TW201940840A - 外觀檢查裝置 - Google Patents

Abstract

具備：將檢查光射出的光源；及將試料保持的載台；及以使前述檢查光掃描前述試料的方式將前述載台驅動的載台控制裝置；及具有複數畫素且將來自前述試料的反射光受光的感測器；及將來自前述感測器的輸出資訊、及入射的反射光反射的反射面的傾斜角度或是傾斜方向的相關關係也就是第1基準資料，預先登錄的記憶體；及依據前述第1基準資料，從前述感測器的輸出資訊將前述試料的表面的傾斜角度或是傾斜方向運算地輸出的處理裝置。

Description

外觀檢查裝置

本發明是有關於將試料表面的三次元形狀測量的外觀檢查裝置。

具有將使用共焦點光學系的試料表面上的隆起高度測量的檢查裝置(專利文獻1)。預先將焦點對位在隆起頂部，利用反射光輝度是在頂部成為最大的性質，可以從輝度的變化量將高度測量。在本方式中，只有使用：將焦點對位在頂部的情況、及將焦點對位在試料表面的情況時的至少2種類的反射光輝度資訊，算出試料表面的高度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2017-9514號公報

[本發明所欲解決的課題]

在需要膨大的半導體積體電路的領域中，製造過程中的試料檢查的速度提高是重要的課題。伴隨電路的微細化的進行對於檢查精度也不斷地被要求改善，且所要求的檢查項目的多樣化也被預期。

本發明的目的是提供一種外觀檢查裝置，對於試料的表面形狀，不是只有高度，也可以將傾斜角度和傾斜方向的多樣的三次元形狀資訊精度佳地高速測量。

[用以解決課題的手段]

為了達成上述目的，本發明，是具備：將檢查光射出的光源；及將試料保持的載台；及以使前述檢查光掃描前述試料的方式將前述載台驅動的載台控制裝置；及具有複數畫素且將來自前述試料的反射光受光的感測器；及將來自前述感測器的輸出資訊、及入射的反射光反射的反射面的傾斜角度或是傾斜方向的相關關係也就是第1基準資料，預先登錄的記憶體；及依據前述第1基準資料，從前述感測器的輸出資訊運算前述試料的表面的傾斜角度及傾斜方向的至少一方輸出的處理裝置。

[發明的效果]

依據本發明的話，可以將試料表面的三次元形狀精度佳地高速測量。

以下使用圖面說明本發明的實施例。

-外觀檢查裝置(概略)-
第1圖是顯示本發明的一實施例的外觀檢查裝置的整體構成的示意圖，第2圖是將檢查機中的對準裝置及三次元測量裝置之間的位置關係顯示的示意圖。本實施例的外觀檢查裝置，是例如將半導體晶圓和MEMS、平面顯示器用的玻璃基板、印刷電路基板等的平板狀的試料作為檢查對象，可適用在這些試料的製造過程的各階段中的試料表面的三次元形狀的測量。將半導體晶圓作為試料的情況，可以使用於圖型、隆起、異物、晶圓表面的起伏等的檢查。在以下的例中，適宜地舉例說明將在表面形成有隆起的晶圓作為試料S將隆起的形狀測量的情況的例。圖示的外觀檢查裝置，是具備檢查機10、控制裝置20及處理裝置30。

-檢查機-
檢查機10，是具備載台11、載台驅動裝置12、載台控制裝置13、搬運裝置14、光學顯微鏡15、對準裝置16、照相機17、三次元測量裝置18等。

‧載台
載台11是將試料S載置保持的檢查台，被設置在載台驅動裝置12上。載台驅動裝置12，是具備R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z、θ驅動裝置12t。R驅動裝置12r，是沿著朝水平方向直線地延伸的R軸將載台11移動的驅動裝置。Y驅動裝置12y，是沿著與R軸垂直交叉且朝水平方向直線地延伸的Y軸將載台11移動的驅動裝置。Z驅動裝置12z，是沿著朝垂直方向直線地延伸的Z軸將載台11移動的驅動裝置。θ驅動裝置12t，是以垂直的旋轉軸為中心朝θ方向將載台11旋轉的驅動裝置。藉由這些驅動裝置使載台11朝4軸方向動作，使載台11對於光學顯微鏡15和照相機17、三次元測量裝置18的位置可調整。在本實施例中，雖假定為旋轉載台，但是由XY載台所產生的掃描也可以使用同樣的方法。

R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z及θ驅動裝置12t是各別具備自旋軸驅動控制編碼器。這些R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z及θ驅動裝置12t，是對應來自控制裝置20的指令訊號藉由從載台控制裝置13被輸出的指令值被各別驅動。載台控制裝置13，可以依據來自控制裝置20的指令，朝R驅動裝置12r及θ驅動裝置12t發出指令由極座標系呈螺旋狀地將試料S由檢查光掃描。對於Z驅動裝置12z，藉由從AF控制裝置19被輸出的指令值使對焦在試料S的基準面地AF控制也可以。且，在R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z及θ驅動裝置12t中，各別具備座標檢出編碼器，載台11的R座標、Y座標、Z座標、θ座標的值是隨時朝控制裝置20(例如座標檢出電路26)被輸出。

‧搬運裝置
搬運裝置14，是將被收納於在外觀檢查裝置所具備的卡匣(未圖示)的試料S載置在載台11，或將載台11上的試料S返回至卡匣的裝置，藉由來自控制裝置20的指令訊號被驅動將試料S搬運。搬運裝置14，是在第2圖所示的裝載位置P1(R1、Y1)中將試料S載置在載台11、或從載台11拾起。

‧光學顯微鏡
光學顯微鏡15，是將試料S的擴大觀察畫像取得的裝置，依據來自控制裝置20的指令訊號，與R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z及θ驅動裝置12t適宜地協動地掃描試料S，例如將明視野畫像取得。由光學顯微鏡15獲得的畫像資料是朝控制裝置20(例如主機CPU22)被輸出。如第2圖所示，在本實施例中，光學顯微鏡15是位置在由三次元測量裝置18所產生的掃描開始位置P2(R2、Y1)及裝載位置P1之間。為了可以在載台11從裝載位置P1至掃描開始位置P2為止由沿著R軸移動的動線上取得由光學顯微鏡15所產生的畫像而考慮的佈局配置。

‧對準裝置
對準裝置16，是具備將被載置於載台11的試料S的外緣部檢測的偏芯檢出感測器16a。藉由一邊將載台11旋轉一邊由偏芯檢出感測器16a將試料S的外緣部檢出，來進行試料S的中心及V形缺口(未圖示)的位置的預對準。對準裝置16是藉由來自控制裝置20的指令被驅動，將取得的資料朝控制裝置20(例如主機CPU22)輸出。

‧照相機
照相機17是將試料S和載台11的攝影畫像取得的例如彩色CCD照相機，例如被設置在光學顯微鏡15。照相機17是藉由來自控制裝置20的指令被驅動，將取得的資料朝控制裝置20(例如主機CPU22)輸出。

‧三次元測量裝置
本實施例是著眼於，從入射至感測器的反射光束點的形狀資訊和感測器基準位置至反射光重心的向量資訊，是與顯示試料表面(局部)的傾斜角度、傾斜方向或是高度的三次元形狀的資訊具有相關關係。藉由依據此相關關係進行規定的運算處理就可將試料表面的三次元形狀作為物理量測量。

三次元測量裝置18，是將包含試料表面的高度資訊及傾斜資訊的至少一方的三次元表面形狀測量的裝置，在本實施例中，如第2圖所示，與對準裝置16、光學顯微鏡15一起在R軸方向並列配置。使用光學顯微鏡15進行對準也可以。在此三次元測量裝置18中，具備至少1個(在本實施例中例示8個)的感測器單元18a是。感測器單元18a是沿著R軸由一定的間隔W並列配置，從載台11的旋轉中心的距離是各別不同。在第2圖中如在由實線顯示的試料S上只有一部分的晶片由一點鎖線所示，附晶片晶圓的情況，晶片是形成由晶圓上的XY垂直交叉座標系在X軸方向及Y軸方向並列的陣列狀。在同圖中R軸是與X軸平行的狀態。將這些的晶片的表面形狀測量時，例如使來自被配置於最外周(在第2圖中最左)的感測器單元18a的光源(未圖示)的檢查光照射在晶片的形成領域的外接圓S1上地將載台11移動。藉由將此位置作為掃描開始位置P2(R2、Y1)，將載台11一邊朝θ方向旋轉一邊朝R軸方向(在此為左方向)移動，就可以藉由感測器單元18a掃描試料S的表面。藉由將從掃描開始位置P2至掃描終了位置P3(R3、Y1)為止的距離成為與感測器單元18a的間隔W相同或比其稍大，就可以將試料S的形成領域的全面由各感測器單元18a分擔掃描。在第2圖中由虛線顯示的外接圓S1的各同心圓間的甜甜圈狀的各領域是各感測器單元18a的掃描領域。

本實施例中的各感測器單元18a，是為了將試料表面的三次元形狀資訊作為物理量測量，而具備一對將不同的光路的反射光受光的2種類的光學系。2種類的光學系是對應測量對象選擇性地使用。1個感測器單元18a內的2種類的光學系之間，是藉由製作誤差等而具有彼此的成像位置(焦點)發生偏離的情況。在本實施例中，此感測器內的微視的成像位置偏離是高精度地被校正(後述)。

第3圖是顯示感測器單元對於設計位置的位置偏離的樣子的圖。在同圖中左側的感測器單元18a是依照設計正確地被制作及組裝者。對於其，右側的感測器單元18a是使成像位置F1朝X軸方向(ΔX1)、Y軸方向(ΔY1)及Z軸方向(ΔZ1)偏離。如此在檢查裝置中伴隨製造誤差，在本實施例的外觀檢查裝置中也在各感測器單元18a與設計位置具有誤差，在感測器單元18a彼此的位置關係具有發生微視的參差不一的情況。在本實施例中，將此微視的感測器間的位置關係的參差不一高精度地校正(後述)。

第4圖是顯示通過了圓筒狀透鏡的反射光的剖面形狀的變化的圖。感測器單元18a的光學系，若檢查光是在成像位置F1被反射的話，使入射至感測器18c(第5圖等)的反射光L的束點形狀成為圓形地被調整(束點L1)。在感測器單元18a中，在朝向由試料S被反射的反射光L的感測器的光路上具備圓筒狀透鏡18b。圓筒狀透鏡18b是形成半圓筒狀，由反射光L的剖面內的αβ垂直交叉座標系(第4圖)只有在α軸方向可發揮透鏡效果。因此，藉由檢查光的反射位置(檢查光光軸及試料S的表面的交點)及成像位置F1之間的Z軸方向的偏離，而使入射至感測器的反射光的束點形狀成為橫長的橢圓或成為縱長的橢圓(束點L2、L3)。且，檢查光的反射位置及成像位置F1之間的Z軸方向的偏離量愈大，反射光的束點形狀是成為長軸對於短軸愈長的橢圓形狀。入射至即感測器18c的反射光的束點形狀的橢圓率，是依存於反射位置對於成像位置F1的Z軸方向的距離變化。又，橢圓率，是顯示如從圓形的像中的XY各軸的長軸及短軸被求得的比率，或是離心率、扁平率的橢圓的程度的參數。

第5圖是從反射光的入射方向所見的感測器單元的感測器的示意圖。感測器18c是具備複數畫素。在本實施例中，顯示將複數畫素配置成格子狀的例。在感測器18c中可以使用CCD，但是使用TDI、CMOS感測器、光二極管陣列等也可以。感測器單元18a是將感測器18c的各畫素的訊號強度輸出。但是，將各畫素的訊號處理，生成有關於由感測器18c上的基準位置(後述)及感測器18c受光的反射光束點的位置，或是反射光束點的形狀的資訊，將此改變成各畫素的訊號強度地輸出也可以。該情況的感測器18c的輸出資訊，可舉例例如感測器18c的中心O及反射光束點的重心G的位置資訊、及反射光束點的橢圓率的至少一方。檢查光被反射的反射面是水平的情況，其反射光是入射至感測器18c的基準位置。在本實施例中雖將感測器18c的中心O作為基準位置說明，但是基準位置即使不是中心O也可以。感測器18c的基準位置，可在檢查開始時任意地設定。且，反射面是與成像位置F1一致的話，入射至感測器18c的反射光的束點是成為圓形(束點L1)。例如反射面是比成像位置F1更低(遠離感測器單元18a)的情況，入射至感測器18c的反射光的束點是成為橫長的橢圓形(束點L2)。相反地反射面是比成像位置F1更高(接近感測器單元18a)的情況，入射至感測器18c的反射光的束點是成為縱長的橢圓形(束點L3)。

第6圖A是三次元形狀的反射面的俯視圖，第6圖B是第6圖A的VIb-VIb線的剖面圖，第6圖C是顯示將第6圖A的反射面的取樣點A中的反射光受光的感測器18c的反射光束點的示意圖。如第6圖A及第6圖B所示的反射面的模型是試料表面中包含斜面的隆起等的突起物。且第6圖D及第6圖E是各別顯示將取樣點B、C中的反射光受光的感測器18c的反射光束點的示意圖。由三次元形狀的反射面的最上點也就是取樣點A反射的反射光束點的重心G，是如第6圖C所示入射至感測器18c的中心O。反射位置是從取樣點A變化至各傾斜方向不同的取樣點B、C的情況，反射光束點的重心G是如第6圖D及第6圖E所示從感測器18c的中心O偏離。反射面是包含斜面的三次元形狀的情況，依存於反射面的傾斜方向，使反射光束點的重心G對於感測器18c的中心O的向量變化。

第7圖A是與第6圖A同樣的三次元形狀的反射面的俯視圖，第7圖B是第7圖A的VIIb-VIIb線的剖面圖。第7圖C~第7圖E是顯示在第7圖A的反射面的取樣點A(最上點)成像的檢查光是在取樣點A-C反射的情況的感測器18c上的各反射光束點的圖。且，第8圖A是顯示在第7圖B的反射面的取樣點A-C檢查光被反射的樣子的圖，第8圖B是由在第7圖B的反射面的取樣點A成像的檢查光掃描取樣點A-C的情況的感測器18c上的反射光束點的變化的圖。從感測器18c的中心O至反射光束點的重心G為止的距離是依存於反射面的傾斜角度而變化。如第8圖A所示被垂直照射在取樣點A-C的光束(檢查光L1-L3)，是對於取樣點A-C中的反射面的接平面由與入射角θ1對稱的反射角θ2反射(反射光L1'-L3')。此入射角θ1及反射角θ2是與從感測器18c的中心O至反射光束點的重心G為止的距離B1'、B2'(第8圖B)相關。入射角θ1及反射角θ2愈大，距離B1'、B2'愈大。且，如第7圖B所示由反射位置F4、F5從成像位置F3偏離的取樣點B、C反射的反射光束點的橢圓率，是依存於反射位置F4、F5的Z軸方向對於成像位置F3的距離變化。

如上述從感測器18c的中心O至反射光束點的重心G為止的向量，可以依據反射光束點的橢圓率的至少一方，使用後述的查找表和運算式算出試料表面的三次元形狀資訊。感測器18c的畫素數及尺寸，如此為了算出反射光束點的重心G及橢圓率而有必要設定成充分的值。後述的處理裝置30算出三次元形狀資訊用的成為基礎資訊的來自感測器18c的輸出資訊，是各畫素列的輸出加算值(包含波形資料等)也可以，將感測器輸出的各畫素2值化的資訊也可以。依據以上的原理，接著說明求得包含試料上的隆起形狀等的試料表面的傾斜角度、傾斜方向及高度的三次元形狀的方法的一例。

第9圖是顯示依據感測器單元18a的感測器18c的輸出資訊求得各取樣點中的試料表面的三次元形狀資訊的過程的流程圖。在以下的說明中雖說明將傾斜角度及傾斜方向由數值求得的例，但是例如傾斜角度，是如由大、中、小程度表現也可以。如此不是說明數值，而是說明角度的程度等的有關於角度的資訊和有關於方向的資訊輸出的例。

首先，處理裝置30(後述)是與藉由座標轉換電路33a(第18圖)而從R-θ座標被轉換成X-Y座標的取樣點的座標資訊相關連，將測量資訊記憶在記憶體31(第1圖)(步驟x1)。

處理裝置30，是依據各畫素的輸出資訊，測量：入射至感測器18c的反射光束點的重心G、及反射光束點的長軸及短軸的尺寸(步驟x2、x3)。反射光束點的重心G，是如第10圖被投影在感測器18c反射光束點的情況，藉由：界定束點的投影範圍的畫素(反射光入射的全部的畫素)，並界定投影範圍的中央的點而求得。且，如同圖所示依據從：在X軸方向並列的各畫素列(朝Y軸方向延伸的畫素列)中的受光畫素數、及在Y軸方向並列的各畫素列(朝X軸方向延伸的畫素列)中的受光畫素數，求得的受光畫素的分布而求得重心G也可以。依據感測器18c的輸出生成反射束點的畫像，依據畫像處理運算重心G也可以。使用畫像處理求得重心G的情況，例如除了將束點的輪廓抽出並運算其重心的手法以外，可以使用藉由生成距離畫像而求得重心G的手法等的各式各樣的重心算出法。束點的長軸及短軸也同樣，藉由畫像處理而求得尺寸也可以，求得束點被投影的畫素的X軸方向及Y軸方向的分布也可以。

接著，處理裝置30是求得：依據由步驟x2求得的束點重心、及基準位置Q(反射面是水平且與檢查光垂直交叉的情況的感測器上的反射光束點的重心位置)之間的距離及方向(向量)(步驟x4)。向量資訊的求得方法也可以適用各式各樣的手法。例如求得基準位置Q及反射光束點的重心G的X座標的偏離(ΔX)及Y座標的偏離(ΔY)，例如求得由預先被記憶在記憶體31的對角線的運算式等求得基準位置Q及反射光束點的重心G之間的距離。進一步藉由求得atan(ΔY/ΔX)，而算出反射光束點的重心G對於基準位置Q的方向(例如對於X軸的相對角)。有關方向是將對於X軸以外的特定的基準線的相對角輸出也可以，將數值以外的資訊輸出也可以。數值以外的資訊，是例如可以例示反射光束點的重心G是存在於以基準位置Q為中心的4象限之中的那一象限的大致的方向的資訊。

且在處理裝置30中從：依據步驟x3求得的束點的XY各軸方向的尺寸，或是受光畫素數等的資訊，求得束點的橢圓率(步驟x5)。

處理裝置30，是將如以上被求得的重心G的位置資訊和橢圓率，輸入至預先被登錄在記憶體31等的記憶媒體的查找表和運算式。藉此，對於試料表面，有關於光束照射點的傾斜角度的資訊、有關於傾斜方向的資訊、及有關於高度的資訊是被導引出(步驟x6)。查找表是顯示：反射光束點的重心位置及反射面的傾斜角度及傾斜方向的關係、和反射光束點的橢圓率及反射面的高度之間的相關關係的資訊，藉由參照此查找表，就可正確地求得光束照射點的形狀。

接著，處理裝置30，是將如以上的資訊與有關於取樣點的XY座標資訊相關連並記憶在記憶體31(步驟x7)。

在進一步本實施例中，處理裝置30，是使用：取樣點的XY座標、及在各取樣點被登錄的高度的資訊(Z座標)，藉由將各取樣點的傾斜角度及傾斜方向的資訊三次元地配列的而將三次元像構築(步驟x8)。此時，藉由在取樣點間移動地進行移動平均處理，而對於有關於傾斜方向和傾斜角度的資訊將雜訊成分除去也可以。與只有運算取樣點的高度資訊的情況相異，藉由也配合傾斜角度和傾斜方向進行移動平均處理就可以將試料表面的形狀更高分解能地表現。且，可取代使用移動平均法而作成隆起的表面形狀模型，藉由將此模型與各取樣點的各資訊一起抽出而將雜訊成分除去也可以。

第11圖A是顯示試料表面上的測量對象(在此例中為隆起)的表面形狀模型的一例的圖。藉由事先準備這種隆起表面的立體形狀模型，就可不依靠雜訊將隆起表面平滑地表現。使用移動平均法的情況，例如不是只有在掃描方向(取樣順)進行移動平均處理，而是也在與掃描軌跡垂直交叉的方向進行移動平均處理較佳。將取樣點的附近的XY雙方向的複數點的資訊包含在移動平均處理的基礎資訊的話，可以再現更平滑的表面。

又，在本實施例中雖說明了傾斜角度、傾斜方向及高度的3個資訊輸出的例，但不限定於此，例如將只有傾斜角度、只有傾斜方向、或是傾斜角度及傾斜方向的2個資訊輸出也可以。例如即使只有傾斜方向的分布，因為如第11圖B例示在形成有隆起處(虛線)使隆起被表現，所以可以把握隆起的概形。

第11圖B是顯示將被XY座標展開的取樣點、及各取樣點的傾斜角度及傾斜方向，向量表顯示的例。在同圖中傾斜角度愈大的取樣點，箭頭愈長。箭頭的方向是顯示各取樣點的傾斜方向(下行方向)。如此藉由可視化，就可以在虛線的位置目視確認如隆起的突起物存在。如同圖所示求得複數取樣點中的感測器18c輸出的向量資訊的分布的話，主要可以從方向成分將試料表面的三次元形狀推定(只有由傾斜方向資訊推定也可以)。

且依據感測器18c的中心O及反射光束點的重心G的位置資訊只有將試料表面的各取樣點的傾斜角度算出，將試料表面的三次元形狀推定也可以(第12圖A、第12圖B)。此情況，如第12圖A所示將在試料表面的斜面部分由規定間隔存在的取樣點A-D，由與照明束點L4的尺寸同等或是比其更小的間距掃描。Sa是在各取樣點A-D與試料接觸的接平面，藉由獲得多數的接平面Sa，試料的表面形狀就可獲得更近似折線。此外，藉由使用規定間隔的複數點(3點以上)由處理裝置30(後述)運算最近曲線，如第12圖B所示將試料表面的曲面形狀Sb推定也可以。

又，依據感測器單元18a的輸出將試料表面的例如明視野觀察畫像取得也可以。在感測器中具有複數畫素，是藉由將畫素的總輝度對於各座標點的反射光記錄就可以取得二次元畫像資料。

如以上，利用感測器18c輸出的資訊，與試料表面的三次元形狀(傾斜角度，方向或是高度)具有相關關係，藉由進行後述的運算處理就可以將試料表面的三次元形狀作為物理量測量。依據使用如此的相關關係的感測器輸出資訊的三次元形狀的運算，因為對於測量對象是例如平面立體、球面、曲面等其他的形狀也可以同樣地適用，所以可以將寬度寬的種類的三次元形狀作為精度高物理量測量。

-校正晶片-
校正晶片11A~11C(第2圖)是被設置在上述載台11中。校正晶片11A~11C，即使是在將可由本外觀檢查裝置檢查的之中最大的試料S設於載台11的狀態下，也被設置在比試料S更外周且可由至少1個感測器單元18a掃描的位置。

第13圖A是顯示校正晶片的一例的側面形狀的示意圖，第13圖B~第13圖D是檢查光在第13圖A的各取樣點A-C成像的情況的感測器18c中的反射光束點的示意圖。在第13圖A例示的校正晶片11A，是至少需要3個傾斜角不同的斜面。為了將後述的近似函數導出。在第13圖A例示的校正晶片11A中，斜面11a1~11a3的傾斜角θ，是例如5度、10度、15度的不同角度的已知的角度。在斜面11a1~11a3的傾斜方向所獲得的水平方向的距離L11a也是已知的長度。斜面11a1~11a3不限定於平面，曲面和球面也可以，校正晶片11A的剖面形狀不限定於如第13圖A所示的鋸齒形刀形狀。

將入射至感測器18c的反射光的反射面的傾斜角度及感測器18c上的反射光束點的重心G的位置的相關關係的基準資料作成的情況，首先在校正晶片11A的各斜面11a1~11a3上設定相同高度(成像位置F)的取樣點A-C。且，將檢查光照射在取樣點A-C將從成像位置F獲得的反射光由感測器單元18a受光。檢查光是在水平面成像的情況時在感測器18c的中心O形成圓形束點處，檢查光在斜面成像的情況時是對應斜面的傾斜角在感測器18c上從中心O使反射光束點的重心G移動。因此檢查光是在取樣點A-C成像的情況，對應斜面11a1~11a3的傾斜角θ如第13圖B~第13圖D在感測器18c上使反射光束點的重心G從中心O偏離。使用查找表和運算式將從此中心O的反射光束點的重心G的偏離量作圖，將近似函數導出(前述的第9圖的步驟x6)。將此近似函數與座標資訊相關連並登錄在處理裝置30的記憶體31(同步驟x7)。

藉由以上，可以將反射光反射的反射面的傾斜角度及入射至感測器18c的反射光束點的重心G的相關關係的基準資料作成。

又，第13圖A雖是顯示校正晶片11A的二次元的側面圖，但是校正晶片11A是立體形狀。可以例示：由將如第13圖A所示的側面朝深度方向由規定角度只有規定距離平行移動的軌跡而獲得的立體形狀，或是由將同圖的側面朝存在於此側面圖的左右其中任一的垂直軸周圍只有規定角度旋轉移動的軌跡而獲得的立體形狀。藉由使用此校正晶片11A將先前說明的試料表面的形狀測量程序(第9圖)實行並與已知的資訊相關連，就可以將反射面的傾斜資訊及反射光束點的重心G之間的相關關係的基準資料作成。

且將檢查光的光軸例如在取樣點A一致將XY座標固定，在其狀態下將載台由設定範圍朝Z軸方向移動，對於校正晶片11A的第13圖A所示的各取樣點A-C進行上述近似函數導出步驟。由此可以將反射光的反射面的高度及入射至感測器18c的反射光束點的橢圓率的相關關係的基準資料作成。基準資料是從對於複數點(例如也對於取樣點B、C)收集的資料作成也可以。

如校正晶片11A具備傾斜角不同的3個以上的斜面的校正晶片是具有1個的話，就可從其校正晶片的已知的形狀資訊(斜面的傾斜角、方向或是高度)及對於校正晶片的感測器18c的輸出資訊獲得基準資料。藉由使用此基準資料，就可以從感測器18c輸出資訊高精度地測量試料表面的三次元形狀。

除了第13圖A~第13圖D所說明的基準資料的作成方法以外，也有使用複數校正晶片的基準資料的作成方法。第14圖A是第1校正晶片的俯視圖，第14圖B是側面圖。第1校正晶片11B，是具有傾斜方向及傾斜角度不同的複數斜面11b1~11b12的已知的立體形狀的晶片。此第1校正晶片11B，是將四角錐作為基座以使頂部成為水平面的方式將三角形的4個側面曲面化的將立體多角形化的形狀。斜面11b1~11b4是最下側的斜面坡度最大。斜面11b5~11b8是從下第2個的斜面且坡度也是第2大。斜面11b9~11b12是從下第3個(最上)的斜面且坡度是最小。斜面11b9~11b12的上部即第1校正晶片11B的頂部是由水平面11b13所形成。對於水平面11b13，斜面11b9、11b5、11b1是例如在Y軸方向(+)側由此順序並列。同樣地，對於水平面11b13，斜面11b10、11b6、11b2是例如在R軸方向(或是X軸方向)(+)側由此順序並列。對於水平面11b13，斜面11b11、11b7、11b3是例如在Y軸方向(-)側由此順序並列。對於水平面11b13，斜面11b12、11b8、11b4是例如在R軸方向(或是X軸方向)(-)側由此順序並列。斜面11b1~11b12及水平面11b13是從俯視看寬度比從光源被射出的檢查光的光束點L0(第14圖A)的直徑更大地設定。第1校正晶片11B的斜面雖例示3段的情況，但是斜面是具有至少3段較佳，4段以上也可以。藉由將此第1校正晶片11B由感測器單元18a掃描，就可以將檢查光反射面的傾斜方向及傾斜角度及入射至感測器18c的反射光束點的重心的關係的基準資料作成。

第15圖A是第2校正晶片的俯視圖，第15圖B是側面圖。第2校正晶片11C，是具有高度不同的複數水平面11c1~11c5的已知的立體形狀的晶片。此第2校正晶片11C，是例如將水平面是相似形狀但厚度是不同的托板依序由大者從下呈同心狀重疊形成金字塔(角錐形物)型的形狀。簡易的方法，如藉由將墊片膠帶貼合作為托板就可以將第2校正晶片11C製作。墊片膠帶因為公差非常小所以可以將水平面11c1~11c5的高度正確地形成。由水平面11c1~11c5的順序每次一定間隔漸高。水平面11c1~11c5的寬度是比從光源被射出的檢查光的光束點L0(第15圖A)的直徑更大地設定。第2校正晶片11C的水平面雖例示為5段的情況，但是水平面至少具有3段即可，4段或是6段以上也可以。藉由將此第2校正晶片11C由感測器單元18a掃描，就可以將入射至檢查光反射面的高度及感測器18c的反射光束點的橢圓率的關係的基準資料作成。

使用校正晶片的已知的形狀資訊進行三次元形狀及感測器輸出資訊的校正的點是與使用校正晶片11A的情況同樣，但是使用如第1校正晶片11B及第2校正晶片11C之目的不同的2種類的校正晶片的情況時具有以下的優點。第1校正晶片是對於有關於反射面的角度資訊的資料取集，第2校正晶片是對於有關於反射面的高度資訊的資料取集各別特化。因此作成容易，且在資料收集的過程因為不需要高度和方向的調整的步驟所以可以短時間校正。

-控制裝置-
如第1圖所示，控制裝置20，是由記憶體21、主機CPU22、對準電路23、感測器輸出校正電路24、座標校正電路25、座標檢出電路26、測量資訊收集電路27、傳送電路28等所構成。

記憶體21，是將：檢查機10的控制程式、在檢查機10的控制所必要的常數、在資訊處理所必要的各種修正值、伴隨檢查機10的動作被收集的資料等記憶的記憶裝置。主機CPU22是將外觀檢查裝置的裝置整體控制的電路，在：控制裝置20的各電路、與檢查機10和處理裝置30通訊、朝控制裝置20的各電路和檢查機10指令或與處理裝置30之間將資訊收受。

對準電路23，是依據由照相機17或是光學顯微鏡15所產生的試料S的攝影畫像，將：θ方向對於被保持在載台11的試料S的R軸的旋轉位置偏離量、及試料S的旋轉中心及試料S的中心之間的中心位置偏離量，界定的電路。由對準電路23被算出的旋轉位置偏離量及中心位置偏離量，是作為修正由搬運裝置14所產生的起因於裝載時的試料S的位置的參差不一的測量資訊的座標資訊的誤差的座標修正值被記憶於記憶體21、31。對於由對準電路23所產生的座標修正值的算出原理是如後述。

感測器輸出校正電路24，是依據校正晶片的掃描資訊算出感測器18c的畫素的輸出修正值的電路。為了感測器輸出校正電路24的處理在攝影的校正晶片中，可以將第1校正晶片11B最佳地使用，但是只有使用具有3個以上不同角度的1個校正晶片，或是使用第2校正晶片11C也可以。由感測器輸出校正電路24被運算的輸出修正值是作為修正由畫素間的輸出值的參差不一所產生的各感測器單元18a的輸出的誤差的修正值，被記憶於記憶體21、31。對於由感測器輸出校正電路24所產生的輸出修正值的算出原理是如後述。

座標校正電路25，是依據由感測器單元18a獲得的校正晶片的畫像，將各感測器單元18a的位置三次元地測量的電路。在座標校正電路25中，依據被測量的各感測器單元18a的位置，使修正與由製作誤差和組裝誤差所起因而發生的各感測器單元18a的測量資訊相關連的座標資訊的誤差的座標修正值(第3圖的ΔX1、ΔY1、ΔZ1)被算出。且，在座標校正電路25中，也具備算出各感測器單元18a內的2種類的不同的光學系間的檢查光的成像位置的三次元的偏離量的功能。在座標校正電路25中，感測器單元18a內的2種類的光學系的成像位置的偏離量，是作為修正由此起因所發生的測量資訊的座標誤差的座標修正值被算出。進一步在座標校正電路25中，也具備依據由三次元測量裝置18及照相機17或是光學顯微鏡15所產生的校正晶片的攝影畫像，算出三次元測量裝置18及照相機17或是光學顯微鏡15之間的位置關係的功能。在座標校正電路25中，依據被算出的位置關係，使修正起因於三次元測量裝置18、照相機17或是光學顯微鏡15的製作誤差等的測量資訊的誤差的座標修正值被算出。為了由座標校正電路25所產生的以上的各座標修正值的算出，可以在攝影的校正晶片中，使用例示的校正晶片11A、第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的至少1個。由座標校正電路25被運算的各座標修正值是被記憶於記憶體21、31。對於由座標校正電路25所產生的各座標修正值的算出原理是如後述。

座標檢出電路26，是作為與感測器單元18a的輸出相關連之同步資訊，將從載台驅動裝置12被輸入的座標資訊輸出的電路。之後的感測器輸出是被附加了座標資訊的測量資訊。座標檢出電路26，是將從R驅動裝置12r、Y驅動裝置12y、Z驅動裝置12z及θ驅動裝置12t的各座標檢出編碼器被輸入的各驅動軸的同一時刻的座標資訊作為一組，朝測量資訊收集電路27輸出。

第16圖是顯示測量資訊收集電路及關係電路的連接關係的圖，第17圖是測量資訊收集電路的功能方塊圖。測量資訊收集電路27，是如同圖所示，具備訊號調整電路27a、AD轉換機27b及FPGA27c。訊號調整電路27a，是在朝AD轉換機27b的輸入之前先行將感測器單元18a的輸出調整的電路。AD轉換機27b，是將感測器單元18a的輸出從類比訊號轉換成數位訊號的電路。

FPGA27c，是包含非直線性修正電路27d、感測器輸出運算電路27e、27f、傳送資訊抽出電路27g。非直線性修正電路27d，是將感測器單元18a的暗電流的非直線性數值地修正的電路。感測器輸出運算電路27e、27f，是算出：感測器單元18a的各畫素的總輝度(同一時刻的輸出的總和)、各畫素的輸出的比率(同一時刻的各畫素的輸出比率)等的電路。

傳送資訊抽出電路27g，若試料S中的檢查領域是藉由操作末端40(第1圖)被指定的情況，對應其依據從主機CPU22被輸入的指定領域的座標資訊，將指定領域的測量資訊抽出的電路。指定領域是包含指定想直接獲得測量資訊的測量對象物的領域，由試料S的製造資訊(設計資訊等)和光學顯微鏡15等在事前取得的畫像資訊(縮略圖畫像)的試料資訊上對於測量對象物取得界限地被指定。本實施例的情況，將附隆起的晶圓的1個或是複數隆起作為測量對象物時，包含此隆起的被指定的領域是成為指定領域。此傳送資訊抽出電路27g，是具備：試料偏離修正電路27i、焦點偏離修正電路27j、感測器位置偏離修正電路27k，指定資訊抽出電路27m。

試料偏離修正電路27i，是依據由對準電路23被運算的試料S的旋轉位置偏離量及中心位置偏離量，修正與感測器單元18a的測量資訊同步地相關連的座標資訊的電路。

焦點偏離修正電路27j，是依據由座標校正電路25被運算的檢查光的成像位置的偏離量，修正與感測器單元18a的測量資訊被相關連的座標資訊的電路。

感測器位置偏離修正電路27k，是依據由座標校正電路25被運算的感測器單元18a間的位置偏離量，修正由與各感測器單元18a的測量資訊被相關連的座標資訊的感測器間的位置關係所產生的偏離的電路。在此感測器位置偏離修正電路27k中也實行，依據由座標校正電路25被運算的照相機17或是光學顯微鏡15及感測器單元18a之間的位置關係，修正與感測器單元18a的測量資訊被相關連的座標資訊的處理。

指定資訊抽出電路27m，是依據從主機CPU22被輸入的指定領域的座標資訊，從藉由極座標系的掃描而獲得的測量資訊將指定領域的測量資訊抽出的電路。指定領域，是在依據試料S的製造資訊(包含設計資訊)的預先被指定的領域，或是製造資訊，由照相機17或是光學顯微鏡15所產生的畫像資訊中，由操作末端40等事後被指定的領域。指定領域是例如矩形的領域，可以由：試料S中的XY座標系的原點、及形成矩形的對角的2點(Xs、Ys)、(Xe、Ye)的資訊界定。又，將圓形的試料S的全面作為指定領域(換言之部分不指定為領域)也可以。且，檢查領域也可考慮不指定矩形，而是指定極座標系的圓形。對於由指定資訊抽出電路27m所產生的指定領域的測量資訊的抽出原理是如後述。

傳送電路28，是將由指定資訊抽出電路27m被抽出的測量資訊朝處理裝置30串列傳送的電路。處理裝置30是與控制裝置20不同構成的情況，透過網路(LAN等)朝處理裝置30使測量資訊被傳送。

-處理裝置-
第18圖是處理裝置的功能方塊圖。如同圖所示，處理裝置30，是包含：記憶體31(第1圖)、指定資訊結合電路32a、重複處理電路32b。處理裝置30是，且具備座標轉換電路33a、測量對象物判別電路33b、有效測量資訊抽出電路34、輸出修正電路35a、測量電路35b、感測器位置偏離修正電路35c、特徵解析電路36、輸出電路37。

記憶體31，是將處理裝置30的處理程式和必要的常數、在資訊處理所必要的各種修正值、從控制裝置20被輸入的各種資訊等記憶的記憶裝置。特別是在本實施例中，在試料S的表面形狀的測量所必要的查找表是被存儲於記憶體31。將查找表記憶在記憶體21也可以。查找表，是感測器單元18a的各畫素的輸出比率、及將試料S的表面中的檢查光的反射面的高度及傾斜的關係預先規定者。在查找表中，反映：將第1校正晶片11B(第14圖A、第14圖B)由感測器單元18a掃描而獲得的測量資訊、及將第2校正晶片11C(第15圖A、第15圖B)由感測器單元18a掃描而獲得的測量資訊。不限定於第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的情況，掃描1個校正晶片11A的情況也同樣。又，在本實施例中從畫素的輸出比率算出高度資訊等用的資訊雖例示查找表，但是可以從輸出比率使高度資訊等正確地被算出的相關資料事前被給與較佳。因此，將輸出比率及高度及傾斜的關係邏輯或是近似地規定的數式作為相關資料朝準備好的構成變更也可以。

指定資訊結合電路32a，是將由指定資訊抽出電路27m被抽出的指定領域的測量資訊結合，成為1個指定領域的測量資訊的組的電路。重複處理電路32b，是在相鄰接的感測器單元18a的感測器單元18a的掃描範圍具有重複分情況時調整重複的資料的電路。調整方法，可考慮各種方法，如：只有採用重複資料之中其中任一的感測器單元18a的資料、對於同一座標的資料選擇總輝度的大值(或是小值)、或是將同一座標的值彼此取得平均等。

座標轉換電路33a，是從掃描與各感測器單元18a的測量資訊同步地被相關連的座標資訊時的極座標系(R、θ)轉換成試料S上的垂直交叉座標系(X、Y)的電路。測量對象物判別電路33b，是將被包含於指定領域的測量對象物的測量資訊界定的電路。測量對象物的測量資訊，可以藉由將與測量資訊被相關連的座標轉換後的座標資訊(X、Y)，與試料S中的測量對象物的已知的座標資訊(X、Y)對接而識別。在試料S中的測量對象物的已知的座標資訊(X、Y)中，使用試料S的製造資訊(包含設計資訊)也可以，例如事先把握在試料S的裝載時從照相機17或是光學顯微鏡15所產生的試料S的攝影畫像也可以。

有效測量資訊抽出電路34，是判別被界定的測量對象物的測量資訊的有效性，只有將有效的資料抽出的電路。例如對於感測器單元18a的各畫素的總輝度設定門檻值並記錄在記憶體21、31，只有將各點的測量資訊之中總輝度是門檻值以上者作為有效資料抽出。畫素的總輝度未滿門檻值的資料，是推定為受到感測器18c的漸暈等的影響而缺乏有效性的資料而被丟棄。

輸出修正電路35a，是使用由感測器輸出校正電路24被算出的輸出修正值，修正感測器單元18a的畫素間的輸出值的參差不一的電路。測量電路35b，是依據從記憶體31被讀出的查找表，由從感測器單元18a被輸入的測量資訊，運算三次元的形狀的試料S的表面的高度資訊、傾斜資訊的至少一方的電路。依據由測量電路35b被算出的資訊的話，除了測量座標的反射面的高度以外，可以識別：反射面是水平面或斜面，斜面的話傾斜角度是那一程度。感測器位置偏離修正電路35c，是依據由座標校正電路25獲得的座標修正值，修正起因於感測器單元18a彼此的設置高度的高度方向的參差不一的測量資訊(高度資訊)的誤差的電路。

特徵解析電路36，是對應操作者的要求操作，將依據由測量電路35b獲得的測量資訊被檢出的突起物的形狀與資料庫對照分類的電路。輸出電路37，是將經過以上的各電路的處理而獲得的試料S的測量對象物的測量資訊的指定形式的測量結果檔案作成地輸出的電路。測量結果檔案是被記錄在記憶體21、31，對應操作藉由主機CPU22被讀出，朝操作末端40的監視器或是其他的輸出裝置(印表機等)被輸出。測量結果檔案，是例如可以作為高度及傾斜的地圖資料輸出，將試料S的全面的資料取得也可以，限定於指定領域的資料取得也可以。且在測量結果檔案中，包含各種修正值和各畫素的各輸出等也可以。

-感測器輸出校正-
由感測器輸出校正電路24算出各感測器單元18a的感測器18c的各畫素的輸出修正值的情況，例如由各感測器單元18a掃描第1校正晶片11B。檢查光的照度是以一定作為前提。此時，首先將檢查光照射在第1校正晶片11B的中央的水平面11b13，朝Z軸方向將載台11移動使在水平面11b13成像。其後，例如在XY座標系將載台11往復移動地掃描第1校正晶片11B，將各畫素的測量結果同時收集。由此對於水平面11b13的傾斜方向及傾斜角度不同的12的斜面的測量值是各別由畫素獲得。感測器輸出校正電路24，是對於同一面在畫素的輸出具有超過門檻值(設定值)的參差不一的話，將此參差不一修正並算出使對於各斜面畫素的輸出偏差可收納於門檻值以下的修正係數，記錄在記憶體21、31。將以上的處理對於各感測器單元18a同樣地實行。

又，修正係數是在由感測器單元18a所產生的測量動作(試料檢查)之前先行獲得即可，一旦算出的修正係數可以與其後的測量共用。但是，因為光學系的狀態會伴隨外觀檢查裝置的使用時間的經過而變化，所以在每一定期間或是一定的測量次數將修正係數算出較佳。測量精度是被最優先的情況時，在每次測量前求得修正係數也可以。且，雖例示了在每算出上述的感測器輸出的修正係數就將第1校正晶片11B由XY座標系掃描的情況，但是依據由Rθ極座標系掃描的測量資訊求得修正係數也可以。在畫素的輸出校正中使用第1校正晶片11B較佳，但使用之前例示的校正晶片11A或是第2校正晶片11C也可考慮。

且測量水平面11b13時，畫素的輸出是全部一致的Z座標是未被發現情況時，推測感測器單元18a的光軸是偏離設計。此情況，一邊看畫素的輸出比率一邊尋找反射光束點的形狀被推定為圓形的Z座標，將此Z座標作為成像位置。作為將此時的圓形束點的重心及感測器18c的中心之間的距離起因於光軸的偏離的輸出誤差修正的修正值算出，反映在測量資訊也可以。

-檢查裝置間的位置校正-
在座標校正電路25中，如前述具備算出三次元測量裝置18及光學顯微鏡15(或是照相機17)的位置關係的功能。由座標校正電路25算出三次元測量裝置18及光學顯微鏡15(或是照相機17)的位置關係的情況，後述的試料對準之後，由光學顯微鏡15(或是照相機17)將包含校正晶片的領域的畫像取得。其後，將載台11移動，由至少1個感測器單元18a獲得同一領域的畫像。座標校正電路25，是將由光學顯微鏡15(或是照相機17)獲得的畫像及由感測器單元18a獲得的畫像對照。且，將畫像上的校正晶片的位置對位將2個畫像間的偏離，作為修正在三次元測量裝置18、照相機17或是光學顯微鏡15的製作誤差等所起因而發生的測量資訊的座標誤差的座標修正值算出。

又，此修正值是先行在由感測器單元18a所產生的測量動作(試料檢查)獲得即可，一旦算出的修正係數可以與其後的測量共用。但是，因為光學系的狀態會伴隨外觀檢查裝置的使用時間的經過而變化，所以在每一定期間或是一定的測量次數將修正係數算出較佳。測量精度是被最優先的情況時，在每次測量前求得修正係數也可以。且，在算出上述的座標修正值時掃描的校正晶片中，可以使用校正晶片11A、第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的至少1個。且，雖例示了由XY座標系掃描校正晶片的情況，但是即使依據由Rθ極座標系所掃描的測量資訊仍可以求得座標修正值。由光學顯微鏡15(或是照相機17)所產生的校正晶片的畫像取得，可以兼具試料對準時的畫像取得。由感測器單元18a所產生的校正晶片的畫像取得動作，是可以兼具其他的校正動作時的畫像取得動作。

-感測器單元的位置校正-
在座標校正電路25中依據各感測器單元18a的三次元位置資訊，使修正與各感測器單元18a的測量資訊被相關連的座標資訊的誤差的座標修正值(第3圖的ΔX1、ΔY1、ΔZ1)被算出。算出座標修正值(ΔX1、ΔY1、ΔZ1)時，首先由各感測器單元18a將校正晶片由XY座標系掃描。將由此獲得的高度地圖與校正晶片的已知的形狀資料對照，對於各感測器單元18a將位置偏離量作為座標修正值(ΔX1、ΔY1、ΔZ1)算出。在校正晶片的已知的形狀資料中，可以使用校正晶片的製造資訊(包含設計資訊)。

又，此修正值是先行在由感測器單元18a所產生的測量動作(試料檢查)獲得即可，一旦算出的修正係數可以與其後的測量共用。但是，因為光學系的狀態會伴隨外觀檢查裝置的使用時間的經過而變化，所以在每一定期間或是一定的測量次數將修正係數算出較佳。測量精度是被最優先的情況時，在每次測量前求得修正係數也可以。且，在算出座標修正值(ΔX1、ΔY1、ΔZ1)時掃描的校正晶片中，可以使用第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的至少1個。且，雖例示了由XY座標系掃描校正晶片的情況，但是即使依據由Rθ極座標系所掃描的測量資訊仍可以求得座標修正值。由感測器單元18a所產生的校正晶片的畫像取得動作，是可以兼具其他的校正動作時的畫像取得動作。

-感測器單元的成像位置校正-
在座標校正電路25中，如前述具備算出同一的感測器單元18a中的2種類的不同的光學系的檢查光的成像位置的三次元的偏離量的功能。實行此功能的情況，例如由同一的感測器單元18a的2種類的光學系將同一的校正晶片同時掃描，將由各別的輸出而獲得的校正晶片的2個高度地圖對照。各光學系的成像位置的偏離量，是作為修正由此起因所發生的測量資訊的座標誤差的座標修正值被算出。

又，此修正值是先行在由感測器單元18a所產生的測量動作(試料檢查)獲得即可，一旦算出的修正係數可以與其後的測量共用。但是，因為光學系的狀態會伴隨外觀檢查裝置的使用時間的經過而變化，所以在每一定期間或是一定的測量次數將修正係數算出較佳。測量精度是被最優先的情況時，在每次測量前求得修正係數也可以。且，在算出上述的座標修正值時掃描的校正晶片中，可以使用校正晶片11A、第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的至少1個。且，雖例示了由XY座標系掃描校正晶片的情況，但是即使依據由Rθ極座標系所掃描的測量資訊仍可以求得座標修正值。由感測器單元18a所產生的校正晶片的畫像取得動作，是可以兼具其他的校正動作時的畫像取得動作。

-試料對準-
第19圖A及第19圖B是試料對準的概念的說明圖。在如這些的圖所示的試料S中，在X軸方向及Y軸方向陣列狀地形成有晶片。藉由搬運裝置14將試料S裝載在外觀檢查裝置時，將此試料S的畫像由照相機17或是光學顯微鏡15取得。對準電路23，是將由此畫像上試料S中的XY座標系的X軸(在第19圖A中朝左右延伸的晶片的短邊)及R軸之間的傾斜(θ座標)作為試料S的旋轉位置偏離量算出。此時，以使試料S中的XY座標系的X軸與R軸成為平行的方式將載台11旋轉也可以(將旋轉位置偏離量設成零也可以)。

接著，在3個晶片T1-T3中事先指定各別對應的圖型Tp，將載台11只有旋轉θ1使照相機17或是光學顯微鏡15將試料S的畫像取得。其後，將載台11只有旋轉θ2(≠θ1)由相同要領將試料S的畫像取得。此時，將朝θ1移動時的載台旋轉方向及朝θ2移動時的載台旋轉方向設成同一，藉由迴避往復動作使精度提高被期待。對準電路23，是從這些θ1、θ2的畫像上的各3個圖型Tp的位置關係由三角測量的原理將試料S的旋轉中心(R、Y、θ)界定，將試料S的旋轉中心及試料S的中心之間的位置關係(R、θ)作為中心位置偏離量算出。又，將未進行圖型的形成的晶圓作為試料S的情況時，可以取代圖型Tp而利用如V形缺口的各角的特徵點。

以上的試料S的旋轉位置偏離及中心位置偏離的界定處理，是每次藉由搬運裝置14使試料S被裝載在外觀檢查裝置時藉由對準電路23被實行。

-指定領域及測量對象物的抽出-
第20圖A是顯示試料中的指定領域及測量對象物的一例的圖，第20圖B是指定領域及測量對象物的抽出的概念的說明圖。首先說明特定的測量對象物的測量的概要的話，如這些的圖所示的晶片T是形成於試料S的晶片的1個。將試料S的特定的一部分檢查的情況，如前述由操作末端40等指定檢查領域。如第20圖A的左圖(a)及第20圖B所示在某晶片T內進行如指定領域M1-M3的領域指定。代表地擴大指定領域M3的話，如第20圖A的中央圖(b)所示在指定領域M3中包含複數隆起N1。指定領域M3，是由在試料S中在XY座標系形成對角的2個點(Xs、Ys)及點(Xe、Ye)被定義的矩形的領域。在第20圖A的中央圖(b)中例示，在隆起N1的配列的周圍至少1個(在例中6個)成為基準的測量點N2是藉由操作末端40等被指定的情況。在此例中隆起N1是測量對象物，如第20圖A的右圖(c)放大顯示對於各隆起N1將複數測量點N3測量。如第20圖A的右圖(c)的一部分例示，測量點N3是例如呈格子狀被配列的點。依據從俯視看被各隆起N1的輪廓包圍的複數測量點N3的測量資訊，由測量電路35b藉由多點抽出使各隆起N1的高度和形狀正確地被運算。藉由將此測量結果輸出確認，就可以如意圖地檢查是否形成有各隆起N1。各隆起N1的輪廓的座標，是由試料S的製造資訊和光學顯微鏡15或是照相機17的畫像等被界定。

又，具有將試料S的表面中未形成有隆起N1的部分(例如測量點N)作為基準，測量了隆起N1的高度，即從測量點N2的隆起N1的突出量的情況。此情況，藉由從藉由感測器單元18a所測量的隆起N1的高度，將所測量的最接近的測量點N2的高度減去，就可以在測量電路35b中正確地算出從測量點的隆起N1的突出量。

將這種試料S部分地測量的情況，不是從控制裝置20將全部的測量資訊朝處理裝置30輸出，而是只有由指定資訊抽出電路27m被抽出的指定領域的資訊朝處理裝置30被輸出。此時的指定資訊抽出電路27m的處理的具體例，首先是將指定領域的座標轉換成極座標系(R、θ)，由極座標系將該當指定領域內的座標的測量資訊抽出。同一的指定領域的測量資訊的資料群，是各R座標(掃描圈數)的圓弧上的資訊的集合。在指定資訊抽出電路27m中，該當指定領域的測量資訊是依據座標資訊被識別，將開始碼ds及終了碼de作為識別資訊給與將各R座標的資料列抽出，只有將這些資料列朝處理裝置30輸出。

例如第20圖B的例，指定領域M2的測量資訊，是

R座標是從R1至Rm為止的複數資料列被抽出地被發訊。同一R座標的資料列是被傳送的最小單位。對於單一的資料列，是只有在開始碼ds附加(R、θ)的座標資訊，對於此後續的資料d1…是與R座標的資料開始碼ds共用而只有θ座標的資料構成的話，朝處理裝置30發訊的資料量被抑制。

-效果-
(1)依據本實施例，藉由評價感測器單元18a的各畫素的輸出資訊，不是只有試料S的表面的高度資訊，也可以測量傾斜方向或是傾斜角度。因為不是只有獲得試料表面的高度資訊，也可以將傾斜資訊同時獲得，所以可以將試料表面的三次元形狀精度佳地測量。

(2)由Rθ的極座標系掃描的情況時，與由XY座標系往復掃描的情況(例如1m/s)相比可以由非常高速掃描試料S。如此依據本實施例，藉由Rθ的極座標，可以將試料S的表面的三次元形狀精度佳地高速測量。且對於試料S上的一測量點，只由感測器單元18a的輸出，就可以將高度、傾斜方向、傾斜角度的資訊的其中任一或是全部同時獲得，雖可獲得多樣的測量移資訊但裝置構成簡單。此點也是優點。

(2)將試料S由螺旋狀的軌跡掃描的情況，由朝R方向一方側的載台移動及朝θ方向一方側的載台旋轉就可完結掃描動作。因此與由XY座標系將載台往復動作的情況相比，可以實現由掃描動作控制的容易化及載台機構的小型化所產生的便宜空間效率優異的裝置。

(3)且藉由將第1校正晶片11B測量，就可以正確地求得：從感測器18c的各畫素的輸出資訊被推定的反射光束點的重心G、及成為試料表面的傾斜方向及傾斜角度的關係的基準，之間的相關關係。此外，藉由將第2校正晶片11C測量，就可以正確地求得：從感測器18c的各畫素的輸出資訊被推定的反射光束點的形狀的橢圓率、及成為試料表面的高度的關係的基準，之間的相關關係。使用1個校正晶片11A的情況也同樣。如此依據由第1校正晶片11B及第2校正晶片11C的感測器單元18a所產生的測量資訊，將高度資訊及傾斜資訊的要素分離將畫素的輸出資訊之間的相關關係評價，依據其評價預先作成查找表。將這種高精度的查找表例如從記憶體31讀出，由測量電路35b使試料表面的三次元形狀的高度和傾斜被算出。這種高精度的查找表也可大大地貢獻於試料的表面形狀的測量精度。

(4)因為可以藉由感測器輸出校正電路24修正感測器單元18a的畫素間的輸出值的誤差，所以可以確保測量資訊的高信賴性。

(5)藉由具備從載台11的旋轉中心的距離不同的複數感測器單元18a，藉由只有感測器單元18a的佈局配置的徑方向間隔分將載台11朝R方向掃描，就可以將試料S廣域地掃描。如上述因為座標資訊是包含感測器類的位置地被高度管理，所以即使由複數感測器單元18a將測量範圍分擔，也可以獲得由感測器的個體差所產生的測量精度的參差不一是幾乎沒有的高精度的測量資訊。

(6)進一步，可以藉由指定資訊抽出電路27m只有將從試料S的整體被指定的一部分的指定領域測量。因此每當實施試料檢查時可以大幅地減輕控制裝置20和處理裝置30的有關於資料處理的運算量。此點也可貢獻於檢查速度的提高，且具有可抑制在控制裝置20和處理裝置30所要求的運算能力的優點。且，因為如上述成為高度的座標管理，所以每當只有將指定領域測量時可以由試料S的縮略圖畫像等設定指定領域實行檢查，可以確保良好的操作性。

-變形例-
雖為了獲得效果(6)而藉由指定資訊抽出電路27m只有試料S中的指定領域的測量資訊就可以進行資料處理的構成，但是只要可獲得本質的效果(1)的話，指定資訊抽出電路27m不一定必要。例如在控制裝置20和處理裝置30的運算能力具有多餘，在全部的測量資訊不特別需要時間的情況時，指定資訊抽出電路27m可省略。

且雖舉例說明了為了獲得效果(5)而具備複數感測器單元18a的構成的例，但是只要可獲得效果(1)的話，感測器單元18a不一定必要是複數。由複數感測器單元18a分擔來將掃描時間縮短的優點小的情況時，由1個感測器單元18a將試料S全面掃描的構成也可以。

雖為了獲得效果(4)而藉由感測器輸出校正電路24修正各感測器單元18a的畫素間的輸出值的誤差的構成，但是只要可獲得效果(1)的話，感測器輸出校正電路24不一定必要。例如在外觀檢查裝置的製作階段選擇使用使畫素的輸出值被調整的感測器18c的情況等，感測器輸出的構成的必要性較低的情況時，感測器輸出校正電路24可省略。且，可取代由感測器輸出校正電路24所產生的輸出校正，藉由各畫素的電路的物理的調整來抑制輸出值的參差不一也可被考慮。

雖為了獲得效果(3)而具備第1校正晶片11B和第2校正晶片11C的構成，但是此點因為也可獲得效果(1)所以不一定必要。例如藉由將形成校正晶片的構成用的試料載置在載台11，將該校正晶片測量，也可以獲得接近的效果。對於校正晶片的種類和形狀，不一定必要準備複數種，對於形狀也可對應欲求得的關係資料適宜地變更。

且雖舉例說明了與效果(2)相關連由座標校正電路25和對準電路23算出各種的座標修正值的構成的例，但是此點因為也可獲得效果(1)所以不一定必要。例如若藉由搬運裝置14的精度提高而使裝載時的試料S的定位精度在將來顯著提高的情況時，試料對準的必要性下降，對準電路23是具有可以省略的可能性。對於座標校正電路25，外觀檢查裝置和感測器類的製作精度若顯著提高而使製作誤差可以忽視的層級為止小的話，也具有可以省略的可能性。且製作誤差可在外觀檢查裝置和感測器類的製作階段被精度佳地測量的話，藉由利用該資料，就可省略座標校正電路25。

G‧‧‧反射光束點的重心位置

M1-M3‧‧‧指定領域

N1‧‧‧隆起

S‧‧‧試料

10‧‧‧檢查機

11‧‧‧載台

11A‧‧‧校正晶片

11a1~11a3‧‧‧斜面

11B‧‧‧第1校正晶片(校正晶片)

11b1~11b12‧‧‧斜面

11b13‧‧‧水平面

11C‧‧‧第2校正晶片(校正晶片)

11c1~11c5‧‧‧水平面

12‧‧‧載台驅動裝置

12r‧‧‧R驅動裝置

12t‧‧‧θ驅動裝置

12y‧‧‧Y驅動裝置

12z‧‧‧Z驅動裝置

13‧‧‧載台控制裝置

14‧‧‧搬運裝置

15‧‧‧光學顯微鏡

16‧‧‧對準裝置

16a‧‧‧偏芯檢出感測器

17‧‧‧照相機

18‧‧‧三次元測量裝置

18a‧‧‧感測器單元

18b‧‧‧圓筒狀透鏡

18c‧‧‧感測器

19‧‧‧AF控制裝置

20‧‧‧控制裝置

21、31‧‧‧記憶體

23‧‧‧對準電路

24‧‧‧感測器輸出校正電路

25‧‧‧座標校正電路

26‧‧‧座標檢出電路

27‧‧‧測量資訊收集電路

27a‧‧‧訊號調整電路

27b‧‧‧AD轉換機

27d‧‧‧非直線性修正電路

27e、27f‧‧‧感測器輸出運算電路

27g‧‧‧傳送資訊抽出電路

27i‧‧‧試料偏離修正電路(座標修正電路)

27j‧‧‧焦點偏離修正電路(座標修正電路)

27k‧‧‧感測器位置偏離修正電路(座標修正電路)

27m‧‧‧指定資訊抽出電路

28‧‧‧傳送電路

30‧‧‧處理裝置

31‧‧‧記憶體

32a‧‧‧指定資訊結合電路

32b‧‧‧重複處理電路

33a‧‧‧座標轉換電路

33b‧‧‧測量對象物判別電路

34‧‧‧有效測量資訊抽出電路

35a‧‧‧輸出修正電路

35b‧‧‧測量電路

35c‧‧‧感測器位置偏離修正電路

36‧‧‧特徵解析電路

37‧‧‧輸出電路

40‧‧‧操作末端

[第1圖]顯示本發明的一實施例的外觀檢查裝置的整體構成的示意圖

[第2圖]顯示在第1圖的外觀檢查裝置所具備的對準裝置及三次元測量裝置之間的位置關係的示意圖

[第3圖]顯示感測器單元對於設計位置的位置偏離的樣子的圖

[第4圖]顯示通過了在第3圖的感測器單元所具備的感測器單元的圓筒狀透鏡之反射光的剖面形狀的變化的圖

[第5圖]從反射光的入射方向所見的感測器單元的感測器的示意圖

[第6圖A]三次元形狀的反射面的俯視圖

[第6圖B]第6圖A的VIb-VIb線的剖面圖

[第6圖C]顯示將第6圖A的反射面的取樣點A中的反射光受光了的感測器的反射光束點的示意圖

[第6圖D]顯示將第6圖A的反射面的取樣點B中的反射光受光了的感測器的反射光束點的示意圖

[第6圖E]顯示將第6圖A的反射面的取樣點C中的反射光受光了的感測器的反射光束點的示意圖

[第7圖A]三次元形狀的反射面的俯視圖

[第7圖B]第7圖A的VIIb-VIIb線的剖面圖

[第7圖C]顯示在第7圖A的反射面的取樣點A成像的檢查光是在取樣點A反射的情況的感測器上的反射光束點的圖

[第7圖D]顯示在第7圖A的反射面的取樣點A成像的檢查光是在取樣點B反射的情況的感測器上的反射光束點的圖

[第7圖E]顯示在第7圖A的反射面的取樣點A成像的檢查光是在取樣點C反射的情況的感測器上的反射光束點的圖

[第8圖A]顯示在第7圖B的反射面的取樣點A-C使檢查光反射的樣子的圖

[第8圖B]顯示由在第7圖B的反射面的取樣點A成像的檢查光掃描取樣點A-C的情況的感測器18c上的反射光束點的變化的圖

[第9圖]顯示依據感測器單元的輸出求得各取樣點中的試料表面的三次元形狀的形狀資訊的過程的流程圖

[第10圖]入射至感測器的反射光束點的重心及橢圓率的運算方法的說明圖

[第11圖A]試料表面的測量對象的表面形狀模型的圖

[第11圖B]只有從傾斜資訊將試料的表面形狀推定的概念圖

[第12圖A]顯示在試料表面的取樣點使檢查光反射的樣子的圖

[第12圖B]從傾斜方向資訊將試料的表面形狀推定的概念圖

[第13圖A]顯示校正晶片的一例的側面形狀的示意圖

[第13圖B]在第13圖A的取樣點A使檢查光成像的情況的感測器中的反射光束點的示意圖

[第13圖C]在第13圖A的取樣點B使檢查光成像的情況的感測器中的反射光束點的示意圖

[第13圖D]在第13圖A的取樣點C使檢查光成像的情況的感測器中的反射光束點的示意圖

[第14圖A]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的第1校正晶片的俯視圖

[第14圖B]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的第1校正晶片的側面圖

[第15圖A]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的第2校正晶片的俯視圖

[第15圖B]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的第2校正晶片的側面圖

[第16圖]顯示在第1圖的外觀檢查裝置所具備的測量資訊收集電路及關係電路的連接關係的圖

[第17圖]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的測量資訊收集電路及傳送電路的功能方塊圖

[第18圖]在第1圖的外觀檢查裝置所具備的處理裝置的功能方塊圖

[第19圖A]試料對準的概念的說明圖

[第19圖B]試料對準的概念的說明圖

[第20圖A]顯示試料中的指定領域及測量對象物的一例的圖

[第20圖B]試料中的指定領域及測量對象物的抽出的概念的說明圖

Claims (12)

1. 一種外觀檢查裝置，具有： 將檢查光射出的光源；及 將試料保持的載台；及 以使前述檢查光掃描前述試料的方式將前述載台驅動的載台控制裝置；及 具有複數畫素且將來自前述試料的反射光受光的感測器；及 將來自前述感測器的輸出資訊、及入射的反射光反射的反射面的傾斜角度或是傾斜方向的相關關係也就是第1基準資料，預先登錄的記憶體；及 依據前述第1基準資料，從前述感測器的輸出資訊將前述試料的表面的傾斜角度或是傾斜方向運算地輸出的處理裝置。
2. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中， 前述記憶體，是將來自前述感測器的輸出資訊、及前述反射面的高度的相關關係也就是第2基準資料，預先記憶， 前述處理裝置，是從前述感測器的輸出資訊將反射光束點的橢圓率算出，依據前述第2基準資料算出前述試料的表面的高度。
3. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中， 來自前述感測器的輸出資訊，是有關於由前述感測器上的基準位置及前述感測器受光之反射光束點的位置或是形狀的資訊。
4. 如申請專利範圍第3項的外觀檢查裝置，其中， 具備：具有傾斜角度不同的3個以上的斜面，被設置在前述載台的已知的立體形狀的校正晶片， 前述處理裝置，是依據：來自將前述校正晶片測量並算出的前述感測器的輸出資訊、及前述校正晶片的形狀資訊的關係，算出前述相關關係。
5. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中，具備： 具有傾斜方向及傾斜角度不同的複數斜面且被設置在前述載台的已知的立體形狀的第1校正晶片、及 具有高度不同的複數水平面且被設置在前述載台的已知的立體形狀的第2校正晶片， 前述相關關係，是依據：可測量前述第1校正晶片的前述感測器上的反射光束點的重心位置及前述試料的表面的傾斜方向及傾斜角度的關係、及可測量前述第2校正晶片的前述反射光束點的橢圓率及前述試料的表面的高度的關係，而作成的查找表。
6. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中， 具備將與前述感測器的輸出相關連的極座標系的座標資訊轉換成前述試料的垂直交叉座標系的座標資訊的座標轉換電路。
7. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中，具備： 被設置在前述載台的已知的立體形狀的校正晶片；及 依據前述校正晶片的測量資訊算出前述感測器的複數畫素的輸出修正值的感測器輸出校正電路、及 將前述感測器的畫素間的輸出的偏離由前述輸出修正值修正的輸出修正電路。
8. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中，具備： 被設置在前述載台的已知的立體形狀的校正晶片；及 從前述載台的旋轉中心的距離不同的複數前述感測器；及 對照由前述複數感測器獲得的前述校正晶片的畫像，測量前述複數感測器的位置關係算出座標修正值的座標校正電路；及 將由與各感測器的輸出相關連的座標資訊的感測器間的位置關係所產生的偏離依據前述座標修正值修正的座標修正電路。
9. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中， 具備：依據畫像界定：被保持在前述載台的試料的θ方向對於前述R軸的旋轉位置偏離量、及將前述試料的旋轉中心及前述試料的中心之間的中心位置偏離量，的對準電路。
10. 如申請專利範圍第9項的外觀檢查裝置，其中， 具備：依據前述旋轉位置偏離量及前述中心位置偏離量，修正與測量資訊相關連的座標資訊的座標修正電路。
11. 如申請專利範圍第1項的外觀檢查裝置，其中，具備： 依據前述試料的製造資訊或是畫像資訊，從由極座標系的掃描獲得的測量資訊將前述試料的指定領域的測量資訊抽出的指定資訊抽出電路；及 將由前述指定資訊抽出電路被抽出的前述指定領域的測量資訊結合的指定資訊結合電路；及 將由前述指定資訊結合電路被結合的前述指定領域的測量資訊從前述極座標系轉換成垂直交叉座標系的座標轉換電路。
12. 如申請專利範圍第11項的外觀檢查裝置，其中， 在表面形成有隆起的晶圓是前述試料，包含前述隆起的指定的領域是前述指定領域。