JP2003254729A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定して信頼性の高い表面形状情報を得るこ
とができる表面検査装置を提供すること。 【解決手段】 干渉縞形成用の光学素子と被測定物とに
より形成される干渉縞像を撮像し、該干渉縞像を基に被
測定物の表面形状を解析する表面検査装置において、前
記被測定物のエッジを含む領域を照明する照明光学系
と、該照明光学系により照明された前記被測定物のエッ
ジ像を撮像するエッジ像撮像手段と、該撮像されたエッ
ジ像に基づいて前記干渉縞像の解析領域を決定する解析
領域決定手段と、を備える。
とができる表面検査装置を提供すること。 【解決手段】 干渉縞形成用の光学素子と被測定物とに
より形成される干渉縞像を撮像し、該干渉縞像を基に被
測定物の表面形状を解析する表面検査装置において、前
記被測定物のエッジを含む領域を照明する照明光学系
と、該照明光学系により照明された前記被測定物のエッ
ジ像を撮像するエッジ像撮像手段と、該撮像されたエッ
ジ像に基づいて前記干渉縞像の解析領域を決定する解析
領域決定手段と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の表面形
状を検査する表面検査装置に関する。
状を検査する表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】半導体ウェハ、光ディスク、磁気ディスク
等の薄板においては、その表面の平坦度等が製品の品質
に大きく影響する。表面形状の急激な変化は被測定物の
エッジ部分に現われやすい。干渉計やモアレ技術で得ら
れる干渉縞を利用して被測定物の表面形状を測定する場
合、被測定物のエッジを正確に検出することは正確で、
信頼性の高い測定値を求める上で非常に重要である。従
来の装置では位相の異なる複数の干渉縞画像を取込み、
ソフトウェアにて干渉縞の有無を判断し、閾値処理によ
る境界をエッジとして判定していた。解析領域はエッジ
内の円形部分としていた。
等の薄板においては、その表面の平坦度等が製品の品質
に大きく影響する。表面形状の急激な変化は被測定物の
エッジ部分に現われやすい。干渉計やモアレ技術で得ら
れる干渉縞を利用して被測定物の表面形状を測定する場
合、被測定物のエッジを正確に検出することは正確で、
信頼性の高い測定値を求める上で非常に重要である。従
来の装置では位相の異なる複数の干渉縞画像を取込み、
ソフトウェアにて干渉縞の有無を判断し、閾値処理によ
る境界をエッジとして判定していた。解析領域はエッジ
内の円形部分としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
物の外周部は製造工程の問題から形状変化が大きいこと
が多く、干渉縞も密になる。このため、干渉縞の有無に
よるエッジ判定では、解析領域を安定して容易に決定で
きないことがあった。そのため、測定結果がばらつき、
安定性や信頼性に欠けるという欠点があった。また、従
来の方法では、被測定物に対してどれくらいの割合の領
域を解析できたのか分からなかった。
物の外周部は製造工程の問題から形状変化が大きいこと
が多く、干渉縞も密になる。このため、干渉縞の有無に
よるエッジ判定では、解析領域を安定して容易に決定で
きないことがあった。そのため、測定結果がばらつき、
安定性や信頼性に欠けるという欠点があった。また、従
来の方法では、被測定物に対してどれくらいの割合の領
域を解析できたのか分からなかった。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み、
安定して信頼性の高い表面形状情報を得ることができる
表面検査装置を提供することを技術課題とする。
安定して信頼性の高い表面形状情報を得ることができる
表面検査装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【０００６】（１） 干渉縞形成用の光学素子と被測定
物とにより形成される干渉縞像を撮像し、該干渉縞像を
基に被測定物の表面形状を解析する表面検査装置におい
て、前記被測定物のエッジを含む領域を照明する照明光
学系と、該照明光学系により照明された前記被測定物の
エッジ像を撮像するエッジ像撮像手段と、該撮像された
エッジ像に基づいて前記干渉縞像の解析領域を決定する
解析領域決定手段と、を備えることを特徴とする。
物とにより形成される干渉縞像を撮像し、該干渉縞像を
基に被測定物の表面形状を解析する表面検査装置におい
て、前記被測定物のエッジを含む領域を照明する照明光
学系と、該照明光学系により照明された前記被測定物の
エッジ像を撮像するエッジ像撮像手段と、該撮像された
エッジ像に基づいて前記干渉縞像の解析領域を決定する
解析領域決定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】（２） （１）の解析領域決定手段は、前
記光学素子の使用の有無により生じる前記干渉縞像とエ
ッジ像との位置ずれを補正する補正手段を備えることを
特徴とする。
記光学素子の使用の有無により生じる前記干渉縞像とエ
ッジ像との位置ずれを補正する補正手段を備えることを
特徴とする。
【０００８】（３） （１）の表面検査装置において、
前記エッジ像撮像手段は前記光学素子を光路から外す駆
動手段を備えることを特徴とする。
前記エッジ像撮像手段は前記光学素子を光路から外す駆
動手段を備えることを特徴とする。
【０００９】（４） （１）の表面検査装置において、
前記照明光学系は広帯域波長の光を発する照明光源を持
つことを特徴とする。
前記照明光学系は広帯域波長の光を発する照明光源を持
つことを特徴とする。
【００１０】（５） （１）の表面検査装置において、
前記エッジ像撮像手段で得られたエッジ像による被測定
領域と解析領域との位置関係、又は被測定領域に対する
解析領域の比率を表示する表示手段を備えることを特徴
とする。
前記エッジ像撮像手段で得られたエッジ像による被測定
領域と解析領域との位置関係、又は被測定領域に対する
解析領域の比率を表示する表示手段を備えることを特徴
とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について一実施形態
を挙げ、図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る
表面検査装置の要部構成図であり、ここでは斜入射干渉
計を例示している。
を挙げ、図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る
表面検査装置の要部構成図であり、ここでは斜入射干渉
計を例示している。
【００１２】まず、表面形状測定光学系及び制御系につ
いて説明する。測定光源であるHe−Neレーザ光源１から
出射したレーザ光はエキスパンダレンズ２を通過した
後、コリメータレンズ３により平行光束とされプリズム
４に入射する。プリズム４の参照面４′はピエゾ素子５
によりウェハ６の被測定面６′との距離が変えられ、参
照光の位相が変化される。
いて説明する。測定光源であるHe−Neレーザ光源１から
出射したレーザ光はエキスパンダレンズ２を通過した
後、コリメータレンズ３により平行光束とされプリズム
４に入射する。プリズム４の参照面４′はピエゾ素子５
によりウェハ６の被測定面６′との距離が変えられ、参
照光の位相が変化される。
【００１３】プリズム４に入射した光の一部は参照面
４′を透過して載置台７に載置されたウェハ６の被測定
面６′で反射し、再びプリズム４を通過してスクリーン
８に向かう。一方、プリズム４に入射した光の内、参照
面４′で反射した光はスクリーン８に向かい、被測定面
６′で反射した光と干渉現象を起こし、スクリーン８に
干渉縞が投影される。
４′を透過して載置台７に載置されたウェハ６の被測定
面６′で反射し、再びプリズム４を通過してスクリーン
８に向かう。一方、プリズム４に入射した光の内、参照
面４′で反射した光はスクリーン８に向かい、被測定面
６′で反射した光と干渉現象を起こし、スクリーン８に
干渉縞が投影される。
【００１４】スクリーン８に投影された干渉縞は、レン
ズ９によりカメラ１０の撮像面に結像し、撮像される。
撮像された干渉縞の映像信号として解析装置１１に送信
され、各種の表面形状や厚さムラ等の演算解析が行われ
る。解析装置１１にはキーボードやマウス等の入力部１
１ａ、撮像画像や解析結果を表示するモニタ１２が接続
されている。１３は制御部で、レーザ光源１、ピエゾ素
子５等の駆動制御を行う。
ズ９によりカメラ１０の撮像面に結像し、撮像される。
撮像された干渉縞の映像信号として解析装置１１に送信
され、各種の表面形状や厚さムラ等の演算解析が行われ
る。解析装置１１にはキーボードやマウス等の入力部１
１ａ、撮像画像や解析結果を表示するモニタ１２が接続
されている。１３は制御部で、レーザ光源１、ピエゾ素
子５等の駆動制御を行う。
【００１５】次にエッジ検出光学系、及び制御系につい
て説明する。エッジ検出する場合は、プリズム駆動装置
１４によりプリズム４が測定光路から外される。また、
ミラー駆動装置２３によりミラー２２が回転移動し、He
−Neレーザ光源１の光路に入れられる。ハロゲンランプ
やＬＥＤ等の照明光源２１から発せられた広帯域波長
（インコヒーレント）の照明光は、ミラー２２により反
射され、コリメータレンズ３により平行光束とされてウ
ェハ６のエッジを含む被測定面６′を照明する。被測定
面６′で反射した光はスクリーン８に投影される。スク
リーン８に投影されたウェハ像はレンズ９によりカメラ
１０の撮像面に結像し、撮像される。撮像されたウェハ
像は映像信号として解析装置１１に送信され、エッジ位
置の検出が行われる。
て説明する。エッジ検出する場合は、プリズム駆動装置
１４によりプリズム４が測定光路から外される。また、
ミラー駆動装置２３によりミラー２２が回転移動し、He
−Neレーザ光源１の光路に入れられる。ハロゲンランプ
やＬＥＤ等の照明光源２１から発せられた広帯域波長
（インコヒーレント）の照明光は、ミラー２２により反
射され、コリメータレンズ３により平行光束とされてウ
ェハ６のエッジを含む被測定面６′を照明する。被測定
面６′で反射した光はスクリーン８に投影される。スク
リーン８に投影されたウェハ像はレンズ９によりカメラ
１０の撮像面に結像し、撮像される。撮像されたウェハ
像は映像信号として解析装置１１に送信され、エッジ位
置の検出が行われる。
【００１６】なお、被測定物が透明体の場合は、上記の
ように広帯域波長の光を発する照明光源２１を使うこと
が好ましいが、被測定物が透明体でない場合はレーザ光
源１をエッジ検出光学系の照明光源として共用すること
も可能である。また、エッジ像撮像用のカメラは、干渉
縞撮像用と兼用せずに、専用に設けても良い。
ように広帯域波長の光を発する照明光源２１を使うこと
が好ましいが、被測定物が透明体でない場合はレーザ光
源１をエッジ検出光学系の照明光源として共用すること
も可能である。また、エッジ像撮像用のカメラは、干渉
縞撮像用と兼用せずに、専用に設けても良い。
【００１７】以上のような構成を備える表面検査装置に
おいて、その動作を図２のフローチャート図に基づいて
以下に説明する。
おいて、その動作を図２のフローチャート図に基づいて
以下に説明する。
【００１８】ウェハ６を載置台７に載置した後、ウェハ
６の外周端をピン等の位置決め部材（図示を略す）に当
てることにより、所定の測定位置に置く。載置台７は吸
着機構を持ち、ウェハ６は載置台７に吸着保持される。
ウエハ６の位置決めができたら、位置決め部材は外され
る。入力部１１ａからエッジ検出機構がＯＮに入力され
ると、制御部１３はプリズム駆動装置１４によりプリズ
ム４を測定光軸上から外す。また、ミラー駆動装置２３
によりミラー２２を回転移動し、He−Neレーザ光源１の
光路に入れると共に、照明光源２１を点灯させる。
６の外周端をピン等の位置決め部材（図示を略す）に当
てることにより、所定の測定位置に置く。載置台７は吸
着機構を持ち、ウェハ６は載置台７に吸着保持される。
ウエハ６の位置決めができたら、位置決め部材は外され
る。入力部１１ａからエッジ検出機構がＯＮに入力され
ると、制御部１３はプリズム駆動装置１４によりプリズ
ム４を測定光軸上から外す。また、ミラー駆動装置２３
によりミラー２２を回転移動し、He−Neレーザ光源１の
光路に入れると共に、照明光源２１を点灯させる。
【００１９】照明光源２１からの照明光はミラー２２に
より反射され、コリメータレンズ３により平行光束とさ
れてウェハ６の被測定面６′の全体を照明する。被測定
面６′で反射した光はスクリーン８に投影され、スクリ
ーン８に投影されたウェハ像（ウエハ６のエッジ像）は
レンズ９によりカメラ１０の撮像面に結像し、撮像され
る。撮像されたウェハ像は映像信号として解析装置１１
に取込まれる。
より反射され、コリメータレンズ３により平行光束とさ
れてウェハ６の被測定面６′の全体を照明する。被測定
面６′で反射した光はスクリーン８に投影され、スクリ
ーン８に投影されたウェハ像（ウエハ６のエッジ像）は
レンズ９によりカメラ１０の撮像面に結像し、撮像され
る。撮像されたウェハ像は映像信号として解析装置１１
に取込まれる。
【００２０】解析装置１１に取り込まれた画像は２値化
処理され、ウエハ６からの反射光量とその外側領域の反
射光量との違いにより、ウエハ６のエッジ位置が検出さ
れる。エッジ位置検出がされると、干渉縞画像に対応す
る補正エッジ位置が計算され、解析装置１１内のメモリ
に取り込まれる。この補正エッジ位置は、光軸上のプリ
ズム４の有無によって生じる干渉縞画像とウェハ像との
位置ずれを補正するものである。そのオフセット量は、
予め光学的に計算されておりメモリに記憶されている。
処理され、ウエハ６からの反射光量とその外側領域の反
射光量との違いにより、ウエハ６のエッジ位置が検出さ
れる。エッジ位置検出がされると、干渉縞画像に対応す
る補正エッジ位置が計算され、解析装置１１内のメモリ
に取り込まれる。この補正エッジ位置は、光軸上のプリ
ズム４の有無によって生じる干渉縞画像とウェハ像との
位置ずれを補正するものである。そのオフセット量は、
予め光学的に計算されておりメモリに記憶されている。
【００２１】補正エッジ位置が求められるとエッジ検出
機構がＯＦＦになる。エッジ検出機構がＯＦＦになる
と、制御部１３はプリズム駆動装置１４によりプリズム
４を測定光路上に戻す。また、ミラー駆動装置２３によ
りミラー２２を回転移動させてHe−Neレーザ光源１の光
路から外す。その後、レーザ光源１からレーザ光が発せ
られ、参照面４′と被測定面６′で反射した光とにより
形成される図３に示す様な干渉縞がスクリーン８に投影
される。また、制御部１３はピエゾ素子５に電圧を印加
し、参照面４′と被測定面６′との距離を変化させるこ
とで、干渉縞の位相を変化させる。こうして位相が変化
した干渉縞像がカメラ１０によって撮像され、各画像デ
ータは解析装置１１内のメモリに取り込まれる。なお、
通常、位相シフト干渉法では、位相シフトの数を４ステ
ップ以上で行う。
機構がＯＦＦになる。エッジ検出機構がＯＦＦになる
と、制御部１３はプリズム駆動装置１４によりプリズム
４を測定光路上に戻す。また、ミラー駆動装置２３によ
りミラー２２を回転移動させてHe−Neレーザ光源１の光
路から外す。その後、レーザ光源１からレーザ光が発せ
られ、参照面４′と被測定面６′で反射した光とにより
形成される図３に示す様な干渉縞がスクリーン８に投影
される。また、制御部１３はピエゾ素子５に電圧を印加
し、参照面４′と被測定面６′との距離を変化させるこ
とで、干渉縞の位相を変化させる。こうして位相が変化
した干渉縞像がカメラ１０によって撮像され、各画像デ
ータは解析装置１１内のメモリに取り込まれる。なお、
通常、位相シフト干渉法では、位相シフトの数を４ステ
ップ以上で行う。
【００２２】解析装置１１はメモリに取り込んだ位相の
異なる複数の干渉縞画像にノイズ除去等の周知の処理を
施す。そしてこの位相データを高さデータに変換するこ
とによって被測定面６′の表面三次元形状を算出する。
解析領域は予め計算しておいた補正エッジ位置を使用し
て決定する。この際、補正エッジ位置を外郭としてその
外領域は解析対象から外せるので、解析領域の決定の処
理が容易となる。干渉縞が部分的に離れている場合であ
っても、外郭が予め定められるので、位相データの繋ぎ
合わせの補間処理が容易に行える。また、解析領域は、
隣合った画素間の位相差が設定された値以内である画像
を繋ぎ合わせて決定する。なお、位相シフト法による解
析の詳細は、本出願人による特開平１０−２２１０３３
号公報を参照されたい。
異なる複数の干渉縞画像にノイズ除去等の周知の処理を
施す。そしてこの位相データを高さデータに変換するこ
とによって被測定面６′の表面三次元形状を算出する。
解析領域は予め計算しておいた補正エッジ位置を使用し
て決定する。この際、補正エッジ位置を外郭としてその
外領域は解析対象から外せるので、解析領域の決定の処
理が容易となる。干渉縞が部分的に離れている場合であ
っても、外郭が予め定められるので、位相データの繋ぎ
合わせの補間処理が容易に行える。また、解析領域は、
隣合った画素間の位相差が設定された値以内である画像
を繋ぎ合わせて決定する。なお、位相シフト法による解
析の詳細は、本出願人による特開平１０−２２１０３３
号公報を参照されたい。
【００２３】算出された三次元形状は、鳥瞰図や等高線
図等でモニタ１２に表示され、検者は被測定面６′の全
体の平坦度を評価できる。また、解析領域内について平
面度、厚さムラ等の様々な情報が解析される。
図等でモニタ１２に表示され、検者は被測定面６′の全
体の平坦度を評価できる。また、解析領域内について平
面度、厚さムラ等の様々な情報が解析される。
【００２４】図３に示す干渉縞が得られた場合、ＡＡ断
面でのウェハ６の表面形状は、図４の様になる。ここ
で、ウェハ６のＢ側のエッジ方向は勾配が急に変化して
いる。この様な場合、ウェハのエッジ位置を基に解析領
域を正確に決定することは非常に重要である。例えば、
図４において解析領域のエッジをＢ１にすると、表面形
状の最大の高低差はＨ１、エッジをＢ２にすると、表面
形状の最大の高低差はＨ２になる。このＢ１とＢ２の僅
かの違いにおいて、ΔＨの大きな誤差が生じてしまう。
面でのウェハ６の表面形状は、図４の様になる。ここ
で、ウェハ６のＢ側のエッジ方向は勾配が急に変化して
いる。この様な場合、ウェハのエッジ位置を基に解析領
域を正確に決定することは非常に重要である。例えば、
図４において解析領域のエッジをＢ１にすると、表面形
状の最大の高低差はＨ１、エッジをＢ２にすると、表面
形状の最大の高低差はＨ２になる。このＢ１とＢ２の僅
かの違いにおいて、ΔＨの大きな誤差が生じてしまう。
【００２５】また、表面形状を「ＳＯＲＩ」という数値
で表すことができる。これは、まず、図５に示す様にそ
の平面の上部の体積Ｖ１と下部の体積Ｖ２が等しくなる
様な最小二乗平面Ｓ１を求める。図５では説明の都合
上、平面的に図示しているが、実際には、立体的に最小
二乗平面Ｓ１を求める。次に、最小二乗平面Ｓ１から垂
直方向に一番高いピーク点Ｐの高さｈ１と、最小二乗平
面Ｓ１から垂直方向に一番低いピーク点Ｖの高さｈ２を
求める。そして、ＳＯＲＩを次式、 ＳＯＲＩ＝ｈ１＋ｈ２ によって求める。
で表すことができる。これは、まず、図５に示す様にそ
の平面の上部の体積Ｖ１と下部の体積Ｖ２が等しくなる
様な最小二乗平面Ｓ１を求める。図５では説明の都合
上、平面的に図示しているが、実際には、立体的に最小
二乗平面Ｓ１を求める。次に、最小二乗平面Ｓ１から垂
直方向に一番高いピーク点Ｐの高さｈ１と、最小二乗平
面Ｓ１から垂直方向に一番低いピーク点Ｖの高さｈ２を
求める。そして、ＳＯＲＩを次式、 ＳＯＲＩ＝ｈ１＋ｈ２ によって求める。
【００２６】ところが、解析領域のエッジをＣ位置でな
くてＤ位置としてしまうと、最小二乗平面Ｓ１から垂直
方向に一番低いピーク点は、Ｖ′となる。この場合、Ｓ
ＯＲＩは、 ＳＯＲＩ＝ｈ１＋ｈ３ となる。解析領域のエッジのずれによって、誤差ΔＳ
が、ΔＳ＝ｈ２−ｈ３だけ生じてしまう。本装置では、
ウェハのエッジ内で、隣合った画素間の位相差が設定さ
れた値以内である画像を繋ぎ合わせて解析領域が決定さ
れるので、この様な大きな誤差が生ずることなく、安定
してより高い信頼性の表面形状情報を得ることができ
る。
くてＤ位置としてしまうと、最小二乗平面Ｓ１から垂直
方向に一番低いピーク点は、Ｖ′となる。この場合、Ｓ
ＯＲＩは、 ＳＯＲＩ＝ｈ１＋ｈ３ となる。解析領域のエッジのずれによって、誤差ΔＳ
が、ΔＳ＝ｈ２−ｈ３だけ生じてしまう。本装置では、
ウェハのエッジ内で、隣合った画素間の位相差が設定さ
れた値以内である画像を繋ぎ合わせて解析領域が決定さ
れるので、この様な大きな誤差が生ずることなく、安定
してより高い信頼性の表面形状情報を得ることができ
る。
【００２７】また、解析結果として、エッジ検出光学系
により得られたウエハ６のエッジ像による被測定領域と
解析領域との位置関係がモニタ１２にグラフィック表示
される。図６は、その表示例であり、外円５０がウエハ
６のエッジ像を示し、その内部の斜線領域５１が解析領
域を示す。また、エッジ像の被測定領域（エッジ像で定
める被測定物の全面積）に対する解析領域の比率が計算
され、その結果（図６に示す表示５２）がモニタ１２に
表示される。干渉縞が密である部分は原理的に解析がで
きないため、このような部分（画素）があった場合、図
６のような表示により、検者はその位置や被測定物の全
面積に対する解析領域の比率を知ることができ、測定結
果の信頼性を評価することができる。
により得られたウエハ６のエッジ像による被測定領域と
解析領域との位置関係がモニタ１２にグラフィック表示
される。図６は、その表示例であり、外円５０がウエハ
６のエッジ像を示し、その内部の斜線領域５１が解析領
域を示す。また、エッジ像の被測定領域（エッジ像で定
める被測定物の全面積）に対する解析領域の比率が計算
され、その結果（図６に示す表示５２）がモニタ１２に
表示される。干渉縞が密である部分は原理的に解析がで
きないため、このような部分（画素）があった場合、図
６のような表示により、検者はその位置や被測定物の全
面積に対する解析領域の比率を知ることができ、測定結
果の信頼性を評価することができる。
【００２８】解析が終了すると、ウェハ６を載置台７か
ら取り外す。次のウェハを測定しない場合は、作業を終
了する。次のウェハを測定する場合は、次のウェハを載
置台７に載置した後、ウェハをピン等の位置決め部材に
当てることにより、所定の測定位置に置く。初めに検出
したエッジ位置は、ウエハ６のロットが同じ場合、２枚
目以降についても利用できる。したがって、ウエハ６の
エッジ検出は２枚目以降は行わず、エッジ検出機構をＯ
ＦＦにしたままで、レーザ光源１による干渉縞を取込
み、位相シフト法による解析を行う。そして、最初に測
定したウェハ６の補正エッジ位置を外郭としての表面三
次元形状を算出する。３枚目以降も同様に繰り返す。
ら取り外す。次のウェハを測定しない場合は、作業を終
了する。次のウェハを測定する場合は、次のウェハを載
置台７に載置した後、ウェハをピン等の位置決め部材に
当てることにより、所定の測定位置に置く。初めに検出
したエッジ位置は、ウエハ６のロットが同じ場合、２枚
目以降についても利用できる。したがって、ウエハ６の
エッジ検出は２枚目以降は行わず、エッジ検出機構をＯ
ＦＦにしたままで、レーザ光源１による干渉縞を取込
み、位相シフト法による解析を行う。そして、最初に測
定したウェハ６の補正エッジ位置を外郭としての表面三
次元形状を算出する。３枚目以降も同様に繰り返す。
【００２９】以上は斜入射干渉計を例にとって説明した
が、垂直入射干渉計でも同じように、干渉縞が形成され
ていない被測定物のエッジ像を撮像すれば良い。垂直入
射干渉計は、ビームスプリッタで分岐されて被測定物か
ら反射されてくる測定光と、参照ミラーから反射されて
くる参照光とで合成される干渉縞像を得るものである
が、参照ミラーで反射される参照光をシャッタ等でカッ
ト又は参照ミラーを光路から外し、被測定物からの反射
光のみを撮像素子で受光することにより被測定物のエッ
ジ像を得ることができる。もちろん、この場合も測定光
は被測定物のエッジを含む領域を照明する。垂直入射の
場合は、横ずれ位置の補正処理は行わずに、エッジ位置
の検出結果をそのまま使用して干渉縞画像に対する解析
領域を決定できる。
が、垂直入射干渉計でも同じように、干渉縞が形成され
ていない被測定物のエッジ像を撮像すれば良い。垂直入
射干渉計は、ビームスプリッタで分岐されて被測定物か
ら反射されてくる測定光と、参照ミラーから反射されて
くる参照光とで合成される干渉縞像を得るものである
が、参照ミラーで反射される参照光をシャッタ等でカッ
ト又は参照ミラーを光路から外し、被測定物からの反射
光のみを撮像素子で受光することにより被測定物のエッ
ジ像を得ることができる。もちろん、この場合も測定光
は被測定物のエッジを含む領域を照明する。垂直入射の
場合は、横ずれ位置の補正処理は行わずに、エッジ位置
の検出結果をそのまま使用して干渉縞画像に対する解析
領域を決定できる。
【００３０】図７は格子照射法により得られるモアレ縞
を利用する表面検査装置の例である。この装置は、図１
に示したプリズム４の代わりに所定の細かいピッチで基
準格子が形成された格子板１７、プリズム駆動装置１４
の代わりに格子板駆動装置１６を備えている。レーザ光
源１からのレーザ光は格子板１７を照明しその格子像を
ウエハ６の被測定面６′に形成する。ウエハ６の被測定
面６′からの反射光は前記格子板１７を通過し、スクリ
ーン８に等高線縞であるモアレ縞が投影される。これを
ＣＣＤカメラ１０により撮像してモアレ縞像が得られ
る。
を利用する表面検査装置の例である。この装置は、図１
に示したプリズム４の代わりに所定の細かいピッチで基
準格子が形成された格子板１７、プリズム駆動装置１４
の代わりに格子板駆動装置１６を備えている。レーザ光
源１からのレーザ光は格子板１７を照明しその格子像を
ウエハ６の被測定面６′に形成する。ウエハ６の被測定
面６′からの反射光は前記格子板１７を通過し、スクリ
ーン８に等高線縞であるモアレ縞が投影される。これを
ＣＣＤカメラ１０により撮像してモアレ縞像が得られ
る。
【００３１】この構成の場合も前記実施の形態と同様
に、格子板１７を取り除いた状態でウエハ６のエッジ検
出を行なう。解析装置１１に取り込まれた画像は２値化
処理され、ウエハ６のエッジ位置が検出される。エッジ
位置検出がされると、干渉縞画像に対応する補正エッジ
位置が計算される。この補正エッジ位置は、光軸上の格
子板１７の有無によって生じるモアレ縞画像とウェハ像
との位置ずれを補正するものである。そのオフセット量
は、前記プリズム４を用いた実施の形態では、プリズム
４の屈折率、参照面４′に対するウェハ６からの正反射
光の入射角、等から光学的に計算されるが、この格子板
１７の場合は、図８に示す図に基づいて計算される。格
子板１７の屈折率をｎ、厚さをｔ、ウェハ６の被測定面
６′上の点Ｐからの格子板１７への正反射光の入射角を
θ（レーザ光源１及び照明光源２１の入射角に等し
い）、屈折角をθ′とすると、位置ずれを補正するオフ
セット量ｄは、次式で求まる。
に、格子板１７を取り除いた状態でウエハ６のエッジ検
出を行なう。解析装置１１に取り込まれた画像は２値化
処理され、ウエハ６のエッジ位置が検出される。エッジ
位置検出がされると、干渉縞画像に対応する補正エッジ
位置が計算される。この補正エッジ位置は、光軸上の格
子板１７の有無によって生じるモアレ縞画像とウェハ像
との位置ずれを補正するものである。そのオフセット量
は、前記プリズム４を用いた実施の形態では、プリズム
４の屈折率、参照面４′に対するウェハ６からの正反射
光の入射角、等から光学的に計算されるが、この格子板
１７の場合は、図８に示す図に基づいて計算される。格
子板１７の屈折率をｎ、厚さをｔ、ウェハ６の被測定面
６′上の点Ｐからの格子板１７への正反射光の入射角を
θ（レーザ光源１及び照明光源２１の入射角に等し
い）、屈折角をθ′とすると、位置ずれを補正するオフ
セット量ｄは、次式で求まる。
【００３２】ｄ＝ｔ（tanθ−tanθ′）
sinθ＝ｎsinθ′
その後、格子板１７を測定光路に挿入し、ウェハ６の被
測定面６′と格子板１７とにより形成されるモアレ縞を
撮像する。撮像されたモアレ縞は、前記の補正エッジ位
置によって解析領域が決定され、エッジを正確に把握し
た表面検査が行われる。また、このことは格子投影法に
よるモアレ像解析の場合にも適用できる。
測定面６′と格子板１７とにより形成されるモアレ縞を
撮像する。撮像されたモアレ縞は、前記の補正エッジ位
置によって解析領域が決定され、エッジを正確に把握し
た表面検査が行われる。また、このことは格子投影法に
よるモアレ像解析の場合にも適用できる。
【００３３】図９は、エッジ検出光学系の別の構成例を
示す図であり、ウエハ６の背後に置かれた光源３０とコ
リメータレンズ３１とからなる照明光学系により、ウエ
ハ６のエッジを照明する。スクリーン８にはウエハ６の
エッジで遮光される影が投影されるので、これをＣＣＤ
カメラ１０で撮像する。載置台７′は照明光学系が干渉
しない大きさで配置する。光源３０とコリメータレンズ
３１からなる照明光学系は被測定物のエッジの全周を照
明するように設けることが好ましいが、円形のウエハ６
の場合は、３点以上あればエッジ位置が検出できる。あ
るいは、ウエハ６又は照明光学系を、ウェハの中心を中
心として回転し、複数のエッジ画像を得ることでエッジ
位置を検出する。
示す図であり、ウエハ６の背後に置かれた光源３０とコ
リメータレンズ３１とからなる照明光学系により、ウエ
ハ６のエッジを照明する。スクリーン８にはウエハ６の
エッジで遮光される影が投影されるので、これをＣＣＤ
カメラ１０で撮像する。載置台７′は照明光学系が干渉
しない大きさで配置する。光源３０とコリメータレンズ
３１からなる照明光学系は被測定物のエッジの全周を照
明するように設けることが好ましいが、円形のウエハ６
の場合は、３点以上あればエッジ位置が検出できる。あ
るいは、ウエハ６又は照明光学系を、ウェハの中心を中
心として回転し、複数のエッジ画像を得ることでエッジ
位置を検出する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
定かつ高い信頼性の表面形状情報を得ることができる。
また、測定結果の信頼性を評価し易くなる。
定かつ高い信頼性の表面形状情報を得ることができる。
また、測定結果の信頼性を評価し易くなる。
【図１】表面検査装置の要部構成図である。
【図２】エッジ検出、表面検査のフローチャート図であ
る。
る。
【図３】ウェハの干渉縞を示す図である。
【図４】ウェハの表面形状を示す図である。
【図５】ウェハの表面形状を示す図である。
【図６】エッジ像と解析領域との位置関係の表示例であ
る。
る。
【図７】表面検査装置の変容例を示す図である。
【図８】位置ずれの補正量を求める図である。
【図９】エッジ検出光学系の変容例を示す図である。
１ レーザ光源
３ コリメータレンズ
４ プリズム
８ スクリーン
９ レンズ
１０ カメラ
１１ 解析装置
１２ モニタ
１３ 制御部
１４ プリズム駆動装置
１６ 格子板駆動装置
１７ 格子板
２１ ランプ光源
２２ ミラー
２３ ミラー駆動装置
３０ 光源
３１ コリメータレンズ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA47 BB03 CC03 CC19
EE00 FF08 FF52 GG05 HH03
HH12 JJ03 JJ26 LL13 MM16
PP02 PP11 PP22 QQ04 QQ18
QQ24 QQ26 QQ29 QQ34 SS02
SS04 SS13
Claims (5)
- 【請求項１】 干渉縞形成用の光学素子と被測定物とに
より形成される干渉縞像を撮像し、該干渉縞像を基に被
測定物の表面形状を解析する表面検査装置において、前
記被測定物のエッジを含む領域を照明する照明光学系
と、該照明光学系により照明された前記被測定物のエッ
ジ像を撮像するエッジ像撮像手段と、該撮像されたエッ
ジ像に基づいて前記干渉縞像の解析領域を決定する解析
領域決定手段と、を備えることを特徴とする表面検査装
置。 - 【請求項２】 請求項１の解析領域決定手段は、前記光
学素子の使用の有無により生じる前記干渉縞像とエッジ
像との位置ずれを補正する補正手段を備えることを特徴
とする表面検査装置。 - 【請求項３】 請求項１の表面検査装置において、前記
エッジ像撮像手段は前記光学素子を光路から外す駆動手
段を備えることを特徴とする表面検査装置。 - 【請求項４】 請求項１の表面検査装置において、前記
照明光学系は広帯域波長の光を発する照明光源を持つこ
とを特徴とする表面検査装置。 - 【請求項５】 請求項１の表面検査装置において、前記
エッジ像撮像手段で得られたエッジ像による被測定領域
と解析領域との位置関係、又は被測定領域に対する解析
領域の比率を表示する表示手段を備えることを特徴とす
る表面検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002059382A JP3848586B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002059382A JP3848586B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 表面検査装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003254729A true JP2003254729A (ja) | 2003-09-10 |
| JP2003254729A5 JP2003254729A5 (ja) | 2005-08-11 |
| JP3848586B2 JP3848586B2 (ja) | 2006-11-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002059382A Expired - Fee Related JP3848586B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 表面検査装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3848586B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007536539A (ja) * | 2004-05-04 | 2007-12-13 | カール マール ホールディング ゲーエムベーハー | 特にマイクロシステム技術における幾何構成の干渉と画像化の組合せに基づく検出のための装置および方法 |
| JP2016156822A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社昭和電気研究所 | ウェハ欠陥検査装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP6815336B2 (ja) * | 2015-06-30 | 2021-01-20 | コーニング インコーポレイテッド | 静的縞パターンを使用した干渉ロールオフ測定 |
-
2002
- 2002-03-05 JP JP2002059382A patent/JP3848586B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4644707B2 (ja) * | 2004-05-04 | 2011-03-02 | カール マール ホールディング ゲーエムベーハー | 特にマイクロシステム技術における幾何構成の干渉と画像化の組合せに基づく検出のための装置 |
| JP2016156822A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社昭和電気研究所 | ウェハ欠陥検査装置 |
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|---|---|
| JP3848586B2 (ja) | 2006-11-22 |
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