CN1365445A - 缺陷检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的缺陷检测装置的构成包括:被检测体;照明部,对该被检测体倾斜规定角度配置,并照射照明光;摄像部,对上述被检测体倾斜规定角度配置,并对由上述被检测体发出的衍射光进行摄像;角度控制部,用于改变上述照明部及前述摄像部中至少一方的倾斜角度;图像处理部,按各倾斜角度,通过上述摄像部取入从上述被检测体发出的衍射光,并且求出对应于该衍射光的各倾斜角度的亮度值;判断部,从倾斜角度和亮度值的关系,判断最适合对衍射光进行观测的n次光;及角度控制部,根据该判断部的判断结果,对上述照明部及摄像部中至少一方的倾斜角度进行设定。

Description

缺陷检测装置
技术领域
本发明涉及一种对半导体晶片及液晶玻璃基片等表面的膜厚不均匀、污迹、图形的垂直错位、伤痕等宏观缺陷进行检测的缺陷检测装置。
背景技术
现有技术对半导体晶片液晶玻璃基片等基片进行自动检查的装置，有特开平9-61365号公报中公开的表面缺陷检测装置。该装置对被检测体面进行照明，并对其正反射光、衍射光、散射光进行受光摄像，通过图像处理可以检测膜厚不均匀、抗蚀剂图形的周期紊乱、抗蚀剂垂直错位等断而形状的差异等。但是这样构成的表面缺陷检测装置在对衍射光等进行摄像时，不能使照明的角度等自动调整到最佳的状态。因此存在很难在最佳状态进行缺陷检查的问题。
另一方面，现有技术考虑了为对半导体晶片及液晶玻璃基片等基片的衍射光进行摄像的照明进行自动调整的方法。例如在特开平10-339701号公报中公开的缺陷检测装置中，首先读取有关在基片上所形成的图形的信息，判断该图形是否是周期图形，如果是周期性图形，则接收衍射光，转到检查。例如如果是线与间隔图形，则该装置设定基片表面法线旋转的旋转角，以便使线方向与照明光的入射方向相直交。该装置通过式：sinθd-sinθi＝mλ/p计算对图形间距的衍射角θd，设定由该计算所求出的衍射角θd为受光角。
但是，在对上述的衍射光进行摄像时，自动调整照明的装置，照明光学***的移动被限制在很窄的范围，不容易变更照明光的入射方向。因此，这样的装置可检查的图形有限，存在不能适应有多种图形的被检测体的问题。
另外，在半导体晶片及液晶玻璃基片等上所形成的图形很复杂，图形间距也不是1种，而是在基片上的不同部分有所差异。因此在设定的衍射光的受光角上不一定能得到衍射图像。另外，根据基片上抗蚀剂等的影响，最佳衍射光的受光角也会有所不同。
另外，在现有技术中，通过对半导体晶片及液晶玻璃基片等基片的干涉观测像进行摄像，对该基片膜厚不均匀、抗蚀剂图形的周期紊乱、抗蚀剂垂直错位等的断面形状的不同等进行缺陷检查。该干涉观测像在基片上照射了照明光时，是通过从基片上所形成的薄膜(例如抗蚀剂膜)表面发出的反射光和从透过上述薄膜的基片表面发出的反射光相互干涉产生的像。当对这样的干涉观测像进行摄像时，要使照明光接近单一波长的光，或者在摄像装置的前方***带通滤光镜。
但是，在对干涉观测像进行摄像时，由于其片的条件，例如抗蚀剂的膜厚、及其折射率、以及照明光的波长(观测波长)不同，会使干涉条件不同，有时不能在好的条件下进行摄像。例如，图像处于饱和的状态，不能在好的条件下对干涉观测像进行摄像。另外，为改变观测波长，选择交换多数带通滤光镜的装置是分阶段选择波长的，并不是选择在好的条件下进行摄像的波长。
发明概述
本发明的目的在于提供一种缺陷检测装置，可以使对被检测体的照明一侧及摄像一侧至少一方的角度设定在最佳状态，又可以适应多种被检测体。
(1)本发明的缺陷检测装置包括：被检测体；照明部，对该被检测体倾斜规定角度配置，并照射照明光；摄像部，对上述被检测体倾斜规定角度配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的衍射光进行摄像；角度控制部，用于改变上述照明部及前述摄像部中至少一方的倾斜角度；图像处理部，按由该角度控制部改变的各倾斜角度，通过上述摄像部取入从上述被检测体发出的衍射光，并且求出对应于该衍射光的各倾斜角度的亮度值；判断部，从由该图像处理部所求得的倾斜角度和亮度值的关系，判断最适合对衍射光进行观测的n次光；及角度控制部，根据该判断部的判断结果，对上述照明部及摄像部中至少一方的倾斜角度进行设定。
(2)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述角度控制部对于在2个部位以上设定的对上述被检测体的照明光照射位置，改变上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度。
(3)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述角度控制部对于在上述被检测体上对应规定区域所设定的照射位置，改变上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度。
(4)本发明的缺陷检测装置是上述(3)中记载的装置，并且包括显示部，用于显示由上述摄像部所摄像的上述被检测体的图像；及输入部，用于在该显示部所显示的图像上对上述规定区域指定上述照射位置。
(5)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述判断部在表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图中，判断最适合观察亮度值第2高的衍射光的1次光位置。
(6)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且当由上述判断部未判断出最适合对衍射光观察的n次光时，设定在预先所存储的基准倾斜角度上。
(7)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且当由上述判断部未判断出最适合衍射光观察的n次光时，从表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图中指定最适合观察的n次光位置。
(8)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且在表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图上，具有显示上述被检测体图形间距的显示部。
(9)本发明的缺陷检测装置是上述(8)中记载的装置，并且上述显示部在上述曲线图上显示指定倾斜角度的指标。
(10)本发明的缺陷检测装置是上述(9)中记载的装置，并且上述显示部根据上述指标，显示对应的图形间距。
(11)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且具有显示部，用于显示分别表示对应于由上述摄像部所摄像的上述被检测体图像上多数规定区域的上述倾斜角度和亮度值间关系的各曲线图。
(12)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且具有移送控制部，用于对放置上述被检测体的载物台进行往复移送控制；上述摄像部在通过上述移送控制部使上述载物台向往路移送时，对从上述被检测体发出的衍射光进行摄像，而在使上述载物台向复路移送时对从上述被检测体发出的干涉光进行摄像。
(13)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述照明部照射线状的照明光。
(14)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述照明部照射面状的照明光。
(15)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述照明部照射点状的照明光。
(16)本发明的缺陷检测装置是上述(1)中记载的装置，并且上述摄像部对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的散射光进行摄像。
(17)本发明的缺陷检测装置包括：一种缺陷检测装置，其特征在于包括：被检测体；照明部，对该被检测体倾斜规定角度配置，并照射照明光；摄像部，对上述被检测体倾斜规定角度配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的反射光进行摄像；角度设定部，根据有关在上述被检测体上所形成的膜的信息及观测波长，求出对上述被检测体的上述照明光的入射角度和上述反射光的摄像角度；照明角度控制部，将上述照明部的倾斜角度设定在由上述角度设定部所求出的入射角度上；摄像角度控制部，将上述摄像部的倾斜角度设定在由上述角度设定部所求出的摄像角度上；及图像分析部，用于从上述摄像部所摄像的上述被检测体的图像中检测缺陷。
(18)本发明的缺陷检测装置是上述(17)记载的装置，并且具有光学***控制部，用于对向上述照明光或反射光的光路中选择地***干涉滤光镜进行控制。
(19)本发明的缺陷检测装置是上述(17)记载的装置，并且有关上述膜的信息至少由1层上述膜的膜厚和折射率构成。
(20)本发明的缺陷检测装置是上述(17)记载的装置，并且上述角度设定部通过下式计算上述照明光的入射角度θ及上述干涉光的摄像角度θ，
θ1＝sin-1(n·sin(cos-1((2n·d)/λ)))
θ2＝sin-1(n·sin(cos-1((n·d)/λ)))
θ＝θ1+(θ1-θ2)/2
d：上述膜的厚度，n：折射率，λ：观测波长
(21)本发明的缺陷检测装置包括：一种缺陷检测装置，其特征在于包括：被检测体；照明部，对该被检测体倾斜规定角度配置，并照射照明光；摄像部，对上述被检测体倾斜规定角度配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的干涉光进行摄像；及判断部，根据有关在上述被检测体上所形成的膜的信息及观测波长，从对上述被检测体的膜厚度的反射率关系中，求出最佳的上述照明光的入射角和上述干涉光的摄像角度。
(22)本发明的缺陷检测装置包括：被检测体；照明部，对该被检测体倾斜规定角度配置，并照射照明光；摄像部，对上述被检测体倾斜规定角度配置，并对由上述照明体所照明的上述被检测体发出的干涉光进行摄像；角度可变部，以同样角度改变对上述被检测体的上述照明光的入射角度和上述干涉光的摄像角度；图像分析部，从通过该角度可变部改变上述入射角度和上述摄像角度所摄像的上述被检测体的图像中，求出角度与亮度值间的关系，从该关系求出最佳上述照明光的入射角和上述干涉光的摄像角度。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第1实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***的概略构成图。
图2是表示本发明的第1实施例所涉及的缺陷检测装置的控制***的概略构成图。
图3是表示本发明的第1实施例所涉及的缺陷检测装置中照明部倾斜角度设定步骤的流程图。
图4是本发明的第1实施例所涉及的亮度值和角度间关系的图。
图5是表示本发明的第2实施例所涉及的缺陷检测装置中的图像显示部显示的图。
图6是表示本发明的第3实施例涉及的亮度值和角度间关系的图。
图7A、图7B、图7C是表示本发明的第4实施例所涉及的缺陷检测装置中的图像显示部显示例的图。
图8是表示本发明的第5实施例所涉及的亮度值和角度间关系的图。
图9A、图9B、图9C是表示本发明的第6实施例所涉及的亮度值和角度间关系的图。
图10是表示本发明的第7实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***概略构成的图。
图11是表示本发明的第7实施例所涉及的缺陷检测装置的控制***概略构成的图。
图12是表示本发明的第7实施例所涉及的缺陷检测装置中的照明部和摄像部的倾斜角度设定步骤的流程图。
图13是表示本发明的第7实施例所涉及的亮度值和角度间关系的图。
图14是表示本发明的第8实施例所涉及的亮度值和角度间关系的图。
图15A、15B是表示本发明的第9实施例所涉及的亮度值和照明角度间关系的图。
图16A、16B、16C是表示本发明的第11实施例所涉及的缺陷检测装置中的显示部显示例的图。
图17是表示本发明的第12实施例所涉及的亮度值和照明角度关系的图。
图18是表示本发明的第18实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***概要构成的图。
图19是表示本发明的第18实施例所涉及的缺陷检测装置的控制***概略构成图。
图20是表示本发明的第18实施例所涉及的对抗蚀剂膜的照明光的入射角和摄像角度间关系的图。
图21是表示本发明的第19实施例所涉及的反射率与薄膜厚度间关系的图。
图22是表示本发明的第20实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像的摄像***及照明***概略构成图。
图23是表示本发明的第20实施例所涉及的缺陷检测装置的控制***概略构成图。
图24是本发明的第20实施例所涉及的缺陷检测装置中最佳干涉角度设定步骤的流程图。
图25是表示本发明的第20实施例所涉及的亮度和照明角度间关系的图。
发明的最佳实施例
下面参照附图说明本发明的实施例。
图1是表示本发明的第1实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***的概略构成图。在图1中，在载物台1上放置被检测体半导体晶片2。在载物台1的上方配置有线状的照明部3和线传感器摄像机等构成的摄像部4。照明部3以光轴相对于半导体晶片2的表面倾斜规定角度配置，对半导体晶片2的表面照射线状照明光。摄像部4以相对于半导体晶片2的表面使光轴倾斜规定角度配置，对从照明3的照明产生的半导体晶片2表面发出的衍射光一线一线地进行摄像。摄像部4在光轴倾斜规定角度的状态进行固定。另外照明部3为了可以在规定范围内对半导体晶片表面的倾斜角度进行调整而可以转动，并可以通过电气或机械制动器固定在规定的位置上。
图2表示上述缺陷检测装置的控制***概要构成图。在图2中，在主计算机5上连接有摄像部4、图像显示部6、输入部7、载物台移送旋转控制部8、光学***控制部9、照明角度控制部10、基片传送部11、及设计信息分析部31。在光学***控制部9和照明角度控制部10上连接有照明部3。在载物台移送旋转控制部8上连接有载物台1和摄像部4。在设计信息分析部31上连接有CAD部32。
主计算机5包括图像分析部501、判断部502、及存储部503。主计算机5具有执行为了衍射光摄像设定最佳照明部3的倾斜角度所需各种控制的功能。图像分析部501从主计算机5接收信息，生成下述图4中所示的表示亮度值和角度间关系的曲线图。另外图像分析部501对由摄像部4摄像的图像进行分析处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，将这些缺陷的种类、数量、位置、面积等信息显示在图像显示部6上。判断部502根据由图像分析部501所生成的表示亮度值和角度间关系的曲线图，判断由摄像部4摄像的衍射光最适合观测的n次光的位置。
载物台移送旋转控制部8，按与摄像部4上的摄像同步的间距，使放置半导体晶片2的载物台1向一个方向移动，并对旋转及定位进行控制。在旋转半导体晶片2时，也可以旋转载物台1本身，但是最好在可同轴移动的载物台1上面设置装放半导体晶片的旋转台，使该旋转台旋转。光学***控制部9在取得干涉图像时，控制干涉滤光镜41的***、及照明部3的光量。照明角度控制部10根据主计算机5的指示，控制照明部3对半导体晶片3表面的倾斜角度。基片传送部11将半导体晶片2一片一片从图中来画出的储料器(盒式)中取出，装放在载物台1上，缺陷检查后，使载物台1上的半导体晶片2返回储料器中。
下面对上述构成的缺陷检测装置的操作进行说明。
图3是表示上述缺陷检测装置上的照明部倾斜角度设定步骤的流程图。首先设定为进行衍射光摄像的照明部3的最佳倾斜角度。当检查人员从输入部7指示开始对用于衍射光摄像的照明角度进行设定时，执行图3中所示的流程图。
首先，通过基片传送部11，从图中未画出的储料器中取出用于衍射光角度设定的半导体晶片2，传送装放在载物台1上面。然后通过载物台移送旋转控制部8，对装放半导体晶片2的载物台1进行定位。
然后在步骤S1上，主计算机5对照射线状照明的照明3在半导体晶片3上的照射位置进行设定。在步骤S2上，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度设定在初始设定角度(旋转开始位置)上。在步骤S3上，从该初始设定角度顺序改变照明部3的倾斜角度，按每个倾斜角度由摄像部4取入从半导体晶片2表面发出的衍射光。由摄像部4所取入的衍射光数据传输给主计算机5。
在步骤S4上，主计算机5按照照明部3的每个倾斜角度求出由摄像部4取入的衍射光亮度值的平均值，将这些平均亮度值作为对应于各倾斜角度的亮度值输出到图像分析部501。图像分析部501通过图像处理，生成如图4所示表示亮度值和角度间关系的曲线图20。图像分析部501将根据该曲线图的信息传输给判断部502。
在步骤S5上，判断部502从上述曲线图中判断由摄像部4摄像的衍射光最适合观测的n次光位置。由该判断部502的判断结果，传输给照明角度控制部10。在步骤S6上，照明角度控制部10将由判断部502判断最适合观测的例如对应于1次光位置的上述曲线图上的角度(图4中所示的A)，作为照明部3对半导体晶片2的倾斜角度A进行设定。在步骤S7上，将设定的倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
这样照明部3倾斜角度的设定按被检测体的每个品种、并按被检测体的每个制造工序进行，所设定的各倾斜角度存储在存储部503中。而且，当在相同工序对相同品种的被检测体进行缺陷检查时，可利用存储部503中所存储的倾斜角度。
然后，在按上述将照明部3设定在最佳倾斜角度A的状态下，对半导体晶片2进行缺陷检查。首先，当检查人员从输入部7指示缺陷检查开始时，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2作为被检测体，并传送放置在载物台1上。从该状态开始通过载物台移送旋转控制部8使载物台1按一定速度向一个方面(X方向)移动，与其同步由摄像部4对与载物台1的移动方面直交的方向一线一线的衍射光进行摄像。由摄像部4摄像的各衍射图像，传输到图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面衍射图像摄像结束时，通过光学***控制部9在摄像光路中***干涉滤光镜41，并对照明部3的光量进行最佳控制。另外，通过照明角度控制部10使照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度，设定在对干涉图像摄像的最佳角度上。照明部3及摄像部4对该干涉图像的最佳角度设定，通过下述的第18～21实施例中的某一种方法进行。
从该状态通过载物台移送旋转控制部8使载物台1以一定速度向与对衍射图像摄像时相反的方向的移动，与其同步，通过摄像部4对与载物台1移动方向直交的方向的每一线的干涉光进行摄像。由摄像部4摄像的各干涉图像传送给图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶体2全面进行的衍射图像和干涉图像摄像结束时，由图像分析部501对这些图像进行图像分析处理。通过该处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，将这些缺陷的种类、数量、位置、面积等信息显示在图像显示部6上。另外，在图像分析部501上对所提取的缺陷信息按其种类等进行分类，也可以存储在存储部503中，在图像显示部6上显示所摄像的衍射图像和干涉图像，也可以通过检查人员目视这些图像提取缺陷。
结束缺陷检查的半导体晶片2通过基片传送部11返回上述储料器中。接着从上述储料器中由基片传送部11传送未检查的半导体晶片2，放在载物台1上。这样，再对衍射图像进行摄像时，读出计算机5的存储部503中所存储的照明部3的倾斜角度A。然后通过照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2的倾斜角度自动设定在最佳状态，即设定为A。
根据第1实施例，改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度通过由摄像部4取得从半导体晶片2表面发出的衍射光，求出该衍射光亮度值的平均值，并且生成表示平均亮度值和倾斜角度间关系的如图4所示的曲线图20。从该曲线图判断衍射光的1次光，根据该判断结果设定照明部3的倾斜角度。这样就可以在对衍射光摄像之时自动设定照明部3的最佳倾斜角度，可简单地取得良好的衍射图像，通过该衍射图像可以进行精度很高的缺陷检测。另外，照明部3的倾斜角度的设定适用于事前对角度设定用的半导体晶片2进行设定，然后进行半导体晶片2的缺陷检查。这样，也可以适用于具有多种图形的半导体晶片2。
本发明的第2实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图1、图2相同。在第2实施例中，在2个地方以上设定对半导体晶片2上照射照明的位置。这时也与第1实施例一样，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出用作衍射光角度设定的半导体晶片2，放在载物台1上。然后通过主计算机5设定照射线状照明的照明部3在半导体晶片2上的照射位置。
图5是表示本发明的第2实施例所涉及的缺陷检测装置上的图像显示部6显示例的图。在第2实施例中，预先对半导体基片2表面进行摄像，如图5所示，在图像显示部6上显示晶片图像21。检查人员从输入部7移动在图像显示部6上所显示的光标22a，在所显示的晶片图像21上在2个以上地方上设定线状照明的照射位置22。
为了设定该照射位置22，例如在事前输入晶片图像21上的芯片23的纵向尺寸(载物台1移动方向的尺寸)。然后在规定的芯片23上通过光标22a设定最初的照射位置22。再从该最初芯片23上的照射位置开始，将错开一个芯片23尺寸的第2个以后的照射位置22，在行方向依次自动设定在晶片图像21上。这时，各照射位置22在各芯片23上处于相同位置上。当然不仅限于此，也可以通过光标22a个别设定各照射位置22。另外，也可以对各照射位置22的线(横向光标)设定垂直的线(纵向光标)，使区域缩小设定。
在该状态，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度，设定在旋转开始位置的初始设定角度上。从该状态开始，对于半导体晶片2上的最初照射位置22，从初始设定角度顺序改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度通过摄像部4取入半导体晶片表面发出的衍射光。取入摄像部4中的衍射光数据，传送给主计算机5。
主计算机5求出按照明部3倾斜角度所取入的衍射光亮度值的平均值，将这些平均亮度值作为对应各倾斜角度的亮度值，输出到图像分析部501。图像分析部501通过图像处理生成表示亮度值和角度间关系的如图4中所示的曲线图20。这样求衍射光亮度值平均值的操作和曲线图的生成，对所有的照射位置22进行。图像分析部501生成表示对应各照射位置22的亮度值和角度间关系的曲线图，将根据这些曲线图的信息传送给判断部502。
判断部502从这些曲线图中求出由摄像部4摄像的衍射光的1次光位置的平均值，将该平均值判断为在全部照射位置22的衍射光1次光的位置。由该判断部502上的判断结果传送给照明角度控制部10。照明角度控制部10根据该判断结果，设定照明部3对半导体晶片3的倾斜角度。另外，该设定的倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
根据第2实施例，在2个以上位置设定在半导体晶片上照射线状照明的位置，求出在各位置上的衍射光亮度值的平均值，并且生成表示各平均亮度值和角度间关系的曲线图20。从这些曲线图的平均值中检测衍射光的1次光，设定照明部3对半导体晶片2的倾斜角度。这样，与上述第1实施例相比，可以实现精度更高的倾斜角度的设定。
在上述第2实施例中，是在生成曲线图时求出亮度值的平均值，但是也可以采用最大值、标准偏差值等的统计方法。另外，也可以采用通过与上述干涉像对比，预测各线的亮度值，进行加权等的方法。
本发明的第3实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图1、图2相同。在第3实施例中，即使通过半导体晶片2的图形状态不能很好检测出衍射光的1次光，也可将照明部设定在可以对衍射光的1次光进行摄像的最佳角度上。
但是，在第1、第2实施例中，根据半导体晶片2的图形状态不同，由图像分析部501所生成的表示按照明部3的每个倾斜角度所取入的衍射光平均亮度值和角度间关系的曲线图，如图6所示，存在在n次光位置上的峰表现不明嘹的情况。从这样的曲线图20a不能检测衍射光的1次光的位置，由判断部502不能判断衍射光的1次光。这时，主计算机5设定在对应于存储部503中预先存储的1次光位置的规定角度(预先所设定的基准倾斜角度)，例如设定在容易看见暗视野的伤痕等的角度上。该规定角度可设定在预先通过模拟求出的角度、上次缺陷检测时采用的倾斜角度、或者对能够取得暗视野像的45度位置错开5度～10度的角度上。或者检查人员也可以在图6中所示的曲线图20a上，设定认为是衍射光的1次光的位置24。然后根据这些设定的角度、及所指定的衍射光的1次光的位置24，通过照明角度控制部10设定照明部3对半导体基片3的倾斜角度。另外，该倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
另外，也可以由图像分析部501对图中未画出的储料器中的多片(例如5片)的各半导体晶片2，生成表示各亮度值和角度间关系的如图4中所示的曲线图20，检查人员从输入部7在选择的最合适的曲线图上指定衍射光的1次光位置。或者也可以由判断部502从由图像分析部501生成的曲线图中选择最合适的曲线图，自动设定该曲线图上的衍射光的1次光位置。这样，即使在多数的曲线图的某一个中不能检测图6中所示的衍射光的1次光，也可以从图4所示的最合适的曲线图中判断衍射光的1次光位置。另外，也可以由判断部502从上述多数的曲线图中求出衍射光的1次光位置平均值，或者求出亮度值为最大值的衍射光的1次光位置，对该位置进行自动设定。在以上的多片半导体晶片2相关的处理中，该曲线图与其他曲线有很大不同的半导体晶片2从检查对象中排除。
根据第3实施例，当根据半导体晶片2的图形状态不能很好检测衍射光的1次光时，设定在预先确定的基准角度上，或者在曲线图上指示衍射光的1次光位置24，再从对多片被检测体(半导体晶片)所生成的多数曲线图中选择最合适的曲线图，或者从多数曲线图的平均值中求出1次光的位置。这样，即使生成图6中所示的不适合的曲线图，也可以设定可对衍射光的1次光进行正确摄像的照明部3的最佳角度。
本发明的第4实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图1、图2相同。在第4实施例中，对于半导体晶片2上的1个芯片中的图形宽度、形状、方向等不同的多数细分的区域，设定照明部的照射位置。这时也与第1～第3实施例一样，通过基片传送部11，从图中未画出的储料器中取出设定衍射光角度用的半导体晶片2，放在载物台1上。然后通过主计算机5设定照射照明光的照明部3在半导体晶片2上的位置。
图7A是表示本发明的第4实施例所涉及的缺陷检测装置上的图像显示部6的显示例，图7B、图7C是图7A的部分放大图。这时，预先对半导体晶片2表面进行摄像，在图像显示部6上显示如图7A中所示的晶片图像25。这时在晶片图像25上显示按矩阵状排列的多数芯片26。这些芯片26如图7B所示，具有图形的宽度、形状、方向等不同的多数图形区域26a、26b、26c。
在该状态，检查人员操作输入部7，移动图像显示部6上所显示的光标27a，指定晶片图像25上规定芯片26的列，并指定规定的区域。这时，当在指定图形区域26a上的光标27a上，通过鼠标指针指定相当于图形区域26a的区域261时，通过主计算机5，在图形图像25上照明的照射位置27如图7c所示，设定为横穿过相当于各芯片26的图形区域26a的区域261。在此，当在行方向上也存在芯片26时，从照射位置27计算一个芯片26的尺寸(纵方向的尺寸)，对其他照射位置27也设定横穿过相当于各芯片26的图形区域26a的区域261。
在这一状态，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角，设定在作为旋转开始位置的初始设定角度上。从该状态对半导体晶片25的照射位置27，顺序改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度，由摄像部4取入从相当于区域261的图形26a表面发出的衍射光。取入到摄像部4中的衍射光数据传送给主计算机5。
主计算机5求出相当于在照明部3的每个倾斜角度取入的区域261的衍射光亮度值的平均值，将这些平均亮度值作为对应于各倾斜角度的亮度值输出给图像分析部501。图像分析部501通过图像处理，生成表示亮度值和角度间关系的如图4所示的曲线图20。这样求衍射光的亮度值平均值的操作作和曲线图的生成，对多个照射位置27进行。图像分析部501生成表示对应于各照射位置27的亮度值和角度间关系的曲线图，根据这些曲线图的信息传输给判断部502。
在判断部502中，从这些曲线图求出对图形区域26a的衍射光的1次光位置平均值，将该平均值判断为在全部照射位置27上的衍射光的1次光位置。在该判断部502上的判断结果传输给照明角度控制部10。照明角度控制部10根据该判断结果，设定照明部3对半导体晶片2的倾斜角度。另外，该设定的倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
在第4实施例中，对芯片26的图形区域26a进行了说明，但是对其他图形区域26b、26c也同样可以通过设定区域，设定照明位置，按各图形区域26b、26c检测出最佳衍射光的1次光。这样对芯片26的各图形区域26a、26b、26c，可以在个别设定在最佳照明位置上的状态，进行衍射光一次光的摄像。另外，也可以在一个(一列)图形26a的范围内，设定多个照射位置，求出在这些照射位置上的衍射光的1次光位置的平均值，将该平均值判断为全照射位置上的衍射光1次光的位置。
对在这样的芯片26上的各图形区域26a～26c的区域设定，也可以使用在芯片设计工艺中所用的CAD信息(设计信息)。该CAD信息通过设计信息分析部31从CAD部32取入主计算机5中。这时，通过从CAD信息中设定区域，检测该区域26a～26c的中心和线照明方向的宽度，也可以自动设定照明位置27及区域261。
根据第4实施例，由于可以在半导体晶片2上的芯片26的各图形区域26a～26c设定照明部3的倾斜角度，所以在想得到芯片26的详细信息时，可以取得高精度的衍射像。
本发明的第5实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图1、图2相同。在第5实施例中，采用由图像分析所生成的表示亮度值和角度间关系的曲线图的一侧(以亮度值的轴为中心，角度轴的十侧或一侧)，检测出衍射光的1次光。这时也与第1～第4实施例同样，通过基片传送部11，从图中未画出的储料器中取出用于衍射光角度设定的半导体晶片2，放在载物台1上，然后通过主计算机5设定照射线照明的明部3在半导体晶片2上的照射位置。
在该状态，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度，设定在作为旋转开始位置的初始设定角度上。从该状态顺序开始改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度通过摄像部4取入从半导体晶片2表面发出的衍射光。取入到摄像部4中的衍射光数据传输给主计算机5。
主计算机5求出按每个照明部3的倾斜角度取入衍射光的亮度值平均值，将这些平均亮度值作为对应于各倾斜角度的亮度值，输出给图像分析部501。图像分析部501通过图像处理，生成如图8所示的表示亮度值和角度间关系的曲线图20c。图像分析部501将根据该曲线图的信息传输判断部502。
在判断部502上，越过最大亮度值的衍射光的0次光，在照明部3的倾斜角度为45度时，取入摄像部4中，如图8所示，只采用一侧的曲线图20c。即判断部502在图8中，以0次光的位置作为顶点，将曲线上部向图中的右方向移动，同时跟踪亮度值，亮度值班从0次光位置下降1度，将到达下个顶点位置28判断为衍射光的1次光位置。当在衍射光中某种程度上知道1次存在的范围时，也可以事前以1次光的予测位置的前后附近为旋转范围进行指定，通过检测在该范围内所得到的曲线图顶点，判断1次光的位置。另外，也可以从0次光的予测位置改变照明部3的倾斜角度，同时指定确实得到1次光的范围，在该范围内检测出1次光的顶点。
在该判断部502上的判断结果传输给照明角度控制部10。照明角度控制部10根据该判断结果，设定照明部3对半导体晶片2的倾斜角度。该倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
在第5实施例中，由于可以只使用由图像分析所生成的表示亮度和角度间关系的图8所示的一侧曲线图检测衍射光1次光，所以可以迅速进行角度设定。另外，如果将照明部3的旋转范围作为确实包括1次光的范围未指定，并判断1次光的位置，则可以更迅速进行1次光的位置设定。
本发明的第6实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图1、图2相同。在第6实施例中，在由图像分析所生成的表示亮度值和角度间关系的曲线图上，即使衍射光的0次光错开了作为正反射角的45度的角度位置，也可以检测衍射光的1次光。这时也与第1～第5实施例一样，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出用于衍射光角度设定的半导体晶片2，放在载物台1上。然后通过主计算机5设定照射线照明的照明部3在半导体晶体2上的照射位置。
在该状态，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度，设定在作为旋转开始位置的初始设定角度上。从该状态顺序改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度，通过摄像部4取入从半导体晶片2表面发出的衍射光。取入到摄像部4中的衍射光数据传送给主计算机5。
主计算机5求出按照明部3的每个倾斜角度取入的衍射光的亮度值平均值，将这些平均亮度值作为对应于各倾斜角度的亮度值，输出给图像分部501。图像分析部501通过图像处理，生成如图9A所示的表示亮度值和角度间关系的曲线图20。图像分析部501将根据该曲线图20的信息传送给判断部502，
在判断部502中从该曲线图20中检索亮度值的各顶点。判断部502如图9B所示，根据包括顶点的相邻的亮度值a、b、c这3个点的数据，当顶点的亮度值b比两侧点的亮度值a、c高时为顶点。这样，判断部502如图9c所示，在移动曲线图上部的同时跟踪亮度值，对全部顶点29a～29c进行检索。判断部502在这些顶点29a～29c中将越过最大亮度值、亮度值最高的判断为衍射光的0次，而将不越过最大亮度值、亮度值为第2高的(29d)的位置判断为衍射光的1次光。即，在曲线上面亮度值从最高的顶点下降后上升，再次达到顶点的亮度值为衍射光的1次光。在曲线图上对应于衍射光的1次光位置的角度为衍射角。另外，当在曲线图上产生噪声时，只要进行平滑处理即可。
判断部502上的判断结果传送给照明角度控制部10。照明角度控制部10根据该判断结果，设定照明部3对半导体晶片2的倾斜角度。另外，该倾斜角度存储在主计算机5的存储部503中。
在第6实施例中，由于在通过图像分析所生成的表示亮度值和角度间关系的曲线图上，只计算顶点，所以假定即使衍射光的0次光从作为正反射光的45度角的位置错开，也能可靠地检测出衍射光的1次光位置。
在上述的各实施例中，连续叙述了检测衍射光的1次光的情况，但是也可以检测衍射光的2次光及3次光等n次光(n为自然数，n＝1、2、……)，设定照明部3对半导体晶片2的倾斜角度。另外，在上述的各实施例中叙述了半导体晶片2的缺陷检测情况，但是对液晶玻璃基片也可以适用。在上述的各实施例中是固定摄像部4，设定照明部3倾斜角度，但是也可以固定照明部3，设定摄像部4的倾斜角度。
结果，根据第1～6实施例所涉及的本发明，可以自动进行对衍射光摄像时照明部的最佳倾斜角度的设定，并且可以适应多种被检测体。另外，根据本发明，可从2个以上的照射位置取入的衍射光中检测1次光，设定照明部的倾斜角度，所以可以实现更高精度倾斜角度的设定。根据本发明，可以按被检测体上的指定的各区域设定照明部的最佳倾斜角度。
图10是表示本发明的第7实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***概略构成图。在图10中，在载物台1上，放置被检测体半导体晶片2。在载物台1的上方配置线状的照明部3及线传感器摄像机等构成的摄像部4。照明部3对半导体晶片2的表面，光轴倾斜规定角度θi配置，使线状照明光照射在半导体晶片2表面上。摄像部4对半导体晶片2的表面，光轴倾斜规定角度θd配置，对从照明部3照明产生的半导体晶片2表面发出的衍射光，一线一线进行摄像。摄像部4和照明部3的各光轴使对半导体晶片2表面的倾斜角度，可以在规定范围内进行调整的状态配置。
图11是表示上述缺陷检测装置的控制***概略构成图。在图11中，在个人计算机50上连接摄像部4、载物台移送旋转控制部8、光学***控制部9、照明角度控制部10、基片传送部11、及摄像角度控制部12。在光学控制部9和照明角度控制部10上连接照明部队3。在载物台移送旋转控制部8上连接载物台1。在载物台移送旋转控制部8和摄像角度控制部12上连接摄像部4。
个人计算机50包括图像分析部501、判断部502、存储部503、图像取入部504及显示部505。此外个人计算机5还具有图中未画出的CPU、存储器、硬盘、键盘、鼠标等一般的功能。
个人计算机50具有为了设定用于衍射光摄像的最佳照明部3的倾斜角度和最佳摄像部4的倾斜角度而执行各种必要控制的功能。图像分析部501生成如下述的图13所示的表示亮度值和角度间关系的曲线图20c。另外，图像分析部501对由摄像部4摄像的图像进行分析处理，并提取半导体片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，使这些缺陷的种类、数量、位置、面积等信息显示在显示部505上。判断部502根据图像分析部501生成的表示亮度值和角度间关系的曲线图，判断由摄像部4摄像的衍射光中最适合观测的n次光的位置。
载物台移送旋转控制部8，以与在摄像部4上的摄像相同步的间距，使放置半导体晶片2的载物台1向一个方向移动，并控制旋转及定位。光学***控制部9当取得干涉图像时，控制干涉滤光镜41的***、及照明部3的光量。照明角度控制部10根据个人计算机50的指示控制照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度。摄像角度控制部12根据个人计算机50的指示，控制摄像部4对半导体晶片2表面的倾斜角度。基片传送部11从图中未画出的储料器(盒)中一片一片取出半导体晶片2，放在载物台1上，在缺陷检查后，将载物台1上的半导体晶片2返回储料器中。
下面对以上构成的缺陷检测装置的操作进行说明。
图12是表示上述缺陷检测装置中的照明部和摄像部倾斜角度设定步骤的流程图。首先，设定对衍射光摄像的最佳照明部3倾斜角度和最佳摄像部4倾斜角度。当由检查人员从个人计算机50的图中未画出的菜单画面，指示对良好衍射图像摄像的照明角度和摄像角度的设定开始时，执行图12中所示的流程图。
首先，通过传送部11从图中未画出的储料器中取出用于衍射光角度设定的半导体晶片2，传送放置在载物台上1上。并且通过载物台传送旋转控制部8，对放置半导体晶片2的载物台1进行定位。
接着在步骤S11上，个人计算机50设定照射线状照明的照明部3在半导体晶片2上的照射位置。在步骤S12上，最初摄像角度控制部12设定对衍射光摄像的摄像部4倾斜角度。在步骤S13上，照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片表面的倾斜角度设定在初始设定角度(旋转开始位置)上。在步骤S14上，从该初始设定角度顺序改变照明部3的倾斜角度，同时按各倾斜角度通过摄像部4一线一线取入从半导体晶片2表面来的衍射光。取入到摄像部4中的衍射光数据，传送给个人计算机50的图像取入部504中。
在步骤S15上，图像取入部504按照明部3的每个倾斜角度，将通过摄像部4取入的衍射光变换为亮度值数据。在图像分析部501上求出照明部按每个倾斜角度取入的衍射光亮度值的平均值，将这些平均亮度值作为对应各倾斜角度的亮度值，通过图像处理生成图13中所示的表示亮度值和角度间关系的曲线图20C。图像分析部501将根据该曲线图的信息传送给判断部502。
在步骤S16上，判断部502从上述曲线图中判断由摄像部4摄像的衍射光中最适合观测的n次光位置。由该判断部502的判断结果传送给照明角度控制部10。在步骤S17上，照明角度控制部10根据判断部502上的判断结果，设定照明部3对半导体晶片2的例如1次光的倾斜角度A。另外在步骤S18上，该设定的倾斜角度A存储在个人计算机5的存储部503中。
在以上的一系列操作中，未对衍射光的1次光进行摄像时，返回上述步骤S12，变更摄像部4的倾斜角度，再次按照上述流程图取入衍射光。
接着，在按上述将照明部3和摄像部4设定在最佳倾斜角度A上的状态，进行对半导体晶片2的缺陷检查。首先，当由检查人员从个人计算机5的图中未画出的菜单画面指示缺陷检查开始时，通过基片传送部11，从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2作为被检测体，传送放置在载物台1上。从该状态，通过载物台移送旋转控制部8，使载物台1以一定速度向一个方向(X方向)移动，与此相同步，通过摄像部4对与载物台1移动方向相直交方向的一线一线衍射光进行摄像。由摄像部4摄像的各衍射图像，通过图像取入部504传输给图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面衍射图像摄像结束时，通过光学***控制部9，在摄像光路中***干涉滤光镜41，并且对照明部3的光量进行最佳控制。另外，通过照明角度控制部10将照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度、以及通过摄像角度控制部6将摄像部4对半导体晶片2表面的倾斜角度，设定在对干涉图像摄像的最佳角度上。照明部3和摄像部4对半导体晶片2表面的倾斜角度分别为正反射角度。照明部3及摄像部4对该干涉图像的最佳角度设定，可通过下述的第18-21实施例中的某种方法进行。
从该状态，通过载物台移送旋转控制部8使载物台1以一定速度向与对衍射图像摄像时相反方向(—X方向)移动，与此相同步，摄像部4对与载物台1移动方向相直交的方向一线一线的干涉光进行摄像。由摄像部4摄像的各干涉图像通过图像取入部504传输给图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面衍射图像和干涉图像的摄像结束时，由图像分析部501对这些图像进行图像分析处理。通过该处理，提取半导体晶片2上的抗蚀剂膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，并将这些缺陷的种类、数量、位置、面积等信息显示在显示部505上。
缺陷检查结束的半导体晶片2，通过基片传送部11返回上述储料器中。接着，通过基片传送部11从上述储料器中传送未检查的半导体晶片2，放置在载物台1上。这时，再次对衍射图像进行摄像时，读出个人计算机50的存储部503中所存储的照明部3的倾斜角度A。然后通过照明角度控制部10将照明部对半导体晶片2的倾斜角度自动设定在最佳状态上。
根据第7实施例，在改变照明部3倾斜角度的同时，按各倾斜角度通过摄像部4取入从半导体晶片2表面发出的衍射光，求出该衍射光的亮度值平均值，并且生成表示平均亮度值和倾斜角度间关系的图13中所示的曲线图20c。从该曲线图判断衍射光的1次光，根据该判断结果设定照明3的倾斜角度。这样，在对衍射光摄像时可以自动设定照明部3的最佳倾斜角度，可简单地得到优质的衍射图像，可以根据该衍射图像进行高精度的缺陷检侧。
另外，照明部3的倾斜角度设定并不是对所有的半导体晶片2进行，而是事前对角度设定用的半导体晶片2执行，适用于其后的半导体晶片2的缺陷检查。这样可使检查时间更为缩短。这样，由于实际上使用进行缺陷检查的半导体晶片2，设定照明部3和摄像部4的倾斜角度，所以也可以适用于具有多种图形的半导体晶片2。
另外，上述缺陷检测装置是采用一对照明部3和摄像部4，改变这些倾斜角度，可以对衍射图像和干涉图像的双方进行摄像。这时使放置半导体晶片2的载物台1往复一次，通过在往路上对衍射图像摄像，在复路上对干涉图像进行摄像，可在短时间得到衍射图像和干图像。这时，照明部3和摄像部4的倾斜角度是在往路上对衍射光、而在复路上对干涉光摄像的角度。另外，照明部3的照射方向由于在载物台1往复期间是固定的，所以对所摄像的衍射图像和干涉图像可以准确进行座标重叠。当在对衍射光和干涉光以外的光(例如散射光)进行摄像时，可适当改变照明部3和摄像部4的倾斜角度，使载物台1往复必要的次数。
本发明的第8实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***概略构成分别与图10、图11相同。在第8实施例中，如图14所示，在表示亮度值和角度间关系的曲线图20c中，对相当于衍射光1次光的亮度值峰值P所对应的照明角度不作为最佳，而在亮度值峰值P附近、亮度值稍微下降、亮度值变化大的位置P1所对应的照明角度作为最佳照明角度。这时也与第7实施例一样，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，放在载物台1上。
然后，按照图12所示的流程图，生成表示衍射光的亮度和照明角度间关系的曲线图。这时当决定最佳照明角度时，判断部502从曲线图上寻找相当于衍射光1次光的亮度值峰值。这时，亮度值峰值附近，当图形间距等半导体晶片2表面状态少许变化时，亮度值没有大的变化，因此衍射光的变化不敏感。为此通过判断部502将从亮度值峰值稍微错开，判断为亮度值变化大的位置的照明角度，设定为最佳照明角度，这样可以拍摄对缺陷灵敏度高的衍射图像。
本发明的第9实例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***概略构成分别与图10、图11相同。在第9实施例中，如图15A、图15B所示，在表示衍射光的亮度值和照明角度间关系的曲线图20C上，重叠显示由下式求得的产生1～m次光的照明角度、图形间距、及摄像角度(m为3次光以下)。
sinθd-sinθi＝mλ/p…………式(1)
θi＝sin-1(sinθd-mλ/p)……式(2)(将式(1)按θi展开)
θd：摄像部倾斜角度
θi：照明部倾斜角度
m：  衍射光的次数
λ： 照明的波长
p：图形间距
在图15A中，在显示器505上可输入显示图形间距151和摄像角度(在图中为摄像机角度)152的值，与该值相对应曲线图20c上重叠显示指定产生1～m次光的照明角度的指标，例如游标153(或指针)。
在图15B中，在显示部505上可输入显示摄像角度(在图中为摄像机角度)154，使产生衍射光1次光时的图形间距155的显示和照明角度156的显示相平行，重叠显示在曲线图20c上。另外，在图15B中，显示了指定照明部3倾斜角度的角度指定游标157，在曲线图右下方显示了该游标157表示的倾斜角度(照明角度)156。这样检查人员每当左右移动游标157时，角度的显示被更新，将游标157表示的角度作为产生衍射光1次光的照明角度，从上式(1)计算出图形间距71，使该值显示在曲线图的右下方。当照明部3向摄像部4方向倾斜时，照明部3的倾斜角度可能会成为遮蔽进入摄像部4的衍射光的角度，所以在图15B中，将这样的角度范围作为不可能设定照明部3倾斜角度的范围158进行显示。
另外，通过变更图形间距的值，或者变更摄像角度，立即从上式再计算1～m次光出现的照明角度，或再计算衍射光的1次光出现时的图形间距，在曲线图上进行再显示，这样可以确认摄像的衍射光生成的曲线图的亮度峰值是从哪个值的图形间距中产生的。
另外，如果在曲线图上没有1次光的亮度峰值时，通过变更摄像部4倾斜角度，进行再计算，实际上即使没对衍射光进行摄像，只要摄像部4的倾斜角度是几，就可以知道是否能对衍射光的1次光进行摄像等情况。因此，由于实际使摄像的衍射图像对应于目标***分的图形间距，所以可进行精度更高的缺陷检测。
曲线图显示并不限于图15A、图15B中所示的情况，例如也可以进行将图15A和图15B合成的曲线图显示。
本发明的第10实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***概略构成分别与图10、图11相同。在第10实施例中，对半导体晶片2上的一个芯片中的图形宽度、形状方向等不同的多数细分的区域。指定照明部的照射位置。还将照射位置上的指定区域间亮度值的对比度，作为其照明角度、摄像角度上的亮度值。这时也与第7～第9实施例一样，通过基片传送部11，从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，放在载物台1上。然后，通过个人计算机50设定照射照明光的照明部3在半导体晶片2上的位置。
图16A是表示本发明的第11实施例所涉及的缺陷检测装置上的显示部505的显示例，图16B、图16C是图16A的部分放大图。这时，预先对半导体晶片2表面进行摄像，在显示部505上如图16A所示显示晶片图像25。这时在晶体图像25上显示出矩阵状排列的多数芯片26。这些芯片26如图16B所示，具有图形的宽度、形状、方向等不同的多个图形区域26a、26b、26c。
在该状态，检查人员从个人计算机50的图中未画出的菜单画面中，用光标22a指定晶片图像25上的规定芯片26的列，并指定规定的区域。这时，当在指定图形区域26a上的光标27a上，通过鼠标指针等指定相当于图形区域26a的区域261时，如图16C所示，在晶片图像25上的照射位置27设定为横穿相当于各芯片26图形区域26a的区域261。为此，当芯片26在行的方向上也存在时，从照射位置27计算一个芯片26的尺寸(纵方向的尺寸)，对其他照射位置27也设定为横穿相当于各芯片26的图形26a的区域261。并且检查人员当为指定了其他区域281。该区域281与区域261同样存在于各芯片26中。
在该状态，上述缺陷检测装置执行图12中所示的流程图的操作，按每个区域261和区域281求出衍射光的亮度值，从区域261内的平均亮度值和区域281内的平均亮度值，计算两者的对比度，将该值作为衍射光的亮度值。而且生成表示衍射光的亮度值和倾斜角度间关系的曲线图，从该曲线图求出对比度最大的照明角度及摄像角度。
根据第11实施例，由于检查人员可以从显示部505上所显示的晶片图像25上指定的区域中得到详细信息，所以与对照设计数据指定时相比，可以取得更高精度的衍射图像。
本发明的第12实施便所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***概略构成分别与图10、图11相同。在第12实施例中，如图17所示，在显示部505上显示使多数区域的亮度值，例如图16C中所示的区域261、区域281的亮度值分别与照明角度相关联的曲线图261g、281g。这样，即使区域261、区域281的图形间距不同，也可以在一个画面的曲线图上确定对应于衍射光1次光的最佳照明角度。
另外，也可以使上述曲线图261g和281g在显示部505分色显示。这样，可以以不同颜色识别各区域261、281的曲线图261g、281g。这时也可以使各区域261、281亮度值的平均值及最大值，与对应的曲线图261g、281g相结合进行显示。
本发明的第13实施例所涉及的缺陷检测装置，在显示部505上同时显示上述第11实施例所示的晶片图像25和上述第12实施例所示的曲线图261g、281g。这样可以认识晶片图像25上的各区域261、281和曲线图261g、281g间的对应关系。
在本发明的第14实施例所涉及的缺陷检测装置中，由载物台移送旋转控制部8在进行载物台1的移送控制的同时进行旋转控制。该载物台1的旋转控制对应于被检测体的半导体晶片2的图像朝向进行控制。
在从照明部3向半导体晶片2表面照射线状照明光的同时，使载物台1向直线方向(X方向)移动时，由于半导本晶片2的图形朝向不同，有时不能对衍射光及干涉光进行摄像。例如当图形的朝向对照明光的线方向成90°时，不能对衍射光及干涉光进行摄像。这时，由载物台移送旋转控制部8对载物台1进行旋转控制，例如使载物台1对其中心的垂直线旋转90°。这样，半导体晶片2的图形朝向变为与照明光的线方向相同，所以可以对衍射光和干涉光进行摄像。
根据第14实施例，由于根据半导体晶片2的图形朝向，旋转控制载物台1，所以可以对朝向不同的图形拍摄衍射光及干涉光。另外，由于使载物台1只旋转规定角度，所以与使照明部3和摄像部4一体旋转相比，更容易进行旋转动作。
在本发明的第15实施例所涉及的缺陷检测装置中，从照明部3照射的照明光不是线状，而是对半导体晶片2的表面全体一起照明，或者对半导体晶片2表面进行部分点照明。当一起照明时，通过面状的照明光，使半导体晶片2的全部区域一起进行摄像。而当点照明时，通过点状的照明光，可以只对半导体晶片2上所希望的区域进行摄像。
另外，通过对上述一起照明和上述第14实施例中所示的载物台1的旋转控制进行组合，可以对半导体晶片2的全图形进行平均摄像。而通过对上述点照明和上述载物台1的旋转控制进行组合，可以在最佳状态只对所希望的区域进行摄像。
在本发明的第16实施例所涉及的缺陷检测装置中，由摄像角度控制部12三维控制摄像部4对半导体晶片2表面的倾斜角度。在上述第8～第15实施例中，由于二维控制摄像部4和照明部3对半导体晶片2表面的倾斜角度，所以不一定能够在指向性高的状态对衍射光及干涉光进行摄像。在第16实施例中，通过使摄像部4三维动作，根据半导体晶片2的图形，可以对指向性最高的衍射光及干涉光进行摄像。这样，只是二维控制倾斜角度，就可以对未捕捉到的图形产生的衍射光等进行摄像。
另外，不是三维控制部4，而是由照明角度控制部10三维控制照明部3的倾斜角度，或者由载物台移送旋转控制部8对载物台1三维摇动进行控制，也可以得到同样的效果。
在本发明的第17实施例所涉及的缺陷检测装置中，对从照明部3的照明所产生的从半导体晶片2表面发出的散射光，一线一线进行摄像。该散射光在半导体晶片2表面上产生伤痕等缺陷时发生。
个人计算机50设定对散射光摄像时的最佳照明部3的倾斜角度和摄像部4的倾斜角度。这时，用于角度设定的半导体晶片2采用有伤痕的裸晶片、及在特定区域上有缺陷的晶片。
或者，通过图中未画的识别部识别用于角度设定的半导体晶片2上的缺陷，对该有缺陷的区域，通过个人计算机50设定最佳照明部3和摄像部4的倾斜角度。这时，也可以预先对缺陷的种类(伤痕、尘埃、垃圾等)进行分类，并将该信息存储在存储部503中，以存储部503的信息为基础，通过个人计算机50判断由上述识别部所识别的缺陷种类，按其缺陷的种类设定倾斜角度。这样，在缺陷检查中，可以只对从半导体晶片2上的规定种类的缺陷发出的散射光进行摄像。
在上述第7～第17实施例中，被检测体采有了半导体晶片，但是也可以是液晶玻璃基片。
根据本发明，由于取入对被检测体表面变化敏感的衍射图像，所以可以进行更高精度的缺陷检测。另外，根据本发明，由于可以从被检测体面上的图形间距等信息，设定衍射光射出的倾斜角度，所以可得到对应于实际被检测体表面状态的衍射图像，也可以适应于多种被检测体。另外，根据本发明，由于在衍射光对比度最大位置的倾斜角度对衍射图像进行摄像，所以可得到良好的检查图像，可以进行灵敏度很高的缺陷检测。
如上所述，根据本发明，对衍射光摄像时的照明一侧及摄像一侧的至少一方可自动进行最佳的角度设定。另外，根据本发明，对应于图形间距及照明光的波长，对照明一侧及摄像一侧的至少一方的最佳角度进行计算，在表示实际对被检测体照射照明光得到的衍射光和上述角度间关系的曲线图上，重叠显示对应的信息(图形间距及照明光的波长等)，从而可以设定更现实的衍射光的受光角。另外，根据本发明，对照设计数据，可以与检查人员对话进行照明一侧或摄像一侧的最佳角度设定。这样，根据本发明，可以适应多种被检测体，可以进行检测能力更高的缺陷检测。
图18是表示本发明的第18实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***概略构成图。在图18中，在载物台1上放置被检测体半导体晶片2。该载物台1可以在X方向上移动。在载物台1的上方配置有由线状的照明部3和线传感器等构成的摄像部4。照明部3从斜方向对半导体晶片2表面照射线状的照明光。照明部3配置成对穿过半导体晶片2表面的法线S的照明光的入射角θ可自由改变。另外，摄像部4对从照明部的照射产生的半导体晶片2表面发出的干涉观侧像进行一线一线摄像。摄像部4配置成对穿过半导体晶片2表面的法线S的摄像角度θ可自由改变。
图19是表示上述缺陷检测装置的控制***概略构成图。在图19中，主计算机5上连接摄像部4、图像显示部6、输入部7、载物台移送旋转控制部8、光学***控制部9、照明角度控制部10、基片传送部11、及摄像角度控制部12。在光学***控制部9和照明角度控制部10上连接照明部3。在载物台移送旋转控制部8上通过载物台移送部13连接载物台1和摄像部4。在摄像角度控制部12上连接摄像部4。主计算机5包括图像分析部501、判断部502、及存储部503。图像显示部6由液晶或CRT显示器等构成。输入部7由键盘或鼠票器等构成。
主计算机5执行取出从摄像部4所输出的每1线图像信号，对该图像信号进行图像处理，进行半导体晶片2的缺陷检查等一系列控制。图像分析部501取入从摄像部4所输出的每1线图像信号，进行再构成，对该再构成的图像数据进行分析处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，在图像显示部6上显示这些缺陷的种类、数量、位置、面积等信息。
判断部502以从输入部7输入的条件为基础，通过下式(3)的运算，求出对干涉观测像摄像时的最佳角度(最佳干涉角度)θ(＝照明光的入射角度θ、摄像部4的摄像角度θ(干涉光的摄像角度))。
θ1＝sin-1(n·sin(cos-1((2n·d)/λ)))
θ2＝sin-1(n·sin(cos-1((n·d)/λ)))
θ＝θ1+(θ1-θ2)/2……(3)
这时，如图18所示，从照明部3放射的照明光的入射角度为θ、摄像部4的摄像角度为θ、由该摄像部摄像时的观测波长为λ。另外如图20所示，当在半导体晶片2的基片2a上形成1层抗蚀剂膜2b时，抗蚀剂膜2b的厚度为d，其折射率为n。判断部502将求得的最佳干涉角度θ传送给摄像角度控制部12和照明角度控制部10。
摄像角度控制部12从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制摄像部4，使摄像角度成为该最佳干涉角度θ。基片传送部11从图中未画出的储料器(盒)中一片一片取出半导体晶片2，放在载物台1上，缺陷检测后，控制图中未画出的传送部，使载物台1上的半导体晶片2返回储料器中。
载物台移送旋转控制部8与摄像部4的摄像相同步，驱动载物台移送部13，使载物台1向X方向等移动，并控制放置半导体晶片2的载物台1的移送、旋转、及定位。光学控制***9在取得干涉观测像时控制图中未画出的干涉滤光镜41的***、及照明部3的光量。照明角度控制部10从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制照明部3使照明光对半导体晶片2表面的入射角度成为最佳干涉角度θ。
下面，对以上构成的缺陷检测装置的操作进行说明。
当检查人员从输入部7指示检查开始时，主计算机5在图像显示部6上显示要求输入要检查的半导体晶片2上形成的抗蚀剂膜2b的厚度d和折射率n(参照图20)的画面。
根据该画面，检查人员从输入部输入1层抗蚀剂膜2b的厚度d和折射率n。主计算机5的判断部502以从照明部3放射的照明光入射角为θ、摄像部4的摄像角度为θ、由该摄像部4摄像时的观测液长为λ、抗蚀剂膜2b的厚度为d、其折射率为n，对上述式(3)进行运算。这样判断部502求出对干涉观测像摄像时的最佳角度(最佳干涉角度)θ，将该最佳干涉角度θ传输给摄像角度控制12和照明角度控制部10。
摄像角度控制部12从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制摄像部4，使摄像角度成为该最佳干涉角度θ。与此同时，照明角度控制部10从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制照明部3，使照明光对半导体晶片2表面的入射角度成为该最佳干涉角度θ。这样，当将照明部3和摄像部4设定在最佳干涉角度θ时，开始对半导体晶片2的缺陷检查。
首先，当由检查人员从输入部7指示缺陷检查开始时，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，传送放置在载物台1上。照明部3通过干涉滤光镜4放射观测波长为λ的照明光。该照明光如图20所示，在由抗蚀剂膜2b的表面反射的同时，透过抗蚀剂膜2b到达基片2a，并由该基片2a表面反射。通过这些反射光产生干涉观测像，入射到摄像部4中。
从该状态，通过载物台移送旋转控制部8使载物台1以一定速度向X方向移动，与其相同步，通过摄像部4，对与载物台1的移动方向相重交的方向(Y方向)的一线一线干涉观测像进行摄像。由摄像部4摄像的各干涉观测像传送到主计算机5的图像分析部501，直到半导体晶片2全面扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面的干涉观测像的摄像结束时，由图像分析部501对这些图像进行图像分析处理。图像分析部501取入从摄像部4输出的每1线图像信号进行再构成，对该再构成的图像数据进行分析处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，求出这些缺陷的种类、数量、位置、面积等数据，显示在图像显示部6上。
缺陷检查结束的半导体晶片2通过基片传送部11返回储料器中。接着从上述储料器中通过基片传送部11传送未检查的半导体晶片2，放在载物台1上。
根据第18实施例，依据在半导体晶片2上形成的抗蚀剂膜2b的厚度d和折射率n，求出对干涉观测像摄像时的最佳干涉角度θ，控制照明部3和摄像部4，使照射角度和摄像角度成为该最佳干涉角度θ。即不必像现有技术那样更换多数带通滤光镜，分阶段选择观测波长，而是通过改变照射角度和摄像角度，可以连续变化观测波长。这样，即使由于半导体晶片2的抗蚀剂膜2b的厚度d及其折射率n，以及照明光观测波长λ的不同，使干涉条件不同，也可以在最佳条件下对干涉观测像进行摄像。
本发明的第19实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***、照明***、及控制***的概略构成分别与图18、图19相同。第19实施例与上述第18实施例相比，主计算机5的判断部502的功能不同。
第19实施例对基片2a上分别形成折射率不同的多层膜的半导体晶片2进行缺陷检查。因此，主计算机5的判断部502与上述第18实施例不同，具有以下的功能。
判断部502以从输入部7输入的条件为基础，从图21中所示的反射率对薄膜厚度d的关系(反射曲线图)，求出对干涉观测像摄像时的最佳角度(最佳干涉角度)θ(＝照明光的入射角θ、摄像部4的摄像角度θ)。这时如图18所示，以从照明部3放射的照明光的入射角为θ、摄像中4的摄像角度为θ、由该摄像部4摄像时的观测波长为λ。另外，当在半导体晶片2的基片2a上形成多层薄膜，例如形成3层时，设第1层薄膜的厚度为d1、其折射率为n1、第2层薄膜的厚度为d2、基折射率为n2，第3层薄膜的厚度为d3，其折射率为n3。判断部502将所求得的最佳干涉角度θ传送给摄像角度控制部12及照明角度控制部10。
图21所示的反射率对薄膜厚度d的关系(反射曲线图)是在照明光的入射角θ和摄像部4的摄像角度θ都为45°、观测波长λ为600nm、薄膜的折射率n为1.5的条件下计算的曲线图。在该反射曲线图中，曲线的最上部a或最下部c因膜厚变化而产生的反射率变化幅度很少，所以图像的亮度差少、所谓图像处于饱和状态。从而判断部502改变角度θ及观测波长λ，将相当于包括曲线的中腹部范围的角度θ作为最佳干涉角度θ进行设定。
下面对以上构成的缺陷检测装置的操作进行说明。
当检查人员从输入部7指示检查开始时，主计算机5在显示部6上显示请求输入要检查的半导体晶片2上所形成的多数薄膜厚度d和折射率n的画面。
根据该画面，检查人员从输入部7输入多层的各薄膜厚度和折射率。例如如果是3层，则输入第1层的薄膜厚度d1及其折射率n1、第2层的薄膜厚度d2及其折射率n2、第3层的薄膜厚度d3及其折射率n3。主计算机5的判断部502改变对干涉观测像摄像时的最佳干涉角度θ，即角度θ及观测波长λ，从图21中所示的对薄膜厚度d的反射率反射曲线图，将相当于包括曲线中腹部b范围的角度θ作为最佳干涉角度θ求出。判断部502将该最佳干涉角度θ传送给摄像角度控制部12和照明角度控制部10。
摄像角度控制部12从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制摄像部4，使摄像角度成为该最佳干涉角度θ。与此同时照明角度控制部10从判断部502接受最佳干涉角度θ，可动控制照明部3，使照明光对半导体晶片2表面的入射角成为该最佳干涉角度θ。这样，当将照明部3和摄像部4设定在最佳干涉角度θ上时，开始对半导体晶片2的缺陷检查。
首先，当检查人员从输入部7指示缺陷检查开始时，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，传送放置在载物台1上。照明部3放射观测波长的照明光。该照明光由多层的各薄膜表面反射，并且透过多层的各薄膜到达基片，由该基片的表面反射。通过这些反射光产生干涉观测像，入射到摄像部4。
从该状态，通过载物台移送旋转控制部8以一定速度使载物台1向X方向移动，与其相同步，通过摄像部4对与载物台1的移动方向相直交的方向(Y方向)一线一线的干涉观测像进行摄像。由摄像部4摄像的各干涉观测图像，传送给主计算机5的图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面的干涉观测像的摄像结束时，由图像分析部501对这些图像进行图像分析处理。图像分析部501取出从摄像部4输出的每1线图像信号进行再构成，对再构成的图像数据进行分析处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等的缺陷，求出这些缺陷的种类、数量、位置、面积等的数据，显示在图像显示部8上。
缺陷检查结束的半导体晶片2通过基片传送部11返回上述储料器。接着，通过基片传送部11从上述储料器中传送未检查的半导体晶片2，放在载物台1上。
根据第19实施例，即使由于在半导体晶片2上形成的多层的各薄膜厚度及其折射率、以及照明光的观测波长λ的不同而使干涉条件不同，也可以在良好条件下对干涉观测像进行摄像。在上述说明中是以检测最上层薄膜变化为前提的，但是也可以在每一层上以良好条件进行摄像，并通过对各层的缺陷检测结果进行比较，可以检测只在某一层上发生的缺陷。
图22表示本发明的第20实施例所涉及的缺陷检测装置的摄像***及照明***概略构成图。图23是表示上述缺陷检测装置的控制***的概略构成的图。在图22、图23中，与图18、图19相同的部分加有相同标号。
在图23中，主计算机5包括图像分析部501、判断部502、存储部503、及角度可变部504。主计算机5具有当在半导体晶片2上形成的抗蚀剂膜2b的厚度d和折射率不明时，根据图24中所示的表示最佳干涉角度设定步骤的流程图，自动求出最佳干涉角度的功能。
角度可变部504对基片传送部11，如图22所示发出将用于干涉角度的半导体晶片传送放置在载物台1上的命令。然后角度可变部504使摄像角度控制部12和照明角度控制部10，与摄像部4和照明部3同步，以同角度移动。即角度可变部504对摄像角度控制部12发出使摄像部4向箭头β方向移动的命令，同时对照明角度控制部10发出使照明部3向箭头α方向移动的命令。
图像分析部501具有在使照明部3和摄像部4以同一角度θ同时改变时，取入从摄像部4输出的每1线图像信号进行再构成，对再构成的图像数据进行分析处理，求出如图25中所示的角度θ和亮度值间关系(干涉的亮度曲线图)的功能。图像分析部501也可以在照明部3和摄像部4以同一角度θ同时改变时，取入从摄像部4输出的每1线图像信号，从规定的多线图像数据平均值中求出干涉的亮度曲线图。
上述用于干涉角度设定的被检测体，例如是制造批量中的半导体晶片及液晶玻璃基片、或者作为干涉角度设定用而予光准备的基片。该被检测体例如有在基片2a上形成1层薄膜或多层薄膜的半导体晶片2。另外，图像分析部501在半导体晶片2的缺陷检查时，取入从摄像部4输出的每1线图像信号进行再构成，对该再构成的图像数据进行分析处理，提取半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，求出这些缺陷的种类、数量、位置、面积等数据，显示在图像显示部6上。
判断部502从由图像分析部501所求得的干涉亮度曲线图中，求出对干涉观测像摄像时的最佳干涉角度θ(＝照明光的入射角θ、摄像部4的摄像角度θ)。判断部502将求得撮佳干涉角度θ传送给摄像角度控制部12和照明角度控制部10。
在图25中所示的角度θ和亮度值间关系中，由于曲线的最上部e或最下部g随抗蚀剂膜2b的变化其反射率的变化幅度少，所以图像的亮度差少，所谓图像处于饱和状态。即，曲线的最上部e是各反射光相互增强的地方(白)，而最下部g是各反射光相互减弱(黑)的地方。从而判断部502将相当于包括曲线中腹部5的范围，例如范围A的角度θ作为最佳干涉角度θ设定。
下面对以上构成的缺陷检测的操作进行说明。
图24是表示上述缺陷检测装置中的最佳干涉角度的设定步骤的流程图。首先，当检查人员从输入部7指示最佳干涉角度的设定时，在步骤S21上，主计算机5对基片传送部11发出将用于干涉角度设定的半导体晶片2放在载物台1上的命令。这样基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，传送放置在载物台1上。接着载物台移送旋转控制部8对放置半导体晶片2的载物台1进行定位。
然后，在步骤S22上，主计算机5的角度可变部504发出分别使摄像部4和照明部3同步，以同一角度移动的命令。这样如图22所示，照明部3向箭头α方向依次移动，改变照明光的入射角度θ，与此同时摄像部4向箭头β方向依次移动，使摄像角度θ按与照明光入射角θ相同的角度改变。这时载物台1停止。摄像部4在照明光入射角度θ和摄像角度θ同时改变期间，对干涉观测像进行摄像。摄像部4将各干涉观测像传送给计计算机5的图像分析部501，直到上述照明光入射角度θ和摄像角度θ的改变结束为止。
在步骤S23上，图像分析部501在照明部3和摄像部4以同一角度θ同时改变时，取入从摄像部4输出的每1线的图像信号进行再构成，对该再构成的图像数据进行分析处理。然后图像处理部501求出如图25中所示的对1层或多层薄膜形成的半导体晶片2的角度θ和亮度间关系构成的干涉亮度曲线图。
接着在步骤S24上，判断部502从由图像分析部501所求出的干涉亮度曲线图中，求出相当于如图25中所示的包括曲线中腹部5的范围、例如范围A的角度θ作最佳干涉角θ。判断部502将该最佳干涉角度θ存储在存储部503中。
摄像角度控制部12从判断部502接收最佳干涉角度θ，可动控制摄像部4使摄像角度θ成为该最佳干涉角度θ。与此同时，照明角度控制部10从判断部502接收最佳干涉角度θ，可动控制照明部3，使照明光对半导体晶片2表面的入射角度成为该最佳干涉角度θ。这样，当将照明部3和摄像部4设定在是佳干涉角度θ上时，通过基片传送部11使半导体晶片2返回上述储料器中，接着开始对半导体晶片2的缺陷检查。
首先，当检查人员从输入部7指示缺陷检查开始时，通过基片传送部11从图中未画出的储料器中取出半导体晶片2，传送放置在载物台1上。照明部3放射观测波长λ的照明光。该照明光如图20中所示，由抗蚀剂膜2b的表面反射，并且透过抗蚀剂膜2b到达基片2a，由该基片2a的表面反射。通过这些反射光产生干涉观测像，入射到摄像部4中。
从该状态，通过载物台移送旋转控制部8使载物台1以一定速度向X方向移动，与其同步，通过摄像部4对与载物台1的移动方向相直交的方向(Y向)一线一线的干涉观测像进行摄像。由摄像部4摄像的各干涉观测图像传送给主计算机5的图像分析部501，直到半导体晶片2全面的扫描结束为止。
此后，当对半导体晶片2全面的干涉观测像的摄像结束时，由图像分析部501对这些图像进行图像分析处理。图像分析处理部501取入从摄像部4输出的每1线图像信号进行再构成，对该再构成的图像数据进行分析处理，提取形成1层或多层薄膜的半导体晶片2上的膜厚不均匀、尘埃、伤痕等缺陷，求出这些缺陷的种类、数量、位置、面积等数据，显示在图像显示部8上。
缺陷检查结束的半导体晶片2通过基片传送部11返回上述储料器中。接着通过基片传送部11从上述储料器中传送未检查的半导体晶片2，放置在载物台1上。
根据第20实施例，当在半导体晶片2上所形成的抗蚀剂膜2b的厚度d和折射率n不明时，同时改变照明光的入射角度θ和摄像角度θ，对干涉观测像摄像，分析处理该干涉观测像的图像数据，求出干涉的亮度曲线图，从该干涉的亮度曲线图中求出最佳干涉角度θ。这样，即使在半导体晶片2上所形成的抗蚀剂膜2b的厚度d及其折射率n不明时，也可以自动求出最佳干涉角度θ，即使因半导体晶片2的抗蚀剂膜2b的厚度d及其折射率n、以及照明光的观测波长λ不同而使干涉条件不同，也可以在良好条件下对干涉观测像进行摄像。
这时，作为干涉角度设定用的半导体晶片2，通过采用在基片2a上形成1层、或多层薄膜的基片，被检测体的半导体晶片2即使形成了1层或多层薄膜，也可以自动求出最佳干涉角度θ。
在上述第18～第20的实施例中，是移动放置半导体晶片2的载物台1，对干涉观测像摄像，但是也可以停止载物台1，使照明部3和摄像部4一体移动的同时拍摄干涉观测像。另外，被检测体不限于半导体晶片，也可以检测例如液晶玻璃基片等的基片表面的膜厚不均匀、污染、图形的垂直错位、伤痕等宏观缺陷。另外，也可以从照明部3使具有均匀照度的照明光一起对半导体晶片2等被检测体照明，通过摄像部4对该检测体一起摄像，取得干涉观测像。
在第21实施例中，为了拍摄对应于半导体晶片2的膜厚不均匀的干涉观测像，而在摄像光路中***适当的干涉滤光镜41。例如当干涉观测像受表层等膜厚不均匀变化大的层的影响时，根据主计算机5的指示，光学***控制部9在摄像光路中***波长频带宽的干涉滤光镜41。或者光学***控制部9从摄像光路中除去干涉滤光镜41。这样，可以拍摄不受膜厚不均匀变化的干涉观测像。另外，干涉滤光镜设置在照明部3内也可得到同样的效果。
在主计算机5的存储部503中，有关摄像对象的半导体晶片2的区域的位置信息，也与膜厚及折射率的信息一起作为设计数据存储。主计算机5以该位置信息为基础，将根据半导体晶片2观测区域的干涉滤光镜41的控制指示给光学***控制部9。
在第22实施例中，根据半导体晶片2的状态进行照明光的自动调光。图像分析部501生成表示所摄像的半导体晶片2的图像检查对象区域中的亮度值频度的曲线图。例如该曲线图的最大亮度值(饱和亮度值)为255时，主计算机使光学***控制部9对照明部3进行调光，以便在180的亮度值的频度为最大。该调光通过调节照明部3内的灯泡，或者通过在照明光路中***适当的ND滤光镜进行。上述曲线图的生成，除了对成品的全检查对象区域进行之外，也可以对部分检查对象区域进行。这样，根据被检测体的状态进行照明光的调节，可以得到更良好的摄像结果。
如上所述，根据本发明，可以在良好条件下对干涉观测像进行摄像。
本发明不仅限于上述各实施例，在不变更要点的范围内可适时变形执行。
产业上的利用可能性
根据本发明可以提供一种缺陷检测装置，能够对被检测体的照明一侧及摄像一侧至少一方的角度设定最佳状态，并且可适应多种被检测体。
按照条约第19条的修改
1、一种缺陷检测装置，根据向被检测体摄像所得到的图像数据找出缺陷，其特征在于包括：
照明部，相对于该被检测体倾斜规定角度而配置，并照射照明光；
摄像部，相对于上述被检测体倾斜规定角度而配置，并对上述被检测体进行摄像；
角度控制部，用于控制上述照明部及前述摄像部中至少一方的倾斜角度；
图像处理部，在由该角度控制部改变上述照明部及前述摄像部中至少一方的倾斜角度的同时，对上述被检测体进行摄像，求出光信息对应于该各倾斜角度的关系；
判断部，根据由该图像处理部所求得的倾斜角度和光信息的关系，判断最适合观测的摄像条件；
上述角度控制部根据该判断部的判断结果，对上述照明部及摄像部的倾斜角度进行设定，以满足上述摄像条件。
2、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度控制部在上述被检测体上各个不同的图形区域所设定的照射位置上，控制上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度，将上述照明部或上述摄像部的倾斜角度设定为在各个图形区域满足上述判断部判断的摄像条件。
3、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：包括：
显示部，用于显示由上述摄像部所摄像的上述被检测体的图像；及输入部，用于在该显示部所显示的上述被检测体的图像上指定上述照射位置；在该输入装置指定的照射位置上，控制上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度。
4.如权利要求3记载的缺陷检测装置，其特征在于：当通过上述输入装置指定被检测体上规则排列的晶片的行方向和列方向的任一方的照射位置时，自动设定在行方向或列方向的第n个晶片上与上述照射位置相同位置的照射位置。
5、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度控制部利用设计信息设定上述被检测体上的不同的图形区域，在该设定的各图形区域所设定的照射位置，控制上述照明部和上述摄像部的至少一方的倾斜角度，将上述照明部或上述摄像部的倾斜角度设定为在各个图形区域满足上述判断部判断的摄像条件。
6、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述照明部由向上述被检测体上照射线照明的线照明光学***构成；上述摄像部由对该线照明光学***照射的上述被检测体上的图像进行摄像的线传感器构成，使上述被检测体相对于上述照明部和上述摄像部移动。
7.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：作为上述图像处理部计算的光信息，使用的是由上述摄像部获得的衍射光的亮度值的平均值，最大值、或标准偏差等统计方法中的任一个。
8.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述摄像条件是对衍射光、干涉光、散射光进行最佳摄像的上述照明部或上述摄像部的倾斜角度。
9.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述被检测体放置在往复驱动的载物台上，与来自上述被检测体的衍射光、干涉光、散射光中至少2个不同的观察条件相对应，来改变上述载物台的移动方向，由上述摄像部进行摄像。
10.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部的结果对于上述被检测体的每个品种或在上述被检测体的各个制造工序被存储。
11.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部根据表示上述图像处理部求出的倾斜角度和光信息的关系的曲线图来判断n次光的位置。
12、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述判断部根据表示上述图像处理部对多个被检测体求出的倾斜角度和光信息的关系的多个曲线图，选择最佳的曲线图，根据该选择的曲线图来判断n次光的位置。
13.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述判断部根据表示上述图像处理部对多个被检测体求出的倾斜角度和光信息的关系的多个曲线图，决定1次光的平均值或作为最大亮度值的1次光的位置的适于观察的倾斜角度。
14.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度控制部在包括1次光的指定的可移动范围内，控制上述照明部和上述摄像部的至少一方的倾斜角度，上述判断部根据表示在上述可动范围内的上述图像处理部求出的倾斜角度和光信息的关系的曲线图，来判断1次光的位置。
15、如权利要求11记载的缺陷检测装置，其特征在于：
当上述判断部根据上述曲线图不能判断出n次光时，设定为预先存储的基准倾斜角度。
16、如权利要求15记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述基准倾斜角度是通过模拟求出的倾斜角度，或前次设定的倾斜角度。
17、如权利要求15记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述基准倾斜角度当光信息是衍射光时，是相对于能够取得暗视野图像的45度的位置偏离5～10度的角度。
18、如权利要求11记载的缺陷检测装置，其特征在于：
将在曲线图上指定倾斜角度的指标在显示部上重合显示，以便能够在同一画面上显示或输入上述被检测体的图形间隔的值和倾斜角度。
19、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述判断部通过下式计算图形间隔的值、衍射光的次数、摄像角度、照明角度，
sinθd-sinθi＝mλ/p
θd：摄像部倾斜角度，θi：照明部倾斜角度，m：衍射光的次数；
p：图形间隔。
20.如权利要求2记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述被检测体以能够相对于上述照明部的线照明方向变更上述图形的方向的方式，放置在旋转载物台上。
21.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述照明部使用的是向上述被检测体进行线状照明的线照明、向上述被检测体进行全面照明的整体照明、向上述被检测体进行点照明的点照明中的任一个。
22.如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
具有3维驱动上述照明部或上述摄像部的功能；上述角度设定控制部3维驱动控制上述照明部或上述摄像部，设定为能够对衍射光或干涉光进行摄像的指向性高的倾斜角度。
23.一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
照明部，入射角度θ相对于被检测体的法线可以变化；
摄像部，对由该照明部照明的从上述被检测体发射的反射光进行摄像，摄像角度θ相对于上述法线可以变化；
图像解析部，根据该摄像部摄像的上述被检测体的图像提取缺陷信息；
判断部，根据上述被检测体上形成的关于膜的信息和观察波长，求出适合于干涉观察的干涉角度；
角度控制部，根据该判断部求出的干涉角度，控制上述照明部和上述摄像部的倾斜角度。
24.如权利要求23记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部根据上述膜的厚度和折射率，通过运算求出最佳干涉角度。
25.如权利要求23记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部根据反射率相对于上述膜的厚度的关系求出最佳干涉角度。
26.如权利要求23记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部将在表示反射率相对于上述膜的厚度的关系的曲线图上与反射率大的范围相当的角度作为最佳干涉角度而求出。
27.如权利要求23记载的缺陷检测装置，其特征在于：上述判断部根据在上述被检测体上形成的多个膜各自的厚度和折射率，求出与各层对应的最佳的干涉角度。
28.一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
照明部，入射角度θ相对于被检测体的法线可以变化；
摄像部，对由该照明部照明的从上述被检测体发射的反射光进行摄像，摄像角度θ相对于上述法线可以变化；
角度控制部，控制上述照明部和上述摄像部，使得相对于上述被检测体的入射角度和摄像角度为相同角度；
图像处理部，在由该角度控制部改变上述照明部和上述摄像部的倾斜角度的同时用上述摄像部摄像，求出亮度值相对于该倾斜角度的关系；
判断部，根据亮度值相对于上述图像处理部求出的倾斜角度的关系，判断最佳干涉角度；
上述角度控制部根据该判断部求出的干涉角度，控制上述照明部和上述摄像部的倾斜角度。

Claims (22)

1、一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
被检测体；
照明部，相对于该被检测体倾斜规定角度而配置，并照射照明光；
摄像部，相对于上述被检测体倾斜规定角度而配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的衍射光进行摄像；
角度控制部，用于改变上述照明部及前述摄像部中至少一方的倾斜角度；
图像处理部，按由该角度控制部改变的各倾斜角度，通过上述摄像部取入从上述被检测体发出的衍射光，并且求出对应于该衍射光的各倾斜角度的亮度值；
判断部，根据由该图像处理部所求得的倾斜角度和亮度值的关系，判断最适合对衍射光进行观测的n次光；及
角度控制部，根据该判断部的判断结果，对上述照明部及摄像部中至少一方的倾斜角度进行设定。
2、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度控制部对于在2个部位以上设定的对上述被检测体的照明光的各照射位置，改变上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度。
3、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度控制部对于与上述被检测体上的规定区域对应所设定的照射位置，改变上述照明部及上述摄像部中至少一方的倾斜角度。
4、如权利要求3记载的缺陷检测装置，其特征在于包括：
显示部，用于显示由上述摄像部所摄像的上述被检测体的图像；及输入部，用于在该显示部所显示的图像上对上述规定区域指定上述照射位置。
5、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述判断部在表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图中，判断最适合观察亮度值第2高的衍射光的1次光位置。
6、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
当由上述判断部未判断出最适合对衍射光观察的n次光时，设定在预先所存储的基准倾斜角度上。
7、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
当由上述判断部未判断出最适合衍射光观察的n次光时，根据表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图指定最适合观察的n次光位置。
8、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
在表示上述倾斜角度和亮度值间关系的曲线图上，具有显示上述被检测体图形间距的显示部。
9、如权利要求8记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述显示部在上述曲线图上显示用于指定倾斜角度的指标。
10、如权利要求9记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述显示部根据上述指标，显示对应的图形间距。
11、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
具有显示部，用于显示表示与由上述摄像部所摄像的上述被检测体图像上多个规定区域分别对应的上述倾斜角度和亮度值间关系的各曲线图。
12、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
具有移送控制部，用于对放置上述被检测体的载物台进行往复移送控制；
上述摄像部在通过上述移送控制部使上述载物台向往路径移送时，对从上述被检测体发出的衍射光进行摄像，而在使上述载物台向复路径移送时对从上述被检测体发出的干涉光进行摄像。
13、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述照明部照射线状的照明光。
14、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述照明部照射面状的照明光。
15、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述照明部照射点状的照明光。
16、如权利要求1记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述摄像部对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的散射光进行摄像。
17、一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
被检测体；
照明部，相对于该被检测体倾斜规定角度而配置，并照射照明光；
摄像部，相对于上述被检测体倾斜规定角度而配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的反射光进行摄像；
角度设定部，根据有关在上述被检测体上所形成的膜的信息及观测波长，求出相对于上述被检测体的上述照明光的入射角度和上述反射光的摄像角度；
照明角度控制部，将上述照明部的倾斜角度设定在由该角度设定部所求出的入射角度上；
摄像角度控制部，将上述摄像部的倾斜角度设定在由上述角度设定部所求出的摄像角度上；及
图像分析部，用于根据上述摄像部所摄像的上述被检测体的图像来检测缺陷。
18、如权利要求17记载的缺陷检测装置，其特征在于：
具有光学***控制部，用于控制向上述照明光或反射光的光路中有选择地***干涉滤光镜。
19、如权利要求17记载的缺陷检测装置，其特征在于：
有关上述膜的信息至少由1层上述膜的膜厚和折射率构成。
20、如权利要求17记载的缺陷检测装置，其特征在于：
上述角度设定部通过下式计算上述照明光的入射角度θ及上述干涉光的摄像角度θ，
θ1＝sin-1(n·sin(cos-1((2n·d)/λ)))
θ2＝sin-1(n·sin(cos-1((n·d)/λ)))
θ＝θ1+(θ1-θ2)/2
d：上述膜的厚度，n：折射率，λ：观测波长
21、一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
被检测体；
照明部，相对于该被检测体倾斜规定角度而配置，并照射照明光；
摄像部，相对于上述被检测体倾斜规定角度而配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的干涉光进行摄像；及
判断部，根据有关在上述被检测体上所形成的膜的信息及观测波长，根据上述被检测体的膜厚度和反射率的关系，求出最佳的上述照明光的入射角和上述干涉光的摄像角度。
22、一种缺陷检测装置，其特征在于包括：
被检测体；
照明部，相对于该被检测体倾斜规定角度而配置，并照射照明光；
摄像部，相对于上述被检测体倾斜规定角度而配置，并对由上述照明部所照明的上述被检测体发出的干涉光进行摄像；
角度可变部，以同样角度改变相对于上述被检测体的上述照明光的入射角度和上述干涉光的摄像角度；
图像分析部，根据通过该角度可变部改变上述入射角度和上述摄像角度所摄像的上述被检测体的图像，求出角度与亮度值间的关系，根据该关系求出最佳上述照明光的入射角和上述干涉光的摄像角度。
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