に関する技術が公開されている。また,特許文献3には三角測量法による高さ計測に関する技術が公開されている。また,特許文献4にはナイフエッジ法による高さ計測に関する技術が公開されている。
Here, optical inspection techniques are all described, but for example, Patent Document 1 discloses a technique related to height measurement by white interferometry.
しかしながら,上記特許文献1および2の方式では,高さ検出において焦点位置を変化させた複数の画像を取る必要があり,その分検査スループットが低下するという課題が存在する。上記特許文献3および4の方式では,検出時に焦点位置を変化させる必要が無く,検査スループット面で有利である。しかし近年の実装高密度化の進展とともに,バンプサイズ(ピッチ)の微細化も進展し,角柱バンプではバンプ幅15〜10μm(ピッチ30〜20μm)に,ボールバンプではバンプ直径50〜30μm(ピッチ100〜60μm)に達しており,上記特許文献3および4の方式では,これら微細バンプの計測が困難となる状況が生じてきた。以下,これについて説明する。
However, in the methods of
ここでは,上記従来技術のうち,ナイフエッジ方式に関して,その検出原理とバンプ微細化対応への課題について詳細を説明する。ナイフエッジ光学系は,光ディスクドライブにおけるディスク基板高さ位置変動検出のための光学系としても用いられている方式である。図1はその原理について説明する図である。なお,図1では照明光学系については省略し,検出光学系についてのみ説明する。 Here, regarding the knife edge method among the above-described conventional techniques, the detection principle and the problem to cope with bump miniaturization will be described in detail. The knife edge optical system is a system that is also used as an optical system for detecting fluctuations in disk substrate height position in an optical disk drive. FIG. 1 is a diagram for explaining the principle. In FIG. 1, the illumination optical system is omitted, and only the detection optical system is described.
被検査試料100の表面からの反射ビーム110を検出集光手段101で集光して検出光ビーム111を形成する。これを結像集光手段103で光センサ104上に集光して検出光スポット113を形成するが,この際検出集光手段103の直後に設置したビーム遮蔽手段102により,検出光ビームを遮蔽して半円状光ビーム112を形成するようにする。
A
図1(a)のように被検査試料100の高さ位置(z方向位置)が検出光学系の焦点位置にある場合は,検出光スポットの焦点位置113aも光センサ104の位置となり,光センサ104面上の検出光スポット114aが光センサ104のxy方向中央に形成される。
As shown in FIG. 1 (a), when the height position (z-direction position) of the
一方,図1(b)のように被検査試料100がz位置のプラス方向に移動した場合は,検出光スポットの焦点位置113bも図1(a)の場合と比較してz位置のプラス方向に移動することになる。そしてこのとき光センサ104面上の検出光スポット114bは,焦点が外れた状態となり,ビーム遮蔽手段102の効果によりx方向マイナス側に移動した状態で形成される。
On the other hand, when the
さらに,図1(c)のように被検査試料100がz位置のマイナス方向に移動した場合は,検出光スポットの焦点位置113cも図1(a)の場合と比較してz位置のマイナス方向に移動することになる。そしてこのとき光センサ104面上の検出光スポット114cは焦点が外れた状態となり,ビーム遮蔽手段102の効果によりx方向プラス側に移動した状態で形成される。
Further, when the
図1(b),図1(c)における光センサ104上の検出光スポット114b,114cの移動量は,被検査試料100の高さ方向(z方向)の移動量を反映したものとなる。このようにして,被検査試料の高さ方向の移動方向(プラス/マイナス)とその移動量を,光センサ面上の検出光スポット114の移動方向と移動量として検出することが可能となる。光センサ面上の検出光スポットの移動方向と移動量の検出は,たとえば光センサ104に2分割センサを用いて,その第1領域104aからの出力Aと,第2領域104bからの出力Bとを比較することにより可能となる。ここで被検査試料の高さ方向の移動量を△zとした時,
△z∝(A−B)/(A+B)…式(1)
と表わすことができる。図1(a)では,被検査試料の高さ方向の移動量△z=0であり,これに対応した2分割センサの出力はA=Bであり,式(1)の右辺も0である。
The movement amounts of the
△ z∝ (A−B) / (A + B) ... Formula (1)
Can be expressed as In Fig. 1 (a), the amount of movement of the specimen to be inspected in the height direction is ∆z = 0, the output of the 2-part sensor corresponding to this is A = B, and the right side of equation (1) is also 0 .
また図1(b)では,被検査試料の高さ方向の移動量△z>0であり,これに対応した2分割センサの出力はA>Bであり,式(1)の右辺>0である。図1(c) ,被検査試料の高さ方向の移動量△z<0であり,これに対応した2分割センサの出力はA<Bであり,式(1)の右辺<0である。また移動量は(A−B)の絶対値と関連して表現される。 In FIG. 1 (b), the amount of movement Δz> 0 of the specimen to be inspected is A, and the output of the two-divided sensor corresponding to this is A> B, and the right side of equation (1)> 0 is there. In FIG. 1 (c), the amount of movement Δz <0 in the height direction of the sample to be inspected, and the output of the two-divided sensor corresponding to this is A <B, and the right side of equation (1) is <0. The movement amount is expressed in relation to the absolute value of (A−B).
また,ここで式(1)の右辺における分母(A+B)は光センサ104に達する全光量によるスポット移動量の規格化を意味しており,これにより,被検査試料の反射率の影響を低減して,被検査試料の移動量のみを検出することが可能となる。
Here, the denominator (A + B) on the right side of equation (1) means normalization of the amount of spot movement by the total amount of light reaching the
図2は,このナイフエッジ光学系を用いたバンプ高さ検査装置の従来技術について説明する。図2におけるバンプ高さ検査装置は,レーザ光源201,ポリゴンミラー202,fθレンズ203,照明側結像レンズ204,ハーフミラー205,対物レンズ206により,被検査試料100の表面に照明光スポットを形成する照明光学系と,対物レンズ206,ハーフミラー205,ナイフエッジ 207,検出側結像レンズ208,シリンドリカルレンズ209,光センサ210により,被検査試料100表面からの反射光を集光して光センサ210上に検出光スポットを形成する検出光学系からなる。また,被検査試料100はステージ250に載置され,x,y,z方向に移動が可能な構成となっている。
FIG. 2 explains the prior art of the bump height inspection apparatus using this knife edge optical system. The bump height inspection apparatus in FIG. 2 forms an illumination light spot on the surface of the
ここで,照明光学系においてレーザ光源201は照明光ビーム発生手段であり,所定の照明光ビームを発生する。ポリゴンミラー202はこの照明光ビームがy方向に往復するように偏向するビーム偏向手段である。fθレンズ203,照明側結像レンズ204は,被検査試料100の検出領域2001の各位置において,照明光スポットを均一に形成するように機能するものである。照明光ビームはハーフミラー205により折り返し反射されて,対物レンズ206を介して,被検査試料100に照明スポットを形成する。
Here, in the illumination optical system, the
また,検出光学系において,対物レンズ206は被検査試料100からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段であり,検出光ビームはハーフミラー205を透過して,ビーム遮蔽手段であるナイフエッジ207,および結像集光手段である検出側結像レンズ208により半円状光ビームが形成され,これを集光して光センサ201上に検出光スポットを形成する。
In the detection optical system, the
この際,被検査試料100上で照明光スポットを走査しているので,ナイフエッジ207および検出側結像レンズ208の位置でもビーム走査が行われることとなり,その走査方向と,ナイフエッジ207のエッジ方向を一致させるように配置する必要がある。また,シリンドリカルレンズ209は走査する検出光ビームを光センサ210上に集めるように機能する。シリンドリカルレンズ209がない場合,光センサ210は走査する検出光ビームをすべて受光できるだけの大きさが必要となるが,図2のようにシリンドリカルレンズで集光することにより,小型の光センサを用いることが可能となる。
At this time, since the illumination light spot is scanned on the
図2の様に光学系を構成し,光学系の検出領域2001が被検査試料100の検査領域をカバーするように被検査試料100をステージ250で移動させることにより,高速で被検査試料上に形成されたバンプの検査が可能となる。
The optical system is configured as shown in FIG. 2, and the
しかし,図2で説明した従来方式では光学系の制約により,近年のバンプ微細化 への対応が困難という問題が生じてきた。以下,これについて説明する。 However, the conventional system described in Fig. 2 has a problem that it is difficult to cope with bump miniaturization in recent years due to restrictions on the optical system. This will be described below.
まず,検査対象であるウエハバンプの構造について説明する。図3には角柱バンプ
の構造を示す。角柱バンプは液晶ディスプレイ,またはプラズマディスプレイといった,フラットパネルディスプレイのドライバICチップにおいて多く用いられる方式である。
First, the structure of the wafer bump to be inspected will be described. FIG. 3 shows the structure of a prismatic bump. Square pillar bumps are a method often used in driver IC chips for flat panel displays such as liquid crystal displays or plasma displays.
図3(a)の301は半導体ウエハであり,この上にICチップ302が複数形成される。図3(b)は一つのチップ302における角柱バンプ303の配置を示す図である。図3(c)はバンプの断面構造を示す図であり,半導体チップ302(断面構造の図示は省略)の最上部に形成された配線パターン304の上に電極層(UMB=Under Bump Metal) 305を形成し,その上に角柱バンプ303が形成される。306は絶縁体で形成される保護層である。角柱バンプの形成はチップに切断する前のウエハの状態で,金めっきプロセスで行われる。近年,実装の高密度化およびドライバICの量産性向上のため,チップの小型化が進んでおり,それとともにバンプ幅3031,バンプピッチ3032の微細化が進展している。
3A is a semiconductor wafer on which a plurality of
図4にはボールバンプの構造を示す。ボールバンプはマイクロプロセッサや画像処理用LSIなど,高性能ICの実装において多く用いられる方式である。図4(a)の401は半導体ウエハであり,この上にICチップ402が複数形成される。図4(b)は一つのチップ402におけるボールバンプ403の配置を示す図である。ボールバンプはチップ全面に形成され,高性能ICに必要な多数の入出力端子を形成することが可能な構造である。
FIG. 4 shows the structure of the ball bump. Ball bumps are a method often used in the implementation of high-performance ICs such as microprocessors and image processing LSIs.
図4(c)はバンプの断面構造を示す図であり,半導体チップ402(断面構造の図示省略)の最上部に形成された再配線パターン404の上に電極層(UMB=Under Bump Metal) 405を形成し,その上にボールバンプ303が形成される。306は絶縁体で形成される保護層である。ボールバンプの形成はチップに切断する前のウエハの状態で,はんだリフロープロセスで形成される。近年,マイクロプロセッサおよび画像処理用ICの高性能化に伴い,入出力端子の多数化も進んでおり,それとともにバンプ幅4031,バンプピッチ4032の微細化が進展している。
FIG. 4C is a diagram showing a cross-sectional structure of the bump. An electrode layer (UMB = Under Bump Metal) 405 is formed on the
図5には,従来の方式における角柱バンプ高さ検査時の問題点について示す。図5で100は被検査試料,303は被検査試料上に形成された角柱バンプ,101は検出集光手段,102はビーム遮蔽手段,103は結像集光手段である。ビーム遮蔽手段102のエッジ方向はy方向に伸びるものとして示した。 FIG. 5 shows problems at the time of prismatic bump height inspection in the conventional method. In FIG. 5, 100 is a sample to be inspected, 303 is a prismatic bump formed on the sample to be inspected, 101 is a detection condensing means, 102 is a beam shielding means, and 103 is an imaging condensing means. The edge direction of the beam shielding means 102 is shown as extending in the y direction.
図5(a)は複数の角柱バンプがy方向に配列されている場合の検出状態について説明する図である。この場合,被検査試料100の表面からの反射ビーム110はそのまま検出集光手段101に入射し,検出集光手段103およびビーム遮蔽手段102に到達するので,図1で説明したナイフエッジ方式による高さ検出は問題なく行われる。
FIG. 5A is a diagram for explaining a detection state when a plurality of prismatic bumps are arranged in the y direction. In this case, the reflected
一方,図5(b)は複数の角柱バンプがx方向に配列されている場合の検出状態について説明する図である。図中の符号は図5(a)と同様である。この場合,被検査試料からの反射光ビーム110は角柱バンプ303の側壁で反射して検出集光手段101に到達するため,被検査試料100の上面の高さ位置を正しく検出することが出来ず,これをたとえば501の位置に誤検出する可能性がある。
On the other hand, FIG. 5B is a diagram for explaining a detection state when a plurality of prismatic bumps are arranged in the x direction. The reference numerals in the figure are the same as those in FIG. In this case, since the reflected
図2で説明した通り,従来技術ではビーム遮蔽手段102のエッジ方向をビーム走査方向と一致させる必要があるため,図5で説明したような角柱バンプの方向性による計測精度の差は必然的に発生してしまう。このような従来技術における角柱バンプのxy方向性の違いによる検出精度の相違は,近年の角柱バンプの微細化に伴い,角柱バンプのスペース部が狭小化することにより,発生する可能性が高まる傾向にある。光学系の方式を変えずにこれを解決するためには,たとえば被検査試料を90°回転させて再度検査する2回検査方式で対応する必要があり,ナイフエッジ方式の長所である検査スループットの高さを犠牲にしなければならないという問題が生じる。 As described with reference to FIG. 2, in the prior art, the edge direction of the beam shielding means 102 needs to coincide with the beam scanning direction, and therefore the difference in measurement accuracy due to the directionality of the prismatic bumps as described with reference to FIG. Will occur. The difference in detection accuracy due to the difference in the xy direction of the prismatic bumps in the prior art tends to increase as the space of the prismatic bumps becomes narrower with the recent miniaturization of the prismatic bumps. It is in. In order to solve this without changing the optical system, for example, it is necessary to cope with the double inspection method in which the sample to be inspected is rotated 90 ° and inspected again. The problem arises that height must be sacrificed.
また従来技術においては,ボールバンプの検査時にも方向性による計測精度の差
が発生する。これを図6により説明する。図6(a)で100は被検査試料,403は被検査試料上に形成されたボールバンプ,101は検出集光手段,102はビーム遮蔽手段,103は結像集光手段である。ビーム遮蔽手段102のエッジ方向は,図5と同様にy方向に伸びているものとして示した。
In the prior art, a difference in measurement accuracy due to directionality also occurs during ball bump inspection. This will be described with reference to FIG. In FIG. 6A, 100 is a sample to be inspected, 403 is a ball bump formed on the sample to be inspected, 101 is a detection condensing means, 102 is a beam shielding means, and 103 is an image condensing means. The edge direction of the beam shielding means 102 is shown as extending in the y direction as in FIG.
図6(b)はボールバンプ403の頂部6031を検出する場合の照明ビーム6021,反射ビーム6041の光線の方向を示したものである。照明ビーム6021はボールバンプ403に垂直方向に入射し,反射ビーム6041も垂直方向に反射する。一方図6(c)はボールバンプ403の斜面6032を検出する場合の照明ビーム6022,反射ビーム6042の光線の方向を示したものである。照明ビーム6022はボールバンプ403に垂直に入射するが,反射ビーム6042は斜め方向に出射する。
FIG. 6B shows the directions of the light beams of the illumination beam 6021 and the reflected
図6(d)はボールバンプ上の検出点をy方向に取った例を図示したものであり,603a1〜603a5までの5点を,バンプ頂部603a3を中心に均等に取ったものである。同様に 図6(e)はボールバンプ上の検出点をx方向に取った例を図示したものであり,603b1〜603b5までの5点を,バンプ頂部603b3を中心に均等に取ったものである。ここで図6(d)および図6(e)の各検出点の間隔は同一であるものとする。この場合の間隔は直径上に射影した間隔である。 FIG. 6D illustrates an example in which detection points on the ball bumps are taken in the y direction, and five points from 603a1 to 603a5 are evenly taken around the bump top portion 603a3. Similarly, FIG. 6 (e) shows an example in which the detection points on the ball bump are taken in the x direction, and five points from 603b1 to 603b5 are equally taken around the bump top portion 603b3. . Here, it is assumed that the intervals between the detection points in FIGS. 6D and 6E are the same. The interval in this case is an interval projected on the diameter.
図6(f)は図6(d)で示した各検出点からの反射光ビームが,検出集光手段101を経て検出光ビームとなり,ビーム遮蔽手段102および結像集光手段103の位置まで到達した際の位置を示すものである。バンプ頂部603a3からの反射光は結像集光手段103の中央の605a3に到達し,バンプ斜面603a2および603a4から斜方に出射した反射光ビームは,y方向に移動した605a2および605a4に到達する。 In FIG. 6 (f), the reflected light beam from each detection point shown in FIG. 6 (d) becomes the detection light beam through the detection condensing means 101, and reaches the position of the beam shielding means 102 and the imaging condensing means 103. It shows the position when it arrives. The reflected light from the bump top portion 603a3 reaches the center 605a3 of the imaging condensing means 103, and the reflected light beams emitted obliquely from the bump inclined surfaces 603a2 and 603a4 reach 605a2 and 605a4 moved in the y direction.
605a3はもちろん,605a2,605a4もビーム位置移動はあるもののいずれもy軸上にあるので,ビーム遮蔽手段102で部分的に遮蔽されることが可能であり,それぞれに対応する検出点603a2,603a3,603a4の高さ検出を行うことが可能である。ただし,ある程度以上に傾きが大きくなった検出点603a1,603a5からの反射光は検出集光手段101あるいは結像集光手段103に入射することが出来ず(605a5,605a5),その位置での高さ検出は不可能である。 Although 605a3 and 605a2 and 605a4 also have beam position movements, both are on the y-axis, and therefore can be partially shielded by the beam shielding means 102, and corresponding detection points 603a2, 603a3, It is possible to detect the height of 603a4. However, the reflected light from the detection points 603a1 and 603a5 whose inclination is larger than a certain degree cannot enter the detection condensing means 101 or the imaging condensing means 103 (605a5 and 605a5), and the reflected light at that position is high. Detection is impossible.
図6(g)は図6(e)で示した各検出点からの反射光ビームが,検出集光手段101を経て検出光ビームとなり,ビーム遮蔽手段102および結像集光手段103の位置まで到達した際の位置を示すものである。バンプ頂部603b3からの反射光は結像集光手段103の中央の605b3に到達し,バンプ斜面603b2および603b4から斜方に出射した反射光ビームは,x方向に移動した605b2および605b4に到達する。 In FIG. 6 (g), the reflected light beam from each detection point shown in FIG. 6 (e) becomes a detection light beam through the detection condensing means 101, up to the position of the beam shielding means 102 and the imaging condensing means 103. It shows the position when it arrives. The reflected light from the bump top portion 603b3 reaches the center 605b3 of the imaging condensing means 103, and the reflected light beams emitted obliquely from the bump inclined surfaces 603b2 and 603b4 reach 605b2 and 605b4 moved in the x direction.
図6(f)の場合と異なり,ビーム遮蔽手段102で部分的に遮蔽されることが可能であるのは605b3だけであり,x方向にビーム移動した605b2はビーム遮蔽手段102で全く遮蔽されず,また605b4はビーム遮蔽手段102で完全に遮蔽され,これに対応する検出点603b2,603b4の高さ検出は不可能である。さらに,ある程度以上に傾きが大きくなった検出点603b1,603b5からの反射光は検出集光手段101あるいは結像集光手段103に入射することが出来ず(605b1,605b5),その位置での高さ検出も不可能である。 Unlike the case of FIG. 6 (f), only the beam shielding means 102 can partially shield the beam 605b3, and the beam 605b2 moved in the x direction is not shielded by the beam shielding means 102 at all. 605b4 is completely shielded by the beam shielding means 102, and it is impossible to detect the height of the corresponding detection points 603b2 and 603b4. Furthermore, the reflected light from the detection points 603b1 and 603b5 whose inclination has increased to a certain degree cannot enter the detection condensing means 101 or the imaging condensing means 103 (605b1 and 605b5), and the reflected light at that position is high. Detection is impossible.
図2で説明した通り,従来技術ではビーム遮蔽手段102のエッジ方向をビーム走査方向と一致させる必要があるため,図6で説明したようなボールバンプの方向性による計測精度の差は必然的に発生してしまう。このような従来技術におけるボールバンプのxy方向性の違いによる検出精度の相違は,近年のボールバンプの微細化に伴い,バンプ表面の曲率が大きくなる(曲率半径が小さくなる)ことにより,発生する可能性が高まる傾向にある。光学系の方式を変えずにこれを解決するためには,たとえば被検査試料を90°回転させて再度検査する2回検査方式で対応する必要があり,ナイフエッジ方式の長所である検査スループットの高さを犠牲にしなければならないという問題が生じる As described with reference to FIG. 2, since the edge direction of the beam shielding means 102 needs to coincide with the beam scanning direction in the prior art, the difference in measurement accuracy due to the direction of the ball bump described with reference to FIG. Will occur. The difference in detection accuracy due to the difference in the xy direction of the ball bump in the prior art occurs because the curvature of the bump surface increases (the radius of curvature decreases) with the recent miniaturization of the ball bump. There is a tendency to increase the possibility. In order to solve this without changing the optical system, for example, it is necessary to cope with the double inspection method in which the sample to be inspected is rotated 90 ° and inspected again. The problem arises that you have to sacrifice height
本発明は、上記課題を解決して,高スループットで高精度なバンプ高さ検査を実施する目的を達成するために次のような構成をとる。 The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems and achieve the object of performing high-throughput and high-accuracy bump height inspection.
すなわち請求項1に記載の発明は、照明光ビーム発生手段からの照明光ビームを集光して被検査試料の表面に照明光スポットを形成する照明集光手段と、前記照明光スポットが被検査試料の表面を走査するように前記照明光ビームを偏向するビーム偏向手段とを持つ照明光学系と、前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系と、光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処理手段と、前記被検査試料を載置して、前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と、前記ステージ手段を駆動制御するステージ制御手段と、前記ビーム偏向手段を駆動制御するビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において、前記検出光学系は、前記検出光ビームを分割して第1の検出光ビームと第2の検出光ビームを形成する手段と、前記第1の検出光ビームを部分的に遮蔽して第1の半円状ビームを形成する第1のビーム遮蔽手段と、前記第1の半円状ビームを集光して第1の検出光スポットを形成する第1の結像集光手段と、前記第1の検出光スポットを検出する第1の光センサと、前記第2の検出光ビームを部分的に遮蔽して第2の半円状ビームを形成する第2のビーム遮蔽手段と、前記第2の半円状ビームを集光して第2の検出光スポットを形成する第2の結像集光手段と、前記第2の検出光スポットを検出する第2の光センサとを有し、前記信号処理手段は、前記第1の光センサからの出力信号と前記第2の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力するものであり、前記第1のビーム遮蔽手段はナイフエッジを有し、前記第2のビーム遮蔽手段はナイフエッジを有し、前記第1のビーム遮蔽手段のナイフエッジと前記第2のビーム遮蔽手段のナイフエッジは前記第1の半円状ビームの直線部と前記第2の半円状ビームの直線部が直交するように配置されており、前記検出光学系は、前記照明光学系のビーム偏向手段を含み、該ビーム偏向手段は、前記検出光ビームを、前記照明光ビームとは反対方向に通過させることを特徴とする微小突起物検査装置である。 That is, the invention according to claim 1 is an illumination condensing unit that condenses the illumination light beam from the illumination light beam generating unit to form an illumination light spot on the surface of the sample to be inspected, and the illumination light spot is inspected. An illumination optical system having a beam deflecting unit that deflects the illumination light beam so as to scan the surface of the sample, and a detection condensing unit that condenses the reflected light from the surface of the sample to be inspected to form a detection light beam A detection optical system, signal processing means for calculating and outputting height information of microprojections on the sample to be inspected based on an output signal output from an optical sensor , and mounting the sample to be inspected Te, a stage means for relatively moving with respect to the illumination optical system and the detection optical system, and Luz stage control means to drive control the stage means, the beam deflecting means drive control to ruby over beam deflection control Have means and In the microprojection inspection apparatus, the detection optical system includes means for splitting the detection light beam to form a first detection light beam and a second detection light beam, and the first detection light beam partially. A first beam shielding means for shielding the first semicircular beam to form a first detection light spot by condensing the first semicircular beam. Optical means, a first optical sensor that detects the first detection light spot, and a second beam shield that partially shields the second detection light beam to form a second semicircular beam Means, second imaging condensing means for condensing the second semicircular beam to form a second detection light spot, and a second optical sensor for detecting the second detection light spot has the door, said signal processing means, or wherein the first output signal from the optical sensor a second optical sensor Are those from the output signal and outputs the calculated height information of the minute projections of the inspection on the specimen, the first beam shielding means has a knife edge, the second beam shielding means knife has an edge, straight portion of the first beam knife edge of the knife edge and the second beam shielding means shielding means the first semicircular beam straight portion and the second semicircular beam Are arranged so as to be orthogonal to each other, and the detection optical system includes beam deflection means of the illumination optical system, and the beam deflection means allows the detection light beam to pass in a direction opposite to the illumination light beam. This is a microprojection inspection apparatus.
これにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。 As a result, the height inspection of the minute protrusions on the sample to be inspected can be performed at high speed with uniform sensitivity regardless of the direction.
また、請求項2に記載の発明は、照明光ビーム発生手段からの照明光ビームを集光して被検査試料の表面に照明光スポットを形成する照明集光手段と、前記照明光スポットが被検査試料の表面を走査するように前記照明光ビームを偏向するビーム偏向手段とを持つ照明光学系と、前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系と、光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処理手段と、前記被検査試料を載置して、前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と、前記ステージ手段を駆動制御するステージ制御手段と、前記ビーム偏向手段を駆動制御するビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において、前記検出光学系は、前記検出光ビームを分割して第1分割光と第2分割光を形成する手段と、前記第1分割光を半円状の第1の検出光ビームと半円状の第2の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第1のプリズムと、前記第1の検出光ビームを集光して第1の検出光スポットを形成する第1の結像集光手段と、前記第2の検出光ビームを集光して第2の検出光スポットを形成する第2の結像集光手段と、前記第1の検出光スポットを検出する第1の光センサと、第2の検出光スポットを検出する第2の光センサと、前記第2分割光を半円状の第3の検出光ビームと半円状の第4の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第2のプリズムと、前記第3の検出光ビームを集光して第3の検出光スポットを形成する第3の結像集光手段と、前記第4の検出光ビームを集光して第4の検出光スポットを形成する第4の結像集光手段と、前記第3の検出光スポットを検出する第3の光センサと、第4の検出光スポットを検出する第4の光センサとを有し、前記信号処理手段は、前記第1の光センサ、第2の光センサ、第3の光センサ、および、第4の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力するものであり、前記第1のプリズムの頂辺と前記第2のプリズムの頂辺は直交しており、前記検出光学系は、前記照明光学系のビーム偏向手段を含み、該ビーム偏向手段は、前記検出光ビームを、前記照明光ビームとは反対方向に通過させることを特徴とする微小突起物検査装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided illumination condensing means for condensing the illumination light beam from the illumination light beam generating means to form an illumination light spot on the surface of the sample to be inspected, and the illumination light spot to be covered. An illumination optical system having a beam deflecting means for deflecting the illumination light beam so as to scan the surface of the inspection sample, and detection condensing for condensing the reflected light from the surface of the inspection sample to form a detection light beam A detection optical system having means, signal processing means for calculating and outputting height information of a microprojection on the sample to be inspected based on an output signal output from an optical sensor , and mounting the sample to be inspected to a stage means for relatively moving with respect to the illumination optical system and the detection optical system, and Luz stage control means to drive control the stage means, the beam deflecting means drive control to ruby over beam deflection With control means In the small projection inspection apparatus, the detection optical system includes means for splitting the detection light beam to form a first split light and a second split light, and a semicircular first detection of the first split light. A first prism whose reflecting surface is a reflecting surface that is divided into a light beam and a semicircular second detection light beam, and a first detection light spot formed by condensing the first detection light beam. detecting the first and imaging focusing means, and a second imaging condensing means for forming a second detection light spot by focusing the second detection light beam, the first detection light spot A first optical sensor; a second optical sensor for detecting a second detection light spot; and a second detection light beam having a semicircular third detection light beam and a second detection light beam. A second prism whose inclined surface is a reflecting surface, and a third detection light spot by condensing the third detection light beam. A third imaging condensing means for forming a fourth image focusing means for forming a fourth detection light spot by focusing the fourth detection light beam, said third detection light spot And a fourth optical sensor for detecting a fourth detection light spot, wherein the signal processing means includes the first optical sensor, the second optical sensor, and a third optical sensor. The height information of the microprojections on the sample to be inspected is output from the output signals from the optical sensor and the fourth optical sensor, and is output. The top side of the first prism and the first prism The prisms of the two prisms are orthogonal to each other, and the detection optical system includes a beam deflecting unit of the illumination optical system, and the beam deflecting unit causes the detection light beam to travel in a direction opposite to the illumination light beam. It is a microprojection inspection apparatus characterized by passing .
これによりこれにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となると同時に,熱変動や振動などの外乱の影響を小さくして,高精度の検査を行うことが可能となる。 This makes it possible to perform high-speed inspection of the height of minute protrusions on the sample to be inspected with uniform sensitivity regardless of direction, and at the same time reduce the influence of disturbances such as thermal fluctuations and vibrations. High-precision inspection can be performed.
また,請求項3に記載の発明は,請求項1および2において,前記ビーム偏向手段はポリゴンミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the microprojection inspection apparatus according to the first and second aspects, wherein the beam deflecting means is a polygon mirror.
また,請求項4に記載の発明は,請求項1および2において,前記ビーム偏向手段はガルバノミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the microprojection inspection apparatus according to the first or second aspect, wherein the beam deflection means is a galvanometer mirror.
また,請求項5に記載の発明は,請求項1および2において,前記光センサ手段は2分割センサであることを特徴とする微小突起物検査装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the microprojection inspection apparatus according to the first or second aspect, wherein the optical sensor means is a two-divided sensor.
また,請求項6に記載の発明は,請求項1および2において,前記光センサ手段はポジションセンサであることを特徴とする微小突起物検査装置。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the microprojection inspection apparatus according to the first or second aspect, wherein the optical sensor means is a position sensor.
また,請求項7に記載の発明は,請求項1および2において,前記照明光学系手段は,照明光ビームのビーム径を変化させる照明光ビーム径制御手段を併せて持つことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first and second aspects, the illumination optical system means includes an illumination light beam diameter control means for changing the beam diameter of the illumination light beam. This is a projection inspection apparatus. This makes it possible to flexibly set the detection range and sensitivity according to the inspection target.
また,請求項8に記載の発明は,請求項7において,前記照明光ビーム径制御手段は,検査対象となる微小突起の大きさに応じて照明光ビームのビーム径を変化させる様に動作することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the illumination light beam diameter control means operates so as to change the beam diameter of the illumination light beam according to the size of the minute projection to be inspected. This is a microprojection inspection apparatus. This makes it possible to flexibly set the detection range and sensitivity according to the inspection target.
また,請求項9に記載の発明は,請求項1および2において,前記検出光学系手段は,検出光ビームのビーム径を変化させる検出光ビーム径制御手段を併せて持つことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the first and second aspects, the detection optical system means further includes a detection light beam diameter control means for changing the beam diameter of the detection light beam. This is a projection inspection apparatus. This makes it possible to flexibly set the detection range and sensitivity according to the inspection target.
また,請求項10に記載の発明は,請求項9において,前記検出光ビーム径制御手段は,検査対象となる微小突起の大きさに応じて検出光ビームのビーム径を変化させる様に動作することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the detection light beam diameter control means operates so as to change the beam diameter of the detection light beam according to the size of the minute protrusion to be inspected. This is a microprojection inspection apparatus. This makes it possible to flexibly set the detection range and sensitivity according to the inspection target.
また,請求項11に記載の発明は,請求項9および10において,前記検出光ビーム径制御手段はケプラー式のビームエキスパンダであり,ビームエキスパンダ内の集光点にピンホールを設置したことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,被検査試料からの迷光の影響を低減して,高精度な検出が可能となる。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth and tenth aspects, the detection light beam diameter control means is a Keplerian beam expander, and a pinhole is provided at a condensing point in the beam expander. Is a microprojection inspection apparatus characterized by the above. As a result, the influence of stray light from the sample to be inspected is reduced, and highly accurate detection is possible.
また,請求項12に記載の発明は,請求項1および2において,照明光ビーム発生手段はレーザー光源であることを特徴とする微小突起物検査装置である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a microprojection inspection apparatus according to the first and second aspects, wherein the illumination light beam generating means is a laser light source.
また,請求項13に記載の発明は,請求項1および2において,照明光ビーム発生手段は複数波長の光源であることを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより,照明光の干渉性よるスペックルなどに起因する誤差を低減して,高精度な検出が可能となる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the microprojection inspection apparatus according to the first or second aspect, wherein the illumination light beam generating means is a light source having a plurality of wavelengths. As a result, errors due to speckle due to the coherence of illumination light can be reduced, and highly accurate detection can be achieved.
また,請求項14に記載の発明は,請求項1において,前記信号処理手段は第1および第2の光センサから出力される第1および第2の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い,正常信号のみを高さ情報として出力することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the signal processing means compares the first and second output signals output from the first and second photosensors with a predetermined value and is normal. This is a microprojection inspection device characterized by performing abnormality determination and outputting only normal signals as height information. As a result, the height inspection of the minute protrusions on the sample to be inspected can be performed at high speed with uniform sensitivity regardless of the direction.
また,請求項15に記載の発明は,請求項2において,前記信号処理手段は第1〜第4の光センサから出力される第1〜第4の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い,正常信号のみを高さ情報として出力することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the second aspect, the signal processing unit compares the first to fourth output signals output from the first to fourth optical sensors with a predetermined value and is normal. This is a microprojection inspection device characterized by performing abnormality determination and outputting only normal signals as height information. As a result, the height inspection of the minute protrusions on the sample to be inspected can be performed at high speed with uniform sensitivity regardless of the direction.
また,請求項16に記載の発明は,請求項1において,前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する情報格納手段を持ち,前記信号処理系は,前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と,前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて,第1および第2の出力信号から高さ情報として出力する信号を選択することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the microprojection inspection apparatus has information storage means for storing design information of the sample to be inspected, and the signal processing system includes the beam deflection control means. A signal to be output as height information from the first and second output signals based on a comparison between the inspection position information of the inspection sample obtained from the stage control means and the design information of the inspection sample. Is a microprojection inspection apparatus characterized by the above. As a result, the height inspection of the minute protrusions on the sample to be inspected can be performed at high speed with uniform sensitivity regardless of the direction.
また,請求項17に記載の発明は,請求項2において,前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する情報格納手段を持ち,前記信号処理系は,前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と,前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて,第1〜第4の出力信号から高さ情報として出力する信号を選択することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で,被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the second aspect, the microprojection inspection apparatus has information storage means for storing design information of the sample to be inspected, and the signal processing system includes the beam deflection control means. A signal to be output as height information from the first to fourth output signals based on a comparison between the inspection position information of the inspection sample obtained from the stage control means and the design information of the inspection sample. Is a microprojection inspection apparatus characterized by the above. As a result, the height inspection of the minute protrusions on the sample to be inspected can be performed at high speed with uniform sensitivity regardless of the direction.
本発明によれば,上記に述べた構成とすることにより,微細バンプにおいても方向によらず均一な感度で,高速にバンプ高さ検査を実施することが可能となる。 According to the present invention, with the above-described configuration, it is possible to perform a bump height inspection at a high speed with a uniform sensitivity regardless of the direction even for a fine bump.
以下本発明の内容を実施例にしたがって詳細に説明する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail according to examples.
図7に基づいて第1の実施形態の内容を説明する。図7におけるバンプ高さ検査装置は,レーザ光源201,第1のハーフミラー221,ポリゴンミラー202,fθレンズ203,照明側結像レンズ204,折り返しミラー205,対物レンズ206により,被検査試料100の表面に光スポットを形成する照明光学系と,被検査試料100表面からの反射光を集光する対物レンズ206,折り返しミラー205,照明側結像レンズ204,fθレンズ203,ポリゴンミラー202,第1のハーフミラー221を経て,第1のハーフミラー221で反射した検出光ビームを第2のハーフミラー222で分割して,第1のナイフエッジ2071,第1の検出側結像レンズ2081により,第1の光センサ2101に検出光スポットを形成し,あわせて第2のナイフエッジ2072,第2の検出側結像レンズ2082により,第2の光センサ2102上に検出光スポットを形成する検出光学系からなる。また,被検査試料100はステージ250に載置され,x,y,z方向に移動が可能な構成となっている。
The contents of the first embodiment will be described with reference to FIG. The bump height inspection apparatus in FIG. 7 includes a
ここで,照明光学系においてレーザ光源201は照明光発生手段であり,所定の照明光ビームを発生する。ポリゴンミラー202はビーム偏向手段であり,照明光ビームがy方向に往復するように偏向する。fθレンズ203,照明側結像レンズ204は,被検査試料100の検出領域2001の各位置において,照明光スポットを均一に形成するように機能する照明光集光手段の一部である。照明光ビームは折り返しミラー205により折り返し反射されて,対物レンズ206を介して,被検査試料100に照明スポットを形成する。ここで対物レンズ206も照明光集光手段の一部である。
Here, in the illumination optical system, the
また,検出光学系において,対物レンズ206は被検査試料100からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出光ビーム形成手段の一部であり,検出光ビームは折り返しミラー205で反射して,照明側結像レンズ204,fθレンズ203,ポリゴンミラー202を経て,第1のハーフミラー221に到達する。 ここで照明側結像レンズ204,fθレンズ203,ポリゴンミラー202も検出光ビーム形成手段の一部である。このように検出光ビームを照明光学系と同一の光路に戻すことにより,図2で説明した従来技術とは異なり,ナイフエッジ位置においては偏向しない検出光ビームの形成が可能となる。これによりビーム遮蔽手段を,ビーム偏向の方向に制約を受けることなく設置することが可能になる。
In the detection optical system, the
第1のハーフミラー221を反射した検出光ビームは第2のハーフミラー222で分割されて2本の検出光ビームが形成され,第1の検出光ビームは第1のビーム遮蔽手段である第1のナイフエッジ2071と第1の結像集光手段である第1の結像集光レンズ2081により第1の半円状光ビームを形成・集光して第1の光センサである第1の2分割センサ201上に検出光スポットを形成する。
The detection light beam reflected from the
また,第2の検出光ビームは第2のビーム遮蔽手段である第2のナイフエッジ2072と第2の結像集光手段である第2の結像集光レンズ2082により第2の半円状光ビームを形成・集光して第2の光センサである第2の2分割センサ2012上に検出光スポットを形成する。そして,この際,第1のナイフエッジ2071と第2のナイフエッジ2072のエッジ方向を直角になるように配置する。このような,xyナイフエッジ光学系を構成することにより,図5および図6で説明した,単独でのナイフエッジ光学系の計測精度のxy方向差を互いに補い合い,方向性に依存しないバンプ高さ検査が可能となる。
The second detection light beam is formed into a second semicircular shape by a
なお,図7に示す実施例では,ビーム偏向手段をポリゴンミラーとして説明したが,これをたとえばガルバノミラー等で構成しても良いことは言うまでも無い。 In the embodiment shown in FIG. 7, the beam deflecting means is described as a polygon mirror, but it goes without saying that it may be constituted by, for example, a galvanometer mirror.
また,図7に示す実施例では,光センサを2分割センサとして説明したが,これをたとえば光ポジションセンサ,あるいは1次元CCD受光素子,または2次元のCCD受光素子やCMOS受光素子で構成しても良いことは言うまでも無い。 In the embodiment shown in FIG. 7, the optical sensor is described as a two-divided sensor. However, the optical sensor is composed of, for example, an optical position sensor, a one-dimensional CCD light receiving element, a two-dimensional CCD light receiving element, or a CMOS light receiving element. It goes without saying that it is also good.
また,図7に示す実施例では,第2のハーフミラー222で分割された2本の検出光ビームを互いに直交した第1および第2のビーム遮蔽手段によって遮蔽する場合について説明したが,ここにさらに第3第4のハーフミラーを設置して4本の検出光ビームを形成し,第1および第2のビーム遮蔽手段と結像レンズ/光センサに加えて,第1および第2のビーム遮蔽手段に対して45°方向の傾きを持つ第3および第4のビーム遮蔽手段と結像レンズ/光センサを設置することにより,さらに計測精度の方向差の解消が可能となることは言うまでもない。
In the embodiment shown in FIG. 7, the case where the two detection light beams divided by the
図7の様に光学系を構成し,光学系の検出領域2001が被検査試料100の検査領域をカバーするように被検査試料100をステージ250で移動させることにより,高速で被検査試料上に形成されたバンプの検査が可能となる。この際,ステージ駆動手段701はステージ250を任意の方向に駆動するとともに,ステージの状態(x,y,zの現在位置/速度等)を検知するように機能する。また,偏向機駆動手段702はポリゴンミラーを任意の回転数で駆動するとともに,ポリゴンミラーの状態(回転速度,回転角度等)を検知するように機能する。
The optical system is configured as shown in FIG. 7, and the
また信号処理手段703は光センサ2101,2102からの出力信号を取り込んでこれをA/D変換し,式(1)で説明したような処理式に基づいて被検査試料の各点の高さ情報を算出する。これら制御および信号処理は,全体制御手段700にて総合的に制御され,被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるようにする。また,記憶装置710は試料の大きさ,試料上のチップ配列/バンプ配列など被検査試料の情報や,被検査試料に対して実行する検査レシピ,および各被検査試料の検査結果などの情報を保管するものである。
Further, the signal processing means 703 takes in the output signals from the
本発明に関る検査装置の第2の実施形態について図8〜10を用いて説明する。これらの図において,先に示した図と同符号のものについては,先の説明と同じものであるため,ここでの説明は省略する。 A second embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, components having the same reference numerals as those shown in the above are the same as those described above, and thus description thereof is omitted here.
図8は2つのナイフエッジで高さを検出する構成を示したものである。図8(a)のビーム遮蔽手段1021で光を遮蔽する部分を,図8(b)のビーム遮蔽手段1022では透過し,図8(a)のビーム遮蔽手段1021で光を透過する部分を,図8(b)のビーム遮蔽手段1022では遮蔽するように構成し,それぞれの結像集光レンズ1031および1032により,それぞれの光センサ1041,1042に検出光スポット1061,1062を形成する。
このとき,たとえば光センサに2分割センサを用いて,第1の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bと,第2の光センサの第1領域104cからの出力Cおよび第2領域104dからの出力Dとを比較することで,被検査試料100の高さ方向の移動方向(プラス/マイナス)とその移動量を,光センサ面上の検出光スポット114の移動方向と移動量として検出することが可能となる。たとえば被検査試料100の高さ方向への移動量を△zとした時,
△z∝{(A−B)+(D−C)/{(A+B)+(C+D)}…式(2)
と表わすことができる。図8(a)(b)は△z>0の状態を示しており,第1の光センサではA>B,第2の光センサではD>Cである。
FIG. 8 shows a configuration in which the height is detected by two knife edges. A portion where light is shielded by the beam shielding means 1021 in FIG. 8A is transmitted through the beam shielding means 1022 in FIG. 8B, and a portion where light is transmitted through the beam shielding means 1021 in FIG. The beam shielding means 1022 in FIG. 8B is configured to shield, and the
At this time, for example, by using a two-divided sensor as the photosensor, the output A from the
Δz∝ {(A−B) + (D−C) / {(A + B) + (C + D)} (2)
Can be expressed as FIGS. 8A and 8B show a state of Δz> 0, where A> B in the first photosensor and D> C in the second photosensor.
このように,相異なるビーム遮蔽位置を持つ2つのビーム遮蔽手段と2つの光センサで構成する2系統ナイフエッジ光学系にすることの利点について,次の図9で説明する。図9は被検査試料100からの反射光ビーム110が傾いたときのナイフエッジ光学系の検出状態を示したものである。実際の検査装置において,被検査試料100からの反射光ビーム110が傾く外乱要因としては,熱変動や振動,あるいはポリゴンミラー自体の各面の製作誤差などさまざまなものがある。図8の構成にすることによりこれらの外乱要因の影響を軽減することが可能になる。これを以下に説明する。
The advantage of using a two-system knife-edge optical system composed of two beam shielding means having two different beam shielding positions and two optical sensors will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a detection state of the knife edge optical system when the reflected
図9(a)は,図8(a)の状態から反射光ビーム110が傾いた場合を示している。この時,光センサ1041上に形成される検出光スポット1061は,反射光ビーム110の傾きを反映して片寄る。このため,第1の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bだけを用いて,被検査試料100の高さを検出しようとしても,検出光スポット1061は,被検査試料100の高さの影響と,検出光ビーム110の傾きの影響の両方を受けており,これのみで被検査試料100の高さを検出しようとすると,大きな検出誤差を持つことになってしまう。
FIG. 9A shows a case where the reflected
ここで図9(b)の構成を併せて持ち,第1の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bと,第2の光センサの第1領域104cからの出力Cおよび第2領域104dからの出力Dから,先に説明した式(2)に基づいて高さ検出を行うことを考えた場合,検出光ビーム110の傾きの影響は,検出光スポット1061の片寄りに起因した第1の光センサの第1領域104aからの出力A の増大と,検出光スポット1062の片寄りに起因した第2の光センサの第2領域104dからの出力D の減少となって現れるため,式(2)に示した被検査試料100の高さ情報算出式の分子{(A−B)+(D−C)}において検出光ビーム110の傾きの影響は小さく,被検査試料100の高さ情報を有効に検出することが可能となる。
Here, the configuration shown in FIG. 9B is also provided, and the output A from the
図10は,上記図8,図9で説明した2系統ナイフエッジ光学系構成を実現するための光学系の構成の一例である。被検査試料からの反射光ビーム110を検出集光手段101で集光して,検出光ビーム111を形成し,結像集光手段103の直後に,その両斜面が反射面であるようなプリズム1020を設置して,プリズムの両斜面で反射して形成された二つの半円状ビーム1121,1122から,第1の光センサ1041および第2の光センサ1042上に検出光スポットを形成するものである。このようにすることにより,簡素な構成で2系統ナイフエッジ光学系を実現することが可能となる。
FIG. 10 shows an example of the configuration of an optical system for realizing the two-system knife-edge optical system configuration described with reference to FIGS. The reflected
図11は図10に説明した,プリズムによる2系統ナイフエッジ光学系を実装した本発明の実施例について説明する図である。図中,先に示した図(主に図7)と同符号のものについては,先の説明と同じものであるため,ここでの説明は省略する。第2のハーフミラー222で分割された2本の検出光ビームのうち,第1の検出光ビームは第1の結像集光レンズ2081の後方に設置された第1のプリズム231により,2つの半円状光ビームを形成・集光して第1の光センサ2101および第3の光センサ2103上に検出光スポットを形成する。
FIG. 11 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention in which the two-system knife-edge optical system using the prism described in FIG. 10 is mounted. In the figure, the same reference numerals as those in the previous figure (mainly FIG. 7) are the same as the previous explanations, and the explanation is omitted here. Of the two detection light beams divided by the
また第2の検出光ビームは第2の結像集光レンズ2082の後方に設置された第2のプリズム232により,2つの半円状光ビームを形成・集光して第2の光センサ2102および第4の光センサ2104上に検出光スポットを形成する。そして,この際,第1のプリズム231と第2のプリズム232のエッジ方向が直角になるように配置する。このように構成することにより,図5および図6で説明した,ナイフエッジ光学系の計測精度のxy方向差を互いに補い合うと同時に,図9で説明した反射光ビームの傾きの影響の小さい高さ検出光学系を構成することが可能となる。
The second detection light beam is formed and condensed by the
本発明に関る検査装置の第3の実施形態について図12,13,14を用いて説明する。これらの図において,先に示した図と同符号のものについては,先の説明と同じものであるため,ここでの説明は省略する。 A third embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, components having the same reference numerals as those shown in the above are the same as those described above, and thus description thereof is omitted here.
図12は検出光ビーム111のビーム径と,計測範囲および感度について説明する図である。図12(a)は検出光ビーム111のビーム径が大きい場合を,図12(b)は検出光ビーム111のビーム径が小さい場合を示す。図12(a)における検出光ビーム111のビーム径φaと図12(b)における検出光ビーム111のビーム径φbの関係はφa>φbである。
FIG. 12 is a diagram for explaining the beam diameter, measurement range, and sensitivity of the
図12(a)に示すように,検出光ビーム111のビーム径が大きい場合は,結像集光手段103で光センサ104上に,大きな集光角度(θa)で集光されるため,形成される検出光スポット114は小さくなる。これにより,被検査試料100(図示せず)の高さ変化に伴う検出光スポット114の移動の検出を,光センサ104に2分割センサを用いて,その第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bの比較で行った場合,検出光スポット114のわずかな移動で,出力AおよびBは大きく変化することになり,被検査試料100の高さ変化を高感度で検出可能になる一方で,被検査試料100のわずかな高さ変化でも検出光スポット114の全体が2分割センサの第1領域104aあるいは第2領域104bに入ってしまい,計測範囲は狭いものとなってしまう。
As shown in FIG. 12 (a), when the beam diameter of the
一方,図12(b)に示すように,検出光ビーム111のビーム径が小さい場合は,結像集光手段103で光センサ104上に,小さな集光角度(θb)で集光されるため,形成される検出光スポット114は大きくなる。これにより,被検査試料100(図示せず)の高さ変化に伴う検出光スポット114の移動の検出を,光センサ104に2分割センサを用いて,その第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bの比較で行った場合,検出光スポット114の移動に対して,出力AおよびBの変化は緩やかになる。これにより被検査試料100の高さ変化の検出感度は図12(a)の場合より低くなるが,計測範囲を広くすることが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 12B, when the beam diameter of the
検査対象となるバンプの大きさは数10μmの微小なものだけとは限らず,製品によっては数100μmの大きさを持つものもあるため,検査装置としては検出感度と検出範囲を柔軟に変化させる構成にして,さまざまな製品に対応可能とすることが重要である。これを実現する構成を図13および14で説明する。 The size of bumps to be inspected is not limited to a few tens of μm, and some products have a size of several hundreds of μm, so the inspection device can flexibly change the detection sensitivity and detection range. It is important to be able to handle various products by configuring. A configuration for realizing this will be described with reference to FIGS.
図13は,図7に示した実施例において,照明光学系に照明光ビーム径制御手段1302を設置した構成を説明する図である。照明光ビーム径制御手段1302はたとえばモーター駆動のズーム式のビームエキスパンダであり,ビーム径調整機構制御手段1301により任意に倍率を変化させることが可能な構成とする。照明光ビームのビーム径を制御することにより,結果として検出光ビームのビーム径を制御することが可能となり,検査対象に応じて最適な検出感度/範囲を設定することが可能となる。このとき,検査対象に応じた最適な検出感度/範囲とビーム径の関係に関する情報は記憶装置710に保管され,被検査試料に対して実行する検査レシピの設定に反映されて,全体制御手段700にて被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるよう総合的に制御される。
FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration in which the illumination light beam diameter control means 1302 is installed in the illumination optical system in the embodiment shown in FIG. The illumination light beam diameter control means 1302 is, for example, a motor-driven zoom beam expander, and is configured such that the magnification can be arbitrarily changed by the beam diameter adjustment mechanism control means 1301. By controlling the beam diameter of the illumination light beam, the beam diameter of the detection light beam can be controlled as a result, and the optimum detection sensitivity / range can be set according to the inspection object. At this time, information on the relationship between the optimum detection sensitivity / range and beam diameter according to the inspection object is stored in the
また,図14は,図7に示した実施例において,検出光学系に,検出光ビーム径制御手段1303を設置した構成を説明する図である。検出光ビーム径制御手段1303はたとえばモーター駆動のズーム式のビームエキスパンダであり,ビーム径調整機構制御手段1301により任意に倍率を変化させることが可能な構成とする。検出光ビームのビーム径を直接制御することにより,検査対象に応じて最適な検出感度/範囲を設定することが可能となる。このとき,検査対象に応じた最適な検出感度/範囲とビーム径の関係に関する情報は記憶装置710に保管され,被検査試料に対して実行する検査レシピの設定に反映されて,全体制御手段700にて被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるよう総合的に制御される。
FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration in which the detection light beam diameter control means 1303 is installed in the detection optical system in the embodiment shown in FIG. The detection light beam diameter control means 1303 is, for example, a motor-driven zoom beam expander, and is configured such that the magnification can be arbitrarily changed by the beam diameter adjustment mechanism control means 1301. By directly controlling the beam diameter of the detection light beam, it is possible to set the optimum detection sensitivity / range according to the inspection object. At this time, information on the relationship between the optimum detection sensitivity / range and beam diameter according to the inspection object is stored in the
本発明に関る検査装置の第4の実施形態について図15,16を用いて説明する。これらの図において,先に示した図と同符号のものについては,先の説明と同じものであるため,ここでの説明は省略する。 A fourth embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, components having the same reference numerals as those shown in the above are the same as those described above, and thus description thereof is omitted here.
図15(a)および(b)は,ボールバンプの検査を例に,検査における迷光の発生について説明する図である。バンプを形成した基板の表面は複雑な構造を持つため,それぞれの構造からの反射光が迷光となって発生し,検出誤差の原因となる場合がある。図15(a)において,110はボールバンプの表面のみで反射した反射光ビームであり,バンプの高さ情報を正しく伝達するものであるが,110aは複数のバンプ間で多重反射して発生した迷光の反射光ビームであり,検出誤差の原因となるものである。また,図15(b)に示すように,複数のバンプ間に加えて,基板でも多重反射した迷光の反射光ビーム110bも発生し,やはり検出誤差の原因となる。
FIGS. 15A and 15B are diagrams for explaining the generation of stray light in the inspection, taking the inspection of the ball bump as an example. Since the surface of the substrate on which the bumps are formed has a complicated structure, reflected light from each structure is generated as stray light, which may cause detection errors. In FIG. 15 (a), 110 is a reflected light beam reflected only on the surface of the ball bump, which correctly transmits the height information of the bump, but 110a is generated by multiple reflection between a plurality of bumps. This is a reflected light beam of stray light, which causes detection errors. Further, as shown in FIG. 15 (b), in addition to a plurality of bumps, a reflected
図16はこの迷光による検出誤差を低減する実施例について説明する図である。これは図14で説明した検出光検出光ビーム径制御手段1303をケプラー式のビームエキスパンダで構成し,ビームエキスパンダ内の集光点にピンホールを設置したものである。ケプラー式のビームエキスパンダは焦点距離f1を持つ第1の凸レンズ130aと,焦点距離f2を持つ第2の凸レンズ130bを距離(f1+f2)だけ離して設置したものであり,ビームエキスパンダに入射するビーム径がφ1である場合,出射するビーム径がφ2がφ2=f2/f1×φ1となるように機能する光学素子である。また,第1および第2の凸レンズの中間に集光点が形成される。
FIG. 16 is a diagram for explaining an embodiment for reducing the detection error due to the stray light. The detection light detection light beam diameter control means 1303 described with reference to FIG. 14 is configured by a Kepler type beam expander, and a pinhole is installed at a condensing point in the beam expander. The Kepler-type beam expander is a beam in which a first
本実施例においては,ビームエキスパンダ前の検出光ビームは,正常な反射光1111および迷光成分1112から成る。これを第1の凸レンズ130aで集光し,集光点にピンホール130cを設置する。これにより,正常な反射光1111はピンホールを透過するが,乱れをもつ迷光成分1112は遮光され,ビームエキスパンダから射出された検出光ビーム1113は正常な反射光成分からなるものと出来る。このように構成することにより,迷光成分の影響を小さくすることができ,高精度の検出が可能となる。
In this embodiment, the detection light beam before the beam expander is composed of normal reflected light 1111 and
本発明に関る検査装置の第5の実施形態について図17を用いて説明する。図において,先に示した図と同符号のものについては,先の説明と同じものであるため,ここでの説明は省略する。 A fifth embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, those having the same reference numerals as those in the previous drawings are the same as those described above, and thus the description thereof is omitted here.
図7に示した実施例では,一つのレーザ光源201で照明光を発生させる構成について説明したが,単波長のレーザ照明は干渉性が大きく,たとえばバンプ表面のラフネスに起因するスペックルパターンによる誤差が発生することが考えられる。
In the embodiment shown in FIG. 7, the configuration in which illumination light is generated by one
これを解消するための構成について図17で説明する。波長λ1のレーザ光を発生するレーザ光源2011および波長λ2のレーザ光を発生する2012を設置し,波長λ1の光を透過して波長λ2の光を反射する波長分離ミラー223により2つのレーザ光を一つの照明光ビームとして検査を行う。これにより照明光の干渉性を低減でき,干渉に起因する誤差を低減することが可能となる。なお,図7および図17の実施例では光源をレーザ光として説明したが,光源としてはこれに限らず,白色光などを用いても良いことは言うまでも無い。
A configuration for eliminating this will be described with reference to FIG. A
本発明に関る検査装置の第6の実施形態について説明する。本発明における第1の実施形態(図7)および第2の実施形態(図11)はビーム遮光手段のエッジ方向を直交させた2つのナイフエッジ光学系を持つものであるが,図5および図6で説明したように,検査対象の状態によっては個々の光学系で検出異常が発生する場合がある。安定な検査のためには,これら異常値を判定/除去して,正常な出力信号だけを抽出する必要がある。これを実施するにおいては,光センサ(図1における104)の出力信号を,信号処理手段703において,所定の値と比較することで正常/異常判定を行って,正常信号のみを取り出す構成が考えられる。 A sixth embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described. The first embodiment (FIG. 7) and the second embodiment (FIG. 11) of the present invention have two knife edge optical systems in which the edge directions of the beam shielding means are orthogonal to each other. As described in FIG. 6, depending on the state of the inspection object, detection abnormality may occur in each optical system. For stable inspection, it is necessary to judge / remove these abnormal values and extract only normal output signals. In implementing this, a configuration is considered in which the signal processing means 703 compares the output signal of the optical sensor (104 in FIG. 1) with a predetermined value to perform normality / abnormality determination and extract only the normal signal. It is done.
所定の値と比較して正常/異常判定を行う具体例について以下説明する。光センサ104を2分割センサと想定し,第1領域104aからの出力をAおよび第2領域104bからの出力をBとしたとき,
(1)光センサへの検出光ビームの入射の有無を判定する判定値iを設定し
A+B<i であれば検出光ビームの光センサへの入射無し=異常と判定して出力信号を除外する。これは図6(f)の605a1,605a5,図6(g)の605b1,605b5に示したような,検出光ビームが光学系から外れたことを判定するものである。
(2) 光センサへの検出光ビームの入射の片寄りの異常を判定する判定値jを設定し A−B>j ,あるいはB−A>j であれば検出光ビームの光センサへの入射の片寄り異常と判定して出力信号を除外する。これは図6(g)の605b2,605b4に示したような,ナイフエッジが機能しないような検出光ビームの片寄りを判定するものである。
A specific example in which normality / abnormality determination is performed in comparison with a predetermined value will be described below. Assuming that the
(1) Set the judgment value i that determines whether the detection light beam is incident on the optical sensor.
If A + B <i, the detection light beam is not incident on the optical sensor = abnormal, and the output signal is excluded. This is to determine that the detection light beam has deviated from the optical system, as indicated by 605a1 and 605a5 in FIG. 6F and 605b1 and 605b5 in FIG. 6G.
(2) Set a judgment value j to determine the deviation of the detection light beam incident on the optical sensor. If A−B> j or B−A> j, the detection light beam is incident on the optical sensor. The output signal is excluded by judging that the deviation is abnormal. This is to determine the deviation of the detection light beam such that the knife edge does not function as shown in 605b2 and 605b4 in FIG. 6 (g).
これは図7における2つの光センサ1041,1042,および図11における4つの光センサ1041,1042,1043,1044のそれぞれに適用可能である。このようにして,各々の光センサからの出力の正常/異常判定を行って,正常信号のみを取り出して検査を行うことが可能となる。
This can be applied to each of the two
本発明に関る検査装置の第7の実施形態について説明する。前記第6の実施形態は,各々の光センサからの出力信号の選択を,出力信号そのものを用いて行った
例であるが,予め被検査試料の構造に基づいて出力信号の選択を行うことも可能である。これについて以下に説明する。
A seventh embodiment of the inspection apparatus according to the present invention will be described. The sixth embodiment is an example in which the output signal from each optical sensor is selected using the output signal itself, but the output signal may be selected in advance based on the structure of the sample to be inspected. Is possible. This will be described below.
図3および4に示した様に,被検査試料(この場合は半導体ウエハ基板)上の構造,すなわち,基板上のチップやバンプの配列,バンプの高さや大きさ等は,被検査試料の設計情報に基づき予めわかっているものである。これら設計情報,および設計情報から決定した出力信号の選択条件を記憶装置710に保存し,検査中にはステージ制御手段701および偏向機制御手段から得られるステージ位置および偏向器の偏向角から得られる現在の検査位置とを比較して,出力信号の選択を行う。これにより,
設計情報に基づいて取り出された正常信号によって,検査を行うことが可能となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the structure on the sample to be inspected (in this case, the semiconductor wafer substrate), that is, the arrangement of chips and bumps on the substrate, the height and size of the bumps, etc. It is known in advance based on information. These design information and output signal selection conditions determined from the design information are stored in the
The inspection can be performed by the normal signal extracted based on the design information.
なお,第6および第7の実施形態ではそれぞれの方式による信号選択の実施例について説明したが,この両者を併用しても良いことは言うまでも無い。 In the sixth and seventh embodiments, examples of signal selection by the respective methods have been described, but it goes without saying that both may be used together.
以上の説明においては,半導体チップ上に形成したバンプの検査に関して述べたが,本発明は,液晶表示装置(LCD)基板やフィルタに使用されるスペーサや,プラズマディスプレイの隔壁などのような,その他電子デバイス製品等における微小突起物の高さの測定を行い,その欠陥を検出する微小突起物検査にも適用可能であることは言うまでも無い。 In the above description, the inspection of the bump formed on the semiconductor chip has been described. However, the present invention is not limited to the spacer used for a liquid crystal display (LCD) substrate or a filter, a partition of a plasma display, or the like. Needless to say, the present invention can be applied to a microprojection inspection for measuring the height of a microprojection in an electronic device product or the like and detecting the defect.
100…被検査試料,101…検出集光レンズ,102…ビーム遮蔽手段,103…結像集光レンズ,104…光センサ,110…反射光ビーム,111…検出光ビーム,112…半円状ビーム,114…検出光スポット,201…レーザ光源,202…ポリゴンミラー(ビーム偏向手段),203…fθレンズ,204…照明側結像レンズ,205…ハーフミラー,206…対物レンズ,2001…光学系検出領域,208…検出側結像レンズ,207…ナイフエッジ(ビーム遮蔽手段),209…シリンドリカルレンズ,210…光センサ,250…ステージ,301,401…半導体ウエハ,303…角柱バンプ,403…ボールバンプ,700…全体制御手段,701…ステージ制御手段,702…偏向器制御手段,703…信号処理手段,231,232…プリズム,1301…ビーム径調整機構制御手段,1302…照明側ビーム径調整機構,1303…検出側ビーム径調整機構,110…正常反射光,110a,110b…迷光(異常反射光),1111…正常検出ビーム,1112…異常検出ビーム,130c…ピンホール,2012…第2のレーザ光源。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系と、
光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処理手段と、
前記被検査試料を載置して、前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と、前記ステージ手段を駆動制御するステージ制御手段と、前記ビーム偏向手段を駆動制御するビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において、
前記検出光学系は、前記検出光ビームを分割して第1の検出光ビームと第2の検出光ビームを形成する手段と、
前記第1の検出光ビームを部分的に遮蔽して第1の半円状ビームを形成する第1のビーム遮蔽手段と、前記第1の半円状ビームを集光して第1の検出光スポットを形成する第1の結像集光手段と、前記第1の検出光スポットを検出する第1の光センサと、
前記第2の検出光ビームを部分的に遮蔽して第2の半円状ビームを形成する第2のビーム遮蔽手段と、前記第2の半円状ビームを集光して第2の検出光スポットを形成する第2の結像集光手段と、前記第2の検出光スポットを検出する第2の光センサとを有し、
前記信号処理手段は、前記第1の光センサからの出力信号と前記第2の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力するものであり、
前記第1のビーム遮蔽手段はナイフエッジを有し、前記第2のビーム遮蔽手段はナイフエッジを有し、前記第1のビーム遮蔽手段のナイフエッジと前記第2のビーム遮蔽手段のナイフエッジは前記第1の半円状ビームの直線部と前記第2の半円状ビームの直線部が直交するように配置されており、
前記検出光学系は、前記照明光学系のビーム偏向手段を含み、該ビーム偏向手段は、前記検出光ビームを、前記照明光ビームとは反対方向に通過させるものであり、更に、
前記被検査試料の設計情報を保存する記憶手段を持ち、
前記信号処理手段は、前記ビーム偏向制御手段と前記ステージ制御手段から得られる前記被検査試料の検査位置情報と、前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて、前記第1および第2の出力信号のいずれかを選択して高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。 Illumination condensing means for condensing the illumination light beam from the illumination light beam generating means to form an illumination light spot on the surface of the sample to be inspected, and the illumination so that the illumination light spot scans the surface of the sample to be inspected An illumination optical system having beam deflecting means for deflecting the light beam;
A detection optical system having detection condensing means for condensing the reflected light from the surface of the sample to be inspected to form a detection light beam;
Signal processing means for calculating and outputting height information of microprojections on the sample to be inspected based on an output signal output from the optical sensor;
Stage means for placing the sample to be inspected and moving it relative to the illumination optical system and the detection optical system, stage control means for driving and controlling the stage means, and driving and controlling the beam deflection means In a microprojection inspection apparatus having a beam deflection control means,
Means for splitting the detection light beam to form a first detection light beam and a second detection light beam;
First beam shielding means for partially shielding the first detection light beam to form a first semicircular beam; and the first detection light by condensing the first semicircular beam. A first imaging and focusing means for forming a spot; a first optical sensor for detecting the first detection light spot;
A second beam shielding means for partially shielding the second detection light beam to form a second semicircular beam; and a second detection light for condensing the second semicircular beam. Second imaging and focusing means for forming a spot; and a second optical sensor for detecting the second detection light spot;
The signal processing means calculates and outputs height information of a microprojection on the sample to be inspected from an output signal from the first optical sensor and an output signal from the second optical sensor. ,
The first beam shielding means has a knife edge, the second beam shielding means has a knife edge, and the knife edge of the first beam shielding means and the knife edge of the second beam shielding means are The linear part of the first semicircular beam and the linear part of the second semicircular beam are arranged to be orthogonal to each other;
The detection optical system includes a beam deflecting unit of the illumination optical system, and the beam deflecting unit passes the detection light beam in a direction opposite to the illumination light beam .
Having storage means for storing design information of the specimen to be inspected;
The signal processing means is based on a comparison between the inspection position information of the inspection sample obtained from the beam deflection control means and the stage control means and the design information of the inspection sample. A microprojection inspection apparatus , wherein any one of output signals is selected and height information is calculated and output .
前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系と、
光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処理手段と、
前記被検査試料を載置して、前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と、前記ステージ手段を駆動制御するステージ制御手段と、前記ビーム偏向手段を駆動制御するビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において、
前記検出光学系は、前記検出光ビームを分割して第1分割光と第2分割光を形成する手段と、
前記第1分割光を半円状の第1の検出光ビームと半円状の第2の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第1のプリズムと、前記第1の検出光ビームを集光して第1の検出光スポットを形成する第1の結像集光手段と、前記第2の検出光ビームを集光して第2の検出光スポットを形成する第2の結像集光手段と、前記第1の検出光スポットを検出する第1の光センサと、第2の検出光スポットを検出する第2の光センサと、
前記第2分割光を半円状の第3の検出光ビームと半円状の第4の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第2のプリズムと、前記第3の検出光ビームを集光して第3の検出光スポットを形成する第3の結像集光手段と、前記第4の検出光ビームを集光して第4の検出光スポットを形成する第4の結像集光手段と、前記第3の検出光スポットを検出する第3の光センサと、第4の検出光スポットを検出する第4の光センサとを有し、
前記信号処理手段は、前記第1の光センサ、第2の光センサ、第3の光センサ、および、第4の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力するものであり、
前記第1のプリズムの頂辺と前記第2のプリズムの頂辺は直交しており、
前記検出光学系は、前記照明光学系のビーム偏向手段を含み、該ビーム偏向手段は、前記検出光ビームを、前記照明光ビームとは反対方向に通過させるものであり、更に、
前記被検査試料の設計情報を保存する記憶手段を持ち、
前記信号処理手段は、前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と、前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて、第1〜第4の出力信号のいずれかを選択して高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。 Illumination condensing means for condensing the illumination light beam from the illumination light beam generating means to form an illumination light spot on the surface of the sample to be inspected, and the illumination so that the illumination light spot scans the surface of the sample to be inspected An illumination optical system having beam deflecting means for deflecting the light beam;
A detection optical system having detection condensing means for condensing the reflected light from the surface of the sample to be inspected to form a detection light beam;
Signal processing means for calculating and outputting height information of microprojections on the sample to be inspected based on an output signal output from the optical sensor;
Stage means for placing the sample to be inspected and moving it relative to the illumination optical system and the detection optical system, stage control means for driving and controlling the stage means, and driving and controlling the beam deflection means In a microprojection inspection apparatus having a beam deflection control means,
The detection optical system splits the detection light beam to form first split light and second split light;
A first prism whose reflecting surface is a reflecting surface that divides the first split light into a semicircular first detection light beam and a semicircular second detection light beam, and the first detection light beam A first imaging condensing means for condensing to form a first detection light spot, and a second imaging light collection for condensing the second detection light beam to form a second detection light spot. A light means, a first light sensor for detecting the first detection light spot, a second light sensor for detecting a second detection light spot,
A second prism whose reflecting surface is a reflecting surface that divides the second split light into a semicircular third detection light beam and a semicircular fourth detection light beam; and the third detection light beam. A third imaging condensing means for condensing to form a third detection light spot, and a fourth imaging light collection for condensing the fourth detection light beam to form a fourth detection light spot. A light means; a third light sensor for detecting the third detection light spot; and a fourth light sensor for detecting a fourth detection light spot;
The signal processing means includes height information of a microprojection on the specimen to be inspected from output signals from the first optical sensor, the second optical sensor, the third optical sensor, and the fourth optical sensor. Is calculated and output,
The top side of the first prism and the top side of the second prism are orthogonal to each other,
The detection optical system includes a beam deflecting unit of the illumination optical system, and the beam deflecting unit passes the detection light beam in a direction opposite to the illumination light beam .
Having storage means for storing design information of the specimen to be inspected;
The signal processing means is configured to output first to fourth output signals based on a comparison between inspection position information of the inspection sample obtained from the beam deflection control means and the stage control means and design information of the inspection sample. A microprojection inspection apparatus characterized by selecting any one and calculating and outputting height information .
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