JP2011053186A - Method and device for defecting flaw on substrate - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, because the wavefront aberration of an inspection lens tends to lower flaw detecting sensitivity and the difference between devices in wavefront aberration lowers a matching degree in inspection sensitivity as one of causes, and specially, the wavefront aberration on the outside of the inspection lens tends to increase, when (a) an image height is large and (b) a flaw that light is intensively scattered in the elevation angle direction, the inspection lens becomes susceptible to the wavefront aberration. <P>SOLUTION: The device for inspecting the flaw on a substrate includes following means (1) a light source such as laser and an optical illumination system, (2) a pupil surface observing system or a wavefront aberration measuring method capable of measuring the wavefront aberration of an optical detection system lens, (3) a two-dimensional spatial filter capable of shielding light on a region of the pupil surface with large wavefront aberration, (4) one or more flaw detecting optical systems with the (2) and (3) for detecting scattered light and an optical detector, and (5) a point light source used for wavefront aberration measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光を用いて得られた被検査対象物の画像と参照画像とを比較し、その差異から微細パターン欠陥や異物などを検出する方法及び装置にかかわり、特に半導体ウェハ、ホトマスク、液晶等の外観検査を行う方法、装置、及びシステムに関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for comparing an image of an object to be inspected obtained using light with a reference image, and detecting fine pattern defects, foreign matters, etc. from the difference, and in particular, semiconductor wafers, photomasks, liquid crystals The present invention relates to a method, an apparatus, and a system for performing an appearance inspection such as the above.

半導体デバイスの製造では、半導体デバイスが形成される基板（ウェハ）を数百に上る製造工程で処理して製品となる。各工程では基板（ウェハ）上に異物が付着したり、パターン形成の工程ばらつき等によってパターン欠陥が生じるが、これらは半導体デバイスが不良品となる原因である。また半導体デバイスの欠陥検査システムでは、パターンの微細化の進展に伴って、より微細な欠陥や異物を検出するだけではなく、興味のある対象（ＤＯＩ (Defect Of Interest)）の検出が求められると同時に、多種のDOIや検出したくない欠陥を分類に対するニーズが高まっている。このようなニーズに応えるために、近年複数の検出光学系及び画像処理系（以下、検出ヘッドと呼ぶ）を備え、各検出光学系での検出信号を用いることにより、検出可能な欠陥種の増加及び欠陥検出性能向上が図った欠陥検査装置が開発・製造販売されるようになり、このような新しい欠陥検査装置が半導体製造ラインに適用されつつある。   In manufacturing a semiconductor device, a substrate (wafer) on which the semiconductor device is formed is processed into a product by several hundred manufacturing steps. In each process, foreign matter adheres to the substrate (wafer) or pattern defects occur due to variations in the pattern formation process. These are the causes of defective semiconductor devices. Moreover, in the defect inspection system for semiconductor devices, with the progress of pattern miniaturization, it is required not only to detect finer defects and foreign objects but also to detect objects of interest (DOI (Defect Of Interest)). At the same time, there is a growing need for classification of various DOIs and defects that you do not want to detect. In order to meet such needs, in recent years, a plurality of detection optical systems and image processing systems (hereinafter referred to as detection heads) are provided, and the number of defect types that can be detected is increased by using detection signals in each detection optical system. In addition, defect inspection apparatuses with improved defect detection performance have been developed, manufactured and sold, and such new defect inspection apparatuses are being applied to semiconductor manufacturing lines.

半導体デバイスの欠陥検査装置は、例えばリソ工程、成膜工程、エッチ工程等の工程において発生したパターン欠陥や異物を、該工程が完了した後の基板表面を検査することによって検出し、該工程の装置のクリーニング実施指令を出したり、既に致命的な欠陥が生じた状態の基板を次工程以降に流すことによる不良品の発生を、早期に検出するのに使用する。   A semiconductor device defect inspection apparatus detects, for example, pattern defects and foreign matters generated in processes such as a lithographic process, a film forming process, and an etch process by inspecting a substrate surface after the process is completed. This command is used to promptly detect the occurrence of defective products by issuing a cleaning execution command for the apparatus or by flowing a substrate in which a fatal defect has already occurred in the subsequent process.

前の工程で所定の処理が施された半導体デバイスを形成途中の基板は、検査装置にロードされる。半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）の表面の画像が撮像取得され、該画像をもとに、特開２００３−８３９０７号公報、特開２００３−９８１１３号公報、特開２００３−２７１９２７号公報等に記載されているような欠陥信号判定しきい値欠陥判定処理を行うことによって欠陥判定が行われ、基板上の欠陥個数他が出力される。   The substrate in the process of forming the semiconductor device that has been subjected to the predetermined processing in the previous step is loaded into the inspection apparatus. An image of the surface of the substrate (wafer) in the process of forming the semiconductor device is captured and acquired, and based on the image, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-83907, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-98113, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-271927, etc. The defect determination is performed by performing the defect signal determination threshold defect determination process described in the above, and the number of defects on the substrate and the like are output.

予め設定した欠陥個数しきい値Ncに対し、該検出欠陥個数Ntが小さい場合には、そのまま次工程へ送付する。欠陥個数Ntが大きい場合には、前工程装置のクリーニング実施指令を出した後、基板の再生可否を判断する。基板が再生可能と判断された場合には、洗浄工程にて基板を洗浄した後、再度本検査工程を通して次工程へ送付する。   If the detected defect number Nt is smaller than the preset defect number threshold value Nc, it is sent to the next process as it is. If the number of defects Nt is large, whether or not the substrate can be regenerated is determined after issuing a cleaning execution command for the pre-process apparatus. If it is determined that the substrate can be regenerated, the substrate is cleaned in the cleaning process and then sent again to the next process through the inspection process.

被検査対象である半導体デバイスを形成途中の基板（ウェハ）は、図７に示すように同一パターンを持つ部分１および１’（以下ダイと呼ぶ）が規則的に並んでいる。本発明が対象としている欠陥検査方法及び欠陥検査装置は、隣接するダイ同士でダイ内座標が同一である位置の画像を比較して、両者の差をもとに欠陥検出判定するものである。   A substrate (wafer) in the process of forming a semiconductor device to be inspected has portions 1 and 1 '(hereinafter referred to as dies) having the same pattern regularly arranged as shown in FIG. The defect inspection method and the defect inspection apparatus targeted by the present invention compare the images at positions where the in-die coordinates are the same between adjacent dies, and perform defect detection determination based on the difference between the two images.

上記収差が原因で生ずる欠陥検出性能低下に対応するため、特開２００６−２５０７３９号公報にあるように、収差を補正する光学系を備えた欠陥検査装置が提案されている。一般に収差は、対物レンズ視野内の位置によって異なる一方、収差補正光学系で補正が可能な収差は１種類のみであり、例えばＣＤドライブやＤＶＤドライブ等のピックアップ光学系については、視野中心のみ収差補正ができれば十分性能が発揮されるため、上記の収差補正光学系を適用することで格段の性能向上が認められる。しかしながら半導体検査装置では、スループット向上のため、μｍレベルの空間分解能を保ちつつ数ｍｍ以上の非常に広い視野を用いて検査を行うのが一般的であり、上記収差補正光学系では収差を補正しきれないという課題があった。   In order to cope with the defect detection performance degradation caused by the aberration, a defect inspection apparatus having an optical system for correcting the aberration has been proposed as disclosed in JP-A-2006-250739. In general, aberrations vary depending on the position in the objective lens field of view, but there is only one type of aberration that can be corrected by the aberration correction optical system. For example, for a pickup optical system such as a CD drive or DVD drive, only the center of the field is corrected. Therefore, if the above aberration correction optical system is applied, a significant improvement in performance is recognized. However, in order to improve throughput in a semiconductor inspection apparatus, it is common to perform inspection using a very wide field of view of several millimeters or more while maintaining a spatial resolution of μm level. The aberration correction optical system corrects aberrations. There was a problem that I could not finish.

特開2003−83907号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-83907 特開2003−98113号公報JP 2003-98113 A 特開2003−271927号公報JP 2003-271927 A 特開2006−250739号公報JP 2006-250739 A

上記のように、半導体欠陥検査システムでは、より微細なＤＯＩの検出、及び高速検査に対する要求の高まる一方、製造ラインには複数台の検査装置が配置されることが多く、装置間の検査感度一致度（マッチング）向上が強く求められている。   As described above, in semiconductor defect inspection systems, demands for finer DOI detection and high-speed inspection are increasing. On the other hand, a plurality of inspection apparatuses are often arranged on a production line, and inspection sensitivity between apparatuses is consistent. There is a strong demand for improved matching.

また従来の半導体欠陥検査システムでは、検査レンズの波面収差は欠陥検出感度を低下させる傾向があり、波面収差の装置間差が、検査感度一致度を下げる原因の一つとなっていた。特に検査レンズの外側は波面収差が大きくなる傾向があるため、(a)像高が高い場合、(b)光が低仰角方向へ強く散乱される欠陥を検出する場合、対物レンズの収差の影響を受けやすくなっている。   Further, in the conventional semiconductor defect inspection system, the wavefront aberration of the inspection lens tends to decrease the defect detection sensitivity, and the difference between the wavefront aberrations between the devices has been one of the causes of decreasing the inspection sensitivity coincidence. The wavefront aberration tends to increase especially on the outside of the inspection lens. (A) When the image height is high, (b) When detecting defects in which light is strongly scattered in the low elevation direction, the influence of the aberration of the objective lens It is easy to receive.

本発明の目的は、光学式の欠陥検査装置において、対物レンズの収差の装置間差の影響を受けることなく、複数の検査装置間で検査感度のばらつきが少ない欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a defect inspection method and an apparatus therefor in which there is little variation in inspection sensitivity among a plurality of inspection apparatuses without being affected by the difference between the aberrations of the objective lens in the optical defect inspection apparatus. There is.

上記した目的を達成するために、本発明では、検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、テーブル手段に保持された試料の表面を照明する照明手段と、照明手段で照明された試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、検出光学系手段で検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、テーブル手段と照明手段と検出光学系手段と信号処理手段とを制御する制御手段とを備えた欠陥検査装置において、照明手段にはテーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を備え、検出光学系手段の瞳面観察部は、点光源部から射出され対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、照明手段で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを更に備えて構成した。   In order to achieve the above object, in the present invention, a table means that holds a sample to be inspected and is movable in a plane, an illumination means that illuminates the surface of the sample held by the table means, and an illumination means. Detection optical system means having a detection unit for collecting and detecting scattered light from the illuminated sample with an objective lens and a pupil plane observation unit for observing the pupil plane of the objective lens, and a sample detected by the detection optical system unit A defect inspection apparatus comprising a signal processing means for detecting a defect on a sample by processing a detection signal of scattered light from a light source, and a control means for controlling a table means, an illumination means, a detection optical system means, and a signal processing means The illumination means comprises a point light source forming part for forming a point light source at the same height as the surface of the sample held by the table means, and the pupil plane observation part of the detection optical system means is a point light source part Is emitted through the objective lens A wavefront observation system for observing a wavefront of the objective lens on the pupil plane of the objective lens and an intensity distribution on the pupil plane of the objective lens of the scattered light generated from the sample illuminated by the illumination means and transmitted through the objective lens And a light intensity distribution observation system.

また、上記目的を達成するために、本発明では、光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、光を照射された試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、検出した試料からの散乱光の検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて対物レンズを透過した光の対物レンズの瞳面上における波面を観察し、照明光で照明された試料から発生して対物レンズを透過した散乱光の対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報と観察して得た対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて空間フィルタの遮光パターンを調整するようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, the light emitted from the light source is irradiated onto the surface of the sample to be inspected, and is collected by the objective lens among the scattered light generated from the sample irradiated with the light. In a defect inspection method for detecting a scattered light transmitted through a spatial filter having a light shielding pattern and processing a detection signal of the detected scattered light from the detected sample to detect a defect on the sample, the defect inspection method has the same height as the surface of the sample. Observe the wavefront on the pupil plane of the objective lens, which is emitted from a point-shaped light source placed at the position and transmitted through the objective lens, and the scattered light generated from the sample illuminated by the illumination light and transmitted through the objective lens Observe the intensity distribution on the pupil plane of the objective lens and use the information on the wavefront on the pupil plane of the objective lens obtained by observation and the spatial filter using the information on the wavefront on the pupil plane of the objective lens obtained by observation Shading putter It was to adjust.

本願発明によれば、波面収差の影響が低減されて欠陥検出感度を向上させることができる。さらに、波面収差が原因で生じる装置間の欠陥検査感度の差(機差)を低減させることが可能になり、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。   According to the present invention, the influence of wavefront aberration is reduced and the defect detection sensitivity can be improved. Furthermore, it becomes possible to reduce the difference (instrumental difference) in defect inspection sensitivity between devices caused by wavefront aberration, and compare the inspection data between multiple inspection devices to generate defects in each process processing device It becomes possible to manage the situation correctly.

欠陥検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of a defect inspection apparatus. 円錐曲面レンズによりウェハのｙ軸方向に対してφ回転し、ｚ時期方向にα傾斜した方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conical curved lens showing a configuration in which a conical curved lens rotates φ with respect to the y-axis direction of the wafer and illuminates a linear region in the y-axis direction on the wafer from a direction inclined by α in the z timing direction. is there. 円錐曲面レンズによりｙ軸に沿った方向からウェハ上のｙ軸方向の線状の領域を照明する構成を示す円錐曲面レンズとの斜視図である。It is a perspective view with a conical curved lens which shows the structure which illuminates the linear area | region of the y-axis direction on a wafer from the direction along a y-axis with a conical curved lens. 基板の検査工程の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the test | inspection process of a board | substrate. 基板の検査条件の設定の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the setting of the inspection condition of a board | substrate. 基板の検査方法の基板検査工程のフローのうち検査装置の検出光学系、画像処理系、制御処理系の動作の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of operation | movement of the detection optical system of an inspection apparatus, an image processing system, and a control processing system among the flows of the board | substrate inspection process of the board | substrate inspection method. 基板の検査工程の欠陥判定処理の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the defect determination process of the test | inspection process of a board | substrate. ウェハ上の隣接するダイ間の同一形状パターンを示すウェハの平面図である。It is a top view of a wafer showing the same shape pattern between adjacent dies on a wafer. ウェハ上に多数形成されたダイを撮像して得られる参照パターンと検査パターンとの関係を示すウェハの平面図である。It is a top view of the wafer which shows the relationship between the reference pattern obtained by imaging many die | dyes formed on the wafer, and an inspection pattern. 差画像と差画像のＡ−Ａライン上の画像信号を示す図である。It is a figure which shows the image signal on the AA line of a difference image and a difference image. 点光源形成光学系の概略の構成及び搬送系との関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the general | schematic structure of a point light source formation optical system, and the relationship with a conveyance system. 点光源形成光学系の出射側の概略の構成を示す正面の断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the outline of the output side of a point light source formation optical system. 検出光学系中の対物レンズの収差を実測する処理の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the process which measures the aberration of the objective lens in a detection optical system. 瞳面に設置された空間フィルタにて収差が大きい領域を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the process which sets so that an area | region with a large aberration may be light-shielded with the spatial filter installed in the pupil surface. 波面収差と散乱光の強度分布を観察して得た画像及び空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。It is the figure of the GUI screen which displayed the image obtained by observing wavefront aberration and the intensity distribution of scattered light, and the light shielding pattern of a spatial filter. 波面収差の大きな領域及び散乱光強度の津用領域を空間フィルタでマスクした状態及びその時の空間フィルタの遮光パターンを表示したＧＵＩ画面の図である。It is a figure of the GUI screen which displayed the state which masked the area | region where a wavefront aberration is large, and the tsu area | region of scattered light intensity with the spatial filter, and the light shielding pattern of the spatial filter at that time. 瞳面に設置された空間フィルタにて、ウェハ上の一領域のパターンからの回折光を、遮光するように設定するA spatial filter installed on the pupil plane is set so as to block diffracted light from a pattern in one area on the wafer. 瞳面に設置された空間フィルタにて遮光する領域を設定するＧＵＩ画面の図である。It is a figure of the GUI screen which sets the area | region shielded with the spatial filter installed in the pupil surface. 遮光領域設定用の初期状態のＧＵＩ画面の図である。It is a figure of the GUI screen of the initial state for light shielding area setting. 遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む空間フィルタのピクセルを自動的に遮光領域と設定された状態を示すＧＵＩ画面の図である。It is a figure of a GUI screen which shows the state by which the pixel of the spatial filter containing the pixel whose luminance value is larger than a light-shielding threshold value was automatically set as the light-shielding area. 瞳面に設置された空間フィルタにてウェハ上の複数の領域のパターンからの回折光を遮光するように設定するSet so that the diffracted light from the pattern of multiple areas on the wafer is shielded by the spatial filter installed on the pupil plane 瞳面に設置された空間フィルタにて対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域およびパターンからの回折光を遮光するように設定する処理の流れを示したフロー図である。Set so that diffracted light from areas and patterns with large aberrations at specified points in the objective lens field based on aberrations at multiple image points in the objective lens field is shielded by a spatial filter installed on the pupil plane It is the flowchart which showed the flow of the process. 瞳面に設置された空間フィルタにて、対物レンズ視野内の複数の像点における収差をもとに、指定した対物レンズ視野内点の収差が大きい領域を遮光するように設定するＧＵＩ画面の図である。FIG. 5 is a GUI screen in which a spatial filter installed on the pupil plane is set so as to block a region where the aberration at the designated objective lens field point is large, based on the aberrations at a plurality of image points in the objective field. It is. 半導体デバイス製造ラインの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the semiconductor device manufacturing line.

以下、本発明の第１の実施例を、図１乃至図１７により説明する。
検査装置１のブロック図を図１Ａに示す。
検査装置１は、照明光学系１０、基板搬送系２０、検出光学系３０、フォーカス測定系５０、画像処理系６０、制御処理系８０、インターフェース系９０、瞳面観測系３１０を備えて構成されている。
照明光学系１０は、レーザ光源１１とビーム整形用のレンズ１２を備え、レーザ光源１１から出射された光をレンズ１２にて適宜整形して、被検査基板（ウェハ）１００上の線状の領域をほぼ均一な照度で照明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
A block diagram of the inspection apparatus 1 is shown in FIG. 1A.
The inspection apparatus 1 includes an illumination optical system 10, a substrate transport system 20, a detection optical system 30, a focus measurement system 50, an image processing system 60, a control processing system 80, an interface system 90, and a pupil plane observation system 310. Yes.
The illumination optical system 10 includes a laser light source 11 and a beam shaping lens 12, and appropriately shapes the light emitted from the laser light source 11 with the lens 12 to form a linear region on the substrate (wafer) 100 to be inspected. Is illuminated with almost uniform illuminance.

基板搬送系２０は、Ｘステージ２１、Ｙステージ２２、Ｚステージ２３、基板チャック２４、θステージ２５を備えている。また、基板チャック２４に隣接し、かつ、ウェハ表面とほぼ同じ高さに、後述する対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源１０９が載置されている。図１Ａに示した構成においては、基板チャック２４として、静電チャックを用いた場合を示している。   The substrate transport system 20 includes an X stage 21, a Y stage 22, a Z stage 23, a substrate chuck 24, and a θ stage 25. A point light source 109 for detecting wavefront aberration of an objective lens 31 described later is placed adjacent to the substrate chuck 24 and at substantially the same height as the wafer surface. In the configuration shown in FIG. 1A, the electrostatic chuck is used as the substrate chuck 24.

検出光学系３０は、対物レンズ３１、２次元空間フィルタ３２、結像レンズ３３、光センサ３５、Ａ／Ｄ変換ユニット３６を備えている。また、結像レンズ３３と光センサ３５の間に偏光フィルタ３４を設置してもよい。図１Ａでは、偏光フィルタ３４が含まれた構成図が示されている。さらに、２次元空間フィルタ３２には、遮光パターン形状を制御する空間フィルタ制御ユニット８６が接続されている。   The detection optical system 30 includes an objective lens 31, a two-dimensional spatial filter 32, an imaging lens 33, an optical sensor 35, and an A / D conversion unit 36. Further, a polarizing filter 34 may be installed between the imaging lens 33 and the optical sensor 35. In FIG. 1A, the block diagram including the polarizing filter 34 is shown. Furthermore, a spatial filter control unit 86 that controls the shape of the light shielding pattern is connected to the two-dimensional spatial filter 32.

瞳面観測系３１０は、対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布を観測できるように、レンズ３１１及び３１３、エリアセンサ３１５が構成されている。また、ビームスプリッタ３１８を介してエリアセンサ３１５と共役な位置にアレイレンズ３１６が設置され、エリアセンサ３１７と合わせてシャックハルトマン型の波面センサが構成されている。
フォーカス測定系５０は、照明光学系５１、検出光学系５２、光センサ５３、フォーカスずれ算出処理ユニット５４を備えている。 The pupil plane observation system 310 includes lenses 311 and 313 and an area sensor 315 so that the light intensity distribution on the Fourier transform plane of the objective lens 31 can be observed. An array lens 316 is installed at a position conjugate with the area sensor 315 via the beam splitter 318, and a Shack-Hartmann type wavefront sensor is configured together with the area sensor 317.
The focus measurement system 50 includes an illumination optical system 51, a detection optical system 52, an optical sensor 53, and a focus deviation calculation processing unit 54.

画像処理系６０は、隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１、ダイ間差画像を用いて欠陥判定・検出処理を行うデータ処理ユニット６２を備えている。   The image processing system 60 includes an adjacent die image position deviation information calculation unit 61 and a data processing unit 62 that performs defect determination / detection processing using the die difference image.

制御・処理系８０は、少なくとも搬送系２０を制御するための搬送系制御ユニット８１、照明光源制御ユニット８２、検出光学系３０で搬送系２０の動きと同期してフォーカス制御された画像を取得するためのセンサ制御ユニット８３、画像処理系６０から出力される欠陥情報６１１を用いて検出した欠陥の分類処理を実施する欠陥情報処理ユニット８４、そして全体をつかさどる制御ユニット８９を備えている。   The control / processing system 80 acquires an image whose focus is controlled in synchronization with the movement of the transport system 20 by at least the transport system control unit 81 for controlling the transport system 20, the illumination light source control unit 82, and the detection optical system 30. A sensor control unit 83, a defect information processing unit 84 for performing classification processing of defects detected using the defect information 611 output from the image processing system 60, and a control unit 89 for controlling the whole.

インターフェース系９０は、少なくとも制御・処理系８０にて処理・出力された欠陥情報６５０を蓄積するデータ蓄積部９１、検査条件設定や制御処理情報入力を実施する入力部９２、欠陥情報６５０や制御処理情報を表示したり照明条件・検査条件などをユーザが入力するのに用いる表示部９３を備えている。また、外部通信ライン９４を備え、外部のデータサーバ(図示せず)やデータ処理手段(図示せず)などにつながっていて検査結果のデータを出力したり、検査対象のウェハに関する情報(設計データ、プロセス処理データなど)を受け取ったりする。   The interface system 90 includes at least a data storage unit 91 for storing defect information 650 processed and output by the control / processing system 80, an input unit 92 for performing inspection condition setting and control processing information input, defect information 650, and control processing. A display unit 93 is provided for displaying information and for the user to input illumination conditions and inspection conditions. Also, an external communication line 94 is provided, which is connected to an external data server (not shown), data processing means (not shown), etc., and outputs inspection result data or information (design data) on the wafer to be inspected. , Process processing data, etc.).

次に、上記した構成におけるウェハ１００上の欠陥検査の動作について説明する。照明光学系１０の光源１１から出射された光は、レンズ１２を透過することにより長手方向には平行光で長手に直角な方向には集光されたシート状ビームに変形されて図１Ｂ又は図１Ｃに示すようなウェハ１００の表面の線状の領域１９９を照射する。
図１Ｂに、本実施例でウェハ１００上の線状の領域１９９を照明するためにレーザ光源１１から発射されたレーザを整形する整形用レンズ１２として用いられている円錐曲面レンズの効果について示す。 Next, the operation of defect inspection on the wafer 100 in the above configuration will be described. The light emitted from the light source 11 of the illumination optical system 10 passes through the lens 12 and is transformed into a sheet-like beam that is parallel in the longitudinal direction and condensed in the direction perpendicular to the longitudinal direction. A linear region 199 on the surface of the wafer 100 as shown in 1C is irradiated.
FIG. 1B shows the effect of the conical curved lens used as the shaping lens 12 for shaping the laser emitted from the laser light source 11 to illuminate the linear region 199 on the wafer 100 in this embodiment.

整形用レンズ１２である円錐曲面レンズは、ウェハ１００のｙ軸方向に対してφ回転し、かつｚ軸方向に角度α傾斜した方向から、ウェハ１００上のｙ軸方向に沿った線状の領域１９９に焦点を合わせてｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させたレーザ光を照射する。このときウェハ１００は、搬送系制御ユニット８１で制御されたＸステージ２１が一定の速度で移動することにより、ｘ軸方向に沿って一定の速度で移動し、レーザが照射されるウェハ１００上の線状の領域１９９がｘ軸方向に沿って走査される。   The conical curved lens which is the shaping lens 12 is a linear region along the y-axis direction on the wafer 100 from a direction rotated by φ with respect to the y-axis direction of the wafer 100 and inclined at an angle α in the z-axis direction. The laser beam focused on 199 is irradiated in parallel with the y-axis direction and converged in the x-axis direction. At this time, when the X stage 21 controlled by the transfer system control unit 81 moves at a constant speed, the wafer 100 moves at a constant speed along the x-axis direction, and the wafer 100 is irradiated with the laser. A linear region 199 is scanned along the x-axis direction.

一方、搬送系制御ユニット８１でＹステージ２２を制御してウェハ１００をｙ軸の方向に一定速度で移動させる場合には、ウェハ１００上で線状に照明される領域は、ウェハ１００の走査方向と直交する方向、すなわちほぼｘ軸方向に長く照明する。ここで円錐曲面レンズ１２を用いると、ウェハ１００上でｙ軸方向に短軸を、ｘ方向に長軸を持つ線状の領域１９９にあったスリット状ビームを形成することが可能である。   On the other hand, when the wafer stage 100 is moved at a constant speed in the y-axis direction by controlling the Y stage 22 by the transfer system control unit 81, the region illuminated linearly on the wafer 100 is the scanning direction of the wafer 100. Illuminates for a long time in the direction perpendicular to the direction, that is, in the direction of the x-axis. Here, when the conical curved lens 12 is used, it is possible to form a slit beam on the wafer 100 in a linear region 199 having a short axis in the y-axis direction and a long axis in the x-direction.

照明光のウェハ１００上の照射領域１９９と、光センサ３５の位置は、検出光学系３０を通して共役の位置になっている。線状の領域１９９を光センサ３５によって一括して検出することによって、ウェハ１００の表面画像３０１を高速に取得することが可能となっている。   The irradiation area 199 of the illumination light on the wafer 100 and the position of the optical sensor 35 are conjugate positions through the detection optical system 30. By detecting the linear region 199 collectively by the optical sensor 35, the surface image 301 of the wafer 100 can be acquired at high speed.

図１Ｃには、ウェハ１００上への照明光の入射方向とウェハ１００上の線状の照明領域の方向とが一致している場合の照明系を示す。この場合に用いる整形用レンズ１２８は、透過する光をｙ軸方向には平行でｘ軸方向には収束させ、ウェハ１００上の線状の照明領域のほぼ全域に亘って焦点が合うように整形用レンズ１２８の長手方向に順次焦点位置が変化する構造になっている。   FIG. 1C shows an illumination system when the incident direction of the illumination light on the wafer 100 and the direction of the linear illumination area on the wafer 100 coincide. The shaping lens 128 used in this case is shaped so that the transmitted light is parallel to the y-axis direction and converged in the x-axis direction, and is focused over almost the entire linear illumination area on the wafer 100. The focal position changes sequentially in the longitudinal direction of the lens for use 128.

上記に説明した照明光学系１０でウェハ１００を照明することにより、ウェハ１００の表面からは回折光及び散乱光が生じるが、このうち基板１００に形成されたパターンからの散乱光・回折光により対物レンズ３１の出射瞳位置に形成された回折光パターンを、この出射瞳位置または出射瞳位置と共役な関係にある位置に配置された空間フィルタ３２で遮光し、この空間フィルタ３２で遮光されずに空間フィルタ３２を透過した散乱光を結像レンズ３３で偏光フィルタ３４を介して第１の検出光学系３０の光センサ３５の検出面上に結像させて光センサ３５で検出する。光センサ３５は散乱光を検出し光電変換して検出した散乱光の強度に応じたアナログ信号を出力し、これをＡ／Ｄ変換ユニット３６でデジタル信号に変換することにより、表面画像３０１が得られる。   By illuminating the wafer 100 with the illumination optical system 10 described above, diffracted light and scattered light are generated from the surface of the wafer 100, and among these, the scattered light and diffracted light from the pattern formed on the substrate 100 are used for the objective. The diffracted light pattern formed at the exit pupil position of the lens 31 is shielded by the spatial filter 32 arranged at the exit pupil position or a position conjugate with the exit pupil position, and is not shielded by the spatial filter 32. The scattered light transmitted through the spatial filter 32 is imaged by the imaging lens 33 on the detection surface of the optical sensor 35 of the first detection optical system 30 via the polarizing filter 34 and detected by the optical sensor 35. The optical sensor 35 detects the scattered light, photoelectrically converts it, outputs an analog signal corresponding to the intensity of the scattered light detected, and converts it to a digital signal by the A / D conversion unit 36 to obtain a surface image 301. It is done.

得られた表面画像３０１は隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理されて、図７Ｂに示すように、表面画像３０１と隣接ダイの同一領域を撮像して得られた画像３０２からダイ間の差画像３０３を算出し、データ処理ユニット６２に送られてこの差画像３０３を用いて欠陥判定・検出処理を行う。さらに、検出した欠陥について欠陥の特徴量（欠陥のサイズ、形状、座標等）を抽出し、この抽出した特徴量の情報を用いて欠陥を分類する。得られた処理結果を欠陥情報６１１(図１参照)として制御・処理系８０に伝送する。欠陥情報６１１には、欠陥座標の他に、欠陥特徴量、欠陥画像、及び検査画像などが含まれる。以上が検出光学系３０及び画像処理系６０の動作フローである。   The obtained surface image 301 is processed by the adjacent die inter-image image positional deviation information calculating unit 61, and as shown in FIG. The difference image 303 is calculated, sent to the data processing unit 62, and defect determination / detection processing is performed using the difference image 303. Further, the feature amount (defect size, shape, coordinates, etc.) of the defect is extracted from the detected defect, and the defect is classified using the extracted feature amount information. The obtained processing result is transmitted to the control / processing system 80 as defect information 611 (see FIG. 1). The defect information 611 includes a defect feature amount, a defect image, and an inspection image in addition to the defect coordinates. The operation flow of the detection optical system 30 and the image processing system 60 has been described above.

ここで空間フィルタ３２としてＭＥＭＳ（微小電気機械素子）シャッターアレイを用いても良い。この場合、散乱光の偏光特性が空間フィルタ３２によって失われないため、偏光フィルタ３４を併用することで、より高感度な欠陥検査が可能となる。   Here, a MEMS (micro electro mechanical element) shutter array may be used as the spatial filter 32. In this case, since the polarization characteristic of the scattered light is not lost by the spatial filter 32, a defect inspection with higher sensitivity can be performed by using the polarization filter 34 together.

次に、制御処理系８０及びインターフェース系９０の動作フローを説明する。
画像処理系６０から伝送された欠陥情報６１１を各欠陥の座標情報を用いて同一欠陥を判定してマージした後、入出力手段９２及び蓄積手段９１を通してファイル情報として出力されたり、ディスプレイ９３の画面上に画面出力される。 Next, the operation flow of the control processing system 80 and the interface system 90 will be described.
After the defect information 611 transmitted from the image processing system 60 is merged by determining the same defect using the coordinate information of each defect, it is output as file information through the input / output means 92 and the storage means 91, or the screen of the display 93 Screen output above.

次に、本発明に関わる検査装置を用いた基板検査工程のフローを、図２を用いて説明する。
ウェハ１００が検査装置１にロードされ（Ｓ２０１）基板チャック２４で保持される。検査装置１はアライメント動作することにより（Ｓ２０２）、ウェハ１００の傾きをなくすと同時に、ウェハの基準点（ノッチ）を検出してウェハ原点座標を求める（Ｓ２０３）。 Next, the flow of the substrate inspection process using the inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The wafer 100 is loaded into the inspection apparatus 1 (S201) and held by the substrate chuck 24. By performing an alignment operation (S202), the inspection apparatus 1 eliminates the tilt of the wafer 100, and at the same time detects the reference point (notch) of the wafer and obtains the wafer origin coordinate (S203).

次に、搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を一定の速度で移動させることによりウェハ１００を照明光学系１０及び検出光学系３０に対して走査して（Ｓ２０４）、照明光学系１０からの照明光により線状の領域が照明されたウェハ１００の表面近傍の光学的画像３０１（図７参照）を検出光学系３０で撮像して取得する（Ｓ２０５）。得られた画像をもとに、画像処理系６０でウェハ１００の表面近傍の欠陥及び異物の有無を欠陥判定処理（Ｓ２０６）を行うことによって実施する。なお、表面近傍の光学的画像３０１の取得が完了し次第、ウェハ１００は検査装置１からアンロードされ（Ｓ２０７）、検査結果が出力される（Ｓ２０８）。
本発明に関わる検査装置を用いた基板検査条件の設定フローを図３に示す。
まず被検査ウェハ１００のダイサイズや配列等の基本的な設計情報を外部通信ライン９４を介して外部の設計データサーバから入力する(Ｓ３０１)。次に、入力した設計情報に基づいて照明角度(方位、仰角)や照明偏光などの照明条件を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０２)。次に、空間フィルタ設定以外の検出光学条件(光学倍率、検光の有無等)を表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０３)。欠陥処理パラメータを表示部９３の入力画面上で設定する(Ｓ３０４)。被検査ウェハ１００が装置にロード済でなければウェハ１００をロードし(Ｓ３０５)、アライメントを合わせる(Ｓ３０６)。次に、ウェハ１００上のパターンのうち、空間フィルタで回折光を除去したいパターンのある領域が、照明光が照射される領域に入るようにウェハを移動させる(Ｓ３０７)。 Next, the wafer 100 is scanned with respect to the illumination optical system 10 and the detection optical system 30 by moving the X stage 21 at a constant speed by the transfer system control unit 81 (S204), and illumination from the illumination optical system 10 is performed. An optical image 301 (see FIG. 7) in the vicinity of the surface of the wafer 100 in which the linear area is illuminated with light is captured and acquired by the detection optical system 30 (S205). Based on the obtained image, the image processing system 60 carries out defect determination processing (S206) for the presence of defects and foreign matter near the surface of the wafer 100. Note that as soon as the acquisition of the optical image 301 in the vicinity of the surface is completed, the wafer 100 is unloaded from the inspection apparatus 1 (S207), and the inspection result is output (S208).
A setting flow of substrate inspection conditions using the inspection apparatus according to the present invention is shown in FIG.
First, basic design information such as the die size and arrangement of the wafer 100 to be inspected is input from an external design data server via the external communication line 94 (S301). Next, illumination conditions such as an illumination angle (azimuth and elevation angle) and illumination polarization are set on the input screen of the display unit 93 based on the input design information (S302). Next, detection optical conditions (optical magnification, presence / absence of light detection, etc.) other than the spatial filter setting are set on the input screen of the display unit 93 (S303). Defect processing parameters are set on the input screen of the display unit 93 (S304). If the wafer 100 to be inspected has not been loaded on the apparatus, the wafer 100 is loaded (S305) and aligned (S306). Next, of the patterns on the wafer 100, the wafer is moved so that an area having a pattern from which diffracted light is to be removed by a spatial filter enters an area irradiated with illumination light (S307).

次に、検出光学系３０のフーリエ変換面に形成されるフーリエ変換面画像を瞳面観察系３１０で撮像して表示部９３の画面上に表示し、このフーリエ変換面画像が表示された表示部９３画面上で空間フィルタ３２の遮光領域を設定する(Ｓ３０８)。   Next, the Fourier transform plane image formed on the Fourier transform plane of the detection optical system 30 is picked up by the pupil plane observation system 310 and displayed on the screen of the display section 93, and the display section on which the Fourier transform plane image is displayed. The light shielding area of the spatial filter 32 is set on the 93 screen (S308).

あらかじめ収差の大きさに応じて設定した遮光領域と、前段で設定した遮光領域を足し合わせた領域を検査時の遮光領域として設定する（Ｓ３０９）。なお、この遮光領域の設定の仕方については、後述する。
以上で設定された検査条件でウェハを試し検査し（Ｓ３１０）、十分な欠陥検出感度が達成できれば基板検査条件設定を終了する。 A region obtained by adding the light shielding region set in advance according to the magnitude of the aberration and the light shielding region set in the previous stage is set as a light shielding region at the time of inspection (S309). A method for setting the light shielding area will be described later.
The wafer is trial-inspected under the inspection conditions set as described above (S310), and the substrate inspection condition setting is completed if sufficient defect detection sensitivity can be achieved.

図４に、被検査基板表面をスリット状ビームで照明し光センサ３５としてＴＤＩセンサ（時間遅延積分型センサ）を用いて基板表面の検査画像を検出する場合の、動作フローを示す。   FIG. 4 shows an operation flow when the surface of the substrate to be inspected is illuminated with a slit beam and an inspection image on the surface of the substrate is detected using a TDI sensor (time delay integration type sensor) as the optical sensor 35.

まず基板１００を検査装置１の搬送系２０にロードし、ウェハチャック３４にて基板１００を固定する（Ｓ４０１）。次に基板１００上のアライメントマーク（図示せず）を用いて、ウェハアライメントを実施し、基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットと傾きを測定する（Ｓ４０２）。   First, the substrate 100 is loaded onto the transport system 20 of the inspection apparatus 1 and the substrate 100 is fixed by the wafer chuck 34 (S401). Next, wafer alignment is performed using an alignment mark (not shown) on the substrate 100, and the offset and inclination between the coordinates on the substrate 100 and the coordinates of the substrate scanning system are measured (S402).

基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも大きい場合には、搬送系制御ユニット８１でθステージ２５を制御してウェハチャック３４で固定された基板１００の傾きがほぼ０になるように調整した後、基板１００のアライメントを再度実施して基板１００上の座標と基板走査系の座標とのオフセットを再度測定する。測定の結果、基板１００の傾きが予め設定した角度しきい値よりも小さくなったら次のステップへ進む。
次に、図３のフロー図で説明したような手順で初期設定したように空間フィルタを制御して、予め設定した領域を遮光する（Ｓ４０３）。 When the tilt of the substrate 100 is larger than a preset angle threshold value, the transport system control unit 81 controls the θ stage 25 so that the tilt of the substrate 100 fixed by the wafer chuck 34 becomes almost zero. After the adjustment, the alignment of the substrate 100 is performed again, and the offset between the coordinates on the substrate 100 and the coordinates of the substrate scanning system is measured again. As a result of the measurement, if the inclination of the substrate 100 becomes smaller than a preset angle threshold value, the process proceeds to the next step.
Next, the spatial filter is controlled as initially set in the procedure described with reference to the flowchart of FIG. 3, and the preset area is shielded (S403).

次に搬送系制御ユニット８１でＸステージ２１を制御してＸステージ２１を一定の速度で走査する（Ｓ４０４）。Ｘステージ２１はウェハ上の検査対象領域にスリット状ビームが照射されている間はほぼ等速で移動させる。
スリット状ビームの照明領域がウェハ上になる範囲で、レーザ光源１１のシャッタ（図示せず）を開け、スリット状に成形したビームによるウェハ上の線状の領域の照明を実施する（Ｓ４０５）。 Next, the transport stage control unit 81 controls the X stage 21 to scan the X stage 21 at a constant speed (S404). The X stage 21 is moved at a substantially constant speed while the slit beam is irradiated on the inspection target area on the wafer.
The shutter (not shown) of the laser light source 11 is opened within a range where the illumination area of the slit beam is on the wafer, and illumination of the linear area on the wafer is performed with the beam shaped into the slit shape (S405).

Ｘステージ２１の走査に同期してＴＤＩセンサによるウェハ１００からの散乱光の検出を動作させ、基板１００の表面画像３０１を一括して取得する（Ｓ４０６）。
Ｘステージ２１の１回の走査が完了したら、予め指示しておいた基板上の測定領域全体の基板表面画像が取得するまで（Ｓ４０７）、光センサで一括して測定できる幅だけＹステージ２２を移動させ（Ｓ４０８）、Ｘステージ２１の走査を繰返し実施する。完了したら基板１００をアンロードして（Ｓ４０９）、検査を終了する。 The detection of scattered light from the wafer 100 by the TDI sensor is operated in synchronization with the scanning of the X stage 21, and the surface image 301 of the substrate 100 is collectively acquired (S406).
When one scan of the X stage 21 is completed, the Y stage 22 is moved by a width that can be measured collectively by the optical sensor until a substrate surface image of the entire measurement region on the substrate designated in advance is acquired (S407). The X stage 21 is repeatedly scanned (S408). When completed, the substrate 100 is unloaded (S409), and the inspection is terminated.

次に図５及び図６を用いて欠陥判定処理のフローの例について説明する。
まずＸステージ２１を連続的に一定の速度で動させながら順次取得した検査画像３０１、参照画像となる隣接ダイ画像３０２とを画像処理系６０の隣接ダイ間画像位置ずれ情報算出ユニット６１で処理して求めた両者間の位置ずれ情報を用いて検査画像３０１と参照画像３０２との位置を合わせ、この位置を合わせた両画像間の差画像３０３を算出（Ｓ５０１）することを、ｘステージ１回走査分（以下１列分と呼ぶ）だけ繰り返す。 Next, an example of the flow of defect determination processing will be described with reference to FIGS.
First, the inspection image 301 acquired sequentially while the X stage 21 is continuously moved at a constant speed and the adjacent die image 302 serving as a reference image are processed by the adjacent die image position deviation information calculation unit 61 of the image processing system 60. Using the positional deviation information between the two, the positions of the inspection image 301 and the reference image 302 are matched, and the difference image 303 between the two images that have been matched is calculated (S501). Repeat for scanning (hereinafter referred to as one column).

次に、１列分の複数ダイの同一部分に相当する場所の差画像３０３の明るさのばらつき量を各画素ごとに算出する（Ｓ５０２）。
次に、ユーザインタフェースを用いて予め設定しておいた係数αを上記明るさばらつきσに掛け合わせることによって、注目している画素の欠陥判定しきい値Ｔを決定する（Ｓ５０３）。
そして、決定した欠陥判定しきい値Ｔと差画像３０３の明るさの絶対値Ｌを各画素ごとに比較し、欠陥判定しきい値Ｔを差画像の明るさの絶対値が上回った場合、その画素位置に相当する基板１００上座標に欠陥が存在すると判定する（Ｓ５０４）。 Next, the amount of variation in brightness of the difference image 303 at a location corresponding to the same portion of a plurality of dies for one column is calculated for each pixel (S502).
Next, the defect determination threshold value T of the pixel of interest is determined by multiplying the brightness variation σ by a coefficient α set in advance using the user interface (S503).
Then, the determined defect determination threshold value T and the absolute value L of the brightness of the difference image 303 are compared for each pixel, and when the defect determination threshold value T exceeds the absolute value of the brightness of the difference image, It is determined that a defect exists in the coordinates on the substrate 100 corresponding to the pixel position (S504).

このフローを、予め指定した検査領域の画像、もしくは取得された基板１００上の全ての検査画像について、繰返し処理することによって、基板１００上の欠陥判定及び欠陥座標を算出する。
なお上記では、隣接ダイ間画像の差画像３０３を求めた後に明るさばらつきσを求め、明るさばらつきσからしきい値Ｔを算出し、このしきい値Ｔをもとに欠陥の判定を実施しているが、欠陥の判定方法は、特許文献１に記載されているような、隣接する２つの領域の画像の画像明るさを合わせこんだ後、上記処理と同様に差画像を算出して欠陥判定を実施する方法や、特許文献３に記載されているような、検査対称画像と参照画像の明るさやコントラストなどの特徴を軸に持つ多次元空間に投票したデータをもとに欠陥判定を実施する方法であっても良く、すなわち検査対象画像と参照画像明るさ情報に基づいて欠陥判定するものであれば良い。 This flow is repeatedly processed for an image of an inspection area designated in advance or for all acquired inspection images on the substrate 100, thereby calculating defect determination and defect coordinates on the substrate 100.
In the above, after obtaining the difference image 303 between the adjacent die images, the brightness variation σ is obtained, the threshold value T is calculated from the brightness variation σ, and the defect is determined based on the threshold value T. However, as described in Patent Document 1, after determining the image brightness of two adjacent areas as described in Patent Document 1, the defect determination method calculates a difference image in the same manner as the above process. Defect determination based on a method of performing defect determination or data voted on a multidimensional space having characteristics such as brightness and contrast of the inspection symmetrical image and the reference image as described in Patent Document 3 Any method may be used as long as the defect is determined based on the inspection target image and the reference image brightness information.

次に、検査に先立って行う、対物レンズ３１の波面収差を検出し、その分布を補正する方法について説明する。
先ず図１８を用いて、対物レンズ３１の波面収差を検出するための点光源を形成する点光源形成光学系１０９について説明する。
点光源形成光学系１０９は、カップリングレンズ１９２、光ファイバー１９３、コリメートレンズ１９５、集光レンズ１９６、視野絞り１９７を備えて構成される。
この点光源形成光学系１０９には、レーザ光源１１から発射されたレーザを用いる。すなわち、レーザ光源１１から出力されたレーザをレーザの光路に対して出し入れ可能に設置されたミラー１９１で反射させてカップリングレンズ１９２に入射させ、カップリングレンズ１９２を用いて光ファイバー１９３の一端に導光する。この光ファイバー１９３に入射したレーザを光ファイバー１９３のもう一方の端から出力させてレンズ１９５でコリメートし、対物レンズ３１よりもＮＡの大きいレンズ１９６で集光し、このレンズ１９６の焦点近傍に設置した視野絞り１９７に設けた開口１９８を通過させ、視野絞りを出てきた光を点光源１０９として用いる。この視野絞り１９７の位置は、搬送系２０に保持された状態のウェハ１００の表面高さとほぼ同じになるように設定する。 Next, a method of detecting the wavefront aberration of the objective lens 31 and correcting the distribution performed prior to the inspection will be described.
First, the point light source forming optical system 109 for forming a point light source for detecting the wavefront aberration of the objective lens 31 will be described with reference to FIG.
The point light source forming optical system 109 includes a coupling lens 192, an optical fiber 193, a collimator lens 195, a condenser lens 196, and a field stop 197.
The point light source forming optical system 109 uses a laser emitted from the laser light source 11. That is, the laser output from the laser light source 11 is reflected by a mirror 191 installed so as to be able to enter and exit the laser light path, is incident on the coupling lens 192, and is guided to one end of the optical fiber 193 using the coupling lens 192. Shine. A laser incident on the optical fiber 193 is output from the other end of the optical fiber 193, collimated by the lens 195, condensed by a lens 196 having a NA larger than that of the objective lens 31, and a field of view installed near the focal point of the lens 196. The light that has passed through the aperture 198 provided in the diaphragm 197 and has exited the field diaphragm is used as the point light source 109. The position of the field stop 197 is set so as to be substantially the same as the surface height of the wafer 100 held in the transport system 20.

点光源形成光学系１０９の構成は、本実施例では簡単のため上記の通りとしたが、他に良く知られている方法でもよい。
また、点光源形成光学系１０９は基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接して設置されている構成として説明したが、基板搬送系２０に着脱可能な構成として、波面収差計測時に基板搬送系２０の基板チャック２４に隣接させて設置し、ウェハ１００の検査時には基板搬送系から取り外すようにしてもよい。 The configuration of the point light source forming optical system 109 is as described above for simplicity in this embodiment, but other well-known methods may be used.
Further, the point light source forming optical system 109 has been described as being configured adjacent to the substrate chuck 24 of the substrate transport system 20, but as a configuration that can be attached to and detached from the substrate transport system 20, the substrate transport system 20 at the time of wavefront aberration measurement. It may be installed adjacent to the substrate chuck 24 and removed from the substrate transfer system when the wafer 100 is inspected.

次に、図８を用いて収差を実測する処理のフローの例について説明する。
先ず、点光源形成光学系１０９の視野絞り１９７の開口部１９８から検査に使用する光と同一の波長を持つ光、即ちレーザ光源１１から発射されてミラー１９１で反射されてカップリングレンズ１９２を介して光ファイバー１９３に入射したレーザを出射させる（Ｓ８０１）。
この視野絞り１９７の開口部１９８から出射して対物レンズを透過したレーザ光を瞳面測定系３１０で観察して波面収差を検出するが、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、波面収差の分布を知るために、予め設定しておいた対物レンズ３１の視野内の複数の像点での収差を測定する。そこで、該当する視野内の像点に視野絞り１９７の開口部１９８がほぼ位置するように、搬送系２０を駆動して各ステージの位置を制御する（Ｓ８０２）。 Next, an example of a flow of processing for actually measuring aberration will be described with reference to FIG.
First, light having the same wavelength as the light used for inspection from the opening 198 of the field stop 197 of the point light source forming optical system 109, that is, emitted from the laser light source 11, reflected by the mirror 191, and passed through the coupling lens 192. Then, the laser incident on the optical fiber 193 is emitted (S801).
The laser beam emitted from the opening 198 of the field stop 197 and transmitted through the objective lens is observed by the pupil plane measurement system 310 to detect the wavefront aberration. However, the wavefront aberration varies depending on the position of the objective lens 31 in the field of view. In order to know the distribution of wavefront aberration, the aberration at a plurality of image points within the field of view of the objective lens 31 set in advance is measured. Therefore, the transport system 20 is driven to control the position of each stage so that the opening 198 of the field stop 197 is substantially located at the image point in the corresponding field (S802).

各ステージの位置が制御された状態で点光源１０９から出射して対物レンズ３１を透過した光について瞳面測定系３１０を用いて対物レンズ３１のフーリエ変換面上の光強度分布をエリアセンサ３１５で、波面収差をアレイレンズ３１６を介してエリアセンサ３１７で観測することにより対物レンズ３１の瞳面における光強度分布と波面収差とを、それぞれ測定する（Ｓ８０３）。
このとき波面収差は欠陥検出感度に影響を与えうるため、前回測定した波面収差を逐次保存しておき、今回測定した結果との比較を行って、装置状態が前回測定時から大きく変わっていないことを確認してもよい。 With the area sensor 315, the light intensity distribution on the Fourier transform plane of the objective lens 31 is measured using the pupil plane measurement system 310 for the light emitted from the point light source 109 and transmitted through the objective lens 31 with the position of each stage controlled. By observing the wavefront aberration with the area sensor 317 via the array lens 316, the light intensity distribution and the wavefront aberration on the pupil plane of the objective lens 31 are measured (S803).
At this time, since wavefront aberration can affect the defect detection sensitivity, the wavefront aberration measured last time should be stored sequentially and compared with the results measured this time, so that the device status has not changed significantly from the previous measurement. May be confirmed.

また、波面収差と合わせてｚステージの座標を測定しておき、波面収差を各成分に分解した際のデフォーカス成分をｚステージ座標から差し引くことで、装置内における温度変化を主とする環境変化によって生じるデフォーカス量を測定し、フォーカス測定系５０が出力するフォーカス測定値を補正してもよい。
以上が、特定点での波面収差測定の手順である。 In addition, the z-stage coordinates are measured together with the wavefront aberration, and the defocus component when the wavefront aberration is decomposed into each component is subtracted from the z-stage coordinates, so that the environment changes mainly due to temperature changes in the apparatus. The focus measurement value output from the focus measurement system 50 may be corrected by measuring the defocus amount caused by the above.
The above is the procedure for measuring the wavefront aberration at a specific point.

上記の通り、波面収差は対物レンズ３１の視野内の位置によって異なるため、予め設定しておいた視野内の全ての点について、それぞれ波面収差を測定してもよい（Ｓ８０４）。   As described above, since the wavefront aberration varies depending on the position of the objective lens 31 in the field of view, the wavefront aberration may be measured for all points in the field of view set in advance (S804).

ウェハ検査時にはミラー１９１をレーザの光路から退避させて点光源形成光学系１０９を消灯し、レーザ光源１１から出射したレーザを円錐曲面レンズ１２に入射させ成形してウェハ１００上の線状の領域１０９を照明する。（Ｓ８０５）。   At the time of wafer inspection, the mirror 191 is retracted from the optical path of the laser, the point light source forming optical system 109 is turned off, and the laser emitted from the laser light source 11 is incident on the conical curved lens 12 and molded to form a linear region 109 on the wafer 100. Illuminate. (S805).

次に、図９及び図１０Ａと図１０Ｂを用いて、対物レンズの波面収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定する実施例について説明する。図９には、遮光領域を設定するための処理フローを、また、図１０Ａ及び図１０Ｂには、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の例を示す。   Next, with reference to FIGS. 9, 10A, and 10B, an embodiment in which a light shielding region is set for reducing the machine difference caused by the wavefront aberration of the objective lens will be described. FIG. 9 shows a processing flow for setting a light shielding area, and FIGS. 10A and 10B show examples of a GUI screen for setting a light shielding area.

まず、測定済の波面収差分布結果が保存されていればその結果を、保存されていなければ波面収差分布を実測した結果を表示する（Ｓ９０１）。図１０Ａにその例を示す。ＧＵＩ画面上には、点光源形成光学系１０９を用いてエリアセンサ３１７で検出して得た対物レンズ３１の瞳面における波面収差の分布１０４１と、線状の領域１９９が照明されたウェハ１００からの散乱光による対物レンズ３１の瞳面上の光像をエリアセンサ３１５で検出して得たパターン領域からの瞳面における回折光の強度分布１０５１と、空間フィルタの遮光領域１０５４とを重ねて表示する。   First, if the measured wavefront aberration distribution result is stored, the result is displayed. If not, the result of actually measuring the wavefront aberration distribution is displayed (S901). An example is shown in FIG. 10A. On the GUI screen, from the wafer 100 illuminated with the wavefront aberration distribution 1041 on the pupil plane of the objective lens 31 obtained by the area sensor 317 using the point light source forming optical system 109 and the linear region 199. The intensity distribution 1051 of the diffracted light from the pattern area obtained by detecting the light image on the pupil plane of the objective lens 31 by the scattered light by the area sensor 315 and the light shielding area 1054 of the spatial filter are displayed in an overlapping manner. To do.

次に、波面収差が許容範囲を超える領域を遮光するという考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ９０２）。ＧＵＩ画面上で波面収差に対する許容範囲、及び回折光強度に対する遮光しきい値を設定する。図１０Ａの波面収差の瞳面分布１０４１に対しては、図１０Ｂに示すように、ＧＵＩ画面上に表示されたスライドバー９３４２を動かすか、もしくは窓９３４３に数値を入力することにより、収差許容範囲を設定できる。この設定した収差許容範囲から外れた収差が測定された領域を遮光するよう、図１０Ｂに示すように、例えば２次元に配置した開閉シャッタのマトリックスで構成した空間フィルタ３２のピクセルを自動的に遮光領域（図１０Ｂの１０４２で白く塗りつぶされた領域）と指定することができる。   Next, a light shielding region is set based on the idea of shielding light from a region where the wavefront aberration exceeds the allowable range (S902). On the GUI screen, an allowable range for wavefront aberration and a light shielding threshold for diffracted light intensity are set. For the pupil plane distribution 1041 of the wavefront aberration in FIG. 10A, as shown in FIG. 10B, the allowable range of aberration can be obtained by moving the slide bar 9342 displayed on the GUI screen or by inputting a numerical value into the window 9343. Can be set. As shown in FIG. 10B, for example, the pixels of the spatial filter 32 formed by a matrix of two-dimensionally arranged open / close shutters are automatically shielded so as to shield the area where the aberration outside the set allowable aberration range is measured. It can be designated as an area (area painted white at 1042 in FIG. 10B).

また、図１０Ａに示した回折光強度分布１０５１に対し、スライドバー９３５２を動かすか、もしくは窓９３５３に数値を入力することにより、図１０Ｂの１０５２に示したように遮光しきい値を設定することができ、設定した遮光しきい値よりも輝度値が大きい領域を空間フィルタのピクセルが遮光領域（図１０Ｂの１０５２で白く塗りつぶされた領域）に設定した状態を示す。また、図１０Ｂの１０５５には、遮光パターン１０４２と１０５２とをマージした遮光領域（図１０Ｂの１０５５で白く塗りつぶされた領域）を示している。   Further, for the diffracted light intensity distribution 1051 shown in FIG. 10A, the light shielding threshold value is set as shown by 1052 in FIG. 10B by moving the slide bar 9352 or inputting a numerical value into the window 9353. This shows a state where an area having a luminance value larger than the set light-shielding threshold is set as a light-shielding area (area white-filled by 1052 in FIG. 10B). 10B in FIG. 10B shows a light-shielding region (a region painted white in 1055 in FIG. 10B) where the light-shielding patterns 1042 and 1052 are merged.

閾値を用いて自動的に設定した遮光領域に対して、マウス等のポインティングデバイスを用いて、空間フィルタ３２の所望のピクセルに対応するＧＵＩ上で所望の空間フィルタ３２のピクセルをクリックすると、遮光領域の設定がｏｎ／ｏｆｆされると同時に、塗りつぶしもｏｎ／ｏｆｆされる。   When the pixel of the desired spatial filter 32 is clicked on the GUI corresponding to the desired pixel of the spatial filter 32 using a pointing device such as a mouse with respect to the shaded area automatically set using the threshold, The setting is turned on / off, and the fill is also turned on / off.

また、この方法によって、ＧＵＩ上で設定した閾値を用いて空間フィルタ３２の遮光領域を自動的に設定することの代わりに、ＧＵＩ上で空間フィルタの各ピクセルの遮光ｏｎ／ｏｆｆを設定することも可能である。   In addition, by this method, instead of automatically setting the light shielding region of the spatial filter 32 using the threshold value set on the GUI, the light shielding on / off of each pixel of the spatial filter may be set on the GUI. Is possible.

遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、全視野に占める遮光領域の割合を一定値以下(例えば４０％以下)に設定し、その範囲内で遮光領域を決定するようにする。   If the light shielding area becomes too large, there is a fatal effect on the defect detection sensitivity. Therefore, the ratio of the light shielding area in the entire visual field is set to a certain value or less (for example, 40% or less), and the light shielding area is within that range. Make a decision.

なお、この図１０Ａ及びＢのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるＰＳＬ球（ポリスチレンラテックス製の球）の検査画像をシミュレーション計算した結果９３５５を示してもよい。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the result 9355 of the simulation calculation of the inspection image of the standard defect PSL sphere (sphere made of polystyrene latex) when the currently set light-shielding region is applied to the inspection is shown. Also good.

検査画像の計算方法は、ウェハ上ＰＳＬ球に照明した場合の瞳面上での光散乱光分布を、各照明条件について位相を含めて予め計算しておき、遮光領域を考慮してフーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて結像計算する。   The calculation method of the inspection image is to calculate the light scattered light distribution on the pupil plane when the PSL sphere on the wafer is illuminated, including the phase for each illumination condition, Imaging calculation is performed using inverse Fourier transform.

このときＰＳＬ球のサイズによって散乱光分布が大きく異なるため、遮光条件が同じでも、検査画像が受ける影響の大きさが変わってくる。   At this time, since the scattered light distribution varies greatly depending on the size of the PSL sphere, the magnitude of the effect on the inspection image varies even if the light shielding conditions are the same.

本実施例では、大小２種類のＰＳＬ球のシミュレーション画像を示すことにより、現在設定中の遮光領域による欠陥検査感度への影響を、複数の観点から確認することとしている。   In the present embodiment, by showing simulation images of two types of large and small PSL spheres, the influence on the defect inspection sensitivity by the currently set light-shielding region is confirmed from a plurality of viewpoints.

次に、図１１を用いてウェハ表面に形成されたパターンからの回折光を、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について説明する。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１１０１）。
次に、搬送系制御ユニット８１で基板搬送計２０を制御して基板１００を移動させウェハ１００の回折光を遮光したいパターン部が照明光学系１０による線状の照明領域に入るようにする（Ｓ１１０２）。 Next, an embodiment in which diffracted light from a pattern formed on the wafer surface is shielded using a spatial filter placed on the pupil plane will be described with reference to FIG.
First, illumination conditions used for wafer inspection are set (S1101).
Next, the substrate transport meter 20 is controlled by the transport system control unit 81 so that the substrate 100 is moved so that the pattern portion to be shielded from the diffracted light of the wafer 100 enters the linear illumination region by the illumination optical system 10 (S1102). ).

この状態で、照明光学系１０によりレーザ光が照射されたパターンからの回折光を含むウェハ１００からの散乱光のうち、対物レンズ３１を透過して対物レンズ３１の出射側の瞳面上に形成された像を瞳面観察系３１０のレンズ系３１１と３１３を介して光センサ３１５の検出面上に結像させて瞳面の画像を取得する（Ｓ１１０３）。   In this state, among the scattered light from the wafer 100 including the diffracted light from the pattern irradiated with the laser light by the illumination optical system 10, the light is transmitted through the objective lens 31 and formed on the exit pupil surface of the objective lens 31. The formed image is formed on the detection surface of the optical sensor 315 via the lens systems 311 and 313 of the pupil plane observation system 310 to obtain a pupil plane image (S1103).

つぎに、この取得した瞳面の画像のうち、強い回折光を検出した領域（図１０Ａの１０５１に相当）を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１１０４）。
ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１１０５）。これは、上記図９を用いて説明したように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。図１２に空間フィルタ３２による遮光領域の設定状態１２６１を確認するＧＵＩの実施例を示す。予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、空間フィルタ３２による遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（強度分布+遮光領域）１２６１を表示しておく。 Next, a light shielding region is set based on the concept of shielding a region (corresponding to 1051 in FIG. 10A) where strong diffracted light is detected in the acquired pupil plane image (S1104).
Here, it is confirmed whether or not the pupil plane is shielded beyond a preset ratio (S1105). This is because, as described with reference to FIG. 9 described above, when the light shielding area is increased, the resolution of the inspection image tends to decrease and the defect detection sensitivity tends to decrease. FIG. 12 shows an example of a GUI for confirming the setting state 1261 of the light shielding area by the spatial filter 32. A pupil surface intensity distribution 1051 (see FIG. 10A) obtained in advance is overwritten with a light shielding area 1254 by the spatial filter 32 in a filled shape (intensity distribution + light shielding area) 1261 is displayed.

続いて、空間フィルタ３２が所望の遮光パタンになるように設定されている状態でウェハ１００からの回折光を遮光したいパターン部を含む領域からの散乱光により瞳面分布を実測し（Ｓ１１０６）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１１０７）。   Subsequently, the pupil plane distribution is actually measured with the scattered light from the region including the pattern portion where the diffracted light from the wafer 100 is desired to be shielded in a state where the spatial filter 32 is set to have a desired light shielding pattern (S1106). It is confirmed that the region where the strong diffracted light is incident is shielded (S1107).

図１２に空間フィルタによる遮光領域の設定状態を確認するＧＵＩの実施例を示す。
予め取得した瞳面強度分布１０５１(図１０Ａ参照)に対し、遮光領域１２５４を塗りつぶした形で上書きしたもの（瞳面強度分布９３６１）を表示しておく。 FIG. 12 shows an example of a GUI for confirming the setting state of the light shielding area by the spatial filter.
A pupil surface intensity distribution 1051 (see FIG. 10A) obtained by overwriting the light shielding region 1254 with a solid shape (pupil surface intensity distribution 9361) is displayed.

次に、瞳面強度分布１０５１（図１０Ａ参照）を取得したパターン領域が照明領域１０９に入るように移動した後、予め設定された遮光パターンが形成されている空間フィルタ３２を介して瞳面強度分布１２６１を新たに取得する。瞳面強度分布１２６１及び１２６２を比較することにより、遮光領域１２５４が設定したとおりに空間フィルタ３２によって遮光されていることを確認する。これが作業者の設定ミス等によってうまくいっていない場合、もしくは、追加で遮光したい領域がある場合、設定追加ボタンを押すことで、遮光領域設置画面に戻る。そこで設定を修正することができる。問題ない場合には確認ボタンを押して、空間フィルタの遮光領域確認を完了する。   Next, after moving so that the pattern area from which the pupil plane intensity distribution 1051 (see FIG. 10A) is acquired enters the illumination area 109, the pupil plane intensity is passed through the spatial filter 32 in which a preset light shielding pattern is formed. A distribution 1261 is newly acquired. By comparing the pupil plane intensity distributions 1261 and 1262, it is confirmed that the light shielding region 1254 is shielded by the spatial filter 32 as set. If this is not successful due to an operator's setting mistake or the like, or if there is an additional area to be shielded, pressing the setting addition button returns to the shaded area setting screen. There you can modify the settings. If there is no problem, the confirmation button is pushed to complete the confirmation of the light shielding area of the spatial filter.

第１の実施例の、ウェハ上パターンからの回折光を遮光するように、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１２及び図１５を用いて説明する。
図１３Ａ及びＢに、遮光領域設定用のＧＵＩ画面の実施例を示す。
図１３Ａは初期状態である。
複数の予め設定したパターン領域からの、瞳面における回折光の強度分布１３５１と１３５１’とを、空間フィルタの遮光領域を示す図１３５４とを表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９４５２を動かすか、もしくは窓９４５３に数値を入力することにより、遮光しきい値を設定する。遮光しきい値よりも輝度値が大きい画素を含む、空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。 A modification of the method of setting the light shielding region of the spatial filter so as to shield the diffracted light from the pattern on the wafer in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
13A and 13B show an example of a GUI screen for setting a light shielding area.
FIG. 13A shows an initial state.
The intensity distributions 1351 and 1351 ′ of the diffracted light on the pupil plane from a plurality of preset pattern areas are displayed in FIG. 1354 showing the light shielding area of the spatial filter. For each diffracted light intensity distribution, the light shielding threshold value is set by moving the slide bar 9452 or inputting a numerical value into the window 9453. A pixel of the spatial filter including a pixel whose luminance value is larger than the light shielding threshold is automatically designated as a light shielding region. The shaded area is filled.

図１３Ｂに、一部領域が遮光領域と設定された状態を示している。
なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。 FIG. 13B shows a state in which a partial area is set as a light shielding area.
As for the light-shielding region, when a pixel of a desired spatial filter is clicked using a pointing device such as a mouse, the filling is turned on / off. It is also possible to set the shading on / off of each pixel by this method.

各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１３５２、１３５２’を、マージした遮光領域１３５５を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。   A light shielding region 1355 is displayed by merging the light shielding regions 1352 and 1352 'set for each diffracted light intensity distribution. If the light shielding area becomes too large, there is a fatal effect on the defect detection sensitivity.

なお、図１３Ａ及び図１３Ｂのように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の標準欠陥であるＰＳＬ球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、上記図１０の説明と同様である。   Note that, as shown in FIGS. 13A and 13B, a result of simulation calculation of an inspection image of a PSL sphere that is a standard defect when the currently set light-shielding region is applied to the inspection may be shown. The calculation method is the same as described above with reference to FIG.

次に図１４を用いて、ウェハ表面近傍に形成された複数の領域からのパターン回折光について、瞳面上に設置された空間フィルタを用いて遮光する実施例について、説明する。   Next, with reference to FIG. 14, an example in which pattern diffracted light from a plurality of regions formed in the vicinity of the wafer surface is shielded by using a spatial filter installed on the pupil plane will be described.

パターン回折光を遮光したい１つもしくはそれ以上の領域を、予め指定しておく。
まず、ウェハ検査に用いる照明条件を設定する（Ｓ１４０１）。
次に、回折光を遮光したいパターン部が照明光照射領域に入るよう、ステージ系を動作させて基板１００を移動する（Ｓ１４０２）。
パターンからの回折光を含む、瞳面画像を取得する（Ｓ１４０３）。ここで、上記にて指定しておいた１つもしくはそれ以上の、回折光を遮光したいパターンが存在する領域の瞳面画像を取得する（Ｓ１４０４）。 One or more regions where the pattern diffracted light is to be shielded are designated in advance.
First, illumination conditions used for wafer inspection are set (S1401).
Next, the stage 100 is operated to move the substrate 100 so that the pattern portion that wants to shield the diffracted light enters the illumination light irradiation region (S1402).
A pupil plane image including diffracted light from the pattern is acquired (S1403). Here, a pupil plane image of an area in which one or more of the patterns specified above that are desired to block diffracted light exists is acquired (S1404).

必要な瞳面画像が取得できたら、次に強い回折光を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１４０５）。ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１４０６）。これは、上記図９の説明でも載せたように、遮光領域を大きくすると検査画像の解像度が落ち、欠陥検出感度が落ちる傾向があるためである。特に本実施例のように、複数領域のパターン回折光を遮光する場合には、遮光領域が広くなりがちであるため注意する。遮光領域が広くなりすぎた場合は、遮光する回折光を減らすなどの検討を行って、遮光領域を減らす検討を繰り返す。   When the necessary pupil plane image is acquired, a light shielding area is set based on the concept of shielding the next strong diffracted light (S1405). Here, it is confirmed whether or not the pupil plane is shielded from light exceeding a preset ratio (S1406). This is because, as described in the description of FIG. 9 described above, if the light shielding area is increased, the resolution of the inspection image tends to decrease and the defect detection sensitivity tends to decrease. In particular, when the pattern diffracted light in a plurality of regions is shielded as in the present embodiment, care should be taken because the light shielding region tends to be wide. When the light shielding area becomes too wide, the examination for reducing the light to be shielded is performed, and the examination for reducing the light shielding area is repeated.

続いて、空間フィルタが設定されている状態で瞳面画像３２３５’を実測し（Ｓ１４０７）、強い回折光が入射していた領域が遮光されていることを確認する（Ｓ１４０８）。遮光領域に問題が無ければ、本実施例における空間フィルタ設定は完了である。   Subsequently, the pupil plane image 3235 'is actually measured with the spatial filter set (S1407), and it is confirmed that the region where the strong diffracted light is incident is shielded (S1408). If there is no problem in the light shielding area, the spatial filter setting in this embodiment is completed.

次に第１の実施例の、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するために、空間フィルタの遮光領域を設定する方法の変形例を、図１５及び図１６を用いて説明する。   Next, in order to reduce the machine difference caused by the aberration of the objective lens in the first embodiment, a modification of the method for setting the light shielding region of the spatial filter will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

まず図１５を用いて、対物レンズの収差が原因で生じる機差を低減するための、遮光領域を設定するフローの実施例について説明する。   First, referring to FIG. 15, an embodiment of a flow for setting a light shielding region for reducing the machine difference caused by the aberration of the objective lens will be described.

予め設定した対物レンズの視野内の各点について、波面収差分布が測定・保存されていない場合には、各点にて収差分布を実測する（Ｓ１５０１）。対物視野内の各点における波面収差が、許容範囲を超える領域を遮光する考え方に基づいて、遮光領域を設定する（Ｓ１５０２）。   When the wavefront aberration distribution is not measured and stored for each point in the field of view of the objective lens set in advance, the aberration distribution is actually measured at each point (S1501). A light shielding region is set based on the concept of shielding light in a region where the wavefront aberration at each point in the objective field exceeds an allowable range (S1502).

ここで、予め設定された割合を超えて瞳面を遮光していないかを確認する（Ｓ１５０３）。これは、遮光領域を大きくすると対物レンズのＮＡを小さくしたのと同じ効果があり、検査画像の解像度が落ち、これに伴って欠陥検出感度が落ちる傾向があるため、これを防ぐ。設定した遮光領域を保存し、空間フィルタを制御して遮光領域を設定する（Ｓ１５０４）。   Here, it is confirmed whether the pupil plane is shielded from light exceeding a preset ratio (S1503). This has the same effect as increasing the NA of the objective lens when the light shielding area is increased, and this prevents this because the resolution of the inspection image is lowered and the defect detection sensitivity tends to be lowered accordingly. The set light shielding area is stored, and the light shielding area is set by controlling the spatial filter (S1504).

続いて、空間フィルタが設定されている状態で対物レンズの収差分布を実測し（Ｓ１５０５）、対物レンズの収差が大きい部分が遮光されていることを確認する（Ｓ１５０６）。
要修正事項があれば、再度遮光領域を設定し、問題なければ、遮光領域を保存する（Ｓ１５０７）。 Subsequently, the aberration distribution of the objective lens is measured in a state where the spatial filter is set (S1505), and it is confirmed that a portion where the aberration of the objective lens is large is shielded (S1506).
If there is a matter requiring correction, the light shielding area is set again, and if there is no problem, the light shielding area is stored (S1507).

図１６に、視野内各点における波面収差が共通して大きくなっている領域を遮光するように設定するためのＧＵＩ画面の実施例を示す。複数の予め設定した視野内各点における波面収差を、空間フィルタの遮光領域と重ねて表示する。各回折光強度分布に対し、スライドバー９５４２を動かすか、もしくは窓９５４３に数値を入力することにより、収差の許容範囲を設定する。   FIG. 16 shows an example of a GUI screen for setting so as to shield a region where the wavefront aberration at each point in the field of view is commonly increased. Wavefront aberrations at each of a plurality of preset points in the visual field are displayed so as to overlap with the light shielding region of the spatial filter. For each diffracted light intensity distribution, the allowable range of aberration is set by moving the slide bar 9542 or inputting a numerical value into the window 9543.

設定した収差の許容範囲を共通して外れている収差測定領域を含む空間フィルタのピクセルを、自動的に遮光領域と指定する。遮光された領域は塗りつぶされる。なお遮光領域については、マウス等のポインティングデバイスを用いて、所望の空間フィルタのピクセルをクリックすると、塗りつぶしがon/offする。この方法によって各ピクセルの遮光on/offを設定することも可能である。   A pixel of a spatial filter including an aberration measurement region that is outside the set allowable aberration range is automatically designated as a light shielding region. The shaded area is filled. As for the light-shielding region, when a pixel of a desired spatial filter is clicked using a pointing device such as a mouse, the filling is turned on / off. It is also possible to set the shading on / off of each pixel by this method.

各回折光強度分布に対して設定した遮光領域１６４１、１６４１’を、マージした遮光領域１６４４を表示する。遮光領域が大きくなりすぎると、欠陥検出感度への致命的な影響があるため、注意しながら設定を実施する。   A light shielding region 1644 obtained by merging the light shielding regions 1641 and 1641 ′ set for each diffracted light intensity distribution is displayed. If the light shielding area becomes too large, there is a fatal effect on the defect detection sensitivity.

なお図１６にあるように、現在設定中の遮光領域を検査に適用した場合の、標準欠陥であるPSL球の検査画像をシミュレーション計算した結果を示してもよい。計算方法は、前記図１０の説明と同様である。   As shown in FIG. 16, the result of simulation calculation of an inspection image of a PSL sphere that is a standard defect when the currently set light-shielding region is applied to the inspection may be shown. The calculation method is the same as that described in FIG.

なお、図１６では示していないが、a) 遮光を提案する領域の明示、b) 現在選択中の遮光領域で検査した場合のシミュレーション画像を表示、といった、要遮光領域入力画面表示でアシスト機能があってもよい。この時、標準状態の画像及び標準状態との差を表す画像が表示されてもよい。   Although not shown in FIG. 16, the assist function has a function for displaying a light-shielded area input screen, such as a) showing the area to be proposed for light-shielding, and b) displaying a simulation image when inspecting in the currently selected light-shielded area. There may be. At this time, an image representing the standard state and an image representing a difference from the standard state may be displayed.

次に、本発明を半導体デバイスの製造ラインで用いられる複数の検査装置に適用した実施例を図１７を用いて説明する。図１７には、半導体デバイスの製造ラインの構成の一例として、複数のプロセス処理装置、すなわち、ウェハ上にスパッタリング又はＣＶＤで薄膜を形成する薄膜形成装置１７０１、薄膜上にレジストを塗布し回路パターンを露光し現像するレジスト露光現像装置１７０２、レジストパターンをマスクにして前記薄膜をエッチングして除去するエッチング装置１７０３、レジストのマスクパターンを除去するレジスト除去装置１７０４、レジストが除去されて露出した薄膜パターンを保護するための保護膜形成装置１７０５等を備えた構成をしめす。これらのプロセス処理装置を備えた半導体デバイスの製造ラインにおいて、各プロセス処理装置で処理されたウェハ１００上の欠陥を検査するために、複数の欠陥検査装置１７１１〜１７１３が並んでいる状態を示す。ここで検査装置１７１１〜１７１３は、図１に示したような構成のウェハ上に発生した異物欠陥を検査する検査装置である。このようなライン構成において、本発明を適用した実施例を説明する。
検査装置１７１１〜１７１３のそれぞれについて、検査の準備段階で、先ず、図８のフロー図で説明したように、点光源形成光学系１０９を用いて対物レンズ３１の波面収差を測定し対物レンズ３１の波面収差の分布を測定して、波面収差が予め設定したレベル以上になる部分を空間フィルタ３２で遮光するように遮光パターンを設定する。 Next, an embodiment in which the present invention is applied to a plurality of inspection apparatuses used in a semiconductor device production line will be described with reference to FIG. In FIG. 17, as an example of the configuration of a semiconductor device manufacturing line, a plurality of process processing apparatuses, that is, a thin film forming apparatus 1701 that forms a thin film on a wafer by sputtering or CVD, a resist is applied on the thin film, and a circuit pattern is formed. A resist exposure and development apparatus 1702 that exposes and develops, an etching apparatus 1703 that etches and removes the thin film using the resist pattern as a mask, a resist removal apparatus 1704 that removes the mask pattern of the resist, and a thin film pattern that is exposed after the resist is removed A configuration including a protective film forming apparatus 1705 for protection is shown. In the semiconductor device manufacturing line including these process processing apparatuses, a plurality of defect inspection apparatuses 1711 to 1713 are arranged in order to inspect defects on the wafer 100 processed by each process processing apparatus. Here, the inspection devices 1711 to 1713 are inspection devices that inspect foreign matter defects generated on the wafer having the configuration shown in FIG. An embodiment to which the present invention is applied in such a line configuration will be described.
For each of the inspection apparatuses 1711 to 1713, at the preparation stage of the inspection, first, as described in the flowchart of FIG. 8, the wavefront aberration of the objective lens 31 is measured using the point light source forming optical system 109, and the objective lens 31 The distribution of the wavefront aberration is measured, and a light shielding pattern is set so that a portion where the wavefront aberration is equal to or higher than a preset level is shielded by the spatial filter 32.

次に、図３で説明したフローに沿って検査条件を設定する。そして、Ｓ３０８のステップにおいて、線状の領域１０９を照明されたウェハ１００からの散乱光により対物レンズ３１の瞳面上に形成された光像を瞳面観測系３１０のエリアセンサ３１５で撮像してウェハ上の繰り返しパターンからの散乱光により発生した回折光パターンの発生位置を確認し、この回折光パターンを遮光するように空間フィルタ３２の遮光パターンを設定する。更にＳ３０９のステップで対物レンズ３１の波面収差の分布に対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとウェハからの回折光パターンに対応した空間フィルタ３２の遮光パターンとを組合わせた遮光パターンを形成する。この組合わせた遮光パターンを用いて、図４で説明したフローに沿ってウェハ上の欠陥を検査する。   Next, inspection conditions are set along the flow described with reference to FIG. In step S308, the area sensor 315 of the pupil plane observation system 310 captures an optical image formed on the pupil plane of the objective lens 31 by the scattered light from the wafer 100 that has illuminated the linear region 109. The generation position of the diffracted light pattern generated by the scattered light from the repeated pattern on the wafer is confirmed, and the light shielding pattern of the spatial filter 32 is set so as to shield this diffracted light pattern. In step S309, a light shielding pattern is formed by combining the light shielding pattern of the spatial filter 32 corresponding to the wavefront aberration distribution of the objective lens 31 and the light shielding pattern of the spatial filter 32 corresponding to the diffracted light pattern from the wafer. Using the combined light shielding pattern, the defect on the wafer is inspected along the flow described with reference to FIG.

このようにして遮光パターンが調整された空間フィルタを用いて検査を行うことにより、各検査装置１７１１〜１７１３特有の対物レンズの波面収差の装置間の差、即ち機差を低減させて検査が行われるので各検査装置１７１１〜１７１３間の欠陥検出感度をそろえることが可能になる。これにより、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。   By performing an inspection using the spatial filter in which the light shielding pattern is adjusted in this way, the inspection is performed while reducing the difference between the wavefront aberrations of the objective lens unique to each of the inspection apparatuses 1711 to 1713, that is, the machine difference. Therefore, it becomes possible to align the defect detection sensitivities among the inspection apparatuses 1711 to 1713. This makes it possible to correctly manage the occurrence status of defects in each process processing apparatus by comparing inspection data among a plurality of inspection apparatuses.

即ち、本発明によれば、上記した実施例で説明したように、機差の発生の重要な要因の一つである対物レンズの収差を各検査装置間で合わせ込む事ができるので、複数の検査装置間の検査データを比較して各プロセス処理装置での欠陥の発生状況を正しく管理することが可能になる。   That is, according to the present invention, as described in the above-described embodiments, the aberration of the objective lens, which is one of the important factors causing the machine difference, can be adjusted between the inspection apparatuses. It becomes possible to correctly manage the occurrence status of defects in each process processing device by comparing the inspection data between the inspection devices.

１・・・装置本体 １０・・・照明光学系 １１・・・レーザ光源 １２・・・ビーム整形用レンズ ２０・・・基板搬送系 ２１・・・Ｘステージ ２２・・・Ｙステージ ２３・・・Ｚステージ ２４・・・基板固定支持部（ウェハチャック） ２５・・・θステージ ３０・・・欠陥検出光学系 ３１・・・対物レンズ ３２・・・空間フィルタ ３３・・・結像レンズ ３４・・・偏光フィルタ ３５・・・光センサ ３６・・・Ａ／Ｄ変換ユニット ５０・・・フォーカス測定系 ６０・・・画像処理系 ６２・・欠陥判定・検出ユニット ８０・・・全体制御系 ９０・・・インターフェース系 ９１・・・記憶部 ９２・・・入出力手段 ９３・・・表示手段 １００・・・被検査基板 １０９・・・点光源 １９９・・・サンプル表面の照明領域 ３１０・・・瞳面観察系。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main body 10 ... Illumination optical system 11 ... Laser light source 12 ... Beam shaping lens 20 ... Substrate conveyance system 21 ... X stage 22 ... Y stage 23 ... Z stage 24... Substrate fixing support part (wafer chuck) 25... Θ stage 30... Defect detection optical system 31 .. objective lens 32 ... spatial filter 33 ... imaging lens 34. · Polarizing filter 35 · · · Optical sensor 36 · · · A / D conversion unit 50 · · · Focus measurement system 60 · · · Image processing system 62 · · Defect determination and detection unit 80 · · · Overall control system 90 · · · Interface system 91 ... Storage unit 92 ... Input / output means 93 ... Display means 100 ... Substrate to be inspected 109 Illumination area 310 ... pupil plane observing system .. point light source 199 ... sample surface.

Claims (9)

検査対象の試料を保持して平面内で移動可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に保持された前記試料の表面を照明する照明手段と、
該照明手段で照明された前記試料からの散乱光を対物レンズで集光して検出する検出部と前記対物レンズの瞳面を観察する瞳面観察部とを有する検出光学系手段と、
該検出光学系手段で検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段と、
前記テーブル手段と前記照明手段と前記検出光学系手段と前記信号処理手段とを制御する制御手段と
を備えた欠陥検査装置であって、
前記照明手段は前記テーブル手段に保持された試料の表面と同じ高さの位置に点状の光源を形成する点光源形成部を有し、
前記検出光学系手段の瞳面観察部は、前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察する波面観察系と、前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察する光強度分布観察系とを有することを特徴とする欠陥検査装置。 Table means that holds the sample to be inspected and is movable in a plane;
Illumination means for illuminating the surface of the sample held by the table means;
A detection optical system means having a detection unit for collecting and detecting scattered light from the sample illuminated by the illumination unit with an objective lens, and a pupil plane observation unit for observing the pupil plane of the objective lens;
Signal processing means for detecting a defect on the sample by processing a detection signal of scattered light from the sample detected by the detection optical system means;
A defect inspection apparatus comprising a control means for controlling the table means, the illumination means, the detection optical system means, and the signal processing means,
The illumination unit has a point light source forming unit that forms a point light source at the same height as the surface of the sample held by the table unit;
The pupil plane observation unit of the detection optical system means is illuminated with the wave front observation system for observing the wavefront on the pupil plane of the objective lens of the light emitted from the point light source unit and transmitted through the objective lens, and the illumination unit And a light intensity distribution observation system for observing an intensity distribution on a pupil plane of the objective lens of scattered light generated from the sample and transmitted through the objective lens. 画面を有する表示手段を更に備え、該表示手段の画面上に前記検出光学系手段の瞳面観察部の波面観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射され光の波面の分布の情報と、前記検出光学系手段の瞳面観察部の光強度分布観察系で観察した前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。 Display means having a screen, and the light emitted from the point light source unit on the pupil plane of the objective lens observed by the wavefront observation system of the pupil plane observation unit of the detection optical system unit on the screen of the display unit Displaying wavefront distribution information and information on intensity distribution of scattered light from the sample on the pupil plane of the objective lens observed by the light intensity distribution observation system of the pupil plane observation unit of the detection optical system means The defect inspection apparatus according to claim 1. 前記検出光学系手段は前記対物レンズを透過した光のうち特定の領域の光を遮光する空間フィルタ部と該空間フィルタ部の遮光パターンを制御する遮光パターン制御部とを更に有し、該遮光パターン制御部は前記波面観察系で観察された前記点光源部から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と、前記光強度分布観察系で観察された前記照明手段で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布の情報とに基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。 The detection optical system means further includes a spatial filter unit that shields light in a specific region of the light transmitted through the objective lens, and a light shielding pattern control unit that controls a light shielding pattern of the spatial filter unit. The control unit was observed in the light intensity distribution observation system and information on the wavefront on the pupil plane of the objective lens of the light emitted from the point light source unit observed in the wavefront observation system and transmitted through the objective lens Controlling a light shielding pattern of the spatial filter unit based on information on an intensity distribution on a pupil plane of the objective lens of scattered light generated from the sample illuminated by the illumination means and transmitted through the objective lens. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein: 前記波面の情報と前記強度分布の情報とを画面上に表示する表示手段を更に備え、前記遮光パターン制御部は、前記波面の情報と前記強度分布の情報とが表示された画面上で設定された前記空間フィルタ部の遮光パターンの情報に基づいて前記空間フィルタ部の遮光パターンを制御することを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。 The screen further comprises display means for displaying the wavefront information and the intensity distribution information on a screen, and the shading pattern control unit is set on a screen on which the wavefront information and the intensity distribution information are displayed. 4. The defect inspection apparatus according to claim 3, wherein the light shielding pattern of the spatial filter unit is controlled based on information on the light shielding pattern of the spatial filter unit. 前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。 The illumination means has a beam shaping lens, and a linear region of the surface of the sample held by the table means via the beam shaping lens is inclined with respect to the normal direction of the surface of the sample. 2. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein illumination is performed from a direction. 前記照明手段はビーム整形用レンズを有し、該ビーム整形用レンズを介して前記テーブル手段に保持された前記試料の表面の線状の領域を前記試料の表面の法線方向に対して斜めの方向から照明することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。 The illumination means has a beam shaping lens, and a linear region of the surface of the sample held by the table means via the beam shaping lens is inclined with respect to the normal direction of the surface of the sample. 2. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein illumination is performed from a direction. 光源から発射された光を検査対象の試料の表面に照射し、
該光を照射された前記試料から発生した散乱光のうち対物レンズで集光されて遮光パタンを有する空間フィルタを透過した散乱光を検出し、
該検出した前記試料からの散乱光の検出信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
欠陥検査方法であって、
前記試料の表面と同じ高さの位置に配置した点状の光源から発射されて前記対物レンズを透過した光の前記対物レンズの瞳面上における波面を観察し、
前記照明光で照明された前記試料から発生して前記対物レンズを透過した散乱光の前記対物レンズの瞳面上における強度分布を観察し、
前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報と前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における波面の情報とを用いて前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする欠陥検査方法。 Irradiate the surface of the sample to be inspected with the light emitted from the light source,
The scattered light generated from the sample irradiated with the light is collected by the objective lens and detected through the spatial filter having a light shielding pattern,
A defect inspection method for detecting a defect on the sample by processing a detection signal of scattered light from the detected sample,
Observing the wavefront on the pupil plane of the objective lens of light emitted from a point light source arranged at the same height as the surface of the sample and transmitted through the objective lens,
Observing the intensity distribution on the pupil plane of the objective lens of the scattered light generated from the sample illuminated by the illumination light and transmitted through the objective lens,
Adjusting the light shielding pattern of the spatial filter using information on the wavefront on the pupil plane of the objective lens obtained by the observation and information on the wavefront on the pupil plane of the objective lens obtained by the observation. Characteristic defect inspection method. 前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と、前記観察して得た前記対物レンズの瞳面上における前記試料からの散乱光の強度分布の情報とを表示画面上に並べて表示することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。 Information on the wavefront distribution of light emitted from the point light source unit on the pupil plane of the objective lens obtained by the observation, and scattering from the sample on the pupil plane of the objective lens obtained by the observation 8. The defect inspection method according to claim 7, wherein the information on the light intensity distribution is displayed side by side on a display screen. 前記点光源部から発射された光の波面の分布の情報と前記試料からの散乱光の強度分布の情報とが表示された画面上で前記空間フィルタの遮光パターンを調整することを特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。 The light-shielding pattern of the spatial filter is adjusted on a screen on which information on a wavefront distribution of light emitted from the point light source unit and information on an intensity distribution of scattered light from the sample are displayed. Item 8. The defect inspection method according to Item 7.

Images