欠陥検査装置およびその方法
【課題】検出信号を検査位置によらず所望の強度分布にする。
【解決手段】検査領域に対してスリットまたは複数の照明を用いてまたは走査可能な照明を用いて、照明強度を任意の形状に整形することによって、欠陥検査に使用する被検査対象からの信号強度を容易に所望の分布とし、検査領域における検査信号の強度むらを低減させ、欠陥検出性能を向上させることができる。
【解決手段】検査領域に対してスリットまたは複数の照明を用いてまたは走査可能な照明を用いて、照明強度を任意の形状に整形することによって、欠陥検査に使用する被検査対象からの信号強度を容易に所望の分布とし、検査領域における検査信号の強度むらを低減させ、欠陥検出性能を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査装置およびその方法に関し、例えば、半導体や液晶などの製造プロセスにおける欠陥検査装置およびその方法に好適な技術に関する。
【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】
このような半導体や液晶などの基板の表面に付着している異物を検出する技術には、特許文献１乃至７に開示されている。
【０００４】
たとえば、特許文献６には、被検査対象にスリット状のビームを照明し表面の異物を検査する際、照明領域内の光ビームの照度むらを低減させて、異物検出感度をほぼ均一化する方法を提供している。この方法では、ビームの照度分布を均一化するため、アパーチャやフィルタ部材を用いて回折むらや照度むらを低減している。
【０００５】
また、特許文献７には、特に異物付着防止用の薄膜（ぺリクル）の表面検査のために、光ビームを部分遮光する一対のエッジなどによって生じた回折光の影響を低減するため被検査対象の露光時間を調節することによって均一な信号出力を得る方法を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５０８４７号公報
【特許文献２】特開平６−２５８２３９号公報
【特許文献３】特開平６−３２４００３号公報
【特許文献４】特開平８−２１０９８９号公報
【特許文献５】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献６】特開平７−２２９８４５号公報
【特許文献７】特開平７−１６７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精度な欠陥検査を実現するためには、検出位置によらず均一な出力信号を得ることが重要となる。しかしながら、上記背景技術の欄で述べた技術では、被検査領域全体にわたる均一な照明光の実現を目指しており、このためにはレーザ光源などにも良質な照度分布が必要であり、また、高精度な光学系を必要とする。このため、光源や光学系が高価となり、またその照度分布を維持することも困難であるという課題がある。また、一対のエッジでの回折光の影響を低減するため、回折による照度むらを一周期分の積分によって受光強度の調整をするなどの処理が必要となる課題がある。
【０００８】
そこで本発明では、欠陥検査に使用する検出信号について、被検査領域の任意の領域に渡って、検出信号が容易に所望の強度分布を得るための技術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】
【０００９】
本発明の一つの特徴は、被検査対象へ光ビームを照射する照射系と、被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換する検出系と、前記検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する検査処理系とを有する欠陥検査装置において、前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、前記照射系を制御することである。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、欠陥検査装置において、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサあるいは１次元イメージセンサのような走査型センサを用いる場合、被検査領域の長手方向に対して、走査方向に積分した場合に検出信号の信号強度分布が均一となるような照明を照射することを特徴とする。更に、これを実現するため、単一のビームを照射する場合には、光路の途中に前記均一となる分布を実現するためのしぼりを挿入することである。
【００１１】
また、本発明のその他の特徴は、被検査領域に対して、照明強度の分布がセンサ長手方向（走査方向，信号の積分方向に対して垂直な方向）に所望の分布となるように複数の照明光を照射することである。この際、照明光がコヒレントである場合、照明光の領域が重なる場合には、干渉による強弱の変化を防ぐことが必要である。この方法としては、たとえば、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。
【００１２】
また、本発明のその他の特徴は、２次元イメージセンサを使う場合には、検査領域の任意の領域で、照明光の強度が所望の分布となるように複数の照明光を重ねて検査することである。
【００１３】
また、本発明の更に他の特徴は、２次元イメージセンサによる露光中に、被検査領域を照明が走査することである。これにより、２次元イメージセンサによって検出される信号総量を所望の分布とし、検出される信号の強度むらを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の更に他の特徴は、ＴＤＩ走査中に、被検査領域を照明光が走査し、イメージセンサ出力を所望の分布とすることである。これにより、検出される信号の強度むらを低減する方法も考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、欠陥検査に使用する被検査対象からの信号強度を容易に所望の分布とし、検査領域における検査信号の強度むらを低減させ、欠陥検出性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図２】イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図４】被検査対象の被検査領域に、複数の照明光を照射する照明系の構成図である。
【図５】イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を示す図である。
【図６】被検査対象の被検査領域に、複数の照明光を照射する照明系の構成図である。
【図７】被検査対象の被検査領域に、照明光を走査する照明系の構成図である。
【図８】被検査対象の被検査領域に、照明光を走査する照明系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、特に、検出信号は検査位置によらず均一であることが望ましいことに着目している。例えば、検出信号自体の強度分布を平坦化することや、被検査領域の任意の領域又は所定の領域（例えば検出器の検出視野内）の照明系制御などに着目した発明であり、以下、図面を用いて、その実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の実施形態について説明する。第一の実施形態では、欠陥検査装置の照明光学系に、照明の分布を所望の形状とするためのスリットを挿入することで、欠陥検査に使用する検出信号の分布を所望の形状とするためのものである。
【００１９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第一の実施形態を図１の構成図を用いて説明する。図１において、欠陥検査装置ａ１０００は、照明光学系ａ１００と、検出光学系ａ２００と、ステージ部ａ３００と、演算処理部ａ４００とを備えている。演算処理部ａ４００は、検出光学系ａ２００で検出された検出信号の演算処理を行うが、照明光学系ａ１００，検出光学系ａ２００及びステージ部ａ３００の制御用の演算処理を行っても良いし、図示しないコンピュータによって、照明光学系ａ１００，検出光学系ａ２００，ステージ部ａ３００及び演算処理部ａ４００の制御を行っても良い。
【００２０】
ステージ部ａ３００は、基板設置台ａ３０４，Ｘステージａ３０１，Ｙステージａ３０２，Ｚステージａ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラａ３０５を備え、被検査対象物ａ１を載置する基板設置台ａ３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００２１】
照明光学系ａ１００は、レーザ光源ａ１０１と、凹レンズａ１０２ａと凸レンズａ１０２ｂにより構成されるビームエキスパンダａ１０２と、スリットａ１０３と、照明レンズａ１０４、及びミラーａ１０５を備え、レーザ光源ａ１０１から射出された平行光が、ビームエキスパンダａ１０２と、照明レンズａ１０４とを介して集光され、ミラーａ１０５を介して被検査対象物ａ１に照射される。照明光はレーザ光源ａ１０１から被検査対象物ａ１の間に設置されたスリットａ１０３によって任意の形状に整形される。スリットａ１０３は光路のどこに設置しても良いが、ビームエキスパンダａ１０２と照明レンズａ１０４の間の、照明光が平行となる位置に設置するのが望ましい。照明光学系ａ１００は、必ずしもこの構成である必要は無く、複数枚のレンズ群あるいはミラー群から構成されて良く、または光学分岐要素によって複数の光路に分かれていてもよい。
【００２２】
検出光学系ａ２００は、被検査対象物ａ１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ａ２０１，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し、欠陥分類手段として機能する空間フィルタａ２０２，結像レンズａ２０３，ＴＤＩセンサａ２０４で検出するように構成されている。なお、検出レンズａ２０１及び結像レンズａ２０３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。
【００２３】
照明光ａ３は、スリットａ１０３によって整形され、被検査領域ａ４に照射される。被検査領域ａ４から射出した光（散乱光，回折光）が検出光学系ａ２００に入光し、ＴＤＩセンサａ２０４によって積分され検出される際に、検出系の検出視野に対応するＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の信号強度分布を所望の形状とすることができる。概ね、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の信号強度分布は略均一であることが望ましい。
【００２４】
図２に、ＴＤＩセンサａ２０４からの出力信号を、略均一の強度分布を例とする、所望の強度分布とするための方法の概略図を示す。図２Ａに示すように、スリットａ１０３を使用しない場合、ビームエキスパンダａ１０２によってコリメートされた照明光ａ５が、照明レンズａ１０４により一方向に集光され、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向に平行に照射される。被検査領域ａ４における照明光ａ５ａは、図２Ａのように楕円形状となり、照明光の強度分布をＴＤＩセンサａ２０４の積分方向に積分すると、長手方向に略ガウス分布となる。したがって、ＴＤＩセンサａ２０４から出力される信号は、図２Ａに示すａ５ｂの分布のように、長手方向の中央と両端で強度差が発生し、信号強度むらの原因となる。これは理想的なガウス分布の場合であり、必ずしも中央で信号強度が最大となるとは限らない。
【００２５】
一方、スリットａ１０３を使用する場合を図２Ｂに示す。ビームエキスパンダａ１０２によってコリメートされた照明光ａ５は照明レンズａ１０４により一方向に集光され、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向に平行に照射される。被検査領域ａ４における照明光ａ５Ａは、スリットａ１０３により遮光された分、ビーム径が小さくなる部分が生じるため、楕円形状よりも広がった形状となる。この照明光ａ５Ａの強度分布を、ＴＤＩセンサａ２０５の積分方向に対して積分すると、ａ５Ｂのように長手方向に対して略均一な分布となる。このため、スリットａ１０３を使用した場合には、ＴＤＩセンサａ２０４からの出力信号は、長手方向に対して略均一な信号強度を得ることができる。
【００２６】
略均一であるとは、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の領域において、図２Ｂに示すａ５Ｂの分布のように、図２Ａに示すａ５ｂの分布のものよりも、位置による信号強度差が小さいことをさし、必ずしも中央が最大である必要はない。また、信号強度分布にピークが複数あり、うねりのある分布の場合であっても、図２Ａにくらべ位置による信号強度差が小さくなることが考えられ、分布の形状は様々考えられる。
【００２７】
本発明にかかる第一の実施形態によって、検査に使用する検出信号の強度分布を、フーリエ光学系や濃度分布が一様でないＮＤフィルタなど、複雑な光学系を使用することなく、容易に実現することが可能となる。本実施例は、欠陥検査装置の既存の照明光学系にスリットを付加することによって実施可能である。また、検出系やイメージセンサの画素ごとの出力特性に合わせ照明分布を整形することも可能である。信号強度分布は所望の形状でよいが、画素ごとの信号強度むらを低減させることが検出感度の向上に効果的であり、略均一な信号強度分布とするのがよい。
【実施例２】
【００２８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、被検査領域に複数の照明を照射し任意の照明強度分布とし、被検査領域における各位置の露光量の分布を所望のものとすることで、イメージセンサからの検出信号の強度分布を所望の形状とするものである。
【００２９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第二の実施形態を図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ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。検出光学系ｂ２００におけるイメージセンサｂ２０４はＴＤＩセンサである。
【００３０】
ステージ部ｂ３００は、基板設置台ｂ３０４，Ｘステージｂ３０１，Ｙステージｂ３０２，Ｚステージｂ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラｂ３０５を備え、被検査対象物ｂ１を載置する基板設置台ｂ３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００３１】
図４に示すように、照明光学系ｂ１００は、凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂから構成されるビームエキスパンダｂ１０２と、光学分岐要素ｂ１０７と、照明レンズｂ１０５とミラーｂ１０６よりなる照明整形部ｂ１０９ａ乃至ｂ１０９ｂから構成される。レーザ光源ｂ１０１から出射したレーザはビームエキスパンダｂ１０２によりコリメートされ、光学分岐要素ｂ１０７によって複数の光路に分岐され、ミラーｂ１０８により光路を形成し、それぞれ照明整形部ｂ１０９ａとｂ１０９ｂによって一方向に絞り込み、ＴＤＩセンサ長手方向に対して略平行となるよう、照明光ｂ３ａおよびｂ３ｂを被検査対象物ｂ１の被検査領域ｂ４に照射する。これにより、被検査領域ｂ４に対して、略平行となる複数の照明光を照射することができる。照明整形部と照射するビームは２つであってもそれより多くてもかまわない。また、照明整形部ｂ１０９ａおよびｂ１０９ｂは、照明レンズとミラー以外の要素によって構成されてもかまわない。
【００３２】
検出光学系ｂ２００は、被検査対象物ｂ１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ｂ２０１，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し、欠陥分類手段として機能する空間フィルタｂ２０２，結像レンズｂ２０３，ＴＤＩセンサｂ２０４で検出するように構成されている。なお、検出レンズｂ２０１及び結像レンズｂ２０３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。
【００３３】
図５は被検査領域ｂ４と、照明光ｂ５ａおよびｂ５ｂとの関係を示している。ｂ５ａおよびｂ５ｂはＴＤＩセンサｂ２０４の長手方向に対してずれた位置に照明される。なお、積分方向にずれていなくてもかまわない。これらの照明光ｂ５ａとｂ５ｂを、ＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した照明強度の、ＴＤＩセンサｂ２０４の出力信号の長手方向の強度分布がｂ５ｅである。ｂ５ｃは照明光ｂ５ａ単独の照明強度をＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した強度分布であり、ｂ５ｄは照明光ｂ３ｂ単独の照明強度をＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した強度分布である。単独の照明による強度分布に比べ、複数の照明による照明強度を積分した照明強度分布ｂ５ｅは、長手方向に対してより均一となっている。このため、被検査領域ｂ４から射出される散乱光または回折光をＴＤＩセンサｂ２０４によって受光し、ＴＤＩセンサｂ２０４から出力される信号強度の分布は略均一となり、検出信号の強度むらを低減することができる。
【００３４】
照明光ｂ５ａおよびｂ５ｂが重なる領域では、照明光がコヒレント光である場合、干渉によって被検査領域ｂ４から射出される光の強度が変化することが考えられる。このため、複数の照明光が重なる場合には、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。たとえば、レーザ光源ｂ１０１にパルスレーザなど連続発振でないものを使用すれば、それぞれの照明光が同時に被検査対象物に照射されないようにできるため、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。あるいは、連続発振のコヒレント光を使用する場合、チョッパなどにより時間的に分割し、それぞれの照明光が互いに干渉しないようにすれば、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。
【００３５】
本実施例では、複数の照明光ｂ３ａおよびｂ３ｂはＴＤＩセンサｂ２０４の検出領域ｂ４をそれぞれ異なる位置を照明している。この際、照明光の強度は、ＴＤＩセンサｂ２０４の走査方向に対して積分された値は長手方向に対して略均一となるように照明される。これによって、ＴＤＩセンサによって出力される検出信号は長手方向のどの位置であっても略均一となるため、検出画像の明るさむらを低減することができる。
【００３６】
本実施例によれば、複数の照明光を被検査対象物に照射することで検出信号の強度分布を所望の形状とすることができる。また、それぞれの照明光に均一性を要求しないので、容易な光学系により実現可能となる。
【実施例３】
【００３７】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の実施形態について説明する。第三の実施形態では、２次元イメージセンサを用いた欠陥検査装置において、複数の照明により被検査領域を照明し、被検査領域の任意の領域における照明強度を形成することで、イメージセンサからの検出信号の強度分布を所望の形状とすることができる。
【００３８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第三の実施形態を、図３の構成図を用い、実施例２と異なる部分について説明する。
【００３９】
図６に示すように、照明光学系部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１と、凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂによって構成されるビームエキスパンダｂ１０２と、ミラーおよびレンズなどから構成される照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃと、光学分岐要素ｃ１０７およびｃ１１０と、ミラーｃ１０８によって構成される。ビームエキスパンダｂ１０２によってコリメートされた照明光は、光学分岐要素ｃ１０７およびｃ１１０によって分岐され、ミラーｃ１０８によって光路を形成され、それぞれ照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃによって整形され、被検査対象ｂ１の被検査領域ｂ４に照明される。この際、照明光ｃ５ａ，ｃ５ｂ，ｃ５ｃは、それぞれ互いに略平行となる方位から照明され、被検査領域ｃ４において互いに重なり合い、照明光の強度分布が被検査領域ｂ４において略均一となるように照射する。
【００４０】
これにより、被検査領域ｂ４から射出される光の強度は略均一となり、検出光学系ｂ２００を介して２次元イメージセンサｂ２０４により受光される。このとき２次元イメージセンサｂ２０４により出力される検出信号は、照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃでの整形により、任意の領域において所望の信号強度分布とすることができる。主として、被検査領域における信号強度分布を略均一とすることが望ましい。照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃはさらに、スリットなどを備え照明光ｃ５ａ乃至ｃ５ｃをそれぞれ任意の形状とする構成でもかまわないし、それ以外の構成であってもかまわない。
【００４１】
照明光ｃ５ａ乃至ｃ５ｃが重なる領域では、照明光がコヒレント光である場合、干渉によって被検査領域ｂ４から射出される光の強度が変化することが考えられる。このため、複数の照明光が重なる場合には、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。たとえば、レーザ光源ｂ１０１にパルスレーザなど連続発振でないものを使用すれば、それぞれの照明光が同時に被検査対象物に照射されないようにできるため、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。
【００４２】
本実施形態では、フーリエ光学系や一様でないＮＤフィルタなど複雑な光学系を使用しないため、容易な光学系により実現可能である。
【実施例４】
【００４３】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、２次元イメージセンサを用いた欠陥検査装置において、被検査領域を一つ以上の照明系を用いて検査する。この際、１回またはそれ以上の回数の露光時間内に、照明で被検査領域を走査することによって、任意の検出位置に所望の露光量を与え、２次元イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を所望の形状にするものである。
【００４４】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第四の実施形態を図３の構成図を用いて、実施例２と異なる部分について説明する。図３において、欠陥検査装置ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。ｂ２０４は２次元ＣＣＤセンサである。
【００４５】
図７に示すように、照明整形部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１，凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂとから構成されるビームエキスパンダｂ１０２，被検査領域ｂ４を２次元的あるいは１次元的に走査可能な照明整形部ｄ１０９を備え、２次元ＣＣＤセンサｂ２０４の１回の露光中に被検査領域ｂ４を、ｄ６に示すような経路で走査し、被検査領域ｂ４全体において、総露光量が略均一となるように露光することによって、２次元ＣＣＤセンサｂ２０４によって検出される画像の各画素での信号強度が略均一となるようにしてもよい。これによって、検出画像の明るさむらを低減することができる。走査の経路はｄ６と異なるものでもよい。
【００４６】
被検査領域ｂ４を走査可能な照明整形部ｄ１０９は、ポリゴンミラーやガルバノミラーなどによって構成されてよい。あるいは、その他の駆動方式であってもよい。
【００４７】
本実施例によれば、光学的に複雑でない照明系によって、被検査領域の任意の領域で所望の信号強度分布を得ることが可能となる。
【実施例５】
【００４８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第五の実施形態について説明する。第五の実施形態では、ＴＤＩセンサを用いた欠陥検査装置において、ＴＤＩセンサ長手方向に対して照明光を走査することで、長手方向の信号強度分布を所望のものにすることができる。
【００４９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第五の実施形態を図３の構成図を用いて、実施例２と異なる部分について説明する。図３において、欠陥検査装置ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。ｂ２０４はＴＤＩセンサである。
【００５０】
図７に示すように、照明整形部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１，凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂとから構成されるビームエキスパンダｂ１０２，被検査領域ｂ４を２次元的あるいは１次元的に走査可能な照明整形部ｅ１０９を備え、被検査領域ｂ４を、ｅ６に示すようにＴＤＩセンサ長手方向に往復させるようにして走査し、被検査領域ｂ４を被検査対象物ｂ１が通過する間の総露光量がＴＤＩセンサｂ２０４の長手方向で略均一となるように照射することによって、ＴＤＩセンサｂ２０４からの出力信号の強度分布が略均一とすることができる。これによって、検出画像の明るさむらを低減し、検出感度を向上させることができる。走査の経路はｅ６と異なるものでもよい。なお、走査経路ｅ６は１次元的であっても２次元的であってもよい。
【００５１】
照明整形部ｅ１０９は、レンズやミラーなどを組み合わせて実現される。また、照明光を走査するために、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどを備えていても良く、それ以外の駆動方法でも良い。
【００５２】
本発明の形態は、上記に述べた実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々変形可能である。
【００５３】
以上述べたように、本明細書では、例えば、以下の点が開示される。
１．被検査対象物を載置して走行するステージと、前記被検査対象にビームを照射する照明光学系と、前記照明光学系によって照明された前記被検査対象の被検査領域からの反射散乱光を集光し結像する検出光学系と、前記検出光学系によって結像された像を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された信号に基づいて異物または欠陥の検出を行う信号処理部を有し、前記イメージセンサから出力される信号を所望の強度分布とすることを特徴とする欠陥検査装置。
２．前記１の欠陥検査装置において、照明されるビームを所望の形状に整形する照明整形手段を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
３．前記２の欠陥検査装置において、前記被検査対象を走査し、前記イメージセンサが時間遅延積分型イメージセンサまたは一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
４．前記３の欠陥検査装置において、前記照明光学系によって照明された前記被検査対象の被検査部分の表面を、前記被検査対象を走査し、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサによって画像を取得する際、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサから出力される信号強度が所望の信号強度分布を示すように前記照明光学系の照明を整形することを特徴とする欠陥検査装置。
５．前記３に記載された装置において、複数の照明系を備え、前記被検査対象の前記被検査領域に前記複数の照明系により照明し、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで検出する際、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサから出力される信号の強度が前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサの長手方向で所望の強度分布となるように前記被検査領域に前記複数の照明系によってビームを照射することを特徴とする欠陥検査装置。
６．前記２に記載された欠陥検査装置において、前記イメージセンサが２次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
７．前記６に記載された欠陥検査装置において、前記被検査領域内で、一般的な分布（ガウス分布など）を持つ照明を複数照明し、前記被検査対象からの反射散乱光を前記２次元イメージセンサで検出した際の出力信号が、所望の強度分布を示すことを特徴とする欠陥。
８．前記６に記載された欠陥検査装置で、前記照明光学系が前記被検査対象を２次元あるいは１次元に走査でき、前記２次元イメージセンサの露光時間中に、前記照明光学系が前記被検査部分を走査し、露光される光量の総和が前記被検査領域でほぼ均一となることを特徴とする欠陥検査装置。
９．前記３に記載された装置で、前記照明光学系が前記被検査対象を２次元あるいは１次元に走査でき、前記時間遅延積分型ＣＣＤセンサから出力される検出強度信号が所望の強度分布を示すことを特徴とする検査装置。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体基板や液晶基板以外の、たとえばフィルムやガラス基板やレチクルなど他の被検査対象の検査装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
ａ１，ｂ１ 被検査対象
ａ４ 非検査領域
ａ５ コリメーションされた照明光
ａ５Ａ，ａ５ａ，ｂ３ａ，ｂ５ａ，ｂ５ｂ，ｃ５ａ，ｃ５ｂ，ｃ５ｃ，ｅ５ａ 照明光
ａ５Ｂ，ａ５ｂ 強度分布
ａ１００，ｂ１００ 照明光学系
ａ１０１，ｂ１０１ レーザ光源
ａ１０２，ｂ１０２ ビームエキスパンダ
ａ１０２ａ，ｂ１０２ａ 凹レンズ
ａ１０２ｂ，ｂ１０２ｂ 凸レンズ
ａ１０３ スリット
ａ１０４，ｂ１０５ａ，ｂ１０５ｂ 照明レンズ
ａ１０５，ｂ１０６ａ，ｂ１０６ｂ，ｂ１０８，ｃ１０８ ミラー
ａ２００，ｂ２００ 検出光学系
ａ２０１，ｂ２０１ 検出レンズ
ａ２０２，ｂ２０２ 空間フィルタ
ａ２０３，ｂ２０３ 結像レンズ
ａ２０４ ＴＤＩセンサ
ａ３００，ｂ３００ ステージ部
ａ３０１，ｂ３０１ Ｘステージ
ａ３０２，ｂ３０２ Ｙステージ
ａ３０３，ｂ３０３ Ｚステージ
ａ３０４，ｂ３０４ 基板設置台
ａ３０５，ｂ３０５ ステージコントローラ
ａ４００，ｂ４００ 演算処理部
ａ１０００，ｂ１０００ 欠陥検査装置
ｂ４ 被検査領域
ｂ５ｃ，ｂ５ｄ，ｂ５ｅ 照明強度または信号強度
ｂ１０７，ｃ１０７，ｃ１１０ 光学分岐要素
ｂ１０９ａ，ｂ１０９ｂ，ｃ１０９，ｅ１０９ 照明整形部
ｂ２０４ ＴＤＩセンサまたは２次元ＣＣＤセンサ
ｄ５ａ ビーム
ｄ６，ｅ６ 走査経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査装置およびその方法に関し、例えば、半導体や液晶などの製造プロセスにおける欠陥検査装置およびその方法に好適な技術に関する。
【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】
このような半導体や液晶などの基板の表面に付着している異物を検出する技術には、特許文献１乃至７に開示されている。
【０００４】
たとえば、特許文献６には、被検査対象にスリット状のビームを照明し表面の異物を検査する際、照明領域内の光ビームの照度むらを低減させて、異物検出感度をほぼ均一化する方法を提供している。この方法では、ビームの照度分布を均一化するため、アパーチャやフィルタ部材を用いて回折むらや照度むらを低減している。
【０００５】
また、特許文献７には、特に異物付着防止用の薄膜（ぺリクル）の表面検査のために、光ビームを部分遮光する一対のエッジなどによって生じた回折光の影響を低減するため被検査対象の露光時間を調節することによって均一な信号出力を得る方法を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５０８４７号公報
【特許文献２】特開平６−２５８２３９号公報
【特許文献３】特開平６−３２４００３号公報
【特許文献４】特開平８−２１０９８９号公報
【特許文献５】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献６】特開平７−２２９８４５号公報
【特許文献７】特開平７−１６７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精度な欠陥検査を実現するためには、検出位置によらず均一な出力信号を得ることが重要となる。しかしながら、上記背景技術の欄で述べた技術では、被検査領域全体にわたる均一な照明光の実現を目指しており、このためにはレーザ光源などにも良質な照度分布が必要であり、また、高精度な光学系を必要とする。このため、光源や光学系が高価となり、またその照度分布を維持することも困難であるという課題がある。また、一対のエッジでの回折光の影響を低減するため、回折による照度むらを一周期分の積分によって受光強度の調整をするなどの処理が必要となる課題がある。
【０００８】
そこで本発明では、欠陥検査に使用する検出信号について、被検査領域の任意の領域に渡って、検出信号が容易に所望の強度分布を得るための技術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】
【０００９】
本発明の一つの特徴は、被検査対象へ光ビームを照射する照射系と、被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換する検出系と、前記検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する検査処理系とを有する欠陥検査装置において、前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、前記照射系を制御することである。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、欠陥検査装置において、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサあるいは１次元イメージセンサのような走査型センサを用いる場合、被検査領域の長手方向に対して、走査方向に積分した場合に検出信号の信号強度分布が均一となるような照明を照射することを特徴とする。更に、これを実現するため、単一のビームを照射する場合には、光路の途中に前記均一となる分布を実現するためのしぼりを挿入することである。
【００１１】
また、本発明のその他の特徴は、被検査領域に対して、照明強度の分布がセンサ長手方向（走査方向，信号の積分方向に対して垂直な方向）に所望の分布となるように複数の照明光を照射することである。この際、照明光がコヒレントである場合、照明光の領域が重なる場合には、干渉による強弱の変化を防ぐことが必要である。この方法としては、たとえば、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。
【００１２】
また、本発明のその他の特徴は、２次元イメージセンサを使う場合には、検査領域の任意の領域で、照明光の強度が所望の分布となるように複数の照明光を重ねて検査することである。
【００１３】
また、本発明の更に他の特徴は、２次元イメージセンサによる露光中に、被検査領域を照明が走査することである。これにより、２次元イメージセンサによって検出される信号総量を所望の分布とし、検出される信号の強度むらを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の更に他の特徴は、ＴＤＩ走査中に、被検査領域を照明光が走査し、イメージセンサ出力を所望の分布とすることである。これにより、検出される信号の強度むらを低減する方法も考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、欠陥検査に使用する被検査対象からの信号強度を容易に所望の分布とし、検査領域における検査信号の強度むらを低減させ、欠陥検出性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図２】イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態である欠陥検査装置の構成図である。
【図４】被検査対象の被検査領域に、複数の照明光を照射する照明系の構成図である。
【図５】イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を示す図である。
【図６】被検査対象の被検査領域に、複数の照明光を照射する照明系の構成図である。
【図７】被検査対象の被検査領域に、照明光を走査する照明系の構成図である。
【図８】被検査対象の被検査領域に、照明光を走査する照明系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、特に、検出信号は検査位置によらず均一であることが望ましいことに着目している。例えば、検出信号自体の強度分布を平坦化することや、被検査領域の任意の領域又は所定の領域（例えば検出器の検出視野内）の照明系制御などに着目した発明であり、以下、図面を用いて、その実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の実施形態について説明する。第一の実施形態では、欠陥検査装置の照明光学系に、照明の分布を所望の形状とするためのスリットを挿入することで、欠陥検査に使用する検出信号の分布を所望の形状とするためのものである。
【００１９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第一の実施形態を図１の構成図を用いて説明する。図１において、欠陥検査装置ａ１０００は、照明光学系ａ１００と、検出光学系ａ２００と、ステージ部ａ３００と、演算処理部ａ４００とを備えている。演算処理部ａ４００は、検出光学系ａ２００で検出された検出信号の演算処理を行うが、照明光学系ａ１００，検出光学系ａ２００及びステージ部ａ３００の制御用の演算処理を行っても良いし、図示しないコンピュータによって、照明光学系ａ１００，検出光学系ａ２００，ステージ部ａ３００及び演算処理部ａ４００の制御を行っても良い。
【００２０】
ステージ部ａ３００は、基板設置台ａ３０４，Ｘステージａ３０１，Ｙステージａ３０２，Ｚステージａ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラａ３０５を備え、被検査対象物ａ１を載置する基板設置台ａ３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００２１】
照明光学系ａ１００は、レーザ光源ａ１０１と、凹レンズａ１０２ａと凸レンズａ１０２ｂにより構成されるビームエキスパンダａ１０２と、スリットａ１０３と、照明レンズａ１０４、及びミラーａ１０５を備え、レーザ光源ａ１０１から射出された平行光が、ビームエキスパンダａ１０２と、照明レンズａ１０４とを介して集光され、ミラーａ１０５を介して被検査対象物ａ１に照射される。照明光はレーザ光源ａ１０１から被検査対象物ａ１の間に設置されたスリットａ１０３によって任意の形状に整形される。スリットａ１０３は光路のどこに設置しても良いが、ビームエキスパンダａ１０２と照明レンズａ１０４の間の、照明光が平行となる位置に設置するのが望ましい。照明光学系ａ１００は、必ずしもこの構成である必要は無く、複数枚のレンズ群あるいはミラー群から構成されて良く、または光学分岐要素によって複数の光路に分かれていてもよい。
【００２２】
検出光学系ａ２００は、被検査対象物ａ１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ａ２０１，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し、欠陥分類手段として機能する空間フィルタａ２０２，結像レンズａ２０３，ＴＤＩセンサａ２０４で検出するように構成されている。なお、検出レンズａ２０１及び結像レンズａ２０３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。
【００２３】
照明光ａ３は、スリットａ１０３によって整形され、被検査領域ａ４に照射される。被検査領域ａ４から射出した光（散乱光，回折光）が検出光学系ａ２００に入光し、ＴＤＩセンサａ２０４によって積分され検出される際に、検出系の検出視野に対応するＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の信号強度分布を所望の形状とすることができる。概ね、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の信号強度分布は略均一であることが望ましい。
【００２４】
図２に、ＴＤＩセンサａ２０４からの出力信号を、略均一の強度分布を例とする、所望の強度分布とするための方法の概略図を示す。図２Ａに示すように、スリットａ１０３を使用しない場合、ビームエキスパンダａ１０２によってコリメートされた照明光ａ５が、照明レンズａ１０４により一方向に集光され、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向に平行に照射される。被検査領域ａ４における照明光ａ５ａは、図２Ａのように楕円形状となり、照明光の強度分布をＴＤＩセンサａ２０４の積分方向に積分すると、長手方向に略ガウス分布となる。したがって、ＴＤＩセンサａ２０４から出力される信号は、図２Ａに示すａ５ｂの分布のように、長手方向の中央と両端で強度差が発生し、信号強度むらの原因となる。これは理想的なガウス分布の場合であり、必ずしも中央で信号強度が最大となるとは限らない。
【００２５】
一方、スリットａ１０３を使用する場合を図２Ｂに示す。ビームエキスパンダａ１０２によってコリメートされた照明光ａ５は照明レンズａ１０４により一方向に集光され、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向に平行に照射される。被検査領域ａ４における照明光ａ５Ａは、スリットａ１０３により遮光された分、ビーム径が小さくなる部分が生じるため、楕円形状よりも広がった形状となる。この照明光ａ５Ａの強度分布を、ＴＤＩセンサａ２０５の積分方向に対して積分すると、ａ５Ｂのように長手方向に対して略均一な分布となる。このため、スリットａ１０３を使用した場合には、ＴＤＩセンサａ２０４からの出力信号は、長手方向に対して略均一な信号強度を得ることができる。
【００２６】
略均一であるとは、ＴＤＩセンサａ２０４の長手方向の領域において、図２Ｂに示すａ５Ｂの分布のように、図２Ａに示すａ５ｂの分布のものよりも、位置による信号強度差が小さいことをさし、必ずしも中央が最大である必要はない。また、信号強度分布にピークが複数あり、うねりのある分布の場合であっても、図２Ａにくらべ位置による信号強度差が小さくなることが考えられ、分布の形状は様々考えられる。
【００２７】
本発明にかかる第一の実施形態によって、検査に使用する検出信号の強度分布を、フーリエ光学系や濃度分布が一様でないＮＤフィルタなど、複雑な光学系を使用することなく、容易に実現することが可能となる。本実施例は、欠陥検査装置の既存の照明光学系にスリットを付加することによって実施可能である。また、検出系やイメージセンサの画素ごとの出力特性に合わせ照明分布を整形することも可能である。信号強度分布は所望の形状でよいが、画素ごとの信号強度むらを低減させることが検出感度の向上に効果的であり、略均一な信号強度分布とするのがよい。
【実施例２】
【００２８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、被検査領域に複数の照明を照射し任意の照明強度分布とし、被検査領域における各位置の露光量の分布を所望のものとすることで、イメージセンサからの検出信号の強度分布を所望の形状とするものである。
【００２９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第二の実施形態を図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ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。検出光学系ｂ２００におけるイメージセンサｂ２０４はＴＤＩセンサである。
【００３０】
ステージ部ｂ３００は、基板設置台ｂ３０４，Ｘステージｂ３０１，Ｙステージｂ３０２，Ｚステージｂ３０３、及びこれらを制御するステージコントローラｂ３０５を備え、被検査対象物ｂ１を載置する基板設置台ｂ３０４は、ｘ，ｙ，ｚ方向の任意の位置に移動する。
【００３１】
図４に示すように、照明光学系ｂ１００は、凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂから構成されるビームエキスパンダｂ１０２と、光学分岐要素ｂ１０７と、照明レンズｂ１０５とミラーｂ１０６よりなる照明整形部ｂ１０９ａ乃至ｂ１０９ｂから構成される。レーザ光源ｂ１０１から出射したレーザはビームエキスパンダｂ１０２によりコリメートされ、光学分岐要素ｂ１０７によって複数の光路に分岐され、ミラーｂ１０８により光路を形成し、それぞれ照明整形部ｂ１０９ａとｂ１０９ｂによって一方向に絞り込み、ＴＤＩセンサ長手方向に対して略平行となるよう、照明光ｂ３ａおよびｂ３ｂを被検査対象物ｂ１の被検査領域ｂ４に照射する。これにより、被検査領域ｂ４に対して、略平行となる複数の照明光を照射することができる。照明整形部と照射するビームは２つであってもそれより多くてもかまわない。また、照明整形部ｂ１０９ａおよびｂ１０９ｂは、照明レンズとミラー以外の要素によって構成されてもかまわない。
【００３２】
検出光学系ｂ２００は、被検査対象物ｂ１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ｂ２０１，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し、欠陥分類手段として機能する空間フィルタｂ２０２，結像レンズｂ２０３，ＴＤＩセンサｂ２０４で検出するように構成されている。なお、検出レンズｂ２０１及び結像レンズｂ２０３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。
【００３３】
図５は被検査領域ｂ４と、照明光ｂ５ａおよびｂ５ｂとの関係を示している。ｂ５ａおよびｂ５ｂはＴＤＩセンサｂ２０４の長手方向に対してずれた位置に照明される。なお、積分方向にずれていなくてもかまわない。これらの照明光ｂ５ａとｂ５ｂを、ＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した照明強度の、ＴＤＩセンサｂ２０４の出力信号の長手方向の強度分布がｂ５ｅである。ｂ５ｃは照明光ｂ５ａ単独の照明強度をＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した強度分布であり、ｂ５ｄは照明光ｂ３ｂ単独の照明強度をＴＤＩセンサｂ２０４の積分方向に積分した強度分布である。単独の照明による強度分布に比べ、複数の照明による照明強度を積分した照明強度分布ｂ５ｅは、長手方向に対してより均一となっている。このため、被検査領域ｂ４から射出される散乱光または回折光をＴＤＩセンサｂ２０４によって受光し、ＴＤＩセンサｂ２０４から出力される信号強度の分布は略均一となり、検出信号の強度むらを低減することができる。
【００３４】
照明光ｂ５ａおよびｂ５ｂが重なる領域では、照明光がコヒレント光である場合、干渉によって被検査領域ｂ４から射出される光の強度が変化することが考えられる。このため、複数の照明光が重なる場合には、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。たとえば、レーザ光源ｂ１０１にパルスレーザなど連続発振でないものを使用すれば、それぞれの照明光が同時に被検査対象物に照射されないようにできるため、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。あるいは、連続発振のコヒレント光を使用する場合、チョッパなどにより時間的に分割し、それぞれの照明光が互いに干渉しないようにすれば、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。
【００３５】
本実施例では、複数の照明光ｂ３ａおよびｂ３ｂはＴＤＩセンサｂ２０４の検出領域ｂ４をそれぞれ異なる位置を照明している。この際、照明光の強度は、ＴＤＩセンサｂ２０４の走査方向に対して積分された値は長手方向に対して略均一となるように照明される。これによって、ＴＤＩセンサによって出力される検出信号は長手方向のどの位置であっても略均一となるため、検出画像の明るさむらを低減することができる。
【００３６】
本実施例によれば、複数の照明光を被検査対象物に照射することで検出信号の強度分布を所望の形状とすることができる。また、それぞれの照明光に均一性を要求しないので、容易な光学系により実現可能となる。
【実施例３】
【００３７】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の実施形態について説明する。第三の実施形態では、２次元イメージセンサを用いた欠陥検査装置において、複数の照明により被検査領域を照明し、被検査領域の任意の領域における照明強度を形成することで、イメージセンサからの検出信号の強度分布を所望の形状とすることができる。
【００３８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第三の実施形態を、図３の構成図を用い、実施例２と異なる部分について説明する。
【００３９】
図６に示すように、照明光学系部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１と、凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂによって構成されるビームエキスパンダｂ１０２と、ミラーおよびレンズなどから構成される照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃと、光学分岐要素ｃ１０７およびｃ１１０と、ミラーｃ１０８によって構成される。ビームエキスパンダｂ１０２によってコリメートされた照明光は、光学分岐要素ｃ１０７およびｃ１１０によって分岐され、ミラーｃ１０８によって光路を形成され、それぞれ照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃによって整形され、被検査対象ｂ１の被検査領域ｂ４に照明される。この際、照明光ｃ５ａ，ｃ５ｂ，ｃ５ｃは、それぞれ互いに略平行となる方位から照明され、被検査領域ｃ４において互いに重なり合い、照明光の強度分布が被検査領域ｂ４において略均一となるように照射する。
【００４０】
これにより、被検査領域ｂ４から射出される光の強度は略均一となり、検出光学系ｂ２００を介して２次元イメージセンサｂ２０４により受光される。このとき２次元イメージセンサｂ２０４により出力される検出信号は、照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃでの整形により、任意の領域において所望の信号強度分布とすることができる。主として、被検査領域における信号強度分布を略均一とすることが望ましい。照明整形部ｃ１０９ａ乃至ｃ１０９ｃはさらに、スリットなどを備え照明光ｃ５ａ乃至ｃ５ｃをそれぞれ任意の形状とする構成でもかまわないし、それ以外の構成であってもかまわない。
【００４１】
照明光ｃ５ａ乃至ｃ５ｃが重なる領域では、照明光がコヒレント光である場合、干渉によって被検査領域ｂ４から射出される光の強度が変化することが考えられる。このため、複数の照明光が重なる場合には、照明光を時間的に分割して照射することが望ましい。たとえば、レーザ光源ｂ１０１にパルスレーザなど連続発振でないものを使用すれば、それぞれの照明光が同時に被検査対象物に照射されないようにできるため、照明光が重なる領域での散乱光の強度分布をそれぞれの照明光の強度分布の和とすることができる。
【００４２】
本実施形態では、フーリエ光学系や一様でないＮＤフィルタなど複雑な光学系を使用しないため、容易な光学系により実現可能である。
【実施例４】
【００４３】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、２次元イメージセンサを用いた欠陥検査装置において、被検査領域を一つ以上の照明系を用いて検査する。この際、１回またはそれ以上の回数の露光時間内に、照明で被検査領域を走査することによって、任意の検出位置に所望の露光量を与え、２次元イメージセンサから出力される検出信号の強度分布を所望の形状にするものである。
【００４４】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第四の実施形態を図３の構成図を用いて、実施例２と異なる部分について説明する。図３において、欠陥検査装置ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。ｂ２０４は２次元ＣＣＤセンサである。
【００４５】
図７に示すように、照明整形部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１，凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂとから構成されるビームエキスパンダｂ１０２，被検査領域ｂ４を２次元的あるいは１次元的に走査可能な照明整形部ｄ１０９を備え、２次元ＣＣＤセンサｂ２０４の１回の露光中に被検査領域ｂ４を、ｄ６に示すような経路で走査し、被検査領域ｂ４全体において、総露光量が略均一となるように露光することによって、２次元ＣＣＤセンサｂ２０４によって検出される画像の各画素での信号強度が略均一となるようにしてもよい。これによって、検出画像の明るさむらを低減することができる。走査の経路はｄ６と異なるものでもよい。
【００４６】
被検査領域ｂ４を走査可能な照明整形部ｄ１０９は、ポリゴンミラーやガルバノミラーなどによって構成されてよい。あるいは、その他の駆動方式であってもよい。
【００４７】
本実施例によれば、光学的に複雑でない照明系によって、被検査領域の任意の領域で所望の信号強度分布を得ることが可能となる。
【実施例５】
【００４８】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第五の実施形態について説明する。第五の実施形態では、ＴＤＩセンサを用いた欠陥検査装置において、ＴＤＩセンサ長手方向に対して照明光を走査することで、長手方向の信号強度分布を所望のものにすることができる。
【００４９】
本発明の一実施形態である欠陥検査装置の第五の実施形態を図３の構成図を用いて、実施例２と異なる部分について説明する。図３において、欠陥検査装置ｂ１０００は、照明光学系ｂ１００と、検出光学系ｂ２００と、ステージ部ｂ３００と、演算処理部ｂ４００とを備えている。ｂ２０４はＴＤＩセンサである。
【００５０】
図７に示すように、照明整形部ｂ１００は、レーザ光源ｂ１０１，凹レンズｂ１０２ａと凸レンズｂ１０２ｂとから構成されるビームエキスパンダｂ１０２，被検査領域ｂ４を２次元的あるいは１次元的に走査可能な照明整形部ｅ１０９を備え、被検査領域ｂ４を、ｅ６に示すようにＴＤＩセンサ長手方向に往復させるようにして走査し、被検査領域ｂ４を被検査対象物ｂ１が通過する間の総露光量がＴＤＩセンサｂ２０４の長手方向で略均一となるように照射することによって、ＴＤＩセンサｂ２０４からの出力信号の強度分布が略均一とすることができる。これによって、検出画像の明るさむらを低減し、検出感度を向上させることができる。走査の経路はｅ６と異なるものでもよい。なお、走査経路ｅ６は１次元的であっても２次元的であってもよい。
【００５１】
照明整形部ｅ１０９は、レンズやミラーなどを組み合わせて実現される。また、照明光を走査するために、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどを備えていても良く、それ以外の駆動方法でも良い。
【００５２】
本発明の形態は、上記に述べた実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々変形可能である。
【００５３】
以上述べたように、本明細書では、例えば、以下の点が開示される。
１．被検査対象物を載置して走行するステージと、前記被検査対象にビームを照射する照明光学系と、前記照明光学系によって照明された前記被検査対象の被検査領域からの反射散乱光を集光し結像する検出光学系と、前記検出光学系によって結像された像を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された信号に基づいて異物または欠陥の検出を行う信号処理部を有し、前記イメージセンサから出力される信号を所望の強度分布とすることを特徴とする欠陥検査装置。
２．前記１の欠陥検査装置において、照明されるビームを所望の形状に整形する照明整形手段を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
３．前記２の欠陥検査装置において、前記被検査対象を走査し、前記イメージセンサが時間遅延積分型イメージセンサまたは一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
４．前記３の欠陥検査装置において、前記照明光学系によって照明された前記被検査対象の被検査部分の表面を、前記被検査対象を走査し、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサによって画像を取得する際、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサから出力される信号強度が所望の信号強度分布を示すように前記照明光学系の照明を整形することを特徴とする欠陥検査装置。
５．前記３に記載された装置において、複数の照明系を備え、前記被検査対象の前記被検査領域に前記複数の照明系により照明し、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで検出する際、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサから出力される信号の強度が前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサまたは一次元イメージセンサの長手方向で所望の強度分布となるように前記被検査領域に前記複数の照明系によってビームを照射することを特徴とする欠陥検査装置。
６．前記２に記載された欠陥検査装置において、前記イメージセンサが２次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
７．前記６に記載された欠陥検査装置において、前記被検査領域内で、一般的な分布（ガウス分布など）を持つ照明を複数照明し、前記被検査対象からの反射散乱光を前記２次元イメージセンサで検出した際の出力信号が、所望の強度分布を示すことを特徴とする欠陥。
８．前記６に記載された欠陥検査装置で、前記照明光学系が前記被検査対象を２次元あるいは１次元に走査でき、前記２次元イメージセンサの露光時間中に、前記照明光学系が前記被検査部分を走査し、露光される光量の総和が前記被検査領域でほぼ均一となることを特徴とする欠陥検査装置。
９．前記３に記載された装置で、前記照明光学系が前記被検査対象を２次元あるいは１次元に走査でき、前記時間遅延積分型ＣＣＤセンサから出力される検出強度信号が所望の強度分布を示すことを特徴とする検査装置。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体基板や液晶基板以外の、たとえばフィルムやガラス基板やレチクルなど他の被検査対象の検査装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
ａ１，ｂ１ 被検査対象
ａ４ 非検査領域
ａ５ コリメーションされた照明光
ａ５Ａ，ａ５ａ，ｂ３ａ，ｂ５ａ，ｂ５ｂ，ｃ５ａ，ｃ５ｂ，ｃ５ｃ，ｅ５ａ 照明光
ａ５Ｂ，ａ５ｂ 強度分布
ａ１００，ｂ１００ 照明光学系
ａ１０１，ｂ１０１ レーザ光源
ａ１０２，ｂ１０２ ビームエキスパンダ
ａ１０２ａ，ｂ１０２ａ 凹レンズ
ａ１０２ｂ，ｂ１０２ｂ 凸レンズ
ａ１０３ スリット
ａ１０４，ｂ１０５ａ，ｂ１０５ｂ 照明レンズ
ａ１０５，ｂ１０６ａ，ｂ１０６ｂ，ｂ１０８，ｃ１０８ ミラー
ａ２００，ｂ２００ 検出光学系
ａ２０１，ｂ２０１ 検出レンズ
ａ２０２，ｂ２０２ 空間フィルタ
ａ２０３，ｂ２０３ 結像レンズ
ａ２０４ ＴＤＩセンサ
ａ３００，ｂ３００ ステージ部
ａ３０１，ｂ３０１ Ｘステージ
ａ３０２，ｂ３０２ Ｙステージ
ａ３０３，ｂ３０３ Ｚステージ
ａ３０４，ｂ３０４ 基板設置台
ａ３０５，ｂ３０５ ステージコントローラ
ａ４００，ｂ４００ 演算処理部
ａ１０００，ｂ１０００ 欠陥検査装置
ｂ４ 被検査領域
ｂ５ｃ，ｂ５ｄ，ｂ５ｅ 照明強度または信号強度
ｂ１０７，ｃ１０７，ｃ１１０ 光学分岐要素
ｂ１０９ａ，ｂ１０９ｂ，ｃ１０９，ｅ１０９ 照明整形部
ｂ２０４ ＴＤＩセンサまたは２次元ＣＣＤセンサ
ｄ５ａ ビーム
ｄ６，ｅ６ 走査経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象へ光ビームを照射する照射系と、
被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換する検出系と、
前記検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する検査処理系とを有する欠陥検査装置において、
前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、前記照射系を制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照射系において、前記光ビームの照射時間，強度分布，照射軌跡及び光源数の少なくとも一つが制御されることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記光ビームの照射時間を制御するために、時間的に分割して照射する機構を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記光ビームの強度分布を制御するために、前記光ビームの光路上に、少なくともフィルタ、絞り及びスリットのいずれかを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記照射系を、前記検出系の検出視野内で制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記時間的に分割して照射する機構を、少なくとも前記光ビームの光源自体及び前記光ビームの光路上のいずれかに有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記照射系を、前記検出系の検出視野内で前記検出信号の強度が平坦になるように制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
請求項５又は７において、
前記検出器は、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記照射系は、（前記光ビームの照射軌跡を制御するために、）前記被検査領域内で光ビームを一次元的又は２次元的に走査する走査機構を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記検出系は、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサを有する検出器を有し、
前記検出器の出力信号が、前記検出器の長手方向において所望の信号強度分布となるように前記走査機構を制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１１】
請求項９において、
前記光源数は、２以上であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記検出器の露光時間中に、前記照射系が前記被検査領域を走査し、露光される光量の総和が前記被検査領域でほぼ均一となることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１３】
被検査対象へ光ビームを照射し、被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換し、検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、
前記光ビームの照射の条件である照射条件を制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記照射条件を制御するために、前記光ビームの照射時間，強度分布，照射軌跡及び光源数の少なくとも一つを制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記所望の信号強度分布は、前記被検査領域内で略均一な信号強度を有する分布であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記光ビームの照射時間を制御するために、時間的に分割して照射することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１７】
請求項１４において、
前記光ビームの強度分布を制御するために、前記光ビームの光路上の絞りまたはスリットを制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１８】
請求項１４において、
前記光ビームの強度分布は、前記検出の検出条件に合わせて制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記検出条件は、検出器の画素ごとの出力特性であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２０】
請求項１４において、
前記光ビームの照射軌跡を制御するために、前記被検査領域内で光ビームを一次元的又は２次元的に走査することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２１】
請求項１４において、
前記光源数は、２以上であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２２】
請求項１３において、
前記光を検出して検出信号へ変換するための検出器が、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１】
被検査対象へ光ビームを照射する照射系と、
被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換する検出系と、
前記検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する検査処理系とを有する欠陥検査装置において、
前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、前記照射系を制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照射系において、前記光ビームの照射時間，強度分布，照射軌跡及び光源数の少なくとも一つが制御されることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記光ビームの照射時間を制御するために、時間的に分割して照射する機構を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記光ビームの強度分布を制御するために、前記光ビームの光路上に、少なくともフィルタ、絞り及びスリットのいずれかを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記照射系を、前記検出系の検出視野内で制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記時間的に分割して照射する機構を、少なくとも前記光ビームの光源自体及び前記光ビームの光路上のいずれかに有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記照射系を、前記検出系の検出視野内で前記検出信号の強度が平坦になるように制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
請求項５又は７において、
前記検出器は、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記照射系は、（前記光ビームの照射軌跡を制御するために、）前記被検査領域内で光ビームを一次元的又は２次元的に走査する走査機構を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記検出系は、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサを有する検出器を有し、
前記検出器の出力信号が、前記検出器の長手方向において所望の信号強度分布となるように前記走査機構を制御することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１１】
請求項９において、
前記光源数は、２以上であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記検出器の露光時間中に、前記照射系が前記被検査領域を走査し、露光される光量の総和が前記被検査領域でほぼ均一となることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１３】
被検査対象へ光ビームを照射し、被検査対象の被検査領域からの光を検出して検出信号へ変換し、検出信号に基づいて前記被検査領域の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
前記検出信号が所望の信号強度分布を持つように、
前記光ビームの照射の条件である照射条件を制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記照射条件を制御するために、前記光ビームの照射時間，強度分布，照射軌跡及び光源数の少なくとも一つを制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記所望の信号強度分布は、前記被検査領域内で略均一な信号強度を有する分布であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記光ビームの照射時間を制御するために、時間的に分割して照射することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１７】
請求項１４において、
前記光ビームの強度分布を制御するために、前記光ビームの光路上の絞りまたはスリットを制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１８】
請求項１４において、
前記光ビームの強度分布は、前記検出の検出条件に合わせて制御することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記検出条件は、検出器の画素ごとの出力特性であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２０】
請求項１４において、
前記光ビームの照射軌跡を制御するために、前記被検査領域内で光ビームを一次元的又は２次元的に走査することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２１】
請求項１４において、
前記光源数は、２以上であることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２２】
請求項１３において、
前記光を検出して検出信号へ変換するための検出器が、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ又は二次元イメージセンサ又は一次元イメージセンサであることを特徴とする欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３６９６６（Ｐ２０１０−２３６９６６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３９８５（Ｐ２００９−８３９８５）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【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２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【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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