TWI413823B

TWI413823B - 影像檢查裝置

Info

Publication number: TWI413823B
Application number: TW094145235A
Authority: TW
Inventors: Shunsuke Kurata; Takahiro Komuro
Original assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2013-11-01
Also published as: CN1800836A; JP2006184303A; US20060249651A1; CN100570341C; TW200628868A; US7365295B2

Description

影像檢查裝置

發明領域

本發明係有關於一種影像檢查裝置，並例如有關於一種半導體晶片及液晶基板等具有層狀構造之被檢查體的影像檢查裝置。

發明背景

近年來，取得被檢查體的影像，例如檢查被檢查體上所形成的圖案，並檢查表面缺陷及有無灰塵之影像檢查裝置已普及化。

如此的裝置，已知有例如具有半導體晶圓或液晶基板等層狀構造之被檢查體影像檢查裝置。如此的影像檢查裝置中，包含有：由用以取得擴大影像的微鏡等所構成之觀查光學系，及可自前述觀察光學系支化光程，以進行被檢查體聚焦之自動聚焦機構，且大多是藉由在光軸方向驅動承載被檢查體之承載台等來進行自動聚焦的動作。

又，例如專利文獻1中，揭示一種包含可切換的複數對物鏡，又，將雷射光照射至被檢查體，並藉刀口法檢測出聚焦位置所形成的自動聚焦顯微鏡作為自動聚焦機構。此種自動聚焦顯微鏡中，可在自觀察光學系支化的刀型焦點機構光學系內，可動設置用以校正對物鏡色差之色校正對鏡群，並使所對應對物鏡的校正量儲存於ROM。而且，切換對物鏡，則參考ROM以校正聚焦位置而形成。

又，記載有一種影像檢查裝置，可利用如此的自動聚焦機構，在有落差的被檢查體等中，藉由設定偏移植，聚焦於作業者欲聚焦的部位。

【專利文獻】日本公開公報第11-95091號(第4-6頁、第1、2圖)

發明概要

然而，如上述習知影像檢查裝置中，具有以下問題。

專利文獻1中所記載的技術，當在切換對物鏡的情形下，雖然可自動校正聚焦位置，以獲得預定焦點位置。但由於觀察光波長與聚焦位置檢測所使用的檢測光波長不同，故會發生因為被檢查體而使自動聚焦機構的聚焦位置與相對觀察光之最佳聚焦位置不同的情形等問題。

又，如此之自動聚焦機構，由於分別藉由自動聚焦方式來決定聚焦位置，故會發生無法如手動調整一樣地可自由在欲觀察物體面上移動聚焦位置的問題。例如，即使在欲觀察附著於表面的灰塵時，也會發生聚焦於灰塵附著面，而使灰塵影像模糊的情形。又，當被檢查體種類改變、因製造程序而使被檢查面的光學特性不同時，會發生聚焦位置從預定觀察面偏移的情形。

如上述情形下，雖然可以考慮在聚焦後，以目視確認聚焦位置，並視其所需以手動操作校正焦點，但會發生例如，半導體晶圓的影像檢查，每1個被檢查體的檢查位置增加，而使檢查效率顯著降低的問題。

本發明有鑒於上述問題點而作成者，其目的係提供一種不論被檢查體的種類或製造程序改變，均可將自動聚焦位置校正到適當位置，且可提高檢查效率之影像檢查裝置。

為解決上述課題，本發明係提供一種影像檢查裝置，該影像檢查裝置，包含有：承載台，係用以承載被檢查體者；觀察光學系，可使自前述被檢查體反射出的光成像以進行觀察者；焦點位置移動機構，係可相對於前述承載台上之被檢查體，相對移動前述觀察光學系的焦點深度方向位置者；聚焦位置檢測機構，利用自前述被檢查體反射出的光，檢測出相對於前述被檢查體的第1目標聚焦位置者；聚焦位置校正機構，係使前述第1目標聚焦位置偏移，以設定相對於前述被檢查體之第2目標聚焦位置者；驅動機構，係朝向前述驅動第2目標聚焦位置驅動前述焦點位置移動機構者；及儲存機構，係可儲存條件設定資訊，且，該條件設定資訊係可敘述包含用以設定前述第2目標聚焦位置之至少1個偏移值之每一個被檢查體的檢查條件，前對聚焦位置校正機構，係作成可對應任一前述條件設定資訊之至少1個偏移值，設定前述第2目標聚焦位置者。

藉由本發明之影像檢查裝置，由於可視被檢查體需要，從以焦點檢測機構檢測出的第1目標聚焦位置偏移的第2目標聚焦位置上驅動焦點位置移動機構，即使被檢查體的種類或製造程序改變，也可藉由儲存於儲存部偏移值來設定第2目標聚焦位置，自動校正聚焦位置，並可提高檢查效率。

圖式簡單說明

第1圖係用以說明本發明第1實施型態的影像檢查裝置概略構造之模式說明圖。

第2(a)~第2(c)圖係用以說明以刀緣法所形成的聚焦檢測原理，並顯示其前焦點位置、聚焦位置、後焦點位置的光程及受光面上光束的情形之模式說明圖。

第3圖係用以說明相對於被檢查體的觀察光、檢測光的入、出射情形一例之模式說明圖。

第4(a)、(b)圖係用以說明本發明第1實施型態的第1變化例之被檢查體平面模式圖。

第5圖係用以說明在本發明第1實施型態的第2變化例中，相對於被檢查體的觀察光、檢測光的入、出射情形之一例之模式說明圖。

第6圖係用以說明同樣是第2變形例之被檢查體平面模式圖。

第7圖係用以說明本發明第2實施型態之影像檢查裝置概略構造之模式說明圖。

較佳實施例之詳細說明

以下，參考附加圖式說明本發明實施型態。所有圖式中，即使在實施型態不同的情形下，對相同或相當的零件附加相同符號，並省略共通的說明。

[第1實施型態]

說明本發明第1實施型態的影像檢查裝置。

第1圖係用以說明本發明第1實施型態之影像檢查裝置概略組成的模式說明圖。

如第1圖所示，本發明實施型態之影像檢查裝置100的概略組成，包含有：控制部16、輸入部14、輸出部15、試料移動台17(承載台)、聚焦用馬達18(焦點位置移動機構)、聚焦用馬達驅動部19(驅動機構)、觀察光學系101、色校正機構103(焦點位置校正機構)及聚焦位置檢測部102(聚焦位置檢測機構)。

影像檢查裝置100係作成可自動聚焦於作為被檢查體之基板1表層部並取得影像，以擴大觀察者，又，適合作為例如在表面是否有缺陷等方面的檢查。

基板1，不論是何種被檢查體皆可，以下，以其厚度方向具有層狀構造或落差之基板為例說明，並例如半導體晶圓及液晶基板等例子。

如此的基板1係形成可藉光微影程序在表面形成配線圖案等規則反覆的圖案，並依序在厚度方向積層而成的構造。

因此，一般而言，在每一個製造程序中，會對1個基板1進行所謂微米檢查、微米檢查等表面缺陷檢查，但檢查時表面層的配線圖案、膜厚及材質等，會依每個製造程序而改變。

在此，可視該等基板1的狀態，在檢查時作成可記述檢查種類、檢查方法、順序等檢查條件之工作程序(條件設定資訊)，並附加對應該等基板1的狀態之工作程序識別編號等，再儲存於適當的儲存部。

影像檢查裝置100所使用的工作程序中，包含用以校正聚焦位置作為檢查條件之偏移值。

前述工作程序之作成，可藉由用以進行影像檢查裝置100整體控制之控制部16來進行，又，只要是控制部16為可讀取的形式，亦可以其他裝置作成後再以檔案傳送，並直接或作為校正用。

控制部16係由CPU部2與儲存部3所構成，例如連接於鍵盤、滑鼠、觸控面板等輸入裝置，或適當的通信電路，並作成可輸入該通信電路所傳送的資料之輸入埠，或連接以例如CD、DVD等移除媒體讀取裝置等所構成的輸入部4、螢幕所構成的輸出部5。接著，藉由載入CPU部2記憶體之程序，進行包含工作程序的作成、修正等各種動作控制。又，輸入部4中可視其所需設置，工作程序作成、修正所需的裝置以外之檢查必須的操作輸入裝置，例如：可改變觀察倍率之對物鏡切換開關，或可進行自動聚焦設定/解除的自動聚焦開關等。

本實施型態中，前述工作程序是儲存於儲存部3中。但只要可與控制部16連接，亦可為適當的外部儲存裝置等。

接著，例如接收基板1時，對應於此時的基板1製造程序等之工作程序，可參考藉控制部16從該等儲存機構叫出CPU部2的記憶，並載入CPU部2之程序。

藉控制部16作成工作程序時，操作者可藉輸入部4輸入數值，並且從選擇項中選擇而作成。

修正工作程序時，係將從儲存部3讀入的工作程序顯示於螢幕等所構成的輸出部5，並藉輸入部4輸入修正位置。

試料移動台17，可作成用以載置基板1作為被檢查體，並使檢查部位移動之水平方向移動及可朝基板1厚度方向(上下方向)移動之可動機構。前述分別的移動，是可藉由旋轉寸動編碼器25，再以脈衝計數器26計算旋轉數，以傳達移動量之手動移動；及藉由工作程序資訊以及控制部16的控制信號所形成的自動移動。朝用以進行自動聚焦動作的厚度方向之自動移動，可藉由未圖示的動力傳達機構傳達聚焦用馬達18的驅動力來進行。

聚焦用馬達18係連接於業已與控制部16連接之聚焦用馬達驅動部19，並視控制部16的控制信號進行驅動控制。

觀察光學系101之構造，係可藉由未圖示之可見光落射照明擴大觀察式料移動台17上的基板1的顯微鏡，其概略構造是由設置於電動轉換器10的對物鏡及觀察部104。

觀察部104中設置有未圖示之接眼單元及可使觀察像進行光電轉換的攝影單元。

電動轉換器10係在藉轉換器用馬達13旋轉驅動之轉換器本體12上具有倍率不同的複數對物鏡11a、11b...等。又，在轉換器本體12上設置用以檢測對物鏡11a、11b...等位置之轉換器孔(未圖示)。

轉換器孔位置檢測部14係可藉例如光感測器等適當感測器，檢測出業已旋轉驅動之轉換器本體12上的轉換器孔的種類與位置，並將該檢測出信號送出至控制部16。

轉換器用馬達13係連接於業已連接於控制部16的轉換器用馬達驅動部15。

控制部16之構造，係作成可藉由將控制信號送出至轉換器1用馬達驅動部15，可依據工作程序在觀察光學系10的光程上設定對應檢查部位之影像倍率對物鏡11，同時可藉自轉換器孔位置檢測部14的檢測信號確認該對物鏡11。

以下，並無特別限定，但以在觀察光學系101的光軸上配置對物鏡11a為例加以說明，指電動轉換器10的對物鏡整體時則稱為對物鏡11。

電動轉換器10與觀察部104間的光程上，設置可使觀察光60透過，並將自動聚焦用檢測光70反射至光程外之光分歧機構。本實施型態中，以觀察光60為可見光，且以檢測光70為可見光以外的紅外光(波長λ )，並採用分光鏡33作為光分歧機構。

分光鏡33的構造，係使從與觀察光學系101的光程交叉方向入射的紅外光沿觀察光60的光軸入射，並在來自基板1的光中，使可見光沿光軸方向透過，並僅反射紅外光而自觀察光學系101的光程分歧。

在藉分光鏡33而分歧的光程上依序設置λ /4板32、色校正機構103及聚焦位置檢測部102。

λ /4板32係用以使預定波長的直線偏光透過作成圓偏光，且使從相反方向入射的圓偏光作成旋轉偏光方向90° 的直線偏光再取出之光學構件。

色校正機構103係可在光軸方向可動支撐用以將利用分光鏡33而分歧的光成像於基準像面p_o 之色校正物鏡群31(校正光學元件)者。色校正物鏡群31的移動，可藉由連接於色校正物鏡用馬達驅動部23之色校正物鏡用馬達24來進行。

色校正物鏡用馬達驅動部23係連接於控制部16，並可視控制部16的控制信號來控制因色校正物鏡用馬達24所造成的移動量。

色校正物鏡群31，係在光軸方向，並配置成檢查的初期狀態中，可視各對物鏡11的色差，使聚焦時檢測光70的像面呈一定基準像面p_o 。該等配置位置與工作程序無關係，且儲存在儲存部3中，並可在影像檢查裝置100初期化時叫出。接著，切換對物鏡11，則可自動再配置。

又，色校正物鏡群31，可藉由對應控制部16的控制信號而移動，以將基板1的光成像於從基準像面p_o 適當設定之校正像面p_m 。

此情形下，可在藉由切換對物鏡11，將色校正物鏡群31的位置進行再配置時，以設定好的位置為基準相對地進行再配置，並使校正像面p_m 維持在一定位置。

聚焦位置檢測部102係透過色校正機構103、分光鏡33、對物鏡11，用以將具有紅外區域預定波長λ 之檢測光70照射至基板1，並藉由接收其反射光檢測出聚焦位置者，本實施型態中則採用所謂刀緣法所產生的檢測機構。

聚焦位置檢測部102的概略構造，包含有：集光物鏡群30、偏光光束分裂器(以下，稱為PBS)29、基準光源22(檢測用光源)、投光側阻擋器28、受光側阻擋器34、集光物鏡群35及光檢測器36。

集光物鏡群30係用以將色校正物鏡群31而成像的光進行集光再做成略成平行的光，且同時將業已入射的平行光進行成像再入射至色校正物鏡群31之光學元件。

PBS29係用以視其偏光成分來切換波長λ 的光的光程之偏光光分裂器。又，例如，在PBS29的光分裂器面上，使p偏光成分約略100%透過，並施加可反射約略100%的s偏光成分之偏光塗層。

基準光源22係用以將波長λ 的檢測光70面向PBS29入射之光源，且可採用例如半導體雷射等。直線偏光的偏光成分係呈p偏光成分(第1圖中紙面垂直方向的偏光方向)，並作成不會在PBS29中產生光量損失。

基準光源22與PBS29間的光程中設置有用以使基準光源22的放射光成為平行光之準直物鏡27，及再與該平行光垂直的截面遮蔽一端部至光軸為止，並可切斷光束一半之投光側阻擋器28。

受光側阻擋器34可視自投光側阻擋器28切斷的檢測光70領域，用以遮蔽檢測光70以外的光而設置的遮光構件。

集光物鏡群35係在被照射於基板1的檢測光70中，用以將透過分光鏡33、色校正物鏡群31、集光物鏡群30、PBS29的光之光學元件。

光檢測器36，係用以在光軸方向的預定位置接收藉集光物鏡群35所聚集的光，再檢測出與光軸垂直方向的受光位置之受光感測器。

如此的光感測器，亦可例如為DDC及PSD等，本實施型態中則採用2分割PD。即，光檢測器36的受光面36a(位置檢測基準面)係分割成A領域與B領域，並可藉由比較按各領域光量的比例檢測出的輸出A、B，算出自前述2領域的境界線36b(參考第2圖)的位置變化。

受光面36a的位置，是在2領域的境界線36b配置在光軸上，且在深度方向與基準面p_o 共軛。即，作成聚焦位置中使檢測光70成像於前述2領域的境界線36b。

檢測輸出A、B係作成分別傳送至放大器37並放大後，傳送至A/D轉換器，再轉換成數位信號，以輸入控制部16。

控制部16可依下式，算出檢測光70的變位△。

△=(A-B)/(A+B) (1)

接著，以檢查部位的影像取得時之自動聚焦動作為中心說明影像檢查裝置100的動作。

第2(a)、(b)、(c)圖係用以說明以刀緣法所形成的聚焦檢測原理，並顯示其前焦點位置、聚焦位置、後焦點位置的光程及受光面上光束的情形之模式說明圖。第3圖係用以說明相對於被檢查體，觀察光、檢測光的入、出射情形的一例之模式說明圖。

如第1圖所示，一旦從基準光源22，使藉光源驅動部21設定於預定光量之檢測光70放射，則準直物鏡27呈平行光束，並藉投光側阻擋器28從光軸中心切成一半，再入射至PBS29。

基準光源22由於是設定成可使檢測光70成為p偏光成分，故可藉PBS29約略100%反射，再入射至集光物鏡群30。接著，藉集光物鏡群30集光，成像於基準面p_o 後成為發散光，再入射至色校正物鏡群31。

接著，檢測光70係藉色校正物鏡群31集光，透過λ /4板32時轉換成圓偏光，再入射至分光鏡33。

分光鏡33由於是反射波長λ的光，檢測光70係朝沿觀察光學系101光軸的光程前進，並藉對物鏡11a集光，再集光於基板1上。

然後，藉基板1反射，則相反地搜尋上述光程，藉對物鏡11a集光，並藉分光鏡33反射，再入射至λ /4板32。

此時，檢測光70轉換成直線偏光，但偏光方向會相對於最初入射時的偏光方向旋轉90°。即，轉換成s偏光方向再入射至色校正物鏡群31。

接著，藉色校正物鏡群31成像後發散，再入射至集光物鏡群30。藉集光物鏡群30集光而成為略平行光，再入射至PBS29。

檢測光70由於轉換成s偏光成分，故可約略100%透過PBS29，入射至集光物鏡群35，再集光於受光面36a。

習知自動聚焦動作，係依據以下原理進行。

即，只要藉對物鏡11a照射於基板1的檢測光70的集光面與實際的反射面(基板1的觀察對象面)一致，檢測光70會相反進入入射時的光程，並在基準面p_o 上成像，亦會成像在與基準面p_o 共軛的受光面36a上。因此，如第2(b)圖所示，會在境界線36b上連結微小的光點50b。

另一方面，被照射的檢測光70一旦在失焦位置上反射，則會從基準面p_o 、受光面36a偏移而成像。接著，由於檢測光70會在投光側阻擋器28、受光側阻擋器34遮蔽一半的光，如第2(a)、(c)圖所示，係視失焦方向，前焦點(後焦點)的情形下，主要是接收B(A)領域中較大的光點50a(c)的光。

在此，依據第(1)式，計算變位△，面向△=0的目標位置進行驅動焦準用馬達18的控制，並可進行與試料移動台17上下方向的位置一致之自動聚焦。

然而，藉同一反射面反射觀察光60與檢測光70的情形下雖然沒有問題，但由於觀察光60與檢測光70波長不同，故有反射面不同的情形。又，例如第3圖所示，基板1作成在基底基板40上形成有凹凸形狀的層41，並藉最接近的製造程序在其上方形成層42。此時，為了進行前述最接近的製造程序的檢查，最好是在層42的上面42a使焦點一致來進行觀察。

但是，依層41、42的材質，也會發生呈可見光的觀察光60容易在層42的上面42a，且呈紅外光的檢測光70容易透過層42，並且容易在層41與層42的境界層41a反射等情形。此情形下，藉如上述依存檢測光光量之檢測原理，藉△=0聚焦，係檢測光70的光量增加之境界層41a。即，境界層41a 為目標聚焦位置(第1目標聚焦位置)，上面42a的影像變模糊。

本實施型態中，由於將欲觀察的位置作為目標聚焦位置(第2目標聚焦位置)，故先在基板1的工作程序中儲存用以修正聚焦位置之偏移值△h₁ 。

接著，開始檢查基板1時，可同時依據工作程序設定檢查條件，並且將各檢查部位中的偏移值△h₁ 讀入控制部16的儲存部3中。

然後，在開始自動聚焦動作前，控制部16可視△h₁ ，在第1圖以虛線31a所示之光軸方向移動色校正物鏡群31，以使基準面p_o 移動至校正像面p_m 。藉此，使△=0的目標聚焦位置設定在第2目標聚焦位置。即，色校正機構103係兼具用以設定第2目標聚焦位置之聚焦位置校正機構。

接著，進行上述自動聚焦動作。在檢查結束後，移動色校正物鏡群31，再回到基準面p_o 的位置。

校正像面p_m 的位置，係從對物鏡11a、色校正物鏡群31所形成的光學系倍率，算出並設定對應物體面移動量△h₁ 之移動量。

另，欲觀察第1目標聚焦位置時，最好是設定成△h₁ =0。

第1目標聚焦位置由於必須依存聚焦位置檢測部102的檢測方式與各層的光學特性，故可從基板1的構造及製造程序條件先特別限定。只要有必要，亦可在設定儲存於工作程序之檢查條件及進行手動檢查等情形下，實驗性地特別限定。

又，偏移值△h₁ 亦同樣可先設定，再儲存於工作程序中。

△h₁ 可例如以層41上的層42的層厚設計值為基準來設定。

此時，對控制部16自輸入部4輸入基板1的CAD資料等設計條件，並解析該設計條件，再設置可算出必要檢查部位的層厚及各層的反射、透過率之校正演算部，只要可自動計算偏移值即可。本實施型態中，控制部16兼具設計條件參考機構與校正值演算部。

設計條件的解析可例如，與上述說明相同地，亦可例如比較上面42a與境界面41a中的觀察光60與檢測光70的反射率等，並判定第1目標聚焦位置，再依據工作程序算出第2目標聚焦位置的位置，求出第1目標聚焦位置與第2目標聚焦位置的高度差以作為設定值。

藉由如此的構造，具有可節省偏移值的計算及輸入的時間等優點。

又，藉由校正值演算部，並非自動計算全部，而是將已輸入輸入部4的設計條件適當地換算整形，再以操作者容易辨識的形態表示於輸出部5，同時亦可構成操作者可以對該資料進行對話性的輸入操作來進行偏移值的設定之偏移值輸入支援機構。

但是，偏移值△h₁ ，在第3圖的例子中，只要上面42a加入景深的數值內，亦可不必絕對與設計值一致。

又，為了具有光學特性的分散等，亦可實驗性的決定偏移值△h₁ 。

又，第2目標聚焦位置並不限定於各層境界面。例如，如第3圖所示，上面42a上容易附著灰塵43等情形下，則會進行鮮明地取得灰塵43的影像再選出特徵等，且會發生必須進行判別灰塵種類的檢查等情形。此時，可藉由設定將預定的灰塵43高度加到值△h₁ 之偏移值值△h₂ ，獲得灰塵43的鮮明影像。

又，灰塵43亦可考慮在層42的形成過程中附著於境界面41a上。

上述的情形下，亦可將灰塵43的高度設定成偏移值來取代值△h₁ 。

藉由上述本實施型態的影像檢查裝置100，可對應儲存於工作程序中的偏移值，修正自動聚焦的聚焦位置，故即使改變被檢查體的種類及製造程序等，也可將聚焦位置修正到適當的位置。因此，不須手動修正檢查部位的工作程序位置，也可迅速取得必要的影像，且可提高檢查效率。

本實施型態中，由於可改變自動動作的目標聚焦位置，且由於在修正聚焦位置實際上幾乎不費時間，故具有可迅速自動聚焦的優點。

接著，說明本實施型態的第1變形例。

上述實施型態中，是在每個檢查部位設定偏移值，但本變形例中將第2目標聚焦位置在檢查部位的預定領域內作成共通，並儲存前述預定領域的座標範圍，再從檢查部位的位置座標判定前述檢查部位屬於哪個領域，並對應此設定偏移值。

第4(a)、(b)圖係用以說明本發明第1實施型態的第1變形例中被檢查體的平面模式圖。

如第4(a)圖所示，基板1可作成例如，其圓板狀晶圓被分割成矩形晶粒44之半導體晶圓。各晶粒44具有預定尺寸，並可藉由以陷波1a作為位置基準之座標，及例如以(x,y)表示領域境界點來指定。

基板1中可採用例如各晶粒44的領域作為預定領域。

又，亦可採用還有複數晶粒44之領域作為預定領域。如第4(a)圖所示，亦可例如採用藉通過基板1中心的直線，將整體分割成4等份而形成的領域S₁ 、S₂ 、S₃ 、S₄ 等這樣的領域。又，如第4(b)圖所示，亦可採用將整體分割成同心圓狀之領域S₁₀ 、S₁₁ 、S₁₂ 如此領域等。不論任何場合下，均可得知偏向製造上、層厚及灰塵附著率等所產生的情形等是較佳的情況。

如此一來，由於一旦設定預定領域以改變偏移值，則可削減偏移值的儲存容量，並且縮減演算時間，故可進行有效率的檢查。

另，預定領域的尺寸、分割形狀等，並不限於上述情況，可自由地設定。例如，如液晶基板等，從一個基底基板切出複數個基板時配置的關係等，在基底基板上改變圖案的配置方向，以及同時製造不同種類的基板的情形等是較佳的情況。

接著，說明本實施型態的第2變形例。

上述實施型態中，已說明依據設計條件設定偏移值的例子，而本實施型態中，是依據被檢查體實際測量的層厚來設定偏移值。

第5圖係用以說明本發明第1實施型態的第2變形例中，相對於被檢查體之觀察光、檢測光的入、出射情形一例之模式說明圖。第6圖同樣是用以說明第2變形例之被檢查體的平面模式圖。

如第5圖所示，基板1的層42在製造上可改變層厚。整體層厚不均可例如第6圖中以等厚線45所示，使膜厚從中心向外變薄。

本變形例中，預先在影像檢查之前，藉由如膜厚計等測定層42的層厚，再以測定結果作為層厚資料(測定值)，輸入輸入部4，並藉控制部16儲存於儲存部3中。

然後，在控制部16中，可視層厚資料及必要，參考工作程序，預先設置用以算出偏移值之修正值演算部。並且藉由修正值演算部，算出對應檢查部位的座標(x,y)之偏移值函數△h(x,y)，作為工作程序一部分，並儲存於儲存部3中。具體的儲存型態，可作為對應檢查部位之數值資料來儲存，亦可作為表示△h(x,y)函數形式之係數群來儲存。在此，控制部16兼具測定值參考機構與修正值演算部。

如此的層厚檢查，可對每一基板1做全數檢查，且只要製造程序可穩定，亦可使用抽樣檢查資料。

藉由本變形例，可從所獲得之反映了被檢查體在製造上分散之正確偏移值，高精度地聚焦於觀察所需的聚焦位置，並且可提高檢查精度。

〔第2實施型態〕

接著，說明本發明第2實施型態的影像檢查裝置。

第7圖係用以說明本發明第2實施型態中影像檢查裝置的概略構造之模式說明圖。

本實施型態的影像檢查裝置110，係在第1實施型態的影像檢查裝置100上追加感測用馬達62及感測用馬達驅動部63者。

以下，以與第1實施型態相異點為中心簡單說明。

感測用馬達62，係透過適當的移動機構，以使光檢測器36可在光軸方向移動而固定者。

感測用馬達驅動部63，係依據自控制部16的控制信號來驅動感測用馬達62者。

本實施型態中該等追加要素，係具有在第1實施型態中作為兼具色校正機構103之聚焦位置校正機構的機能。

本實施型態中，色校正機構103，係用以使對物鏡11改變成色差不同的其他對物鏡11時，也可固定維持基準像面p_o ，以作為原本的色校正機構者。

因此，如第3圖所示，當第1目標聚焦位置為境界面41a時，為了對應儲存於工作程序之偏移值△h₁ ，而將第2目標聚焦位置設定在上面42a，則驅動感測用馬達62，且在受光面36a遠離集光物鏡群35的方向，僅以與△h₁ 呈光學等價的距離移動。

如此之本實施型態，係利用與第1實施型態不同的機構，來改變自動聚焦動作的目標聚焦位置的實施型態。

因此，除了聚焦位置校正機構不同外，均具有與第1實施型態相同的作用，亦可與第1實施型態做同樣的變形。

〔第3實施型態〕

接著，說明本發明第3實施型態之影像檢查裝置。

本實施型態之影像檢查裝置，由於與第1實施型態中的影像檢查裝置100具有相同構造，故可將聚焦位置校正機構作成控制部16來取代色校正機構103。

以下，以與第1實施型態相異的點為中心簡單說明。

本實施型態，係利用在向第1目標聚焦位置進行自動聚焦動作後，藉由控制部16聚焦準用馬達驅動部19，而送出僅移動△h₁ 偏移值之控制信號，來設定第2目標聚焦位置者。

因此，試料移動台17，可在向聚焦位置檢測部102所檢測出的第1目標聚焦位置使之移動後，再移動至藉由控制部16所設定的第2目標聚焦位置。

藉由本實施型態的影像檢查裝置，只要是具有儲存工作程序之儲存部3之裝置，即具有不需要在聚焦位置檢測部102設置可動部等來改變目標聚焦位置，僅需依據偏移值附加移動控制，而可輕易地實施本發明等優點。

另，上述說明中，雖已對工作程序中包含△h₁ 、△h₂ 等作為偏移值加以說明，但第1、第2實施形態中尚未提及亦可在驅動聚焦位置校正機構時，將如此的物體側的偏移量，變換成實際可使色校正物鏡群31及光檢測器36等移動的像面側的移動量再儲存。

又，上述說明中，業已相對觀察光學系移動承載台的例子作為焦點位置移動機構加以說明，但亦可固定承載台來移動觀察光學系。

又，上述說明中，以觀察光為可見光、檢測光為紅外光的例子加以說明，但只要不妨礙觀察，且只要可從觀察光學系使檢測光分歧，則檢測光分別為怎樣的波長皆可。

例如，亦可使用深紫外線(DUV光)作為觀察光。此時，由於相較於可見光被景深變窄，未校正聚焦位置，則影像的模糊變得甚大。此時，只要藉由本發明，即可視其所需，非常細微地移動聚焦位置，並且可提高檢查精確度及檢查效率。

又，上述說明中，業已說明利用所謂的刀緣法之構造，以作為聚焦位置檢測機構，但在方式上，可視被檢查體或被檢查體的製造程序，改變聚焦位置(第1目標聚焦位置)，在預定條件下，只要第1目標聚焦位置為固定的自動聚焦方式即可，並不限於刀緣法。

例如，亦可為以影像對比呈最大之位置作為第1目標聚焦位置之對比法。

此時，在方式上，由於容易限定第1目標聚焦位置，藉由本發明，則具有在層方向範圍，可自由地設定檢查位置(第2目標聚焦位置)之優點。

又，上述說明中，均為具有色校正機構的例子加以說明，但第2、第3實施形態中，在沒有對物鏡的色差分散的情形，或者觀察光與檢測光間沒有波長差的情形等，亦可省略色校正機構。

又，上述說明中，影像檢查裝置係作為單獨裝置加以說明，但例如，可以設置成巨檢查裝置、微檢查裝置的一部分。

藉由本發明，可視被檢查體，從儲存部叫出條件設定資訊，來設定檢查條件，並可利用從被檢查體反射出的光，藉由聚焦位置檢測機構，檢測出第1目標聚焦位置。

另一方面，藉由聚焦位置修正機構，可視當作設定資訊儲存於儲存部之偏移值，設定第1目標聚焦位置，並且設定觀察者欲觀察位置之第2目標聚焦位置。

接著，可藉由驅動機構，向第2目標聚焦位置驅動焦點位置移動機構，在第2目標聚焦位置移動承載台上的被檢查體與觀察光學系間的焦點深度方向的位置。

藉由預先儲存對應如此之被檢查體而決定的偏移值，不會發生從第1目標聚焦位置，藉由手動操作移動聚焦位置，且可自動地聚焦於適當的檢查位置上。

在此，偏移值亦可為0。

本發明的影像檢查裝置中，前述儲存部可儲存複數偏移值，前述聚焦位置校正機構的構造最好是可視被檢查體的檢查部位，選擇任一前述複數偏移值，以設定前述第2目標聚焦位置。

此時，由於可視被檢查體的檢查部位，從複數偏移值選擇，故可利用被檢查體的檢查部位，改變第2目標聚焦位置，並且可對個別的檢查部位，聚焦於適當的檢查位置。

在此，複數偏移值，可視聚焦精確度將被檢查體的檢查部位適當地區分成適當的尺寸分別地設置。例如，被檢查體的檢查部位所形成的必要偏移值不太分散的情形下，亦可將被檢查體分割成2等份、及4等份等。又，例如，被檢查體為半導體晶圓等時，亦可對各晶粒設定偏移值。

又，本發明的影像檢查裝置中，以包含有：參考被檢查體的設定條件之設計條件參考機構；使用藉該設計條件參考機構所參考的設定條件，算出前述偏移值之校正值演算部者為佳。

此時，由於是使用設計條件參考機構所參考的設計條件，並藉由校正值演算部算出偏移值，故可輕易地設定偏移值。

在此，被檢查體的條件是指例如：檢查部位中層狀構造的組成、高度、膜厚、材質、反射率、折射率及圖案等。

該等設計條件中，只要參考設計條件參考機構，亦可作成適當表格儲存，或者亦可為遞送至被檢查體製造裝置之CAD資料等設計及製造資料。

又，本發明之影像檢查裝置中，以包含有：參考被檢查體厚度方向形狀的測定值之測定值參考機構；利用藉該測定值參考機構所參考的測定值，算出前述偏移值之校正值演算部者為佳。

此時，由於使用藉該測定結果參考機構所參考的被檢查體厚度方向形狀的測定值，並且依測定結果參考機構算出偏移值，故可依照所測定的形狀，設定適當的第2目標聚焦位置。

在此，被檢查體厚度方向形狀的測定值是指例如，從預定位置的境界面高度及境界面間的層厚等形狀。

又，本發明之影像檢查裝置中，更包含有可使自前述被檢查體反射的光，自前述觀察光學系分歧之光分歧機構；又，前述聚焦位置檢測機構中，在光軸方向可動地設置使因前述光分歧機構而分歧的光成像之校正光學元件，且前述聚焦位置校正機構之構造，藉由在光軸方向移動前述校正光學元件，以設定第2目標聚焦位置者為佳。

此時，由於聚焦位置檢測機構中，在光軸方向可動地設置因光分歧機構而分歧的光成像之校正光學元件，故可移動校正光學元件，藉由移動從被檢查體的光成像面，來強制移動第1目標聚焦位置，並設定以作為第2目標聚焦位置。

因此，由於不需花費在第1目標聚焦位置驅動觀察光學系後，再移動至第2目標聚焦位置的時間，故可迅速進行聚焦，並可提高檢查效率。

又，本發明之影像檢查裝置中設置前述校正光學元件的構造，其中前述校正光學元件的構造，以可視前述聚焦位置檢測機構所使用的檢測用光源與前述觀察光學系所使用的觀察光源的波長差，並且可使前述第1目標聚焦位置符合前述觀察光學系之色校正機構者為佳。

此時，由於校正光學元件兼具色校正機構，故可降低零件點數。

又，本發明之影像檢查裝置中，前述聚焦位置檢測機構的位置檢測基準面呈可在光軸移動，且前述聚焦位置校正機構的構造，以藉由在光軸方向移動前述位置檢測基準面，來設定前述第2目標聚焦位置者為佳。

此時，由於可藉由聚焦位置校正機構移動聚焦位置檢測機構的位置檢測基準面，並強制移動第1目標聚焦位置，以設定作為第2目標聚焦位置。

又，本發明之影像檢查裝置的構造，以在前述觀察光學系驅動前述焦點位置移動機構，使之聚焦於第1目標聚焦位置後，前述聚焦位置校正機構，可視前述偏移值，並藉由設定前述焦點位置移動機構的移動量，來設定前述第2目標聚焦位置者為佳。

此時，在前述觀察光學系中，由於在驅動焦點位置移動機構，使之聚焦於第1目標聚焦位置後，設定對應偏移值的第2目標聚焦位置，並藉該值驅動焦點位置移動機構後，亦可不需再聚焦位置檢測機構設置用以改變聚焦位置檢測機構的聚焦目標值之可動機構等，故構造可簡化。

又，本發明之影像檢查裝置中，更包含可使自前述被檢查體反射的光從前述觀察光學系分歧之光分歧機構；又，前述聚焦位置檢測機構之構造以使用前述所分歧的光，來檢測前述第1目標聚焦位置者為佳。

又，前述偏移值，可為實驗特定值，或者亦可為使前述第2目標聚焦位置進入前述觀察光學系的景深之特定值。

又，前述聚焦位置檢測機構之構造亦可為可藉刀緣法檢測出前述第1目標聚焦位置者。

1‧‧‧基板(被檢查體)

2‧‧‧CPU部

3‧‧‧儲存部

4‧‧‧輸入部

11、11a、11b‧‧‧對物鏡

13‧‧‧轉換器用馬達

14‧‧‧轉換器孔位置檢測部

15‧‧‧轉換器用馬達驅動部

16‧‧‧控制部

17‧‧‧試料移動台(承載台)

18‧‧‧聚焦用馬達(焦點位置移動機構)

19‧‧‧聚焦用馬達驅動部(驅動機構)

22‧‧‧基準光源(檢測用光源)

23‧‧‧色校正物鏡用馬達驅動部

24‧‧‧色校正物鏡用馬達

27‧‧‧準直物鏡

28‧‧‧投光側阻擋器

30、35‧‧‧集光物鏡群

31‧‧‧色校正物鏡群(校正光學元件)

33‧‧‧分光鏡(光分歧機構)

34‧‧‧受光側阻擋器

36‧‧‧光檢測器

36a‧‧‧受光面(位置檢測基準面)

41、42‧‧‧層

41a‧‧‧境界面

42a‧‧‧上面

43‧‧‧灰塵

44‧‧‧晶粒

60‧‧‧觀察光

70‧‧‧檢測光

100、110‧‧‧影像檢查裝置

101‧‧‧觀察光學系

102‧‧‧聚焦位置檢測部(聚焦位置檢測機構)

103‧‧‧色校正機構(聚焦位置校正機構)

p_o ‧‧‧基準像面

p_m ‧‧‧校正像面

S₁ 、S₂ 、S₀ 、S₄ 、S₁₀ 、S₁₁ 、S₁₂ ‧‧‧領域

62‧‧‧感測用馬達

63‧‧‧馬達驅動部