JPH10339701A - 基板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents
基板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法Info
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- JPH10339701A JPH10339701A JP9164951A JP16495197A JPH10339701A JP H10339701 A JPH10339701 A JP H10339701A JP 9164951 A JP9164951 A JP 9164951A JP 16495197 A JP16495197 A JP 16495197A JP H10339701 A JPH10339701 A JP H10339701A
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Abstract
って検査する。 【解決手段】 基板Wの表面の法線に対して光軸が80
°〜89°の角度θiをもって配置された照明光学系1
0と、前記照明光学系10によって照明された基板Wの
表面に関する情報を含んだ光を受光する受光手段30
と、前記基板Wからの所定の光を選択的に受光するため
に、前記受光手段の受光角を設定する受光角設定手段4
0と、前記基板Wの表面と交差する軸線回りに前記基板
を回転させる回転機構50とを備える。照明光学系の光
軸が基板表面の法線に対して90°に近い角度をもって
配置されているので、照明光の大半が基板の表面で反射
され、主として基板の表面の情報が取り出される。
Description
置及び欠陥検査方法に関し、特に基板表面の膜厚むら、
汚れ、基板に形成されたパターンの段差、露光忘れ、表
面の傷等のマクロ的欠陥を検査する欠陥検査装置及び欠
陥検査方法に関する。
るための従来技術としては、特公平6−8789号公報
に開示されているように、基板に対する照明光の入射角
を可変にし、基板表面からの正反射光をカメラで撮影し
てその画像情報を基に基板の汚れ、傷などの欠陥を検査
する方法がある。また、特開平8−75661号公報に
は、基板上の繰り返しパタ―ンからの回折光のみを受光
して基板上の傷、異物、シミなどの欠陥を検査する方法
が開示されている。
は、基板は多数のプロセスを経て処理されるので、それ
らのプロセス毎の検査や管理が必要となるが、以上のよ
うな従来技術によれば、特に重ねて形成された複数の層
のうち1層を分離して検査することが困難であった。
しパタ―ンの上に透明な薄膜などが塗布され、表面がほ
とんど平坦なものや、あるいは表面層とその下の層で繰
り返しパタ―ンのピッチが異なるようなものが存在す
る。
の回折光を受光すると、下層の繰り返しパタ―ンからの
情報が中心で、表面の薄膜のマクロ的検査は困難であっ
た。
パタ―ンのピッチに合わせて回折光を受光できればよい
が、表面層の透明薄膜のパタ―ンピッチが下層のパタ―
ンピッチの整数倍になった場合は、それぞれの回折光を
別々に受光することが困難であるため、工程(層)毎の
欠陥情報を誤り無く検出することが困難であった。
陥を高い信頼性をもって検査できる欠陥検査装置及び欠
陥検査方法を提供することを目的とする。
に、請求項1に係る発明による基板の欠陥検査装置は、
図1と図2に示されるように、基板Wの表面の法線に対
して光軸が80°〜89°の角度θiをもって配置され
た照明光学系10と;前記照明光学系10によって照明
された基板Wの表面に関する情報を含んだ光を受光する
受光手段30と;前記基板Wからの所定の光を選択的に
受光するために、前記受光手段の受光角を設定する受光
角設定手段40と;前記基板Wの表面と交差する軸線回
りに前記基板を回転させる回転機構50とを備える。
が基板表面の法線に対して80°〜89°という90°
に近い角度をもって配置されているので、照明光の大半
が基板の表面で反射され、主として基板の表面の情報が
取り出される。そのような情報を含んだ光を受光する受
光手段が、受光角設定手段により所定の受光角に設定さ
れようになっているので、基板からの所定の光、例えば
所定の方向に向かう回折光を選択的に受光することがで
きる。また、基板の表面と交差する軸線回りに基板を回
転させる回転機構を備えるので、任意の方向のパターン
や傷に対処できる。ここで、その軸線は一般的には基板
の表面に垂直な軸線である。
設定手段は、照明光学系と基板とを一体的に傾斜させて
受光角を設定するように構成されていてもよい。
とを一体的に傾斜させるので、照明光の入射角は一定に
保ったまま、受光角を任意に設定できる。また、検査装
置中で受光光学系を固定的に配置することができる。
方法は、基板の表面に対して80°〜89°の入射角を
もって前記基板を照明する照明工程と;前記照明工程で
照明された前記基板にて生ずる、前記基板の表面に関す
る情報を含んだ光のうちの所定の光を、選択的に受光す
る受光工程と;前記受光工程で得られた情報に基づいて
前記基板の欠陥を検出する工程とを備える。
89°という90°に近い角度をもって基板が照明され
るので、照明光の大半が基板の表面で反射され、主とし
て基板の表面の情報が取り出される。基板の表面に関す
る情報を含んだ光のうちの所定の光を選択的に受光する
ので、選択された光に応じた欠陥が検出される。
前記受光工程は、前記基板にて生ずる所定の回折光、散
乱光あるいは正反射光を選択的に受光するのが望まし
い。
ば、基板表面の膜厚むら、しみや汚れに関する情報が、
回折光であれば、基板上のパターンの情報が、そして散
乱光であれば、表面の傷や異物の情報が主として拾われ
る。そして欠陥を検出する工程で、それらの基板に係わ
る欠陥が検出される。
に、前記欠陥を検出する工程は、前記受光工程で得られ
た情報と前記基板の基準状態を示す基準情報とを比較す
る工程をさらに備えてもよい。
て、図面を参照して説明する。図1は、本発明による基
板の欠陥検査装置の実施の形態を示す側面図であり、図
2は図1の装置の平面図である。
基板ステ―ジSTGに対して相対的に固定されている。
基板ステ―ジSTG上に取り付けられていてもよい。さ
らに基板ステージSTGの上面には、基板Wを載置する
面を有する試料台20が設けられている。
ガイド11がその光射出端面12を基板Wの方向に向け
て配置されている。射出端面12の光の進行方向には、
試料台に載置される基板の表面の法線に平行な方向にパ
ワ―を持つ円筒凹面鏡13が、その焦点位置に射出端面
12が位置するように配置され、円筒凹面鏡13で反射
された射出端面12からの光の進行方向には、前記法線
に直角な方向にパワ―を持つ円筒凹面鏡14が、その焦
点位置に射出端面12が位置するように配置されてい
る。
端面12からの光が、試料台20上に載置された基板W
の表面に、80°〜89°の角度をもって入射するよう
に、照明光学系10は配置されている。即ち、照明光学
系10の光軸が、試料台20上に載置された基板Wの表
面に、前記のような角度をもつように、配置されてい
る。
イド11の射出端面12から射出された光は、基板の表
面の法線方向、即ち鉛直方向、基板表面の法線直角方
向、即ち水平方向の両方向共に実質的に平行である光束
L1となって基板Wを90°に近い入射角(基板の表面
にすれすれの入射角)で入射し、基板の表面を照明す
る。このため媒質の異なる境界面での光の反射、屈折に
関するフレネルの式により、照明光の大半は基板の表面
で反射されるので、基板(被検試料)内部の情報ではな
く、主に表面の情報を取り出すことができる。
(N.A.)が、基板表面の法線と照明光学系10の光
軸とを含む面方向、図1でいえば紙面方向と、それに直
交する方向とで等しくなるように、ライトガイド11の
端面12の形状は、円筒凹面鏡13と円筒凹面鏡14の
それぞれの焦点距離に比例する寸法とするとよい。
だ基板からの光を受光する受光光学系30が、基板から
の光の進行方向に設けられている。図1中、受光光学系
30は、凹面反射鏡31が基板Wからの正反射光を受光
する方向、即ち本実施の形態では、基板上の反射角が8
0°〜89°の入射角と同じ角度で入射点おける法線に
対して反対側の方向に配置されている。さらに凹面反射
鏡31からの反射光の進行方向には、結像レンズ32と
2次元イメ―ジセンサ33がこの順に、かつ基板Wの表
面と2次元イメ―ジセンサ33の表面とが実質的に共役
になるように配置されている。
光束L2は凹面反射鏡31で反射され、結像レンズ32
の入射瞳位置に集光され、基板Wの表面の正反射画像を
2次元イメ―ジセンサ33上に結ぶ。
0の開口数(N.A.)と受光光学系系30の開口数は
実質的に揃えておくことが望ましい。
な露光異常などの原因による異常な段差などがあると反
射率がそのような異常を反映したものとなり、正常な基
板のそれとは異なるので、比較することにより異常を検
出することができる。
基板W上に周期的な繰り返しパタ―ンがあればそのピッ
チに応じて回折光が生ずる。図1のように入射角θiに
対する回折角θdは、パタ―ンのピッチと波長をそれぞ
れp、λ、回折の次数をm(整数)とすると以下の関係
を満足する。
は、ほぼ1に等しくなるので、sinθi=1と置けば、
式(1)は、 sinθd=mλ/p+1 (2) となる。
情報に応じて、式(1)で決まる受光角に設定しなけれ
ばならないが、受光光学系30a全体を基板Wの中心の
回りに回転させることにより受光角を調節し、図1の破
線で示めされるように、基板表面からの射出角を式
(1)で求められる回折角θdに設定することにより、
回折光L3による画像を得ることができる。
差や凹凸の比率(デュ―ティ―比)が異なると、回折効
率が異なり、回折像の明るさが正常なパタ―ンのそれと
は異なるので、比較することにより異常を検査すること
ができる。
より、表面反射率を高め、表面からの回折光を効率良く
受光する点は、正反射光受光の場合と同様である。なお
受光角を変化させる他の方法として、照明光学系10と
基板Wとの相対的位置関係を一定に保持したまま、ステ
―ジSTG全体を傾斜させてもよい。そのために、基板
ステージSTGには、受光角設定手段40が設けられて
いる。その回転軸は、ほぼ基板Wの表面を含む平面内に
あり、照明光学系10の光軸に直交する方向に向いてい
る。
らの回折光が2次元イメージセンサ33に直接入射しな
い方向に受光光学系30を設定するのが望ましい。散乱
光の検出は基板W上の異物や傷の検出に有効であるが、
傷による散乱光は傷に対して直角の方向に強く出るの
で、傷の方向によって散乱光を受光すべき方向が異な
る。したがって、基板Wを載置する試料台20が360
゜回転できる構造になっている。試料台20は、基板ス
テージSTGに設けられた、試料台20の基板Wを載置
する上面、ひいては基板Wの表面の法線に平行な回転軸
を有する回転機構50(図1参照)により回転される。
回転機構50は、基板ステ―ジSTG上に取り付けられ
ていてもよい。
に少なくとも0゜、45゜の2方向で検査される。おの
おのの回転角における画像と正常なパタ―ンの画像とを
比較することにより異常を検査する点では前述2方式と
同様である。
構成、及び基板表面の法線回りに回転して異なった方向
から基板の表面を観察できるように構成することによ
り、最適な観察の方向を設定できる他、異なる条件下で
得られる複数の画像情報を基に基板上の欠陥検査を行う
こともできる。
反射方向を基板Wの中心からずらしてあるのは、反射光
による検出をする際に、反射光に回折光の影響が及ばな
いようにするためである。
る基板の欠陥検査方法の実施の形態を説明する。図3
は、検査開始を開始して、回折光を選択的に受光して行
う検査のフローを示し、図4は、正反射光を選択的に受
光して行う検査のフローを示し、図5は、散乱光を選択
的に受光して行う検査及び、基板の良、不良を判別し、
欠陥検査方法を終了するまでのフローを示している。
では、基板に形成されているパターンに関する情報を読
みとる(工程SP1)。そのパターンが周期性パターン
であるかを判断して(工程SP2)、周期性パターンで
なければ、回折光を受光して行う検査は不要であるの
で、正反射光を受光する検査(図4、工程SP8)にバ
イパスしてよい(X1)。
ースパターンであれば、基板の表面の法線回りの回転角
を、照明光を入射させる方向に対してラインの方向が直
交するように設定する(工程SP3)。
式(1)あるいは式(2)にしたがって計算する(工程
SP4)。計算で求められた回折角θdに、受光角度を
設定する(工程SP5)。もちろん、ここで工程3は工
程5の後でもよい。
基板の表面に、90°近い入射角で照明光を照射する
(工程6)。そして基板表面の情報を取り込んで基板か
ら生じる回折光を受光する。ここで、受光角は回折光を
受光しながら最も適切な角度にさらに調整してもよい。
欠陥のない基板の状態を与える基準画像と比較して(工
程8)、許容できる程度に同じではない場合には不要品
と判断して、そのような基板は不良品トレイに納める
(X3、図5、工程28)。
合は次の工程に移る(X1、図4、工程SP11)。
する情報が、基板毎の特性として事前に知られていれ
ば、読みとる工程SP1と周期性パターンかの判断工程
SP2は省略して、以下説明する直接X1以下の正反射
受光工程、あるいは乱反射受光工程から、本検査方法を
開始してもよい。
れる検査工程を説明する。先ず、受光角を照明光の入射
角と同一に設定する(工程SP11)。次に、傾斜が
(受光角が)設定された基板の表面に、90°近い入射
角で照明光を照射する(工程12)。そして基板表面の
情報を取り込んで基板から反射する正反射光を受光し、
正反射画像を取り込む。ここで、受光角は反射光を受光
しながら最も適切な角度にさらに調整してもよい。
ている欠陥のない基板の状態を与える基準画像と比較し
て(工程14)、許容できる程度に同じではない場合に
は不要品と判断して、そのような基板は不良品トレイに
納める(X3、図5、工程28)。工程14で、基準画
像と同じと判定された場合は次の工程に移る(X2、図
5、工程SP21)。
れる検査工程を説明する。先ず、受光光学系を基板に対
して、乱反射光を受光するに適した受光角に設定する。
乱反射光は、正反射あるいは回折光の場合と違って、ほ
ぼあらゆる方向に発せられるが、例えば正反射光を避け
る方向、あるいは1次、2次の回折光の方向を避ける方
向に設定すれば、効率良く乱反射光による観察ができ
る。
板の表面に、90°近い入射角で照明光を照射する(工
程22)。そして基板表面の情報を取り込んで基板から
生じる散乱光を受光する。ここで、受光角はあらためて
散乱光を受光しながら最も適切な角度にさらに調整して
もよい。
欠陥のない基板の状態を与える基準画像と比較して(工
程24)、許容できる程度に同じではない場合には不良
品と判断して、そのような基板は不良品トレイに納める
(X3、工程28)。そしてまだ検査すべ基板が残って
いるか否かを判断する(工程SP29)。
場合は、次にさらに基板表面の法線回りの別の角度から
観察するかを判断し、別の角度から観察する場合は、こ
こで基板を回転し(工程SP26)、工程SP21に戻
り、その位置において散乱光を受光して行う検査を繰り
返す。
する必要がないと判断された場合は、基板を良品トレイ
に納める(工程SP27)。そしてまだ検査すべき基板
が残っているか否かを判断する(工程SP29)。
次の基板を検査テーブルに載せ(工程SP30)、その
基板が前に検査された基板と同じ種類の基板かを判断
し、同じ種類ではなければ工程SP1に戻り(X4)、
パターン情報の読込から工程を繰り返す。同じ種類であ
れば、パターン情報の読込みは不要であるので、工程S
P2に戻る。
されると、この検査は終了する(END)。
光の工程、正反射光受光の工程、乱反射光受光の工程の
順番で実行する場合を説明したが、順番はこの限りにあ
らず、例えば正反射、乱反射、回折光の順番でもよい。
また、周期性パターンを有さない基板の場合は回折光受
光検査は省略してよいが、一般的には正反射工程と、乱
反射工程は省略しない。
態即ち基準状態と、検査される基板を状態とを比較する
ことにより、欠陥を判別することができる。
タ―ンの上に透明な薄膜などが塗布され、表面がほとん
ど平坦な試料の表面状態を検査する場合は、異物からの
散乱光を検出することにより異物を検出することができ
る。また表面の膜厚むらなどは表面の正反射画像が明る
さのむらとなるので検出することができる。
照明光が下層まで到達しないようにするために、照明系
の入射角は80°〜89°とし、できるだけ90゜に近
い角度にする。望ましくは87°〜89°とする。例え
ば一実施例では入射角88゜とする。この場合照明光の
大半(90%以上)が表面で反射される。図1は、入射
角88°の場合を示しているが、図1の(a)は、入射
する照明光と正反射光との関係が分かり易いように、入
射角80°の場合の試料周辺を部分的に示している。
ピッチが異なるような試料では、検査すべき層のパタ―
ンのピッチに合わせて回折光を受光しなければならない
が、表面層と下層からの回折光同士がうまく分離できな
い場合(ピッチが整数倍の場合)も、やはり照明系の入
射角は80°〜89°とし、できるだけ90゜に近くす
る。さらに87°〜89°とするのが望ましい。例えば
望ましい実施例では入射角を88゜とする。このように
することにより、基板の表面反射率を高め、表面からの
回折光を効率良く受光することができる。
ドを選択することによって、工程毎の種々の欠陥に対し
て信頼性の高い検査が可能となる。
はテレセントリック光学系とするのが望ましい。このよ
うに構成すれば、被検査基板の表面全体にわたって同一
入射角をもって照明が行われ、また同一受光角をもって
観察することができる。したがって、基板表面の欠陥を
検査するのに、目視検査でよく行われるように基板の傾
斜を少しづつ変化させる必要がない。
パワ―の異なる2群の光学要素から成り、開口絞りの寸
法形状が前記パワ―に逆比例するように構成してもよ
い。
じて反射光、回折光、散乱光の中から最適な検出モ―ド
を選択することができ、さまざまの工程における種々の
欠陥に対して信頼性の高い検査が可能となる。
うな構成となっているので、工程終了毎にこれらの検査
を行うことが望ましい。
でなく、液晶用の大型基板等の欠陥、異物の検出にも応
用できる。
基板に対して80°〜89°の角度で入射するので、大
半の光が基板の表面で反射され、第1層である表面の欠
陥を検出することが可能となる。また基板の表面から所
定の光を選択的に受光するので、例えば正反射光、散乱
光、回折光の中からいずれかの光を選択して受光でき、
それらの光で検出するのに適した欠陥を検出することを
可能にする。このようにして、基板の各層毎の種々の欠
陥を高い信頼性をもって検査することができる。
図である。
を受光して行う方法の部分を示すフロー図である。
光を受光して行う方法の部分を示すフロー図である。
を受光して行う方法の部分を示すフロー図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板の欠陥検査装置であって;前記基板
の表面の法線に対して光軸が80°〜89°の角度をも
って配置された照明光学系と;前記照明光学系によって
照明された基板の表面に関する情報を含んだ光を受光す
る受光手段と;前記基板からの所定の光を選択的に受光
するために、前記受光手段の受光角を設定する受光角設
定手段と;前記基板の表面と交差する軸線回りに前記基
板を回転させる回転機構とを備えることを特徴とする;
基板の欠陥検査装置。 - 【請求項2】 前記受光角設定手段は、前記照明光学系
と前記基板とを一体的に傾斜させて受光角を設定するよ
うに構成されたことを特徴とする;請求項1に記載の、
基板の欠陥検査装置。 - 【請求項3】 基板の表面に対して80°〜89°の入
射角をもって前記基板を照明する照明工程と;前記照明
工程で照明された前記基板にて生ずる、前記基板の表面
に関する情報を含んだ光のうちの所定の光を、選択的に
受光する受光工程と;前記受光工程で得られた情報に基
づいて前記基板の欠陥を検出する工程とを備えることを
特徴とする;基板の欠陥検査方法。 - 【請求項4】 前記受光工程は、前記基板にて生ずる所
定の回折光、散乱光あるいは正反射光を選択的に受光す
ることを特徴とする;請求項3に記載の、基板の欠陥検
査方法。 - 【請求項5】 前記欠陥を検出する工程は、前記受光工
程で得られた情報と前記基板の基準状態を示す基準情報
とを比較する工程をさらに備えることを特徴とする;請
求項3または請求項4に記載の、基板の欠陥検査方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16495197A JP3832028B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 基板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10339701A true JPH10339701A (ja) | 1998-12-22 |
JP3832028B2 JP3832028B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=15802970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16495197A Expired - Lifetime JP3832028B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 基板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
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JP (1) | JP3832028B2 (ja) |
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