検査装置、及び検査方法
【課題】欠陥の捕捉率、及び分類性能を向上させる。
【解決手段】互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、を成す。
【解決手段】互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、を成す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線群を含む回路パターンが形成された被検査物の欠陥を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、半導体基板（ウエハ）表面の異物は、配線の絶縁不良や短絡等の不良原因になり、微細な異物は、キャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。これらの異物は、搬送装置の可動部から発生したもの、人体から発生したもの、プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料に混入していたものなどが種々の原因により種々の状態で混入する。また、液晶表示素子の製造工程でも、パターン上に異物が混入して何らかの欠陥が生じると、液晶表示素子は表示素子として使えないものになってしまう。さらに、プリント基板の製造工程でも状況は同じであって、異物の混入はパターンの短絡、接触不良の原因となる。
【０００３】
このような半導体基板の表面に付着している異物を検出する技術は、特許文献１乃至９に開示されている。例えば、特許文献１には、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にするものが開示されている。また、特許文献２には、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板表面の異物からの散乱光を検出し、この検出した異物をレーザフォトルミネッセンス、あるいは２次Ｘ線分析（ＸＭＲ）などの分析技術で分析するものが開示されている。
【０００４】
また、異物を検査する技術として、半導体基板（ウエハ）の表面にコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパターンから射出する光を空間フィルタで除去し、繰り返し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が知られている。また、特許文献３には、ウエハ表面に形成された回路パターンの主要な直線群の方向に対して４５度傾斜した方向から照明光を照射し、主要な直線群からの０次回折光を対物レンズの開口内に入力させないようにして、異物を検出する異物検査装置が開示されている。この特許文献３では、主要な直線群ではない他の直線群を空間フィルタで遮光することについても開示されている。また、特許文献４乃至９には、異物等の欠陥検査装置及びその方法に関する技術が開示されている。なお、特許文献１０，１１には、空間フィルタの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−８９３３６号公報（第１図、５ページ上段右欄）
【特許文献２】特開昭６３−１３５８４８号公報（第１図）
【特許文献３】特開平１−１１７０２４号公報（特許請求の範囲 ４）
【特許文献４】特開平１−２５０８４７号公報
【特許文献５】特開平６−２５８２３９号公報
【特許文献６】特開平６−３２４００３号公報
【特許文献７】特開平８−２１０９８９号公報
【特許文献８】特開平８−２７１４３７号公報
【特許文献９】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献１０】特開平５−２１８１６３号公報
【特許文献１１】特開平６−２５８２３９号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至９の技術では、繰り返しパターンや非繰り返しパターンが混在する半導体基板上の微細な異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速で検出することは容易にできない。すなわち、特許文献１乃至９では、たとえばメモリのセル部等の繰り返し部分以外の部分では、検出感度（最小検出異物寸法）が著しく落ちるという課題がある。
また、照明光を透過するような酸化膜上では、感度が著しく落ち、微細な異物等の欠陥を検出できないという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１乃至９では、半導体製造工程の量産立上げ時と量産ラインとが区別されておらず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量産ラインでも適用されている。量産ラインでは異物発生をいち早く感知し対策を施す必要があるが、各特許文献記載の欠陥検査装置は装置規模が大きくなり、独立して設置せざるをえない構成であるため、製造ラインで処理した半導体基板、液晶表示素子基板及びプリント基板を検査装置の設置エリアに持ち込んで異物及び欠陥の検査を実行する必要がある。したがって、これら基板の搬送、異物及び欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しくなり、抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得ることは難しくなる。また、このような構成には人手が必要でもある。
【０００８】
ところで、半導体欠陥には、大きさが異なったり、突起物あるいは窪み等の多種類の欠陥が存在し、これらを分類することが要求される。この点、特許文献１乃至９では、半導体基板の法線方向に対し傾斜して照明した場合において、照明の入射方向と反対側から散乱光を検出するのみであるので、分類される欠陥の種類が限定される。
【０００９】
そこで、本発明は、分類される欠陥の種類を増加させることができる検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の検査装置は、互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、を有することを特徴とする。
さらに、スリット状ビームの入射方向と平面的に対向する方向から被検査物に照明する他のスリット状ビームを照射する。
具体的には、上記目的を達成するために、本発明の欠陥検査方法は、長手方向にはほぼ平行光からなるスリット状ビームを、回路パターンが形成された被検査対象基板に対して、該基板の法線方向から所定の傾き（π／２−α１）を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾きφ１を有し、長手方向が前記被検査対象基板を載置して走行させるステージの走行方向に対してほぼ直角になるように照明する照明過程と、該照明過程で照明された被検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出過程と、該検出過程で検出された信号に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する欠陥判定過程と、該検出過程で検出された反射散乱光の方位分布の違いに基づいて異物等の欠陥を分類する分類過程とを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における検出過程において、被検査対象基板上に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しパターンからの回折光パターンを空間フィルタによって遮光することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、本来同一の回路パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検出によって得られる信号に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに基づいて設定される判定基準（しきい値）を基に前記検出された信号から異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、前記検出された信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定された判定基準（しきい値）に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における照明過程において、スリット状ビームの回路パターンの主要な直線群に対する平面上の傾きφ１が４５度程度であることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、直線群の方向と、被検査物への投影線とが第１の傾斜角を有するようにスリット状ビームが傾斜して、この被検査物に入射し、回路パターンで反射・回折する。スリット状ビームが傾斜しているため、この方向の光に反射散乱する欠陥を分類することができる。また、スリット状ビームの入射方向と平面的に対向する方向から被検査物に照明する他のスリット状ビームを照射すること、あるいは、前方散乱光と後方散乱光とを空間フィルタで分離することにより、分類される欠陥の種類を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠陥の捕捉率、及び分類性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である欠陥検査装置が検査する被検査物の一例である半導体ウエハを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である欠陥検査装置が検査する被検査物の他の例である半導体ウエハを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図４】被検査物に３方向から照明する照明光学系部の構成図である。
【図５】被検査物を複数の照明方向と検出領域との関係を示す図である。
【図６】照明方向及び検出方向を示す斜視図である。
【図７】照明方向と回折光との関係を示す図である。
【図８】被検査物の表面にスリット状ビームを５方向から照明したときの入射光と検出レンズの開口との関係を示す図である
【図９】５方向からスリット状ビームを被検査物上に照明したときの傾斜した検出光レンズの開口の関係を示す図である
【図１０】５方向からスリット状ビームを被検査物上に照明したときの２つの検出レンズの開口の関係を示す図である
【図１１】照明方向の異なる２つのビームを被検査物上の異なる位置にあてる際の照明方向と照射位置との関係を示す図である
【図１２】照明方向の異なる２つのビームを被検査物上の異なる位置に当てる際の照射位置とセンサ位置との関係を示す図である
【図１３】異なる照射方向の２つの散乱光を被検査対象基板上の異なる位置にあてる際に用いる空間フィルタの例を示す図である。
【図１４】照明波長の帯域幅と照明方向数が画像の階調特性に与える効果を概念的に示す図である。
【図１５】光ファイバを用いて照明する照明領域と検出領域との関係を示す図である。
【図１６】信号処理部の構成図である。
【図１７】異物等の欠陥を抽出するための判定基準（閾値）を算出して設定することを説明するウエハと画素の関係を示す図、及びチップと画素の関係を示す図である。
【図１８】被検査物に用いられる半導体材料の複素屈折率の波長依存性を示す図である。
【図１９】照明光学系に使用される多波長光源の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（被検査物）
まず、本発明の欠陥検査装置を用いて、欠陥が検査される被検査物について説明する。
図１は、被検査物１の一例を示したものであり、メモリＬＳＩからなるチップ１ａａを所定の間隔で２次元的に配列した、円盤状の半導体ウエハ１ａである。チップ１ａａは、メモリセル領域１ａｂと、デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領域１ａｃと、その他の領域１ａｄとが主に形成されている。メモリセル領域１ａｂは、最小線幅が例えば０．０５〜０．３μｍ程度のメモリセルパターンが２次元に規則的に配列して（繰り返して）形成されている。しかしながら、周辺回路領域１ａｃは、例えば最小線幅０．１〜０．４μｍ程度の非繰り返しパターンが形成されている。また、その他の領域１ａｄとしては、例えば、ボンディングエリア領域（最小線幅は、例えば１０μｍオーダ程度であり、パターンなしに近い）がある。
【００１５】
図２は、被検査物１の他の例であり、マイコン等のＬＳＩからなるチップ１ｂａを所定の間隔で２次元に配列した半導体ウエハ１ｂである。そして、チップ１ｂａは、主としてレジスタ領域１ｂｂと、メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入出力部領域１ｂｅとを備えて形成されている。なお、図２は、メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入出力部領域１ｂｅとの配列を概念的に示したものである。レジスタ領域１ｂｂ及びメモリ部領域１ｂｃは、最小線幅が０．０５〜０．３μｍ程度のパターンが２次元に規則的に配列して（繰り返して）形成されている。ＣＰＵコア部領域１ｂｄ及び入出力部領域１ｂｅは、最小線幅が０．０５〜０．３μｍ程度の非繰り返しパターンが形成されている。このように、半導体ウエハを例とした被検査物１は、チップは規則的に配列されているが、チップ内においては、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが規則的に繰り返されたり、非繰り返しであったり、パターンなしであったりする。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である欠陥検査装置は、レーザ光で被検査物１を照明し、パターン領域上に存在する異物等の欠陥によって生じる散乱光を受光するようにしている。このとき、チップ内の非繰り返しパターン領域上の互いに平行な直線群からなる回路パターン（線状パターン）の０次回折光を対物レンズの入射瞳に入射させないように空間フィルタを設けている。このとき、照明光の方向と反対側の方向からも同時に照明させたり、前方散乱光と後方散乱光との双方を検出したりすることを特徴としている。これにより、欠陥の非対称性を特徴としてとらえる分類が可能となったり、前方散乱が強い欠陥と後方散乱が強い欠陥との分類が可能となったりする。
また、欠陥検査装置は、散乱光を受光した信号を検出し、その欠陥の位置座標を算出する。また、欠陥検査装置は、被検査物１では、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により背景信号にばらつきが生じたとしても、このばらつきに応じて異物等の欠陥を抽出するための閾値を設定することによって異物等の欠陥の検出感度及びスループットが向上する。
【００１７】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置を図３の構成図を用いて説明する。
図３において、欠陥検査装置１０００は、照明光学系部１００と、検出光学系部２００と、白色照明光学系部５００と、ステージ部３００と、信号処理部４００とを備えている。
【００１８】
ステージ部３００は、基板設置台３０４、Ｘステージ３０１、Ｙステージ３０２、Ｚステージ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラ３０５を備え、被検査物１を載置する基板設置台３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００１９】
照明光学系部１００は、レーザ光源１０１、凹レンズ１０２、凸レンズ１０３、照明レンズ１０４、及びミラー１０５を備え、レーザ光源１０１から射出された平行光が、凹レンズ１０２及び凸レンズ１０３により構成されるビームエキスパンダと、照明レンズ１０４とを介して集光され、ミラー１０５を介して被検査物１に照射される。
【００２０】
レーザ光源１０１は、円形状のコヒーレント光を出射するものであり、高出力のＹＡＧレーザあるいはファイバレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍ、さらにその第２高調波の波長２６６ｎｍ、あるいは、和周波混合を用いた波長３５５ｎｍ、さらに高出力半導体レーザの４倍波である２００ｎｍ付近のレーザ光源を用いるのが好ましい。これは、波長より小さい欠陥を検出するためには、レイリー散乱の散乱係数が波長の４乗に反比例することから、波長が短いことが望ましいからである。
【００２１】
照明レンズ１０４は、斜めからの照明（α１，φ１の傾斜を両立）に対して、円形状のレーザ光をｙ方向に絞り込み、ｘ方向にコリメートされたスリット状ビーム３（図４）にする。例えば、シリンドリカルレンズを被検査物１の表面に平行に、その曲面の中心軸がｘ方向に平行になるように配置し、このシリンドリカルレンズに対して傾いた方向から照明ビームを入射させるようにする。これにより、主要な直線群がｘ方向及びｙ方向を向いた回路パターンから回折光パターンが得られ、空間フィルタ２０２によって遮光することができるようになる。なお、当然のことながら、この回折は被検査物１に対する反射光の重ね合わせによって生じる。
【００２２】
本実施形態では、レーザ光源１０１から射出したコヒーレント光は、凹レンズ１０２、凸レンズ１０３から構成されるビームエキスパンダを介してビーム径が増大し、照明レンズ１０４に入射する。照明レンズ１０４は、ｘ方向にはレンズ効果を持たないためコリメートされた形で照明し、ｙ方向では、照明レンズ１０４の曲率により集光し、スリット状ビーム３（図４）が形成される。このスリット状ビーム３は、ミラー１０５を介して被検査物１の表面に照射される。そして、この反射回折光（あるいは、散乱光）が被検査物１の表面、回路パターン、異物等の欠陥から射出される。
【００２３】
白色照明光学系部５００は、Ｘｅ、Ｈｇ−Ｘｅ等の放電ランプである白色光源１０６と、点光源からの放射光を集光する照明レンズ１０７を備え、インコヒーレント光を被検査物１に照射する。なお、白色光源１０６からの光を光ファイバ束を介して被検査物１に照射することもできる。
【００２４】
検出光学系部２００は、検出レンズ２０１、空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ２０７、ビームスプリッタ２０４、偏光素子２０８、及びＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等の一次元検出器（イメージセンサ）２０５，２０６を備え、検出方向１４の光軸が被検査物１の法線方向に対して角度β１傾斜している。なお、ＴＤＩセンサは、アンチブルーミングタイプを使用することが望ましく、これにより飽和領域近傍での異物等の欠陥検査が可能となる。このアンチブルーミングタイプのイメージセンサは、受光によって生成した電荷を蓄積する蓄積部と、蓄積された電荷がある一定量を超えた際に、この一定量を超えた電荷を流し出す電荷流出部と、一定量までの範囲の蓄積された電荷を読み出す読出し部とを備えている。
【００２５】
検出光学系部２００は、被検査物１から射出した光（散乱光、回折光）を、対物レンズを例とする検出レンズ２０１、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光する空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、波長帯域によらず光量を調整するＮＤフィルタ２０７、偏光素子２０８、及びビームスプリッタ２０４を介して、一次元検出器２０５，２０６で検出するように構成されている。なお、検出レンズ２０１及び結像レンズ２０３は複数のレンズを組み合わせたレンズ群として構成することができる。ここで、ＮＤフィルタ２０７、偏光素子２０８、ビームスプリッタ２０４の順序は、ここにあげた順序である必要はない。
【００２６】
例えば、ＮＤフィルタ２０７は、ビームスプリッタ２０４の後に配置すると、２つの一次元検出器２０５，２０６に入る光の強度を独立に制御することができる。また、ビームスプリッタ２０４の透過率、反射率は、５０％である必要はない。たとえば、一方を１％、他方を９９％となるように構成すると、一方の検出器に約１００分の１の強度の光が入射することになり、このように強度の異なる光をそれぞれ受光する２つの検出器から得られる信号を用いることで、検出器の見かけ上のダイナミックレンジを向上することができる。したがって、信号処理部４００において、一次元検出器２０５から得られる信号と一次元検出器２０６から得られる信号とを用いることによってダイナミックレンジを向上させた異物等の欠陥からの検出信号を得ることができる。
【００２７】
特に、強度が大きい光を一次元検出器２０５，２０６が受光して得られる信号は強度が大きい欠陥を示す成分が強調されることになり、強度が小さい光を一次元検出器２０５，２０６が受光して得られる信号は強度が小さい背景に近い成分が強調されることになる。したがって、両信号の比などの相関をとることによって欠陥を示す信号のダイナミックレンジを向上させることができる。また、レーザ光源１０１等の照明光学系部１００から照射されるビーム光束の照度（パワー）を制御することによっても、ダイナミックレンジを変えることができ、ビームスプリッタ２０４及び一方の一次元検出器２０６を省略することができる。
【００２８】
図４は、図３の照明光学系部１００の代わりに使用可能な照明光学系部１５０の詳細構成図である。照明光学系部１５０は、３つの照明方向１０，１１，１２から、ミラー１１７，１１３，１１６を介して被検査物１に照明するように構成されている。レーザ光源１０１から出射したレーザビームは、ハーフミラー等のビームスプリッタ１１０で２つの光路に分岐される。分岐された一方のビームはミラー１１１，１１２で反射し、ミラー１１３を介して照明方向１１からの照明ビームを得ることができる。また、分岐された他方のビームはハーフミラー等のビームスプリッタ１１４へと進行する。ビームスプリッタ１１４で分岐された一方のビームは、ミラー１１５で反射してミラー１１７によって照明方向１０からの照明ビームを得ることができる。また、ビームスプリッタ１１４で分岐された他方のビームはミラー１１６を介して照明方向１２からの照明ビームを得ることができる。
【００２９】
ところで、照明方向１１からのみ照明する場合には、ビームスプリッタ１１０をミラー１１８に切り換えることによって実現することができる。また、照明方向１０及び照明方向１２からのみ照明する場合には、光路からビームスプリッタ１１０を退出させるか、又は素通りの光学要素に切り換えることによって実現することができる。また、照明方向１０及び照明方向１２からの内、例えば、照明方向１２からのみ照明する場合には、ビームスプリッタ１１４をミラー１１９に切り換えることによって実現することができる。
【００３０】
まず、検出光学系部２００の被検査物１の表面の法線方向にした場合、すなわち、図３に示される検出光学系部２００の光軸の傾き角β１＝０とした場合について説明する。空間フィルタ２０２は、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光すべく、検出レンズ２０１の空間周波数領域、すなわち、フーリエ変換面の位置に置かれている。また、偏光素子２０８は、照明光学系部１００で偏光照明した際、回路パターンのエッジから生じる反射散乱光による偏光成分を遮光し、異物等の欠陥から生じる反射散乱光による偏光成分の一部分を透過するものである。なお、偏光素子２０８は、必ずしも必須の構成要素ではない。
【００３１】
図５は、スリット状ビーム３による照明とＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６による走査方向（y方向）との関係を示す平面図である。図５には、チップ２のパターンが形成された被検査物１の表面を照明するスリット状ビーム３と、一次元検出器２０５，２０６の検出光学系による検出領域４とが示されている。また、スリット状ビーム３は、照明方向１１と、照明方向１１に対して角度φ１離れている照明方向１０と、照明方向１１に対して角度φ２離れている照明方向１２との３つの方向から照明している。また、検出領域４は、リレーレンズを構成する検出レンズ２０１、結像レンズ２０３により、一次元検出器２０５，２０６上に結像される領域である。また、検出領域４は、ＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６の受光エリアを示すものでもある。
【００３２】
図５は、被検査物１に照明光学系部１５０の光を照射した様子を示した図である。照明光学系部１５０は、照明領域であるスリット状ビーム３を平面的に３つの照明方向１０，１１，１２から被検査物１に対して照射し、スリット状ビーム３の長手方向をチップ２の配列方向に向ける。
【００３３】
このとき、照明光をスリット状ビーム３に形成するのは、異物等の欠陥検査の高速化を実現するためである。すなわち、スリット状ビーム３の長手方向を、被検査物１に対してチップの配列方向に向け、且つＹステージ３０２の走査方向ｙに対して直角にして、一次元検出器２０５，２０６の積分方向とステージの走行方向とを平行に保つことができるようにして、ＴＤＩセンサを用いることができるようにした。これにより、画像信号のチップ間比較を簡素化することができ、欠陥位置座標の算出も容易に行うことができ、その結果、異物等の欠陥検査の高速化を実現できるようになった。
【００３４】
図５に示すように、Ｘステージ３０１（図３）の走査方向のｘ方向及びＹステージ３０２（図３）の走査方向のｙ方向に向けてチップ２を配列した被検査物１の表面に照明されるスリット状ビーム３は、Ｙステージ３０２の走査方向ｙに狭く照明され、その垂直方向ｘ（Ｘステージ３０１の走査方向）に広いスリットビームで照明される。これにより、このスリット状ビーム３は、ｙ方向には、光源の像が結像するように、ｘ方向には、平行光になるように照明される。なお、３つの照明方向１０，１１，１２からのスリット状ビーム３の照明は、個別に行うこともでき、また２つの照明方向１０，１２から同時に照明を行うこともできる。
【００３５】
次に、スリット状ビーム３と検出光学系部２００との関係について更に具体的に説明する。図６（ａ）は、図５を補足説明するための図であり、照明方向１０と、検出方向（ウエハの表面の法線方向の場合を示す）との関係を、ｘ軸、ｙ軸を基準に示している。図において、球面１７は、検出光学系部２００の検出レンズ２０１（図３）の開口位置を考察するために仮想したものである。球面１７と照明方向１０との交点が交点１５であり、球面１７と検出方向との交点が交点１６である。
【００３６】
図６（ｂ）は、照明方向１０から照明した際の回折光の射出方向を示す図である。照明方向１０の鏡面反射の射出方向１９と球面１７との交点１８を０次光として、図６（ｂ）に示すようにパターン方向（ｘ方向、ｙ方向）を中心とし、照明点を頂点とする円錐の稜の方向に射出するため、球面１７との交点の軌跡は、この円錐の底面の円周上になる。したがって、この軌跡を法線方向から見るとｘ軸、ｙ軸に平行な直線になる。
【００３７】
ところで、β１＝０の検出光学系部２００が傾いていない状態での検出レンズ２０１の開口は、図７に示す開口２０ａとなる。ここで、図７の上図は照明方向１０を含む鉛直断面図であり、下図は平面図である。ここで、照明方向１０とｙ軸とがなす角度φ１は、たとえば、４５度程度に設定し、図示しないが照明方向１２の角度φ２も４５度に設定する。図３で検出光学系部２００の光軸をウエハ１の表面に対して垂直にした場合、すなわち、β１＝０にした場合、検出レンズ２０１の開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）と照明光の角度α１（図３）との関係は、図７に示すように、主たる直線群がｘ方向及びｙ方向に向いた回路パターンからのｘ方向、及びｙ方向の０次の回折光２１ｘ，２１ｙを検出レンズ２０１の瞳に入射させない条件を元に設定するとよい。
【００３８】
これらの条件は、特に、被検査物１として、メモリＬＳＩであるチップ１ａａにおける非繰り返しパターンを有する周辺回路領域１ａｃと、マイコン等のＬＳＩであるチップ１ｂａにおける非繰り返しパターンを有するＣＰＵコア部領域１ｂｄ及び入出力部領域１ｂｅと、非繰り返しパターンを有するロジックＬＳＩ等とに対して有効である。これらＬＳＩパターンは、多くの場合に、直角平行に（主要な直線群が直角に）パターンが形成されているため、これらの０次回折光が特定の方向に射出することになる。そこで、この射出した０次回折光を検出レンズ２０１に入射しないようにすることで、これらの多くのパターンからの回折光が消去され、異物等の欠陥からの反射回折光のみの検出を容易にする。具体的には、回路パターンからの検出信号レベルが低下して異物等の欠陥を高感度での検出可能領域が増えることになる。
【００３９】
当然、非繰り返しパターンの場合、０次光でない高次（１次、２次、３次、・・・）の
回折光は検出レンズ２０１の開口２０ａに入射されることになるので、この高次の回折光は、図７に示す０次の回折光２１ｘ，２１ｙと平行な直線群として現れることになる。そこで、このような高次の回折光を細帯状の空間フィルタ２０２（図３参照）で遮光することによって、消去することも可能である。なお図において、検出レンズ２０１は、開口２０ａで示され、照明方向１０の被検査物１への投影線とｙ軸との角度をφ１としたとき、回折光２１ｘの強度の比はｃｏｓα１・ｓｉｎφ１であり、回折光２１ｙの強度の比はｃｏｓα１・ｓｉｎ（π／２−φ１）である。
【００４０】
また、被検査物１（ウエハ）に対して、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥、エッチ残り等を検査する必要がある。しかしながら、（被検査物１に存在する非繰り返しパターンからの０次の回折光が検出レンズ２０１に入射しないようにするために、）ｙ軸に対して略４５度の角度の照明方向１０，１２からｘ方向を長手方向とするスリット状ビーム３を被検査物１上に照明したのでは、照明光の偏光状態によっては凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥からの散乱光を十分に取り出すことが難しくなる。
【００４１】
そこで、配線パターンは多くの場合、直角方向、平行方向に形成されていることから、ｙ軸に平行な照明方向１１から特定の偏光条件を用いて被検査物１に対してスリット状ビーム３を照明することによって、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥からの散乱光を取り出すことが可能となる。特に、メモリＬＳＩの配線パターンは数ｍｍの長さの直線パターンであることが多く、この照明方向１１からの照明により検査可能になることが多い。また、９０度方向のパターンの場合は、被検査物１を９０度回転させて検査するか、照明方向をｘ方向にすることにより検査可能となる。
【００４２】
しかしながら、照明方向１１からスリット状ビーム３を照明した場合、図示しない０次回折光２１ｘ'，２１ｙ'の内、ｙ方向の０次回折光２１ｙ'が検出レンズ２０１の開口２０ａに入射することになるので、少なくともこの０次回折光２１ｙ'を空間フィルタ２０２によって遮光して消去する必要が生じる。この際、当然高次の回折光を空間フィルタ２０２によって遮光して消去することも可能である。
【００４３】
以上、被検査物１のチップ２内に存在する非繰り返しパターンからの、特に、０次回折光の消去方法について説明した。しかしながら、チップ２内には、メモリＬＳＩ１ａａにおけるメモリセル領域１ａｂや、マイコン等のＬＳＩ１ｂａにおけるレジスタ領域１ｂｂ及びメモリ部領域１ｂｃのように、繰り返しパターンが存在する。このため、この繰り返しパターンからの回折光縞（回折干渉光縞）を空間フィルタ２０２によって遮光することが要求される。
【００４４】
要するに、チップ２内には、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在することになり、しかも夫々線幅も異なることになるので、通常は、頻度の多い例えば繰り返しパターンからの回折光を消去するように空間フィルタ２０２の遮光パターンを設定する。また、空間フィルタ２０２として、特許文献１０，１１に記載されているような遮光パターンを変更できるものを用いれば、チップ２内の回路パターンに応じて遮光パターンを変更させればよい。また、空間フィルタ２０２として、遮光パターンが異なるものを用意しておいて、チップ２内の回路パターンに応じて遮光パターンを切り換えてもよい。
【００４５】
なお、照明の偏光状態としては、ｐ偏光、ｓ偏光、円偏光を含む楕円偏光、ランダム偏光、部分ランダム偏光など各種偏光状態を、偏光板、波長板、デポラライザなどの偏光素子を組み合わせることによって、欠陥検出に最適な偏光状態を選択できるようにするとよい。
【００４６】
次に、検出しようとする異物等の欠陥サイズに応じた検出感度調整について説明する。すなわち、、ＴＤＩセンサ（イメージセンサ）等の一次元検出器２０５，２０６の被検査
対象物１での検出画素サイズを小さくすると、スループットは落ちるものの、検出感度の向上が見込める。そこで、０．１μｍ程度以下の異物等の欠陥を検出する際、画素サイズを小さくする検出光学系部２００に切り替えて用いるとよい。具体的には、ＴＤＩセンサ等の画素について被検査物１上での像のサイズが２ミクロン、１ミクロン、０．５ミクロンとなるような３種類の検出光学系部２００を持つとよい。
【００４７】
この構成の実現方法として、検出光学系部２００すべてを切り替えてもよいし，結像レンズ２０３のみを切り替えてもよいし、あるいは、検出レンズ２０１を切り替えてもよい。この際、被検査物１から、ＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６までの光路長を変えずに済むように、レンズの構成を設計しておくとよい。もちろん、このような設計が難しい場合、レンズの切り替えに併せて、一次元検出器２０５，２０６までの距離を変えられるような機構を用いてもよい。また、一次元検出器２０５，２０６自体の画素サイズを変えたものに切り替えてもよい。
【００４８】
次に、３方向からのスリット状ビーム３と一次元検出器２０５，２０６との関係の具体的実施形態について説明する。
図４に示すように、同一レーザ光源１０１から分岐して得られる複数の照明ビームを、照明方向１０，１２から照射する場合、これらのビームが重なると干渉によって照明範囲内で、強度にばらつきがでてしまう。そこで、検出領域４（図５参照）の範囲内で、これらのスリット状ビーム３が重ならないように照明することにより、干渉の影響を除くことができる。一次元検出器２０５，２０６にＴＤＩセンサを用いる場合は、検出領域４の範囲内で、検出出力をｙ方向にｙステージの走行と同期して積分することになるため、このように位置がずれていても問題ない。また、照明方向１１からのスリット状ビーム３を用いる場合も同様に、３本のビームの互いに重なりが問題にならないように配置し照明すればよい。照明方向１０，１１，１２の内２本のビームを用いる場合も同様であることは言うまでもない。
【００４９】
また、ここには、図示していないが、照明方向１０，１２から照射されるスリット状ビーム３を同時に同一箇所に重ねて照明しても、干渉することになるが、干渉縞がｙ方向に対して傾くため、一次元検出器２０５，２０６の積分効果により、照明強度の干渉によるばらつきを低減できる。そのため照明方向１０からのビームと照明方向１２からのビームとが重ならないように照射する必要はない。
【００５０】
次に、照明の入射方向をさらに増やす形態について説明する。図４及び図５に３方向から照明する例を示したが、この例では、照明波長に対して数分の一より大きい異物や被検査物１上の窪み及び溝状の欠陥の捕捉率を上げることが難しい。それは、このような欠陥からの散乱光は指向性が強く出る傾向にあり、欠陥形状の非対称性によって散乱光が検出光学系の集光角内に入ったり入らなかったりするからである。
【００５１】
このような欠陥の補足率を上げるためには、照明の入射方向の数を増加するとよい。例えば図８に示すように、照明方向１０，１２にそれぞれ対向するような照明方向１０ｒ，１２ｒから照明を入射させることによって照明が対称に入ることになる。ここで、上図は照明方向１１を含む鉛直断面図であり、下図は平面図である。また、照明方向１１と照明方向１２ｒとの角度はφ３であり、照明方向１１と照明方向１０ｒとの角度はφ４である。
なお、照明方向１１と照明方向１０との角度はφ１であり、照明方向１１と照明方向１２との角度はφ２であることは前記している。これにより、欠陥形状の非対称性の影響を相殺することが可能になる。さらに、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１傾けた後記の光学系を用いる際には、検出レンズ２０１ｂ（図１０）の集光範囲を図９の２０ｂあるいは図１０の２０ｃに示すように照明位置からずらして配置することで、検出レンズ２０１ｂによって、照明方向１０，１２の前方散乱光と、照明方向１０ｒ，１２ｒの後方散乱光とを検出することが可能になり、散乱方向分布の異なる欠陥をより多く検出することが可能になる。
【００５２】
次に、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１（≠０）傾斜した場合について説明する。傾斜させることにより、検出対象の微粒子（異物）からの散乱光をより多く検出光学系に取り込むことが可能になり、異物等の欠陥からの散乱光強度を強められ、検出感度が向上する。
これは、照明波長に対して数分の一より大きい粒子（異物）は、前方散乱光が大きいのに対し、波長の１／１０以下に近い表面のあれ等からの散乱光はほぼ等方に散乱するため、前方では相対的に微粒子からの散乱光が大きくなることに起因する。この結果、回路パターンの表面の面あれが、検出画素内に複数個ある場合でもその分布はほぼ等方的になる。したがって、前方散乱を取ることにより、面あれに対して、微粒子あるいは欠陥を高いＳＮ比で検出可能である。しかしながら、ＴＤＩセンサを用いた場合、焦点深度の関係で、検出光学系部２００の光軸を傾けることができない。このためβ１＝０としない場合、１次元のセンサを使用することが有効である。
【００５３】
次に、検出光学系部２００について、光軸を被検査物１の法線方向に、すなわち光軸の傾斜角β１＝０とした光学系と、検出光学系部２００の光軸を法線方向からβ１（≠０）傾斜した光学系との双方を併用する場合について説明する。２つの光学系を併用した際の、検出光学部のレンズ２０１による集光角の配置の例を、図１０に示す。光軸の傾き角β１＝０とした光学系の検出レンズ２０１を検出レンズ２０１ａとし、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１傾けた光学系の検出レンズ２０１を検出レンズ２０１ｂとしている。また、検出レンズ２０１ａの仰角方向の集光角はθ１であり、検出レンズ２０１ｂの仰角方向の集光角はθ２であり、方位角方向の集光角はθ３である。
【００５４】
異物等の欠陥のうち、サイズが照明波長の１／１０以下に近いものの場合には、散乱光はほぼ等方的であるため、光軸の傾き角β１＝０とした光学系で検出するとよい。ただし、散乱光量はサイズの５乗に比例するため非常に弱くなるので、レンズ２０１ａの集光角θ１を例えば３７度以上にし、全立体角の２割以上をカバーするとよい。このとき、設定できるθ２の範囲は２６．５度以下となり、集光角を大きくとることができなくなる。そのような場合には、方位角方向の集光角θ３がθ２より大きくなるようにするとよい。例えば、θ１を３７度とし、θ２を８度とし、β１＝６８度とした場合に、θ３を２７度程度にすることで、レンズ２０１ｂの集光立体角として全立体角の５％程度確保することが可能になる。その結果、照明波長の１／１０以下の欠陥と、照明波長に対して数分の一より大きい粒子（異物）との両者を高感度で検出することが可能になる。
【００５５】
次に、一次元検出器２０５，２０６を用いた欠陥分類について説明する。図１１（ａ）に示すように、照明方向１０からの光と照明方向１２からの光とを併用し、照明方向１０からの光が照射する照射範囲３−１０と、照明方向１２からの光が照射する照射範囲３−１２とがウエハ１面上で異なる位置となるようにする。図１２に示すように、照明方向１０，１２からの２つの照明領域５−１０，５−１２を２つの一次元検出器２０５，２０６でそれぞれ検出するようにする。すなわち、一次元検出器２０５はビームスプリッタ２０４の透過光を検出し、一次元検出器２０６はビームスプリッタ２０４の反射光を検出するように配置することによって、２種類の異なる照明条件による散乱光を独立に検出する。
【００５６】
また、照明の方位角の違いに加え、入射角の違いや、偏光状態の違い、波長の違いなどを与えることによって性質や種類のことなる欠陥を検出することが可能になり、検出する欠陥種を増やすことによる高感度化が実現できる。また、一次元検出器２０５で検出した欠陥と、一次元検出器２０６で検出した欠陥の座標や散乱光強度の突合せを行うことによって、検出した欠陥の分類が可能になり、検出不要な欠陥の除去や、特定の性質の欠陥の増減から欠陥の発生原因あるいは発生元の装置を突き止めることが可能になり、早期対策による歩留まり低下を最小限に抑えることが可能になる。また、図１１（ｂ）に示すように、照明方向１０からの光と照明方向１０ｒからの光とを併用すれば、欠陥形状の非対称性を特徴として捉え、欠陥を分類することも可能になる。
【００５７】
さらに、図１２の空間フィルタ２０２として、被検査物１表面の繰り返しパターンからの回折光を遮光するフィルタに加えて図１３に示すフィルタを用いることで、前方散乱が強い欠陥と、後方散乱が強い欠陥とを分類することが可能になる。
まず、図１１（ａ）の照明と、図１３（ａ），（ｂ）の空間フィルタを用いる場合について述べる。図１３（ａ）の空間フィルタ２０２は、空間フィルタ面の光のあたるエリア２０２ａのうちの一方２０２ｂだけ光が通り、２０２ｃの部分は遮光されている。また、図１３（ｂ）の空間フィルタ２０２は、空間フィルタ面の光のあたるエリア２０２ａのうちの一部２０２ｂだけ光が通り、残りの部分は遮光されている。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、照明方向１０と照明方向１２とから照明光を当てると、まず、照明方向１０からの照明による概略前方に散乱された光は、空間フィルタ面上で２０２ｃ付近に到達するため、遮光され一次元検出器２０６に達しない。一方、照明方向１０からの光によって概略後方に散乱された散乱光は、空間フィルタ面上で２０２ｂ付近に到達するため、一次元検出器２０６に達して検出される。同様に、照明方向１２からの光に対しては、概略前方に散乱された光が、空間フィルタ面上で２０２ｂ付近に到達し、一次元検出器２０５に達して検出される。一次元検出器２０５による検出信号から検出された欠陥と、一次元検出器２０６による検出信号から検出された欠陥との座標及び散乱光強度などの欠陥の特徴量を比較することによって、欠陥の分類が可能になる。さらに、図１１（ｂ）の照明と、図１３（ｃ）あるいは図１３（ｄ）の空間フィルタを用いても同様の分類が期待できる。
【００５９】
また、図１１（ｂ）の照明と、図１３の（ｅ）の空間フィルタを用いれば、側方散乱の偏りによる分類も可能となる。さらに、図１３に示すような空間フィルタ面上の特定のエリアの光だけを欠陥検出に用いることによって、ウエハ上の繰り返しパターンや検出不要な欠陥からの散乱光を遮光して歩留まり管理に重要な欠陥を選択的に検出することも可能になる。
【００６０】
また、図１４に示すように、レーザのような単一波長光源を用いても照明の方向数を増やすことによって、２値に近い硬調画像をより自然な多階調画像に近づけることが可能になる。これにより、特にウエハ上の非繰り返しパターン部分の欠陥検出特性を改善することが可能になる。多方向照明は、個々の照明方向の照明光を図１５に示すように光源７０１からの出力光を光ファイバ７０２で照明領域５に導光することによって実現するとよい。これにより、照明光学系を大幅に簡素化することが可能になり、５方向以上の多方光照明を低コストで実現することが可能になる。光ファイバで照明する際には、その先端に光学系を取り付け、スリット状の照明を実現してもよいが、照明系を簡素化するため光ファイバ端からの射出光で直接被検査物１を照明してもよい。
【００６１】
光学系を設けない場合には、照明領域５が広がってしまうが、例えば、画素数４０００画素蓄積段数１０００段程度の高感度ＴＤＩセンサを検出に用いる場合には、センサの検出領域４−１０、４−１２も縦横比が小さくなるため、照明効率をそれほど損なうことはない。なお、照明波長の光を光ファイバで導く他に、励起光あるいは基本波を光ファイバで被検査物１の近傍まで導き、光ファイバ先端につけた波長変換ヘッドで照明波長に波長変換してもよい。また、多方向照明をするにあたって、照明方向の数の光源７０１を用意するのではなく、一つのレーザ光源７０１からの出力光を分岐して光ファイバで導光してもよい。
【００６２】
（信号処理部）
図３の信号処理部４００は、一次元検出器２０５，２０６の出力信号を信号処理（画像処理）し、出力部４１７に処理結果を表示するものである。また、信号処理部４００は、レーザ光源１０１の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御し、必要に応じ波長可変を行う。また、出力部４１７は、ステージコントローラ３０５の信号を用いてステージ位置を出力（表示）する。
【００６３】
図１６は、信号処理部４００の詳細構成図である。信号処理部４００は、１チップ分の信号が繰り返される繰り返し信号を入力し、アナログ画像信号をディジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部４０１、１チップ分の信号を記憶し、１チップ分の遅延信号を出力するデータメモリ４０２、サンプリングのタイミングを取るスタートストップ指令回路４１６、Ａ／Ｄ変換部４０１の出力信号とデータメモリ４０２の出力信号との差信号を演算する差分処理部４０３、この差信号を一時記憶するデータメモリ４０４、差信号における最大及び最小の異常信号を除去する最大最小除去回路４０５、閾値設定回路４２４、閾値設定回路４２４で設定された正側閾値とデータメモリ４０４に一次記憶された信号とを比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路４１４、閾値設定回路４２４で設定された負側閾値とデータメモリ４０４に一次記憶された信号とを比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路４１５、記憶装置４２７、表示部４２１、入力部４２６、及び、比較回路４１４及び４１５から出力される異物等の欠陥を示す信号に対して被検査物１に対して設定された座標系における位置座標を付加し、更に被検査物１に関する情報も付けて検出結果を出力する出力部４１７を備え、出力部４１７の出力はネットワーク４２８に接続される。
【００６４】
また、閾値設定回路４２４は、信号レベルｓの２乗を算出する２乗算出回路４０６、信号レベルｓを算出する算出回路４０７、個数カウント回路４０８、ｓの２乗を積分する２乗和算出回路４０９、ｓを積分して和を算出する和算出回路４１０、ばらつきを求めるためのサンプリング個数ｎを算出する計数回路４１１、上限判定回路４１２、及び下限判定回路４１３を備える。
【００６５】
なお、前記最大最小除去回路４０５は、必ずしも必要としない。最大最小除去回路４０５を用いない場合、閾値のレベルの算出において検出されるすべての画像データ（異物を示す画像データも含む。）を用いることになるので、閾値のレベルを正確かつ安定に検出
できる。その反面、この作成した閾値で、この閾値を作成した領域の異物の検査を行なうことができなくなる。そこで、検査したい領域の閾値は、被検査物１の別のチップ列の対応する領域で作成することが必要となる。その結果、閾値作成と異物の検査とを別ラインにする必要が生じて、スループットが多少多めにかかることになる。特に、チップ数が少ない場合等では、複数のラインに亘る画像データを用いて閾値を作成するとよい。この場合、スタートストップ指令回路４１６によりデータ取り込み位置を指定する。
【００６６】
また、出力部４１７には、本実施形態に係る異物等の欠陥検査装置１００の全体を制御するＣＰＵが備えられている。そして、回路４０６〜４１１までは、チップ内の所定領域毎の背景信号のばらつき（標準偏差）σを求めるためのものである。そして、求められたチップ内の所定領域毎の背景信号のばらつきσを元に上限判定回路４１２及び下限判定回路４１３によって、異物等の欠陥を示す信号を抽出するための正側と負側の閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ(Ｌ)が設定されることになる。これら回路４０６〜４１３までが、閾値設定回路４２４となる。一方、データメモリ４０４は、閾値設定回路４２４によって閾値が設定されるまで、検出デジタル画像信号を一時記憶しておくためのものである。また、被検査物１に対して設定された座標系における位置座標は、被検査物１に設けられた基準マークを原点にして、測長器（図示せず）によって測定されたステージの変位とＴＤＩセンサ等の読み出し信号（走査信号）とに基づいて求められるものである。また、表示部４２１は、ＣＲＴ等のディスプレイであり、出力部４１７から得たデータ、例えば、ばらつきを示す正側閾値Ｔｈ（Ｈ）を表示する。表示部４２１を設けることによって、比較回路４１４，４１５から抽出される異物等の欠陥抽出出力を確認しながら、閾値がチップ内の領域毎に適切であるか否かを判定することができる。
【００６７】
ここで、検出結果の出力部４１７は、ハードコピーとして印刷するもの、ハードディスク、フレキシブルディスク、光磁気記録媒体、光記録媒体、ＬＳＩメモリ、ＬＳＩメモリカード等に記録するもの、他の検査装置または検査システムまたは製造プロセス装置や製造ラインを管理している管理システムに接続されているネットワークも含むものである。しかも、出力部４１７には、本実施形態に係る異物等の欠陥検査装置の全体を制御するＣＰＵが備えられている。ここで、Ａ／Ｄ変換部４０１は、一次元検出器２０５，２０６から出力される信号をディジタル信号で表される画素信号に変換するものである。そして、Ａ／Ｄ変換部４０１は、信号処理部４００の中の同一基板内であってもよく、あるいは、検出光学系部２００内のＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６の近くであってもよい。一次元検出器２０５，２０６の近くに置く場合は、ディジタル化されるため、伝送時のノイズが減る効果がある一方、信号伝送ケーブル数が増えるというデメリットもある。
【００６８】
実際の被検査物１であるＬＳＩ等のデバイスでは、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、一次元検出器２０５，２０６から得られる検出信号にばらつきが乗ってくることになる。つまり、図１７（ａ）に示すように、チップ７１，７２間の対応する画素、例えば、７３，７４の信号レベルは、同じにならず、ばらつきが生じる。
【００６９】
具体的には、図１７（ｂ）に示すようなパターンの構造の違う場所（例えば、メモリＬＳＩの場合、メモリセル領域、周辺回路領域、その他の領域など）７５，７６，７７等によって検出信号のばらつきは異なることになる。結果的に、ばらつきの小さな部分では、より小さな信号変化を生じさせる小さな欠陥を検出できるのに対し、大きなばらつきの部分では、大きな信号変化を生じさせる大きな欠陥しか検出できない。
【００７０】
そこで、信号処理部４００の特徴とするところは、チップ内の画素ごとに対応するチップ間でばらつき（標準偏差）を算出し、その値を閾値の設定に用いている。これにより、ばらつきの小さな領域は小さな閾値で、大きな領域は大きな閾値で異物等の欠陥の判定をして検査するようにしている。これにより、ばらつきの小さい場所（例えば、メモリＬＳＩの場合メモリセル領域）での閾値を、ばらつきの大きな領域に影響されることなく小さくすることができ、その結果、０．１μｍ以下の微細な異物をも検出することが可能となる。
【００７１】
ここで、閾値設定回路４２４で行う信号処理内容について図１７を用いて説明する。図１７（ａ）には、被検査物１上のチップ７１，７２等の配列例を示している。多くのＬＳＩ製造では、これらチップは同一のものが繰り返して製造される。ときとして、一回の露光で複数（２から４程度）のチップを同時に製造する場合もある。この場合、これらチップ間の同一位置では、同一のパターンが製作されている。したがって、これらのチップの対応位置の検出信号は、本来は同一である。ｆ，ｇ番目のチップ(ｆ,ｇ)の中のｉ，ｊ番目の画素(ｉ,ｊ)の信号をｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)とする。
【００７２】
ところが、実際には、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、チップ間の対応する画素の検出信号ｓにばらつきが生じることになる。しかも、チップ内においても、パターンの構造が違う場所で、ばらつきが異なることになる。そこで、次に示す（１）式に基づいて、チップの対応位置間の検出信号ｓ(ｉ,ｊ、ｆ，ｇ)のばらつき（標準偏差σ(ｓ、ｆ，ｇ)）を求めて閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ(Ｌ)を設定することになる。
【００７３】
Ｔｈ(Ｈ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)＋ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ)
Ｔｈ(Ｌ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)−ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ) （１）
ここで、閾値Ｔｈ（Ｈ）は正側の上限判定回路４１２（図１５参照）で設定され、閾値Ｔｈ（Ｌ）は負側の下限判定回路４１３で設定される。なお、μ(ｓ、ｆ，ｇ)は、次に示す（２）式に基づいて算出される信号ｓのｆ、ｇの値を変えたときの平均値である。
μ(ｓ、ｆ,ｇ)＝Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)／ｎ （２）
Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ、ｇ)は、信号レベルｓを算出する算出回路４０７とｓを積分する積分
回路４１０とによって算出され、ｎは個数カウント回路４０８と計数回路４１１とによって算出される。σ(ｓ、ｆ,ｇ)は、次に示す（３）式に基づいて算出される信号ｓのｆ、ｇの値を変えたときの標準偏差を示す。ｍ１は倍率（係数）である。
σ(ｓ、ｆ,ｇ)＝√（Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)２／ｎ−Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)／ｎ） （３）
Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)２は信号レベルｓの２乗を算出する２乗算出回路４０６とｓの２乗を積分する２乗和算出回路４０９とによって算出される。このように標準偏差σ(ｓ、ｆ,ｇ)を数倍したところに閾値を定める。倍率ｍ１は、通常６程度がよいと考えられる。これは、６σ以上の発生確率が、１×１０−１１程度になるからである。この確率は、たとえば、φ３００ｍｍのウエハ内を画素サイズ２×２ミクロンで検出した際の画像数が７×１０１０であるため、この閾値を越える値（虚報）が統計的にウエハ全域で、１画素未満になることから求めたものである。もちろん、この値は、必ずしも６にする必要のあるものではなく、本実施形態の効果を発揮する上では、別の値であってもよいことは云うまでもない。許容される虚報の数も１未満である必要は必ずしもないことからも別の倍率が選択される可能性はある。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、照明光を効率よく利用し、空間フィルタ、照明方向によりＬＳＩパターン等の基板内のパターンからの回折光を低減でき、さらに、チップ内のばらつきの異なる位置毎に閾値を低く設定で、さらに欠陥分類によって検出したい欠陥のみ抽出できるので、ＬＳＩウエハ上等の基板上の異物や欠陥を高感度、高スループットで検出することができる効果を奏する。また、本発明によれば、高感度のＴＤＩセンサあるいはＣＣＤラインセンサを用いて、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとが混在する被検査物１の表面に存在する微小異物や欠陥を高感度で、且つ高速に検出することができる効果を奏する。
【００７５】
また、本発明によれば、被検査物１上に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定基準である閾値レベルを最適な感度に設定して虚報の増加を抑え、真の異物等の欠陥を検査することができる効果を奏する。
【００７６】
したがって、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在する被検査物１に対して、微小な異物等の欠陥を高速で、しかも高精度に検査することができる。また、全数の検査、十分な検査頻度の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ラインを構築できる。また、被検査物１に配列された構造物内の各種回路パターン領域において存在する異物等の欠陥の種類を欠陥からの散乱光の分布（例えば、方位分布）の違いを元に分類できる。これにより、注目する欠陥だけを高感度で検出したり、あるいは、検出欠陥の分類結果から欠陥発生の要因を特定できる。したがって、半導体基板を高効率で、歩留まりよく製造することができる。
【００７７】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような変形が可能である。
（１）前記実施形態は、レーザ光源１０１に基本波のレーザ光源を用いたが、高調波レーザを用いることもできる。例えば、散乱係数は屈折率にも依存し、半導体材料には特定の波長域で屈折率が１に近づくものもある。図１８は、タングステンＷ及び結晶化シリコンｃ−Ｓｉの複素屈折率（ｎ−ｊｋ）の波長特性を示す。ここで、太い実線がタングステンの屈折率の実部ｎ_Ｗであり、細い実線が虚部ｋ_Ｗである。また、太い破線が結晶化シリコンの屈折率の実部ｎ_ｃ−Ｓｉであり、細い破線が虚部ｋ_ｃ−Ｓｉである。例えば、２００ｎｍ付近の短波長域ではタングステンＷ及び結晶化シリコンｃ−Ｓｉの屈折率は１に近づくため、そのような材料が用いられている場合には、屈折率が１に近くなる波長域に属さない波長を選択するのがよい。
【００７８】
なお、ＹＡＧなどのレーザ光源を用いる場合には、単一基本波長のレーザとして使うだけでなく、図１９に示すように、放電ランプなどの励起用光源７２１の波長λ１インコヒーレント光をＹＡＧ等の基本波レーザ７２２で発振させて波長λ２のレーザ光を得るだけでなく、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation)レーザ７２３で２倍波レーザ光λ３を発生させ、この２倍波レーザ光をＳＨＧレーザ７２５でさらに２倍の４倍波レーザ光λ５に変換し、ＳＦＧ（Sum-Frequency Generation）レーザ７２４でこれらの和周波（３倍波）のレーザ光λ４を発生することができる。またこれらの組合せで、すなわち、２倍波と３倍波との組合せ、２倍波と４倍波との組合せ、２倍波と３倍波と４倍波との組み合わせなどを同時に出力し、多波長光源として使用することもできる。
【００７９】
これにより、材料の屈折率依存性やウエハ上の酸化膜などの透明膜の膜厚による薄膜干渉の影響などを緩和し、これらの条件に依存しない安定した欠陥検出を実現することもできる。なお、本実施形態ではいくつかの特定の波長をあげて説明したが、必ずしもこれらの波長である必要はない。すなわち、レーザ光源１０１として、Ａｒレーザ、窒素レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、エキシマレーザ等他の光源、あるいはその高調波を用いる光源であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 被検査物（ウエハ）
１ａ，１ｂ 半導体ウエハ
１ａａ メモリＬＳＩ
１ａｂ メモリセル領域
１ａｃ 周辺回路領域
１ａｄ その他の領域
１ｂａ マイコン等のＬＳＩ
１ｂｂ レジスタ群領域
１ｂｃ メモリ部領域
１ｂｄ ＣＰＵコア部領域
１ｂｅ 入出力部領域
２ チップ
３ スリット状ビーム
４ 検出領域
５ 照明領域
１０，１１，１２ 照明方向
１４ 検出方向
１７ 球面
１９ 射出方向
２０ａ 開口
２０ｂ，２０ｃ 集光範囲
２１ｘ，２１ｙ 回折光
７１，７２ チップ
１００，１５０ 照明光学系部
１０１ レーザ光源
１０２ 凹レンズ
１０３ 凸レンズ
１０４ 照明レンズ
１０５ ミラー
１０６ 白色光源
１０７ 照明レンズ
１１０，１１４ ビームスプリッタ
１１１，１１２，１１３，１１５，１１６，１１７ ミラー
１１８，１１９ ミラー
２００ 検出光学系部
２０１ 検出レンズ
２０１ａ，２０１ｂ レンズ
２０２ 空間フィルタ
２０３ 結像レンズ
２０４ ビームスプリッタ
２０５，２０６ 一次元検出器（イメージセンサ）
２０７ ＮＤフィルタ
２０８ 偏光素子
２２６ ミラー
２２７ 結像光学系
２２８ ＴＶカメラ
２４０ 直線状の微細ミラー
３００ ステージ部
３０１ Ｘステージ
３０２ Ｙステージ
３０３ Ｚステージ
３０４ 基板設置台
３０５ ステージコントローラ
４００ 信号処理部
４０１ Ａ／Ｄ変換部
４０２ データメモリ
４０３ 差分処理部（差分処理回路）
４０３' 絶対値差分処理回路
４０４ データメモリ
４０５ 最大最小除去回路
４０６ ２乗算出回路
４０７ 算出回路
４０８ 個数カウント回路
４０９ ２乗和算出回路
４１０ 和算出回路
４１１ 計数回路
４１２ 上限判定回路
４１３ 下限判定回路
４１４，４１５，４１４' 比較回路
４１７ 出力部
４１９ 閾値マップ格納部
４２１ 表示部
４２３ 閾値算出回路
４２４ 閾値設定回路
４２５ 平均値算出回路
４２６ 入力部
４２７ 記憶装置
４２８ ネットワーク
５００ 白色照明光学系部
５２０、５２１〜５２５ オペレータ
５３１〜５３５ 比較回路
５４１〜５４４ 掛け算回路
５５０ 論理和回路
６００ 光学観察顕微鏡
６０１ 検出光学系部
６０２ 画像処理系
６０３ 表示部
６０４ 画像メモリ
６１０〜６１２ 検査装置
６１３ データ解析システム
７０１ 光源
７０２ ファイバ
７２４ ＳＦＧレーザ
７２３，７２５ ＳＨＧレーザ
１０００ 欠陥検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線群を含む回路パターンが形成された被検査物の欠陥を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、半導体基板（ウエハ）表面の異物は、配線の絶縁不良や短絡等の不良原因になり、微細な異物は、キャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。これらの異物は、搬送装置の可動部から発生したもの、人体から発生したもの、プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料に混入していたものなどが種々の原因により種々の状態で混入する。また、液晶表示素子の製造工程でも、パターン上に異物が混入して何らかの欠陥が生じると、液晶表示素子は表示素子として使えないものになってしまう。さらに、プリント基板の製造工程でも状況は同じであって、異物の混入はパターンの短絡、接触不良の原因となる。
【０００３】
このような半導体基板の表面に付着している異物を検出する技術は、特許文献１乃至９に開示されている。例えば、特許文献１には、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にするものが開示されている。また、特許文献２には、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板表面の異物からの散乱光を検出し、この検出した異物をレーザフォトルミネッセンス、あるいは２次Ｘ線分析（ＸＭＲ）などの分析技術で分析するものが開示されている。
【０００４】
また、異物を検査する技術として、半導体基板（ウエハ）の表面にコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパターンから射出する光を空間フィルタで除去し、繰り返し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が知られている。また、特許文献３には、ウエハ表面に形成された回路パターンの主要な直線群の方向に対して４５度傾斜した方向から照明光を照射し、主要な直線群からの０次回折光を対物レンズの開口内に入力させないようにして、異物を検出する異物検査装置が開示されている。この特許文献３では、主要な直線群ではない他の直線群を空間フィルタで遮光することについても開示されている。また、特許文献４乃至９には、異物等の欠陥検査装置及びその方法に関する技術が開示されている。なお、特許文献１０，１１には、空間フィルタの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−８９３３６号公報（第１図、５ページ上段右欄）
【特許文献２】特開昭６３−１３５８４８号公報（第１図）
【特許文献３】特開平１−１１７０２４号公報（特許請求の範囲 ４）
【特許文献４】特開平１−２５０８４７号公報
【特許文献５】特開平６−２５８２３９号公報
【特許文献６】特開平６−３２４００３号公報
【特許文献７】特開平８−２１０９８９号公報
【特許文献８】特開平８−２７１４３７号公報
【特許文献９】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献１０】特開平５−２１８１６３号公報
【特許文献１１】特開平６−２５８２３９号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至９の技術では、繰り返しパターンや非繰り返しパターンが混在する半導体基板上の微細な異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速で検出することは容易にできない。すなわち、特許文献１乃至９では、たとえばメモリのセル部等の繰り返し部分以外の部分では、検出感度（最小検出異物寸法）が著しく落ちるという課題がある。
また、照明光を透過するような酸化膜上では、感度が著しく落ち、微細な異物等の欠陥を検出できないという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１乃至９では、半導体製造工程の量産立上げ時と量産ラインとが区別されておらず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量産ラインでも適用されている。量産ラインでは異物発生をいち早く感知し対策を施す必要があるが、各特許文献記載の欠陥検査装置は装置規模が大きくなり、独立して設置せざるをえない構成であるため、製造ラインで処理した半導体基板、液晶表示素子基板及びプリント基板を検査装置の設置エリアに持ち込んで異物及び欠陥の検査を実行する必要がある。したがって、これら基板の搬送、異物及び欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しくなり、抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得ることは難しくなる。また、このような構成には人手が必要でもある。
【０００８】
ところで、半導体欠陥には、大きさが異なったり、突起物あるいは窪み等の多種類の欠陥が存在し、これらを分類することが要求される。この点、特許文献１乃至９では、半導体基板の法線方向に対し傾斜して照明した場合において、照明の入射方向と反対側から散乱光を検出するのみであるので、分類される欠陥の種類が限定される。
【０００９】
そこで、本発明は、分類される欠陥の種類を増加させることができる検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の検査装置は、互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、を有することを特徴とする。
さらに、スリット状ビームの入射方向と平面的に対向する方向から被検査物に照明する他のスリット状ビームを照射する。
具体的には、上記目的を達成するために、本発明の欠陥検査方法は、長手方向にはほぼ平行光からなるスリット状ビームを、回路パターンが形成された被検査対象基板に対して、該基板の法線方向から所定の傾き（π／２−α１）を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾きφ１を有し、長手方向が前記被検査対象基板を載置して走行させるステージの走行方向に対してほぼ直角になるように照明する照明過程と、該照明過程で照明された被検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出する検出過程と、該検出過程で検出された信号に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する欠陥判定過程と、該検出過程で検出された反射散乱光の方位分布の違いに基づいて異物等の欠陥を分類する分類過程とを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における検出過程において、被検査対象基板上に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しパターンからの回折光パターンを空間フィルタによって遮光することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、本来同一の回路パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検出によって得られる信号に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに基づいて設定される判定基準（しきい値）を基に前記検出された信号から異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判定過程において、前記検出された信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定された判定基準（しきい値）に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出することを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査方法における照明過程において、スリット状ビームの回路パターンの主要な直線群に対する平面上の傾きφ１が４５度程度であることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、直線群の方向と、被検査物への投影線とが第１の傾斜角を有するようにスリット状ビームが傾斜して、この被検査物に入射し、回路パターンで反射・回折する。スリット状ビームが傾斜しているため、この方向の光に反射散乱する欠陥を分類することができる。また、スリット状ビームの入射方向と平面的に対向する方向から被検査物に照明する他のスリット状ビームを照射すること、あるいは、前方散乱光と後方散乱光とを空間フィルタで分離することにより、分類される欠陥の種類を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠陥の捕捉率、及び分類性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である欠陥検査装置が検査する被検査物の一例である半導体ウエハを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である欠陥検査装置が検査する被検査物の他の例である半導体ウエハを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図４】被検査物に３方向から照明する照明光学系部の構成図である。
【図５】被検査物を複数の照明方向と検出領域との関係を示す図である。
【図６】照明方向及び検出方向を示す斜視図である。
【図７】照明方向と回折光との関係を示す図である。
【図８】被検査物の表面にスリット状ビームを５方向から照明したときの入射光と検出レンズの開口との関係を示す図である
【図９】５方向からスリット状ビームを被検査物上に照明したときの傾斜した検出光レンズの開口の関係を示す図である
【図１０】５方向からスリット状ビームを被検査物上に照明したときの２つの検出レンズの開口の関係を示す図である
【図１１】照明方向の異なる２つのビームを被検査物上の異なる位置にあてる際の照明方向と照射位置との関係を示す図である
【図１２】照明方向の異なる２つのビームを被検査物上の異なる位置に当てる際の照射位置とセンサ位置との関係を示す図である
【図１３】異なる照射方向の２つの散乱光を被検査対象基板上の異なる位置にあてる際に用いる空間フィルタの例を示す図である。
【図１４】照明波長の帯域幅と照明方向数が画像の階調特性に与える効果を概念的に示す図である。
【図１５】光ファイバを用いて照明する照明領域と検出領域との関係を示す図である。
【図１６】信号処理部の構成図である。
【図１７】異物等の欠陥を抽出するための判定基準（閾値）を算出して設定することを説明するウエハと画素の関係を示す図、及びチップと画素の関係を示す図である。
【図１８】被検査物に用いられる半導体材料の複素屈折率の波長依存性を示す図である。
【図１９】照明光学系に使用される多波長光源の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（被検査物）
まず、本発明の欠陥検査装置を用いて、欠陥が検査される被検査物について説明する。
図１は、被検査物１の一例を示したものであり、メモリＬＳＩからなるチップ１ａａを所定の間隔で２次元的に配列した、円盤状の半導体ウエハ１ａである。チップ１ａａは、メモリセル領域１ａｂと、デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領域１ａｃと、その他の領域１ａｄとが主に形成されている。メモリセル領域１ａｂは、最小線幅が例えば０．０５〜０．３μｍ程度のメモリセルパターンが２次元に規則的に配列して（繰り返して）形成されている。しかしながら、周辺回路領域１ａｃは、例えば最小線幅０．１〜０．４μｍ程度の非繰り返しパターンが形成されている。また、その他の領域１ａｄとしては、例えば、ボンディングエリア領域（最小線幅は、例えば１０μｍオーダ程度であり、パターンなしに近い）がある。
【００１５】
図２は、被検査物１の他の例であり、マイコン等のＬＳＩからなるチップ１ｂａを所定の間隔で２次元に配列した半導体ウエハ１ｂである。そして、チップ１ｂａは、主としてレジスタ領域１ｂｂと、メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入出力部領域１ｂｅとを備えて形成されている。なお、図２は、メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入出力部領域１ｂｅとの配列を概念的に示したものである。レジスタ領域１ｂｂ及びメモリ部領域１ｂｃは、最小線幅が０．０５〜０．３μｍ程度のパターンが２次元に規則的に配列して（繰り返して）形成されている。ＣＰＵコア部領域１ｂｄ及び入出力部領域１ｂｅは、最小線幅が０．０５〜０．３μｍ程度の非繰り返しパターンが形成されている。このように、半導体ウエハを例とした被検査物１は、チップは規則的に配列されているが、チップ内においては、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが規則的に繰り返されたり、非繰り返しであったり、パターンなしであったりする。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である欠陥検査装置は、レーザ光で被検査物１を照明し、パターン領域上に存在する異物等の欠陥によって生じる散乱光を受光するようにしている。このとき、チップ内の非繰り返しパターン領域上の互いに平行な直線群からなる回路パターン（線状パターン）の０次回折光を対物レンズの入射瞳に入射させないように空間フィルタを設けている。このとき、照明光の方向と反対側の方向からも同時に照明させたり、前方散乱光と後方散乱光との双方を検出したりすることを特徴としている。これにより、欠陥の非対称性を特徴としてとらえる分類が可能となったり、前方散乱が強い欠陥と後方散乱が強い欠陥との分類が可能となったりする。
また、欠陥検査装置は、散乱光を受光した信号を検出し、その欠陥の位置座標を算出する。また、欠陥検査装置は、被検査物１では、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により背景信号にばらつきが生じたとしても、このばらつきに応じて異物等の欠陥を抽出するための閾値を設定することによって異物等の欠陥の検出感度及びスループットが向上する。
【００１７】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置を図３の構成図を用いて説明する。
図３において、欠陥検査装置１０００は、照明光学系部１００と、検出光学系部２００と、白色照明光学系部５００と、ステージ部３００と、信号処理部４００とを備えている。
【００１８】
ステージ部３００は、基板設置台３０４、Ｘステージ３０１、Ｙステージ３０２、Ｚステージ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラ３０５を備え、被検査物１を載置する基板設置台３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００１９】
照明光学系部１００は、レーザ光源１０１、凹レンズ１０２、凸レンズ１０３、照明レンズ１０４、及びミラー１０５を備え、レーザ光源１０１から射出された平行光が、凹レンズ１０２及び凸レンズ１０３により構成されるビームエキスパンダと、照明レンズ１０４とを介して集光され、ミラー１０５を介して被検査物１に照射される。
【００２０】
レーザ光源１０１は、円形状のコヒーレント光を出射するものであり、高出力のＹＡＧレーザあるいはファイバレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍ、さらにその第２高調波の波長２６６ｎｍ、あるいは、和周波混合を用いた波長３５５ｎｍ、さらに高出力半導体レーザの４倍波である２００ｎｍ付近のレーザ光源を用いるのが好ましい。これは、波長より小さい欠陥を検出するためには、レイリー散乱の散乱係数が波長の４乗に反比例することから、波長が短いことが望ましいからである。
【００２１】
照明レンズ１０４は、斜めからの照明（α１，φ１の傾斜を両立）に対して、円形状のレーザ光をｙ方向に絞り込み、ｘ方向にコリメートされたスリット状ビーム３（図４）にする。例えば、シリンドリカルレンズを被検査物１の表面に平行に、その曲面の中心軸がｘ方向に平行になるように配置し、このシリンドリカルレンズに対して傾いた方向から照明ビームを入射させるようにする。これにより、主要な直線群がｘ方向及びｙ方向を向いた回路パターンから回折光パターンが得られ、空間フィルタ２０２によって遮光することができるようになる。なお、当然のことながら、この回折は被検査物１に対する反射光の重ね合わせによって生じる。
【００２２】
本実施形態では、レーザ光源１０１から射出したコヒーレント光は、凹レンズ１０２、凸レンズ１０３から構成されるビームエキスパンダを介してビーム径が増大し、照明レンズ１０４に入射する。照明レンズ１０４は、ｘ方向にはレンズ効果を持たないためコリメートされた形で照明し、ｙ方向では、照明レンズ１０４の曲率により集光し、スリット状ビーム３（図４）が形成される。このスリット状ビーム３は、ミラー１０５を介して被検査物１の表面に照射される。そして、この反射回折光（あるいは、散乱光）が被検査物１の表面、回路パターン、異物等の欠陥から射出される。
【００２３】
白色照明光学系部５００は、Ｘｅ、Ｈｇ−Ｘｅ等の放電ランプである白色光源１０６と、点光源からの放射光を集光する照明レンズ１０７を備え、インコヒーレント光を被検査物１に照射する。なお、白色光源１０６からの光を光ファイバ束を介して被検査物１に照射することもできる。
【００２４】
検出光学系部２００は、検出レンズ２０１、空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ２０７、ビームスプリッタ２０４、偏光素子２０８、及びＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等の一次元検出器（イメージセンサ）２０５，２０６を備え、検出方向１４の光軸が被検査物１の法線方向に対して角度β１傾斜している。なお、ＴＤＩセンサは、アンチブルーミングタイプを使用することが望ましく、これにより飽和領域近傍での異物等の欠陥検査が可能となる。このアンチブルーミングタイプのイメージセンサは、受光によって生成した電荷を蓄積する蓄積部と、蓄積された電荷がある一定量を超えた際に、この一定量を超えた電荷を流し出す電荷流出部と、一定量までの範囲の蓄積された電荷を読み出す読出し部とを備えている。
【００２５】
検出光学系部２００は、被検査物１から射出した光（散乱光、回折光）を、対物レンズを例とする検出レンズ２０１、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光する空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、波長帯域によらず光量を調整するＮＤフィルタ２０７、偏光素子２０８、及びビームスプリッタ２０４を介して、一次元検出器２０５，２０６で検出するように構成されている。なお、検出レンズ２０１及び結像レンズ２０３は複数のレンズを組み合わせたレンズ群として構成することができる。ここで、ＮＤフィルタ２０７、偏光素子２０８、ビームスプリッタ２０４の順序は、ここにあげた順序である必要はない。
【００２６】
例えば、ＮＤフィルタ２０７は、ビームスプリッタ２０４の後に配置すると、２つの一次元検出器２０５，２０６に入る光の強度を独立に制御することができる。また、ビームスプリッタ２０４の透過率、反射率は、５０％である必要はない。たとえば、一方を１％、他方を９９％となるように構成すると、一方の検出器に約１００分の１の強度の光が入射することになり、このように強度の異なる光をそれぞれ受光する２つの検出器から得られる信号を用いることで、検出器の見かけ上のダイナミックレンジを向上することができる。したがって、信号処理部４００において、一次元検出器２０５から得られる信号と一次元検出器２０６から得られる信号とを用いることによってダイナミックレンジを向上させた異物等の欠陥からの検出信号を得ることができる。
【００２７】
特に、強度が大きい光を一次元検出器２０５，２０６が受光して得られる信号は強度が大きい欠陥を示す成分が強調されることになり、強度が小さい光を一次元検出器２０５，２０６が受光して得られる信号は強度が小さい背景に近い成分が強調されることになる。したがって、両信号の比などの相関をとることによって欠陥を示す信号のダイナミックレンジを向上させることができる。また、レーザ光源１０１等の照明光学系部１００から照射されるビーム光束の照度（パワー）を制御することによっても、ダイナミックレンジを変えることができ、ビームスプリッタ２０４及び一方の一次元検出器２０６を省略することができる。
【００２８】
図４は、図３の照明光学系部１００の代わりに使用可能な照明光学系部１５０の詳細構成図である。照明光学系部１５０は、３つの照明方向１０，１１，１２から、ミラー１１７，１１３，１１６を介して被検査物１に照明するように構成されている。レーザ光源１０１から出射したレーザビームは、ハーフミラー等のビームスプリッタ１１０で２つの光路に分岐される。分岐された一方のビームはミラー１１１，１１２で反射し、ミラー１１３を介して照明方向１１からの照明ビームを得ることができる。また、分岐された他方のビームはハーフミラー等のビームスプリッタ１１４へと進行する。ビームスプリッタ１１４で分岐された一方のビームは、ミラー１１５で反射してミラー１１７によって照明方向１０からの照明ビームを得ることができる。また、ビームスプリッタ１１４で分岐された他方のビームはミラー１１６を介して照明方向１２からの照明ビームを得ることができる。
【００２９】
ところで、照明方向１１からのみ照明する場合には、ビームスプリッタ１１０をミラー１１８に切り換えることによって実現することができる。また、照明方向１０及び照明方向１２からのみ照明する場合には、光路からビームスプリッタ１１０を退出させるか、又は素通りの光学要素に切り換えることによって実現することができる。また、照明方向１０及び照明方向１２からの内、例えば、照明方向１２からのみ照明する場合には、ビームスプリッタ１１４をミラー１１９に切り換えることによって実現することができる。
【００３０】
まず、検出光学系部２００の被検査物１の表面の法線方向にした場合、すなわち、図３に示される検出光学系部２００の光軸の傾き角β１＝０とした場合について説明する。空間フィルタ２０２は、繰り返しパターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光すべく、検出レンズ２０１の空間周波数領域、すなわち、フーリエ変換面の位置に置かれている。また、偏光素子２０８は、照明光学系部１００で偏光照明した際、回路パターンのエッジから生じる反射散乱光による偏光成分を遮光し、異物等の欠陥から生じる反射散乱光による偏光成分の一部分を透過するものである。なお、偏光素子２０８は、必ずしも必須の構成要素ではない。
【００３１】
図５は、スリット状ビーム３による照明とＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６による走査方向（y方向）との関係を示す平面図である。図５には、チップ２のパターンが形成された被検査物１の表面を照明するスリット状ビーム３と、一次元検出器２０５，２０６の検出光学系による検出領域４とが示されている。また、スリット状ビーム３は、照明方向１１と、照明方向１１に対して角度φ１離れている照明方向１０と、照明方向１１に対して角度φ２離れている照明方向１２との３つの方向から照明している。また、検出領域４は、リレーレンズを構成する検出レンズ２０１、結像レンズ２０３により、一次元検出器２０５，２０６上に結像される領域である。また、検出領域４は、ＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６の受光エリアを示すものでもある。
【００３２】
図５は、被検査物１に照明光学系部１５０の光を照射した様子を示した図である。照明光学系部１５０は、照明領域であるスリット状ビーム３を平面的に３つの照明方向１０，１１，１２から被検査物１に対して照射し、スリット状ビーム３の長手方向をチップ２の配列方向に向ける。
【００３３】
このとき、照明光をスリット状ビーム３に形成するのは、異物等の欠陥検査の高速化を実現するためである。すなわち、スリット状ビーム３の長手方向を、被検査物１に対してチップの配列方向に向け、且つＹステージ３０２の走査方向ｙに対して直角にして、一次元検出器２０５，２０６の積分方向とステージの走行方向とを平行に保つことができるようにして、ＴＤＩセンサを用いることができるようにした。これにより、画像信号のチップ間比較を簡素化することができ、欠陥位置座標の算出も容易に行うことができ、その結果、異物等の欠陥検査の高速化を実現できるようになった。
【００３４】
図５に示すように、Ｘステージ３０１（図３）の走査方向のｘ方向及びＹステージ３０２（図３）の走査方向のｙ方向に向けてチップ２を配列した被検査物１の表面に照明されるスリット状ビーム３は、Ｙステージ３０２の走査方向ｙに狭く照明され、その垂直方向ｘ（Ｘステージ３０１の走査方向）に広いスリットビームで照明される。これにより、このスリット状ビーム３は、ｙ方向には、光源の像が結像するように、ｘ方向には、平行光になるように照明される。なお、３つの照明方向１０，１１，１２からのスリット状ビーム３の照明は、個別に行うこともでき、また２つの照明方向１０，１２から同時に照明を行うこともできる。
【００３５】
次に、スリット状ビーム３と検出光学系部２００との関係について更に具体的に説明する。図６（ａ）は、図５を補足説明するための図であり、照明方向１０と、検出方向（ウエハの表面の法線方向の場合を示す）との関係を、ｘ軸、ｙ軸を基準に示している。図において、球面１７は、検出光学系部２００の検出レンズ２０１（図３）の開口位置を考察するために仮想したものである。球面１７と照明方向１０との交点が交点１５であり、球面１７と検出方向との交点が交点１６である。
【００３６】
図６（ｂ）は、照明方向１０から照明した際の回折光の射出方向を示す図である。照明方向１０の鏡面反射の射出方向１９と球面１７との交点１８を０次光として、図６（ｂ）に示すようにパターン方向（ｘ方向、ｙ方向）を中心とし、照明点を頂点とする円錐の稜の方向に射出するため、球面１７との交点の軌跡は、この円錐の底面の円周上になる。したがって、この軌跡を法線方向から見るとｘ軸、ｙ軸に平行な直線になる。
【００３７】
ところで、β１＝０の検出光学系部２００が傾いていない状態での検出レンズ２０１の開口は、図７に示す開口２０ａとなる。ここで、図７の上図は照明方向１０を含む鉛直断面図であり、下図は平面図である。ここで、照明方向１０とｙ軸とがなす角度φ１は、たとえば、４５度程度に設定し、図示しないが照明方向１２の角度φ２も４５度に設定する。図３で検出光学系部２００の光軸をウエハ１の表面に対して垂直にした場合、すなわち、β１＝０にした場合、検出レンズ２０１の開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）と照明光の角度α１（図３）との関係は、図７に示すように、主たる直線群がｘ方向及びｙ方向に向いた回路パターンからのｘ方向、及びｙ方向の０次の回折光２１ｘ，２１ｙを検出レンズ２０１の瞳に入射させない条件を元に設定するとよい。
【００３８】
これらの条件は、特に、被検査物１として、メモリＬＳＩであるチップ１ａａにおける非繰り返しパターンを有する周辺回路領域１ａｃと、マイコン等のＬＳＩであるチップ１ｂａにおける非繰り返しパターンを有するＣＰＵコア部領域１ｂｄ及び入出力部領域１ｂｅと、非繰り返しパターンを有するロジックＬＳＩ等とに対して有効である。これらＬＳＩパターンは、多くの場合に、直角平行に（主要な直線群が直角に）パターンが形成されているため、これらの０次回折光が特定の方向に射出することになる。そこで、この射出した０次回折光を検出レンズ２０１に入射しないようにすることで、これらの多くのパターンからの回折光が消去され、異物等の欠陥からの反射回折光のみの検出を容易にする。具体的には、回路パターンからの検出信号レベルが低下して異物等の欠陥を高感度での検出可能領域が増えることになる。
【００３９】
当然、非繰り返しパターンの場合、０次光でない高次（１次、２次、３次、・・・）の
回折光は検出レンズ２０１の開口２０ａに入射されることになるので、この高次の回折光は、図７に示す０次の回折光２１ｘ，２１ｙと平行な直線群として現れることになる。そこで、このような高次の回折光を細帯状の空間フィルタ２０２（図３参照）で遮光することによって、消去することも可能である。なお図において、検出レンズ２０１は、開口２０ａで示され、照明方向１０の被検査物１への投影線とｙ軸との角度をφ１としたとき、回折光２１ｘの強度の比はｃｏｓα１・ｓｉｎφ１であり、回折光２１ｙの強度の比はｃｏｓα１・ｓｉｎ（π／２−φ１）である。
【００４０】
また、被検査物１（ウエハ）に対して、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥、エッチ残り等を検査する必要がある。しかしながら、（被検査物１に存在する非繰り返しパターンからの０次の回折光が検出レンズ２０１に入射しないようにするために、）ｙ軸に対して略４５度の角度の照明方向１０，１２からｘ方向を長手方向とするスリット状ビーム３を被検査物１上に照明したのでは、照明光の偏光状態によっては凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥からの散乱光を十分に取り出すことが難しくなる。
【００４１】
そこで、配線パターンは多くの場合、直角方向、平行方向に形成されていることから、ｙ軸に平行な照明方向１１から特定の偏光条件を用いて被検査物１に対してスリット状ビーム３を照明することによって、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥からの散乱光を取り出すことが可能となる。特に、メモリＬＳＩの配線パターンは数ｍｍの長さの直線パターンであることが多く、この照明方向１１からの照明により検査可能になることが多い。また、９０度方向のパターンの場合は、被検査物１を９０度回転させて検査するか、照明方向をｘ方向にすることにより検査可能となる。
【００４２】
しかしながら、照明方向１１からスリット状ビーム３を照明した場合、図示しない０次回折光２１ｘ'，２１ｙ'の内、ｙ方向の０次回折光２１ｙ'が検出レンズ２０１の開口２０ａに入射することになるので、少なくともこの０次回折光２１ｙ'を空間フィルタ２０２によって遮光して消去する必要が生じる。この際、当然高次の回折光を空間フィルタ２０２によって遮光して消去することも可能である。
【００４３】
以上、被検査物１のチップ２内に存在する非繰り返しパターンからの、特に、０次回折光の消去方法について説明した。しかしながら、チップ２内には、メモリＬＳＩ１ａａにおけるメモリセル領域１ａｂや、マイコン等のＬＳＩ１ｂａにおけるレジスタ領域１ｂｂ及びメモリ部領域１ｂｃのように、繰り返しパターンが存在する。このため、この繰り返しパターンからの回折光縞（回折干渉光縞）を空間フィルタ２０２によって遮光することが要求される。
【００４４】
要するに、チップ２内には、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在することになり、しかも夫々線幅も異なることになるので、通常は、頻度の多い例えば繰り返しパターンからの回折光を消去するように空間フィルタ２０２の遮光パターンを設定する。また、空間フィルタ２０２として、特許文献１０，１１に記載されているような遮光パターンを変更できるものを用いれば、チップ２内の回路パターンに応じて遮光パターンを変更させればよい。また、空間フィルタ２０２として、遮光パターンが異なるものを用意しておいて、チップ２内の回路パターンに応じて遮光パターンを切り換えてもよい。
【００４５】
なお、照明の偏光状態としては、ｐ偏光、ｓ偏光、円偏光を含む楕円偏光、ランダム偏光、部分ランダム偏光など各種偏光状態を、偏光板、波長板、デポラライザなどの偏光素子を組み合わせることによって、欠陥検出に最適な偏光状態を選択できるようにするとよい。
【００４６】
次に、検出しようとする異物等の欠陥サイズに応じた検出感度調整について説明する。すなわち、、ＴＤＩセンサ（イメージセンサ）等の一次元検出器２０５，２０６の被検査
対象物１での検出画素サイズを小さくすると、スループットは落ちるものの、検出感度の向上が見込める。そこで、０．１μｍ程度以下の異物等の欠陥を検出する際、画素サイズを小さくする検出光学系部２００に切り替えて用いるとよい。具体的には、ＴＤＩセンサ等の画素について被検査物１上での像のサイズが２ミクロン、１ミクロン、０．５ミクロンとなるような３種類の検出光学系部２００を持つとよい。
【００４７】
この構成の実現方法として、検出光学系部２００すべてを切り替えてもよいし，結像レンズ２０３のみを切り替えてもよいし、あるいは、検出レンズ２０１を切り替えてもよい。この際、被検査物１から、ＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６までの光路長を変えずに済むように、レンズの構成を設計しておくとよい。もちろん、このような設計が難しい場合、レンズの切り替えに併せて、一次元検出器２０５，２０６までの距離を変えられるような機構を用いてもよい。また、一次元検出器２０５，２０６自体の画素サイズを変えたものに切り替えてもよい。
【００４８】
次に、３方向からのスリット状ビーム３と一次元検出器２０５，２０６との関係の具体的実施形態について説明する。
図４に示すように、同一レーザ光源１０１から分岐して得られる複数の照明ビームを、照明方向１０，１２から照射する場合、これらのビームが重なると干渉によって照明範囲内で、強度にばらつきがでてしまう。そこで、検出領域４（図５参照）の範囲内で、これらのスリット状ビーム３が重ならないように照明することにより、干渉の影響を除くことができる。一次元検出器２０５，２０６にＴＤＩセンサを用いる場合は、検出領域４の範囲内で、検出出力をｙ方向にｙステージの走行と同期して積分することになるため、このように位置がずれていても問題ない。また、照明方向１１からのスリット状ビーム３を用いる場合も同様に、３本のビームの互いに重なりが問題にならないように配置し照明すればよい。照明方向１０，１１，１２の内２本のビームを用いる場合も同様であることは言うまでもない。
【００４９】
また、ここには、図示していないが、照明方向１０，１２から照射されるスリット状ビーム３を同時に同一箇所に重ねて照明しても、干渉することになるが、干渉縞がｙ方向に対して傾くため、一次元検出器２０５，２０６の積分効果により、照明強度の干渉によるばらつきを低減できる。そのため照明方向１０からのビームと照明方向１２からのビームとが重ならないように照射する必要はない。
【００５０】
次に、照明の入射方向をさらに増やす形態について説明する。図４及び図５に３方向から照明する例を示したが、この例では、照明波長に対して数分の一より大きい異物や被検査物１上の窪み及び溝状の欠陥の捕捉率を上げることが難しい。それは、このような欠陥からの散乱光は指向性が強く出る傾向にあり、欠陥形状の非対称性によって散乱光が検出光学系の集光角内に入ったり入らなかったりするからである。
【００５１】
このような欠陥の補足率を上げるためには、照明の入射方向の数を増加するとよい。例えば図８に示すように、照明方向１０，１２にそれぞれ対向するような照明方向１０ｒ，１２ｒから照明を入射させることによって照明が対称に入ることになる。ここで、上図は照明方向１１を含む鉛直断面図であり、下図は平面図である。また、照明方向１１と照明方向１２ｒとの角度はφ３であり、照明方向１１と照明方向１０ｒとの角度はφ４である。
なお、照明方向１１と照明方向１０との角度はφ１であり、照明方向１１と照明方向１２との角度はφ２であることは前記している。これにより、欠陥形状の非対称性の影響を相殺することが可能になる。さらに、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１傾けた後記の光学系を用いる際には、検出レンズ２０１ｂ（図１０）の集光範囲を図９の２０ｂあるいは図１０の２０ｃに示すように照明位置からずらして配置することで、検出レンズ２０１ｂによって、照明方向１０，１２の前方散乱光と、照明方向１０ｒ，１２ｒの後方散乱光とを検出することが可能になり、散乱方向分布の異なる欠陥をより多く検出することが可能になる。
【００５２】
次に、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１（≠０）傾斜した場合について説明する。傾斜させることにより、検出対象の微粒子（異物）からの散乱光をより多く検出光学系に取り込むことが可能になり、異物等の欠陥からの散乱光強度を強められ、検出感度が向上する。
これは、照明波長に対して数分の一より大きい粒子（異物）は、前方散乱光が大きいのに対し、波長の１／１０以下に近い表面のあれ等からの散乱光はほぼ等方に散乱するため、前方では相対的に微粒子からの散乱光が大きくなることに起因する。この結果、回路パターンの表面の面あれが、検出画素内に複数個ある場合でもその分布はほぼ等方的になる。したがって、前方散乱を取ることにより、面あれに対して、微粒子あるいは欠陥を高いＳＮ比で検出可能である。しかしながら、ＴＤＩセンサを用いた場合、焦点深度の関係で、検出光学系部２００の光軸を傾けることができない。このためβ１＝０としない場合、１次元のセンサを使用することが有効である。
【００５３】
次に、検出光学系部２００について、光軸を被検査物１の法線方向に、すなわち光軸の傾斜角β１＝０とした光学系と、検出光学系部２００の光軸を法線方向からβ１（≠０）傾斜した光学系との双方を併用する場合について説明する。２つの光学系を併用した際の、検出光学部のレンズ２０１による集光角の配置の例を、図１０に示す。光軸の傾き角β１＝０とした光学系の検出レンズ２０１を検出レンズ２０１ａとし、検出光学系部２００の光軸を垂直からβ１傾けた光学系の検出レンズ２０１を検出レンズ２０１ｂとしている。また、検出レンズ２０１ａの仰角方向の集光角はθ１であり、検出レンズ２０１ｂの仰角方向の集光角はθ２であり、方位角方向の集光角はθ３である。
【００５４】
異物等の欠陥のうち、サイズが照明波長の１／１０以下に近いものの場合には、散乱光はほぼ等方的であるため、光軸の傾き角β１＝０とした光学系で検出するとよい。ただし、散乱光量はサイズの５乗に比例するため非常に弱くなるので、レンズ２０１ａの集光角θ１を例えば３７度以上にし、全立体角の２割以上をカバーするとよい。このとき、設定できるθ２の範囲は２６．５度以下となり、集光角を大きくとることができなくなる。そのような場合には、方位角方向の集光角θ３がθ２より大きくなるようにするとよい。例えば、θ１を３７度とし、θ２を８度とし、β１＝６８度とした場合に、θ３を２７度程度にすることで、レンズ２０１ｂの集光立体角として全立体角の５％程度確保することが可能になる。その結果、照明波長の１／１０以下の欠陥と、照明波長に対して数分の一より大きい粒子（異物）との両者を高感度で検出することが可能になる。
【００５５】
次に、一次元検出器２０５，２０６を用いた欠陥分類について説明する。図１１（ａ）に示すように、照明方向１０からの光と照明方向１２からの光とを併用し、照明方向１０からの光が照射する照射範囲３−１０と、照明方向１２からの光が照射する照射範囲３−１２とがウエハ１面上で異なる位置となるようにする。図１２に示すように、照明方向１０，１２からの２つの照明領域５−１０，５−１２を２つの一次元検出器２０５，２０６でそれぞれ検出するようにする。すなわち、一次元検出器２０５はビームスプリッタ２０４の透過光を検出し、一次元検出器２０６はビームスプリッタ２０４の反射光を検出するように配置することによって、２種類の異なる照明条件による散乱光を独立に検出する。
【００５６】
また、照明の方位角の違いに加え、入射角の違いや、偏光状態の違い、波長の違いなどを与えることによって性質や種類のことなる欠陥を検出することが可能になり、検出する欠陥種を増やすことによる高感度化が実現できる。また、一次元検出器２０５で検出した欠陥と、一次元検出器２０６で検出した欠陥の座標や散乱光強度の突合せを行うことによって、検出した欠陥の分類が可能になり、検出不要な欠陥の除去や、特定の性質の欠陥の増減から欠陥の発生原因あるいは発生元の装置を突き止めることが可能になり、早期対策による歩留まり低下を最小限に抑えることが可能になる。また、図１１（ｂ）に示すように、照明方向１０からの光と照明方向１０ｒからの光とを併用すれば、欠陥形状の非対称性を特徴として捉え、欠陥を分類することも可能になる。
【００５７】
さらに、図１２の空間フィルタ２０２として、被検査物１表面の繰り返しパターンからの回折光を遮光するフィルタに加えて図１３に示すフィルタを用いることで、前方散乱が強い欠陥と、後方散乱が強い欠陥とを分類することが可能になる。
まず、図１１（ａ）の照明と、図１３（ａ），（ｂ）の空間フィルタを用いる場合について述べる。図１３（ａ）の空間フィルタ２０２は、空間フィルタ面の光のあたるエリア２０２ａのうちの一方２０２ｂだけ光が通り、２０２ｃの部分は遮光されている。また、図１３（ｂ）の空間フィルタ２０２は、空間フィルタ面の光のあたるエリア２０２ａのうちの一部２０２ｂだけ光が通り、残りの部分は遮光されている。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、照明方向１０と照明方向１２とから照明光を当てると、まず、照明方向１０からの照明による概略前方に散乱された光は、空間フィルタ面上で２０２ｃ付近に到達するため、遮光され一次元検出器２０６に達しない。一方、照明方向１０からの光によって概略後方に散乱された散乱光は、空間フィルタ面上で２０２ｂ付近に到達するため、一次元検出器２０６に達して検出される。同様に、照明方向１２からの光に対しては、概略前方に散乱された光が、空間フィルタ面上で２０２ｂ付近に到達し、一次元検出器２０５に達して検出される。一次元検出器２０５による検出信号から検出された欠陥と、一次元検出器２０６による検出信号から検出された欠陥との座標及び散乱光強度などの欠陥の特徴量を比較することによって、欠陥の分類が可能になる。さらに、図１１（ｂ）の照明と、図１３（ｃ）あるいは図１３（ｄ）の空間フィルタを用いても同様の分類が期待できる。
【００５９】
また、図１１（ｂ）の照明と、図１３の（ｅ）の空間フィルタを用いれば、側方散乱の偏りによる分類も可能となる。さらに、図１３に示すような空間フィルタ面上の特定のエリアの光だけを欠陥検出に用いることによって、ウエハ上の繰り返しパターンや検出不要な欠陥からの散乱光を遮光して歩留まり管理に重要な欠陥を選択的に検出することも可能になる。
【００６０】
また、図１４に示すように、レーザのような単一波長光源を用いても照明の方向数を増やすことによって、２値に近い硬調画像をより自然な多階調画像に近づけることが可能になる。これにより、特にウエハ上の非繰り返しパターン部分の欠陥検出特性を改善することが可能になる。多方向照明は、個々の照明方向の照明光を図１５に示すように光源７０１からの出力光を光ファイバ７０２で照明領域５に導光することによって実現するとよい。これにより、照明光学系を大幅に簡素化することが可能になり、５方向以上の多方光照明を低コストで実現することが可能になる。光ファイバで照明する際には、その先端に光学系を取り付け、スリット状の照明を実現してもよいが、照明系を簡素化するため光ファイバ端からの射出光で直接被検査物１を照明してもよい。
【００６１】
光学系を設けない場合には、照明領域５が広がってしまうが、例えば、画素数４０００画素蓄積段数１０００段程度の高感度ＴＤＩセンサを検出に用いる場合には、センサの検出領域４−１０、４−１２も縦横比が小さくなるため、照明効率をそれほど損なうことはない。なお、照明波長の光を光ファイバで導く他に、励起光あるいは基本波を光ファイバで被検査物１の近傍まで導き、光ファイバ先端につけた波長変換ヘッドで照明波長に波長変換してもよい。また、多方向照明をするにあたって、照明方向の数の光源７０１を用意するのではなく、一つのレーザ光源７０１からの出力光を分岐して光ファイバで導光してもよい。
【００６２】
（信号処理部）
図３の信号処理部４００は、一次元検出器２０５，２０６の出力信号を信号処理（画像処理）し、出力部４１７に処理結果を表示するものである。また、信号処理部４００は、レーザ光源１０１の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御し、必要に応じ波長可変を行う。また、出力部４１７は、ステージコントローラ３０５の信号を用いてステージ位置を出力（表示）する。
【００６３】
図１６は、信号処理部４００の詳細構成図である。信号処理部４００は、１チップ分の信号が繰り返される繰り返し信号を入力し、アナログ画像信号をディジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部４０１、１チップ分の信号を記憶し、１チップ分の遅延信号を出力するデータメモリ４０２、サンプリングのタイミングを取るスタートストップ指令回路４１６、Ａ／Ｄ変換部４０１の出力信号とデータメモリ４０２の出力信号との差信号を演算する差分処理部４０３、この差信号を一時記憶するデータメモリ４０４、差信号における最大及び最小の異常信号を除去する最大最小除去回路４０５、閾値設定回路４２４、閾値設定回路４２４で設定された正側閾値とデータメモリ４０４に一次記憶された信号とを比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路４１４、閾値設定回路４２４で設定された負側閾値とデータメモリ４０４に一次記憶された信号とを比較して異物等の欠陥を示す信号を出力する比較回路４１５、記憶装置４２７、表示部４２１、入力部４２６、及び、比較回路４１４及び４１５から出力される異物等の欠陥を示す信号に対して被検査物１に対して設定された座標系における位置座標を付加し、更に被検査物１に関する情報も付けて検出結果を出力する出力部４１７を備え、出力部４１７の出力はネットワーク４２８に接続される。
【００６４】
また、閾値設定回路４２４は、信号レベルｓの２乗を算出する２乗算出回路４０６、信号レベルｓを算出する算出回路４０７、個数カウント回路４０８、ｓの２乗を積分する２乗和算出回路４０９、ｓを積分して和を算出する和算出回路４１０、ばらつきを求めるためのサンプリング個数ｎを算出する計数回路４１１、上限判定回路４１２、及び下限判定回路４１３を備える。
【００６５】
なお、前記最大最小除去回路４０５は、必ずしも必要としない。最大最小除去回路４０５を用いない場合、閾値のレベルの算出において検出されるすべての画像データ（異物を示す画像データも含む。）を用いることになるので、閾値のレベルを正確かつ安定に検出
できる。その反面、この作成した閾値で、この閾値を作成した領域の異物の検査を行なうことができなくなる。そこで、検査したい領域の閾値は、被検査物１の別のチップ列の対応する領域で作成することが必要となる。その結果、閾値作成と異物の検査とを別ラインにする必要が生じて、スループットが多少多めにかかることになる。特に、チップ数が少ない場合等では、複数のラインに亘る画像データを用いて閾値を作成するとよい。この場合、スタートストップ指令回路４１６によりデータ取り込み位置を指定する。
【００６６】
また、出力部４１７には、本実施形態に係る異物等の欠陥検査装置１００の全体を制御するＣＰＵが備えられている。そして、回路４０６〜４１１までは、チップ内の所定領域毎の背景信号のばらつき（標準偏差）σを求めるためのものである。そして、求められたチップ内の所定領域毎の背景信号のばらつきσを元に上限判定回路４１２及び下限判定回路４１３によって、異物等の欠陥を示す信号を抽出するための正側と負側の閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ(Ｌ)が設定されることになる。これら回路４０６〜４１３までが、閾値設定回路４２４となる。一方、データメモリ４０４は、閾値設定回路４２４によって閾値が設定されるまで、検出デジタル画像信号を一時記憶しておくためのものである。また、被検査物１に対して設定された座標系における位置座標は、被検査物１に設けられた基準マークを原点にして、測長器（図示せず）によって測定されたステージの変位とＴＤＩセンサ等の読み出し信号（走査信号）とに基づいて求められるものである。また、表示部４２１は、ＣＲＴ等のディスプレイであり、出力部４１７から得たデータ、例えば、ばらつきを示す正側閾値Ｔｈ（Ｈ）を表示する。表示部４２１を設けることによって、比較回路４１４，４１５から抽出される異物等の欠陥抽出出力を確認しながら、閾値がチップ内の領域毎に適切であるか否かを判定することができる。
【００６７】
ここで、検出結果の出力部４１７は、ハードコピーとして印刷するもの、ハードディスク、フレキシブルディスク、光磁気記録媒体、光記録媒体、ＬＳＩメモリ、ＬＳＩメモリカード等に記録するもの、他の検査装置または検査システムまたは製造プロセス装置や製造ラインを管理している管理システムに接続されているネットワークも含むものである。しかも、出力部４１７には、本実施形態に係る異物等の欠陥検査装置の全体を制御するＣＰＵが備えられている。ここで、Ａ／Ｄ変換部４０１は、一次元検出器２０５，２０６から出力される信号をディジタル信号で表される画素信号に変換するものである。そして、Ａ／Ｄ変換部４０１は、信号処理部４００の中の同一基板内であってもよく、あるいは、検出光学系部２００内のＴＤＩセンサ等の一次元検出器２０５，２０６の近くであってもよい。一次元検出器２０５，２０６の近くに置く場合は、ディジタル化されるため、伝送時のノイズが減る効果がある一方、信号伝送ケーブル数が増えるというデメリットもある。
【００６８】
実際の被検査物１であるＬＳＩ等のデバイスでは、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、一次元検出器２０５，２０６から得られる検出信号にばらつきが乗ってくることになる。つまり、図１７（ａ）に示すように、チップ７１，７２間の対応する画素、例えば、７３，７４の信号レベルは、同じにならず、ばらつきが生じる。
【００６９】
具体的には、図１７（ｂ）に示すようなパターンの構造の違う場所（例えば、メモリＬＳＩの場合、メモリセル領域、周辺回路領域、その他の領域など）７５，７６，７７等によって検出信号のばらつきは異なることになる。結果的に、ばらつきの小さな部分では、より小さな信号変化を生じさせる小さな欠陥を検出できるのに対し、大きなばらつきの部分では、大きな信号変化を生じさせる大きな欠陥しか検出できない。
【００７０】
そこで、信号処理部４００の特徴とするところは、チップ内の画素ごとに対応するチップ間でばらつき（標準偏差）を算出し、その値を閾値の設定に用いている。これにより、ばらつきの小さな領域は小さな閾値で、大きな領域は大きな閾値で異物等の欠陥の判定をして検査するようにしている。これにより、ばらつきの小さい場所（例えば、メモリＬＳＩの場合メモリセル領域）での閾値を、ばらつきの大きな領域に影響されることなく小さくすることができ、その結果、０．１μｍ以下の微細な異物をも検出することが可能となる。
【００７１】
ここで、閾値設定回路４２４で行う信号処理内容について図１７を用いて説明する。図１７（ａ）には、被検査物１上のチップ７１，７２等の配列例を示している。多くのＬＳＩ製造では、これらチップは同一のものが繰り返して製造される。ときとして、一回の露光で複数（２から４程度）のチップを同時に製造する場合もある。この場合、これらチップ間の同一位置では、同一のパターンが製作されている。したがって、これらのチップの対応位置の検出信号は、本来は同一である。ｆ，ｇ番目のチップ(ｆ,ｇ)の中のｉ，ｊ番目の画素(ｉ,ｊ)の信号をｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)とする。
【００７２】
ところが、実際には、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、チップ間の対応する画素の検出信号ｓにばらつきが生じることになる。しかも、チップ内においても、パターンの構造が違う場所で、ばらつきが異なることになる。そこで、次に示す（１）式に基づいて、チップの対応位置間の検出信号ｓ(ｉ,ｊ、ｆ，ｇ)のばらつき（標準偏差σ(ｓ、ｆ，ｇ)）を求めて閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ(Ｌ)を設定することになる。
【００７３】
Ｔｈ(Ｈ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)＋ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ)
Ｔｈ(Ｌ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)−ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ) （１）
ここで、閾値Ｔｈ（Ｈ）は正側の上限判定回路４１２（図１５参照）で設定され、閾値Ｔｈ（Ｌ）は負側の下限判定回路４１３で設定される。なお、μ(ｓ、ｆ，ｇ)は、次に示す（２）式に基づいて算出される信号ｓのｆ、ｇの値を変えたときの平均値である。
μ(ｓ、ｆ,ｇ)＝Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)／ｎ （２）
Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ、ｇ)は、信号レベルｓを算出する算出回路４０７とｓを積分する積分
回路４１０とによって算出され、ｎは個数カウント回路４０８と計数回路４１１とによって算出される。σ(ｓ、ｆ,ｇ)は、次に示す（３）式に基づいて算出される信号ｓのｆ、ｇの値を変えたときの標準偏差を示す。ｍ１は倍率（係数）である。
σ(ｓ、ｆ,ｇ)＝√（Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)２／ｎ−Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)／ｎ） （３）
Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)２は信号レベルｓの２乗を算出する２乗算出回路４０６とｓの２乗を積分する２乗和算出回路４０９とによって算出される。このように標準偏差σ(ｓ、ｆ,ｇ)を数倍したところに閾値を定める。倍率ｍ１は、通常６程度がよいと考えられる。これは、６σ以上の発生確率が、１×１０−１１程度になるからである。この確率は、たとえば、φ３００ｍｍのウエハ内を画素サイズ２×２ミクロンで検出した際の画像数が７×１０１０であるため、この閾値を越える値（虚報）が統計的にウエハ全域で、１画素未満になることから求めたものである。もちろん、この値は、必ずしも６にする必要のあるものではなく、本実施形態の効果を発揮する上では、別の値であってもよいことは云うまでもない。許容される虚報の数も１未満である必要は必ずしもないことからも別の倍率が選択される可能性はある。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、照明光を効率よく利用し、空間フィルタ、照明方向によりＬＳＩパターン等の基板内のパターンからの回折光を低減でき、さらに、チップ内のばらつきの異なる位置毎に閾値を低く設定で、さらに欠陥分類によって検出したい欠陥のみ抽出できるので、ＬＳＩウエハ上等の基板上の異物や欠陥を高感度、高スループットで検出することができる効果を奏する。また、本発明によれば、高感度のＴＤＩセンサあるいはＣＣＤラインセンサを用いて、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとが混在する被検査物１の表面に存在する微小異物や欠陥を高感度で、且つ高速に検出することができる効果を奏する。
【００７５】
また、本発明によれば、被検査物１上に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定基準である閾値レベルを最適な感度に設定して虚報の増加を抑え、真の異物等の欠陥を検査することができる効果を奏する。
【００７６】
したがって、繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなしとが混在する被検査物１に対して、微小な異物等の欠陥を高速で、しかも高精度に検査することができる。また、全数の検査、十分な検査頻度の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ラインを構築できる。また、被検査物１に配列された構造物内の各種回路パターン領域において存在する異物等の欠陥の種類を欠陥からの散乱光の分布（例えば、方位分布）の違いを元に分類できる。これにより、注目する欠陥だけを高感度で検出したり、あるいは、検出欠陥の分類結果から欠陥発生の要因を特定できる。したがって、半導体基板を高効率で、歩留まりよく製造することができる。
【００７７】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような変形が可能である。
（１）前記実施形態は、レーザ光源１０１に基本波のレーザ光源を用いたが、高調波レーザを用いることもできる。例えば、散乱係数は屈折率にも依存し、半導体材料には特定の波長域で屈折率が１に近づくものもある。図１８は、タングステンＷ及び結晶化シリコンｃ−Ｓｉの複素屈折率（ｎ−ｊｋ）の波長特性を示す。ここで、太い実線がタングステンの屈折率の実部ｎ_Ｗであり、細い実線が虚部ｋ_Ｗである。また、太い破線が結晶化シリコンの屈折率の実部ｎ_ｃ−Ｓｉであり、細い破線が虚部ｋ_ｃ−Ｓｉである。例えば、２００ｎｍ付近の短波長域ではタングステンＷ及び結晶化シリコンｃ−Ｓｉの屈折率は１に近づくため、そのような材料が用いられている場合には、屈折率が１に近くなる波長域に属さない波長を選択するのがよい。
【００７８】
なお、ＹＡＧなどのレーザ光源を用いる場合には、単一基本波長のレーザとして使うだけでなく、図１９に示すように、放電ランプなどの励起用光源７２１の波長λ１インコヒーレント光をＹＡＧ等の基本波レーザ７２２で発振させて波長λ２のレーザ光を得るだけでなく、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation)レーザ７２３で２倍波レーザ光λ３を発生させ、この２倍波レーザ光をＳＨＧレーザ７２５でさらに２倍の４倍波レーザ光λ５に変換し、ＳＦＧ（Sum-Frequency Generation）レーザ７２４でこれらの和周波（３倍波）のレーザ光λ４を発生することができる。またこれらの組合せで、すなわち、２倍波と３倍波との組合せ、２倍波と４倍波との組合せ、２倍波と３倍波と４倍波との組み合わせなどを同時に出力し、多波長光源として使用することもできる。
【００７９】
これにより、材料の屈折率依存性やウエハ上の酸化膜などの透明膜の膜厚による薄膜干渉の影響などを緩和し、これらの条件に依存しない安定した欠陥検出を実現することもできる。なお、本実施形態ではいくつかの特定の波長をあげて説明したが、必ずしもこれらの波長である必要はない。すなわち、レーザ光源１０１として、Ａｒレーザ、窒素レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、エキシマレーザ等他の光源、あるいはその高調波を用いる光源であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 被検査物（ウエハ）
１ａ，１ｂ 半導体ウエハ
１ａａ メモリＬＳＩ
１ａｂ メモリセル領域
１ａｃ 周辺回路領域
１ａｄ その他の領域
１ｂａ マイコン等のＬＳＩ
１ｂｂ レジスタ群領域
１ｂｃ メモリ部領域
１ｂｄ ＣＰＵコア部領域
１ｂｅ 入出力部領域
２ チップ
３ スリット状ビーム
４ 検出領域
５ 照明領域
１０，１１，１２ 照明方向
１４ 検出方向
１７ 球面
１９ 射出方向
２０ａ 開口
２０ｂ，２０ｃ 集光範囲
２１ｘ，２１ｙ 回折光
７１，７２ チップ
１００，１５０ 照明光学系部
１０１ レーザ光源
１０２ 凹レンズ
１０３ 凸レンズ
１０４ 照明レンズ
１０５ ミラー
１０６ 白色光源
１０７ 照明レンズ
１１０，１１４ ビームスプリッタ
１１１，１１２，１１３，１１５，１１６，１１７ ミラー
１１８，１１９ ミラー
２００ 検出光学系部
２０１ 検出レンズ
２０１ａ，２０１ｂ レンズ
２０２ 空間フィルタ
２０３ 結像レンズ
２０４ ビームスプリッタ
２０５，２０６ 一次元検出器（イメージセンサ）
２０７ ＮＤフィルタ
２０８ 偏光素子
２２６ ミラー
２２７ 結像光学系
２２８ ＴＶカメラ
２４０ 直線状の微細ミラー
３００ ステージ部
３０１ Ｘステージ
３０２ Ｙステージ
３０３ Ｚステージ
３０４ 基板設置台
３０５ ステージコントローラ
４００ 信号処理部
４０１ Ａ／Ｄ変換部
４０２ データメモリ
４０３ 差分処理部（差分処理回路）
４０３' 絶対値差分処理回路
４０４ データメモリ
４０５ 最大最小除去回路
４０６ ２乗算出回路
４０７ 算出回路
４０８ 個数カウント回路
４０９ ２乗和算出回路
４１０ 和算出回路
４１１ 計数回路
４１２ 上限判定回路
４１３ 下限判定回路
４１４，４１５，４１４' 比較回路
４１７ 出力部
４１９ 閾値マップ格納部
４２１ 表示部
４２３ 閾値算出回路
４２４ 閾値設定回路
４２５ 平均値算出回路
４２６ 入力部
４２７ 記憶装置
４２８ ネットワーク
５００ 白色照明光学系部
５２０、５２１〜５２５ オペレータ
５３１〜５３５ 比較回路
５４１〜５４４ 掛け算回路
５５０ 論理和回路
６００ 光学観察顕微鏡
６０１ 検出光学系部
６０２ 画像処理系
６０３ 表示部
６０４ 画像メモリ
６１０〜６１２ 検査装置
６１３ データ解析システム
７０１ 光源
７０２ ファイバ
７２４ ＳＦＧレーザ
７２３，７２５ ＳＨＧレーザ
１０００ 欠陥検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、
スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、
前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、
前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、
を成すことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第１の傾斜角を形成することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第２の傾斜角を成すことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記検出光学系は、
前記第１の光、及び前記第２の光を検出する検出レンズと、
前記検出レンズによって集光された光を結像する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した光を分岐するビームスプリッタと、を有し、
前記第１のイメージセンサは、前記ビームスプリッタを透過した光を検出し、
前記第２のイメージセンサは、前記ビームスプリッタによって反射された光を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置したステージが走行される走行過程と、
スリット状の光であるスリット状ビームが複数生成され、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域が形成される照明過程と、
前記第１の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離すると共に、前記第１の光は第１のイメージセンサで検出され、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出される検出過程と、
前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る信号処理過程と、
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の検査方法において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第１の傾斜角を成すことを特徴とする検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の検査方法において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第２の傾斜角を成すことを特徴とする検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の検査方法において、
前記第１の光、及び前記第２の光を検出する検出レンズと、前記検出レンズによって集光された光を結像する結像レンズと、前記結像レンズを通過した光を分岐するビームスプリッタとを有し、
前記検出過程は、前記第１のイメージセンサにより前記ビームスプリッタを透過した光が検出され、前記第２のイメージセンサにより前記ビームスプリッタによって反射された光が検出されることを特徴とする検査方法。
【請求項１】
互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置して走行するステージと、
スリット状の光であるスリット状ビームを複数生成し、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域を形成する照明光学系と、
前記第1の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離し、前記第１の光は第１のイメージセンサで、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出する検出光学系と、
前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る処理部と、
を成すことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第１の傾斜角を形成することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第２の傾斜角を成すことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記検出光学系は、
前記第１の光、及び前記第２の光を検出する検出レンズと、
前記検出レンズによって集光された光を結像する結像レンズと、
前記結像レンズを通過した光を分岐するビームスプリッタと、を有し、
前記第１のイメージセンサは、前記ビームスプリッタを透過した光を検出し、
前記第２のイメージセンサは、前記ビームスプリッタによって反射された光を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
互いに平行な直線群を含む回路パターンが形成された被検査物を載置したステージが走行される走行過程と、
スリット状の光であるスリット状ビームが複数生成され、前記被検査物の表面に第１の照明領域、及び第２の照明領域が形成される照明過程と、
前記第１の照明領域からの第１の光と前記第２の照明領域からの第２の光とを分離すると共に、前記第１の光は第１のイメージセンサで検出され、前記第２の光は第２のイメージセンサで検出される検出過程と、
前記第１のイメージセンサ、及び前記第２のイメージセンサで得られた信号に基づいて欠陥を示す信号を得る信号処理過程と、
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の検査方法において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第１の傾斜角を成すことを特徴とする検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の検査方法において、
前記直線群の方向と前記スリット状ビームの光軸の前記被検査物への投影線の方向とは第２の傾斜角を成すことを特徴とする検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の検査方法において、
前記第１の光、及び前記第２の光を検出する検出レンズと、前記検出レンズによって集光された光を結像する結像レンズと、前記結像レンズを通過した光を分岐するビームスプリッタとを有し、
前記検出過程は、前記第１のイメージセンサにより前記ビームスプリッタを透過した光が検出され、前記第２のイメージセンサにより前記ビームスプリッタによって反射された光が検出されることを特徴とする検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２１１９２６（Ｐ２０１２−２１１９２６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７３７１３（Ｐ２０１２−１７３７１３）
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【分割の表示】特願２００６−２３４６００（Ｐ２００６−２３４６００）の分割
【原出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【分割の表示】特願２００６−２３４６００（Ｐ２００６−２３４６００）の分割
【原出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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