JP2010286457A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】不感領域の影響を小さくして検査精度を向上させた表面検査装置を提供する。
【解決手段】被検物を支持するステージ10と、ステージ10に支持されたウェハWの表面に照明光を照射する照明部20と、照明光が照射されて被検物の表面から反射されて出射される光を所定の撮像面上に結像させるとともに光軸をずらす撮像光学系30と、撮像光学系30により撮像面上に結像された像を受光する画素及び画素の周囲に設けられて像を受光しない不感部を備え像を撮像する撮像部材と、撮像部材により撮像された像に基づいて被検物の表面の画像を生成する画像処理部45とを備え、撮像光学系30が撮像部材60の撮像面上に結像される像の位置が所定長さだけずれるようにウェハWの表面からの光軸をずらしながら撮像部材60が複数回撮像し、画像処理部45が撮像された複数の像における各画素を合成して合成画像を生成する。
【選択図】図1
【解決手段】被検物を支持するステージ10と、ステージ10に支持されたウェハWの表面に照明光を照射する照明部20と、照明光が照射されて被検物の表面から反射されて出射される光を所定の撮像面上に結像させるとともに光軸をずらす撮像光学系30と、撮像光学系30により撮像面上に結像された像を受光する画素及び画素の周囲に設けられて像を受光しない不感部を備え像を撮像する撮像部材と、撮像部材により撮像された像に基づいて被検物の表面の画像を生成する画像処理部45とを備え、撮像光学系30が撮像部材60の撮像面上に結像される像の位置が所定長さだけずれるようにウェハWの表面からの光軸をずらしながら撮像部材60が複数回撮像し、画像処理部45が撮像された複数の像における各画素を合成して合成画像を生成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体製造工程において半導体ウェハ等の基板表面を検査する表面検査装置に関する。
上述のような表面検査装置として、シリコンウェハの表面に照明光を照射して当該シリコンウェハからの表面からの正反射光または回折光を撮像し、撮像面内における輝度変化からパターンの良否判断を行う表面検査装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このような表面検査装置では、繰返しパターンのピッチが微細化するのに伴って、回折光を発生させるために照明光の波長が紫外線の領域まで短波長化している。そのため、回折光を撮像するカメラに搭載された撮像部材は、開口率が小さく、受光効率が低い。
受光効率を上げるためには、撮像部材の受光部の開口をなるべく大きくすることが望ましいが、ノイズを減らすことや情報を転送すること等の機能を実現する周辺回路を配置する必要があるため、受光に寄与しない領域である不感領域を撮像部材の画素内に設けなければならない。すなわち、図9に示すように、撮像部材Cにおいて、受光のための有効領域(開口部)Aと不感領域Bとを合わせた部分が1画素の占める領域となる。そして、図10(a)に示すように、有効領域Aに結像した像(ウェハWの像)の情報は画像情報(輝度データ)として取得できるが、図10(b)に示すように、不感領域Bに結像した像の情報は画像情報(輝度データ)として取得することはできない。そのため、像を再生した画像には不感領域の情報は含まれない。
そこで、より多くの光を撮像部材の開口部(有効領域)に導くため、多くの撮像部材の撮像面には、マイクロレンズやインナーレンズといった集光部が配設され、これによって開口率を向上させ、不感領域を低減している。しかしながら、短波長の光を撮像する撮像部材の場合、前述のマイクロレンズやインナーレンズは一般にPMMAなど成形性に優れ可視域の透明性の高い材料で作られるので紫外線等の短波長の光が吸収されるため、これらが使えない。そのため、短波長対応の撮像部材は開口率が小さい。
短波長の光を使用するために開口率の小さい撮像部材を用いざるを得ない表面検査装置では、撮像部材の開口率が小さいため不感領域が広く、撮像面で結像した像の情報の欠落領域が大きくなり、像の再現性が低下して検査精度が低下する一因となっていた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、不感領域の影響を小さくして検査精度を向上させた表面検査装置を提供することを目的とする。
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、被検物を支持するステージと、前記ステージに支持された前記被検物の表面に照明光を照射する照明光学系と、前記照明光が照射された前記被検物の表面から反射されて出射される光を結像させる撮像光学系と、前記撮像光学系による結像位置に撮像面が位置するように配置されて、前記結像された像を撮像する撮像部材と、前記撮像部材により撮像された像に基づいて、前記被検物の表面の画像を生成する画像処理部とを備え、前記撮像部材の前記撮像面が、前記結像された像を受光する受光部と前記受光部の周囲に設けられて前記像を受光しない不感部とにより構成される画素を有する表面検査装置において、前記撮像光学系は、前記像を光軸と直交する方向にずらして結像させるように前記被検物の表面から出射された光の光路を変更させる光路変更部を備え、前記画像処理部は、前記光路変更部による前記光路の変更と前記撮像部材による撮像とを複数回繰り返した後、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像を合成して合成画像を生成する。
なお、上述の表面検査装置において、前記撮像光学系は、前記像を前記撮像面に対して、隣り合う前記画素の間隔の1/nだけずらすことが好ましい。但し、nは1より大きい整数である。
また、上述の表面検査装置において、前記撮像部材は、前記結像された像から画像信号を出力して撮像を行い、前記画像処理部は、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像の画像信号を前記画素のデータ同士が互いに重ならないように合成して前記合成画像を生成することが好ましい。
また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光に対して傾動可能に支持され、前記光に凹状の反射面を向け前記反射面により前記光を反射させる凹面鏡であり、前記凹面鏡を傾動させることにより前記光路を変更させることが好ましい。
さらに、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有する平行平面板であり、前記平行平面板を前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。
また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して平行な方向に延びる軸を中心に回転自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有し前記透過面が前記光軸に対して垂直な面に対して傾斜して設けられている偏角プリズムであり、前記偏角プリズムを前記軸を中心に回転させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。
また、上述の表面検査装置において、前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させて前記撮像部材の撮像面に集光させる対物レンズであり、前記対物レンズを前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させるようにしてもよい。
本発明によれば、検査精度を向上させることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態における表面検査装置1を図1に示しており、この装置により半導体基板である半導体ウェハ(以下、ウェハWと称する)の表面を検査する。本実施形態における表面検査装置1において、ウェハWは、不図示の搬送装置により搬送されステージ10の上に載置されるとともにステージ10により真空吸着で固定保持されその表面の欠陥(異常)を検査することが可能になっている。第1実施形態における表面検査装置1は、上述したステージ10と、ウェハWの表面に照明光を照射する照明光学系20と、照明光の照射を受けてウェハWの表面から反射された正反射光によりウェハWの表面の像を光電変換してその画像信号を生成する撮像光学系30と、撮像光学系30により生成された画像信号によりウェハWの表面の画像を生成する画像処理部45とにより構成されている。なお、以下の説明では、光の進行方向をZ軸正方向とし、それに垂直な方向をX軸方向、Z軸及びX軸に対して垂直な方向をY軸方向とする。
照明光学系20は、照明光を射出する照明ユニット21と、照明ユニット21から射出された照明光をウェハWの表面に向けて反射させる照明側凹面鏡25とを有して構成されている。照明ユニット21は、メタルハライドランプや水銀ランプ等の光源部22と、光源部22からの光から特定領域の波長の光を抽出しその強度を調節可能な調光部23と、調光部23からの光を照明光として照明側凹面鏡25へ導く導光ファイバ24とを有して構成される。光源部22から射出された光は、調光部23により特定波長(例えば、248nm)を有する照明光として導光ファイバ24から照明側凹面鏡25へ射出される。導光ファイバ24は、射出された照明光が照明側凹面鏡25の焦点面に位置するように配置されており、当該照明光は照明側凹面鏡25により平行光束になりステージ10に保持されたウェハWの表面に照射される。
撮像光学系30は、ステージ10に対向して配設された受光側凹面鏡31とウェハWの像を撮像する撮像装置50とにより構成されている。上記照明光学系20のウェハWへの照明光の照射により出射光(正反射光)を得て、当該出射光(正反射光)は、受光側凹面鏡31により集光及び反射されて撮像装置50に入射される。撮像装置50は、図2に示すように、入射された正反射光を後述する撮像部材60に集光させる対物レンズ等により構成される撮像レンズ群51と、撮像面を形成する撮像部材60とを有して構成されている。受光側凹面鏡31により反射されたウェハWの表面からの正反射光は、撮像装置50に入射すると、撮像レンズ群51を透過した後に集光されて撮像部材60の撮像面に結像するようになっている。撮像部材60は、その撮像面に結像されたウェハWの像を光電変換して画像信号を生成し、当該画像信号を画像処理部45に出力する(後に詳述)。
画像処理部45は、撮像部材60から入力された画像信号に基づいて、ウェハWの画像を生成する。また、画像処理部45は内部メモリ(不図示)を有しており、内部メモリには予め良品ウェハの画像データが保存されている。画像処理部45は、ウェハWの画像を生成した後、当該画像データと良品ウェハの画像データを比較してウェハWの表面における欠陥(異常)の有無を検査する。そして、画像処理部45による検査結果及びそのときのウェハWの画像(合成画像)は、不図示の画像表示装置に出力表示されるようになっている。
撮像部材60は、例えば、CCDやCMOSといった固体撮像素子で構成されており、撮像部材60の撮像面は、図3に示す画素領域61が集まって形成されている。画素領域61は、結像された像を受光する受光領域61a(開口部または有効領域とも称する)と、当該像を受光しない不感領域61b〜61dとで構成されている。以下で、撮像部材60の撮像面に結像するウェハWの像と撮像部材60の位置関係について、図3を参照しながら説明する。図3(a)は、撮像部材60を模式的に表す図を示しており、図3(b)は、撮像部材60の各画素領域61において受光領域61aと不感領域61b,61c,61dを示している。また、隣り合う画素領域61における画素中心間の間隔を画素間隔と称する。なお、以下では、説明の便宜上図3に示すように画素領域61の右下の領域が受光領域61aとなっており、左下の領域、左上の領域、及び右上の領域がそれぞれ不感領域61b,61c,61dとなっている場合について説明する。
まず、ウェハWにおける欠陥像が撮像部材60の撮像面に結像した例について、図4を用いて説明する。図4は、ウェハWの欠陥像70が、撮像部材60の撮像面における左から7番面上から2番目の画素領域61から左から2番目上から3番目の画素領域61に跨って結像した状態を示す図である。図4(a)に示す例の場合、欠陥像70が左から6番目上から2番目の受光領域61aと左から2番目上から3番目の受光領域61aに入っているため当該画素領域61は欠陥像70の画像信号を生成するが、他の部分は受光領域61aに入っていないため画像信号を生成しない。よって、画像信号は欠陥像70の両端部分(図4(b)に示す黒塗りの画素領域61)のみ、すなわち、左から2番目上から3番目、左から6番目上から2番目の、2個の画素領域61のみから画像信号が出力され、画像処理部45は当該画像信号を受信して、最終的な像として、図4(c)の黒塗りの部分のような、欠陥像70の形とは異なる形状の画像を生成する。
そこで、本発明においては、ウェハWの像を画素間隔の1/2だけずらした位置に結像させるように撮像部材60の撮像面上に当たる光の位置をXY方向(光の進行方向に対して垂直な方向)にずらしながら複数の像を撮像し、撮像した像の合成画像を生成することにより検査精度を向上させることを可能にしている。以下で、当該光の位置をずらす4つの実施形態について説明する。まず、第1実施形態では、図1に示すように受光側凹面鏡31を、その中心を通るX軸及びY軸を中心に傾動させることが可能なミラー傾動装置80を設け、当該ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾けて撮像面に当たる光の位置を画素間隔の1/2だけずらしながらウェハWの像を複数枚撮像する。
また、図5(a)は、撮像部材60の撮像面に結像させた欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(b)は、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させ画素間隔の1/2だけ右方向にずらして結像させた欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(c)は、画素間隔の1/2だけ右及び下方向にずらした欠陥像70と画素領域61の位置関係、図5(d)は、画素間隔の1/2だけ下方向にずらした欠陥像70と画素領域61の位置関係を示している。図5(a)〜(d)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させウェハWの像を画素間隔の1/2だけずらしながら結像させた状態で複数回撮像し、画像処理部45がそれらの合成画像を生成することにより、撮像部材60の不感領域61b〜61dが互いに補完されるようになっている(後に詳述)。
なお、以下の説明では、図5(a)のように結像させた像の撮像を第1撮像、画素間隔の1/2だけ右方向にずらして図5(b)のように結像させた像の撮像を第2撮像、画素間隔の1/2だけ右及び下方向にずらして図5(c)のように結像させた像の撮像を第3撮像、画素間隔の1/2だけ下方向にずらして図5(d)のように結像させた像の撮像を第4撮像とする。
上述したように、ウェハWの像をずらしながら撮像し画像処理部45により合成画像を生成する方法について、以下で図5及び図6を参照しながら説明する。まず、第1撮像を行うと、図5(a)の黒塗りの部分の画像信号が画像処理部45に出力される。すなわち、図5(a)に示す画素領域61の場合、左から2番目上から3番目の画素領域61における画像信号(画像信号aとする)と、左から6番目上から2番目の画素領域61における画像信号(画像信号bとする)のみが画像処理部45に出力される。
また、図5(b)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて画素間隔の1/2だけ右方向に移動させて第2撮像を行うと、左から2番目上から3番目、左から3番目上から3番目、左から6番目上から2番目、左から7番目上から2番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号c,d,e,fとする)が画像処理部45に出力される。そして、図5(c)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて図5(b)に示す状態から画素間隔の1/2だけ下方向に移動させて第3撮像を行うと、左から3番目上から3番目、左から4番目上から3番目、左から5番目上から3番目、左から6番目上から3番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号g,h,i,jとする)が画像処理部45に出力される。さらに、図5(d)に示すように、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させて図5(c)に示す状態から画素間隔の1/2だけ左方向に移動させて第4撮像を行うと、左から2番目上から3番目、左から3番目上から3番目、左から4番目上から3番目、左から5番目上から3番目、左から6番目上から3番目の画素領域61における画像信号(それぞれ画像信号k,l,m,n,oとする)が画像処理部45に出力される。
画像処理部45は、上記4回の撮像により出力された画像信号a〜oを領域a〜oに対応させて合成画像を生成する。以下で合成画像を生成する方法について図6を参照しながら説明する。図6は第1〜第4撮像を行った結果出力された画像信号を合成したイメージを示している。まず、画像処理部45が生成する合成画像の画素数は撮像時の画素数の4倍となり、当該合成画像において、4つの画素を1ブロックと定義すると、第1撮像で得られた画像信号はブロックの右下、像を画素間隔の1/2だけ右にずらした第2撮像で得られた画像信号はブロックの左下、第2撮像を行った後像を画素間隔の1/2だけ下にずらした第3撮像で得られた画像信号はブロックの左上、第3撮像を行った後像を画素間隔の1/2だけ左にずらした第4撮像で得られた画像信号をブロックの右上に対応させている。
具体的には、第1撮像の左から2番目上から3番目の画素領域61における画像信号aと、左から6番目上から2番目の画素領域61における画像信号bを、左から2番目上から3番目及び左から6番目上から2番目のブロックの右下の領域a及びbに並べる(図6(a)参照)。このように、第2撮像で出力された画像信号c〜fは対応するブロックの左下、第3撮像で出力された画像信号g〜jは対応するブロックの左上、第4撮像で出力された画像信号k〜oは対応するブロックの右上にそれぞれ並べる。そして、結果として図6(a)の領域a〜oに欠陥像70画像信号が出力され、画像処理部45は、図6(b)の微小点の集合で示すような合成画像を生成する。なお、上記では画素間隔の1/2だけずらしながら撮像し、画像処理部45が撮像時の画素数の4倍の合成画像を生成している例について説明したが、画像処理部45は、画素間隔の1/nだけずらしながら撮像した場合、画素数のn×n倍の合成画像を生成する。なお、nは1より大きい整数である。
このように、第1実施形態の表面検査装置1によれば、ミラー傾動装置80により受光側凹面鏡31を傾動させ、撮像部材60の撮像面に当たる光をずらしながら複数回撮像を行い画像処理部45がウェハWの合成画像を生成してウェハWの表面検査を行うため、不感領域61b〜61dに結像し取得できなかった像の画像信号を得ることが可能になり、それを画像処理部45に合成画像として再現させることにより、当該不感領域の影響を小さくし検査精度を向上させることができる。
次に、表面検査装置の第2実施形態について、図7を参照しながら説明する。第2実施形態の表面検査装置は、第1実施形態の表面検査装置1と比較して、撮像装置の構成のみが異なり、他の構成は同一であるため、同一の部材には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。第2実施形態における撮像装置90は、図7に示すように、撮像レンズ群51と、平行平面板91と、平面板傾動装置92とを有して構成されている。ウェハWの表面から出射され受光側凹面鏡31により集光された正反射光は、撮像レンズ群51を透過して集光された後、平行平面板91に入射されるようになっている。
平行平面板91は、図7に示すように、平面板傾動装置92により、平行平面板91の中心を通り光の進行方向(光軸方向)に対して垂直な方向に延びるX軸、光の進行方向(光軸方向)及びX軸に対して垂直なY軸の2つの軸を中心に傾動自在に構成されており、撮像レンズ群51により集光された正反射光は、平行平面板91の傾きが平面板傾動装置92で調節されることにより、撮像部材60の撮像面に結像される像の位置を変えることができるようになっている。具体的には、平行平面板91をY軸を中心に傾動させたときは光軸がX軸方向にずれ、X軸を中心に傾動させたときはY軸方向にずれるようになっている。なお、上記のような平行平面板91としては、例えば、直径が15mm程度、厚さが1mm程度の円板状のものを使用することが出来、この平行平面板91を1度傾動させると結像させる像の位置を約5μmずらすことができる。
以上のような第2実施形態の表面検査装置を用いて、撮像部材60の撮像面上に形成されたウェハWの像を撮像し、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について説明する。まず、平行平面板91を傾動させない状態で第1撮像を行う。また、平面板傾動装置92によりウェハWの像が画素間隔の1/2だけX軸正方向(右方向)にずれるように平行平面板91をY軸を中心に傾動させて第2撮像を行う。そして、画素間隔の1/2だけウェハの像がY軸負方向(下方向)にずれるように平行平面板91をX軸を中心に傾動させて第3撮像を行う。さらに、画素間隔の1/2だけウェハWの像がX軸負方向(左方向)にずれるように平行平面板91をY軸を中心に傾動させて第4撮像を行う。その後、第1実施形態と同じように、画像処理部45は、合成画像の生成、及びウェハWの表面における欠陥(異常)の有無の検査を行い、その検査結果及びウェハWの画像(合成画像)が画像表示装置(図示せず)に出力表示される。
このように、第2実施形態における表面検査装置では、平面板傾動装置92により撮像レンズ群51と撮像部材60の間に設けられた平行平面板91を傾動させて、撮像部材60の撮像面に当たる光をずらしながら複数回撮像を行い画像処理部45がウェハWの合成画像を生成してウェハWの表面検査を行うため、第1実施形態と同様、不感領域の影響を小さくして検査精度を向上させることができる。なお、第2実施形態では、1枚の平行平面板91を平面板傾動装置92によりX軸及びY軸を中心に傾動させる例について説明したが、この構成に限定されることなく、例えば、X軸を中心に傾動させる平行平面板とY軸を中心に傾動させる平行平面板を2枚設けてそれぞれの平行平面板を傾動させるようにしてもよい。
次に、表面検査装置の第3実施形態について、図8を参照しながら説明する。第3実施形態の表面検査装置は、第2実施形態の表面検査装置と比較して、撮像装置の構成のみが異なり、他の構成は同様であるため、同一の部材には同一の番号を付して、詳細な説明を省略する。第3実施形態における撮像装置100は、図8(a)に示すように、撮像レンズ群51と、偏角プリズム101と、プリズム回転装置105とを備えて構成されている。ウェハWの表面から出射され受光側凹面鏡31により集光された正反射光は、撮像レンズ群51を通過した後、偏角プリズム101に入射されるようになっている。
偏角プリズム101は、図8に示すように、第1プリズム片102と第2プリズム片103とにより構成され、第1プリズム片102は、第2プリズム片103に支持された状態でプリズム回転装置105により第1プリズム片102の中心を通り光の進行方向に対して平行なZ軸を中心に回転自在に設けられている。撮像レンズ群51により集光された光は、第1プリズム片102を回転させるその回転角度を調節することにより、撮像部材60の撮像面に結像される像の位置を変えることができるようになっている。具体的には、第1プリズム片102を回転させて、第1プリズム片102の頂角102aがZ軸よりX軸負方向側に位置しているときは、図8(a)の実線矢印のように、当該光軸がX軸負方向にずれ、頂角102aがZ軸よりX軸正方向側に位置しているときは、図8(a)の点線矢印のように、X軸正方向にずれるようになっている。これと同様に頂角102aがZ軸よりY軸正方向側に位置しているときはY軸正方向、Y軸負方向側に位置しているときはY軸負方向に正反射光の光軸の位置をずらすことが可能になっている。なお、上記のような偏角プリズム101としては、例えば、直径が25mm程度、厚さが2mm程度のものを使用することができる。
以上のように構成される第3実施形態の表面検査装置を用いて、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について以下で説明する。まず第1撮像を行い、プリズム回転装置105により第1プリズム片102を撮像部材60の撮像面において時計回りの方向に90度回転させて第2撮像を行う。そして、再度上記時計回りの方向に90度回転させて第3撮像、さらに、上記時計回りの方向に90度回転させて第4撮像を行う。その後は、第1及び第2実施形態と同じように、画像処理部45が合成画像を生成、及びウェハWの欠陥検査を行い、その結果は画像表示装置(図示せず)に表示される。
以上、第3実施形態における表面検査装置によれば、撮像部材60の撮像面に結像される像が画素間隔の1/2ずつずれるように、第1プリズム片102を回転させながら複数回ウェハWの撮像を行い、画像処理部45がその合成画像を生成することにより、第1及び第2実施形態と同様、検査精度を向上させることが可能になる。また、第2実施形態のように、平行平面板91をX軸及びY軸の2軸を中心に傾動させるわけではなく、偏角プリズム101をZ軸を中心に回転させるだけでよいため、表面検査装置の機構を簡素化することができる。なお、上記では第1プリズム片102を第2プリズム片に対して回転させる例について説明したが、第1及び第2プリズム片102,103を共に回転させるようにしても同様の効果を得ることができる。
また、表面検査装置の第4実施形態について説明する。第4実施形態における撮像装置120は、図2に示すように、第1実施形態の撮像装置50と同様に構成されているが、撮像レンズ群121の対物レンズ(不図示)がその中心を通り且つ光の進行方向に対して垂直な方向に延びるX軸、光の進行方向及びX軸に対して垂直なY軸を中心に傾動自在に支持されている点が第1〜第3実施形態と異なる。第4実施形態における対物レンズは、第2実施形態における平行平面板91と同様に、レンズ傾動装置(不図示)によりX軸及びY軸を中心として傾動することが可能になっており、当該傾動によりその撮像部材60の撮像面に当たる光の光軸の位置をずらすことが可能になっている。
以上のような第4実施形態の表面検査装置を用いて、画像処理部45に合成画像を生成させる手順について以下で説明する。まず、対物レンズを傾動させない状態で第1撮像を行う。また、レンズ傾動装置によりウェハWの像が画素間隔の1/2だけX軸正方向(右方向)にずれて結像されるように対物レンズを傾動させて第2撮像を行う。そして、画素間隔の1/2だけY軸負方向(下方向)にずれるように対物レンズを傾動させて第3撮像を行い、さらに、画素間隔の1/2だけX軸負方向(左方向)にずれるように対物レンズを傾動させて第4撮像を行う。その後、第1〜第3実施形態と同様に画像処理部45が合成画像を生成、及びウェハWの欠陥検査を行い、その結果を画像表示装置(不図示)に表示させる。
このように、第4実施形態における表面検査装置によれば、対物レンズを傾動させて、撮像部材60の撮像面に当たる光の光軸の位置をずらしながら複数回撮像を行い、画像処理部45がその合成画像を生成することにより、第1ないし第3実施形態と同様、検査精度を向上させることができる。
以上、上述した各実施形態においては、ウェハWの像が撮像部材60の画素間隔の1/2だけずれて結像するように、光軸の位置をずらしながら複数枚の画像を撮像する例について説明したが、光軸をずらす長さは画素間隔の1/2に限定されることなく、例えば、画素領域61の1/nにしてもよい。ただし、nは1より大きい整数である。
また、上述した各実施形態においては、ウェハWからの正反射光を利用した例について説明したが、これに限られることなく、例えば、ウェハを不図示の傾動機構により傾動させ特定次数の回折光を利用したり、ウェハWの表面で生じた散乱光を利用したりする場合においても、本発明を適用可能である。
そして、上述の各実施形態ではウェハWの表面を検査する表面検査装置について示しているが、これに限られることなく、例えば、ガラス基板の表面を検査する表面検査装置においても本発明を適用させることができる。
W ウェハ 1 表面検査装置(第1実施形態)
10 ステージ 20 照明光学系
30 撮像光学系 31 受光側凹面鏡(凹面鏡)
45 画像処理部 60 撮像部材
61 画素領域 61a 受光領域(受光部)
61b 不感領域(不感部) 61c 不感領域(不感部)
61d 不感領域(不感部) 91 平行平面板
101 偏角プリズム
10 ステージ 20 照明光学系
30 撮像光学系 31 受光側凹面鏡(凹面鏡)
45 画像処理部 60 撮像部材
61 画素領域 61a 受光領域(受光部)
61b 不感領域(不感部) 61c 不感領域(不感部)
61d 不感領域(不感部) 91 平行平面板
101 偏角プリズム
Claims (7)
- 被検物を支持するステージと、
前記ステージに支持された前記被検物の表面に照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光が照射された前記被検物の表面から反射されて出射される光を結像させる撮像光学系と、
前記撮像光学系による結像位置に撮像面が位置するように配置されて、前記結像された像を撮像する撮像部材と、
前記撮像部材により撮像された像に基づいて、前記被検物の表面の画像を生成する画像処理部とを備え、
前記撮像部材の前記撮像面が、前記結像された像を受光する受光部と前記受光部の周囲に設けられて前記像を受光しない不感部とにより構成される画素を有する表面検査装置において、
前記撮像光学系は、前記像を光軸と直交する方向にずらして結像させるように前記被検物の表面から出射された光の光路を変更させる光路変更部を備え、
前記画像処理部は、前記光路変更部による前記光路の変更と前記撮像部材による撮像とを複数回繰り返した後、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像を合成して合成画像を生成することを特徴とする表面検査装置。 - 前記撮像光学系は、前記像を前記撮像面に対して、隣り合う前記画素の間隔の1/nだけずらすことを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。
但し、nは1より大きい整数である。 - 前記撮像部材は、前記結像された像から画像信号を出力して撮像を行い、
前記画像処理部は、前記複数回繰り返された撮像により得られた複数の像の画像信号を前記画素のデータ同士が互いに重ならないように合成して前記合成画像を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の表面検査装置。 - 前記光路変更部は、前記被検物から出射された光に対して傾動可能に支持され、前記光に凹状の反射面を向け前記反射面により前記光を反射させる凹面鏡であり、
前記凹面鏡を傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有する平行平面板であり、
前記平行平面板を前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して平行な方向に延びる軸を中心に回転自在に支持され、前記光を透過させる透過面を有し前記透過面が前記軸に対して垂直な面に対して傾斜して設けられている偏角プリズムであり、
前記偏角プリズムを前記軸を中心に回転させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。 - 前記光路変更部は、前記被検物から出射された光の進行方向に対して垂直な面に対して平行な方向に延びる軸を中心に傾動自在に支持され、前記光を透過させて前記撮像部材の撮像面上に集光させる対物レンズであり、
前記対物レンズを前記軸を中心に傾動させることにより前記光路を変更させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
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JP2009142591A JP2010286457A (ja) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | 表面検査装置 |
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JP2009142591A JP2010286457A (ja) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | 表面検査装置 |
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JP2010286457A true JP2010286457A (ja) | 2010-12-24 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101575895B1 (ko) | 2014-10-28 | 2015-12-08 | 한국교통대학교산학협력단 | 웨이퍼 검사장치 및 웨이퍼 검사방법 |
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-
2009
- 2009-06-15 JP JP2009142591A patent/JP2010286457A/ja active Pending
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