TW201901143A - 缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之缺陷檢查裝置具有：照明部，其將自光源射出之光照明至試料之檢查對象區域；檢測部，其檢測自上述檢查對象區域產生之複數個方向之散射光；光電轉換部，其將藉由上述檢測部檢測出之上述散射光轉換成電氣信號；及信號處理部，其將藉由上述光電轉換部轉換之上述電氣信號進行處理而檢測上述試料之缺陷；且上述檢測部具有分割開口而將複數個像形成於上述光電轉換部上之成像部，上述信號處理部將對應於上述成像之複數個像之電氣信號合成並檢測上述試料之缺陷。

Description

缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法
本發明係關於一種缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。
於半導體基板或薄膜基板等之生產線上，為了維持或提高製品之成品率，進行於半導體基板或薄膜基板等之表面存在之缺陷之檢查。 此種檢查缺陷之技術例如記載於專利文獻1。於專利文獻1中，為了準確地檢測來自微小之缺陷之少量光子，排列多個像素而構成感測器。且，藉由計測因光子入射至配置於該感測器之各像素而產生之脈衝電流之合計而檢測微小之缺陷。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-231631號公報
[發明所欲解決之問題] 於半導體等之製造步驟中使用之缺陷檢查中，高精度地檢測微小之缺陷較為重要。 於專利文獻1中，配置具有更小之開口之檢測系統，使照明成線狀之像之長邊方向成像於感測器。但是，於使像之長邊方向成像時，若於檢測系統之光軸不與線狀之照明之長邊方向正交之位置配置檢測系統，則各檢測系統之視野中心與於視野端相對於試料面之光學距離並不固定。因此，必須於與線狀照明之長邊方向正交之方向配置檢測系統之光軸。 然而，於此種配置中，難以完全地捕捉來自試料面之散射光，且導致於檢測微小之缺陷時光子數量不足。其結果，難以高精度地檢測出存在於試料表面之微小之缺陷。 本發明之目的在於，於缺陷檢查裝置中高精度地檢測出存在於試料表面之缺陷。 [解決問題之技術手段] 本發明之一態樣之缺陷檢查裝置之特徵在於具有：照明部，其將自光源射出之光照明至試料之檢查對象區域；檢測部，其檢測自上述檢查對象區域產生之複數個方向之散射光；光電轉換部，其將藉由上述檢測部檢測出之上述散射光轉換成電氣信號；及信號處理部，其將藉由上述光電轉換部轉換之上述電氣信號進行處理而檢測上述試料之缺陷；且上述檢測部具有分割開口而將複數個像形成於上述光電轉換部上之成像部；上述信號處理部將對應於上述成像之複數個像之電氣信號合成而檢測上述試料之缺陷。 本發明之一態樣之缺陷檢查方法之特徵在於具有：照明步驟，其係將自光源射出之光照明至試料之檢查對象區域；光檢測步驟，其係檢測自上述檢查對象區域產生之複數個方向之散射光；光電轉換步驟，其係藉由光電轉換部將上述檢測出之上述散射光轉換成電氣信號；及缺陷檢測步驟，其係將上述經轉換之上述電氣信號進行處理而檢測上述試料之缺陷；且上述光檢測步驟係分割成像部之開口且將複數個像形成於上述光電轉換部上；上述缺陷檢測步驟將對應於上述成像之複數個像之電氣信號進行合成而檢測上述試料之缺陷。 [發明之效果] 根據本發明之一態樣，可於缺陷檢查裝置中高精度地檢測出存在於試料表面之缺陷。
於以下之實施例中，例舉用於在半導體等製造步驟中執行之缺陷檢查之缺陷檢查裝置進行說明。藉由使用缺陷檢查裝置，可實現微小之缺陷之檢測、檢測出之缺陷之尺寸之高精度之計測、試料之非破壞(亦包含不使試料變質之)檢查、檢測出缺陷之個數、位置、尺寸、關於缺陷種類之實質上之一定之檢查結果之獲取、一定時間內之多數試料之檢查等。 實施例1 參照圖1，對實施形態1之缺陷檢查裝置之構成進行說明。 如圖1所示，缺陷檢查裝置具有照明部101、檢測部102、光電轉換部103、可載置試料之載台104、信號處理部105、控制部53、顯示部54及輸入部55。照明部101適當具備雷射光源2、衰減器3、出射光調整部4、擴束器5、偏光控制部6、及照明強度分佈控制部7。 自雷射光源2射出之雷射光束係以衰減器3調整成所需之光束強度，以出射光調整部4調整成所需之光束位置及光束前進方向，以擴束器5調整成所需之光束直徑，以偏光控制部6調整成所需之偏光狀態，以照明強度分佈控制部7調整成所需之強度分佈，且照明至試料W之檢查對象區域。 根據配置於照明部101之光路中之出射光調整部4之反射鏡之位置與角度，決定對於試料表面之照明光之入射角。照明光之入射角設定為適合檢測出微小之缺陷之角度。由於照明入射角越大，即照明仰角(試料表面與照明光軸所成之角)越小，相對於來自試料表面上之微小異物之散射光而成為雜訊之來自試料表面之微小之凹凸之散射光(稱為濁度)較弱，故適合於檢測微小之缺陷。因此，於來自試料表面之微小凹凸之散射光成為檢測微小缺陷之障礙之情形時，照明光之入射角較佳設定為75度以上(仰角15度以下)。 另一方面，由於在斜向入射照明中，照明入射角越小則來自微小異物之散射光之絕對量越大，故於來自缺陷之散射光量之不足成為微小缺陷檢測之障礙之情形時，照明光之入射角較佳設定為60度以上75度以下(仰角15度以上30度以下)。又，於進行斜入射照明之情形時，藉由照明部101之偏光控制部6之偏光控制將照明之偏光作為P偏光，藉此，與其他偏光相比會增加來自試料表面上之缺陷之散射光。又，於來自試料表面之微小凹凸之散射光成為微小缺陷檢測之障礙之情形時，藉由將照明之偏光作為S偏光，從而與其他偏光相比減少來自試料表面之微小凹凸之散射光。 又，根據需要，如圖1所示，藉由將反射鏡21插入照明部101之光路中，且適當配置其他反射鏡，而變更照明光路，自實質上垂直之方向對試料面照明照明光(垂直照明)。此時，試料表面上之照明強度分佈藉由照明強度分佈控制部7v，而與斜入射照明同樣地控制。藉由將光束分光器插入與反射鏡21相同之位置，而獲取斜入射照明與來自試料表面之凹陷狀之缺陷(研磨切痕或結晶材料之結晶缺陷)的散射光時，適用實質上垂直入射試料表面之垂直照明。 作為雷射光源2，為了檢測出試料表面附近之微小之缺陷，作為難以浸透至試料內部之波長，振盪短波長(波長355 nm以下)之紫外或真空紫外之雷射光束，且使用輸出2 W以上之高輸出者。出射光束直徑為1 mm左右。為了檢測出試料內部之缺陷，作為易於浸透至試料內部之波長，使用振盪可見或紅外之雷射光束者。 衰減器3酌情具備第一偏光板、可繞照明光之光軸旋轉之1/2波片、及第二偏光板。入射至衰減器3之光係藉由第一偏光板轉換為直線偏光，且根據1/2波片之遲相軸方位角將偏光方向旋轉成任意之方向，通過第二偏光板。藉由控制1/2波片之方位角，光強度以任意之比率減光。於入射至衰減器3之光之直線偏光度足夠高之情形時無需第一偏光板。衰減器3係使用輸入信號與減光率之關係事先予以校正者。作為衰減器3，可使用具有階度濃度分佈之ND濾光器，亦可切換使用複數個彼此不同之濃度之ND濾光器。 出射光調整部4具備複數片反射鏡。此處，雖說明由2片反射鏡構成之情形之實施例，但並未限定於此，亦可適當使用3片以上之反射鏡。此處，暫時定義三維正交座標系(XYZ座標)，向反射鏡之入射光假定為沿+X方向前進者。第一反射鏡係以入射光向+Y方向偏向之方式設置(於XY面內之入射/反射)，第二反射鏡係以由第一反射鏡反射之光向+Z方向偏向之方式設置(YZ面內之入射/反射)。 各反射鏡係藉由平行移動與傾轉角調整，調整自出射調整部4出射之光之位置、前進方向(角度)。如上所述，藉由設成第一反射鏡之入射/反射面(XY面)與第二反射鏡入射/反射面(YZ面)正交之配置，可獨立地進行自出射調整部4射出之光(朝+Z方向前進)之XZ面內之位置及角度調整，與YZ面內之位置及角度調整。 擴束器5具有兩個群以上之透鏡群，具有擴大入射之平行光束之直徑之功能。例如，使用具備凹透鏡與凸透鏡之組合之伽利略型之擴束器。擴束器5設置於具有二軸以上之並進載台，且可以特定之光束位置與中心一致之方式進行位置調整。又，可具備以擴束器5之光軸與特定之光束光軸一致之方式進行擴束器5整體之傾斜角之調整之調整功能。藉由調整透鏡之間隔，可控制光束直徑之擴大率(縮放機構)。 於入射至擴束器5之光不平行之情形時，藉由透鏡之間隔之調整，而同時進行光束之直徑之擴大與校準(光束之準平行光化)。光束之校準亦可於擴束器5之上游處與擴束器5獨立地設置準直透鏡而進行。擴束器5對光束徑之擴大倍率為5倍至10倍左右，自光源射出之光束徑1 mm之光束擴大至5 mm至10 mm左右。 偏光控制部6係由1/2波片、1/4波片構成，將照明光之偏光狀態控制成任意之偏光狀態。於照明部101之光路之中途，藉由光束監控器22，計測入射至擴束器5之光及照明強度分佈控制部7之光之狀態。 於圖2至圖6，顯示自照明部101導向試料面之照明光軸120與照明強度分佈形狀之位置關係之模式圖。另，圖2至圖6之照明部101之構成係顯示照明部101之構成之一部分，且省略出射光調整部4、反射鏡21、及光束監控器22等。 於圖2，顯示斜入射照明之入射面(包含照明光軸與試料表面法線之面)之剖面之模式圖。斜入射照明係於入射面內相對於試料表面傾斜。藉由照明部101於入射面內作成實質上均一之照明強度分佈。照明強度分佈均一之部分之長度由於需在每單位時間檢查較廣之面積，故為100 μm至4 mm左右。 於圖3，表示包含試料表面法線且垂直於斜入射照明之入射面之面之剖面之模式圖。於該面內，試料面上之照明強度分佈形成相對於中心，周邊之強度較弱之照明強度分佈。更具體而言，成為反映入射至照明強度分佈控制部7之光之強度分佈之高斯分佈，或反映照明強度分佈控制部7之開口形狀之第一種第一次之貝塞爾函數或與sinc關數類似之強度分佈。於該面內之照明強度分佈之長度(具有最大照明強度之13.5%以上之照明強度之區域之長度)由於降低了自試料表面產生之雜訊，故較於上述入射面內之照明強度均一之部分之長度短，大約2.5 μm至20 μm左右。照明強度分佈控制部7具備後述之非球面透鏡，繞射光學元件、柱狀透鏡陣列、及光管等光學元件。構成照明強度分佈控制部7之光學元件係如圖2、圖3所示，垂直地設置於照明光軸。 照明強度分佈控制部7具備作用於入射之光之相位分佈及強度分佈之光學元件。作為構成照明強度分佈控制部7之光學元件，使用繞射光學元件71(DOE：Diffractive Optical Element)(參照圖7)。 繞射光學元件71係於包含透過入射光之材質之基板之表面，形成與光之波長同等以下之尺寸之微細之起伏形狀者。作為透過入射光之材質，於紫外光用，使用溶融石英。為了藉由通過繞射光學元件71抑制光之衰減，故使用施加有抗反射膜之塗層者即可。於微細之起伏形狀之形成時使用微影法。 藉由使於通過擴束器5之後成為平行光之光通過繞射光學元件71，形成對應於繞射光學元件71之起伏形狀之試料面上照明強度分佈。繞射光學元件71之起伏形狀係以於試料表面上形成之照明強度分佈於上述入射面內成為較長且均勻之分佈之方式，設置且製作成基於使用傅立葉光學理論之計算而求出之形狀。 照明強度分佈控制部7所具備之光學元件係具備二軸以上之並進調整機構，及二軸以上之旋轉調整機構，以可調整與入射光之光軸之相對位置、角度。進而，設置根據光軸方向之移動而調整之焦點調整機構。作為具有與上述繞射光學元件71同樣之功能之代替之光學元件，亦可使用非球面透鏡、柱狀透鏡陣列與柱狀透鏡之組合，光管與成像透鏡之組合。 照明部101之照明光之狀態由光束監控器22計測。光束監控器22計測並輸出通過出射光調整部4之照明光之位置及角度(前進方向)、或入射至照明強度分佈控制部之照明光之位置及波面。照明光之位置計測係藉由計測照明光之光強度之重心位置而進行。作為具體之位置計測手段，使用光位置感測器(PSD：Position Sensitive Detector:位置靈敏偵檢器)、或CCD(Charge Couple Device，電荷耦合裝置)感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)感測器等之影像感測器。 照明光之角度計測係藉由設置於較上述位置計測機構更遠離光源之位置、或校準透鏡之聚光位置之光位置感測器或影像感測器而進行。藉由上述感測器檢測出之照明光管位置、照明光角度輸入至控制部53，顯示於顯示部54。於照明光位置或角度自特定之位置或角度偏離之情形時，於上述出射光調整部4中以返回特定之位置之方式調整。 照明光之波面計測係為了測定入射至照明強度控制部7之光之平行度而進行。進行錯位干涉儀之計測、或夏克哈特曼(Shack Hartmann)波前感測器之計測。 錯位干涉儀係使將兩面研磨成平坦之厚度數 mm左右之光學玻璃斜向傾斜插入於照明光路中，根據將表面之反射光與背面之反射光投影到螢幕上時觀測之干涉條紋之紋路，計測照明光之發散/收束狀態者，有西格瑪光機株式會社製SPUV-25等。只要於螢幕位置設置CCD感測器或CMOS感測器等即可自動計測照明光之發散/收束狀態。 夏克哈特曼波前感測器係藉由精細之透鏡陣列將波面分割且投影至CCD等之影像感測器，根據投影位置之變位而計測各波面之傾斜者。與錯位干涉儀相比，可進行局部波面紊亂等詳細之波面計測。經波面計測而判明入射至照明強度控制部7之光發散或收束而非準平行光之情形時，藉由使前段之擴束器5之透鏡群向光軸方向變位，可接近準平行光。 又，藉由波面計測而判明入射至照明強度控制部7之光之波面局部傾斜之情形時，將空間光調變元件(SLM：Spatial Light Modulator：空間燈光調變器)之一種即空間光相位變調元件插入照明強度控制部7之前段，藉由對每個光束斷面之位置賦予適當之相位差，可使波面接近平坦，即使照明光接近準平行光。藉由以上之波面精度計測、調整機構，入射至照明強度分佈控制部7之光之波面精度(自特定之波面(設計值或初期狀態)之偏離)被抑制至λ/10 rms以下。 於照明強度分佈控制部7中調整之試料面上之照明強度分佈係藉由照明強度分佈監視器24而計測。另，如圖1所示，即使於使用垂直照明之情形時，同樣地，於照明強度分佈控制部7v中調整之試料面上之照明強度分佈藉由照明強度分佈監視器24計測。照明強度分佈監視器24係經由透鏡將試料面成像於CCD感測器或CMOS感測器等之影像感測器上而作為圖像檢測者。 由照明強度分佈檢測器24檢測出之照明強度分佈之圖像係於控制部53中被處理，且算出強度之重心位置、最大強度、最大強度位置、照明強度分佈之寬度、長度(特定之強度以上或相對於最大強度值為特定之比率以上之照明強度分佈區域之寬度、長度)等，於顯示部54中與照明強度分佈之輪廓形狀、剖面波形等一同顯示。 於進行斜入射照明之情形時，由於試料表面之高度位移，而引起照明強度分佈之位置之位移及散焦引起之照明強度分佈之紊亂。為了抑制該情況，計測試料面之高度，若高度偏離之情形時，藉由照明強度分佈控制部7或載台104之Z軸之高度調整而修正偏離。 使用圖8及圖9，針對藉由照明部101形成於試料面上之照度分佈形狀(照明光點20)與試料掃描方法進行說明。 作為試料W，假定圓形之半導體矽晶圓。載台104具備並進載台、旋轉載台、用於試料面高度調整之Z載台(均未圖示)。照明光點20如上所述於一方向具有較長之照明強度分佈，將該方向作為S2，將實質上正交於S2之方向作為S1。藉由旋轉載台之旋轉運動，於以旋轉載台之旋轉軸為中心之圓之圓周方向S1掃描，且藉由並進載台之並進運動，朝並進載台之並進方向S2掃描。於藉由掃描方向S1之掃描將試料旋轉1次之期間，藉由向掃描方向S2僅掃描照明光點20之長邊方向之長度以下之距離，照明光點於試料W上描繪螺旋狀之軌跡T，掃描試料1之整面。 將檢測部102配置複數個，以檢測自照明光點20發出之複數個方向之散射光。使用圖10至圖12，針對對於檢測部102之試料W及照明光點20之配置例進行說明。 於圖10顯示檢測部102之配置之側視圖。將檢測部102之檢測方向(檢測開口之中心方向)相對於試料W之法線所成之角定義為檢測天頂角。檢測部102適當使用檢測天頂角為45度以下之高角檢測部102h、檢測天頂角為45度以上之低角檢測部102I而構成。各高角檢測部102h、低角檢測部102I各者由複數個檢測部構成，以於各者之檢測天頂角中覆蓋沿多方位散射之散射光。 於圖11，顯示低角檢測部102I之配置之俯視圖。於與試料W之表面平行之平面內，將斜入射照明之前進方向與檢測方向形成之角定義為檢測方位角。低角檢測部102適當具備低角前方檢測部102If、低角側方檢測部102Is、低角後方檢測部102Ib、及與該等相對於照明入射面處於對稱之位置之前方檢測部102If'、低角側方檢測部102Is'、低角後方檢測部102Ib'。例如，低角前方檢測部102If係檢測方位角設置為0度以上60度以下，低角側方檢測部102Is係檢測方位角設置為60度以上120度以下，低角後方檢測部102Ib係檢測方位角設置為120度以上180度以上。 於圖12，顯示高角檢測部102h之配置之俯視圖。高角檢測部102適當具備高角前方檢測部102hf、高角側方檢測部102hs、高角後方檢測部102hb、及與高角側方檢測部102hs相對於照明入射面處於對稱之位置之高角側方檢測部102hs'。例如，高角前方檢測部102hf係檢測方位角設置為0度以上45度以下，高角後方檢測部102hb係檢測方位角設置為135度以上180度以下。另，此處，雖顯示高角檢測部102h為4個、低角檢測部102I為6個之情形，但並未限定於此，亦可適當變更檢測部之數量及位置。 參照圖13，針對檢測部102之具體之構成進行說明。 如圖13所示，藉由物鏡1021將自照明光點20產生之散射光聚光，藉由偏光控制濾波器1022控制偏光方向。作為偏光控制濾波器1022，例如應用可藉由馬達等驅動機構控制旋轉角度之1/2波片。為了效率良好地檢測出散射光，物鏡1021之檢測NA較佳設定為0.3以上。於低角度檢測部之情形時，根據需要而切開物鏡之下端以物鏡1021之下端不干涉試料面W。成像透鏡1023將照明光點20之像成像於光圈1024之位置。 光圈1024係於光束點20所成之像之中，以僅通過以光電轉換部103轉換之區域之光之方式設定之孔。於照明光點20沿S2方向具有高斯分佈之分佈之情形時，光圈1024於高斯分佈之中，於S2方向僅使光量較強之中心部通過，而遮蔽光束端之光量較弱之區域。 又，作為於S1方向與照明光點20所成之像同程度之尺寸，抑制於照明透過空氣時產生之空氣散射等之干涉。聚光透鏡1025係再次聚光已成像之光圈1024之像。偏光分光器1026係將已以偏光控制濾光器1022轉換偏光方向之光根據偏光方向而分離。擴散器1027係吸收未用於藉由光電轉換部103之進行之光電轉換之偏光方向之光。透鏡陣列1028係於光電轉換部103上形成陣列個數之光束點20之像。 另，於實施例中，藉由偏光控制濾波器1022與偏光分光器1026之組合，使光電轉換部103僅光電轉換由物鏡1021聚光之光之中之特定之偏光方向之光。作為其代替例，例如，將偏光控制濾波器1022作為透過率80%以上之線柵偏光板，亦可不使用偏光分光器1026、擴散器1027而僅取出所需之偏光方向之光。 圖14係顯示於試料W上之照明光點20之模式圖(a)與自透鏡陣列1028向電轉換部103之成像之對應(b)。 如圖14(a)所示，照明光點20係沿圖8之S2方向細長延伸。W0係顯示應檢測出之缺陷。光電轉換部103將該照明光點分割為W-a至W-d而檢測。此處，雖分割為4個，但並未限定於該數量，可使分割數量為任意整數而具體化本發明。 如圖14(b)所示，來自W0之散射光由物鏡1021聚光，且導向光電轉換部103。透鏡陣列1028係由僅成像於1方向之柱狀透鏡構成。於光電轉換部103，配置有與透鏡陣列1028之陣列數量對應之像素區塊1031、1032、1033、及1034。藉由光圈1024，光量較弱且不進行光電轉換之區域被遮蔽，故像素區塊1031至1034可接近配置。透鏡陣列1028係放置於物鏡1021之光瞳被中繼之位置。由於於分割之每個光瞳區域成像，故透鏡陣列1028成像之像係開口變得狹窄，焦點深度擴大。藉此，可進行自不與S2正交之方向之成像檢測。 此處，針對透鏡陣列1028之效果，使用圖31進行更詳細地敍述。聚光透鏡1025具有較大之數值孔徑，通常，與物鏡1021之數值孔徑相同。數值孔徑量較大之聚光透鏡1025係將沿多樣之方向散射之光聚光，藉此，焦點深度變淺。於照明之長邊方向即s2與物鏡1021之光軸以不正交之方式配置之情形時，導致於視野中央與視野端光學距離變化，且導致形成於光電轉換部103之像產生失焦。 如圖31所示，透鏡陣列1028係放置於聚光透鏡1025之光瞳位置。換言之，透鏡陣列1028係放置於物鏡1021之中繼之光瞳位置。進而換言之，透鏡陣列1028係放置於聚光透鏡1025之後側焦點位置。聚光透鏡1025具有與光瞳直徑同等之大小，而可將入射至物鏡1021之開口徑之光理想上全部成像。 於透鏡陣列1028之位置，與向聚光透鏡1025之入射方向類似之光靠近而分佈。藉此，若將透鏡陣列1028放置於該位置，則與數值孔徑變小等價，且可擴大焦點深度。如此，數值孔徑以變小之方式分割，將分別對應之像成像於光電轉換部103之光電轉換面，形成不失焦之像而檢測出微小之缺陷。 如圖14(b)所示，於像素區塊1031至1034之各者，光電元件形成為二維狀。首先，對像素區塊1031之像素區塊進行說明。1031a至1031d係形成於像素區塊1031內之像素群，且分別使自照明光點位置之W1至W4之區畫之光成像。1031a1至1031aN係屬於1031a之像素，各像素當光子入射時，輸出既定之電流。屬於同一像素群之像素之輸出為電性連接，且1個像素群輸出屬於像素群之像素之電流輸出之總和。同樣地，像素區塊1032至1034亦進行對應於W-a至W-d之輸出。自個別像素群之對應於同一區劃之輸出為電性連接，光電轉換部103將對應於自W1至W4之各區劃檢測出之光子數量之電氣信號輸出。 圖13之檢測系統係以將光電轉換部103中之照明光點20成像之像之長軸方向與S2'之方向一致之方式配置。如今，如圖8，定義S1、S2時，將照明光點之長度方向之矢量表示為(數1)。 [數1]其次，當定義通過物鏡1021之中心之光軸相對於試料W之鉛直方向Zθ、相對於S2之角度時，表示該光軸之矢量表示為(數2)(參照圖15)。 [數2]於自物鏡1021拍攝照明光點20之情形時，由於與S1之光軸相同之成分消失，故該矢量由(數3)表示。 [數3]去除物鏡1021之光軸之二維平面分離為具有Z方向之成分之矢量與不具有之矢量二者((數4)、(數5))。 [數4][數5]此時，於使自不具有由(數5)表示之Z方向之成分之矢量僅旋轉(數6)表示之角度之方向設定圖13之S2'。 [數6]以與其正交之方式設定S1''。如此，配置透鏡陣列1028及光電轉換部103。又，此處，將檢測出之視野之長度作為L，且視野中心與視野端之光學距離之差量Δd由以下之(數7)表示。 [數7]此處，若將物鏡1021之數值孔徑作為NA，且以透鏡陣列1028M分割其，則各透鏡之像之焦點深度DOF係如以下般表示。 [數8]此時，於S2方向之可分辨之間隔係根據艾瑞盤之大小而由以下之(數9)表示。 [數9]若增大M，則表示為(數9)之解析度變差，缺陷之檢測感度低下。但，若相對於(數7)之光學距離之差分而由(數8)表示之焦點深度不足，則由於焦點深度不足，視野端之解析度變差，缺陷之檢測感度低下。因此，典型而言，以滿足以下之(數10)之條件之方式設定M。 [數10]其次，參照圖16，對光電轉換部103之內部電路進行說明。於圖14中，針對進行對應於對應於W1至W4之4個區劃之輸出之光電轉換部103進行說明，但於圖16中，對將其擴張為8個區劃之例進行說明。 自像素區塊1031至1034，分別形成8個像素群。例如，於像素群1031形成1031a至1031h，於像素區塊1032至1034之各組亦同樣地形成。1031a5係1031a之第5個像素，以蓋革模式動作之雪崩光電二極體經由1031a5-Q之淬滅電阻，接線於1035-1a之信號線。 同樣地，屬於1031a之像素群之全部像素均連接於1035-1a，且當光子入射至像素時，於1035-1a流通電流。1035-2a為1032a之像素群之像素所結線之信號線。如此，於所有之像素群，具備電性連接屬於該像素群之像素之信號線。由於1031a、1032a…1034a分別於試料W檢測來自同一位置之散射光，故以1036-1a至1036-4a將各信號線連接於1035-a。以1036-a之焊墊連接該信號，且傳送至信號處理部105。同樣地，屬於1031b至1034b之像素接線於1035-b之信號線，且以1036-b之墊連接，且傳送至信號處理部105。 此處，將圖16之等效電路於圖17中顯示。 如圖17所示，屬於像素區塊1031內之像素群1031a之N個像素，1031a1、1031a2…1031aN係雪崩光電二極體與連接於其之淬滅電阻。對於形成於光電轉換部103之所有之雪崩光電二極體施加逆電壓VR ，使其以蓋革模式動作。當光子入射時，於雪崩光電二極體電流流通，由於成對之淬滅電阻，故反向偏壓下降且再次被電性遮斷。如此，於每次光子之入射時均流通一定之電流。 屬於像素區塊1034內之像素群1034a之N個像素，1034a1至1034aN亦同樣地為蓋革模式之雪崩光電二極體與與其耦合之淬滅電阻。屬於像素群1031a與1034a之所有之像素係對應於自試料W中之區域W-a之反射或散射光。將該信號全部電性耦合，且連接於電流電壓轉換部103A。電流電壓轉換部103A係輸出已轉換成電壓之信號500-a。 同樣地，屬於像素區塊1031之像素群1031b之像素、1031b1至1031bN與屬於像素區塊1034之像素群1034b之像素、1034b1至1034bN對應於來自試料面W-B之光，且該等之輸出均為電性耦合且連接於電流電壓轉換部103B。電流電壓轉換部103B係輸出電壓信號500-b。如此，輸出對應於將照明光點20分割之所有之區域之信號。 於圖18顯示將照明光點20分割為W-a至W-h之情形時之數據處理部105。 105-If係處理相對於以低角前方檢測部102-If檢測出之光進行光電轉換之信號500a-If至500h-If之區塊。105-hb係處理將高角後方檢測部102-hb檢測出之光光電轉換之信號500a-hb至500h-hb之區塊。同樣地，對應於各光電轉換部輸出之各者之信號，設置處理該輸出信號之區塊。 1051a至1051h為高頻通濾波器。高頻通濾波器1051a至1051h之輸出於信號合成部1053累積複數次旋轉載台之旋轉量，且將於試料W上之同一位置獲取之信號彼此相加而合成之陣列狀之流信號輸出為1055-If。 1052a至1052h為低頻濾波器。信號合成部1054係與1053同樣，輸出將於同一位置獲取之信號彼此相加而合成之陣列狀之流信號1056-If。105-hb亦與105-If進行同樣之演算，輸出自高頻通濾波器1051a至1051h之輸出合成之陣列狀之流信號1055-hb與自低頻通濾波器之輸出合成之陣列狀之流信號1056-hb。 缺陷檢測部1057係於相對於複數個光電轉換部輸出之信號對高頻通濾波器施加之信號進行線性相加之後進行臨界值處理。低頻信號合併部1058合併對低頻通濾波器施加之信號。低頻信號合併部1058之輸出係輸入至缺陷檢測部1057，於決定上述臨界值時使用。典型而言，雜訊推定為與低頻信號合併部1058之輸出之平方根成比例而增加。 因此，與缺陷檢測部1057之陣列狀之流信號和低頻信號合併部1058之陣列狀之流信號對應之後，對低頻信號合併部1058之信號之平方根賦予成比例之臨界值，且將超出其之缺陷檢測部1057之信號作為缺陷抽出。由缺陷檢測部1057檢測出之缺陷係與該信號強度及試料W之檢測座標一同輸出至控制部53。低頻信號合併部1058所檢測出之信號強度仍作為試料面之粗糙度資訊而輸出，且相對於操作裝置之使用者輸出至顯示部54等。 實施例2 其次，針對實施例2之缺陷檢查裝置進行說明。由於實施例2之缺陷檢查裝置之構成與圖1所示之實施例1之構成大致相同，故省略其說明。 參照圖19(a)、(b)，對實施例2之檢測部102進行說明。與實施例1不同，使用透鏡陣列1028且與透鏡陣列1028正交之方向之柱狀透鏡1029，將點20成像於光電轉換部103上。柱狀透鏡1029係於光電轉換部103上沿S1''方向將像分離而形成。因此，於光電轉換部103，二維狀地配置像素區塊。形成1031-L至1034-L與1031-R至1034R之8個像素區塊。信號合併電路105-pre合併光電轉換部103輸出之光電轉換之電氣信號，且將合併之信號發送至信號處理部105。針對信號合併電路105-pre之具體之處理見後述。 於圖20顯示實施例2之光電轉換部103之詳細之圖案。將像素區塊1031-L至1034-L及1031-R至1034-R之總計8個像素區塊分割為4個像素群。即，[1031-L、1032-L]、[1033-L、1034-L]、[1031-R、1032-R]、[1033-R、1034-R]。屬於同一像素區塊組之像素區塊係於對應之像素群之間電性連結，於不同之像素區塊組之間不連結。 於實施例2中，照明光點20係分割為W-a至W-h之8個，由於像素區塊組數為4個，故總計輸出32個。即，[1031-L、1032-L]之像素區塊組係將照明光點20之同一分割區域成像之像素群之輸出電性連接且輸出對應於於500a-1至500h-1檢測出之光子之電流，同樣地，[1033-L、1034-L]輸出對應於於500a-2至500h-2檢測出之光子之電流，[1031-R、1032-R]輸出對應於於500a-3至500h-3檢測出之光子之電流，[1033-R、1034-R]輸出對應於於500a-4至500h-4檢測出之光子之電流。 圖21係以圖20說明之感測器之左半部分、即、1031-L至1034-L之等效電路。103L1a1至103L1aN係對應於屬於於1031-L內自區域W-a之光子檢測出之像素群a之像素，由各雪崩光電二極體與電性連接於其之淬滅電阻構成。103L1a1至103L1aN係連接於電流電壓轉換器103A1，於500a-1輸出轉換成電壓之光子數。 同樣地，103L1b1至103L1bN對應於屬於於1031-L內檢測出來自區域W-b之光子之像素群b之像素之雪崩光電二極體與淬滅電阻之設置。 103L1b1至103L1bN係連接於電流電壓轉換器103B1，且輸出於500b-1轉換成電壓之光子數。 於電流電壓器103A1及103B1，連接可變之偏移電壓調整器103E1。藉此，103L1a1至103L1aN及103L1b1至103L1bN之逆電壓係成為VR 與103E1之偏移電壓之差量。蓋革模式之雪崩光電二極體輸出之電流量由於與雪崩光電二極體之逆電壓對應，調整103E1之電壓，對於檢測出光子數之500a-1或500a-2之增益。 同樣地，103L4a1至103L4aN對應於屬於1034-L內自區域W-a之光子之像素群a之像素，由各雪崩光電二極體與電性連接於其之淬滅電阻構成。103L4a1至103L4aN係連接於電流電壓轉換器103A2，輸出於500a-2轉換成電壓之光子數。 同樣地，103L4b1至103L4bN係對應於屬於於1034-L內檢測自區域W-b之光子之像素群b之像素之雪崩光電二極體與淬滅電阻之組合。103L4b1至103L4bN係連接於電流電壓轉換器103B2，且輸出於500b-2轉換成電壓之光子數。於電流電壓器103A2及103B2連接可變之偏移電壓調整器103E2，500b-2控制輸出之電壓之增益。 如上述所示，單獨對像素區塊群輸出之電壓之增益進行調整。各像素區塊群係與圖19(b)之物鏡1021之光瞳之區域對應。大致知道成為檢查對象之缺陷之散亂分佈或試料面之粗糙度之散射光之遠端場之位置。典型而言，若為附著於試料面上表面之粒子狀之缺陷，則於低角方向呈各向同性之分佈，若於形成半導體圖案前之研磨成反射鏡狀之情形時，試料表面之粗糙度引起之散射光為背向散射較強。如今，將遠端場之對象缺陷之特定之散射光強度設為s(θ，)、將來自試料之粗糙度散射設為n(θ，)。將對應於特定之像素區塊群i之遠端場之區域設為Ω(i)時，於該像素區塊組中檢測出之各散射光子數以以下之(數11)、(數12)表示。 [數11][數12]典型而言，賦予像素區塊群之增益以如下之(數13)表示。 [數13]此處，以(數12)表示之N(i)為來自試料表面之粗糙度雜訊，與此相對，以(數13)表示之EN(i)為非光學性的雜訊，典型而言，電雜訊。調整103E1、103E2而控制成以(數13)表示增益之增益。 於圖22顯示於信號合併電路105-pre之合併。500a-1至500a-4係對應於W-a之輸出，且係自個別之像素區塊群之輸出。該輸出係以105p-a0之加法器進行加法運算，且輸出500-a。同樣地，500-b1至500-bN係對應於W-b之輸出，以105p-b0進行加法運算，輸出500-b，500-h1至500-hN係對應於W-h，以105p-h0進行加法運算，輸出500-h。 圖23係與圖20不同之實施例。圖20係以1個晶片構成，但圖23係以2個晶片103L、103R構成，且對各晶片施加偏壓電壓Vr1、Vr2。於晶片103L構成之像素區塊1031L至1034L係與於分別於103R構成之像素區塊1031R至1034R相接。藉此，使於圖20之實施例中必要之500a-3至500h-3及500a-4至500h-4變得不必要。 圖24係相對於圖23之圖案之等效電路。103L1a係對應於於103L之晶片構成之像素區塊103L1之W-a之像素群，103L1b係對應於相同之像素區塊之W-b之像素群。103L4b係對應於於103L之晶片構成之像素區塊103L4之W-b之像素群。對形成於該等103L之晶片之雪崩光電二極體賦予逆電壓VR1 。 103R1a係對應於於103R之晶片構成之像素區塊103R1之W-a之像素群，103R1b係對應於相同之像素區塊之W-b之像素群。103R4b係對應於於103R之晶片構成之像素區塊103R4之W-b之像素群。對該等形成於103R之晶片之雪崩光電二極體賦予逆電壓VR2 。103L1a之輸出與103R1a之輸出電性連接，流通於此之電流之和被輸入至電流電壓轉換器103A1。雖未圖示，但與103L1相同之像素區塊群之W-a對應之像素群103L2a、與103R1相同之像素區塊群之W-a對應之像素群103R2a所輸出之電流亦輸入至103A1且轉換成電壓。 同樣地，對應於晶片103L之像素區塊103L1之W-b之像素群103L1b之輸出與對應於晶片103R之像素區塊103R1之W-b之像素群103R1b之輸出連接，且輸入至103B1。 雖未圖示，但與103R1相同之像素區塊群之W-a對應之像素群103L2a、與103R1相同之像素區塊群之W-a對應之像素群103R2a所輸出之電流亦輸入至103A1，且轉換成電壓。 103L4b之輸出與103R4b之輸出係電性連接，且連接於電流電壓轉換器103B2。雖未圖示，但同樣地，103L3b、103R3b亦連接於103B2，且該等之像素群之電流均以103B2轉換成電壓。103A1、及103B1連接於可變之偏移電壓調整器103E1。103E1連接於與屬於像素區塊103L1、103L2、103R1、103R2之像素群連接之所有電流電壓轉換器。 同樣地，連接於與屬於103L3、103L4、103R3、103R4之像素群連接之所有電流電壓轉換器。若將103E1之電壓設為V1，將103E2之電壓設為V2，則對於103L1及103L2施加Vr1-V1，對於103L3及103L4施加Vr1-V2之電壓，對於103R1、103R2施加Vr2-V1之電壓，對於103R3及103R4施加Vr2-V2之電壓。因此，藉由組合Vr1、Vr2、V1、V2，可對各像素區塊群賦予任意之電壓。 另，於實施例2中為了控制增益，於對雪崩光電二極體施加之逆電壓VR1 ，VR2 及電流電壓轉換器之偏移電壓V1、V2中控制各像素區塊群之增益，但實施之方法並未限定於此。例如，作為其他實施方式，亦可針對各像素區塊群之輸出設置增益控制用之類比乘法器。或可應用藉由以AD轉換器預先進行數位輸入而不進行增益控制，並於數位化後使用數位乘法器進行增益控制之眾所周知之方式。 實施例3 其次，針對實施例3之缺陷檢查裝置進行說明。由於實施例3之缺陷檢查裝置之構成與圖1所示之構成大致相同，故省略其說明。 參照圖25(a)、(b)、(c)，就實施例3之檢測部102進行說明。圖25(a)所示之檢測部雖具有與圖19所示者類似之構造，但偏光控制濾波器1022及擴束器1027被去除，且將偏光分光器1026後端之透鏡1029、1028及光電轉換部103雙重化。 為了改變入射偏光之狀態之元件高效地檢測來自微細化之缺陷之散射，當增加物鏡1021之數值孔徑時，物鏡1021對應之遠場中之偏光方向於開口內變化較大。為了與此對應，將偏光控制濾波器1022由區段化波片1022-1(參照圖25(b))與1/2波片1022-2(參照圖25(c))之2片構成。區段化波片1022-1係與1/2波片同樣地利用雙折射材料且於正交之2個偏光成分產生180°之相位差。該進相軸係於1022-1所表示般，於每個區域以假定之缺陷之感度最大化之方式設定方向。 由於光電轉換部103-1、103-2分割為4個像素區塊群，故典型而言，進相軸之分佈對應於像素區塊群之邊界而非連續地變化。一般而言，區段化波片1022-1最好基於檢查之試料或缺陷種類決定進相軸之分佈並製造，但於實際檢查中，會有試料面或缺陷之組成與假設不同之情形產生。一般而言，於使用1/2波片進行偏光控制之情形時，以馬達等驅動機構使進相軸之方向旋轉，可於實際檢查對象中以感度最佳化之方式控制偏光方向。但，當使1022-1旋轉時，導致像素區塊群之邊界之位置與實際者偏離，故難以達到最佳化。 因此，會共同具備區段化波片1022-1與1/2波片1022-2。且使1/2波片具有旋轉驅動機構而進行精確調整。1022-1、及1022-21/2波片亦可預先自光路拔出。透鏡1029-1、1029-2皆與圖19之透鏡陣列1029具有相同之功能。柱狀透鏡陣列1028-1、1028-2亦皆與圖19之透鏡陣列1028具有相同之功能。光電轉換部103-1、103-2亦皆與圖19之光電轉換部103具有相同之功能。於光電轉換部103-2，可檢測被圖19之擴散器1027吸收之光，主要可提高於區段化波片1022-1及1/2波片1022-2中未可見之缺陷之感度。 實施例4 其次，針對實施例4之缺陷檢查裝置進行說明。 實施例4之基本構成係與圖1所示之實施例1之缺陷檢查裝置之構成大致相同，故省略其詳細說明，而載台104設為可於XY之兩方向移動。實施例1至3係藉由載台104於θ方向邊旋轉邊掃描試料W，但於實施例4中，如圖26所示，於X方向掃描並檢查。 參照圖27，就實施例4之檢測部102進行說明。 於實施例4中為檢測形成圖案之試料W上之缺陷之裝置。檢測部102於圖25中具有較小之開口，且如圖10所示，於一個裝置具備複數個檢測系統，但於圖26中，具備1個數值孔徑接近1之透鏡。物鏡1021、偏光控制濾波器1022-1、1022-2、偏光控制濾波器1023、光圈1024、聚光透鏡1025、及偏光束分光器1026具有與圖25所示之同序號者相同之功能。 於偏光束分光器1026中基於偏光成分分割光路。10210-1至10210-3係空間濾波器，典型而言，由可以遮蔽來自圖案之繞射光之方式藉由馬達移動至繞射光位置之複數根桿構成。10211為有孔之反射鏡。 圖28係有孔反射鏡10211之Y-Z俯視圖。通過開口部之光朝向空間濾波器10210-3、其以外之光朝向空間濾波器10210-2。1028-1至1028-3係柱狀透鏡，將物鏡1021之光瞳配置於光學上中繼之位置之附近。透鏡陣列1028-1至1028-3係將光束點20之像成像於複數個光電轉換部103-1至103-3之各者。 於圖29顯示透鏡陣列1028-1之圖。透鏡陣列1028-1-α至1028-1-γ分別將對應於其配置之遠場之散射光之像成像於圖30所示之光電轉換部103-1上之TDI感測器、光電轉換部103-1-α至103-1-γ。TDI感測器與W之掃描同步移動並儲存電荷，且輸出於Y方向分割之像素。同樣地，光電轉換部103-2、103-3亦拍攝像，傳送至信號處理部105並檢測出缺陷。 實施例5 於實施例5中，作為圖13(a)所示之成像部102-A1之其他之構成，採用於圖13(b)顯示之成像部102-A2。 於圖13(a)所示之成像部102-A1之構成中，藉由1個透鏡陣列1028將複數個像成像於光電轉換部103。但，於圖13(b)所示之實施例5之成像部102-A2中，使用3個透鏡陣列1028a、1028b、1028c與1個柱狀透鏡1029a成像。 首先，1028a與1028b係倍率調整用之透鏡陣列，1028c為成像用之透鏡陣列。1028a與1028b作為克蔔勒式之倍率調整機構。另，此處，雖作為克蔔勒式，但並未限定於此，亦可使用其他調整機構，例如，伽利略式之倍率調整機構。 於無透鏡陣列1028a與透鏡陣列1028b之成像部102-A1之構成中，會於形成透鏡陣列1028之各者之像產生倍率誤差。 參照圖32對該倍率誤差進行說明。 將入射至物鏡1021之光線與光軸所成之角度設為θ1。又，將試料W與光軸所成之角度設為θ2。θ1設為構成放置於中繼1021之光瞳之位置之透鏡陣列1028之透鏡之中之1個透鏡中心。當將該光線與試料面所成之角度以θ3表示時，用以下之(數14)表示。 [數14]成像於受光面103之位置10421至10423之像為自入射至形成像之1028之透鏡i之主光線之方向θ1(i)算出之sinθ3(i)成比例之大小。 此處，於圖33至圖35顯示於試料W中之微小之尺寸之球體之像之強度分佈。圖33為成像於10421，圖34為成像於10422，圖35為成像於10423之像之輪廓。 10421a至10421c分別對應於1041a至1041c。同樣地，對應於10422a至10422c、10423a至10423c，1041a至1041c之像之強度輪廓。 各圖33至圖35所示之強度剖面圖係藉由構成透鏡陣列1028之各不同之透鏡成像。因此，θ1(i)不同，因此，與倍率成比例之值即sinθ3(i)變化。當102之數值孔徑變大時，θ1之變化於同一透鏡內變大，伴隨於此，倍率變化變大。 如此，成像於以圖16說明形成之像之光電轉換部103上。例如，當連接於信號線1035-a，形成於1031至1034之像素區塊之像素之間距為一定時，像之解析度低下。因此，將1031至1034之像素區塊之像素間距與對應於各像素區塊之倍率成比例而設定。這可藉由設為與以(數14)算出之sinθ3(i)成比例之間距而實現。 實施例6 於實施例5中係一種藉由調整對應於構成透鏡陣列1028之透鏡成像之像之倍率而構成像素區塊之像素間距而抑制倍率之變動引起之像之解析度低下之方式。但，當使像素間距變化時，像素之電性容量變化，導致自像素輸出之頻率應答於各信號線改變，且於時間上信號脈衝之高頻成分趨向於失去。 因此，於圖36所示之實施例6中，設為以克蔔勒式之倍率調整機構修正其之構成。如圖36(a)所示，透鏡陣列1028a由柱狀透鏡1028a1至1028aN構成。同樣地，透鏡陣列1028b由柱狀透鏡1028b1至1028bN構成。於將柱狀透鏡1028a1至1028aN之焦距設為fa(1)至fa(N)，且將柱狀透鏡1028b1至1028bN之焦距設為fb(1)至fb(N)之情形時，以以下之條件設定焦距。 [數15][數16][數17]此處，C1與C2為常數，且為設計參數。(數15)係所有之構成1028a與1028b之透鏡滿足開普勒式之倍率調整條件之後之必要條件。 (數16)係修正根據對光瞳之入射方向而變化之倍率之與成像之像之倍率相同之條件。(數17)係於透鏡陣列1028b中，光束較透鏡之口徑更大，抑制產生透過率之下降之條件。 如此，調整倍率後之10424中之成像之1041a至1041c之像之強度分佈為10424a至10424c(參照圖36(b))。又，10425中之同樣之分佈為10426a至10426c(參照圖36(c))。10424中之分佈因倍率擴大而分佈得更多，但峰值間距離於由任何透鏡成像之像亦一致。 藉此，可將光電轉換部103之圖案之間距，例如，將形成於圖16之1031至1034所示之像素區塊之像素間距設定為恆定狀態。1028c為成像透鏡，且構成成像透鏡1028c的柱狀透鏡的焦距全部相同。 柱狀透鏡1029a係與柱狀透鏡1028a至1028c之成像方向正交。關於柱狀透鏡1029a的配置之方法係於具有相同之構造之實施例7中予以後述。 實施例7 圖37及38係圖19之檢測部102B之另一實施例，且自不同之視點顯示光學系統之配置。 於圖19之檢測部102B之構成中，1029為柱狀透鏡陣列，且配置於中繼1021之光瞳之位置。但，由於柱狀透鏡陣列1028亦必須配置於光瞳中，故會干涉光學零件之配置，而有必要自光瞳偏離任一個透鏡而配置。 於實施例7中，代替1029使用1029a控制光S1''方向之光。1029配置於光瞳，且於構成1029之2個柱狀透鏡之各者成像。於實施例7中，藉由將S1''方向之光之分佈原樣成像於光電轉換部103，即使不於透鏡陣列中分離，亦可進行以與1029同等之光瞳分割之成像。另，S2'方向係與實施例6同樣，於配置於中繼光瞳之位置之透鏡陣列1028a、1028b、1028c分離瞳內之光而成像。 實施例8 圖25之檢測部102c之其他構成之實施例為圖39。 1028-1a至1028-1c、1028-2a至1028-2c具有與實施例6之1028a至1028c相同之構成及功能。1029-1a至1029-2a具有與實施例7之1029a相同之構成及功能。 根據實施例8之構成，於圖25之構成中，可抑制根據入射至物鏡1021之光線之方向產生之倍率變動，又，亦可抑制於光瞳位置之光學零件之干涉。 根據上述實施例，以聚光機構之光瞳位置，或中繼光瞳之位置、或於其附近之光學性之分割機構分割光路。藉此，可使相對於初段之聚光機構之數值孔徑相對較小之數值孔徑之像形成於光電轉換部。其結果，焦點深度變深，可進行自不與照明之長邊方向正交之方向之成像檢測。即，因方位角而不受制約，可配置成像檢測系統，可大致拍攝自存在於試料表面之微小之缺陷散射之光整體。如此，於缺陷檢查裝置中可高精度地檢測出存在於試料表面之缺陷。
1‧‧‧試料
2‧‧‧雷射光源
3‧‧‧衰減器
4‧‧‧出射光調整部
5‧‧‧擴束器
6‧‧‧偏光控制部
7‧‧‧照明強度分佈控制部
7v‧‧‧照明強度分佈控制部
20‧‧‧照明光點
21‧‧‧反射鏡
22‧‧‧光束監視器
24‧‧‧照明強度分佈監視器
53‧‧‧控制部
54‧‧‧顯示部
55‧‧‧輸入部
71‧‧‧繞射光學元件
101‧‧‧照明部
102‧‧‧檢測部
102-A1‧‧‧成像部
102-A2‧‧‧成像部
102c‧‧‧檢測部
102h‧‧‧高角檢測部
102hb‧‧‧高角後方檢測部
102hf‧‧‧高角前方檢測部
102hs‧‧‧高角側方檢測部
102hs'‧‧‧高角側方檢測部
102I‧‧‧低角檢測部
102Ib‧‧‧低角後方檢測部
102Ib'‧‧‧低角後方檢測部
102If‧‧‧低角前方檢測部
102If'‧‧‧低角前方檢測部
103‧‧‧光電轉換部
103-1‧‧‧光電轉換部
103-1‧‧‧光電轉換部
103-1-α‧‧‧光電轉換部
103-1-α～103-1-γ‧‧‧光電轉換部
103-1-γ‧‧‧光電轉換部
103-2‧‧‧光電轉換部
103-3‧‧‧光電轉換部
103A‧‧‧電流電壓轉換部
103A1‧‧‧電流電壓轉換器
103A2‧‧‧電流電壓器
103B‧‧‧電流電壓轉換部
103B1‧‧‧電流電壓轉換器
103B2‧‧‧電流電壓器
103E1‧‧‧偏移電壓調整器
103E2‧‧‧偏移電壓調整器
103L、103R‧‧‧晶片
103L1a1~103L1aN‧‧‧像素
103L1b1～103L1bN‧‧‧雪崩光電二極體與淬滅電阻之組合
103L4a1~103L4aN‧‧‧像素
103L4b1～103L4bN‧‧‧雪崩光電二極體與淬滅電阻之組合
103R1a‧‧‧像素組
103R1b‧‧‧像素組
103R4b‧‧‧像素組
104‧‧‧載台
105‧‧‧信號處理部
105-hb‧‧‧區塊
105-If‧‧‧區塊
105p-a0‧‧‧加法器
105p-b0‧‧‧加法器
105p-h0‧‧‧加法器
105-pre‧‧‧信號統合電路
120‧‧‧照明光軸
500-a‧‧‧信號
500a-hb～500h-hb‧‧‧信號
500a-If～500h-If‧‧‧信號
500-b‧‧‧信號
1021‧‧‧物鏡
1022‧‧‧偏光控制濾波器
1022-1‧‧‧區段化波片
1022-2‧‧‧1/2波片
1023‧‧‧偏光控制濾波器
1024‧‧‧孔
1025‧‧‧聚光透鏡
1026‧‧‧偏光光束分光器
1027‧‧‧擴散器
1028‧‧‧透鏡陣列
1028-1‧‧‧柱狀透鏡陣列
1028-1a～1028-1c‧‧‧透鏡陣列
1028-1-α～1028-1-γ‧‧‧透鏡陣列
1028-2‧‧‧柱狀透鏡陣列
1028-2a～1028-2c‧‧‧透鏡陣列
1028-3‧‧‧透鏡陣列
1028a‧‧‧透鏡陣列
1028aN‧‧‧柱狀透鏡
1028b‧‧‧透鏡陣列
1028bN‧‧‧柱狀透鏡
1028c‧‧‧成像透鏡
1029‧‧‧柱狀透鏡陣列
1029-1‧‧‧透鏡
1029-1a、1029-2a‧‧‧柱狀透鏡
1029-2‧‧‧透鏡
1029a‧‧‧柱狀透鏡
1031‧‧‧像素區塊
1031a～1031h‧‧‧像素群
1031a1～1031aN‧‧‧像素
1031a5‧‧‧像素
1031b1～1031bN‧‧‧像素
1031-L‧‧‧1034-L像素區塊
1031R-1034R‧‧‧像素區塊
1032‧‧‧像素區塊
1032a～1032h‧‧‧像素群
1033‧‧‧像素區塊
1034‧‧‧像素區塊
1034a～1034h‧‧‧像素群
1034a1～1034aN‧‧‧雪崩光電二極體與淬滅電阻
1034b1～1034bN‧‧‧像素
1035-1a‧‧‧信號線
1035-2a‧‧‧信號線
1035-a‧‧‧信號線
1035-b‧‧‧信號線
1036-1a～1036-4a‧‧‧焊墊
1041a‧‧‧於試料W中之微小之尺寸之球體
1041b‧‧‧於試料W中之微小之尺寸之球體
1041c‧‧‧於試料W中之微小之尺寸之球體
1051a～1051h‧‧‧高頻通濾波器
1052a～1052h‧‧‧高頻通濾波器
1053‧‧‧信號合成部
1054‧‧‧信號合成部
1055-hb‧‧‧串信號
1055-If‧‧‧串信號
1056-hb‧‧‧串信號
1056-If‧‧‧串信號
1057‧‧‧缺陷檢測部
1058‧‧‧低頻信號統合部
10210-1‧‧‧空間濾波器
10210-2‧‧‧空間濾波器
10210-3‧‧‧空間濾波器
10211‧‧‧有孔透鏡
10421‧‧‧位置
10421a‧‧‧像之強度分佈
10421b‧‧‧像之強度分佈
10421c‧‧‧像之強度分佈
10422‧‧‧位置
10422a‧‧‧像之強度分佈
10422b‧‧‧像之強度分佈
10422c‧‧‧像之強度分佈
10423‧‧‧位置
10423a‧‧‧像之強度分佈
10423b‧‧‧像之強度分佈
10423c‧‧‧像之強度分佈
10424‧‧‧位置
10425‧‧‧位置
10426a‧‧‧像之強度分佈
10426b‧‧‧像之強度分佈
10426c‧‧‧像之強度分佈
S1‧‧‧方向
S2‧‧‧方向
S1''‧‧‧方向
S2'‧‧‧方向
T‧‧‧軌跡
VR‧‧‧逆電壓
VR1‧‧‧逆電壓
VR2‧‧‧逆電壓
Vr1‧‧‧偏壓電壓
Vr2‧‧‧偏壓電壓
W-a～W-h‧‧‧試料面
W‧‧‧試料/試料面
W0‧‧‧應檢測出之缺陷
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
θ1‧‧‧入射至物鏡之光線與光軸所成之角度
θ2‧‧‧試料W與光軸所成之角度
圖1係顯示實施例之缺陷檢查裝置之整體概略構成圖。 圖2係顯示藉由照明部實現之照明強度分佈形狀之第一例之圖。 圖3係顯示藉由照明部實現之照明強度分佈形狀之第二例之圖。 圖4係顯示藉由照明部實現之照明強度分佈形狀之第三例之圖。 圖5係顯示藉由照明部實現之照明強度分佈形狀之第四例之圖。 圖6係顯示藉由照明部實現之照明強度分佈形狀之第五例之圖。 圖7係顯示照明強度分佈控制部具備之光學元件之第一例之圖。 圖8係顯示試料表面上之照明分佈形狀與掃描方向之第一例之圖。 圖9係顯示掃描之照明光點之軌跡之第一例之圖。 圖10係自側面觀察檢測部之配置及檢測方向之圖。 圖11係自上表面觀察低角檢測部之配置及檢測方向之圖。 圖12係自上表面觀察高角檢測部之配置及檢測方向之圖。 圖13(a)(b)係顯示檢測部之構成之第一例之圖。 圖14(a)(b)係顯示對於光電轉換部之成像光學系統之構成之第一例之圖。 圖15係顯示檢測部之座標系之圖。 圖16係顯示光電轉換部之第一例之圖。 圖17係顯示光電轉換部之構成要素之等效電路之第一例之圖。 圖18係顯示資料處理部之方塊圖之一例之圖。 圖19(a)(b)係顯示檢測部之構成之第二例之圖。 圖20係顯示光電轉換部之第二例之圖。 圖21係顯示光電轉換部之構成要素之等效電路之第二例之圖。 圖22係顯示光電轉換部輸出信號之統合部之等效電路之第一例之圖。 圖23係顯示光電轉換部之第三例之圖。 圖24係顯示光電轉換部之構成要素之等效電路之第三例之圖。 圖25(a)～(c)係顯示檢測部之構成之第二例之圖。 圖26係顯示試料表面上之掃描方向之第二例之圖。 圖27係顯示檢測部之構成之第三例之圖。 圖28係顯示檢測部之構成之光路分支錯誤之圖。 圖29係顯示透鏡陣列之構成例之圖。 圖30係顯示多通道TDI感測器之構成例之圖。 圖31係顯示透鏡陣列之配置之一實施例之圖。 圖32(a)、(b)係顯示檢測部之構成之一例之圖。 圖33係顯示檢測部成像之像之強度分佈之圖。 圖34係顯示檢測部成像之像之強度分佈之圖。 圖35係顯示檢測部成像之像之強度分佈之圖。 圖36(a)～(c)係顯示檢測部之構成之一例之圖。 圖37係顯示檢測部之構成之一例之圖。 圖38係顯示檢測部之構成之一例之圖。 圖39係顯示檢測部之構成之一例之圖。

Claims (19)

  1. 一種缺陷檢查裝置，其特徵在於具有： 照明部，其將自光源射出之光照明至試料之檢查對象區域； 檢測部，其檢測自上述檢查對象區域產生之複數個方向之散射光； 光電轉換部，其將藉由上述檢測部檢測出之上述散射光轉換成電氣信號；及 信號處理部，其將藉由上述光電轉換部轉換之上述電氣信號進行處理而檢測上述試料之缺陷；且 上述檢測部具有分割開口而將複數個像形成於上述光電轉換部上之成像部， 上述信號處理部將對應於上述成像之複數個像之電氣信號合成而檢測上述試料之缺陷。
  2. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述檢測部具有： 物鏡，其將自上述檢測對象區域產生之上述散射光聚光； 成像透鏡，其將以上述物鏡聚光之像於特定位置成像； 聚光透鏡，其將以上述成像透鏡成像之像聚光；及 透鏡陣列，其具有複數個陣列，以上述複數個陣列將由上述聚光透鏡聚光之像分割且將上述複數個像形成於上述光電轉換部上。
  3. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述檢測部進而具有光圈，該光圈配置於上述特定位置，且將以上述成像透鏡成像之像之中、未由上述光電轉換部進行光電轉換之區域遮蔽。
  4. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述光電轉換部具有對應於上述透鏡陣列之上述複數個陣列之複數個像素區塊； 上述成像部將上述複數個像分別形成於上述光電轉換部之上述複數個像素區塊上。
  5. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中 上述檢查對象區域經分割為複數個檢查區域； 上述像素區塊係由分別對應於上述經分割之複數個檢查區域之複數個像素群構成； 上述像素群具有各自配置成線狀之複數個像素； 上述光電轉換部電性連接上述複數個像素，且合併上述複數個像素所輸出之光電轉換信號而輸出上述電氣信號。
  6. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中 上述透鏡陣列配置於上述物鏡之光瞳中繼之位置； 上述複數個陣列分割上述物鏡之光瞳，且於每個上述分割之光瞳區域於上述光電轉換部上形成上述像。
  7. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述透鏡陣列配置於上述聚光透鏡之光瞳位置。
  8. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述透鏡陣列配置於上述聚光透鏡之後側焦點位置。
  9. 如請求項5之缺陷檢查裝置，其中進而具有增益控制部，該增益控制部於上述光電轉換部之上述像素區塊之每個上述像素群，規定與輸入至上述像素之光量對應之上述電氣信號之輸出強度。
  10. 如請求項9之缺陷檢查裝置，其中上述光電轉換部係由形成於每個像素之雪崩光電二極體構成； 上述增益控制部係控制對上述雪崩光電二極體賦予之逆電壓。
  11. 一種缺陷檢查方法，其特徵在於具有： 照明步驟，其係將自光源射出之光照明至試料之檢查對象區域； 光檢測步驟，其係檢測自上述檢查對象區域產生之複數個方向之散射光； 光電轉換步驟，其係藉由光電轉換部將上述檢測出之上述散射光轉換成電氣信號；及 缺陷檢測步驟，其係將上述經轉換之上述電氣信號進行處理而檢測上述試料之缺陷；且 上述光檢測步驟係分割成像部之開口而將複數個像形成於上述光電轉換部上； 上述缺陷檢測步驟係將對應於上述成像之複數個像之電氣信號合成而檢測上述試料之缺陷。
  12. 如請求項11之缺陷檢查方法，其中 於上述光電轉換部形成複數個像素區塊； 將上述複數個像分別形成於上述光電轉換部之上述複數個像素區塊上。
  13. 如請求項12之缺陷檢查方法，其中 將上述檢查對象區域分割為複數個檢查區域， 由分別對應於上述分割之各複數個檢查區域之複數個像素群構成上述像素區塊； 由分別配置成線狀之複數個像素構成上述像素群； 藉由上述光電轉換部，電性連接上述複數個像素，且合併上述複數個像素所輸出之光電轉換信號而輸出上述電氣信號。
  14. 如請求項13之缺陷檢查方法，其中 於上述光電轉換部之上述像素區塊之每個上述像素群，規定與輸入至上述像素之光量對應之上述電氣信號之輸出強度。
  15. 如請求項14之缺陷檢查方法，其中 藉由形成於每個像素之雪崩光電二極體而構成上述光電轉換部； 藉由控制對上述雪崩光電二極體賦予之逆電壓，規定上述電氣信號之輸出強度。
  16. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述成像部分割上述開口而將複數個像以按每個上述像規定之倍率形成於上述光電轉換部上。
  17. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述光電轉換部對應於成像於上述光電轉換部上之像之倍率而設定形成於上述光電轉換部之像素之間距。
  18. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述成像部於一方向上將上述檢查對象區域之像以按每個上述像規定之倍率形成於上述光電轉換部上，且於與上述一方向不同之其他方向上將上述物鏡之光瞳之位置之像以按每個上述像規定之倍率形成於上述光電轉換部上。
  19. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述成像部於一方向上將上述檢查對象區域之像以按每個上述像規定之倍率形成於上述光電轉換部上，且於與上述一方向不同之其他方向上將中繼上述物鏡之光瞳之位置之像以按每個上述像規定之倍率形成於上述光電轉換部上。
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