欠陥検査方法及びその装置
【課題】高スループット化を図った欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、回路パターン付きウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら、被検査物上の多数の領域の各々にストロボ光（パルス光）を照射し、該ストロボ光（パルス光）が照射された各領域内の２次元画像を検出し、該検出された各領域内の２次元画像と参照２次元画像と比較して欠陥検出を行う欠陥検査装置及びその方法である。
【解決手段】本発明は、回路パターン付きウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら、被検査物上の多数の領域の各々にストロボ光（パルス光）を照射し、該ストロボ光（パルス光）が照射された各領域内の２次元画像を検出し、該検出された各領域内の２次元画像と参照２次元画像と比較して欠陥検出を行う欠陥検査装置及びその方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上の異物やスクラッチやパターン欠陥等の欠陥を検出する欠陥検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ欠陥を高速で、オンラインで、電気・光学的に検出する方法及び装置が米国特許第６６９３６６４号明細書（特許文献１）おいて知られている。該方法及び装置は、繰り返されるパルスレーザから短い光パルスで照明され、顕微鏡光学系を有する電気・光学カメラ系の視野を持ち、光学撮像系の焦点面において６個の検出器アンサンブルから形成された光検出器の表面を光学的に形成する焦点面アセンブリに、動くウェハの像を結像することを特徴とする。上記各アンサンブルは、４個の２次元ＣＣＤ行列光検出器アレイを含み、該各２次元ＣＣＤ行列光検出器は、２００万画素の大きな行列の電子像を作り出す。そして、ウェハダイ欠陥として示される対応する画素の相違を見つけるために、撮像した視野と参照される他の視野とを比較する一般的な画像処理技術を用いて異なるＣＣＤ行列検出器から同時に生成された像が並列に処理される。
【０００３】
また、欠陥検査装置としては特開２０００−１０５２０３号公報(特許文献２)及び特開２００４−１７７２８４号公報（特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６９３６６３号明細書
【特許文献２】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７２８４号公報
【特許文献４】ＵＳ２００５／０１１０９８７Ａ１
【特許文献５】特開平１０−３１８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２に記載された暗視野ウェハ検査装置は、線状照明、線状検出によるスループット優位性を特徴としているが、ＸＹステージの走査速度向上およびセンサ・信号処理の処理速度の高速化に伴い、検査時間のうちステージ往復の折り返しに要する加速時間の占める割合が増加し、スループットのネックになりつつある。
【０００６】
本発明の目的は、高スループット化を図った欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、ステージやセンサ等のキーパーツの低コスト化を図った欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、ウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら、被検査物上の多数の領域の各々にストロボ光を照射し、該ストロボ光が照射された各領域内の２次元画像を検出し、該検出された各領域内の２次元画像と参照２次元画像と比較して欠陥検出を行う欠陥検査装置及びその方法である。
【０００９】
即ち、本発明は、ｒ−θ（回転）ステージを用いてウェハ等の被検査物の全面を走査するように構成することで、ステージの折り返しが不要となり、ＸＹ走査方式と比較して検査時間の短縮を可能とし、さらに、ストロボ照射による２次元撮像を行うように構成することで、ウェハ等の被検査物の内外周の速度差による像の歪みを避けることができ、さらにステージの振動に対しても歪が生じないため、位置合せ処理の負荷を低減できる欠陥検査装置及びその方法である。
【００１０】
また、本発明は、第１としては、複数の被検査物の各々について各回転ステージを用いて同時に被検査物全面を走査してストロボ照射による２次元撮像を同時に行い、得られた各々の画像を逐次比較して差異を欠陥として検出するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、第２としては、一枚の被検査物について一つの回転ステージを用いて被検査物全面を走査してストロボ照射による２次元撮像を行って画像を蓄積し、該蓄積された個々の画像を幾何学変換（回転）および必要に応じて照合して被検査物画像を再構成し、ダイ比較又はセル比較により欠陥を検出するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第１の過程と、該第１の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第２の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１３】
また、本発明は、第１の被検査物を第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に第２の被検査物を第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射すると共に該ストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第３の過程と、該第３の過程で同時に撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第４の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１４】
また、本発明は、回転ステージを用いて参照被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記参照被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記参照被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の参照２次元画像を撮像して記憶する第５の過程と、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第６の過程と、該第６の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する前記第５の過程で記憶された参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第７の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１５】
また、本発明は、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像して記憶する第８の過程と、該第８の過程で記憶された各領域内の検査２次元画像を被検査物上の直交座標系に幾何学変換を行って前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成して記憶する第９の過程と、該第９の過程で記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う第１０の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高スループット化を図った欠陥検査装置及びその方法を実現することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、ステージやセンサ等の主要部品の低コスト化によって安価な欠陥検査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明に係る欠陥検査装置及びその方法で欠陥を検査する対象としては、半導体ウェハ等の被検査物上に、基本的にフォトリソ工程や成膜工程やエッチング工程やＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程などを経て回路パターン（図１８に１９１として示す）が形成されたチップ（ダイ）が多数ｘ−ｙ座標系で配列されているものである。一方、回路パターン上の欠陥としては、異物等の凸状欠陥、スクラッチやボイド等の凹状欠陥、および短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥が考えられる。これらの欠陥を検出するためには、欠陥のない回路パターンから得られる参照画像信号が必要となる。
【００１９】
そこで、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法は、まず検査時間の短縮を図るために、回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数ｘ−ｙ座標系で配列されている半導体ウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら（螺旋状に走査しながら）、被検査物上の全面に亘って多数の領域の各々にストロボ光を照射し、該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像信号を検出し、該検出された各領域内の検査２次元画像信号と該各領域内の検査２次元画像信号に対して精位置合せされた各領域内の参照２次元画像信号とを比較して欠陥検出を行うことにある。
【００２０】
即ち、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法は、ｒ−θ（回転）ステージを用いて、回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数配列されている半導体ウェハ等の被検査物の全面を螺旋状に連続走査するように構成することで、ＸＹ走査方式と比較してステージの折り返しが不要となり、検査時間の短縮を可能とし、さらに、ストロボ照射による２次元撮像を行うように構成することで、ウェハ等の被検査物の内外周の速度差による像の歪みを避けることができ、さらにステージの振動に対しても歪が生じないため、位置合せ処理の負荷を低減できる。
【００２１】
［第１の実施の形態］
本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態は、同じプロセス工程を経た同一種の被検査物４ａ、４ｂの各々を載置する２つのθ（回転）ステージ３ａ、３ｂをｒステージ（移動ステージ）２上に設けて同一種の被検査物４ａ、４ｂの各々を互に精位置合せした状態で同じように連続的に螺旋走査をさせ、該連続的に螺旋走査された被検査物４ａ、４ｂの各々の同じ領域１７ａ、１７ｂに対して同時にストロボ照射し、該同じ領域１７ａ、１７ｂ内の一方から２次元アレイセンサにより検査２次元画像信号を取得し、他方から２次元アレイセンサにより検査２次元画像信号に対して比較して欠陥を検出するための精位置合せされた参照２次元画像信号を取得するように構成したことにある。
【００２２】
図１は、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。第１の実施の形態は、基台１上にＸ方向に移動する共通のｒ（直線）ステージ２を搭載し、該ｒステージ（移動ステージ）２上に、同一の製造プロセスを経て同一種の回路パターンが形成されたウェハ等の被検査物４ａ、４ｂの各々を載置して回転するθ（回転）ステージ３ａ、３ｂを設けて構成する。なお、第１の実施の形態の場合、２次元アレイセンサ２３ａが２次元画像として撮像する領域と２次元アレイセンサ２３ｂが２次元画像として撮像する領域とは画像処理で精密に補正しない場合には精位置合せされた同じ領域にする必要がある。勿論、画像処理で精密に補正する場合には、２次元アレイセンサ２３ａが２次元画像として撮像する領域と２次元アレイセンサ２３ｂが２次元画像として撮像する領域とは粗位置合せされれば良い。そのためには、まず、被検査物４ａ、４ｂの各々をθステージ３ａ、３ｂの各々に載置した際、被検査物４ａ、４ｂ上に形成された例えばチップ単位若しくは露光単位に設けられたアライメントマーク（図示せず）を基準とした被検査物４ａ、４ｂの中心とθステージ３ａ、３ｂの回転中心とを偏心しないように合わせる必要がある。そのためには、各θステージ３ａ、３ｂ上に、被検査物を保持するチャックを偏心させる微動機構（図示せず）が必要となる。一方、θステージ３ａ、３ｂの各々に載置される被検査物４ａ、４ｂの各々の中心における、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転中心に対する偏心量は、θステージ３ａ、３ｂの各々を所定の角度回転させてそのときの被検査物４ａ、４ｂの各々に形成された例えばチップ単位若しくは露光単位に設けられたアライメントマークの位置（移動軌跡）を光学的基準位置検出器（アライメントマーク位置検出器）５ａ、５ｂの各々で測定することによって全体制御部４０が算出することが可能である。同時に、全体制御部４０は、光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの各々が測定するアライメントマークの位置を基に、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転角度基準位置からの被検査物４ａ、４ｂの各々の回転角度ずれ量も算出することが可能である。勿論、この際、被検査物４ａ、４ｂの各々に形成されているノッチの位置を測定できるセンサを備え、該センサで測定されるノッチの向きを一定方向に粗合わせし、その後上述したように精合せ情報を算出しても良い。なお、被検査物４ａ、４ｂの各々には、アライメントマークを基準にして回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数配列されているものとする。
【００２３】
以上説明したように、全体制御部４０からの指令により、θステージ３ａ、３ｂの各々の上に載置された被検査物４ａ、４ｂの各々は、θステージ３ａ、３ｂの各々に対して偏心量がステージコントローラ４５を介して微動機構により補正され、回転角度基準位置に精位置合せされることになる。
【００２４】
更に、検査時には、全体制御部４０は、周速度がほぼ一定で（１００ｍｍ／ｓ程度〜１０００ｍｍ／ｓ程度の範囲）、被検査物４ａ，４ｂ上を螺旋走査されるように、図８（ａ）に示すθステージ３ａ、３ｂの各々のエンコーダから得られる信号５２に基づいてθステージ３ａ、３ｂの各々及びｒステージ２をステージコントローラ４５を介して制御することになる。なお、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転速度とｒステージ２の移動速度との関係は予め螺旋状に走査するようにプログラムによって決められているものとする。従って、被検査物４ａ、４ｂ上において例えば６０ｆｐｓ（カメラフレームレート）でストロボ撮像された２次元画像（例えば１画素（１．４μｍ□）×（７１６８画素×７１６８画素））の中心位置座標（ｘ，ｙ）は、ｆ（ｒ，θ）の関数で表わされることになる。ｒは被検査物４ａ、４ｂの中心からストロボ撮像された２次元画像の中心までの半径を示し、θは回転角度基準位置からストロボ撮像された２次元画像の中心までの回転角度を示す。そして、ストロボ撮像位置での周速度を例えば６００ｍｍ／ｓにした場合、外周（半径ｒ＝約１４９ｍｍ）の回転速度は３８．４ｒｐｍ程度となり、内周（半径ｒ＝約１０ｍｍ）の回転速度は５４３ｒｐｍ程度となる。また、２次元アレイセンサ（カメラ）２３ａ、２３ｂの各々によりカメラフレームレート（例えば約６０ｆｐｓ）で７００回程度ストロボ撮像することによって、被検査物４ａ、４ｂの一枚の全面について撮像することが可能である。従って、本発明のようにｒ−θ走査によれば、１３ｓ(秒)／Work程度で検査を実行することが可能となる。
【００２５】
第１の実施の形態は、このように精位置合せされた被検査物４ａ、４ｂの各々に対して、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、同じ領域１７ａ、１７ｂにストロボ光（パルス光）を照射するストロボ光照射光学系１０と、該同じ領域１７ａ、１７ｂ内の２次元画像の各々を、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に同期させて検出する検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂとが設けられる。
【００２６】
ストロボ光照射光学系１０は、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、可視光、またはＵＶ（Ultraviolet）またはＤＵＶ（Deep Ultraviolet）パルスレーザビームを、図８（ｃ）に示すように出射するストロボ光源（パルスレーザ光源）１１と、該ストロボ光源１１から出射されたパルスレーザビームについてビーム径を拡大するビームエキスパンダ１２と、該ビームエキスパンダ１２で拡大したパルスレーザビームについて可干渉性を低減する可干渉性低減光学系１３と、該可干渉性低減光学系１３で可干渉性が低減されたパルスレーザビームを同一の照度になるように２つに分岐する分岐光学系１４ａと、該分岐光学系１４ａで分岐された一方のパルスレーザビームを被検査物４ａ上に１０ｍｍ□（矩形）程度（図２（ｂ）に示す。）または１５ｍｍ○（楕円形も含む）程度（図２（ａ）に示す。）の領域１７ａに集光する集光光学系１５ａと、該集光光学系１５ａで集光されたパルスレーザビームを図８（ｄ）に示すタイミングで、傾斜角度αで斜方照射（暗視野照明）する傾斜ミラー１６ａと、分岐光学系１４ａで分岐した他方のパルスレーザビームを反射するミラー１４ｂと、該ミラー１４ｂで反射したパルスレーザビームを被検査物４ｂ上に１０ｍｍ□（矩形）程度（図２（ｂ）に示す。）または１５ｍｍ○（楕円形も含む）程度（図２（ａ）に示す。）の領域１７ｂに集光する集光光学系１５ｂと、該集光光学系１５ｂで集光されたパルスレーザビームを図８（ｄ）に示すタイミングで、傾斜角度αで斜方照射（暗視野照明）する傾斜ミラー１６ｂとを備えて構成される。従って、被検査物４ａおよび被検査物４ｂ上において対応する領域１７ａと領域１７ｂとが、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、同時にパルスレーザビームが図８（ｄ）に示すタイミングでストロボ（パルス）照射されることになる。なお、ビームエキスパンダ１２、可干渉性低減光学系１３、及び集光光学系１５ａ、１５ｂ等の具体的構成については後述する。ところで、異物等の凸状欠陥を検出する際には、上記傾斜角度（仰角度）αとしては、１０度以下の１度〜７度程度の低角度が好ましく、スクラッチやボイド等の凹欠陥（配線パターン間の窪んだ箇所の異物も含む）及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出する際には、上記傾斜角度αとしては、概ね４５度〜５５度程度の中角度から更にそれ以上の高角度にすることが好ましい。このように、検出する欠陥の種類に応じて傾斜角度αを変えることが好ましいので、図１に矢印で示すように、傾斜ミラー１６ａ、１６ｂの各々の上下位置及び傾き角度を変えることができる機構を備えることが好ましい。
【００２７】
検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂの各々は、各被検査物上の領域１７ａと領域１７ｂに対応させて設けられ、各領域１７ａ，１７ｂから発生する反射散乱光や反射回折光を含む反射光を集光する対物レンズ２１ａ、２１ｂと、該対物レンズ２１ａ，２１ｂの各々で集光された２次元反射光を結像させる結像レンズ２２ａ、２２ｂと、該結像レンズ２２ａ、２２ｂの各々で結像された２次元画像を、全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に基づいて上記ストロボ照射に同期して撮像する２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂとで構成される。なお、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々には、図８（ｅ）に示すタイミングで開閉される検出器シャッタ（図示せず）が設けても良い。勿論、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂが高速で２次元画像信号を読み出すことが可能であれば、検出器シャッタは必ずしも必要としない。従って、欠陥が存在する場合、一方の２次元アレイセンサ（カメラ）からはストロボ（パルス）照射に同期して欠陥を含む検査２次元画像信号が検出されてＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換され、他方の２次元アレイセンサ（カメラ）からはストロボ（パルス）照射に同期して欠陥を含まない参照２次元画像信号が検出されてＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換されることになる。
【００２８】
ところで、信号処理部は、Ａ／Ｄ変換器３０ａ、３０ｂ、比較処理部３１及び欠陥判定部３２等から構成される。
【００２９】
そこで、比較処理部３１において、２次元アレイセンサ（カメラ）２３ａから出力されてＡ／Ｄ変換器３０ａでＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ（カメラ）２３ｂから出力されてＡ／Ｄ変換器３０ｂでＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較することにより、何れかの領域に欠陥が存在する場合には差画像信号（不一致画像信号）として検出されることになる。そして、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｒ，θ）−Ｇ（ｒ，θ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（欠陥位置座標も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に得られることになる。
【００３０】
なお、全体制御部４０は、比較処理部３１から得られる差画像（Ｆ（ｒ，θ）−Ｇ（ｒ，θ））、欠陥判定部３２から得られる被検査物上の真の欠陥情報や欠陥判定基準（閾値）Ｔｈ、各２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂから得られる２次元画像信号（Ｆ（ｒ，θ），Ｇ（ｒ，θ））、光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの各々が測定するアライメントマークの位置情報を含む被検査物４ａ、４ｂのＣＡＤ情報、ｒステージ２の移動速度情報、θステージ３ａ、３ｂの回転速度情報等を記憶する記憶装置４１と、被検査物４ａ、４ｂに関する品種情報（プロセス工程名も含む）や選択する欠陥検査条件（選択する欠陥判定基準（閾値）等を含む）等を入力する入力手段４２と、上記記憶装置４１に記憶された各種情報を表示する表示装置４３とを接続して構成される。
【００３１】
次に、可干渉性低減光学系１３の具体的な実施例について図４を用いて説明する。即ち、第１の実施例である可干渉性低減光学系１３ａとしては、図４（ａ）に示すように、互に可干渉距離以上光路長を変えたファイバイ束によって構成することが可能である。また、第２の実施例である可干渉性低減光学系１３ｂとしては、図４（ｂ）に示すように、一次元的に可干渉距離以上光路長を変えた板状ガラス部材を積層して構成することも可能である。また、第３の実施例である可干渉性低減光学系１３ｃとしては、図４（ｃ）に示すように、二次元的に可干渉距離以上光路長を変えた角状若しくは棒状ガラス部材を積層して構成することも可能である。
【００３２】
次に、ビームエキスパンダ１２及び可干渉性低減光学系１３を無くして可干渉性を低減したパルスレーザ光源及び集光光学系を含めた光学系について図５（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。即ち、パルスレーザ光源１１ａとして、例えば半導体パルスレーザ光源を多数２次元的に配列して構成する。このように半導体パルスレーザ光源を多数２次元的に配列することにより、各光源から出射されるパルスレーザ光は互いに干渉しないので、集光レンズ６１によって集光レンズ６２の後側の焦点面に集光させ、集光レンズ６２によって被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにストロボ（パルス）照射することが可能である。図５（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図５（ａ）に示す場合、斜方照射する関係で、パルスレーザ光源１１ａの出射面を傾ける必要がある。図５（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３３】
次に、第４の可干渉性低減光学系１３ｄを備え、かつ図３（ｂ）に示すようにほぼ均一な照度にするストロボ光照射光学系１０について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、ビームエキスパンダ１２によって拡大したパルスレーザビームを例えば２次元に配列したマイクロレンズアレイ６６で多数のパルスレーザビーム光束に分割し、各々を光ファイバー群等６７で伝えて例えば２次元に配列したマイクロレンズアレイ６８で受けることによって互に干渉しない多数のパルスレーザビーム光束に変換し、集光光学系１５ａ、１５ｂの各々で集光して傾斜した方向から被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにほぼ均一な照度でストロボ（パルス）照射する場合を示す。図６（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図６（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３４】
次に、被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂに亘って図３（ｂ）に示すように、比較的均一な照度にする集光光学系１５ａ、１５ｂの他の具体的実施例について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、図３（ａ）に示すように、ビームエキスパンダ１２によって拡大したガウス照度分布を有するパルスレーザビームを凸レンズ７１と凹レンズ７２とを組み合せることによって均一な照度分布に変換して傾斜した方向から被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにストロボ（パルス）照射する場合を示す。図７（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図７（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３５】
次に、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々は、被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂ内から結像させた２次元画像をストロボ撮像するために、被検査物４ａ、４ｂの各々の表面を検出光学系２０ａ、２０ｂの各々に対して自動合焦点制御を行う必要がある。そこで、自動合焦点制御の実施例について図９を用いて説明する。なお、図９は、一つのθステージ３と、一つのストロボ光照射光学系１０と、一つの検出光学系２０とを有する場合について示す。勿論、図１に示すように、被検査物４ａ、４ｂの各々に対応させて２つのθステージ３ａ、３ｂと、２つのストロボ光照射光学系１０と、２つの検出光学系２０ａ、２０ｂとを設けた場合にも、θステージ３ａ、３ｂの各々に対応させて設けることによって適用することが可能となる。即ち、図９（ａ）、（ｂ）に示す実施例の場合は、ｚステージ９０ａ、９０ｂの各々を設けた場合を示す。図１に示すように構成した場合、微動機構（図示せず）と同様にｚステージ９０ａ、９０ｂの各々をｒステージ２とθステージ３ａ、３ｂの各々との間に設けることが好ましい。また、図９（ａ）に示す実施例の場合、被検査物４ａ、４ｂの各々に対してＡＦ照射光学系９１ａ、９１ｂの各々からスリット状パターン若しくは格子状（縞）パターンを斜め方向から（オフアクシス方式）、ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂには照射することなくストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲に照射し、被検査物４ａ、４ｂの各々の上記ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲からのスリット状パターン若しくは格子状パターンの反射光像を位置検出器９２ａ、９２ｂの各々で合焦点位置からの変位量を検出し、該検出した変位量がなくなるようにステージコントローラ４５を介してｚステージ６０を制御することによって被検査物４ａ、４ｂの各々のストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの自動合焦点位置を算出することが可能となる。また、図９（ｂ）に示す実施例の場合は、ｚステージ９０ａ、９０ｂを上下に微動させて、ＡＦ照射光学系９６ａ、９６ｂの各々から対物レンズ２１ａ、２１ｂの各々を通して（ＴＴＬ（Through The Lens）方式）、スリット状パターン若しくは格子状（縞）パターンをストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂに投影することなくストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲に投影し、被検査物４ａ、４ｂの各々の上記ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲からのスリット状パターン若しくは格子状パターンの反射光像をミラー１１０ａ、１１０ｂで反射させてＡＦイメージセンサ９５ａ、９５ｂで合焦位置を検出することによって被検査物４ａ、４ｂの各々のストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの自動合焦点位置を算出することが可能となる。なお、図９（ｂ）に示す場合、検査中でのストロボ光照射は図１に示すように斜方照射するものとする。
【００３６】
また、図９（ｃ）に示す実施例の場合、図９（ａ）の場合と異なり、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々を検出系コントローラ９７により上下方向（ｚ方向）に微動させて自動合焦点位置を算出することにある。また、図９（ｄ）に示す実施例の場合、図９（ｂ）の場合と異なり、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々を検出系コントローラ９７により上下方向（ｚ方向）に微動させて自動合焦点位置を算出することにある。
【００３７】
次に、図１に示すストロボ光照射光学系と異なる実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに高角度ストロボ光照射する場合を示す。即ち、例えば集光光学系１５ａ、１５ｂの各々でコリメータパルスレーザビームに変換してミラー１８ａ、１８ｂの各々で反射して対物レンズ２１ａ、２１ｂ；２１ｃ、２１ｄの各々と結像レンズ２２ａ、２２ｂの各々との間に設けられたビームスプリッタ２４ａ、２４ｂ又はリング状のミラー２４ｃ、２４ｄに入射させ、図１１（ａ）、並びに図１１（ｃ）に示すように、対物レンズ２１ａ、２１ｂ；２１ｃ、２１ｄの各々によって高角度ストロボ光照射することになる。図１１（ａ）は、被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対してほぼ鉛直方向からストロボ光照射する場合を示し、図１１（ｂ）及び（ｃ）は各対物レンズ２１ｃ、２１ｄを２重リング状に形成し、各ミラー２４ｃ、２４ｄもリング状に形成し、各リング状のミラー２４ｃ、２４ｄで反射したパルスレーザビームを各対物レンズ２１ｃ，２１ｄの外側リングで被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対して高角度方向から平面的には様々な方向からストロボ光照射する場合を示す。
【００３８】
なお、図１１（ｄ）（ｅ）は、図１に示す構成において被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対して４方向から斜方ストロボ光照射する場合を示す。このように４方向から斜方ストロボ光照射するためには、分岐光学系１４ａ並びにミラー１４ｂから得られるパルスレーザビームを夫々４つに分岐する光学系を有し、夫々４つに分岐されたパルスレーザビームを４方向から傾斜角度（仰角度）αで斜方ストロボ光照射する傾斜ミラーを４方向に設置する必要がある。図１１（ｆ）（ｇ）は、図１に示す構成を示す。
【００３９】
次に、被検査物４ａ，４ｂを相対的にｒ方向（半径方向）に移動させる機構の実施例について図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、図１に示す実施例と同様に、ｒステージ２をＸ方向に移動する実施例である。図１２（ｂ）は、ｒステージ２をＸ方向に移動する代わりに、ストロボ光照射光学系１０、検出光学系２０ａ及び２０ｂ並びに光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの全体をｒステージ（移動ステージ）１００によりＸ方向に移動させる実施例である。しかしながら、図１２（ａ）に示す実施例の方が、図１２（ｂ）に示す実施例に比べて機構的には簡単となる。
【００４０】
次に、本発明に係る、被検査物４ａ、４ｂの各々に形成されたアライメントマーク（図示せず）を基準に精位置合せされた被検査物４ａ、４ｂ上を同じように連続的に螺旋走査される同じストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂ内における、ｒステージ２に設けられたエンコーダ２ｅ及びθステージ３ａ、３ｂの各々に設けられたエンコーダ３ａｅ、３ｂｅから出力される極座標（ｒ，θ）に基づいて精位置合せされた２次元アレイセンサ２３ａから出力されてＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂから出力されてＡ／Ｄされた２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較処理する比較処理部３１の実施例について図１３を用いて説明する。即ち、図１３（ａ）は、本発明に係る比較処理部３１が、位置合せされた被検査物４ａ、４ｂ上を同じように連続的に螺旋走査された状態で、精位置合せされて２次元アレイセンサ２３ａでストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂでストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較処理する状態を示す。
【００４１】
この場合、比較処理部３１で比較処理される２次元画像信号（カメラフレーム信号）Ｆ（ｒ，θ）および２次元画像信号（カメラフレーム信号）Ｇ（ｒ，θ）は共に極座標を持っているため、比較処理が複雑となる。そこで、図１５に示す如く、画像変換回路３４ａ及び３４ｂの各々において、座標検出回路３６から得られる例えばカメラフレームの中心位置の極座標（ｒn，θn）又はｐ−ｑ座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn））を基に、図１４に示す２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）および２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）の中心位置（ｒn，θn）での螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学的変換して）、２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）および２次元画像信号Ｇn（ｐn，ｑn）に並べ変えて再構成することによって、比較処理部３１では被検査物４ａ、４ｂの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての２次元座標（ｐ，ｑ）を持った２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）および２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）同士の単純な比較処理を行うことが可能となる。なお、図１４に示すように、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々でストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）、Ｇn（ｒn，θn）の各々を、隣りの２次元画像信号Ｆn-1（ｒn-1，θn-1）、Ｇn-1（ｒn-1，θn-1）；Ｆn+1（ｒn+1，θn+1）、Ｇn+1（ｒn+1，θn+1）の各々と重ねる領域ＯＬを作れば、幾何学的変換して再構成する際（ｐ方向に並べる際）、特にｑ方向の照合（位置合せ）が容易となる。
【００４２】
また、図１５には、２次元アレイセンサ２３ａでストロボ撮像してＡ／Ｄ変換器３０ａでＡ／Ｄ変換して得られる２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂでストロボ撮像してＡ／Ｄ変換器３０ｂでＡ／Ｄ変換して得られる２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶し、その後画像変換回路３４ａ及び３４ｂの各々において極座標（ｒ，θ）を有する２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）および２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）および２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶する。そして位置合せ回路３５において、２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）との間の例えばｐ方向及びｑ方向との位置ずれ量を画素単位若しくは１画素単位以下で算出し、該算出した位置ずれ量を相対的に補正することによって２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とを画像処理によって精位置合せ（濃淡値（諧調値）の合せ込みも含む）をすることが可能である。
【００４３】
以上説明したように、位置合せ回路３５から得られる２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とは精位置合せがなされているので、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｐ，ｑ）−Ｇ（ｐ，ｑ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（被検査物上のｘ−ｙ座標系（ダイ（チップ）が配列されている座標系）に変換した欠陥位置座標（ｘ，ｙ）も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に容易に得られることになり、その欠陥判定結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００４４】
次に、高感度ＥＭＣＣＤを用いて形成された２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの他の具体的実施例について図１６を用いて説明する。即ち、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々は、図１６（ａ）に示すように垂直レジスタ１７１と、水平レジスタ１７２と、該水平レジスタ１７２から得られる画素信号を増倍する電子増倍レジスタ１７３と、該電子増倍レジスタ１７３から出力する画素信号を増幅するアンプ１７４とから構成される。図１６（ｂ）には電子増倍レジスタ１７３において増倍される、電子増倍レジスタ１７３における電子の蓄積状態を示す図である。
【００４５】
また、高感度ＥＢＣＣＤを用いて形成された２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの具体的実施例について図１７を用いて説明する。即ち、ＥＢＣＣＤは、光電変換面１８２を有する透明な板状部材１８１で真空チューブ１８３を密閉し、該真空チューブ１８３内にＣＣＤセンサアレイ１８４を設け、更にＣＣＤアレイセンサ１８４に接続されるリード１８５を設けて構成される。
【００４６】
また、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂとして、広ダイナミックレンジあるいは高感度あるいは高フレームレートなどの特徴を持つＣＭＯＳ２次元アレイセンサを用いることも可能である。
【００４７】
また、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々を、ＵＳ２００５／０１１０９８７Ａ１（特許文献４）の明細書に記載されているマルチ２次元アレイセンサ（カメラ）で構成しても良い。このようにマルチ２次元アレイセンサで構成することによって各２次元アレイセンサは、ストロボ撮像視野を分割した２次元画像信号を同時に得ることが可能となり、単位時間当たりの撮像面積の向上を図ることが可能となる。しかしながら、マルチ２次元アレイセンサで構成する場合、該マルチの数に対応させてＡ／Ｄ変換器３０、比較処理部３１及び欠陥判定部３２等を設けることが必要となる。
【００４８】
次に、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々の対物レンズ２１ａ、２１ｂに空間フィルタを設ける実施例について図１８、図１９を用いて説明する。被検査物４ａ、４ｂの各々は、図１３に示すように２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々のストロボ撮像視野が螺旋状に走査される関係で、斜方照射方向１９０に対して被検査物４ａ，４ｂに形成された回路パターン１９１の主要な直線成分の向きが矢印で示すように回転し、該回路パターンから生じる回折光パターンの干渉縞１９３が瞳面１９２上において１９４を中心に回転することになる。そこで、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々が上方検出ＮＡ１９５で撮像する場合において、上記回折光パターン１９３を遮光フィルタ（空間フィルタ）で遮光する場合には、遮光フィルタの遮光パターンを、１９４を中心にして各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて（同期させて）回転させることが考えられる。図１９（ｇ）は、この空間フィルタ２００の場合を示す。また、図１に示す上方検出と異なり、斜方検出ＮＡ１９６でストロボ撮像する場合において、上記回折パターン１９３を遮光フィルタ（空間フィルタ）で遮光する場合には、遮光フィルタの遮光パターンを、１９４を中心にして各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて（同期させて）回転させることが考えられる。即ち、検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂにおいて、回転ステージ３ａ、３ｂの回転に同期して回転する空間フィルタ２００を対物レンズ２１ａ、２１ｂのフーリエ変換面に設けることが考えられる。
【００４９】
その他、図１９（ａ）〜図１９（ｆ）に示すような遮光パターンを有する遮光フィルタを切り替えて使用することが可能である。特に例えば液晶遮光フィルタを用いて各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて適切な遮光パターンを発生させて遮光することが可能となる。
【００５０】
次に、検出光学系２０ａ、２０ｂの光軸を、傾けて斜方検出する実施例について説明する。特に、異物等の凸状欠陥を検出する際には、斜方検出でも可能である。しかし、図１８に示すように斜方検出ＮＡ１９６にしても被検査物４ａ，４ｂの回転に伴って回折パターンを回転して横切ることになるけれども、回折パターンの強度を弱めることは可能である。そのためには、斜方検出を斜方照射方向１９０に対して平面的に交差する方向（ほぼ直交する方向）から２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々でストロボ撮像して２次元画像信号を検出するように構成すればよい。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第２の実施の形態について説明する。即ち、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、図２０に示すように、θステージ３、ストロボ光照射光学系１０及び検出光学系（撮像光学系）２０を一つの組にして構成し、予め、参照２次元画像信号を取得しておいて、検査時には該取得された参照２次元画像信号と同様に取得される検査２次元画像信号との精位置合せを画像処理で行い、更に参照２次元画像信号を取得する時と検査２次元画像信号を取得する時とでストロボ光（パルス光）を照射する照度を合わせる点である。このように第２の実施の形態は、被検査物４上に配列されるチップがＸ方向とＹ方向との間において互に非対称に形成されている（９０度回転させたときチップ配列が異なる）場合が考えられるため、予め被検査物上の全面に亘ってストロボ撮像視野から得られる参照２次元画像信号を取得して用意をしておく必要がある。
【００５２】
また、被検査物４ａ上の欠陥を検出するためには、比較処理部３１において、検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と上述したように予め用意された参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とをｒ−θ極座標系で比較する方法とｐ−ｑ直交座標系で比較する方法が考えられる。しかしながら、ｒ−θ極座標系で比較する方法は相対位置合せ等が複雑になるため、幾何学変換したｐ−ｑ直交座標系で比較する方法が好ましい。
【００５３】
そのために、検査時と同一種の参照被検査物４ｂをθステージ３上に載置して検査時と同様に図１３に示すように螺旋状に走査させた状態で、参照被検査物４ｂの全面に亘って、パルスレーザビームを傾斜ミラー１６で反射させて斜め方向からストロボ光照射領域１７にストロボ光（パルス光）を照射し、該照射領域１７内のストロボ撮像視野から得られる参照２次元画像信号を２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、参照２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））と共に画像処理部３８内の一旦画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、参照被検査物４ｂの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、参照２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）を基にｐ−ｑ座標系に幾何学変換することによって得られる。また、カメラフレーム（２次元画像）の位置座標として中心位置座標にしたが、４つの角の位置座標にしても良い。
【００５４】
そして、図２１に示すように、画像処理部３８ａ内に設けられた画像変換回路３４において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する参照２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、予め、検査時に比較する参照２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）がｐ−ｑ座標系で取得できることになる。
【００５５】
次に、被検査物４ａ上の欠陥検査についての実施例について説明する。まず、被検査物４ａをθステージ３上に載置してθステージ３の回転角度基準位置及びｒステージ２の基準位置に対する初期精位置合せを行う。即ち、被検査物４ａをθステージ３上に載置して光学的基準位置検出器５で被検査物４ａ上に形成された複数箇所のアライメントマークの位置を測定し、全体制御部４０は該測定結果に基づいてθステージ３と被検査物４ａを吸着するチャックとの間に設けられた微動機構（図示せず）を、ステージコントローラ４５を介して微動させて、アライメントマークを基準とした被検査物４ａの中心とθステージ３の回転中心とを精位置合せを行い、更に、ｒステージ２を基準位置に精位置合せを行うと共に、θステージ３を回転角度基準位置に精位置合せを行うことによって、被検査物４ａは、予め参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）を取得した被検査物４ｂと精位置合せされることになる。
【００５６】
次に、全体制御部４０は、ステージコントローラ４５を介して、θステージ３のエンコーダ３ｅから回転角度基準位置からの回転角度θを検出しながらθステージ３を回転させると共に、ｒステージ２のエンコーダ２ｅから基準位置からの変位ｒを検出しながら移動させ、ストロボ撮像位置でのｐ方向の周速度がほぼ一定（１００ｍｍ／ｓ程度〜１０００ｍｍ／ｓ程度の範囲）になるように制御して、検出光学系（撮像光学系）２０の光軸が被検査物４ａ上を螺旋状に走査する。即ち、全体制御部４０は、ストロボ撮像位置が被検査物４ａ上を螺旋走査されるように、図８（ａ）に示すθステージ３のエンコーダ３ｅから得られる信号５２に基づいてθステージ３及びｒステージ２を、ステージコントローラ４５を介して制御することになる。なお、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転速度とｒステージ２の移動速度との関係は予めプログラムによって決められているものとする。従って、被検査物４ａ上において例えば６０ｆｐｓ（カメラフレームレート）でストロボ撮像された２次元画像（例えば１画素（１．４μｍ□）×（７１６８画素×７１６８画素））の中心位置座標（ｘ，ｙ）は、ｆ（ｒ，θ）の関数で表わされることになる。ｒは被検査物４ａの中心からストロボ撮像された２次元画像の中心までの半径を示し、θは回転角度基準位置からストロボ撮像された２次元画像の中心までの回転角度を示す。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、２次元アレイセンサ（カメラ）２３によりカメラフレームレート（例えば約６０ｆｐｓ）で７００回程度ストロボ撮像することによって、被検査物４ａの一枚の全面について撮像することが可能である。従って、本発明のようにｒ−θ走査によれば、１３ｓ(秒)／Work程度で検査を実行することが可能となる。
【００５７】
第２の実施の形態は、被検査物４ｂに対して精位置合せされた被検査物４ａに対して、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、参照被検査物４ｂと同じ領域１７にストロボ光照射光学系１０により第１の実施の形態と同様なストロボ光（パルスレーザビーム）を照射し、該領域１７内の検査２次元画像Ｆ（ｒ，θ）を、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に同期させて検出光学系２０により検出する。なお、ストロボ光照射光学系１０におけるビームエキスパンダ１２、可干渉性低減光学系１３、集光光学系１５、傾斜ミラー１６等の具体的構成は、第１の実施の形態と同様である。また、検出光学系２０における対物レンズ２１、結像レンズ２２、及び２次元アレイセンサ２３等も第１の実施の形態と同様に構成される。
【００５８】
以上説明したように、被検査物４ａについては、被検査物４ａをθステージ３上に載置し、図１３に示すように螺旋状に走査させた状態で、被検査物４ａの全面に亘って、パルスレーザビームを傾斜ミラー１６で反射させて斜め方向からストロボ光照射領域１７にストロボ光（パルス光）照射し、該ストロボ光（パルス光）の照射に同期して照射領域１７内のストロボ撮像視野から得られる検査２次元画像信号を２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））と共に図２１に示す画像処理部３８ａ内の一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、被検査物４ａの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）を基に例えばｐ−ｑ座標系に幾何学変換することによって得られる。
【００５９】
そして、図２１に示すように、画像処理部３８ａ内に設けられた画像変換回路３４において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、検査２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）がｐ−ｑ座標系で取得できることになる。
【００６０】
なお、上記ｐ−ｑ座標系の代わりに、第３の実施の形態で説明するように、被検査物４ａ上にダイが配列された方向（回路パターンの主要な成分が配列されている方向）であるｘ−ｙ座標系に幾何学変換してもよい。
【００６１】
次に、位置合せ回路３５において、第１の実施の形態と同様に、画像メモリ３３ｂに記憶されている例えば参照２次元画像信号Ｇn（ｐn，ｑn）を読み出して相対的に位置（±Δｐ，±Δｑ）をずらした参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）を作成し、該作成された参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）と画像メモリ３３ｂから読み出された検査２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）とが最も一致する位置ずれ量（±Δｐ，±Δｑ）を少なくとも１画素単位以下で求め、該求められた位置ずれ量（±Δｐ，±Δｑ）を基にずらした参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）を作成することによって相対的に位置合せされた検査２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）と参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）とが取得されることになる。勿論、１画素単位以下の位置ずれ量については、欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値（諧調値）の差として反映することが可能である。また、中心位置座標（ｐn，ｑn）を中心にして回転方向にΔφずらした２次元画像信号を作成するには、画像変換回路３４においてｐ−ｑ座標系をΔφずらすことによって実現することが可能である。なお、ｘ−ｙ座標系での位置合せの詳細については、例えば特開平１０−３１８９５０号公報（特許文献５）に記載されている。
【００６２】
以上説明したように、位置合せ回路３５から得られる２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とは精位置合せがなされているので、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｐ，ｑ）−Ｇ（ｐ，ｑ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（被検査物上のｘ−ｙ座標系に変換した欠陥位置座標（ｘ，ｙ）も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に容易に得られることになり、その欠陥判定結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００６３】
特に、第２の実施の形態の場合、ストロボ撮像によって参照２次元画像信号を取得するときと、ストロボ撮像によって検査２次元画像信号を取得するときとでは、ストロボ光照射の照度が変化することが考えられるので、例えば分岐光学系１４で分岐したストロボ光照射の照度を照度モニタ６０で測定し、光量調整フィルタ６１にフィードバックすることによって照度が変化しないように制御することが好ましい。また、照度モニタ６０で測定される、参照２次元画像信号を取得するときと検査２次元画像信号を取得するときとの間のストロボ光照射の照度変化を欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値の差として反映することが可能である。また、画像処理部３１内に、濃淡値調整回路（図示せず）を設け、照度モニタ６０で測定されるストロボ光照射の照度変化を、参照２次元画像信号の背景信号の濃淡値及び検査２次元画像信号の背景信号の濃淡値に反映して背景信号の濃淡値の差が生じないようにすればよい。
【００６４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第３の実施の形態について図２０及び図２２を用いて説明する。即ち、第３の実施の形態において、第２の実施の形態と相違する点は、図２０に示すように、θステージ３、ストロボ光照射光学系１０及び検出光学系２０を一つの組にして構成し、２次元アレイセンサ２３でストロボ撮像される検査２次元画像信号を被検査物上に配列されたダイ内に形成された回路パターンの主要な成分の向きであるｘ−ｙ座標に幾何学変換してダイ比較又はセル比較できるように並べ変え、該並べ変えられた検査２次元画像信号同士を精位置合せを行い、該精位置合せされた検査２次元画像信号同士をダイ比較又はセル比較をして欠陥を検出する点にある。
【００６５】
第３の実施の形態の場合も、第２の実施の形態と同様に、２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））と共に図２１に示す画像処理部３８内の一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、被検査物４ａの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）と、入力されるＣＡＤ情報４８から得られる被検査物４ａ上に配列されているダイの座標情報（ダイ内の回路パターンの主要な成分の座標情報も含む）とを基にダイが配列されたｘ−ｙ座標系に幾何学変換することによって得られる。
【００６６】
そして、図２２に示すように、画像処理部３８ｂ内に設けられた回転変換回路３７において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）を、被検査物４ａ上のダイの配列方向であるｘ−ｙ方向に回転させて（幾何学変換させて）、ｘ−ｙ座標系を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｘ，ｙ）に変換してｘ−ｙ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、図２３に示すように、検査２次元画像信号Ｆ（ｘ，ｙ）がｘ−ｙ座標系で取得できることになる。
【００６７】
次に、位置合せ回路３５において、画像メモリ３３ｂにｘ−ｙ座標系（被検査物上の座標系）で記憶されている例えば隣接したダイ又はセル（ダイ内には繰り返されるセルが存在するセル領域があるものとする。また、ダイ内を格子状に分割したセル領域も含む。）から得られる検査２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）と参照２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1，ｙn-1）とを読み出して他方の画像信号を相対的に位置（±Δｘ，±Δｙ）をずらした２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）を作成し、該作成された２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）と一方の２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）とが最も一致する位置ずれ量（±Δｘ，±Δｙ）を少なくとも１画素単位以下で求め、該求められた位置ずれ量（±Δｘ，±Δｙ）を基にずらした２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）を作成することによって相対的に位置合せされたダイ比較又はセル比較する検査２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）と参照２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）とが取得されることになる。勿論、１画素単位以下の位置ずれ量については、欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値（諧調値）の差として反映することが可能である。また、中心位置座標（ｘn，ｙn）を中心にして回転方向にΔφずらした２次元画像信号を作成するには、回転変換回路３７において幾何学変換式（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn））におけるｘ−ｙ座標系をΔφずらすことによって実現することが可能である。
【００６８】
更に、画像切出し回路３９において、座標抽出部３８から得られるダイ座標又はセル座標に基づいて位置合せ回路３５で位置合せされた検査２次元画像信号と参照２次元画像信号とに対して比較する局所領域画像信号を切出する。このように切出された検査局所領域画像信号と参照局所領域画像信号との間で、比較処理部３１でダイ比較又はセル比較をすることによって、第１及び第２の実施の形態と同様に欠陥を検出できることになり、その結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００６９】
本第３の実施の形態においても、図１４に示すように、重ねてストロボ撮像する領域（ＯＬ）を作ることによって該領域から２次元画像信号としてダイも含めて回路パターンの配列情報（アライメント情報）が得られるので、ＣＡＤ情報を基に回転変換回路３７によってｒ−θの極座標系からｘ−ｙ座標に変換する際、変換誤差（回転誤差）をなくすように照合することが可能となる。さらに、位置合せ回路３５においても、該変換誤差（回転誤差）をなくするようにダイ比較又はセル比較する２次元画像信号同士の座標系（ｘ、ｙ）を照合することが可能となる。
【００７０】
また、隣接するダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士はストロボ光の照射強度（照度）に変化がなく被検査物上の回路パターンからの背景信号が略同一であるということで、図２２に示す比較処理部３１において、ダイ比較又はセル比較を、隣接するダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士を比較するよう説明したが、必ずしも隣接する必要がなく、被検査物上の回路パターンからの背景信号が略同一であるダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士を比較するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。
【図２】本発明に係る被検査物上にストロボ光（パルス光）を照射する各領域を示す図である。
【図３】本発明に係る被検査物上の各領域にストロボ光（パルス光）を照射した場合の照度分布を示す図である。
【図４】本発明に係るストロボ光照射光学系に備えられた可干渉性低減光学系の具体的な実施例を示す図である。
【図５】本発明に係るストロボ光照射光学系において、出射面において２次元に配列した光源を用いた実施例を示す図である。
【図６】本発明に係るストロボ光照射光学系において、可干渉性を低減し、且つ各照射領域に亘って照度分布をほぼ均一にする光学系の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係るストロボ光照射光学系において、各照射領域に亘って照度分布をほぼ均一にする集光光学系の実施例を示す図である。
【図８】本発明に係る欠陥検査装置における各種タイミングを示す図である。
【図９】本発明に係る欠陥検査装置における合焦点制御系の各種実施例を示す図である。
【図１０】本発明に係る、図１とは異なるストロボ光照射光学系を備えた欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。
【図１１】本発明に係るストロボ光照射光学系の各種実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る被検査物の半径方向に移動させるｒステージ（移動ステージ）の各種実施例を示す図である。
【図１３】本発明に係る被検査物上を螺旋状に走査して走査軌跡に沿って多数の領域の各々内からストロボ撮像して２次元画像信号を取得する状態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る被検査物上を螺旋状に走査して走査軌跡に沿って多数の領域の各々内からストロボ撮像して２次元画像信号を取得する際、重複させる部分を作り、しかもｐ−ｑの直交座標系について説明するための図である。
【図１５】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態における信号処理部の実施例を示す図である。
【図１６】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）における高感度２次元アレイセンサの第１の実施例を示す図である。
【図１７】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）における高感度２次元アレイセンサの第２の実施例（ＥＭＣＣＤ）を示す図である。
【図１８】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）において、被検査物の回転に伴って繰り返される回路パターンからの回折パターンの発生状態を示す図である。
【図１９】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）において、対物レンズのフーリエ変換面に設けられる各種空間フィルタを示す図である。
【図２０】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第２及び第３の実施の形態を示した概略構成図である。
【図２１】図２０に示す信号処理部についての第２の実施の形態を示す図である。
【図２２】図２０に示す信号処理部についての第３の実施の形態を示す図である。
【図２３】図２２に示す回転変換回路によって各領域内から得られる２次元画像信号をダイ比較又はセル比較が容易にするために被検査物上に配列されたダイのｘ−ｙ直交座標系に並べ直した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…基台、２…ｒステージ（移動ステージ）、２ｅ…エンコーダ、３、３ａ、３ｂ…θステージ（回転ステージ）、３ｅ、３ａｅ、３ｂｅ…エンコーダ、４、４ａ、４ｂ…被検査物、５、５ａ、５ｂ…光学的基準位置検出器（アライメントマーク位置検出器）、１０…ストロボ光照射光学系、１１…ストロボ光源（パルスレーザ光源）、１１ｂ…ＹＡＧレーザ光源、１２…ビームエキスパンダ、１３、１３ａ〜１３ｃ…可干渉性低減光学系、１４、１４ａ…分岐光学系、１４ｂ…ミラー、１５、１５ａ、１５ｂ…集光光学系（集光レンズ）、１６、１６ａ、１６ｂ…傾斜ミラー、１７、１７ａ、１７ｂ…ストロボ光照射領域、１８ａ、１８ｂ…ミラー、２０、２０ａ、２０ｂ…検出光学系（撮像光学系）、２１、２１ａ〜２１ｄ…対物レンズ、２２、２２ａ、２２ｂ…結像レンズ、２３、２３ａ、２３ｂ…２次元アレイセンサ、２４ａ、２４ｂ…ビームスプリッタ、２４ｃ、２４ｄ…リング状ミラー、３０、３０ａ、３０ｂ…Ａ／Ｄ変換器、３１…比較処理部、３２…欠陥判定部、３３ａ、３３ｂ…画像メモリ、３４、３４ａ、３４ｂ…画像変換回路、３５…位置合せ回路、３６…座標検出回路、３７…回転変換回路、３８…座標抽出回路、３９…画像切出し回路、４０…全体制御部、４１…記憶装置、４２…入力手段、４３…表示装置、４５…ステージコントローラ、４８…ＣＡＤ情報、６６、６８…マイクロレンズアレイ、６７…光ファイバー群、７１…凸レンズ、７２…凹レンズ、９０ａ、９０ｂ…ｚステージ、９１ａ、９１ｂ、９６ａ、９６ｂ…ＡＦ照射光学系、９２ａ、９２ｂ…位置検出器、９５ａ、９５ｂ…ＡＦイメージセンサ、９７…検出系コントローラ、１００…ｒステージ（移動ステージ）、１１０ａ、１１０ｂ…ミラー、１７１…垂直レジスタ、１７２…水平レジスタ、１７３…電子増倍レジスタ、１７４…アンプ、１８１…板状部材、１８２…光電変換面、１８３…真空チューブ、１８４…ＣＣＤアレイセンサ、１８５…リード、１９１…回路パターン、１９３…回折光パターンの干渉縞、１９２…瞳面、１９５…上方検出ＮＡ、１９６…斜方検出ＮＡ、２００…遮光フィルタ（空間フィルタ）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上の異物やスクラッチやパターン欠陥等の欠陥を検出する欠陥検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ欠陥を高速で、オンラインで、電気・光学的に検出する方法及び装置が米国特許第６６９３６６４号明細書（特許文献１）おいて知られている。該方法及び装置は、繰り返されるパルスレーザから短い光パルスで照明され、顕微鏡光学系を有する電気・光学カメラ系の視野を持ち、光学撮像系の焦点面において６個の検出器アンサンブルから形成された光検出器の表面を光学的に形成する焦点面アセンブリに、動くウェハの像を結像することを特徴とする。上記各アンサンブルは、４個の２次元ＣＣＤ行列光検出器アレイを含み、該各２次元ＣＣＤ行列光検出器は、２００万画素の大きな行列の電子像を作り出す。そして、ウェハダイ欠陥として示される対応する画素の相違を見つけるために、撮像した視野と参照される他の視野とを比較する一般的な画像処理技術を用いて異なるＣＣＤ行列検出器から同時に生成された像が並列に処理される。
【０００３】
また、欠陥検査装置としては特開２０００−１０５２０３号公報(特許文献２)及び特開２００４−１７７２８４号公報（特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６９３６６３号明細書
【特許文献２】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７２８４号公報
【特許文献４】ＵＳ２００５／０１１０９８７Ａ１
【特許文献５】特開平１０−３１８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２に記載された暗視野ウェハ検査装置は、線状照明、線状検出によるスループット優位性を特徴としているが、ＸＹステージの走査速度向上およびセンサ・信号処理の処理速度の高速化に伴い、検査時間のうちステージ往復の折り返しに要する加速時間の占める割合が増加し、スループットのネックになりつつある。
【０００６】
本発明の目的は、高スループット化を図った欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、ステージやセンサ等のキーパーツの低コスト化を図った欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、ウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら、被検査物上の多数の領域の各々にストロボ光を照射し、該ストロボ光が照射された各領域内の２次元画像を検出し、該検出された各領域内の２次元画像と参照２次元画像と比較して欠陥検出を行う欠陥検査装置及びその方法である。
【０００９】
即ち、本発明は、ｒ−θ（回転）ステージを用いてウェハ等の被検査物の全面を走査するように構成することで、ステージの折り返しが不要となり、ＸＹ走査方式と比較して検査時間の短縮を可能とし、さらに、ストロボ照射による２次元撮像を行うように構成することで、ウェハ等の被検査物の内外周の速度差による像の歪みを避けることができ、さらにステージの振動に対しても歪が生じないため、位置合せ処理の負荷を低減できる欠陥検査装置及びその方法である。
【００１０】
また、本発明は、第１としては、複数の被検査物の各々について各回転ステージを用いて同時に被検査物全面を走査してストロボ照射による２次元撮像を同時に行い、得られた各々の画像を逐次比較して差異を欠陥として検出するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、第２としては、一枚の被検査物について一つの回転ステージを用いて被検査物全面を走査してストロボ照射による２次元撮像を行って画像を蓄積し、該蓄積された個々の画像を幾何学変換（回転）および必要に応じて照合して被検査物画像を再構成し、ダイ比較又はセル比較により欠陥を検出するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第１の過程と、該第１の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第２の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１３】
また、本発明は、第１の被検査物を第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に第２の被検査物を第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射すると共に該ストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第３の過程と、該第３の過程で同時に撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第４の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１４】
また、本発明は、回転ステージを用いて参照被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記参照被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記参照被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の参照２次元画像を撮像して記憶する第５の過程と、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第６の過程と、該第６の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する前記第５の過程で記憶された参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第７の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【００１５】
また、本発明は、回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像して記憶する第８の過程と、該第８の過程で記憶された各領域内の検査２次元画像を被検査物上の直交座標系に幾何学変換を行って前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成して記憶する第９の過程と、該第９の過程で記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う第１０の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法及びその装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高スループット化を図った欠陥検査装置及びその方法を実現することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、ステージやセンサ等の主要部品の低コスト化によって安価な欠陥検査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明に係る欠陥検査装置及びその方法で欠陥を検査する対象としては、半導体ウェハ等の被検査物上に、基本的にフォトリソ工程や成膜工程やエッチング工程やＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程などを経て回路パターン（図１８に１９１として示す）が形成されたチップ（ダイ）が多数ｘ−ｙ座標系で配列されているものである。一方、回路パターン上の欠陥としては、異物等の凸状欠陥、スクラッチやボイド等の凹状欠陥、および短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥が考えられる。これらの欠陥を検出するためには、欠陥のない回路パターンから得られる参照画像信号が必要となる。
【００１９】
そこで、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法は、まず検査時間の短縮を図るために、回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数ｘ−ｙ座標系で配列されている半導体ウェハ等の被検査物をｒ−θ（回転）ステージを用いて連続的に回転させながら（螺旋状に走査しながら）、被検査物上の全面に亘って多数の領域の各々にストロボ光を照射し、該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像信号を検出し、該検出された各領域内の検査２次元画像信号と該各領域内の検査２次元画像信号に対して精位置合せされた各領域内の参照２次元画像信号とを比較して欠陥検出を行うことにある。
【００２０】
即ち、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法は、ｒ−θ（回転）ステージを用いて、回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数配列されている半導体ウェハ等の被検査物の全面を螺旋状に連続走査するように構成することで、ＸＹ走査方式と比較してステージの折り返しが不要となり、検査時間の短縮を可能とし、さらに、ストロボ照射による２次元撮像を行うように構成することで、ウェハ等の被検査物の内外周の速度差による像の歪みを避けることができ、さらにステージの振動に対しても歪が生じないため、位置合せ処理の負荷を低減できる。
【００２１】
［第１の実施の形態］
本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態は、同じプロセス工程を経た同一種の被検査物４ａ、４ｂの各々を載置する２つのθ（回転）ステージ３ａ、３ｂをｒステージ（移動ステージ）２上に設けて同一種の被検査物４ａ、４ｂの各々を互に精位置合せした状態で同じように連続的に螺旋走査をさせ、該連続的に螺旋走査された被検査物４ａ、４ｂの各々の同じ領域１７ａ、１７ｂに対して同時にストロボ照射し、該同じ領域１７ａ、１７ｂ内の一方から２次元アレイセンサにより検査２次元画像信号を取得し、他方から２次元アレイセンサにより検査２次元画像信号に対して比較して欠陥を検出するための精位置合せされた参照２次元画像信号を取得するように構成したことにある。
【００２２】
図１は、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。第１の実施の形態は、基台１上にＸ方向に移動する共通のｒ（直線）ステージ２を搭載し、該ｒステージ（移動ステージ）２上に、同一の製造プロセスを経て同一種の回路パターンが形成されたウェハ等の被検査物４ａ、４ｂの各々を載置して回転するθ（回転）ステージ３ａ、３ｂを設けて構成する。なお、第１の実施の形態の場合、２次元アレイセンサ２３ａが２次元画像として撮像する領域と２次元アレイセンサ２３ｂが２次元画像として撮像する領域とは画像処理で精密に補正しない場合には精位置合せされた同じ領域にする必要がある。勿論、画像処理で精密に補正する場合には、２次元アレイセンサ２３ａが２次元画像として撮像する領域と２次元アレイセンサ２３ｂが２次元画像として撮像する領域とは粗位置合せされれば良い。そのためには、まず、被検査物４ａ、４ｂの各々をθステージ３ａ、３ｂの各々に載置した際、被検査物４ａ、４ｂ上に形成された例えばチップ単位若しくは露光単位に設けられたアライメントマーク（図示せず）を基準とした被検査物４ａ、４ｂの中心とθステージ３ａ、３ｂの回転中心とを偏心しないように合わせる必要がある。そのためには、各θステージ３ａ、３ｂ上に、被検査物を保持するチャックを偏心させる微動機構（図示せず）が必要となる。一方、θステージ３ａ、３ｂの各々に載置される被検査物４ａ、４ｂの各々の中心における、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転中心に対する偏心量は、θステージ３ａ、３ｂの各々を所定の角度回転させてそのときの被検査物４ａ、４ｂの各々に形成された例えばチップ単位若しくは露光単位に設けられたアライメントマークの位置（移動軌跡）を光学的基準位置検出器（アライメントマーク位置検出器）５ａ、５ｂの各々で測定することによって全体制御部４０が算出することが可能である。同時に、全体制御部４０は、光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの各々が測定するアライメントマークの位置を基に、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転角度基準位置からの被検査物４ａ、４ｂの各々の回転角度ずれ量も算出することが可能である。勿論、この際、被検査物４ａ、４ｂの各々に形成されているノッチの位置を測定できるセンサを備え、該センサで測定されるノッチの向きを一定方向に粗合わせし、その後上述したように精合せ情報を算出しても良い。なお、被検査物４ａ、４ｂの各々には、アライメントマークを基準にして回路パターンが形成されたチップ（ダイ）が多数配列されているものとする。
【００２３】
以上説明したように、全体制御部４０からの指令により、θステージ３ａ、３ｂの各々の上に載置された被検査物４ａ、４ｂの各々は、θステージ３ａ、３ｂの各々に対して偏心量がステージコントローラ４５を介して微動機構により補正され、回転角度基準位置に精位置合せされることになる。
【００２４】
更に、検査時には、全体制御部４０は、周速度がほぼ一定で（１００ｍｍ／ｓ程度〜１０００ｍｍ／ｓ程度の範囲）、被検査物４ａ，４ｂ上を螺旋走査されるように、図８（ａ）に示すθステージ３ａ、３ｂの各々のエンコーダから得られる信号５２に基づいてθステージ３ａ、３ｂの各々及びｒステージ２をステージコントローラ４５を介して制御することになる。なお、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転速度とｒステージ２の移動速度との関係は予め螺旋状に走査するようにプログラムによって決められているものとする。従って、被検査物４ａ、４ｂ上において例えば６０ｆｐｓ（カメラフレームレート）でストロボ撮像された２次元画像（例えば１画素（１．４μｍ□）×（７１６８画素×７１６８画素））の中心位置座標（ｘ，ｙ）は、ｆ（ｒ，θ）の関数で表わされることになる。ｒは被検査物４ａ、４ｂの中心からストロボ撮像された２次元画像の中心までの半径を示し、θは回転角度基準位置からストロボ撮像された２次元画像の中心までの回転角度を示す。そして、ストロボ撮像位置での周速度を例えば６００ｍｍ／ｓにした場合、外周（半径ｒ＝約１４９ｍｍ）の回転速度は３８．４ｒｐｍ程度となり、内周（半径ｒ＝約１０ｍｍ）の回転速度は５４３ｒｐｍ程度となる。また、２次元アレイセンサ（カメラ）２３ａ、２３ｂの各々によりカメラフレームレート（例えば約６０ｆｐｓ）で７００回程度ストロボ撮像することによって、被検査物４ａ、４ｂの一枚の全面について撮像することが可能である。従って、本発明のようにｒ−θ走査によれば、１３ｓ(秒)／Work程度で検査を実行することが可能となる。
【００２５】
第１の実施の形態は、このように精位置合せされた被検査物４ａ、４ｂの各々に対して、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、同じ領域１７ａ、１７ｂにストロボ光（パルス光）を照射するストロボ光照射光学系１０と、該同じ領域１７ａ、１７ｂ内の２次元画像の各々を、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に同期させて検出する検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂとが設けられる。
【００２６】
ストロボ光照射光学系１０は、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、可視光、またはＵＶ（Ultraviolet）またはＤＵＶ（Deep Ultraviolet）パルスレーザビームを、図８（ｃ）に示すように出射するストロボ光源（パルスレーザ光源）１１と、該ストロボ光源１１から出射されたパルスレーザビームについてビーム径を拡大するビームエキスパンダ１２と、該ビームエキスパンダ１２で拡大したパルスレーザビームについて可干渉性を低減する可干渉性低減光学系１３と、該可干渉性低減光学系１３で可干渉性が低減されたパルスレーザビームを同一の照度になるように２つに分岐する分岐光学系１４ａと、該分岐光学系１４ａで分岐された一方のパルスレーザビームを被検査物４ａ上に１０ｍｍ□（矩形）程度（図２（ｂ）に示す。）または１５ｍｍ○（楕円形も含む）程度（図２（ａ）に示す。）の領域１７ａに集光する集光光学系１５ａと、該集光光学系１５ａで集光されたパルスレーザビームを図８（ｄ）に示すタイミングで、傾斜角度αで斜方照射（暗視野照明）する傾斜ミラー１６ａと、分岐光学系１４ａで分岐した他方のパルスレーザビームを反射するミラー１４ｂと、該ミラー１４ｂで反射したパルスレーザビームを被検査物４ｂ上に１０ｍｍ□（矩形）程度（図２（ｂ）に示す。）または１５ｍｍ○（楕円形も含む）程度（図２（ａ）に示す。）の領域１７ｂに集光する集光光学系１５ｂと、該集光光学系１５ｂで集光されたパルスレーザビームを図８（ｄ）に示すタイミングで、傾斜角度αで斜方照射（暗視野照明）する傾斜ミラー１６ｂとを備えて構成される。従って、被検査物４ａおよび被検査物４ｂ上において対応する領域１７ａと領域１７ｂとが、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、同時にパルスレーザビームが図８（ｄ）に示すタイミングでストロボ（パルス）照射されることになる。なお、ビームエキスパンダ１２、可干渉性低減光学系１３、及び集光光学系１５ａ、１５ｂ等の具体的構成については後述する。ところで、異物等の凸状欠陥を検出する際には、上記傾斜角度（仰角度）αとしては、１０度以下の１度〜７度程度の低角度が好ましく、スクラッチやボイド等の凹欠陥（配線パターン間の窪んだ箇所の異物も含む）及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出する際には、上記傾斜角度αとしては、概ね４５度〜５５度程度の中角度から更にそれ以上の高角度にすることが好ましい。このように、検出する欠陥の種類に応じて傾斜角度αを変えることが好ましいので、図１に矢印で示すように、傾斜ミラー１６ａ、１６ｂの各々の上下位置及び傾き角度を変えることができる機構を備えることが好ましい。
【００２７】
検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂの各々は、各被検査物上の領域１７ａと領域１７ｂに対応させて設けられ、各領域１７ａ，１７ｂから発生する反射散乱光や反射回折光を含む反射光を集光する対物レンズ２１ａ、２１ｂと、該対物レンズ２１ａ，２１ｂの各々で集光された２次元反射光を結像させる結像レンズ２２ａ、２２ｂと、該結像レンズ２２ａ、２２ｂの各々で結像された２次元画像を、全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に基づいて上記ストロボ照射に同期して撮像する２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂとで構成される。なお、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々には、図８（ｅ）に示すタイミングで開閉される検出器シャッタ（図示せず）が設けても良い。勿論、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂが高速で２次元画像信号を読み出すことが可能であれば、検出器シャッタは必ずしも必要としない。従って、欠陥が存在する場合、一方の２次元アレイセンサ（カメラ）からはストロボ（パルス）照射に同期して欠陥を含む検査２次元画像信号が検出されてＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換され、他方の２次元アレイセンサ（カメラ）からはストロボ（パルス）照射に同期して欠陥を含まない参照２次元画像信号が検出されてＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換されることになる。
【００２８】
ところで、信号処理部は、Ａ／Ｄ変換器３０ａ、３０ｂ、比較処理部３１及び欠陥判定部３２等から構成される。
【００２９】
そこで、比較処理部３１において、２次元アレイセンサ（カメラ）２３ａから出力されてＡ／Ｄ変換器３０ａでＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ（カメラ）２３ｂから出力されてＡ／Ｄ変換器３０ｂでＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較することにより、何れかの領域に欠陥が存在する場合には差画像信号（不一致画像信号）として検出されることになる。そして、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｒ，θ）−Ｇ（ｒ，θ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（欠陥位置座標も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に得られることになる。
【００３０】
なお、全体制御部４０は、比較処理部３１から得られる差画像（Ｆ（ｒ，θ）−Ｇ（ｒ，θ））、欠陥判定部３２から得られる被検査物上の真の欠陥情報や欠陥判定基準（閾値）Ｔｈ、各２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂから得られる２次元画像信号（Ｆ（ｒ，θ），Ｇ（ｒ，θ））、光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの各々が測定するアライメントマークの位置情報を含む被検査物４ａ、４ｂのＣＡＤ情報、ｒステージ２の移動速度情報、θステージ３ａ、３ｂの回転速度情報等を記憶する記憶装置４１と、被検査物４ａ、４ｂに関する品種情報（プロセス工程名も含む）や選択する欠陥検査条件（選択する欠陥判定基準（閾値）等を含む）等を入力する入力手段４２と、上記記憶装置４１に記憶された各種情報を表示する表示装置４３とを接続して構成される。
【００３１】
次に、可干渉性低減光学系１３の具体的な実施例について図４を用いて説明する。即ち、第１の実施例である可干渉性低減光学系１３ａとしては、図４（ａ）に示すように、互に可干渉距離以上光路長を変えたファイバイ束によって構成することが可能である。また、第２の実施例である可干渉性低減光学系１３ｂとしては、図４（ｂ）に示すように、一次元的に可干渉距離以上光路長を変えた板状ガラス部材を積層して構成することも可能である。また、第３の実施例である可干渉性低減光学系１３ｃとしては、図４（ｃ）に示すように、二次元的に可干渉距離以上光路長を変えた角状若しくは棒状ガラス部材を積層して構成することも可能である。
【００３２】
次に、ビームエキスパンダ１２及び可干渉性低減光学系１３を無くして可干渉性を低減したパルスレーザ光源及び集光光学系を含めた光学系について図５（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。即ち、パルスレーザ光源１１ａとして、例えば半導体パルスレーザ光源を多数２次元的に配列して構成する。このように半導体パルスレーザ光源を多数２次元的に配列することにより、各光源から出射されるパルスレーザ光は互いに干渉しないので、集光レンズ６１によって集光レンズ６２の後側の焦点面に集光させ、集光レンズ６２によって被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにストロボ（パルス）照射することが可能である。図５（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図５（ａ）に示す場合、斜方照射する関係で、パルスレーザ光源１１ａの出射面を傾ける必要がある。図５（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３３】
次に、第４の可干渉性低減光学系１３ｄを備え、かつ図３（ｂ）に示すようにほぼ均一な照度にするストロボ光照射光学系１０について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、ビームエキスパンダ１２によって拡大したパルスレーザビームを例えば２次元に配列したマイクロレンズアレイ６６で多数のパルスレーザビーム光束に分割し、各々を光ファイバー群等６７で伝えて例えば２次元に配列したマイクロレンズアレイ６８で受けることによって互に干渉しない多数のパルスレーザビーム光束に変換し、集光光学系１５ａ、１５ｂの各々で集光して傾斜した方向から被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにほぼ均一な照度でストロボ（パルス）照射する場合を示す。図６（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図６（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３４】
次に、被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂに亘って図３（ｂ）に示すように、比較的均一な照度にする集光光学系１５ａ、１５ｂの他の具体的実施例について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、図３（ａ）に示すように、ビームエキスパンダ１２によって拡大したガウス照度分布を有するパルスレーザビームを凸レンズ７１と凹レンズ７２とを組み合せることによって均一な照度分布に変換して傾斜した方向から被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂにストロボ（パルス）照射する場合を示す。図７（ａ）は、図１に示す構成の通り、異物等の凸状欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対して傾斜した方向から斜方照射する場合を示す。図７（ｂ）は、図１に示す構成とは異なり、スクラッチやボイド等の凹欠陥及び短絡欠陥や形状欠陥等のパターン欠陥を検出するのに適する、被検査物４ａ、４ｂに対してほぼ鉛直方向から落射照射する場合を示す。
【００３５】
次に、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々は、被検査物４ａ、４ｂ上の各領域１７ａ、１７ｂ内から結像させた２次元画像をストロボ撮像するために、被検査物４ａ、４ｂの各々の表面を検出光学系２０ａ、２０ｂの各々に対して自動合焦点制御を行う必要がある。そこで、自動合焦点制御の実施例について図９を用いて説明する。なお、図９は、一つのθステージ３と、一つのストロボ光照射光学系１０と、一つの検出光学系２０とを有する場合について示す。勿論、図１に示すように、被検査物４ａ、４ｂの各々に対応させて２つのθステージ３ａ、３ｂと、２つのストロボ光照射光学系１０と、２つの検出光学系２０ａ、２０ｂとを設けた場合にも、θステージ３ａ、３ｂの各々に対応させて設けることによって適用することが可能となる。即ち、図９（ａ）、（ｂ）に示す実施例の場合は、ｚステージ９０ａ、９０ｂの各々を設けた場合を示す。図１に示すように構成した場合、微動機構（図示せず）と同様にｚステージ９０ａ、９０ｂの各々をｒステージ２とθステージ３ａ、３ｂの各々との間に設けることが好ましい。また、図９（ａ）に示す実施例の場合、被検査物４ａ、４ｂの各々に対してＡＦ照射光学系９１ａ、９１ｂの各々からスリット状パターン若しくは格子状（縞）パターンを斜め方向から（オフアクシス方式）、ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂには照射することなくストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲に照射し、被検査物４ａ、４ｂの各々の上記ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲からのスリット状パターン若しくは格子状パターンの反射光像を位置検出器９２ａ、９２ｂの各々で合焦点位置からの変位量を検出し、該検出した変位量がなくなるようにステージコントローラ４５を介してｚステージ６０を制御することによって被検査物４ａ、４ｂの各々のストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの自動合焦点位置を算出することが可能となる。また、図９（ｂ）に示す実施例の場合は、ｚステージ９０ａ、９０ｂを上下に微動させて、ＡＦ照射光学系９６ａ、９６ｂの各々から対物レンズ２１ａ、２１ｂの各々を通して（ＴＴＬ（Through The Lens）方式）、スリット状パターン若しくは格子状（縞）パターンをストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂに投影することなくストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲に投影し、被検査物４ａ、４ｂの各々の上記ストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの周囲からのスリット状パターン若しくは格子状パターンの反射光像をミラー１１０ａ、１１０ｂで反射させてＡＦイメージセンサ９５ａ、９５ｂで合焦位置を検出することによって被検査物４ａ、４ｂの各々のストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂの自動合焦点位置を算出することが可能となる。なお、図９（ｂ）に示す場合、検査中でのストロボ光照射は図１に示すように斜方照射するものとする。
【００３６】
また、図９（ｃ）に示す実施例の場合、図９（ａ）の場合と異なり、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々を検出系コントローラ９７により上下方向（ｚ方向）に微動させて自動合焦点位置を算出することにある。また、図９（ｄ）に示す実施例の場合、図９（ｂ）の場合と異なり、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々を検出系コントローラ９７により上下方向（ｚ方向）に微動させて自動合焦点位置を算出することにある。
【００３７】
次に、図１に示すストロボ光照射光学系と異なる実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに高角度ストロボ光照射する場合を示す。即ち、例えば集光光学系１５ａ、１５ｂの各々でコリメータパルスレーザビームに変換してミラー１８ａ、１８ｂの各々で反射して対物レンズ２１ａ、２１ｂ；２１ｃ、２１ｄの各々と結像レンズ２２ａ、２２ｂの各々との間に設けられたビームスプリッタ２４ａ、２４ｂ又はリング状のミラー２４ｃ、２４ｄに入射させ、図１１（ａ）、並びに図１１（ｃ）に示すように、対物レンズ２１ａ、２１ｂ；２１ｃ、２１ｄの各々によって高角度ストロボ光照射することになる。図１１（ａ）は、被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対してほぼ鉛直方向からストロボ光照射する場合を示し、図１１（ｂ）及び（ｃ）は各対物レンズ２１ｃ、２１ｄを２重リング状に形成し、各ミラー２４ｃ、２４ｄもリング状に形成し、各リング状のミラー２４ｃ、２４ｄで反射したパルスレーザビームを各対物レンズ２１ｃ，２１ｄの外側リングで被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対して高角度方向から平面的には様々な方向からストロボ光照射する場合を示す。
【００３８】
なお、図１１（ｄ）（ｅ）は、図１に示す構成において被検査物４ａ，４ｂの各々の領域１７ａ、１７ｂに対して４方向から斜方ストロボ光照射する場合を示す。このように４方向から斜方ストロボ光照射するためには、分岐光学系１４ａ並びにミラー１４ｂから得られるパルスレーザビームを夫々４つに分岐する光学系を有し、夫々４つに分岐されたパルスレーザビームを４方向から傾斜角度（仰角度）αで斜方ストロボ光照射する傾斜ミラーを４方向に設置する必要がある。図１１（ｆ）（ｇ）は、図１に示す構成を示す。
【００３９】
次に、被検査物４ａ，４ｂを相対的にｒ方向（半径方向）に移動させる機構の実施例について図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、図１に示す実施例と同様に、ｒステージ２をＸ方向に移動する実施例である。図１２（ｂ）は、ｒステージ２をＸ方向に移動する代わりに、ストロボ光照射光学系１０、検出光学系２０ａ及び２０ｂ並びに光学的基準位置検出器５ａ、５ｂの全体をｒステージ（移動ステージ）１００によりＸ方向に移動させる実施例である。しかしながら、図１２（ａ）に示す実施例の方が、図１２（ｂ）に示す実施例に比べて機構的には簡単となる。
【００４０】
次に、本発明に係る、被検査物４ａ、４ｂの各々に形成されたアライメントマーク（図示せず）を基準に精位置合せされた被検査物４ａ、４ｂ上を同じように連続的に螺旋走査される同じストロボ光照射領域１７ａ、１７ｂ内における、ｒステージ２に設けられたエンコーダ２ｅ及びθステージ３ａ、３ｂの各々に設けられたエンコーダ３ａｅ、３ｂｅから出力される極座標（ｒ，θ）に基づいて精位置合せされた２次元アレイセンサ２３ａから出力されてＡ／Ｄ変換された２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂから出力されてＡ／Ｄされた２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較処理する比較処理部３１の実施例について図１３を用いて説明する。即ち、図１３（ａ）は、本発明に係る比較処理部３１が、位置合せされた被検査物４ａ、４ｂ上を同じように連続的に螺旋走査された状態で、精位置合せされて２次元アレイセンサ２３ａでストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂでストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを比較処理する状態を示す。
【００４１】
この場合、比較処理部３１で比較処理される２次元画像信号（カメラフレーム信号）Ｆ（ｒ，θ）および２次元画像信号（カメラフレーム信号）Ｇ（ｒ，θ）は共に極座標を持っているため、比較処理が複雑となる。そこで、図１５に示す如く、画像変換回路３４ａ及び３４ｂの各々において、座標検出回路３６から得られる例えばカメラフレームの中心位置の極座標（ｒn，θn）又はｐ−ｑ座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn））を基に、図１４に示す２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）および２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）の中心位置（ｒn，θn）での螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学的変換して）、２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）および２次元画像信号Ｇn（ｐn，ｑn）に並べ変えて再構成することによって、比較処理部３１では被検査物４ａ、４ｂの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての２次元座標（ｐ，ｑ）を持った２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）および２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）同士の単純な比較処理を行うことが可能となる。なお、図１４に示すように、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々でストロボ撮像して得られる２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）、Ｇn（ｒn，θn）の各々を、隣りの２次元画像信号Ｆn-1（ｒn-1，θn-1）、Ｇn-1（ｒn-1，θn-1）；Ｆn+1（ｒn+1，θn+1）、Ｇn+1（ｒn+1，θn+1）の各々と重ねる領域ＯＬを作れば、幾何学的変換して再構成する際（ｐ方向に並べる際）、特にｑ方向の照合（位置合せ）が容易となる。
【００４２】
また、図１５には、２次元アレイセンサ２３ａでストロボ撮像してＡ／Ｄ変換器３０ａでＡ／Ｄ変換して得られる２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と２次元アレイセンサ２３ｂでストロボ撮像してＡ／Ｄ変換器３０ｂでＡ／Ｄ変換して得られる２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とを一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶し、その後画像変換回路３４ａ及び３４ｂの各々において極座標（ｒ，θ）を有する２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）および２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）および２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶する。そして位置合せ回路３５において、２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）との間の例えばｐ方向及びｑ方向との位置ずれ量を画素単位若しくは１画素単位以下で算出し、該算出した位置ずれ量を相対的に補正することによって２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とを画像処理によって精位置合せ（濃淡値（諧調値）の合せ込みも含む）をすることが可能である。
【００４３】
以上説明したように、位置合せ回路３５から得られる２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とは精位置合せがなされているので、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｐ，ｑ）−Ｇ（ｐ，ｑ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（被検査物上のｘ−ｙ座標系（ダイ（チップ）が配列されている座標系）に変換した欠陥位置座標（ｘ，ｙ）も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に容易に得られることになり、その欠陥判定結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００４４】
次に、高感度ＥＭＣＣＤを用いて形成された２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの他の具体的実施例について図１６を用いて説明する。即ち、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々は、図１６（ａ）に示すように垂直レジスタ１７１と、水平レジスタ１７２と、該水平レジスタ１７２から得られる画素信号を増倍する電子増倍レジスタ１７３と、該電子増倍レジスタ１７３から出力する画素信号を増幅するアンプ１７４とから構成される。図１６（ｂ）には電子増倍レジスタ１７３において増倍される、電子増倍レジスタ１７３における電子の蓄積状態を示す図である。
【００４５】
また、高感度ＥＢＣＣＤを用いて形成された２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの具体的実施例について図１７を用いて説明する。即ち、ＥＢＣＣＤは、光電変換面１８２を有する透明な板状部材１８１で真空チューブ１８３を密閉し、該真空チューブ１８３内にＣＣＤセンサアレイ１８４を設け、更にＣＣＤアレイセンサ１８４に接続されるリード１８５を設けて構成される。
【００４６】
また、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂとして、広ダイナミックレンジあるいは高感度あるいは高フレームレートなどの特徴を持つＣＭＯＳ２次元アレイセンサを用いることも可能である。
【００４７】
また、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々を、ＵＳ２００５／０１１０９８７Ａ１（特許文献４）の明細書に記載されているマルチ２次元アレイセンサ（カメラ）で構成しても良い。このようにマルチ２次元アレイセンサで構成することによって各２次元アレイセンサは、ストロボ撮像視野を分割した２次元画像信号を同時に得ることが可能となり、単位時間当たりの撮像面積の向上を図ることが可能となる。しかしながら、マルチ２次元アレイセンサで構成する場合、該マルチの数に対応させてＡ／Ｄ変換器３０、比較処理部３１及び欠陥判定部３２等を設けることが必要となる。
【００４８】
次に、検出光学系２０ａ、２０ｂの各々の対物レンズ２１ａ、２１ｂに空間フィルタを設ける実施例について図１８、図１９を用いて説明する。被検査物４ａ、４ｂの各々は、図１３に示すように２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々のストロボ撮像視野が螺旋状に走査される関係で、斜方照射方向１９０に対して被検査物４ａ，４ｂに形成された回路パターン１９１の主要な直線成分の向きが矢印で示すように回転し、該回路パターンから生じる回折光パターンの干渉縞１９３が瞳面１９２上において１９４を中心に回転することになる。そこで、２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々が上方検出ＮＡ１９５で撮像する場合において、上記回折光パターン１９３を遮光フィルタ（空間フィルタ）で遮光する場合には、遮光フィルタの遮光パターンを、１９４を中心にして各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて（同期させて）回転させることが考えられる。図１９（ｇ）は、この空間フィルタ２００の場合を示す。また、図１に示す上方検出と異なり、斜方検出ＮＡ１９６でストロボ撮像する場合において、上記回折パターン１９３を遮光フィルタ（空間フィルタ）で遮光する場合には、遮光フィルタの遮光パターンを、１９４を中心にして各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて（同期させて）回転させることが考えられる。即ち、検出光学系（撮像光学系）２０ａ、２０ｂにおいて、回転ステージ３ａ、３ｂの回転に同期して回転する空間フィルタ２００を対物レンズ２１ａ、２１ｂのフーリエ変換面に設けることが考えられる。
【００４９】
その他、図１９（ａ）〜図１９（ｆ）に示すような遮光パターンを有する遮光フィルタを切り替えて使用することが可能である。特に例えば液晶遮光フィルタを用いて各被検査物４ａ、４ｂの回転角θに対応させて適切な遮光パターンを発生させて遮光することが可能となる。
【００５０】
次に、検出光学系２０ａ、２０ｂの光軸を、傾けて斜方検出する実施例について説明する。特に、異物等の凸状欠陥を検出する際には、斜方検出でも可能である。しかし、図１８に示すように斜方検出ＮＡ１９６にしても被検査物４ａ，４ｂの回転に伴って回折パターンを回転して横切ることになるけれども、回折パターンの強度を弱めることは可能である。そのためには、斜方検出を斜方照射方向１９０に対して平面的に交差する方向（ほぼ直交する方向）から２次元アレイセンサ２３ａ、２３ｂの各々でストロボ撮像して２次元画像信号を検出するように構成すればよい。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第２の実施の形態について説明する。即ち、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、図２０に示すように、θステージ３、ストロボ光照射光学系１０及び検出光学系（撮像光学系）２０を一つの組にして構成し、予め、参照２次元画像信号を取得しておいて、検査時には該取得された参照２次元画像信号と同様に取得される検査２次元画像信号との精位置合せを画像処理で行い、更に参照２次元画像信号を取得する時と検査２次元画像信号を取得する時とでストロボ光（パルス光）を照射する照度を合わせる点である。このように第２の実施の形態は、被検査物４上に配列されるチップがＸ方向とＹ方向との間において互に非対称に形成されている（９０度回転させたときチップ配列が異なる）場合が考えられるため、予め被検査物上の全面に亘ってストロボ撮像視野から得られる参照２次元画像信号を取得して用意をしておく必要がある。
【００５２】
また、被検査物４ａ上の欠陥を検出するためには、比較処理部３１において、検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）と上述したように予め用意された参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）とをｒ−θ極座標系で比較する方法とｐ−ｑ直交座標系で比較する方法が考えられる。しかしながら、ｒ−θ極座標系で比較する方法は相対位置合せ等が複雑になるため、幾何学変換したｐ−ｑ直交座標系で比較する方法が好ましい。
【００５３】
そのために、検査時と同一種の参照被検査物４ｂをθステージ３上に載置して検査時と同様に図１３に示すように螺旋状に走査させた状態で、参照被検査物４ｂの全面に亘って、パルスレーザビームを傾斜ミラー１６で反射させて斜め方向からストロボ光照射領域１７にストロボ光（パルス光）を照射し、該照射領域１７内のストロボ撮像視野から得られる参照２次元画像信号を２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、参照２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））と共に画像処理部３８内の一旦画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、参照被検査物４ｂの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、参照２次元画像信号Ｇn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）を基にｐ−ｑ座標系に幾何学変換することによって得られる。また、カメラフレーム（２次元画像）の位置座標として中心位置座標にしたが、４つの角の位置座標にしても良い。
【００５４】
そして、図２１に示すように、画像処理部３８ａ内に設けられた画像変換回路３４において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する参照２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、予め、検査時に比較する参照２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）がｐ−ｑ座標系で取得できることになる。
【００５５】
次に、被検査物４ａ上の欠陥検査についての実施例について説明する。まず、被検査物４ａをθステージ３上に載置してθステージ３の回転角度基準位置及びｒステージ２の基準位置に対する初期精位置合せを行う。即ち、被検査物４ａをθステージ３上に載置して光学的基準位置検出器５で被検査物４ａ上に形成された複数箇所のアライメントマークの位置を測定し、全体制御部４０は該測定結果に基づいてθステージ３と被検査物４ａを吸着するチャックとの間に設けられた微動機構（図示せず）を、ステージコントローラ４５を介して微動させて、アライメントマークを基準とした被検査物４ａの中心とθステージ３の回転中心とを精位置合せを行い、更に、ｒステージ２を基準位置に精位置合せを行うと共に、θステージ３を回転角度基準位置に精位置合せを行うことによって、被検査物４ａは、予め参照２次元画像信号Ｇ（ｒ，θ）を取得した被検査物４ｂと精位置合せされることになる。
【００５６】
次に、全体制御部４０は、ステージコントローラ４５を介して、θステージ３のエンコーダ３ｅから回転角度基準位置からの回転角度θを検出しながらθステージ３を回転させると共に、ｒステージ２のエンコーダ２ｅから基準位置からの変位ｒを検出しながら移動させ、ストロボ撮像位置でのｐ方向の周速度がほぼ一定（１００ｍｍ／ｓ程度〜１０００ｍｍ／ｓ程度の範囲）になるように制御して、検出光学系（撮像光学系）２０の光軸が被検査物４ａ上を螺旋状に走査する。即ち、全体制御部４０は、ストロボ撮像位置が被検査物４ａ上を螺旋走査されるように、図８（ａ）に示すθステージ３のエンコーダ３ｅから得られる信号５２に基づいてθステージ３及びｒステージ２を、ステージコントローラ４５を介して制御することになる。なお、θステージ３ａ、３ｂの各々の回転速度とｒステージ２の移動速度との関係は予めプログラムによって決められているものとする。従って、被検査物４ａ上において例えば６０ｆｐｓ（カメラフレームレート）でストロボ撮像された２次元画像（例えば１画素（１．４μｍ□）×（７１６８画素×７１６８画素））の中心位置座標（ｘ，ｙ）は、ｆ（ｒ，θ）の関数で表わされることになる。ｒは被検査物４ａの中心からストロボ撮像された２次元画像の中心までの半径を示し、θは回転角度基準位置からストロボ撮像された２次元画像の中心までの回転角度を示す。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、２次元アレイセンサ（カメラ）２３によりカメラフレームレート（例えば約６０ｆｐｓ）で７００回程度ストロボ撮像することによって、被検査物４ａの一枚の全面について撮像することが可能である。従って、本発明のようにｒ−θ走査によれば、１３ｓ(秒)／Work程度で検査を実行することが可能となる。
【００５７】
第２の実施の形態は、被検査物４ｂに対して精位置合せされた被検査物４ａに対して、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５０に基づいて、参照被検査物４ｂと同じ領域１７にストロボ光照射光学系１０により第１の実施の形態と同様なストロボ光（パルスレーザビーム）を照射し、該領域１７内の検査２次元画像Ｆ（ｒ，θ）を、図８（ｂ）に示す全体制御部４０から得られるトリガ信号５１に同期させて検出光学系２０により検出する。なお、ストロボ光照射光学系１０におけるビームエキスパンダ１２、可干渉性低減光学系１３、集光光学系１５、傾斜ミラー１６等の具体的構成は、第１の実施の形態と同様である。また、検出光学系２０における対物レンズ２１、結像レンズ２２、及び２次元アレイセンサ２３等も第１の実施の形態と同様に構成される。
【００５８】
以上説明したように、被検査物４ａについては、被検査物４ａをθステージ３上に載置し、図１３に示すように螺旋状に走査させた状態で、被検査物４ａの全面に亘って、パルスレーザビームを傾斜ミラー１６で反射させて斜め方向からストロボ光照射領域１７にストロボ光（パルス光）照射し、該ストロボ光（パルス光）の照射に同期して照射領域１７内のストロボ撮像視野から得られる検査２次元画像信号を２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））と共に図２１に示す画像処理部３８ａ内の一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、被検査物４ａの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｐn＝ｆｐ（ｒn，θn），ｑn＝ｆｑ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）を基に例えばｐ−ｑ座標系に幾何学変換することによって得られる。
【００５９】
そして、図２１に示すように、画像処理部３８ａ内に設けられた画像変換回路３４において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）から、螺旋走査の接線方向をｐ方向、該接線方向に直角方向をｑ方向になるように移動及び回転させて（幾何学変換させて）、ｐ−ｑ座標系を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）に変換してｐ−ｑ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、検査２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）がｐ−ｑ座標系で取得できることになる。
【００６０】
なお、上記ｐ−ｑ座標系の代わりに、第３の実施の形態で説明するように、被検査物４ａ上にダイが配列された方向（回路パターンの主要な成分が配列されている方向）であるｘ−ｙ座標系に幾何学変換してもよい。
【００６１】
次に、位置合せ回路３５において、第１の実施の形態と同様に、画像メモリ３３ｂに記憶されている例えば参照２次元画像信号Ｇn（ｐn，ｑn）を読み出して相対的に位置（±Δｐ，±Δｑ）をずらした参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）を作成し、該作成された参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）と画像メモリ３３ｂから読み出された検査２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）とが最も一致する位置ずれ量（±Δｐ，±Δｑ）を少なくとも１画素単位以下で求め、該求められた位置ずれ量（±Δｐ，±Δｑ）を基にずらした参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）を作成することによって相対的に位置合せされた検査２次元画像信号Ｆn（ｐn，ｑn）と参照２次元画像信号Ｇn（ｐn±Δｐ，ｑn±Δｑ）とが取得されることになる。勿論、１画素単位以下の位置ずれ量については、欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値（諧調値）の差として反映することが可能である。また、中心位置座標（ｐn，ｑn）を中心にして回転方向にΔφずらした２次元画像信号を作成するには、画像変換回路３４においてｐ−ｑ座標系をΔφずらすことによって実現することが可能である。なお、ｘ−ｙ座標系での位置合せの詳細については、例えば特開平１０−３１８９５０号公報（特許文献５）に記載されている。
【００６２】
以上説明したように、位置合せ回路３５から得られる２次元画像信号Ｆ（ｐ，ｑ）と２次元画像信号Ｇ（ｐ，ｑ）とは精位置合せがなされているので、欠陥判定部３２は、比較処理部３１から得られる差画像信号（Ｆ（ｐ，ｑ）−Ｇ（ｐ，ｑ））を基に欠陥判定基準（閾値）Ｔｈで判定することによって、できるだけ虚報を低減して被検査物上の真の欠陥情報（被検査物上の欠陥分布（被検査物上のｘ−ｙ座標系に変換した欠陥位置座標（ｘ，ｙ）も含む）や欠陥の特徴量（欠陥の大きさ（広さ）を示す面積や投影長、及び欠陥の濃淡値（諧調値）等））が差画像信号と共に容易に得られることになり、その欠陥判定結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００６３】
特に、第２の実施の形態の場合、ストロボ撮像によって参照２次元画像信号を取得するときと、ストロボ撮像によって検査２次元画像信号を取得するときとでは、ストロボ光照射の照度が変化することが考えられるので、例えば分岐光学系１４で分岐したストロボ光照射の照度を照度モニタ６０で測定し、光量調整フィルタ６１にフィードバックすることによって照度が変化しないように制御することが好ましい。また、照度モニタ６０で測定される、参照２次元画像信号を取得するときと検査２次元画像信号を取得するときとの間のストロボ光照射の照度変化を欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値の差として反映することが可能である。また、画像処理部３１内に、濃淡値調整回路（図示せず）を設け、照度モニタ６０で測定されるストロボ光照射の照度変化を、参照２次元画像信号の背景信号の濃淡値及び検査２次元画像信号の背景信号の濃淡値に反映して背景信号の濃淡値の差が生じないようにすればよい。
【００６４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第３の実施の形態について図２０及び図２２を用いて説明する。即ち、第３の実施の形態において、第２の実施の形態と相違する点は、図２０に示すように、θステージ３、ストロボ光照射光学系１０及び検出光学系２０を一つの組にして構成し、２次元アレイセンサ２３でストロボ撮像される検査２次元画像信号を被検査物上に配列されたダイ内に形成された回路パターンの主要な成分の向きであるｘ−ｙ座標に幾何学変換してダイ比較又はセル比較できるように並べ変え、該並べ変えられた検査２次元画像信号同士を精位置合せを行い、該精位置合せされた検査２次元画像信号同士をダイ比較又はセル比較をして欠陥を検出する点にある。
【００６５】
第３の実施の形態の場合も、第２の実施の形態と同様に、２次元アレイセンサ２３でストロボ（パルス）撮像してＡ／Ｄ変換後、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）を図１４に示すように、その中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））と共に図２１に示す画像処理部３８内の一旦極座標系の画像メモリ３３ａに記憶する。このように、画像メモリ３３ａ内には、被検査物４ａの全面に亘って、螺旋状に走査してストロボ撮像されたカメラフレーム数についての、検査２次元画像信号Ｆn（ｒn，θn）と例えばその中心位置座標（極座標（ｒn，θn）又は幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））とが記憶される。なお、幾何学変換された座標（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn）））は、座標検出回路３６において、θステージ３のエンコーダ３ｅ及びｒステージ２のエンコーダ２ｅから検出される極座標（ｒn，θn）と、入力されるＣＡＤ情報４８から得られる被検査物４ａ上に配列されているダイの座標情報（ダイ内の回路パターンの主要な成分の座標情報も含む）とを基にダイが配列されたｘ−ｙ座標系に幾何学変換することによって得られる。
【００６６】
そして、図２２に示すように、画像処理部３８ｂ内に設けられた回転変換回路３７において、画像メモリ３３ａに記憶された極座標（ｒ，θ）を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｒ，θ）を、被検査物４ａ上のダイの配列方向であるｘ−ｙ方向に回転させて（幾何学変換させて）、ｘ−ｙ座標系を有する検査２次元画像信号Ｆ（ｘ，ｙ）に変換してｘ−ｙ座標系の画像メモリ３３ｂに記憶することによって、図２３に示すように、検査２次元画像信号Ｆ（ｘ，ｙ）がｘ−ｙ座標系で取得できることになる。
【００６７】
次に、位置合せ回路３５において、画像メモリ３３ｂにｘ−ｙ座標系（被検査物上の座標系）で記憶されている例えば隣接したダイ又はセル（ダイ内には繰り返されるセルが存在するセル領域があるものとする。また、ダイ内を格子状に分割したセル領域も含む。）から得られる検査２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）と参照２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1，ｙn-1）とを読み出して他方の画像信号を相対的に位置（±Δｘ，±Δｙ）をずらした２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）を作成し、該作成された２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）と一方の２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）とが最も一致する位置ずれ量（±Δｘ，±Δｙ）を少なくとも１画素単位以下で求め、該求められた位置ずれ量（±Δｘ，±Δｙ）を基にずらした２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）を作成することによって相対的に位置合せされたダイ比較又はセル比較する検査２次元画像信号Ｆn（ｘn，ｙn）と参照２次元画像信号Ｆn-1（ｘn-1±Δｘ，ｙn-1±Δｙ）とが取得されることになる。勿論、１画素単位以下の位置ずれ量については、欠陥判定部３２において判定する欠陥判定基準（閾値）Ｔｈに濃淡値（諧調値）の差として反映することが可能である。また、中心位置座標（ｘn，ｙn）を中心にして回転方向にΔφずらした２次元画像信号を作成するには、回転変換回路３７において幾何学変換式（ｘn＝ｆｘ（ｒn，θn），ｙn＝ｆｙ（ｒn，θn））におけるｘ−ｙ座標系をΔφずらすことによって実現することが可能である。
【００６８】
更に、画像切出し回路３９において、座標抽出部３８から得られるダイ座標又はセル座標に基づいて位置合せ回路３５で位置合せされた検査２次元画像信号と参照２次元画像信号とに対して比較する局所領域画像信号を切出する。このように切出された検査局所領域画像信号と参照局所領域画像信号との間で、比較処理部３１でダイ比較又はセル比較をすることによって、第１及び第２の実施の形態と同様に欠陥を検出できることになり、その結果を全体制御部４０に提供できることになる。
【００６９】
本第３の実施の形態においても、図１４に示すように、重ねてストロボ撮像する領域（ＯＬ）を作ることによって該領域から２次元画像信号としてダイも含めて回路パターンの配列情報（アライメント情報）が得られるので、ＣＡＤ情報を基に回転変換回路３７によってｒ−θの極座標系からｘ−ｙ座標に変換する際、変換誤差（回転誤差）をなくすように照合することが可能となる。さらに、位置合せ回路３５においても、該変換誤差（回転誤差）をなくするようにダイ比較又はセル比較する２次元画像信号同士の座標系（ｘ、ｙ）を照合することが可能となる。
【００７０】
また、隣接するダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士はストロボ光の照射強度（照度）に変化がなく被検査物上の回路パターンからの背景信号が略同一であるということで、図２２に示す比較処理部３１において、ダイ比較又はセル比較を、隣接するダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士を比較するよう説明したが、必ずしも隣接する必要がなく、被検査物上の回路パターンからの背景信号が略同一であるダイ又はセルから得られる２次元画像信号同士を比較するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。
【図２】本発明に係る被検査物上にストロボ光（パルス光）を照射する各領域を示す図である。
【図３】本発明に係る被検査物上の各領域にストロボ光（パルス光）を照射した場合の照度分布を示す図である。
【図４】本発明に係るストロボ光照射光学系に備えられた可干渉性低減光学系の具体的な実施例を示す図である。
【図５】本発明に係るストロボ光照射光学系において、出射面において２次元に配列した光源を用いた実施例を示す図である。
【図６】本発明に係るストロボ光照射光学系において、可干渉性を低減し、且つ各照射領域に亘って照度分布をほぼ均一にする光学系の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係るストロボ光照射光学系において、各照射領域に亘って照度分布をほぼ均一にする集光光学系の実施例を示す図である。
【図８】本発明に係る欠陥検査装置における各種タイミングを示す図である。
【図９】本発明に係る欠陥検査装置における合焦点制御系の各種実施例を示す図である。
【図１０】本発明に係る、図１とは異なるストロボ光照射光学系を備えた欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態を示した概略構成図である。
【図１１】本発明に係るストロボ光照射光学系の各種実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る被検査物の半径方向に移動させるｒステージ（移動ステージ）の各種実施例を示す図である。
【図１３】本発明に係る被検査物上を螺旋状に走査して走査軌跡に沿って多数の領域の各々内からストロボ撮像して２次元画像信号を取得する状態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る被検査物上を螺旋状に走査して走査軌跡に沿って多数の領域の各々内からストロボ撮像して２次元画像信号を取得する際、重複させる部分を作り、しかもｐ−ｑの直交座標系について説明するための図である。
【図１５】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第１の実施の形態における信号処理部の実施例を示す図である。
【図１６】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）における高感度２次元アレイセンサの第１の実施例を示す図である。
【図１７】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）における高感度２次元アレイセンサの第２の実施例（ＥＭＣＣＤ）を示す図である。
【図１８】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）において、被検査物の回転に伴って繰り返される回路パターンからの回折パターンの発生状態を示す図である。
【図１９】本発明に係る検出光学系（撮像光学系）において、対物レンズのフーリエ変換面に設けられる各種空間フィルタを示す図である。
【図２０】本発明に係る欠陥検査装置及びその方法の第２及び第３の実施の形態を示した概略構成図である。
【図２１】図２０に示す信号処理部についての第２の実施の形態を示す図である。
【図２２】図２０に示す信号処理部についての第３の実施の形態を示す図である。
【図２３】図２２に示す回転変換回路によって各領域内から得られる２次元画像信号をダイ比較又はセル比較が容易にするために被検査物上に配列されたダイのｘ−ｙ直交座標系に並べ直した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…基台、２…ｒステージ（移動ステージ）、２ｅ…エンコーダ、３、３ａ、３ｂ…θステージ（回転ステージ）、３ｅ、３ａｅ、３ｂｅ…エンコーダ、４、４ａ、４ｂ…被検査物、５、５ａ、５ｂ…光学的基準位置検出器（アライメントマーク位置検出器）、１０…ストロボ光照射光学系、１１…ストロボ光源（パルスレーザ光源）、１１ｂ…ＹＡＧレーザ光源、１２…ビームエキスパンダ、１３、１３ａ〜１３ｃ…可干渉性低減光学系、１４、１４ａ…分岐光学系、１４ｂ…ミラー、１５、１５ａ、１５ｂ…集光光学系（集光レンズ）、１６、１６ａ、１６ｂ…傾斜ミラー、１７、１７ａ、１７ｂ…ストロボ光照射領域、１８ａ、１８ｂ…ミラー、２０、２０ａ、２０ｂ…検出光学系（撮像光学系）、２１、２１ａ〜２１ｄ…対物レンズ、２２、２２ａ、２２ｂ…結像レンズ、２３、２３ａ、２３ｂ…２次元アレイセンサ、２４ａ、２４ｂ…ビームスプリッタ、２４ｃ、２４ｄ…リング状ミラー、３０、３０ａ、３０ｂ…Ａ／Ｄ変換器、３１…比較処理部、３２…欠陥判定部、３３ａ、３３ｂ…画像メモリ、３４、３４ａ、３４ｂ…画像変換回路、３５…位置合せ回路、３６…座標検出回路、３７…回転変換回路、３８…座標抽出回路、３９…画像切出し回路、４０…全体制御部、４１…記憶装置、４２…入力手段、４３…表示装置、４５…ステージコントローラ、４８…ＣＡＤ情報、６６、６８…マイクロレンズアレイ、６７…光ファイバー群、７１…凸レンズ、７２…凹レンズ、９０ａ、９０ｂ…ｚステージ、９１ａ、９１ｂ、９６ａ、９６ｂ…ＡＦ照射光学系、９２ａ、９２ｂ…位置検出器、９５ａ、９５ｂ…ＡＦイメージセンサ、９７…検出系コントローラ、１００…ｒステージ（移動ステージ）、１１０ａ、１１０ｂ…ミラー、１７１…垂直レジスタ、１７２…水平レジスタ、１７３…電子増倍レジスタ、１７４…アンプ、１８１…板状部材、１８２…光電変換面、１８３…真空チューブ、１８４…ＣＣＤアレイセンサ、１８５…リード、１９１…回路パターン、１９３…回折光パターンの干渉縞、１９２…瞳面、１９５…上方検出ＮＡ、１９６…斜方検出ＮＡ、２００…遮光フィルタ（空間フィルタ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第１の過程と、
該第１の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第２の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記第１の過程における前記被検査物上の走査軌跡が螺旋状走査軌跡であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
第１の被検査物を第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に第２の被検査物を第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射すると共に該ストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第３の過程と、
該第３の過程で同時に撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第４の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
回転ステージを用いて参照被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記参照被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記参照被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の参照２次元画像を撮像して記憶する第５の過程と、
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第６の過程と、
該第６の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する前記第５の過程で記憶された参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第７の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項５】
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像して記憶する第８の過程と、
該第８の過程で記憶された各領域内の検査２次元画像を被検査物上の直交座標系に幾何学変換を行って前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成して記憶する第９の過程と、
該第９の過程で記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う第１０の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】
前記ストロボ光として、可干渉性を低減したパルスレーザ光であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
前記被検査物上の走査軌跡が螺旋状走査軌跡であることを特徴とする請求項７記載の欠陥検査装置。
【請求項９】
第１の被検査物を載置して回転する第１の回転ステージと、
第２の被検査物を載置し、前記第１の回転ステージと同期して回転する第２の回転ステージと、
前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記第１の被検査物を前記第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に前記第２の被検査物を前記第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系によりストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光照射光学系によりストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第１及び第２の撮像光学系と、
該第１の撮像光学系で撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記第２の撮像光学系で前記第１の撮像光学系と同時に撮像された前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された各領域内の検査２次元画像を直交座標系での各領域内の検査２次元画像に幾何学変換する幾何学変換回路と、
該幾何学変換回路で幾何学変換された直交座標系での各領域内の検査２次元画像と該直交座標系での各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１１】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像を記憶する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段に記憶された各領域内の検査２次元画像を前記被検査物上の直交座標系での各領域内の検査２次元画像に幾何学変換して前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成する変換回路と、
該変換回路でダイ単位又はセル単位で再構成された各領域内の検査２次元画像を記憶する第２の記憶手段と、
第２の記憶手段に記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う信号処理部部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１２】
前記ストロボ光照射光学系において、前記照射するストロボ光として、可干渉性を低減したパルスレーザ光で構成することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１３】
前記ストロボ光照射光学系において、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を斜方照射するように構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１４】
前記撮像光学系において、前記回転ステージの回転に同期して回転する空間フィルタを対物レンズのフーリエ変換面に設けたことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１５】
前記撮像光学系において、２次元アレイセンサを設けて構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１６】
前記ストロボ光照射光学系において、前記被検査物上に照射するストロボ光の照度を測定する照度モニタを設けて構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１】
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第１の過程と、
該第１の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第２の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記第１の過程における前記被検査物上の走査軌跡が螺旋状走査軌跡であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
第１の被検査物を第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に第２の被検査物を第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射すると共に該ストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第３の過程と、
該第３の過程で同時に撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第４の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
回転ステージを用いて参照被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記参照被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記参照被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の参照２次元画像を撮像して記憶する第５の過程と、
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する第６の過程と、
該第６の過程で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する前記第５の過程で記憶された参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う第７の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項５】
回転ステージを用いて被検査物を連続的に回転させながら移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射すると共に該ストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像して記憶する第８の過程と、
該第８の過程で記憶された各領域内の検査２次元画像を被検査物上の直交座標系に幾何学変換を行って前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成して記憶する第９の過程と、
該第９の過程で記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う第１０の過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】
前記ストロボ光として、可干渉性を低減したパルスレーザ光であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像と該各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
前記被検査物上の走査軌跡が螺旋状走査軌跡であることを特徴とする請求項７記載の欠陥検査装置。
【請求項９】
第１の被検査物を載置して回転する第１の回転ステージと、
第２の被検査物を載置し、前記第１の回転ステージと同期して回転する第２の回転ステージと、
前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記第１の被検査物を前記第１の回転ステージを用いて連続的に回転させると同時に前記第２の被検査物を前記第２の回転ステージを用いて連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記第１の被検査物及び前記第２の被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記第１の被検査物上の第１の走査軌跡に沿った多数の第１の領域の各々と前記第２の被検査物上の第２の走査軌跡に沿った多数の第２の領域の各々とにストロボ光を同時に照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系によりストロボ光が照射された各第１の領域内の検査２次元画像と前記ストロボ光照射光学系によりストロボ光が照射された各第２の領域内の参照２次元画像とを同時に撮像する第１及び第２の撮像光学系と、
該第１の撮像光学系で撮像された前記各第１の領域内の検査２次元画像と前記第２の撮像光学系で前記第１の撮像光学系と同時に撮像された前記各第２の領域内の参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された各領域内の検査２次元画像を直交座標系での各領域内の検査２次元画像に幾何学変換する幾何学変換回路と、
該幾何学変換回路で幾何学変換された直交座標系での各領域内の検査２次元画像と該直交座標系での各領域内の検査２次元画像に対応する参照２次元画像とを比較して欠陥検出を行う信号処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１１】
被検査物を載置して回転する回転ステージと、
前記被検査物の半径方向に移動する移動ステージと、
前記回転ステージを用いて前記被検査物を連続的に回転させながら前記移動ステージを用いて前記被検査物の半径方向に相対的に移動して走査した状態で、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を照射するストロボ光照射光学系と、
該ストロボ光照射光学系でストロボ光が照射された各領域内の検査２次元画像を撮像する撮像光学系と、
該撮像光学系で撮像された各領域内の検査２次元画像を記憶する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段に記憶された各領域内の検査２次元画像を前記被検査物上の直交座標系での各領域内の検査２次元画像に幾何学変換して前記各領域内の検査２次元画像をダイ単位又はセル単位で再構成する変換回路と、
該変換回路でダイ単位又はセル単位で再構成された各領域内の検査２次元画像を記憶する第２の記憶手段と、
第２の記憶手段に記憶されたダイ単位又はセル単位での前記各領域内の検査２次元画像同士を互に位置合せをしてダイ比較又はセル比較をして欠陥検出を行う信号処理部部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１２】
前記ストロボ光照射光学系において、前記照射するストロボ光として、可干渉性を低減したパルスレーザ光で構成することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１３】
前記ストロボ光照射光学系において、前記被検査物上の走査軌跡に沿った多数の領域の各々にストロボ光を斜方照射するように構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１４】
前記撮像光学系において、前記回転ステージの回転に同期して回転する空間フィルタを対物レンズのフーリエ変換面に設けたことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１５】
前記撮像光学系において、２次元アレイセンサを設けて構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【請求項１６】
前記ストロボ光照射光学系において、前記被検査物上に照射するストロボ光の照度を測定する照度モニタを設けて構成したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一つに記載の欠陥検査装置。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−３２７８１５（Ｐ２００７−３２７８１５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５８３３１（Ｐ２００６−１５８３３１）
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【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１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【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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