KR100795286B1 - 결함검출장치 - Google Patents

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KR100795286B1
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츠지하루유키
미우라야스타다
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올림푸스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등의 표면의 막두께얼룩, 더러움, 패턴의 단차, 상처 등의 매크로적 결함을 검출하는 결함검출장치에 관한 것으로서,
피검체와, 이 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되고 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되고 상기 피검체로부터의 회절광을 촬상하는 촬상부와, 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 바꾸는 각도제어부와, 각 기울기각도마다 상기 촬상부에 의해 상기 피검체로부터의 회절광을 받아들이고 해당 회절광의 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 구하는 화상처리부와, 기울기각도와 휘도값의 관계로부터 회절광에 대한 가장 관찰에 적합해 있는 n차광을 판정하는 판정부와, 이 판정결과에 의거하여 상기 조명부 및 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 설정하는 각도제어부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
피검체, 조명광, 회절광, 라인센서카메라, 반도체웨이퍼, 조명부, 촬상부

Description

결함검출장치{APPARATUS FOR DETECTING DEFECT}
본 발명은 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등의 표면의 막두께얼룩, 더러움, 패턴의 단차, 상처 등의 매크로적 결함을 검출하는 결함검출장치에 관한 것이다.
종래 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등의 기판을 자동검사하는 장치로서 일본국 특허공개 1997-61365호 공보에 개시되어 있는 표면결함검출장치가 있다. 이 장치는 피검체면을 조명하는 동시에 그 정반사광, 회절광, 산란광을 수광하여 촬상하는 것으로, 화상처리에 의해 막두께얼룩, 레지스트패턴의 주기흐트러짐, 레지스트단차의 단면형상의 차이 등을 검출할 수 있다. 그런데 이와 같이 구성된 표면결함검출장치는 회절광 등을 촬상할 때에 조명의 각도 등을 최적인 상태로 자동적으로 조정하는 것은 아니다. 이 때문에 최적인 상태에서의 결함검사가 어렵다는 문제가 있다.
한편 종래 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등의 기판의 회절광을 촬상하기 위한 조명을 자동조정하는 방법이 생각되고 있다. 예를 들면 일본국 특허공개 1998-339701호 공보에 개시되어 있는 결함검사장치에서는, 우선 기판에 형성되어 있는 패턴에 관한 정보를 판독하여 그 패턴이 주기성 패턴인지 판단하고, 주기성 패턴이면 회절광을 수광하여 검사로 이행한다. 예를 들면 라인앤드스페이스패턴이면 해당 장치는 조명광의 입사방향에 대하여 라인방향이 직교하도록 기판의 그 표면의 법선둘레의 회전각을 설정한다. 해당 장치는 패턴피치에 대한 회절각(θd)을 식: sinθd－sinθi＝mλ/p에 의해 계산하고, 이 계산으로 구해진 회절각(θd)을 수광각으로서 설정한다.
그런데 상기한 바와 같은 회절광을 촬상할 때에 조명을 자동조정하는 장치에서는 조명광학계의 이동이 좁은 범위로 제한되어 조명광의 입사방향을 용이하게 변경할 수 없다. 이 때문에 이와 같은 장치에서는 검사가 가능한 패턴이 한정되어 버려서 다양한 패턴을 갖는 피검체에 대응할 수 없다는 문제가 있다.
또 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등에 형성되는 패턴은 복잡하고, 패턴피치도 1종류가 아니라 기판상의 부분에 따라 다르다. 이 때문에 설정한 회절광의 수광각에서 양호한 회절화상이 얻어진다고는 할 수 없다. 또한 기판상의 레지스트 등의 영향에 의해 최적인 회절광의 수광각도 달라진다.
또 종래에는 반도체웨이퍼기판이나 액정유리기판 등의 기판의 간섭관찰상을 촬상하는 것으로, 그 기판의 막두께얼룩, 레지스트패턴의 주기흐트러짐, 레지스트단차의 단면형상의 차이 등의 결함검사가 실시되고 있다. 이 간섭관찰상은 기판에 조명광을 조사했을 때에 기판상에 형성되어 있는 박막(예를 들면 레지스트막)의 표면으로부터의 반사광과 상기 박막을 투과한 기판표면으로부터의 반사광과의 간섭에 의해 생기는 상이다. 이와 같은 간섭관찰상을 촬상하는 경우에는 조명광을 단일파장에 가까운 것으로 하거나, 또는 촬상장치의 전방에 밴드패스필터를 삽입한다.
그러나 간섭관찰상을 촬상하는 경우 기판의 조건, 예를 레지스트막의 두께나 그 굴절률, 또는 조명광의 파장(관찰파장)의 차이에 따라서 간섭조건이 달라 촬상이 호조건에서 실시되지 않는 일이 있다. 예를 들면 화상이 포화한 상태로 되어 호조건에서 간섭관찰상을 촬상할 수 없다. 또 관찰파장을 바꾸기 위해 복수의 밴드패스필터를 선택교환하는 장치는 단계적으로 파장을 선택하는 것으로서 호조건에서 촬상을 실시하기 위한 파장을 선택하는 것은 아니다.
본 발명의 목적은 피검체에 대한 조명측 및 촬상측의 적어도 한쪽의 각도를 최적인 상태로 설정할 수 있는 동시에, 다양한 피검체에 대응 가능한 결함검출장치를 제공하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 결함검출장치는, 피검체와, 이 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 상기 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 회절광을 촬상하는 촬상부와, 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 바꾸는 각도제어부와, 이 각도제어부에 의한 각 기울기각도마다 상기 촬상부에 의해 상기 피검체로부터의 회절광을 받아들이는 동시에 해당 회절광의 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 구하는 화상처리부와, 이 화상처리부에서 구해진 기울기각도와 휘도값의 관계로부터 회절광에 대한 가장 관찰에 적합해 있는 n차광을 판정하는 판정부와, 이 판정부의 판정결과에 의거하여 상기 조명부 및 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 설정하는 각도제어부를 구비하고 있다.
(2) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 각도제어부는 2군데 이상 설정된 상기 피검체에 대한 조명광의 각 조사위치에 대하여 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 바꾼다.
(3) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 각도제어부는 상기 피검체상의 소정 영역에 대응하여 설정된 조사위치에 대하여 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 바꾼다.
(4) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (3)에 기재한 장치이고, 또한 상기 촬상부에서 촬상된 상기 피검체의 화상을 표시하는 표시부와, 이 표시부에 표시된 화상상에서 상기 소정 영역에 대하여 상기 조사위치를 지정하기 위한 입력부를 구비하고 있다.
(5) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 판정부는 상기 기울기각도와 휘도값의 관계를 나타내는 그래프에 있어서 휘도값이 2번째로 높은 회절광의 1차광위치를 가장 관찰에 적합해 있다고 판정한다.
(6) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 판정부에서 회절광에 대한 가장 관찰에 적합해 있는 m차광이 판정되지 않은 경우 미리 기억된 기준의 기울기각도로 설정된다.
(7) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 판정부에서 회절광에 대한 가장 관찰에 적합해 있는 m차광이 판정되지 않은 경우 상기 기울기각도와 휘도값의 관계를 나타내는 그래프로부터 가장 관찰에 적합해 있는 m차광의 위치를 지정한다.
(8) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 기울기각도와 휘도값의 관계를 나타내는 그래프상에 상기 피검체의 패턴피치를 표시하는 표시부를 구비하고 있다.
(9) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (8)에 기재한 장치이고, 또한 상기 표시부는 상기 그래프상에 기울기각도를 지정하기 위한 지표를 표시한다.
(10) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (9)에 기재한 장치이고, 또한 상기 표시부는 상기 지표에 따라서 대응하는 패턴피치를 표시한다.
(11) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 촬상부에서 촬상된 상기 피검체의 화상상의 복수의 소정 영역에 각각 대응하는 상기 기울기각도와 휘도값의 관계를 나타내는 각 그래프를 표시하는 표시부를 구비하고 있다.
(12) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 피검체가 재치된 스테이지에 대하여 왕복의 이송제어를 실시하는 이송제어부를 구비하고, 상기 촬상부는 상기 이송제어부에 의해 상기 스테이지가 이동로를 이송될 때에 상기 피검체로부터의 회절광을 촬상하고, 상기 스테이지가 복귀로를 이송될 때에 상기 피검체로부터의 간섭광을 촬상한다.
(13) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 조명부는 라인상의 조명광을 조사한다.
(14) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 조명부는 면상의 조명광을 조사한다.
(15) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 조명부는 점상의 조명광을 조사한다.
(16) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (1)에 기재한 장치이고, 또한 상기 촬상부는 상기 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 산란광을 촬상한다.
(17) 본 발명의 결함검출장치는, 피검체와, 이 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 상기 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 반사광을 촬상하는 촬상부와, 상기 피검체에 형성되어 있는 막에 관한 정보 및 관찰파장에 의거하여, 상기 피검체에 대한 상기 조명광의 입사각도와 상기 반사광의 촬상각도를 구하는 각도설정부와, 이 각도설정부에서 구해진 입사각도에 상기 조명부의 기울기각도를 설정하는 조명각도제어부와, 상기 각도설정부에서 구해진 촬상각도에 상기 촬상부의 기울기각도를 설정하는 촬상각도제어부와, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 피검체의 화상으로부터 결함을 검출하는 화상해석부를 구비하고 있다.
(18) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (17)에 기재한 장치이고, 또한 상기 조명광 또는 반사광의 광로로 선택적으로 간섭필터를 삽입하는 제어를 실시하는 광학계 제어부를 구비하고 있다.
(19) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (17)에 기재한 장치이고, 또한 상기 막에 관한 정보는 적어도 1층의 상기 막의 두께와 굴절률로 이루어진다.
(20) 본 발명의 결함검출장치는, 상기 (17)에 기재한 장치이고, 상기 각도설 정부는, 상기 조명광의 입사각도(θ)와 상기 간섭광의 촬상각도(θ)를 함께 다음 식
θ1＝sin-1(nㆍsin(cos-1((2nㆍd)/λ)))
θ2＝sin-1(nㆍsin(cos-1((nㆍd)/λ)))
θ＝θ1＋(θ1－θ2)/2
d: 상기 막의 두께, n: 굴절률, λ: 관찰파장 에 의해 산출한다.
(21) 본 발명의 결함검출장치는, 피검체와, 이 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 상기 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 간섭광을 촬상하는 촬상부와, 상기 피검체에 형성되어 있는 막에 관한 정보 및 관찰파장에 의거하여, 상기 피검체의 막의 두께에 대한 반사율의 관계로부터 최적인 상기 조명광의 입사각과 상기 간섭광의 촬상각도를 구하는 판정부를 구비하고 있다.
(22) 본 발명의 결함검출장치는, 피검체와, 이 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 피검체에 대하여 소정 각도 기울여서 배치되는 동시에 상기 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 간섭광을 촬상하는 촬상부와, 상기 피검체에 대한 상기 조명광의 입사각도와 상기 간섭광의 촬상각도를 같은 각도로 동시에 가변하는 각도가변부와, 이 각도가변 부에 의해 상기 입사각도와 상기 촬상각도를 가변하여 촬상된 상기 피검체의 화상으로부터 각도와 휘도값의 관계를 구하고, 이 관계로부터 최적인 상기 조명광의 입사각과 상기 간섭광의 촬상각도를 구하는 화상해석부를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 조명부의 기울기각도의 설정순서를 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 화상표시부의 표시예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 7a, 도 7b, 도 7c는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 화상표시부의 표시예를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 9a, 도 9b, 도 9c는 본 발명의 제 6 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제 7 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제 7 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 제 7 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 조명부와 촬상부의 기울기각도의 설정순서를 나타내는 흐름도.
도 13은 본 발명의 제 7 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 제 8 실시형태에 관련되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도면.
도 15a, 도 15b는 본 발명의 제 9 실시형태에 관련되는 휘도값과 조명각도의 관계를 나타내는 도면.
도 16a, 도 16b, 도 16c는 본 발명의 제 11 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 표시부의 표시예를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 제 12 실시형태에 관련되는 휘도값과 조명각도의 관계를 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 제 18 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 19는 본 발명의 제 18 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 20은 본 발명의 제 18 실시형태에 관련되는 레지스트막에 대한 조명광의 입사각과 촬상각도의 관계를 나타내는 도면.
도 21은 본 발명의 제 19 실시형태에 관련되는 박막의 두께에 대한 반사율의 관계를 나타내는 도면.
도 22는 본 발명의 제 20 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 23은 본 발명의 제 20 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 제 20 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 최적간섭각도의 설정순서를 나타내는 흐름도.
도 25는 본 발명의 제 20 실시형태에 관련되는 휘도값과 조명각도의 관계를 나타내는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 스테이지 2: 반도체웨이퍼
3: 조명부 4: 촬상부
5: 호스트컴퓨터 6: 화상표시부
7: 입력부 8: 스테이지이송회전제어부
9: 광학계 제어부 10: 조명각도제어부
11: 기판반송부 12: 촬상각도제어부
13: 스테이지이송부 21: 웨이퍼화상
22: 조사위치 23: 칩
31: 설계정보해석부 32: CAD부
41: 간섭필터 50: 퍼스널컴퓨터
153: 슬라이더 157: 각도지정슬라이더
158: 설정불가능범위 501: 화상해석부
502: 판정부 503: 기억부
504: 화상입력부 505: 표시부
이하 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서 스테이지(1)상에는 피검체인 반도체웨이퍼(2)가 재치되어 있다. 스테이지(1)의 위쪽에는 라인상의 조명부(3)와 라인센서카메라 등으로 이루어지는 촬상부(4)가 배치되어 있다. 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도 기울여서 배치되어 있으며, 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 조사한다. 촬상부(4)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도 기울여서 배치되어 있으며, 조명부(3)로부터의 조명에 의해 생기는 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 1라인씩 촬상한다. 또한 촬상부(4)는 광축이 소정 각도 기운 상태로 고정되어 있다. 또 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 소정의 범위내에서 조정할 수 있도록 회전이동 가능하게 설치되고, 전기적 또는 기계적 스토퍼에 의해 소망의 위치에 고정할 수 있도록 되어 있다.
도 2는 상기 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서 호스트컴퓨터(5)에는 촬상부(4), 화상표시부(6), 입력부(7), 스테이지이송회전제어부(8), 광학계 제어부(9), 조명각도제어부(10), 기판반송부(11) 및 설계정보해석부(31)가 접속되어 있다. 광학계 제어부(9)와 조명각도제어부(10)에는 조명부(3)가 접속되어 있다. 스테이지이송회전제어부(8)에는 스테이지(1)와 촬상부(4)가 접속되어 있다. 설계정보해석부(31)에는 CAD부(32)가 접속되어 있다.
호스트컴퓨터(5)는 화상해석부(501), 판정부(502) 및 기억부(503)를 갖고 있다. 호스트컴퓨터(5)는 회절광을 촬상하는데 최적인 조명부(3)의 기울기각도를 설정하기 위해 필요한 각종 제어를 실행하는 기능을 갖고 있다. 화상해석부(501)는 호스트컴퓨터(5)로부터의 정보를 받고 후술하는 도 4에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프를 생성한다. 또 화상해석부(501)는 촬상부(4)에 의해 촬상된 화상을 해석처리하고, 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하여 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 화상표시부(6)에 표시시킨다. 판정부(502)는 화상해석부(501)에서 생성되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프에 의거하여 촬상부(4)에 의해 촬상되는 회절광으로 가장 관찰에 적합해 있는 m차광의 위치를 판정한다.
스테이지이송회전제어부(8)는 촬상부(4)에서의 촬상에 동기한 피치로 반도체 웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)를 한방향으로 이동시키고 또 회전 및 위치결정을 제어한다. 반도체웨이퍼(2)를 회전할 때에는 스테이지(1) 자체를 회전시킬 수도 있지만 일축이동 가능한 스테이지(1)상에 반도체웨이퍼를 재치하는 회전스테이지를 설치하고, 이 회전스테이지를 회전시키는 것이 바람직하다. 광학계 제어부(9)는 간섭화상을 취득할 때 간섭필터(41)의 삽입이나 조명부(3)의 광량을 제어한다. 조명각도제어부(10)는 호스트컴퓨터(5)의 지시에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 제어한다. 기판반송부(11)는 반도체웨이퍼(2)를 1장씩 도시하지 않은 수납스토커(카세트)로부터 꺼내어서 스테이지(1)상에 재치하고 결함검사 후 스테이지(1)상의 반도체웨이퍼(2)를 스토커로 되돌린다.
다음으로 이상과 같이 구성된 결함검출장치의 동작을 설명한다.
도 3은 상기 결함검출장치에 있어서의 조명부의 기울기각도의 설정순서를 나타내는 흐름도이다. 우선 회절광을 촬상하는데 최적인 조명부(3)의 기울기각도를 설정한다. 검사자에 의해 입력부(7)로부터 회절광을 촬상하기 위한 조명각도의 설정개시가 지시되면 도 3에 나타내는 흐름도가 실행된다.
우선 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고, 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 그리고 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)의 위치결정이 된다.
다음으로 스텝S1에서 호스트컴퓨터(5)는 라인상 조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 조사위치를 설정한다. 스텝S2에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 초기설정각도(회전이동개시위치)로 설정한다. 스텝S3에서 이 초기설정각도로부터 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광의 데이터는 호스트컴퓨터(5)에 보내진다.
스텝S4에서 호스트컴퓨터(5)는 조명부(3)의 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 화상해석부(501)에 출력한다. 화상해석부(501)는 화상처리에 의해 도 4에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20)를 생성한다. 화상해석부(501)는 이 그래프에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
스텝S5에서 판정부(502)는 상기 그래프로부터 촬상부(4)에 의해 촬상되는 회절광으로 가장 관찰에 적합해 있는 m차광의 위치를 판정한다. 이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 스텝S6에서 조명각도제어부(10)는 판정부(502)에서 가장 관찰에 적합해 있다고 판정된, 예를 들면 1차광의 위치에 대응하는 상기 그래프상에서의 각도(도 4에 나타내는 A)를 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도(A)로서 설정한다. 또 스텝S7에서 이 설정된 기울기각도(A)는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
이와 같은 조명부(3)의 기울기각도의 설정은 피검체의 각 품종마다, 또한 피검체의 각 제조공정마다 실시되고, 설정된 각 기울기각도는 기억부(503)에 기억된 다. 그리고 동일 품종의 피검체에 대하여 동일 공정에서 결함검사를 실시하는 경우 기억부(503)에 기억되어 있는 기울기각도가 이용된다.
다음에 이상과 같이 조명부(3)가 최적인 기울기각도(A)로 설정된 상태에서 반도체웨이퍼(2)에 대한 결함검사를 실시한다. 우선 검사자에 의해 입력부(7)로부터 결함검사의 개시가 지시되면 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 피검체로서 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고, 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 한방향(X방향)에 일정 속도로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향의 1라인씩의 회절광이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 회절화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대하여 회절화상의 촬상이 종료하면 광학계 제어부(9)에 의해 간섭필터(41)가 촬상광로 중에 삽입되는 동시에 조명부(3)의 광량이 최적으로 제어된다. 또 조명각도제어부(10)에 의해 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도가 간섭화상을 촬상하는데 적합한 각도로 설정된다. 이 간섭화상에 대한 조명부(3) 및 촬상부(4)의 최적인 각도설정은 후술하는 제 18∼21 실시형태의 어느 쪽인가의 방법에 의하여 실시된다.
이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 회절화상을 촬상했을 때와 반대의 방향으로 일정 속도로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향의 1라인씩의 간섭광이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 간섭화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대하여 회절화상과 간섭화상의 촬상이 종료하면 이들의 화상에 대하여 화상해석부(501)에서 화상해석처리가 실시된다. 이 처리에 의해 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함이 추출되고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보가 화상표시부(6)에 표시된다. 또 화상해석부(501)에서 추출된 결함의 정보를 그 종류 등마다 분류하고 기억부(503)에 기억할 수도 있다. 또한 촬상된 회절화상과 간섭화상을 화상표시부(6)에 표시하고 검사자가 그들의 화상을 봄으로써 결함을 추출해도 좋다.
결함검사가 종료한 반도체웨이퍼(2)는 기판반송부(11)에 의해 상기 스토커로 되돌려진다. 계속해서 상기 스토커로부터 미검사의 반도체웨이퍼(2)가 기판반송부(11)에 의해 반송되고 스테이지(1)상에 재치된다. 이 경우 다시 회절화상을 촬상하는데 있어서 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된 조명부(3)의 기울기각도(A)가 판독된다. 그리고 조명각도제어부(10)에 의해 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도가 자동적으로 최적인 상태, 즉 A로 설정된다.
본 제 1 실시형태에 따르면, 조명부(3)의 기울기각도를 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들이고, 이 회절광의 휘도값의 평균값을 구하는 동시에, 평균값휘도와 기울기각도의 관계를 나타내는 도 4에 나타내는 바와 같은 그래프(20)를 생성한다. 이 그래프로부터 회절광의 1차광을 판정하고, 이 판정결과에 의거하여 조명부(3)의 기울기각도를 설정 한다. 이것에 의해 회절광을 촬상하는데 조명부(3)의 최적인 기울기각도를 자동적으로 설정할 수 있어서 양질인 회절화상을 간단히 얻을 수 있고, 그 회절화상에 의해 정밀도가 높은 결함검출을 실시할 수 있다. 또 조명부(3)의 기울기각도의 설정은 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)에 대하여 사전에 실행하고, 그 후의 반도체웨이퍼(2)의 결함검사에 적용한다. 이것에 의해 다양한 패턴을 갖는 반도체웨이퍼(2)에 대해서도 대응할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 1, 도 2와 똑같다. 본 제 2 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)상의 조명을 조사하는 위치를 2군데 이상 설정한다. 이 경우도 제 1 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상에 재치된다. 다음으로 라인상 조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 조사위치가 호스트컴퓨터(5)에 의해 설정된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 화상표시부(6)의 표시예를 나타내는 도면이다. 본 제 2 실시형태에서는 미리 반도체웨이퍼(2) 표면을 촬상하고, 도 5에 나타내는 바와 같이 화상표시부(6)에 웨이퍼화상(21)을 표시시킨다. 검사자는 입력부(7)로부터 화상표시부(6)상에 표시된 커서(22a)를 이동시키고 표시된 웨이퍼화상(21)상에서 2군데 이상에 라인상 조명의 조사위치(22)를 설정한다.
이 조사위치(22)의 설정을 위해 예를 들면 사전에 웨이퍼화상(21)상의 칩(23)의 종사이즈(스테이지(1)의 이동방향의 사이즈)를 입력하여 둔다. 그리고 소정의 칩(23)상에 커서(22a)에 의해 최초의 조사위치(22)를 설정한다. 또한 이 최초의 칩(23)상의 조사위치(22)로부터 1개의 칩(23)의 사이즈만큼씩 비켜 놓은 제2번째 이후의 조사위치(22)를 행방향으로 차례차례 웨이퍼화상(21)상에 자동적으로 설정한다. 이 경우 각 조사위치(22)는 각 칩(23)상에서 같은 위치가 된다. 물론 이것에 한정하지 않고, 각 조사위치(22)를 개별로 커서(22a)에 의해 설정해도 좋다. 또 각 조사위치(22)의 라인(횡커서)에 대하여 수직인 라인(종커서)을 설정하고 영역을 좁혀가서 설정할 수도 있다.
이 상태에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 회전이동개시위치로 되는 초기설정각도로 설정한다. 그 상태로부터 반도체웨이퍼(2)상의 최초의 조사위치(22)에 대하여 초기설정각도로부터 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광의 데이터는 호스트컴퓨터(5)에 보내진다.
호스트컴퓨터(5)는 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 화상해석부(501)에 출력한다. 화상해석부(501)는 화상처리에 의해 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도 4에 나타내는 바와 같은 그래프(20)를 생성한다. 이와 같은 회절광의 휘도값의 평균값을 구하는 동작과 그래프의 생성은 모든 조사위치(22)에 대하여 실시된다. 화상해석부(501)는 각 조사위치(22)에 대응하는 휘도값과 각 도의 관계를 나타내는 그래프를 생성하고, 그들의 그래프에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
판정부(502)는 이들의 그래프로부터 촬상부(4)에 의해 촬상되는 회절광의 1차광의 위치의 평균을 구하고, 그 평균값을 전 조사위치(22)에서의 회절광의 1차광의 위치라고 판정한다. 이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 조명각도제어부(10)는 이 판정결과에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정한다. 또 이 설정된 기울기각도는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
본 제 2 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)상의 라인상 조명을 조사하는 위치를 2군데 이상 설정하고, 각 장소에서의 회절광의 휘도값의 평균값을 구하는 동시에, 각 평균휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20)를 생성한다. 이들의 그래프의 평균으로부터 회절광의 1차광을 검출하고, 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정한다. 이것에 의해 상기 제 1 실시형태에 비하여 더욱 정밀도가 높은 기울기각도의 설정을 실현할 수 있다.
또한 상기 제 2 실시형태에서는 그래프의 생성시에 휘도값의 평균값을 구하고 있지만 최대값, 표준편차값 등의 총계방법을 이용해도 좋다. 또 상기의 간섭상과 대비함으로써 각 라인의 휘도값을 예상하여 무게지움을 실시하는 등의 방법을 이용해도 좋다.
본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 1, 도 2와 똑같다. 본 제 3 실시형태에서는 반도체웨 이퍼(2)의 패턴의 상태에 의해 회절광의 1차광을 잘 검출할 수 없는 경우이어도 회절광의 1차광을 촬상할 수 있는 최적인 각도로 조명부를 설정한다.
그런데 제 1, 제 2 실시형태에 있어서 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 상태에 의해서는 화상해석부(501)에 의해 생성된 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 회절광의 평균값휘도와 각도의 관계를 나타내는 그래프가, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이 m차광 위치에서의 산이 불명료하게 나타나는 일이 있다. 이와 같은 그래프(20a)에서는 회절광의 1차광 위치를 검출할 수 없어서 판정부(502)에서 회절광의 1차광을 판정할 수 없다. 이 경우 호스트컴퓨터(5)가 기억부(503)에 미리 기억된 1차광위치에 대응하는 소정 각도(미리 설정된 기준기울기각도), 예를 들면 암시야상에 의한 상처 등이 보기 쉬운 각도로 설정한다. 이 소정 각도는 미리 시뮬레이션에 의해 구해진 각도, 전회의 결함검출시에 이용된 기울기각도, 또는 암시야상을 취득할 수 있는 45도의 위치에 대하여 5도∼10도 정도 어긋난 각도로 설정된다. 혹은 검사자가 도 6에 나타내는 그래프(20a)상에서 회절광의 1차광이라고 생각되는 위치(24)를 지정할 수도 있다. 그리고 이들 설정된 각도나 지정된 회절광의 1차광의 위치(24)에 의거하여 조명각도제어부(10)에 의해 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도가 설정된다. 또 이 기울기각도는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
또 화상해석부(501)가 도시하지 않은 스토커에 있어서의 복수장(예를 들면 5장)의 각 반도체웨이퍼(2)에 대하여 각각 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도 4에 나타내는 바와 같은 그래프(20)를 생성하고, 검사자가 입력부(7)로부터 선택한 가 장 적절한 그래프상에서 회절광의 1차광의 위치를 지정하도록 해도 좋다. 혹은 판정부(502)가 화상해석부(501)에서 생성된 그래프 중 가장 적절한 그래프를 선택하고, 그 그래프상의 회절광의 1차광의 위치를 자동설정하도록 해도 좋다. 이와 같은 경우 복수의 그래프의 어느 쪽인가에 도 6에 나타내는 바와 같은 회절광의 1차광을 검출할 수 없는 것이 있어도 도 4에 나타내는 바와 같은 가장 적절한 그래프로부터 회절광의 1차광의 위치를 판정할 수 있다. 또 판정부(502)가 상기 복수의 그래프로부터 회절광의 1차광의 위치의 평균값을 구하거나, 혹은 휘도값이 최대값으로 되는 회절광의 1차광의 위치를 구하고, 그 위치를 자동설정하도록 해도 좋다. 이상의 복수장의 반도체웨이퍼(2)에 관련되는 처리에 있어서 그 그래프가 다른 그래프와 크게 다른 반도체웨이퍼(2)는 검사대상으로부터 빠지도록 한다.
본 제 3 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 상태에 의해 회절광의 1차광을 잘 검출할 수 없는 경우에 미리 결정된 기준각도로 설정하거나, 혹은 그래프상에서 회절광의 1차광의 위치(24)를 지시하거나, 또는 복수장의 피검체(반도체웨이퍼)에 대하여 생성된 복수의 그래프(20)로부터 가장 적절한 그래프를 선택하거나 혹은 복수의 그래프의 평균값으로부터 1차광의 위치를 구한다. 이것에 의해 도 6에 나타내는 바와 같은 적절한 그래프가 생성되어도 회절광의 1차광을 정확히 촬상할 수 있는 조명부(3)의 최적인 각도를 설정할 수 있다.
본 제 4 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 1, 도 2와 똑같다. 본 제 4 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)상의 1개의 칩 중에 있어서의 패턴의 폭, 형상, 방향 등이 다른 복수로 세분화된 영역에 대하여 조명부의 조사위치를 설정한다. 이 경우도 제 1∼제 3 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상에 재치된다. 다음으로 조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 위치가 호스트컴퓨터(5)에 의해 설정된다.
도 7a는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 화상표시부(6)의 표시예를 나타내는 도면, 도 7b, 도 7c는 도 7a의 부분확대도이다. 이 경우 미리 반도체웨이퍼(2) 표면을 촬상하고, 화상표시부(6)에 도 7a에 나타내는 바와 같이 웨이퍼화상(25)을 표시시킨다. 이 경우 웨이퍼화상(25)에는 행렬상으로 배열된 다수의 칩(26)이 표시된다. 이들 각 칩(26)은 도 7b에 나타내는 바와 같이 패턴의 폭, 형상, 방향 등이 다른 복수의 패턴영역(26a, 26b, 26c)을 갖고 있다.
이 상태에서 검사자가 입력부(7)를 조작하고 화상표시부(6)상에 표시된 커서(27a)를 이동시켜서 웨이퍼화상(25)상의 소정의 칩(26)의 열을 지정하는 동시에 소정의 영역을 지정한다. 이 경우 패턴영역(26a)상을 지정한 커서(27a)상에 마우스포인터 등에 의하여 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 지정했다고 하면 호스트컴퓨터(5)에 의해 웨이퍼화상(25)상에서의 조명의 조사위치(27)는 도 7c에 나타내는 바와 같이 각 칩(26)의 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 가로지르도록 설정된다. 여기에서 칩(26)이 행방향에도 존재하는 경우는 조사위치(27)로부터 1개만큼의 칩(26)의 사이즈(종방향의 사이즈)를 계산하고, 다른 조사위치(27)에 대해서도 각 칩(26)의 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 가로지르도록 설정한다.
이 상태에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 회전이동개시위치로 되는 초기설정각도로 설정한다. 그 상태로부터 반도체웨이퍼(2)상의 최초의 조사위치(27)에 대하여 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 영역(261)에 상당하는 패턴(26a) 표면으로부터의 회절광을 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광의 데이터가 호스트컴퓨터(5)에 보내진다.
호스트컴퓨터(5)는 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 영역(261)에 상당하는 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 화상해석부(501)에 출력한다. 화상해석부(501)는 화상처리에 의해 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도 4에 나타내는 바와 같은 그래프(20)를 생성한다. 이와 같은 회절광의 휘도값의 평균값을 구하는 동작과 그래프의 생성은 복수의 조사위치(27)에 대하여 실시된다. 화상해석부(501)는 각 조사위치(27)에 대응하는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프를 생성하고, 그들의 그래프에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
판정부(502)에서는 이들의 그래프로부터 각 패턴영역(26a)에 대한 회절광의 1차광의 위치의 평균을 구하고, 그 평균값을 전 조사위치(27)에서의 회절광의 1차광의 위치라고 판정한다. 이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 조명각도제어부(10)는 이 판정결과에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정한다. 또 이 설정된 기울기각도는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
본 제 4 실시형태에서는 칩(26)의 패턴영역(26a)에 대하여 서술했는데 다른 패턴영역(26b, 26c)에 대해서도 똑같이 영역을 설정하고 조사위치를 설정함으로써, 각 패턴영역(26b, 26c)마다 최적인 회절광의 1차광을 검출할 수 있다. 이것에 의해 칩(26)의 각 패턴영역(26a, 26b, 26c)에 대하여 개별로 최적인 조명위치로 설정된 상태에서 회절광의 1차광의 촬상을 실시할 수 있다. 또 1개(1렬)의 패턴(26a)의 범위내에서 복수의 조사위치를 설정하고, 그들의 조사위치에서의 회절광의 1차광의 위치의 평균을 구하며, 그 평균값을 전 조사위치에서의 회절광의 1차광의 위치라고 판정할 수도 있다.
또한 이와 같은 칩(26)상에서의 각 패턴영역(26a∼26c)에 대한 영역의 설정에는 칩설계공정에 이용되는 CAD정보(설계정보)를 사용할 수도 있다. 이 CAD정보는 CAD부(32)로부터 설계정보해석부(31)를 통하여 호스트컴퓨터(5)에 받아들여진다. 또 이 경우 CAD정보로부터 영역을 설정함으로써, 그 영역(26a∼26c)의 중심과 라인조명방향의 폭을 검출하고 조사위치(27) 및 영역(261)을 자동설정하는 것도 가능하다.
본 제 4 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)상의 칩(26)의 각 패턴영역(26a∼26c)마다 조명부(3)의 기울기각도를 설정할 수 있으므로 칩(26)의 상세정보를 얻고 싶은 경우에도 정밀도가 높은 회절상을 취득할 수 있다.
본 발명의 제 5 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제 어계의 개략구성은 각각 도 1, 도 2와 똑같다. 본 제 5 실시형태에서는 화상해석에 의해 생성된 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프의 한쪽편(휘도값의 축을 중심으로 하여 각도의 축의 ＋측 또는 －측)을 이용하여 회절광의 1차광을 검출한다. 이 경우도 제 1∼제 4 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상에 재치된다. 다음으로 라인조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 조사위치가 호스트컴퓨터(5)에 의해 설정된다.
이 상태에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 회전이동개시위치로 되는 초기설정각도로 설정한다. 그 상태로부터 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광의 데이터는 호스트컴퓨터(5)에 보내진다.
호스트컴퓨터(5)는 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 화상해석부(501)에 출력한다. 화상해석부(501)는 화상처리에 의해 도 8에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20c)를 생성한다. 화상해석부(501)는 그 그래프에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
판정부(502)에서는 최대휘도값을 넘는 회절광의 0차광은 조명부(3)의 기울기각도가 45도일 때에 촬상부(4)에 받아들여진다고 하고, 도 8에 나타내는 바와 같이 한쪽편의 그래프(20c)만을 이용한다. 즉 판정부(502)는 도 8에 있어서 0차광의 위 치를 정점으로 하여 그래프상을 도면 중 오른쪽방향으로 이동하면서 휘도값을 추적해 가고, 휘도값이 0차광위치로부터 1도 하강하여 다음의 정점에 달한 위치(28)를 회절광의 1차광위치라고 판정한다. 또한 회절광 중 1차광이 존재하는 범위를 어느 정도 알 고 있는 경우는 사전에 1차광의 예상위치의 전후 근방을 회전이동범위로서 지정하고, 그 범위내에서 얻어진 그래프의 정점을 검출함으로써 1차광의 위치를 판정해도 좋다. 또 0차광의 예상위치로부터 조명부(3)의 기울기각도를 바꾸면서 1차광을 학실히 얻을 수 있는 범위를 지정하고, 그 범위내에서 1차광의 정점을 검출할 수도 있다.
이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 조명각도제어부(10)는 이 판정결과에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정한다. 또 이 기울기각도는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
본 제 5 실시형태에서는 화상해석에 의해 생성된 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 도 8에 나타내는 바와 같은 한쪽편의 그래프만을 사용하여 회절광의 1차광을 검출할 수 있으므로 빠른 각도설정을 실시할 수 있다. 또 조명부(3)의 회전이동범위를 1차광이 확실히 포함되는 범위로서 지정하고, 1차광의 위치를 판정하도록 하면 더욱 빠르게 1차광의 위치설정을 실시할 수 있다.
본 발명의 제 6 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 1, 도 2와 똑같다. 본 제 6 실시형태에서는 화상해석에 의해 생성된 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프상에서 회절광의 0차광이 정반사각인 45도의 각도의 위치로부터 어긋나 있어도 회절광의 1차광을 검출할 수 있다. 이 경우도 제 1∼제 5 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상에 재치된다. 다음으로 라인조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 조사위치가 호스트컴퓨터(5)에 의해 설정된다.
이 상태에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 회전이동개시위치로 되는 초기설정각도로 설정한다. 그 상태로부터 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광데이터는 호스트컴퓨터(5)에 보내진다.
호스트컴퓨터(5)는 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로서 화상해석부(501)에 출력한다. 화상해석부(501)는 화상처리에 의해 도 9a에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20)를 생성한다. 화상해석부(501)는 그 그래프(20)에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
판정부(502)에서는 이 그래프(20)로부터 휘도값의 각 정점을 검색한다. 판정부(502)는 도 9b에 나타내는 바와 같이 정점을 포함하는 인접하는 휘도값(a, b, c)의 3점의 데이터에 의거하여, 중앙의 점의 휘도값(b)이 양측의 점의 휘도값(a, c)보다 높을 때에 정점이라고 판단한다. 이와 같이 하여 판정부(502)는 도 9c에 나타내는 바와 같이 그래프상을 이동하면서 휘도값을 추적하고, 모든 정점(29a∼29e)을 검색한다. 판정부(502)는 이들의 정점(29a∼29e) 중 최대휘도값을 넘고 있으며, 휘도값이 첫번째로 높은 것을 회절광의 0차광이라고 판단하고, 최대휘도값을 넘는 일 없이 휘도값이 두번째로 높은 것(29d)의 위치를 회절광의 1차광이라고 판정한다. 즉 그래프상에서 휘도값이 첫번째로 높은 정점으로부터 내려간 후에 오르고, 다시 정점으로 되는 위치가 회절광의 1차광으로 된다. 또한 그래프상에서 회절광의 1차광의 위치에 대응하는 각도가 회절각이다. 또 그래프에 노이즈가 생기고 있는 경우는 평활화처리를 하면 좋다.
이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 조명각도제어부(10)는 이 판정결과에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정한다. 또 이 기울기각도는 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
본 제 6 실시형태에서는 화상해석에 의해 생성된 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프상에서 정점만을 산출해 가므로, 만일 회절광의 0차광이 정반사각인 45도의 각도의 위치로부터 어긋나 있어도 회절광의 1차광의 위치를 확실하게 검출할 수 있다.
또한 상기한 각 실시형태에서는 일관되게 회절광의 1차광을 검출하는 경우를 서술했는데, 회절광의 2차광이나 3차광 등의 m차광(m은 자연수: m＝1, 2, …)을 검출하여 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를 설정할 수도 있다. 또 상기한 각 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)의 결함검출의 경우를 서술했는데, 액정유리기판에 대해서도 적용할 수 있다. 또한 상기한 각 실시형태에서는 촬상부(4)를 고정하여 조명부(3)의 기울기각도를 설정하도록 했는데, 조명부(3)를 고정하여 촬상부(4)의 기울기각도를 설정하도록 해도 좋다.
이 결과 제 1∼6 실시형태에 관련되는 본 발명에 따르면, 회절광을 촬상할 때의 조명부의 최적인 기울기각도의 설정을 자동적으로 실시할 수 있는 동시에 다양한 피검체에도 대응할 수 있다. 또 본 발명에 따르면 2군데 이상의 조사위치로부터 받아들여지는 회절광으로부터 1차광이 검출되고 조명부의 기울기각도가 설정되므로, 더욱 정밀도가 높은 기울기각도의 설정을 실현할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 피검체상에서 지정한 각 영역마다 조명부의 최적인 기울기각도를 설정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 7 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서 스테이지(1)상에는 피검체인 반도체웨이퍼(2)가 재치되어 있다. 스테이지(1)의 위쪽에는 라인상의 조명부(3)와 라인센서카메라 등으로 이루어지는 촬상부(4)가 배치되어 있다. 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도(θi) 기울여서 배치되어 있으며, 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 조사한다. 촬상부(4)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도(θd) 기울여서 배치되어 있으며, 조명부(3)로부터의 조명에 의해 생기는 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 1라인씩 촬상한다. 또한 촬상부(4)와 조명부(3)의 각각의 광축은 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 소정의 범위내에서 조정할 수 있는 상태로 배치되어 있다.
도 11은 상기 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서 퍼스널컴퓨터(50)에는 촬상부(4), 스테이지이송회전제어부(8), 광학계 제어부(9), 조명각도제어부(10), 기판반송부(11) 및 촬상각도제어부(12)가 접속되어 있다. 광학계 제어부(9)와 조명각도제어부(10)에는 조명부(3)가 접속되어 있다. 스테이지이송회전제어부(8)에는 스테이지(1)가 접속되어 있다. 스테이지이송회전제어부(8)와 촬상각도제어부(12)에는 촬상부(4)가 접속되어 있다.
퍼스널컴퓨터(50)는 화상해석부(501), 판정부(502), 기억부(503), 화상입력부(504) 및 표시부(505)를 갖고 있다. 그 외 퍼스널컴퓨터(5)는 도시하지 않은 CPU, 메모리, 하드디스크, 키보드, 마우스 등의 일반적인 기능을 갖고 있다.
퍼스널컴퓨터(50)는 회절광을 촬상하는데 최적인 조명부(3)의 기울기각도와 최적인 촬상부(4)의 기울기각도를 설정하기 위해 필요한 각종 제어를 실행하는 기능을 갖고 있다. 화상해석부(501)는 후술하는 도 13에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20c)를 생성한다. 또 화상해석부(501)는 촬상부(4)에 의해 촬상된 화상을 해석처리하고, 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 표시부(505)에 표시시킨다. 판정부(502)는 화상해석부(501)에서 생성되는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프에 의거하여, 촬상부(4)에 의해 촬상되는 회절광으로 가장 관찰에 적합해 있는 m차광의 위치를 판정한다.
스테이지이송회전제어부(8)는 촬상부(4)에서의 촬상에 동기한 피치로 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)를 한방향으로 이동시키고, 또 회전 및 위치결정을 제어한다. 광학계 제어부(9)는 간섭화상을 취득할 때 간섭필터(41)의 삽입이나 조명부(3)의 광량을 제어한다. 조명각도제어부(10)는 퍼스널컴퓨터(50)의 지시에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 제어한다. 촬상각도제어부(12)는 퍼스널컴퓨터(50)의 지시에 따라서 촬상부(4)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 제어한다. 기판반송부(11)는 반도체웨이퍼(2)를 1장씩 도시하지 않은 수납스토커(카세트)로부터 꺼내어서 스테이지(1)상에 재치하고, 결함검사 후 스테이지(1)상의 반도체웨이퍼(2)를 스토커까지 되돌린다.
다음으로 이상과 같이 구성된 결함검출장치의 동작을 설명한다.
도 12는 상기 결함검출장치에 있어서의 조명부와 촬상부의 기울기각도의 설정순서를 나타내는 흐름도이다. 우선 회절광을 촬상하는데 최적인 조명부(3)의 기울기각도와 최적인 촬상부(4)의 기울기각도를 설정한다. 검사자에 의해 퍼스널컴퓨터(5)의 도시하지 않은 메뉴화면으로부터 양호한 회절화상을 촬상하기 위한 조명각도와 촬상각도의 설정개시가 지시되면 도 12에 나타내는 흐름도가 실행된다.
우선 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 그리고 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)의 위치결정이 된다.
다음으로 스텝S11에서 퍼스널컴퓨터(50)는 라인상 조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 조사위치를 설정한다. 스텝S12에서 처음 촬상각도제어부(12)가 회절광을 촬상하는 촬상부(4)의 기울기각도를 설정한다. 스텝S13에서 조명각도제어부(10)는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 초기설정각도(회전이동개시위치)로 설정한다. 스텝S14에서 이 초기설정각도로부터 조명부(3)의 기울기각도를 차례로 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 1라인씩 받아들인다. 촬상부(4)에 받아들여진 회절광의 데이터는 퍼스널컴퓨터(50)의 화상입력부(504)에 보내진다.
스텝S15에서 화상입력부(504)에서는 조명부(3)의 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 받아들여진 회절광을 휘도값데이터로 변환한다. 화상해석부(501)에서는 조명부(3)의 기울기각도마다 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 기울기각도에 대응하는 휘도값으로 하며, 화상처리에 의해 도 13에 나타내는 바와 같은 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20c)를 생성한다. 화상해석부(501)는 이 그래프에 의거하는 정보를 판정부(502)에 보낸다.
스텝S16에서 판정부(502)는 상기 그래프로부터 촬상부(4)에 의해 촬상되는 회절광으로 가장 관찰에 적합해 있는 m차광의 위치를 판정한다. 이 판정부(502)에서의 판정결과는 조명각도제어부(10)에 보내진다. 스텝S17에서 조명각도제어부(10)는 판정부(502)에서의 판정결과에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 예를 들면 1차광의 기울기각도(A)를 설정한다. 또 스텝S18에서 이 설정된 기울기각도(A)는 퍼스널컴퓨터(5)의 기억부(503)에 기억된다.
이상의 일련의 동작에서 회절광의 1차광이 촬상되지 않은 경우는 상기 스텝S12로 되돌아가서 촬상부(4)의 기울기각도를 변경하고, 다시 상기 흐름도에 따 라서 회절광을 받아들인다.
다음으로 이상과 같은 조명부(3)와 촬상부(4)가 최적인 기울기각도(A)로 설정된 상태에서 반도체웨이퍼(2)에 대한 결함검사를 실시한다. 우선 검사자에 의해 퍼스널컴퓨터(5)의 도시하지 않은 메뉴화면으로부터 결함검사의 개시가 지시되면 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 피검체로서 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 한방향(X방향)으로 일정 속도로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향의 1라인씩의 회절광이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 회절화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 화상입력부(504)를 통하여 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대하여 회절화상의 촬상이 종료하면 광학계 제어부(9)에 의해 간섭필터(41)가 촬상광로 중에 삽입되는 동시에 조명부(3)의 광량이 최적으로 제어된다. 또 조명각도제어부(10)에 의해 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도가, 또한 촬상각도제어부(6)에 의해 촬상부(4)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도가 간섭화상을 촬상하는데 최적인 각도로 설정된다. 또한 조명부(3)와 촬상부(4)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도는 각각 정반사각도로 된다. 이 간섭화상에 대한 조명부(3) 및 촬상부(4)의 최적인 각도설정은 후술하는 제 18∼21 실시형태의 어느 쪽인가의 방법에 의하여 실시된다.
이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 회절화상을 촬상했을 때와 반대의 방향(－X방향)으로 일정 속도로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향의 1라인씩의 간섭광이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 간섭화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 화상입력부(504)를 통하여 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대하여 회절화상과 간섭화상의 촬상이 종료하면 이들의 화상에 대하여 화상해석부(501)에서 화상해석처리가 실시된다. 이 처리에 의해 반도체웨이퍼(2)상의 레지스트막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함이 추출되고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보가 표시부(505)에 표시된다.
결함검사가 종료한 반도체웨이퍼(2)는 기판반송부(11)에 의해 상기 스토커로 되돌려진다. 계속해서 상기 스토커로부터 미검사의 반도체웨이퍼(2)가 기판반송부(11)에 의해 반송되고 스테이지(1)상에 재치된다. 이 경우 다시 회절화상을 촬상하는데 있어서 퍼스널컴퓨터(50)의 기억부(503)에 기억된 조명부(3)의 기울기각도(A)가 판독된다. 그리고 조명각도제어부(10)에 의해 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도가 자동적으로 최적인 상태로 설정된다.
본 제 7 실시형태에 따르면, 조명부(3)의 기울기각도를 바꾸면서 각 기울기각도마다 촬상부(4)에 의해 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 받아들이고, 이 회절광의 휘도값의 평균값을 구하는 동시에 평균휘도값과 기울기각도의 관계를 나타내는 도 13에 나타내는 바와 같은 그래프(20c)를 생성한다. 이 그래프로부터 회절광의 1차광을 판정하고, 이 판정결과에 의거하여 조명부(3)의 기울기각도를 설정한다. 이것에 의해 회절광을 촬상할 때에 조명부(3)의 최적인 기울기각도를 자 동적으로 설정할 수 있어서 양질인 회절화상을 간단히 얻을 수 있고, 그 회절화상에 의해 정밀도가 높은 결함검출을 실시할 수 있다.
또 조명부(3)의 기울기각도의 설정은 모든 반도체웨이퍼(2)에 대하여 실시하는 것이 아니라, 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)에 대하여 사전에 실행하고 그 후의 반도체웨이퍼(2)의 결함검사에 적용한다. 이것에 의해 검사시간을 보다 단축할 수 있다. 이와 같이 실제로 결함검사를 실시하는 반도체웨이퍼(2)를 이용하여 조명부(3)와 촬상부(4)의 기울기각도를 설정하므로, 다양한 패턴을 갖는 반도체웨이퍼(2)에 대해서도 대응할 수 있다.
또 상기 결함검출장치는 한쌍의 조명부(3)와 촬상부(4)를 이용하고 그들의 기울기각도를 바꾸는 것으로 회절화상과 간섭화상의 양쪽을 촬상할 수 있다. 이 때 반도체웨이퍼(2)를 실은 스테이지(1)를 1왕복시키고, 왕로에서 회절화상을, 귀로에서 간섭화상을 촬상함으로써 단시간에 회절화상과 간섭화상을 얻을 수 있다. 이 때 조명부(3)와 촬상부(4)의 기울기각도는 왕로에서는 회절광을, 귀로에서는 간섭광을 촬상하기 위한 각도로 된다. 또 조명부(3)에 의한 조사방향은 스테이지(1)가 왕복하는 동안 고정되어 있기 때문에 촬상된 회절화상과 간섭화상의 좌표맞춤을 정확히 실시할 수 있다. 또한 회절광과 간섭광 이외의 빛(예를 들면 산란광)을 촬상하는 경우는 조명부(3)와 촬상부(4)의 기울기각도를 적당히 바꾸고, 스테이지(1)를 필요한 횟수만큼 왕복시킨다.
본 발명의 제 8 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 10, 도 11과 똑같다. 본 제 8 실시형태에서는 도 14에 나타내는 바와 같이 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프(20c)에 있어서, 회절광의 1차광에 상당하는 휘도값피크(p)에 대응하는 조명각도를 최적으로 하지 않고, 휘도값피크(p) 부근에서 휘도값이 조금 내리고 휘도값의 변화가 큰 장소(p1)에 대응하는 조명각도를 최적인 조명각도로 한다. 이 경우도 제 7 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)를 꺼내어서 스테이지(1)상에 재치한다.
다음으로 도 12에 나타낸 흐름도에 따라서 회절광의 휘도와 조명각도의 관계를 나타내는 그래프를 생성한다. 이 때 최적인 조명각도를 결정하는데 있어서 판정부(502)는 회절광의 1차광에 상당하는 휘도값피크를 그래프상으로부터 찾는다. 그 경우 휘도값피크부근은 패턴피치 등의 반도체웨이퍼(2)의 표면상태가 조금 변화한 정도에서는 휘도값은 크게 변화하지 않기 때문에 회절광의 변화가 민감하지 않다. 따라서 판정부(502)에 의해 휘도값피크로부터 조금 어긋나서 휘도값의 변화가 크다고 판정된 장소의 조명각도를 최적인 조명각도로 설정하는 것으로 결함에 대하여 감도가 높은 회절화상을 촬상할 수 있다.
본 발명의 제 9 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 10, 도 11과 똑같다. 본 제 9 실시형태에서는 도 15a, 도 15b에 나타내는 바와 같이 회절광의 휘도값과 조명각도의 관계를 나타내는 그래프(20c)상에 아래 식에 의해 구한 1∼m차광이 나오는 조명각도, 패턴피치 및 촬상각도를 겹쳐서 표시한다(m은 3차광 정도까지).
sinθd-sinθi＝mλ/p …식 (1)
θi＝sin-1(sinθd－mλ/p) …식 (2)(식 (1)을 θi로 전개했다)
θd: 촬상부기울기각도
θi: 조명부기울기각도
m: 회절광의 차수
λ: 조명의 파장
p: 패턴피치
도 15a에서는 표시부(505)에 패턴피치(151)와 촬상각도(도면에서는 카메라각도)(152)의 값을 입력 가능하게 표시하고, 그 값에 대응하여 1∼m차광이 나오는 조명각도를 지정하기 위한 지표, 예를 들면 슬라이더(153)(또는 포인터)를 그래프(20c)에 겹쳐서 표시하고 있다.
도 15b에서는 표시부(505)에 촬상각도(도면에서는 카메라각도)(154)를 입력 가능하게 표시하고, 회절광의 1차광이 나올 때의 패턴피치(155)의 표시와 조명각도(156)의 표시를 평행시키고 그래프(20c)에 겹쳐서 표시하고 있다. 또 도 15b에서는 조명부(3)의 기울기각도를 지정하는 각도지정슬라이더(157)를 표시하고, 그 슬라이더(157)가 나타내는 기울기각도(조명각도)(156)를 그래프 오른쪽아래에 표시하고 있다. 이것에 의해 검사자가 슬라이더(157)를 좌우로 이동할 때마다 각도의 표시가 갱신되고, 슬라이더(157)가 나타내는 각도를 회절광의 1차광이 나오는 조명각도로 하여 위의 식 (1)로부터 패턴피치(71)가 계산되고, 그 값이 그래프 오 른쪽아래에 표시된다. 또한 조명부(3)가 촬상부(4)의 쪽으로 기울었을 때 조명부(3)의 기울기각도가 촬상부(4)에 들어오는 회절광을 차광하는 각도로 되는 경우가 있으므로, 도 15b에서는 그와 같은 각도범위를 조명부(3)의 기울기각도의 설정불가능범위(158)로서 표시하고 있다.
또한 패턴피치의 값을 변경하거나 촬상각도를 변경하는 것으로 즉시 위의 식으로부터 1∼m차광이 나오는 조명각도를 재계산하거나, 회절광의 1차광이 나올 때의 패턴피치를 재계산하여 그래프상에 재표시하는 것으로 촬상한 회절광으로부터 생성한 그래프의 휘도피크가 어떤 값의 패턴피치로부터 발생하고 있는지를 확인할 수 있다.
또 만일 1차광의 휘도피크가 그래프상에 없는 경우는 촬상부(4)의 기울기각도를 변경하여 재계산하는 것으로, 실제로 회절광을 촬상하지 않아도 촬상부(4)의 기울기각도가 몇 개 있으면 회절광의 1차광을 촬상할 수 있는지 등을 알 수 있다. 그 때문에 실제로 촬상하는 회절화상을 목적으로 하는 검사부분의 패턴피치에 대응지워지므로 보다 정밀도가 높은 결함검출을 실시할 수 있다.
또한 그래프표시는 도 15a, 도 15b에 나타낸 것에 한정되지 않고, 예를 들면 도 15a, 도 15b를 합성한 것과 같은 그래프표시를 실시해도 좋다.
본 발명의 제 10 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 10, 도 11과 똑같다. 본 제 10 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)상의 1개의 칩 중에 있어서의 패턴폭, 형상, 방향 등이 다른 복수로 세분화된 영역에 대하여 조명부의 조사위치를 지정한다. 또한 조사위치에서의 지정영 역간의 휘도값의 컨트래스트를 그 조명각도, 촬상각도에서의 휘도값으로 하고 있다. 이 경우도 제 7∼제 9 실시형태와 똑같이 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상에 재치된다. 다음으로 조명을 조사하는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)상에서의 위치가 퍼스널컴퓨터(50)에 의해 설정된다.
도 16a는 본 발명의 제 11 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 표시부(505)의 표시예를 나타내는 도면, 도 16b, 도 16c는 도 16a의 부분확대도이다. 이 경우 미리 반도체웨이퍼(2) 표면을 촬상하고, 표시부(505)에 도 16a에 나타내는 바와 같이 웨이퍼화상(25)을 표시시킨다. 이 경우 웨이퍼화상(25)에는 행렬상으로 배열된 다수의 칩(26)이 표시된다. 이들 각 칩(26)은 도 16b에 나타내는 바와 같이 패턴의 폭, 형상, 방향 등이 다른 복수의 패턴영역(26a, 26b, 26c)을 갖고 있다.
이 상태에서 검사자는 퍼스널컴퓨터(50)의 도시하지 않은 메뉴화면으로부터 커서(22a)로 웨이퍼화상(25)상의 소정의 칩(26)의 열을 지정하는 동시에 소정의 영역을 지정한다. 이 경우 패턴영역(26a)상을 지정한 커서(27a)상에 마우스포인터 등에 의하여 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 지정했다고 하면 웨이퍼화상(25)상에서의 조사위치(27)는 도 16c에 나타내는 바와 같이 각 칩(26)의 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 가로지르도록 설정된다. 여기에서 칩(26)이 행방향에도 존재하는 경우는 조사위치(27)로부터 1개만큼의 칩(26)의 사이즈(종방향의 사이즈)를 계산하고, 다른 조사위치(27)에 대해서도 각 칩(26)의 패턴영역(26a)에 상당하는 영역(261)을 가로지르도록 설정한다. 또한 검사자는 그 외의 영역(281)을 지정했다고 한다. 이 영역(281)은 영역(261)과 똑같이 각 칩(26)에 존재한다.
이 상태에서 상기 결함검출장치는 도 12에 나타낸 흐름도의 동작을 실행하고, 회절광의 휘도값을 영역(261)과 영역(281)마다 구하고 영역(261)내의 평균휘도값과 영역(281)내의 평균휘도값으로부터 양자의 컨트래스트를 계산하여 그 값을 회절광의 휘도값으로 한다. 그리고 회절광의 휘도값과 기울기각도의 관계를 나타내는 그래프를 생성하고, 그 그래프로부터 컨트래스트가 가장 커지는 조명각도 및 촬상각도를 구한다.
본 제 11 실시형태에 따르면, 검사자가 표시부(505)에 표시된 웨이퍼화상(25)상에서 지정한 영역으로부터 상세정보가 얻어지므로, 설계데이터에 대조하여 지정한 경우에 비해 보다 정밀도가 높은 회절화상을 취득할 수 있다.
본 발명의 제 12 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제어계의 개략구성은 각각 도 10, 도 11과 똑같다. 본 제 12 실시형태에서는 도 17에 나타내는 바와 같이 복수의 영역의 휘도값, 예를 들면 도 16c에 나타낸 영역(261), 영역(281)의 휘도값을 각각 조명각도와 관련지운 그래프(261g, 281g)를 표시부(505)에 표시한다. 이것에 의해 영역(261), 영역(281)의 패턴피치가 달라도 1화면의 그래프상에서 회절광의 1차광에 대응하는 최적인 조명각도를 결정할 수 있다.
또 상기 그래프(261g와 281g)를 표시부(505)에 색별하여 표시할 수도 있다. 이것에 의해 각 영역(261, 281)의 그래프(261g, 281g)를 다른 색으로 식별할 수 있다. 이 경우 각 영역(261, 281)의 휘도값의 평균값이나 최대값을 대응하는 그래프(261g, 281g)와 맞추어서 표시할 수도 있다.
본 발명의 제 13 실시형태에 관련되는 결함검출장치는 상기 제 11 실시형태에 나타낸 웨이퍼화상(25)과 상기 제 12 실시형태에 나타낸 그래프(261g, 281g)를 표시부(505)에 동시에 표시한다. 이것에 의해 웨이퍼화상(25)상의 각 영역(261, 281)과 그래프(261g, 281g)의 대응관계를 인식할 수 있다.
본 발명의 제 14 실시형태에 관련되는 결함검출장치에서는 스테이지이송회전제어부(8)에서 스테이지(1)의 이송제어와 함께 회전제어를 실시한다. 이 스테이지(1)의 회전제어는 피검체인 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향에 대응하도록 제어된다.
조명부(3)로부터 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 조사하면서 스테이지(1)를 직선방향(X방향)으로 이동시키는 경우, 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향에 따라서 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 없는 일이 있다. 예를 들면 패턴의 방향이 조명광의 라인방향에 대하여 90°를 이루는 경우 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 없게 된다. 이와 같은 경우 스테이지이송회전제어부(8)에서 스테이지(1)를 회전제어하고, 예를 들면 스테이지(1)를 그 중심의 연직선에 대하여 90° 회전시킨다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향이 조명광의 라인방향과 같아지기 때문에 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 있다.
본 제 14 실시형태에 따르면 스테이지(1)를 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향 에 따라서 회전제어하는 것으로, 방향이 다른 각 패턴에 대하여 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 있다. 또 스테이지(1)를 소정 각도 회전시킬 뿐이기 때문에 조명부(3)와 촬상부(4)를 일체로 회전시키는 것에 비해 용이한 회전동작으로 된다.
본 발명의 제 15 실시형태에 관련되는 결함검출장치에서는 조명부(3)로부터 조사되는 조명광을 라인상으로 하지 않고, 반도체웨이퍼(2)의 표면 전체를 일괄하여 조명하거나, 혹은 반도체웨이퍼(2) 표면을 부분적으로 스폿조명하는 것으로 한다. 일괄조명의 경우 면상의 조명광에 의해 반도체웨이퍼(2)의 표면 전체가 평균적으로 조명되어 반도체웨이퍼(2)의 전 영역을 일괄하여 촬상할 수 있다. 또 스폿조명의 경우 점상의 조명광에 의해 반도체웨이퍼(2)의 소망의 영역만을 촬상할 수 있다.
또한 상기 일괄조명과 상기 제 14 실시형태에 나타낸 스테이지(1)의 회전제어를 조합하는 것으로, 반도체웨이퍼(2)의 전 패턴을 평균적으로 촬상할 수 있다. 또 상기 스폿조명과 상기 스테이지(1)의 회전제어를 조합하는 것으로 소망의 패턴만을 최적인 상태에서 촬상할 수 있다.
본 발명의 제 16 실시형태에 관련되는 결함검출장치에서는 촬상각도제어부(12)에서 촬상부(4)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 3차원에서 제어한다. 상기 제 8∼제 15 실시형태에서는 촬상부(4)와 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 2차원으로 제어하고 있기 때문에 지향성이 높은 상태에서 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 있다고는 할 수 없다. 본 제 16 실시형태에서는 촬상부(4)를 3차원에서 동작시키는 것으로 반도체웨이퍼(2)의 패턴에 따라서 가장 지향성이 높은 회절광이나 간섭광을 촬상할 수 있다. 이것에 의해 기울기각도를 2차원에서 제어하는 것만으로는 찍을 수 없었던 패턴으로부터의 회절광 등을 촬상할 수 있다.
또 촬상부(4)를 3차원에서 제어하는 대신에 조명각도제어부(10)에서 조명부(3)의 기울기각도를 3차원에서 제어해도, 혹은 스테이지이송회전제어부(8)에서 스테이지(1)를 3차원에서 요동하도록 제어해도 똑같은 효과가 얻어진다.
본 발명의 제 17 실시형태에 관련되는 결함검출장치에서는 조명부(3)로부터의 조명에 의해 생기는 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 산란광을 1라인씩 촬상한다. 이 산란광은 반도체웨이퍼(2) 표면에 상처 등의 결함이 생기고 있을 때에 발생한다.
퍼스널컴퓨터(50)는 산란광을 촬상하는데 최적인 조명부(3)의 기울기각도와 촬상부(4)의 기울기각도를 설정한다. 이 경우 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)로서 상처가 있는 베어웨이퍼나 특정한 영역에 결함이 있는 웨이퍼가 이용된다.
혹은 도시하지 않은 인식부에 의해 각도설정용의 반도체웨이퍼(2)상의 결함을 인식하고, 그 결함이 있는 영역에 대하여 퍼스널컴퓨터(50)에 의해 최적인 조명부(3)와 촬상부(4)의 기울기각도를 설정한다. 이 경우 미리 결함의 종류(상처, 진애, 먼지 등)를 분류하여 그 정보를 기억부(503)에 기억시켜 두고, 퍼스널컴퓨터(50)에 의해 상기 인식부에서 인식된 결함의 종류를 기억부(503)의 정보를 판정하여 그 결함의 종류마다 기울기각도를 설정할 수도 있다. 이것에 의해 결함검사에 있어서 반도체웨이퍼(2)상의 소정의 종류의 결함으로부터의 산란광만을 촬할 수 있다.
또한 상기 제 7∼제 17 실시형태에서는 피검체로서 반도체웨이퍼를 이용하고 있으나 액정유리기판이어도 좋다.
본 발명에 따르면, 피검체 표면의 변화에 민감한 회절화상을 받아들일 수 있기 때문에 보다 정밀도가 높은 결함검출이 가능하게 된다. 또 본 발명에 따르면 피검체면상의 패턴피치 등의 정보로부터 회절광이 출사하는 기울기각도를 설정할 수 있으므로, 실제의 피검체의 표면의 상태에 따른 회절화상이 얻어져서 다양한 피검체에도 대응할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 회절광의 컨트래스트가 최대로 되는 장소의 기울기각도에서 회절화상을 촬상하므로, 양호한 검사화상이 얻어져서 감도가 높은 결함검출을 실시할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 회절광을 촬상할 때의 조명측 및 촬상측의 적어도 한쪽의 최적인 각도설정을 자동적으로 실시할 수 있다. 또 본 발명에 따르면, 패턴피치나 조명광의 파장에 대응하여 조명측 및 촬상측의 적어도 한쪽의 최적인 각도를 계산하고, 실제로 피검체에 조명광을 조사하여 얻어진 회절광과 상기 각도의 관계를 나타내는 그래프상에 대응하는 정보(패턴피치나 조명광의 파장 등)를 겹쳐서 표시하는 것으로, 보다 현실적인 회절광의 수광각을 설정할 수 있다. 또 본 발명에 따르면, 설계데이터에 대조하여 검사자와 대화적으로 조명측 또는 촬상측의 최적인 각도설정을 실시하는 것이 가능하다. 이것에 의해 본 발명에 따르면, 다양한 피검체에 대응할 수 있어서 보다 검출능력이 높은 결함검출을 실시할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 18 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 18에 있어서 스테이지(1)상에는 피검체인 반도체웨이퍼(2)가 재치되어 있다. 이 스테이지(1)는 X방향으로 이동 가능하다. 스테이지(1)의 위쪽에는 라인상의 조명부(3)와 라인센서 등으로 이루어지는 촬상부(4)가 배치되어 있다. 조명부(3)는 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 대하여 비스듬한 방향으로부터 조사한다. 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2)의 표면을 통과하는 법선(S)에 대한 조명광의 입사각(θ)이 가변 자유롭게 되도록 배치되어 있다. 또 촬상부(4)는 조명부(3)로부터의 조명에 의해 생기는 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 간섭관찰상을 1라인씩 촬상한다. 촬상부(4)는 반도체웨이퍼(2)의 표면을 통과하는 법선(S)에 대한 촬상각도(θ)가 가변 자유롭게 되도록 배치되어 있다.
도 19는 상기 결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 19에 있어서, 호스트컴퓨터(5)에는 촬상부(4), 화상표시부(6), 입력부(7), 스테이지이송회전제어부(8), 광학계 제어부(9), 조명각도제어부(10), 기판반송부(11) 및 촬상각도제어부(12)가 접속되어 있다. 광학계 제어부(9)와 조명각도제어부(10)에는 조명부(3)가 접속되어 있다. 스테이지이송회전제어부(8)에는 스테이지이송부(13)를 통하여 스테이지(1)와 촬상부(4)가 접속되어 있다. 촬상각도제어부(12)에는 촬상부(4)가 접속되어 있다. 호스트컴퓨터(5)는 화상해석부(501), 판정부(502) 및 기억부(503)를 갖고 있다. 화상표시부(6)는 액정 또는 CRT디스플레이 등으로 이루어진다. 입력부(7)는 키보드 또는 마우스 등으 로 이루어진다.
호스트컴퓨터(5)는 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들이고, 이 화상신호를 화상처리하여 반도체웨이퍼(2)의 결함검사를 실시하기 위한 일련의 제어를 실행한다. 화상해석부(501)는 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 화상표시부(6)에 표시시킨다.
판정부(502)는 입력부(7)로부터 입력되는 조건을 기초로 간섭관찰상을 촬상하는데 최적인 각도(최적간섭각도)(θ(＝조명광의 입사각도(θ)), 촬상부(4)의 촬상각도(θ(간섭광의 촬상각도))를 아래 식 (3)
θ1＝sin-1(nㆍsin(cos-1((2nㆍd)/λ)))
θ2＝sin-1(nㆍsin(cos-1((nㆍd)/λ)))
θ＝θ1＋(θ1－θ2)/2 …(3)
을 연산함으로써 구한다. 이 경우 도 18에 나타내는 바와 같이 조명부(3)로부터 방사되는 조명광의 입사각도를 θ, 촬상부(4)의 촬상각도를 θ, 이 촬상부(4)에서 촬상할 때의 관찰파장을 λ로 한다. 또한 도 20에 나타내는 바와 같이 반도체웨이퍼(2)의 기판(2a)상에 1층의 레지스트막(2b)이 형성되어 있는 경우 레지스트막(2b)의 두께를 d, 그 굴절률을 n으로 한다. 판정부(502)는 구한 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다.
촬상각도제어부(12)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 촬상각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 촬상부(4)를 가동제어한다. 기판반송부(11)는 반도체웨이퍼(2)를 1장씩 도시하지 않은 수납스토커(카세트)로부터 꺼내어서 스테이지(1)상에 재치하고, 결함검사 후 스테이지(1)상의 반도체웨이퍼(2)를 스토커까지 되돌리기 위해 도시하지 않은 반송부를 제어한다.
스테이지이송회전제어부(8)는 촬상부(4)에서의 촬상에 동기하여 스테이지(1)를 X방향 등으로 이동시키는 스테이지이송부(13)를 구동하고, 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)의 이송, 회전 및 위치결정을 제어한다. 광학계 제어부(9)는 간섭관찰상을 취득할 때 도시하지 않은 간섭필터(41)의 삽입이나 조명부(3)의 광량을 제어한다. 조명각도제어부(10)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 조명광의 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대한 입사각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 조명부(3)를 가동제어한다.
다음으로 이상과 같이 구성된 결함검출장치의 동작을 설명한다.
검사자에 의해 입력부(7)로부터 검사개시가 지시되면 호스트컴퓨터(5)는 검사하고자 하는 반도체웨이퍼(2)상에 형성되어 있는 레지스트막(2b)의 두께(d)와 굴절률(n)(도 20 참조)의 입력을 요구하는 화면을 화면표시부(6)에 표시한다.
이 화면에 따라서 검사자가 입력부(7)로부터 1층의 레지스트막(2b)의 두께(d)와 굴절률(n)을 입력한다. 호스트컴퓨터(5)의 판정부(502)는 조명부(3)로부터 방사되는 조명광의 입사각을 θ, 촬상부(4)의 촬상각도를 θ, 이 촬상부(4)에서 촬상할 때의 관찰파장을 λ, 레지스트막(2b)의 두께를 d, 그 굴절률을 n으로 하 고 상기 식 (3)을 연산한다. 이것에 의해 판정부(502)는 간섭관찰상을 촬상하는데 최적인 각도(최적간섭각도)(θ)를 구하고, 이 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다.
촬상각도제어부(12)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 촬상각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 촬상부(4)를 가동제어한다. 이것과 동시에 조명각도제어부(10)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 조명광의 바도체웨이퍼(2)의 표면에 대한 입사각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 조명부(3)를 가동제어한다. 이와 같이 조명부(3)와 촬상부(4)가 최적간섭각도(θ)로 설정되면 반도체웨이퍼(2)에 대한 결함검사가 개시된다.
우선 검사자에 의해 입력부(7)로부터 결함검사의 개시가 지시되면 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지)(1)상까지 반송되어 재치된다. 조명부(3)는 간섭필터(41)를 통하여 관찰파장(λ)의 조명광을 방사한다. 이 조명광은 도 20에 나타내는 바와 같이 레지스트막(2b)의 표면에서 반사하는 동시에 레지스트막(2b)을 투과하여 기판(2a)에 도달하고 이 기판(2a)의 표면에서 반사한다. 이들의 반사광에 의해 간섭관촬상이 발생하고 촬상부(4)에 입사한다.
이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 일정 속도로 X방향으로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향(Y방향)의 1라인씩의 간섭관찰상이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 간섭관찰화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 호스트컴 퓨터(5)의 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대한 간섭관찰상의 촬상이 종료하면 이들의 화상에 대하여 화상해석부(501)에서 화상해석처리가 실시된다. 화상해석부(501)는 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 데이터를 구하여 화상표시부(6)에 표시한다.
결함검사가 종료한 반도체웨이퍼(2)는 기판반송부(11)에 의해 상기 스토커로 되돌려진다. 계속해서 상기 스토커로부터 미검사의 반도체웨이퍼(2)가 기판반송부(11)에 의해 반송되어 스테이지(1)상에 재치된다.
본 제 18 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 레지스트막(2b)의 두께(d)와 굴절률(n)에 의거하여 간섭관찰상을 촬상할 때의 최적간섭각도(θ)를 구하고, 조사각도와 촬상각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 조명부(3)와 촬상부(4)를 제어한다. 즉 종래와 같이 복수의 밴드패스필터를 선택교환하여 단계적으로 관찰파장을 선택하는 일 없이 조사각도와 촬상각도를 가변하는 것으로 연속적으로 관찰파장을 변화시킬 수 있다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)의 레지스트막(2b)의 두께(d)나 그 굴절률(n), 또는 조명광의 관찰파장(λ)의 차이에 따라서 간섭조건이 달라도 가장 바람직한 조건으로 간섭관찰상을 촬상할 수 있다.
본 발명의 제 19 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계, 조명계 및 제 어계의 개략구성은 각각 도 18, 도 19와 똑같다. 본 제 19 실시형태에서는 상기 제 18 실시형태와 비교하여 호스트컴퓨터(5)의 판정부(502)의 기능이 상이하다.
본 제 19 실시형태는 기판(2a)상에 각각 굴절률이 다른 다층의 박막이 형성되어 있는 반도체웨이퍼(2)를 결함검사한다. 이를 위해 호스트컴퓨터(5)의 판정부(502)는 상기 제 18 실시형태와는 다르고 다음과 같은 기능을 갖는다.
판정부(502)는 입력부(7)로부터 입력되는 조건을 기초로 도 21에 나타내는 바와 같은 박막의 두께(d)에 대한 반사율의 관계(반사그래프)로부터 간섭관찰상을 촬상하는데 최적인 각도(최적간섭각도)(θ(＝조명광의 입사각(θ), 촬상부(4)의 촬상각도(θ))를 구한다. 이 경우 도 18에 나타내는 바와 같이 조명부(3)로부터 방사되는 조명광의 입사각을 θ, 촬상부(4)의 촬상각도를 θ, 이 촬상부(4)에서 촬상할 때의 관찰파장을 λ로 한다. 또한 반도체웨이퍼(2)의 기판(2a)상에 다층의 박막, 예를 들면 3층이 형성되어 있는 경우 1층째의 박막의 두께를 d1, 그 굴절률을 n1으로 하고, 2층째의 박막의 두께를 d2, 그 굴절률을 n2로 하며, 3층째의 박막의 두께를 d3, 그 굴절률을 n3으로 한다. 판정부(502)는 구한 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다.
또한 도 21에 나타내는 박막의 두께(d)에 대한 반사율의 관계(반사그래프)는 조명광의 입사각(θ)과 촬상부(4)의 촬상각도(θ)가 모두 45°이고, 관찰파장(λ)이 600nm, 박막의 굴절률(n)이 1. 5의 조건으로 계산한 그래프이다. 이 반사그래프에 있어서, 곡선의 최상부(a) 또는 최하부(c)에서는 막두께의 변화에 의한 반사 율의 변화폭이 적으므로 화상의 휘도차가 적은, 소위 화상이 포화하는 상태로 된다. 따라서 판정부(502)는 각도(θ)나 관찰파장(λ)을 변화시켜서 곡선의 중복부(b)를 포함하는 범위에 상당하는 각도(θ)를 최적간섭각도(θ)로서 설정한다.
다음으로 이상과 같이 구성된 결함검출장치의 동작을 설명한다.
검사자에 의해 입력부(7)로부터 검사개시가 지시되면 호스트컴퓨터(5)는 검사하고자 하는 반도체웨이퍼(2)상에 형성되어 있는 복수의 박막의 두께(d)와 굴절률(n)의 입력을 요구하는 화면을 화상표시부(6)에 표시한다.
이 화면에 따라서 검사자가 입력부(7)로부터 다층의 각 박막의 두께와 굴절률을 입력한다. 예를 들면 3층이면 1층째의 박막의 두께(d1)와 그 굴절률(n1), 2층째의 박막의 두께(d2)와 그 굴절률(n2), 3층째의 박막의 두께(d3)와 그 굴절률(n3)을 입력한다. 호스트컴퓨터(5)의 판정부(502)는 간섭관찰상을 촬상할 때의 최적간섭각도(θ), 즉 각도(θ)나 관찰파장(λ)을 변화시켜서 도 21에 나타내는 바와 같은 박막의 두께(d)에 대한 반사율의 반사그래프로부터 곡선의 중복부(b)를 포함하는 범위에 상당하는 각도(θ)를 최적간섭각도(θ)로서 구한다. 판정부(502)는 이 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다.
촬상각도제어부(12)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 촬상각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 촬상부(4)를 가동제어한다. 이것과 동시에 조명각도제어부(10)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 조명광의 반 도체웨이퍼(2)의 표면에 대한 입사각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 조명부(3)를 가동제어한다. 이와 같이 조명부(3)와 촬상부(4)가 최적간섭각도(θ)로 설정되면 반도체웨이퍼(2)에 대한 결함검사가 개시된다.
우선 검사자에 의해 입력부(7)로부터 결함검사의 개시가 지시되면 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 조명부(3)는 관찰파장(λ)의 조명광을 방사한다. 이 조명광은 다층의 각 박막의 표면에서 반사하는 동시에 다층의 각 박막을 투과하여 기판에 도달하고 이 기판의 표면에서 반사한다. 이들의 반사광에 의해 간섭관찰상이 발생하고 촬상부(4)에 입사한다.
이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 일정 속도로 X방향으로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향(Y방향)의 1라인씩의 간섭관찰상이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 간섭관찰화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 호스트컴퓨터(5)의 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대한 간섭관찰상의 촬상이 종료하면 이들의 화상에 대하여 화상해석부(501)에서 화상해석처리가 실시된다. 화상해석부(501)는 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 데이터를 구하여 화상표시부(8)에 표시한다.
결함검사가 종료한 반도체웨이퍼(2)는 기판반송부(11)에 의해 상기 스토커에 되돌려진다. 계속해서 상기 스토커로부터 미검사의 반도체웨이퍼(2)가 기판반송부(11)에 의해 반송되고 스테이지(1)상에 재치된다.
본 제 19 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 다층의 각 박막의 두께나 그 굴절률, 또는 조명광의 관찰파장(λ)의 차이에 따라서 간섭조건이 달라도 호조건에서 간섭관찰상을 촬상할 수 있다. 또한 상기 설명에서는 최상층박막의 변화를 검출하는 것을 전제로서 하고 있지만, 각 층마다 호조건에서 촬상할 수도 있고, 각 층마다의 결함검출결과를 비교함으로써 임의의 층에서만 발생하고 있는 결함을 검출할 수 있다.
도 22는 본 발명의 제 20 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 촬상계 및 조명계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 또 도 23은 상기결함검출장치의 제어계의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 22, 도 23에 있어서 도 18, 도 19와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙여 둔다.
도 23에 있어서 호스트컴퓨터(5)는 화상해석부(501), 판정부(502), 기억부(503) 및 각도가변부(504)를 갖고 있다. 호스트컴퓨터(5)는 반도체웨이퍼(2)상에 형성되어 있는 레지스트막(2b)의 두께(d)와 굴절률(n)이 불명한 경우 도 24에 나타내는 최적간섭각도의 설정순서를 나타내는 흐름도에 따라서 자동적으로 최적간섭각도(θ)를 구하는 기능을 가지고 있다.
각도가변부(504)는 기판반송부(11)에 대하여 도 22에 나타내는 바와 같이 간섭각도설정용의 반도체웨이퍼를 스테이지(1)상에 반송하여 재치하는 지령을 발한 다. 다음으로 각도가변부(504)는 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 촬상부(4)와 조명부(3)를 동기하여 동일 각도로 가동시킨다. 즉 각도가변부(504)는 촬상각도제어부(12)에 대하여 촬상부(4)를 화살표(β)방향으로 가동하는 지령을 발하는 동시에, 조명각도제어부(10)에 대하여 조명부(3)를 화살표(α)방향으로 가동하는 지령을 발한다.
화상해석부(501)는 조명부(3)와 촬상부(4)가 같은 각도(θ)로 동시에 가변했을 때 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 도 25에 나타내는 바와 같은 각도(θ)와 휘도값의 관계(간섭의 휘도그래프)를 구하는 기능을 갖고 있다. 또한 화상해석부(501)는 조명부(3)와 촬상부(4)가 같은 각도(θ)로 동시에 가변했을 때 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들이고, 소정의 수라인의 화상데이터의 평균으로부터 간섭의 휘도그래프를 구할 수도 있다.
상기 간섭각도설정용의 피검체는 예를 들면 제조로트 중의 반도체웨이퍼나 액정유리기판, 또는 간섭각도설정용으로서 미리 준비된 것이다. 이 피검체로서는 예를 들면 기판(2a)상에 1층의 박막, 또는 다층의 박막이 형성된 반도체웨이퍼(2)가 있다. 또 화상해석부(501)는 반도체웨이퍼(2)의 결함검사시에 있어서 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 반도체웨이퍼(2)상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 이들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 데이터를 구하여 화상표시부(6)에 표시한다.
판정부(502)는 화상해석부(501)에 의해 구해진 간섭의 휘도그래프로부터 간섭관찰상을 촬상할 때의 최적간섭각도(θ(＝조명광의 입사각(θ), 촬상부(4)의 촬상각도(θ))를 구한다. 판정부(502)는 구한 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다.
도 25에 나타내는 각도(θ)와 휘도값의 관계에 있어서, 곡선의 최상부(e) 또는 최하부(g)에서는 레지스트막(2b)의 변화에 의한 반사율의 변화폭이 적으므로 화상의 휘도차가 적은, 소위 화상이 포화하는 상태로 된다. 즉 곡선의 최상부(e)는 각 반사광이 서로 강하게 하는 장소(백)이고, 최하부(g)는 각 반사광이 서로 약하게 하는(흑) 장소이다. 따라서 판정부(502)는 곡선의 중복부(f)를 포함하는 범위, 예를 들면 범위(A)에 상당하는 각도(θ)를 최적간섭각도(θ)로서 설정한다.
다음으로 이상과 같이 구성된 결함검출장치의 동작을 설명한다.
도 24는 상기 결함검출장치에 있어서의 최적간섭각도의 설정순서를 나타내는 흐름도이다. 우선 검사자에 의해 입력부(7)로부터 최적간섭각도의 설정이 지시되면 스텝S21에서 호스트컴퓨터(5)는 기판반송부(11)에 대하여 간섭각도설정용의 반도체웨이퍼(2)를 스테이지(1)상에 재치하는 지령을 발한다. 이것에 의해 기판반송부(11)는 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)를 꺼내서 스테이지(1)상까지 반송하여 재치한다. 계속해서 스테이지이송회전제어부(8)는 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)를 위치결정한다.
다음으로 스텝S22에서 호스트컴퓨터(5)의 각도가변부(504)는 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 대하여 각각 촬상부(4)와 조명부(3)를 동기하여 동일 각도로 가동하는 지령을 발한다. 이것에 의해 도 22에 나타내는 바와 같이 조명부(3)는 화살표(α)방향으로 차례차례 가동하여 조명광의 입사각도(θ)를 가변하고, 이것과 동시에 촬상부(4)는 화살표(β)방향으로 차례차례 가동하여 촬상각도(θ)를 조명광의 입사각(θ)과 동일한 각도로 가변한다. 또한 이 때 스테이지(1)는 정지해 있다. 촬상부(4)는 조명광의 입사각도(θ)와 촬상각도(θ)가 동시에 가변하고 있는 동안 간섭관찰상을 촬상한다. 촬상부(4)는 각 간섭관찰상을 상기 조명광의 입사각도(θ)와 촬상각도(θ)의 가변이 종료하기까지 호스트컴퓨터(5)의 화상해석부(501)에 전송한다.
스텝S23에서 화상해석부(501)는 조명부(3)와 촬상부(4)가 같은 각도(θ)로 동시에 가변했을 때 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리한다. 그리고 화상해석부(501)는 도 25에 나타내는 바와 같은 1층 또는 다층의 박막이 형성된 반도체웨이퍼(2)에 대한 각도(θ)와 휘도값의 관계로 이루어지는 간섭의 휘도그래프를 구한다.
다음으로 스텝S24에서 판정부(502)는 화상해석부(501)에 의해 구해진 간섭의 휘도그래프로부터 도 25에 나타내는 곡선의 중복부(f)를 포함하는 범위, 예를 들면 범위(A)에 상당하는 각도(θ)를 최적간섭각도(θ)로서 구한다. 판정부(502)는 이 최적간섭각도(θ)를 촬상각도제어부(12)와 조명각도제어부(10)에 보낸다. 스텝S25에서 판정부(502)는 최적간섭각도(θ)를 기억부(503)에 기억한다.
촬상각도제어부(12)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 촬상각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 촬상부(4)를 가동제어한다. 이것과 동시에 조명각도제어부(10)는 판정부(502)로부터 최적간섭각도(θ)를 받아서 조명광의 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대한 입사각도가 해당 최적간섭각도(θ)로 되도록 조명부(3)를 가동제어한다. 이와 같이 조명부(3)와 촬상부(4)가 최적간섭각도(θ)로 설정되면 기판반송부(11)에 의해 반도체웨이퍼(2)가 상기 스토커로 되돌려지고, 계속해서 반도체웨이퍼(2)에 대한 결함검사가 개시된다.
우선 검사자에 의해 입력부(7)로부터 결함검사의 개시가 지시되면 기판반송부(11)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 조명부(3)는 관찰파장(λ)의 조명광을 방사한다. 이 조명광은 도 20에 나타내는 바와 같이 레지스트막(2b)의 표면에서 반사하는 동시에, 레지스트막(2b)을 투과하여 기판(2a)에 도달하고 이 기판(2a)의 표면에서 반사한다. 이들의 반사광에 의해 간섭관찰상이 발생하고 촬상부(4)에 입사한다.
이 상태로부터 스테이지이송회전제어부(8)에 의해 스테이지(1)가 일정 속도로 X방향으로 이동되고, 이것에 동기하여 촬상부(4)에 의해 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향(Y방향)의 1라인씩의 간섭관찰상이 촬상된다. 촬상부(4)에서 촬상된 각 간섭관찰화상은 반도체웨이퍼(2) 전면의 주사가 종료하기까지 호스트컴퓨터(5)의 화상해석부(501)에 전송된다.
그 후 반도체웨이퍼(2) 전면에 대한 간섭관찰상의 촬상이 종료하면 이들의 화상에 대하여 화상해석부(501)에서 화상해석처리가 실시된다. 화상해석부(501)는 촬상부(4)로부터 출력된 1라인마다의 화상신호를 받아들여서 재구성하고, 이 재구성된 화상데이터를 해석처리하여 1층 또는 다층의 박막이 형성된 반도체웨이퍼(2) 상의 막두께얼룩, 진애, 상처 등의 결함을 추출하고, 그들 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 데이터를 구하여 화상표시부(8)에 표시한다.
결함검사가 종료한 반도체웨이퍼(2)는 기판반송부(11)에 의해 상기 스토커로 되돌려진다. 계속해서 상기 스토커로부터 미검사의 반도체웨이퍼(2)가 기판반송부(11)에 의해 반송되고 스테이지(1)상에 재치된다.
본 제 20 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 레지스트막(2b)의 막두께(d)와 굴절률(n)이 불명한 경우 조명광의 입사각도(θ)와 촬상각도(θ)를 동시에 가변시켜서 간섭관찰상을 촬상하여 그 간섭관찰상의 화상데이터를 해석처리하여 간섭의 휘도그래프를 구하고, 이 간섭의 휘도그래프로부터 최적간섭각도(θ)를 구한다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 레지스트막(2b)의 두께나(d) 그 굴절률(n)이 불명한 경우이어도 최적간섭각도(θ)를 자동적으로 구하고, 반도체웨이퍼(2)의 레지스트막(2b)의 두께(d)나 그 굴절률(n), 또는 조명광의 관찰파장(λ)의 차이에 따라서 간섭조건이 달라도 호조건에서 간섭관찰상을 촬상할 수 있다.
이 경우 간섭각도설정용의 반도체웨이퍼(2)로서 기판(2a)상에 1층의 박막 또는 다층의 박막을 형성한 것을 이용함으로써, 피검체의 반도체웨이퍼(2)가 1층 또는 다층의 박막이 형성되어 있는 것이어도 자동적으로 최적간섭각도(θ)를 구할 수 있다.
또한 상기 제 18∼제 20 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)를 이동시켜서 간섭관찰상을 촬상하고 있는데, 스테이지(1)를 정지하고 조명부(3)와 촬상부(4)를 일체적으로 이동시키면서 간섭관찰상을 촬상하도록 해도 좋다. 또 피검체는 반도체웨이퍼에 한정하지 않고 예를 들면 액정유리기판 등의 기판표면의 막두께얼룩, 더러움, 패턴의 단차, 상처 등, 매크로적 결함을 검출하도록 해도 좋다. 또 조명부(3)로부터 균일한 조도를 갖는 조명광을 반도체웨이퍼(2) 등의 피검체에 일괄조명하고, 촬상부(4)에 의해 해당 피검체를 일괄하여 촬상해서 간섭관찰상을 취득하도록 해도 좋다.
본 제 21 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)의 막두께얼룩에 대응한 간섭관찰상을 촬상하기 위해 적절한 간섭필터(41)를 촬상광로 중에 삽입한다. 예를 들면 간섭관찰상이 표층 등 막두께얼룩의 변화가 큰 층의 영향을 받는 경우 호스트컴퓨터(5)의 지시에 따라 광학계 제어부(9)는 파장대역이 넓은 간섭필터(41)를 촬상광로 중에 삽입한다. 혹은 광학계 제어부(9)는 촬상광로 중에서 간섭필터(41)를 떼어낸다. 이것에 의해 막두께얼룩의 변화를 받지 않는 간섭관찰상을 촬상할 수 있다. 또 간섭필터는 조명부(3)내에 설치해도 똑같은 효과가 얻어진다.
또한 호스트컴퓨터(5)의 기억부(503)에는 촬상대상으로 되는 반도체웨이퍼(2)의 영역에 관한 위치정보가 막두께나 굴절률의 정보와 함께 설계데이터로서 기억되어 있다. 호스트컴퓨터(5)는 이 위치정보를 기초로 반도체웨이퍼(2)의 관찰영역에 따른 간섭필터(41)의 제어를 광학계 제어부(9)에 지시한다.
본 제 22 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)의 상태에 따라서 조명광의 자동조광을 실시한다. 화상해석부(501)는 촬상된 반도체웨이퍼(2)의 화상의 검사대상영 역에 있어서의 휘도값의 빈도를 나타내는 그래프를 작성한다. 예를 들면 이 그래프의 최대휘도값(포화휘도값)을 255로 한 경우 호스트컴퓨터(5)는 180의 휘도값으로 빈도가 최대로 되도록 광학계 제어부(9)에 조명부(3)에 대한 조광을 실시하게 한다. 이 조광은 조명부(3)내의 램프를 조정하거나, 혹은 조명광로에 적절한 ND필터를 삽입함으로써 실시된다. 또 상기 그래프의 작성은 완성품으로 되는 전 검사대상영역에 대하여 실시하는 이외에 부분적인 검사대상영역에 대하여 실시해도 좋다. 이것에 의해 피검체의 상태에 따라서 조명광의 조정이 실시되어 보다 양호한 촬상결과가 얻어진다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면 간섭관찰상을 호조건에서 촬상할 수 있다.
본 발명은 상기 각 실시형태에만 한정되지 않고 요지를 변경하지 않는 범위에서 적시에 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 피검체에 대한 조명측 및 촬상측의 적어도 한쪽의 각도를 최적인 상태로 설정할 수 있는 동시에 다양한 피검체에 대응 가능한 결함검출장치를 제공할 수 있다.

Claims (28)

  1. 피검체를 촬상하여 얻은 화상데이터로부터 결함을 추출하는 결함검출장치에 있어서,
    상기 피검체에 대하여 소정 각도방향으로부터 조명을 조사하는 조명부와,
    상기 피검체에 대하여 소정 각도방향으로부터 해당 피검체를 촬상하는 촬상부와,
    상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 제어하는 각도제어부와,
    이 각도제어부에 의해 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 바꾸면서 상기 피검체를 촬상하고, 이 각 기울기각도에 대응하는 광정보와의 관계를 구하는 화상처리부와,
    이 화상처리부에서 구해진 기울기각도와 광정보의 관계로부터 관찰에 적합해 있는 촬상조건을 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 각도제어부는 상기 판정부의 판정결과에 의거하여, 상기 촬상조건에 적합하도록 상기 조명부 또는 상기 촬상부의 기울기각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도제어부는 상기 피검체상의 다른 패턴영역마다 설정되는 조사위치에 있어서, 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 제어하고, 각 패턴영역마다 상기 판정부에서 판정된 촬상조건에 적합하도록 상기 조명부 또는 상기 촬상부의 기울기각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상부에서 촬상된 피검체의 화상을 표시하는 표시부와, 이 표시부에 표시된 상기 피검체의 화상 상에서 조사위치를 지정하는 입력수단을 갖고, 이 입력수단에서 지정된 조사위치에 있어서, 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도제어부는 상기 피검체상의 다른 패턴영역을 설계정보를 이용하여 설정하고, 이 설정된 각 패턴영역마다 설정되는 조사위치에 있어서, 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 제어하고, 각 패턴영역마다 상기 판정부에서 판정된 촬상조건에 적합하도록 상기 조명부 또는 상기 촬상부의 기울기각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는 상기 피검체상에 라인조명을 조사하는 라인조명광학계로 이루어지고, 상기 촬상부는 해당 라인조명광학계에 의해 조사된 상기 피검체상의 화상을 촬상하는 라인센서카메라로 이루어지며, 상기 조명부 및 상기 촬상부에 대하여 상기 피검체를 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상처리부에서 구해지는 광정보로서 상기 촬상부에서 받아들여진 회절광의 휘도값의 평균값, 최대값, 또는 표준편차의 통계방법의 어느 쪽인가를 이용한 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상조건은 회절광, 간섭광, 산란광을 최적으로 촬상하는 상기 조명부 또는 상기 촬상부의 기울기각도인 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 피검체는 왕복구동하는 스테이지에 재치되고, 상기 피검체로부터의 회절광, 간섭광, 산란광 중 적어도 2개의 다른 관찰조건에 대응시켜서 상기 스테이지의 이동방향을 바꾸어 상기 촬상부에서 촬상하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 화상처리부에서 구해진 기울기각도와 광정보의 관계를 나타내는 그래프로부터 1차 회절광의 위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정부는 복수의 피검체에 대하여 상기 화상처리부에서 구해진 기울기각도와 광정보의 관계를 나타내는 복수의 그래프로부터 최적인 그래프를 선택하고, 이 선택된 그래프로부터 1차 회절광의 위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도제어부는 1차광을 포함하는 지정된 가동범위내에서 상기 조명부 및 상기 촬상부의 적어도 한쪽의 기울기각도를 제어하고, 상기 판정부는 상기 가동범위내에 있어서의 상기 화상처리부에서 구해진 기울기각도와 광정보의 관계를 나타내는 그래프로부터 1차 회절광의 위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 그래프에서 1차 회절광을 판정할 수 없는 경우 미리 기억된 기준 기울기각도로 설정하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 판정부는 다음 식으로부터,
    sinθd－sinθi＝mλ/p
    θd: 촬상부기울기각도, θi: 조명부기울기각도, m: 회절광의 차수, p: 패턴피치
    피치패턴의 값, 회절광의 차수, 촬상각도, 조명각도를 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  20. 제 6 항에 있어서,
    상기 피검체는 상기 조명부의 라인조명방향에 대해 상기 패턴의 방향을 변경할 수 있도록 회전스테이지에 재치되는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는 상기 피검체를 라인상으로 조명하는 라인조명, 상기 피검체를 전면조명하는 일괄조명, 상기 피검체를 스폿으로 조명하는 스폿조명의 어느 쪽인가를 이용한 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  22. 삭제
  23. 피검체 표면의 법선에 대해 입사각도(θ)가 가변 가능한 조명부와,
    이 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 반사광을 촬상하고, 상기 법선에 대해 촬상각도(θ)가 가변 가능한 촬상부와,
    이 촬상부에서 촬상된 상기 피검체의 화상으로부터 결함정보를 추출하는 화상해석부와,
    상기 피검체에 형성되어 있는 층에 관한 정보 및 관찰파장에 의거하여 간섭관찰에 적합한 간섭각도를 구하는 판정부와,
    이 판정부에 의해 구해진 간섭각도에 의거하여 상기 조명부와 상기 촬상부의 기울기각도를 제어하는 각도제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 층의 두께와 굴절률로부터 최적인 간섭각도를 연산으로 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  25. 삭제
  26. 제 23 항에 있어서,
    층의 두께에 대한 반사율의 관계를 나타내는 그래프 상에서 반사율이 곡선의 중복부를 포함하는 범위에 상당하는 각도를 최적인 간섭각도로서 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 피검체에 복수 형성된 각 층에 대한 층 두께와 굴절률로부터 각 층에 대응하는 최적인 간섭각도를 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  28. 피검체 표면의 법선에 대해 입사각도(θ)가 가변 가능한 조명부와,
    이 조명부에 의해 조명된 상기 피검체로부터의 반사광을 촬상하고, 상기 법선에 대해 촬상각도(θ)가 가변 가능한 촬상부와,
    상기 조명부와 상기 촬상부를, 상기 피검체에 대한 입사각도와 촬상각도를 같은 각도로 하여 제어하는 각도제어부와,
    이 각도제어부에 의해 상기 조명부 및 상기 촬상부의 기울기각도를 가변하면서 상기 촬상부에서 촬상하고, 이 기울기각도에 대한 휘도값과의 관계를 구하는 화상처리부와,
    이 화상처리부에서 구해진 기울기각도에 대한 휘도값과의 관계로부터 최적인 간섭각도를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 각도제어부는 상기 판정부에 의해 구해진 간섭각도에 의거하여, 상기 조명부와 상기 촬상부의 기울기각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
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