JP2002162368A - 表面検査装置および方法 - Google Patents

表面検査装置および方法

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JP2002162368A JP2000370695A JP2000370695A JP2002162368A JP 2002162368 A JP2002162368 A JP 2002162368A JP 2000370695 A JP2000370695 A JP 2000370695A JP 2000370695 A JP2000370695 A JP 2000370695A JP 2002162368 A JP2002162368 A JP 2002162368A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ表面の回路パターンピッチが分からな
い状態で最適装置条件を正確且つ簡単に求める。 【解決手段】 ウエハ１００に検査用照明光を照射する
照明光学系１０と、ウエハからの回折光を受けてウエハ
を撮像するＣＣＤカメラ３０と、得た画像信号からウエ
ハの表面検査を行う画像処理検査装置３５と、ウエハの
チルト角を変更させる装置とを有して表面検査装置が構
成される。画像処理検査装置３５は、チルト角を変更さ
せながら、照明光学系１０からウエハ１００に検査用照
明光を照射してＣＣＤカメラ３０により撮像し、得られ
たウエハの画像におけるチルト角の変化に対応する画像
変化に基づいて、ウエハの表面検査を行うための最適装
置条件を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップ、液晶
表示パネル等の製造工程においてウエハ等の被検物体の
表面検査を行うための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップや液晶表示素子パネルは、ウ
エハ等の基板表面に種々の異なる回路パターンを何層に
も積み重ねて構成されている。このような回路パターン
は、フォトリソグラフィー工程等を用いてウエハ上に一
層ずつ積み重ねるようにして形成される。
【０００３】ＩＣチップを例にとると、まず、ウエハ
（基板）の表面に形成された酸化膜の上にレジストを薄
い層状に塗布し、露光装置によりレチクルの回路パター
ンをこのレジスト層上に露光する。次に、現像処理を行
って露光されたレジストを除去し、レチクルの回路パタ
ーンと同一形状（もしくは縮小された相似形状）のレジ
スト層からなるパターンを形成する。その後、エッチン
グ処理を行って露出する酸化膜を除去した後、残りのレ
ジスト層を除去すると、ウエハの表面には酸化膜層の回
路パターンが形成される。この酸化膜層の回路パターン
に対してドーピング処理等を行い、ダイオード等の素子
を形成する。製造されるＩＣの種類によっても異なる
が、通常は上記のような所定の回路パターン層を形成す
る工程が何度も繰り返され、その結果、ウエハの上に複
数の回路パターンが何層にも重ねられる。
【０００４】このようにしてウエハ上に回路パターンを
多層に重ねるときに、各層毎に形成された回路パターン
に欠陥、異常等が発生していないか否かについての表面
検査が行われる。この検査は、例えば、レジスト層によ
る回路パターンが形成された時点で行われる。この検査
において欠陥、異常等が発見されたときには、レジスト
が剥離されて、再びレジスト層の塗布および露光が行わ
れ、この回路パターン層の再生処理が行われる。
【０００５】以上のように、回路パターンをウエハ上に
多層に重ねてＩＣチップ等が作られるときに、各回路パ
ターンに欠陥、異常等が発生したのではＩＣチップ等が
不良品となってしまう。そのため、このような欠陥、異
常等の検査、すなわち、ウエハの表面検査が重要であ
る。
【０００６】また、レジストの現像処理段階で見つかっ
た欠陥については、レジストを除去して再度レジスト塗
布工程からやり直して再生処理をすることが可能であ
る。しかしながら、エッチング処理が行われて酸化層等
に回路パターンが形成された段階では、欠陥、異常等が
発見されてもこの部分は再生処理不可能である。このよ
うに、レジストの現像処理段階での表面検査で見つかっ
た表面欠陥についてのみ、レジストパターン層を除去し
てパターンの再生処理が可能であり、レジストパターン
形成段階での表面検査が重要である。
【０００７】この表面検査においては、回路パターンの
形状不良、レジスト層の膜厚ムラ、傷等といった表面欠
陥もしくは異常等が検査される。従来の表面検査とし
て、種々の検査用照明光を様々な角度から被検物（ウエ
ハ）表面に照射し、被検物を回転もしくは揺動させなが
ら被検物からの光を検査員が直接的に目視により観察し
て行うものがある。
【０００８】このような検査方法は一般的にマクロ検査
と称される。このマクロ検査を検査員の目視により行っ
た場合に、検査員の判断の相違、技量の相違等により検
査結果にばらつきが出るおそれがある。また、検査員の
負担も大きい。そこで、マクロ検査を自動化することが
検討されていおり、種々の自動マクロ検査装置が提案さ
れている。例えば、被検物の表面に検査用照明光を照射
して、被検物の表面に形成された繰り返しパターンから
の回折光を撮像装置により受光して回折画像を取り込
み、画像処理を行って表面検査を自動で行うようにした
装置がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面検査装置では、被検物の表面上の回路パターン（繰
り返しパターン）からの回折光に基づいて回折像を撮像
する際の装置条件（照明光の入射角、被検物基板のチル
ト角、照明光の波長、撮像手段に入射させる被検物体か
らの出射光の受光位置等）を最適条件に自動設定するこ
とができなかった。最適条件とは、繰り返しパターンか
ら発生する回折光の進行方向と、回折光を受光する受光
光学系の光軸方向とがほぼ一致する条件であり、換言す
れば、表面検査を行うのに十分な回折像が得られる条件
である。
【００１０】装置条件の最適条件は、被検物上に形成さ
れた繰り返しパターンのピッチによって異なる。このた
め、繰り返しパターンのピッチに応じて装置条件を変更
しなければならない。しかし、多くの場合、繰り返しパ
ターンのピッチの設計値が検査員に知らされることはな
い。そこで、従来の表面検査装置では、被検物の回折画
像をモニタに表示し、検査員がモニタ上の回折画像を見
ながら装置条件を最適条件に設定することが行われてい
るが、最適な装置条件を検査員が判断することは難し
く、検査員の能力や熟練を要するという問題があった。
【００１１】本出願人は、先に出願した特願２000-10２
546号において、被検物上に形成された繰り返しパター
ンのピッチを検査員が知らなくても、装置条件を最適条
件に設定することができる表面検査装置を提案した。こ
の装置は、装置条件を設定または変更する手段を有し、
装置条件の変更時に回折画像を取り込み、その画像の画
素値に基づいて最適条件を決定するものである。
【００１２】しかしながら、ウエハ等の被検物表面の繰
り返しパターンは、ピッチが異なる複数種のパターンが
形成されていることもある。この場合、上記の特願２00
0-10２546号に記載された装置では、対応できない場合
がある。
【００１３】また、パターンは前述のように多層形成さ
れており、各パターン層の形成後に表面検査を行うこと
が望ましいのであるが、検査工数や効率の問題から、一
般的には、パターン層形成後に全数のウエハの表面検査
をするわけではない。このため、ある層のパターン形成
工程において欠陥が発生しても、これについて表面検査
が行われずに見逃され、その後この層より上層のパター
ンの形成後の表面検査において上記欠陥が見つかるよう
な場合がある。これは、下の層からの回折光に基づいて
検査を行ってしまうからである。この場合、その欠陥が
最上位の層にあると判断してしまい、最上位のレジスト
パターン層を除去してパターンの再生処理をしても、そ
の作業は無駄になる。
【００１４】このように、従来の表面検査では、ウエハ
等の被検物表面に複数の異なるピッチの繰り返しパター
ンが形成されている場合に、各繰り返しパターンの欠陥
検査を行うための装置条件の最適条件を見いだすのが難
しいという問題があり、さらに、欠陥を見つけても、そ
の欠陥がどの層のものか（特に、最上位の層のものか）
否かがわからないという問題があった。
【００１５】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
被検物表面のパターンのピッチが分からなくても欠陥検
査を行うための最適な装置条件を求めることができ、信
頼性の高い表面検査を行うことができる表面検査装置お
よび方法を提供することを目的とする。
【００１６】また、パターンが多層に積層形成されてい
る被検物の表面検査において欠陥等が見つかったとき
に、この欠陥等が最上層のパターンにあるか否かを判断
できる表面検査装置および方法を提供することを目的と
する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る表面検査装置は、表面に複数の異なる
ピッチの繰り返しパターンが形成された被検物体を照明
する照明手段と、被検物体からの回折光に基づく物体像
を撮像する撮像手段と、撮像手段により物体像を撮像す
る際の装置条件を設定または変更する条件制御手段と、
条件制御手段による装置条件の変更時に撮像手段により
撮像される物体像の画像に基づいて上記繰り返しパター
ンを検査するための装置条件の最適条件を決定する条件
決定手段とを有して構成される。そして、条件決定手段
は、複数の異なるピッチの繰り返しパターンのそれぞれ
による回折光に基づく物体像の画像を取り込み、これら
繰り返しパターンに対応する装置条件の最適条件を決定
する。
【００１８】このような構成の表面検査装置を用いれ
ば、繰り返しパターンのピッチ等が不明であっても、装
置条件を変更させながら各パターンからの回折光に基づ
いて得られる画像から最適条件を簡単に決定することが
でき、以降はこのように決定された最適条件を用いて信
頼性のある且つ高精度の表面検査が可能となる。
【００１９】なお、このように決定される最適条件は、
複数の異なるピッチの繰り返しパターンに対応して複数
決定しても良く、いずれか一つに決定しても良い。ま
た、この表面検査装置に、条件決定手段によって決定さ
れた最適条件のときの物体像の画像を記憶する記憶手段
と、記憶手段に記憶された画像を読み出してこの画像に
基づいて被検物体に形成されたパターンの欠陥を検出す
る欠陥検出手段とを設けても良い。
【００２０】また、条件決定手段によって決定された最
適条件を記憶する記憶手段を設け、被検物体と別の被検
物体を検査する場合に、条件制御手段は記憶手段から最
適条件を読み出し、この最適条件に基づいた装置条件に
設定するように構成するのが好ましい。この場合、条件
決定手段は、装置条件の変化に対応する物体像の輝度変
化におけるピーク値が得られるときの条件を最適条件と
して設定するようにしても良い。もしくは、装置条件の
変化に対応する物体像における輝度変化の関係を二次微
分して輝度のピーク値が得られる条件を求め、このとき
の条件を最適条件として設定するようにしても良い。
【００２１】なお、装置条件の種類としては、被検物体
への照明手段による照明光の入射角度、被検物体の載置
角度、照明光の波長、撮像手段に入射させる被検物体か
らの出射光の受光位置等がある。
【００２２】本発明の表面検査装置において、上述した
被検物体の表面に形成された複数の異なるピッチの繰り
返しパターンが露光装置により原版パターンを露光して
形成された転写パターンからなる場合、複数の転写パタ
ーンが被検物体の表面に同一露光条件で露光されて形成
される。
【００２３】この場合、被検物体の表面における離れた
位置に形成された一対の転写パターンについてそれぞれ
の繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像を撮像
手段により撮像し、このように撮像された画像に基づい
てそれぞれの繰り返しパターンについての最適条件を条
件決定手段により決定し、各繰り返しパターン毎に、上
記一対の転写パターンの最適条件を比較して、いずれか
一方の繰り返しパターンについての最適条件を選択する
ように構成することかできる。
【００２４】さらに、被検物体の表面における近接した
位置に形成された一対の転写パターンについてそれぞれ
の繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像を撮像
手段により撮像し、このように撮像された画像に基づい
てそれぞれの繰り返しパターンについての最適条件を条
件決定手段により決定し、各繰り返しパターン毎に、上
記一対の転写パターンの最適条件を比較して、いずれか
一方の繰り返しパターンについての最適条件を選択する
ように構成しても良い。
【００２５】本発明の表面検査装置において、上述した
被検物体の表面に形成された複数の異なるピッチの繰り
返しパターンが露光装置により原版パターンを露光して
形成された転写パターンからなる場合、複数の転写パタ
ーンが被検物体の表面に露光ショットの座標領域をショ
ットマップ状に設定して異なる露光条件で露光されて形
成される。
【００２６】本発明に係る表面検査方法は、表面に複数
の異なるピッチの繰り返しパターンが形成された被検物
体を照明し、被検物体からの回折光に基づく物体像を撮
像し、撮像した物体像に基づいて被検物体の表面検査を
行うように構成され、物体像を撮像する際の条件を変更
しながら物体像を撮像することにより、複数の異なるピ
ッチの繰り返しパターンのそれぞれからの回折光に基づ
く物体像を撮像し、それぞれの繰り返しパターンに対応
する装置条件の最適条件を決定するように構成される。
この場合、最適条件は、複数の異なるピッチの繰り返し
パターンに対応して複数決定しても良いし、いずれか一
つに決定しても良い。
【００２７】本発明の表面検査方法においてはさらに、
決定された最適条件のときの物体像の画像を記憶し、記
憶された画像を読み出してこの画像に基づいて被検物体
に形成されたパターンの欠陥を検出するのが好ましい。
また、決定された最適条件を記憶し、被検物体と別の被
検物体を検査する場合に、記憶された最適条件を読み出
してこの最適条件に基づいた装置条件に設定するように
しても良い。
【００２８】なお、装置条件の変化に対応する物体像の
輝度変化におけるピーク値が得られるときの装置条件を
最適条件として設定するのが好ましい。もしくは、装置
条件の変化に対応する物体像における輝度変化の関係を
二次微分して輝度のピーク値が得られる装置条件を求
め、このときの装置条件を最適条件として設定するよう
にしても良い。このような装置条件としては、被検物体
への照明光の入射角度、被検物体の載置角度、照明光の
波長、撮像手段に入射させる被検物体からの出射光の受
光位置等がある。
【００２９】上記検査方法において、被検物体の表面に
形成された複数の異なるピッチの繰り返しパターンが露
光装置により原版パターンを露光して形成された転写パ
ターンからなる場合、複数の転写パターンが被検物体の
表面に同一露光条件で露光されて形成される。
【００３０】この場合に、被検物体の表面における離れ
た位置に形成された一対の転写パターンについてそれぞ
れの繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像を撮
像手段により撮像し、このように撮像された画像に基づ
いてそれぞれの繰り返しパターンについての最適条件を
条件決定手段により決定し、各繰り返しパターン毎に、
上記一対の転写パターンの最適条件を比較して、いずれ
か一方の繰り返しパターンについての最適条件を選択す
ることができる。また、被検物体の表面における近接し
た位置に形成された一対の転写パターンについてそれぞ
れの繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像を撮
像手段により撮像し、このように撮像された画像に基づ
いてそれぞれの繰り返しパターンについての最適条件を
条件決定手段により決定し、各繰り返しパターン毎に、
上記一対の転写パターンの最適条件を比較して、いずれ
か一方の繰り返しパターンについての最適条件を選択す
るようにしても良い。
【００３１】この表面検査方法において、被検物体の表
面に形成された複数の異なるピッチの繰り返しパターン
は、露光装置により原版パターンを異なる露光条件で露
光し、露光ショットの座標領域をショットマップ状に設
定した複数の転写パターンから構成することができる。
【００３２】第２の本発明に係る表面検査装置は、表面
に複数のパターン層が積層して形成されるショット領域
を有してなる被検物体を照明する照明手段と、被検物体
からの回折光に基づく物体像を撮像する撮像手段と、撮
像手段により物体像を撮像する際の装置条件を設定また
は変更する条件制御手段と、条件制御手段による装置条
件の変更時に撮像手段により撮像される物体像の画像を
取り込み、その画像に基づいて複数のパターン層のうち
の所定のパターン層を検査するための装置条件の最適条
件を決定する条件決定手段とを有して構成される。そし
て、被検物体の表面に、複数のショット領域が形成され
るとともに少なくとも二つのショット領域のそれぞれに
おいて所定のパターン層が露光装置により異なる露光条
件の下で露光して形成されるとともにその他のパターン
層は全て同一の露光条件の下で形成されており、条件決
定手段は、上記少なくとも二つのショット領域のそれぞ
れについて、装置条件を変化させながら撮像手段により
撮像して得られる画像の輝度変化を求め、上記少なくと
も二つのショット領域の輝度変化を比較して輝度変化が
相違するときの装置条件を最適条件として決定する。
【００３３】このような構成の表面検査装置によれば、
表面に複数のパターン層が積層して形成されるショット
領域を有してなる被検物体の表面検査を行う場合、任意
に選択される所定パターン層の検査をするための装置条
件の最適条件を簡単且つ正確に決定でき、信頼性のある
任意のパターン層の検査が可能となる。
【００３４】この所定のパターン層として、複数のパタ
ーン層のうちの最上位に形成されたレジスト層からなる
パターン層を設定することができる。この場合、上記の
ように決定された最適条件の下で最上位層に形成された
レジスト層を検査し、レジスト層に欠陥があることが検
出されたときにレジスト層の再生処理を行うようにする
のが好ましい。
【００３５】第２の本発明に係る検査方法は、表面に複
数のパターン層が積層して形成されるショット領域を有
してなる被検物体を照明し、被検物体からの回折光に基
づく物体像を撮像し、撮像した物体像に基づいて被検物
体の表面検査を行うように構成される。その上で、被検
物体の表面に、複数のショット領域が形成されるととも
に少なくとも二つのショット領域のそれぞれにおいて所
定のパターン層が露光装置により異なる露光条件の下で
露光して形成されるとともにその他のパターン層は全て
同一の露光条件の元で形成されており、物体像を撮像す
る際の装置条件を変化させながら、上記少なくとも二つ
のショット領域のそれぞれについて物体像を撮像し、こ
のように撮像して得られる画像から装置条件の変化に対
応した画像の輝度変化を求め、上記少なくとも二つのシ
ョット領域のそれぞれの輝度変化を比較して輝度変化が
相違するときの装置条件を最適条件として決定するよう
に構成される。
【００３６】第３の本発明に係る表面検査方法は、表面
に複数のパターン層が積層して形成されるショット領域
を有してなる被検物体を照明し、被検物体からの回折光
に基づく物体像を撮像し、撮像した物体像に基づいて被
検物体の表面検査を行うように構成され、ショット領域
の形成過程において最上位層にレジスト層を露光形成す
るときに、少なくとも二つのショット領域について露光
装置により露光条件を相違させてレジスト層を形成す
る。そして、上記少なくとも二つのショット領域のそれ
ぞれについて装置条件を変化させながら物体像を撮像
し、このように撮像して得られる画像から装置条件の変
化に対応した画像の輝度変化を求め、上記少なくとも二
つのショット領域のそれぞれの輝度変化を比較して輝度
変化が相違するときの装置条件を最上位に形成されたレ
ジスト層を検査するための最適条件として決定する。
【００３７】この表面検査方法において、最適条件の下
で最上位に形成されたレジスト層を検査し、レジスト層
に欠陥があることが検出されたときにレジスト層の再生
処理を行うようにしても良い。
【００３８】第４の本発明に係る表面検査方法は、表面
に複数のパターン層が積層して形成されるショット領域
を有してなる被検物体を照明し、被検物体からの回折光
に基づく物体像を撮像し、撮像した物体像に基づいて被
検物体の表面検査を行うように構成され、ショット領域
の形成過程において各パターン層を露光形成するとき
に、各パターン層毎に少なくとも二つのショット領域か
らなるショット領域組を対応させて選択するとともにシ
ョット領域組において対応するパターン層を形成すると
きにはショット領域毎に露光装置により露光条件を相違
させる。そして、ショット領域組のそれぞれについて装
置条件を変化させながら物体像を撮像し、このように撮
像して得られる画像から装置条件の変化に対応した画像
の輝度変化を求め、ショット領域組のそれぞれにおい
て、輝度変化を比較して輝度変化が相違するときの装置
条件をショット領域組に対応するパターン層を検査する
ための最適条件として決定する。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図１に本発明の実施
形態に係る表面検査装置の一例を示しており、この装置
により半導体ウエハ１００の表面欠陥を検査する。この
装置は、ウエハ１００を載置保持するホルダ５を有し、
不図示の搬送装置によって搬送されてくるウエハ１００
を、ホルダ５の上に載置させるとともに真空吸着によっ
て固定保持する。ホルダ５は、このように固定保持した
ウエハ１００の表面に垂直な軸Ax1を中心として回転
（ウエハの表面内での回転）可能で、且つ、ウエハ１０
０の表面を通る軸Ax２を中心としてチルト（傾動）可能
に構成されている。
【００４０】この表面検査装置はさらに、ホルダ５に固
定保持されたウエハ１００の表面に検査用照明光を照射
する照明光学系１０と、検査用照明光の照射を受けたと
きのウエハ１００からの反射光、回折光等を集光する集
光光学系２０と、集光光学系２０により集光された光を
受けてウエハ１００の表面の像を検出するＣＣＤカメラ
３０等（撮像装置）を有する。
【００４１】照明光学系１０は、メタルハライドランプ
等の放電光源１１と、この放電光源１１からの照明光束
を集光するコレクタレンズ１２と、コレクタレンズ１２
により集光された照明光束を透過させて波長選択を行う
波長選択フィルタ１３と、調光を行うニュートラルデン
シティフィルタ１４とを備える。さらに、これらフィル
タ１３，１４を透過した照明光束を集束させるインプッ
トレンズ１５を有し、インプットレンズ１５により集束
された照明光がファイバ１６の一端１６ａに導入され
る。
【００４２】ここで、波長選択フィルタ１３は、切替駆
動機構１３ａを有した円盤（ターレット）１３ｂ内に設
けられており、いくつかの種類のフィルタを切換えて使
用することが可能となっている。例えばｇ線（波長４３
６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）等の特定の波長の光
だけを透過させる干渉フィルタ、あるいは特定の波長帯
域の光を透過させるバンドパスフィルタ、あるいは所定
の波長より長い波長の光だけを透過させるシャープカッ
トフィルタ等を必要に応じて選択して用いることができ
る。ニュートラルデンシティフィルタ１４は、回転角に
応じて透過光量が順次変化する円盤状のフィルタからな
り、回転駆動機構１４ａにより回転制御されて透過光量
を制御できるように構成されている。
【００４３】照明光学系１０はさらに、ファイバ１６の
他端１６ｂから出射される発散光束を受ける照明系凹面
鏡１７を有しており、この照明系凹面鏡１７からほぼそ
の焦点距離だけ離れた位置にファイバ１６の他端１６ｂ
が配設されている。このため、ファイバ１６の一端１６
ａに導入されてファイバ１６の他端１６ｂから照明系凹
面鏡１７に発散照射された照明光は、照明系凹面鏡１７
によって平行光束となってホルダ５に保持されたウエハ
１００の表面に照射される。このときウエハ１００の表
面に照射される照明光束は、ウエハ１００の表面と垂直
な軸Ax1（鉛直軸）に対して角度θiを有して照射され、
ウエハ１００からの光が角度θrを有して出射される。
これら入射角θiと出射角θrとの関係が、軸Ax２を中心
としてホルダ５をチルト（傾動）させることにより調整
可能である。すなわち、ホルダ５のチルトによりウエハ
１００の載置角度を変化させて、入射角θiと出射角θr
との関係を調整可能である。
【００４４】ウエハ１００の表面からの出射光（ここで
は回折光を用いる）は集光光学系２０により集光され
る。この集光光学系２０は、鉛直軸Ax1に対して角度θr
を有した方向に対向して配設された集光系凹面鏡２１
と、この集光系凹面鏡２１の集光位置に配設された絞り
２２と、この絞り２２の後側に配設された結像レンズ２
３とから構成される。この結像レンズ２３の後側にＣＣ
Ｄカメラ３０が配設されている。集光系凹面鏡２１によ
り集光されるとともに絞り２２によって絞られた出射光
（ｎ次の回折光）は、レンズ２３によってＣＣＤカメラ
３０のＣＣＤ撮像素子（イメージデバイス）３１に結像
される。この結果、ウエハ１００の表面の回折像がＣＣ
Ｄ撮像素子３１に形成される。
【００４５】ＣＣＤ撮像素子３１は、その受像面に形成
されたウエハ表面の像を光電変換して画像信号を生成
し、画像処理検査装置３５に送る。画像処理検査装置３
５の内部には、制御部３７と、ウエハ１００の最適チル
ト角を決定する条件決定部３８と、ウエハ１００の欠陥
を検出する欠陥検出部３９と、メモリ（記憶装置）３６
が設けられている。
【００４６】制御部３７は、切替駆動機構１３ａによる
波長選択フィルタ１３の切替作動制御、回転駆動機構１
４ａによるニュートラルデンシティフィルタ１４の回転
制御、鉛直軸Ax1を中心としたホルダ５の回転制御、チ
ルト中心軸Ax２を中心としたホルダ５のチルト制御等を
行う。さらに、制御部３７は、ＣＣＤ撮像素子３０から
得られるウエハ１００の画像を所定ビット（例えば８ビ
ット）のディジタル画像に変換する。
【００４７】メモリ（記憶装置）３６には、制御部３７
からのディジタル画像とそのときの装置条件（チルト
角）が記憶される。記憶されたディジタル画像は、ウエ
ハ１００の最適チルト角の決定時には条件決定部３８
に、ウエハ１００の欠陥検出時には欠陥検出部３９に出
力される。このように構成された制御部３７は、ウエハ
１００の最適チルト角の決定時には、チルト角を変更さ
せながらウエハ１００の画像を取り込み、チルト角が異
なるときのディジタル画像を順次メモリ３６に記憶す
る。
【００４８】条件決定部３８は、ウエハ１００の最適チ
ルト角φｓを決定するにあたって、メモリ３６に記憶さ
れた、ウエハ１００のディジタル画像を順次に取り込
み、各ディジタル画像ごとに、最大輝度（あるいは平均
輝度でもよい）を求め、これに基づいて最適なチルト角
を決定する。
【００４９】欠陥検出部３９は、ウエハ１００の欠陥検
出に当たって、メモリ３６に記憶されたウエハ１００の
ディジタル画像を取り込んで画像処理を行う他に、画像
の光量をモニタし、画像の明暗に基づいてウエハ１００
の膜厚むら、パターン形状の異常、きず等の欠陥箇所を
特定する。
【００５０】ここで、被検物体であるウエハ１００の表
面には周期的に繰り返される線配列形状の回路パターン
が形成されており、ウエハ１００の表面においてはこれ
ら回路パターンを構成する線が周期的に繰り返して配列
されている。このため、回路パターンを構成する線の繰
り返しピッチがｐであり、照明光の波長がλであるとき
に、ホルダ５をチルトさせてウエハ１００の表面のチル
ト角Ｔを次式（１）が成立するように設定すれば、ウエ
ハ１００から出射されるｎ次の回折光が集光光学系２０
を介してＣＣＤカメラ３０に集光されるようになる。こ
のようにして、ｎ次の回折光を受光してＣＣＤ撮像素子
３１により得られたウエハ１００の表面の像から表面欠
陥の有無の検査を行う。
【００５１】
【数１】 sin(θi−Ｔ) − sin(θr＋Ｔ) ＝ ｎ・λ／ｐ ・・・（１）
【００５２】式（１）において、θiおよびθrがチルト
角Ｔを変化させる前（チルト角Ｔ＝０のとき）の入射角
および出射角の値、すなわち、初期値である。チルト角
Ｔを変化させた場合に、入射角（θi−Ｔ)およびｎ次の
回折光の出射角(θr＋Ｔ)は、ウエハ１００の表面に対
しての法線Ax1を基準として入射側に見込む角度方向を
プラス、その反対側に見込む角度方向をマイナスとす
る。回折次数ｎは、ｎ＝０の０次光（正反射光）を基準
として入射側に見込む角度方向をプラス、その反対側に
見込む角度方向をマイナスとする。チルト角Ｔを変える
と入射角（θi−Ｔ)、出射角(θr＋Ｔ)が変化するわけ
であるが、チルト角Ｔは、たとえば、ホルダ５が水平状
態にあるときを０度とし、入射側への角度方向をプラ
ス、出射側への角度方向をマイナスとする。ここでは、
チルト角が０度（基準状態）のときに入射角をθi、出
射角をθrとしている。
【００５３】この検査のため、ＣＣＤ撮像素子３１によ
り撮像されたウエハ１００の表面の画像信号が画像処理
検査装置３５に送られる。画像処理検査装置３５におい
ては、ＣＣＤ撮像素子３１からの画像信号により得られ
るウエハ１００の表面の画像と、予め記憶されている良
品ウエハの表面の画像（検査基準画像）とのパターンマ
ッチングを行ったり、予め学習させておいた検査基準画
像の特徴との相違点の有無検査を行う。検査対象となる
ウエハ１００にデフォーカスによる膜厚むら、パターン
形状の異常、きず等の欠陥が存在する場合には、その部
分にはたとえば検査基準画像との明暗差や特徴の相違が
検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
【００５４】このようなウエハ１００の表面検査を行う
ためには、照明光学系１０からホルダ５に保持されたウ
エハ１００の表面に検査用照明光を照射したときに、ウ
エハ１００からの回折光が集光光学系２０を介してＣＣ
Ｄカメラ３０に集光されるように装置条件を設定する必
要がある。この装置条件としては、例えば、ウエハ１０
０に対する照明光の波長λ、この照明光の入射角θi、
ウエハ１００から集光光学系２０への出射角θr、ウエ
ハ１００（ホルダ５）のチルト角Ｔ等があり、これらが
ウエハ１００の表面に形成された回路パターンのピッチ
ｐに対して上記式（１）を満足するように設定して表面
検査を行うことが望まれる。
【００５５】ここで、回路パターンのピッチｐが分かっ
ているならば、上記式（１）を満足するように装置条件
を設定すれば良いのであるが、ピッチｐが分からないこ
とが多い。この場合に、上記式（１）を満足する装置条
件、すなわち、最適な装置条件を求める本実施形態の装
置および方法について以下に説明する。
【００５６】
【第１の実施形態】まず、図２に、ウエハ１００の表面
に形成された回路パターン（転写パターン）例を模式的
に示している。このウエハ１００の表面には、露光装置
によって複数のショット領域毎に回路パターンが並んで
露光され、形成されている。図２においては、二つのシ
ョット領域１１０および１２０を代表的に示している
が、実際には多数のショット領域が並んで形成される。
【００５７】図２には、ウエハ１００の中心近くにある
第１ショット領域１１０と、周辺にある第２ショット領
域１２０とが示されている。第１ショット領域１１０に
は繰り返しピッチが異なる第１パターン１１１および第
２パターン１１２が形成され、第２ショット領域１２０
には繰り返しピッチが異なる第１パターン１２１および
第２パターン１２２が形成されている。このウエハ１０
０は最適な装置条件を求めるために用いられるものであ
る。なお、各ショット領域に露光形成されるパターン全
体を転写パターンと称する。例えば、第１ショット領域
１１０には、繰り返しピッチが異なる第１パターン１１
１および第２パターン１１２からなる転写パターンが露
光形成されている。
【００５８】このウエハ１００の表面に露光形成される
各ショット領域のパターン（転写パターン）は、同一の
露光装置により同一レチクル（マスク）上のパターン
（原版パターン）が同一条件で露光形成されたものであ
る。このため、第１および第２ショット領域１１０，１
２０内には同一パターンが露光形成されており、両ショ
ット領域の第１パターン１１１，１２１同士が同一ピッ
チｐ１の同一形状パターンからなり、第２パターン１１
２，１２２同士が同一ピッチｐ２の同一形状パターンか
らなる。
【００５９】このようなウエハ１００に対して、図１に
示した表面検査装置を用いて検査を行う場合、ピッチｐ
１の第１パターン１１１，１２１から生じる回折光の出
射角と、ピッチｐ２の第２パターン１１２，１２２から
生じる回折光の出射角とが異なるので、ＣＣＤカメラ３
０によりウエハ１００からの回折光を用いてウエハ表面
画像を撮像するための装置条件が二通りあると考えられ
る。ここで、上述した複数の装置条件のうち、ウエハ１
００（ホルダ５）のチルト角Ｔのみを可変とし、それ以
外の装置条件を固定して、上記二通りのチルト角Ｔの条
件を定める。
【００６０】以下、第１の実施形態による表面検査装置
の動作を、図１１および図１２のフローチャートも参照
しながら説明する。
【００６１】ホルダ５の上にウエハ１００が載置され、
固定された状態で、かつ照明光学系１０から所定波長λ
の検査用照明光がウエハ１００の表面に照射された状態
で検査は行われる。制御部３７は、ホルダ５の制御を行
い、ウエハ１００のチルト角Ｔを変化させながら（ステ
ップＳ１１）ＣＣＤカメラ３０によりウエハ表面を撮像
してその二次元画像を取り込む（ステップＳ１２）。こ
のとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する複数の撮像画像
と、そのときの装置条件（チルト角）をメモリ３６に記
憶する（ステップＳ１３）。このとき、ＣＣＤカメラ３
０では、ウエハ１００の表面全体の画像が撮像される。
具体的には、照明光学系１０からの検査用照明光の入射
角が２０°〜７５°の角度範囲で画像撮像を行うように
チルト角変動範囲が設定されており、このチルト角範囲
の全範囲についての画像取り込みが完了した時点（ステ
ップＳ１４）でウエハ１００の各チルト角における表面
全体の画像の撮像が完了する。
【００６２】次に、条件決定部３８は、図１２のフロー
チャートにおけるステップＳ２１〜２４に示すように、
メモリ３６に記憶された複数の二次元画像（ウエハ１０
０の全体像）情報から、各チルト角Ｔに対応する画像毎
に最大輝度（もしくは平均輝度でも良い）を求める。具
体的には、チルト角Ｔｉ（但し、ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞ
れについて上記のようにして撮像記憶された画像を読み
出し、各画像毎に最大輝度を求める。
【００６３】このように求めたチルト角Ｔに対応する最
大輝度変化の関係を図３に示している。図３から分かる
ように、チルト角Ｔ＝ｔ１およびＴ＝ｔ２の辺りにおい
て最大輝度が大きくなる。条件決定部３８は、さらに、
最大輝度変化のピーク位置を検出するため、図３の波形
を二次微分する処理を行い、最大輝度の変化点を求める
（ステップＳ２５）。この二次微分結果を図４に示して
おり、チルト角ｔ１およびｔ２において最大輝度のピー
ク値が発生することが分かる。
【００６４】照明光の波長λが一定である場合、ウエハ
上のパターンのピッチｐが大きいほど、式（１）を満た
すためにはsin(θi−Ｔ)−sin(θr＋Ｔ)を小さくしなけ
ればならない。したがって、チルト角Ｔをプラス側（入
射角θi−Ｔを小さくする方向、あるいは出射角θr＋Ｔ
を大きくする方向）にすればよい。
【００６５】以上のことから、図３において、２つの最
大輝度のピーク値が発生するチルト角ｔ１、ｔ２のう
ち、チルト角が小さい方のｔ１が第１パターン１１１，
１２１（ピッチが大きい方のパターン）からの回折光に
対応し、チルト角が大きい方のｔ２が第２パターン１１
２、１２２（ピッチが小さい方のパターン）からの回折
光に対応することがわかる。すなわち、チルト角ｔ１が
第１パターン１１１，１２１からの回折光をＣＣＤカメ
ラ３０に受光するための装置条件となり、チルト角ｔ２
が第２パターン１１２，１２２からの回折光を受光する
ための装置条件となる。これらの装置条件が他の装置条
件とともにメモリ３６に記憶される（ステップＳ２
６）。
【００６６】以上のような、２つのピークがあった場合
に、それぞれのピークがどのパターンに対応しているか
を、必ずしも表面検査装置が認識する必要はない。２つ
のピッチの異なるパターンが存在することが認識できれ
ば、以下のように検査はできる。
【００６７】欠陥検出部３９は、メモリ３６から、最大
輝度のピーク値が発生したチルト角ｔ１、ｔ２のときの
それぞれのウエハ１００のデジタル画像を読み込む。そ
して、それぞれのデジタル画像に対して画像処理を行う
他に、画像の光量をモニタし、画像の明暗に基づいてウ
エハ１００の欠陥箇所を特定する。このようにして、２
つのパターン両方に対して欠陥を検出することができ
る。上述のようにして、最大輝度のピーク値が発生した
それぞれのチルト角に対応するパターンを認識できれ
ば、どのパターンに欠陥があるかを特定することもでき
る。
【００６８】なお、上記の動作説明では、最適条件を決
定した後に、その最適条件におけるウエハ１００の画像
をメモリ３６から読み出し、欠陥の検出を行うこととし
た。しかしながら、このウエハ１００を装置条件決定に
のみ使う場合もある。すなわち、あるウエハで最適な装
置条件を決定し、同一パターンが形成された他のウエハ
を、その最適な装置条件で検査する場合である。この場
合、最適な装置条件を決定した後は、その決定に用いた
ウエハの画像はメモリ３６で記憶する必要はなく、決定
された最適な装置条件のみを記憶しておけばよい。
【００６９】そして、装置条件を決定した後、他のウエ
ハを検査する場合の動作は以下のようになる。
【００７０】まず、不図示の搬送装置により検査対象と
なるウエハがホルダ５に搬送される。ホルダ５によりウ
エハを真空吸着して固定保持する。そして、照明光学系
１０から所定波長λの検査用照明がウエハの表面に照射
された状態で検査は行われる。制御部３７は、メモリ３
６に記憶された最適な装置条件を読み取る。上述のよう
に、最適な装置条件（チルト角）が２つ決定された場合
は、２つの最適な装置条件（チルト角ｔ１、ｔ２）が読
み取られる。そして、制御部３７は、ホルダ５の制御を
行い、チルト角がｔ１となるように設定する。制御部３
７は、このときＣＣＤカメラ３０で撮像されたウエハの
全体像を取り込み、デジタル画像に変換してメモリ３６
に記憶する。
【００７１】欠陥検出部３９は、メモリ３６から、デジ
タル画像を読み込む。そして、画像の光量をモニタし、
画像の明暗に基づいてウエハ１００の欠陥箇所を特定す
る。次に、制御部３７は、ホルダ５の制御を行い、チル
ト角がｔ２となるように設定し、以下、チルト角ｔ１の
ときと同様にして検査を行う。このようにして、ウエハ
上の２つのパターン両方に対して欠陥を検出することが
できる。
【００７２】
【第２の実施形態】第１の実施形態では、最適な装置条
件が２つ存在した場合に、その両方の条件で検査を行っ
たが、第２の実施形態では、複数の最適な装置条件のう
ち、一つを選択して検査する。これについて以下に説明
する。
【００７３】本実施形態でも、第１の実施形態と同様
に、図１の表面検査装置を用いて、図２のようにパター
ンが形成されたウエハの検査を行う。この場合にも、ホ
ルダ５の上にウエハ１００が載置され、固定された状態
で、かつ照明光学系１０から所定波長λの検査用照明光
がウエハ１００の表面に照射された状態で検査は行われ
る。制御部３７は、ホルダ５の制御を行い、ウエハ１０
０のチルト角Ｔを変化させながらＣＣＤカメラ３０によ
りウエハ表面を撮像してその二次元画像を取り込む。こ
のとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する複数の撮像画像
と、そのときの装置条件（チルト角）をメモリ３６に記
憶する。このとき、ＣＣＤカメラ３０では、ウエハ１０
０の表面全体の画像が撮像される。
【００７４】そして、条件決定部３８は、メモリ３６に
記憶された複数の二次元画像（ウエハ１００の全体像）
情報から、各チルト角Ｔに対応する画像毎に最大輝度
（もしくは平均輝度でも良い）を求める。このように求
めたチルト角Ｔに対応する最大輝度変化の関係（例え
ば、図３に示す関係）から最大輝度のピーク値が発生す
るチルト角Ｔ＝ｔ１およびＴ＝ｔ２を最適条件としてメ
モリ３６に記憶する。
【００７５】次に条件決定部３８は、メモリ３６に記憶
された最適条件（チルト角ｔ１、ｔ２）を読み出す。そ
して、まずチルト角ｔ１のときの画像情報をメモリ３６
から読み出し、所定の輝度（画素値）以上の画素の数を
求める。この画素に対応する領域が、第１パターンが露
光形成された領域であると考えられる。さらに、その所
定の輝度以上の画素の平均輝度を求める。次に、求めた
画素数と平均輝度をメモリ３６に記憶する。
【００７６】同様にしてチルト角ｔ２のときの画像情報
もメモリ３６から読み出し、所定の輝度以上の画素数、
それらの画素の平均輝度も求め、メモリ３６に記憶す
る。これらの画素に対応する領域が、第２パターンが露
光形成された領域であると考えられる。
【００７７】次に、記憶されたそれぞれのチルト角にお
ける画素数と平均輝度を読み出し、これらの値から最終
的な最適条件を決定する。例えば、ｔ１に対応する上記
画素数がｔ２に対応する上記画素数より多いとき（すな
わち、第１パターンが露光形成された領域の方が広いと
考えられるとき）で且つｔ１に対応する上記画素の平均
輝度が高いときは、チルト角ｔ１を最適条件と決定す
る。このように決定された最終的な最適条件をメモリ３
６に記憶する。
【００７８】
【第３の実施形態】前述の実施形態では、ウエハ表面全
体の画像に基づいて最適な装置条件を決定したが、本実
施形態では、表面全体の画像のうちの二つのショット領
域の画像に基づいて最適な装置条件を決定する。
【００７９】本実施形態でも、第１の実施形態および第
２の実施形態と同様に、まず図１１のフローチャートに
示す動作により、各チルト角におけるウエハ表面全体の
画像を撮像してメモリ３６に記憶する。
【００８０】次に、条件決定部３８は、各チルト角に対
応するウエハ全体の画像をメモリ３６から読み出し、そ
れぞれの画像の中の、図２におけるショット領域１１
０、ショット領域１２０に対応する部分を求める。そし
て、ショット領域１１０、ショット領域１２０に対応す
る画像中の最大輝度を求める。このように、ショット領
域１１０，ショット領域１２０に対応する画像中の最大
輝度を各チルト角に対して求め、チルト角の変化に対す
る最大輝度の変化により最適な装置条件を求める。
【００８１】図５は、チルト角の変化に対するショット
領域１１０，ショット領域１２０に対応する画像中の最
大輝度の変化を示す図である。図５から分かるように、
チルト角ｔ１（パターン１１１，１２１に対応する最適
条件）では、ショット領域１１０のパターン１１１の方
がショット領域１２０のパターン１２１より輝度が高
く、チルト角ｔ２（パターン１１２，１２２に対応する
最適条件）では、ショット領域１１０のパターン１１２
の方がショット領域１２０のパターン１２２より輝度が
高い。さらに、チルト角ｔ２においては、両パターン１
１２，１２２の輝度の差が小さい。
【００８２】ここで、図２に示すように、第１ショット
領域１１０はウエハ１００の中心部にあり、第２ショッ
ト領域１２０はウエハ１００の外周辺部にある。ウエハ
１００に形成されるレジスト膜は、ウエハ表面にフォト
レジスト（感光性樹脂）を滴下させた後、このウエハを
高速回転させてフォトレジストをウエハ全面に広げて形
成されるようになっており、円周方向の変動する膜圧ム
ラが生じやすい。このため、ウエハ１００の表面に形成
されたレジスト膜厚にムラがある場合に、上記のように
中心部の第１ショット領域１１０のパターン１１１，１
２１を形成しているレジスト層厚さと、外周辺部の第２
ショット領域のパターン１１２，１２２を形成している
レジスト層厚さとが相違する。
【００８３】このようなことに鑑みれば、図５に示すよ
うに、第１ショット領域１１０の第１パターン１１１の
輝度と第２ショット領域１２０の第１パターン１２１の
輝度とに差が生じる原因はレジスト層厚さの変動（膜圧
ムラ）によるものと考えられる。その場合に、レジスト
層厚さの差の影響がチルト角ｔ１において、すなわち、
第１パターン１１１，１２１においてより顕著に表れて
いるものであると考えられる。そこで、この場合には、
条件決定部３８は、チルト角ｔ１の装置条件の方が膜厚
ムラの感度が高いと判断し、このチルト角ｔ１を最適条
件として設定し、メモリ３６に記憶する。
【００８４】
【第４の実施形態】次に、第４の実施形態に係る最適条
件の設定について以下に説明する。本実施形態も、第３
の実施形態と同様にウエハ表面全体の画像のうちの二つ
のショット領域の画像に基づいて最適な装置条件を求め
る。図６にこの実施形態での最適条件検出用に作られた
ウエハ２００の表面を示しており、このウエハ２００の
表面には、ウエハ中央部に隣接して二つのショット領域
（第１および第２ショット領域）２１０および２２０が
露光形成されている。第１ショット領域２１０には繰り
返しピッチが異なる第１パターン２１１および第２パタ
ーン２１２（転写パターン）が形成され、第２ショット
領域２２０には繰り返しピッチが異なる第１パターン２
２１および第２パターン２２２（転写パターン）が形成
されている。このように第１および第２ショット領域２
１０，２２０は隣接して設けられているため、上述した
ようなレジスト層厚さの変動の影響はほとんど発生しな
いと考えられる。
【００８５】このウエハ２００の表面に露光形成される
各ショット領域のパターン（転写パターン）は、同一の
露光装置により同一レチクル（マスク）上のパターン
（原版パターン）が、異なる条件、例えばフォーカス量
が異なる条件で露光形成されたものである。具体的に
は、第１ショット領域２１０ではジャストフォーカスで
露光された良品パターンが形成され、第２ショット領域
２２０では欠陥と判断されるデフォーカス量で露光され
た欠陥パターンが形成されている。なお、第１および第
２ショット領域２１０，２２０内には同一形状のパター
ンが露光形成されており、両ショット領域の第１パター
ン２１１，２２１同士が同一ピッチｐ１の同一形状パタ
ーンからなり、第２パターン２１２，２２２同士が同一
ピッチｐ２の同一形状パターンからなる。
【００８６】このウエハ２００は最適条件を求めるため
に予め用意されるウエハであり、各ショット領域２１
０，２２０の露光条件（ジャストフォーカスかデフォー
カスか、また、デフォーカスのときにはデフォーカス
量）が既知である。このウエハ２００を図１の表面検査
装置のホルダ５上に設定して最適条件を求めるのである
が、この際に各ショット領域２１０，２２０の露光条件
がメモリ３６に入力されて記憶される。
【００８７】次に、上記ウエハ１００についてと同様の
検査を行う。すなわち、ホルダ５の上にウエハ２００を
載置して照明光学系１０から所定波長λの検査用照明光
をウエハ２００の表面に照射した状態で、画像処理検査
装置３５内に組み込まれた制御部３７によりホルダ５の
チルト制御を行い、ウエハ２００のチルト角Ｔを変化さ
せながらＣＣＤカメラ３０によりウエハ表面を撮像して
その二次元画像を画像処理検査装置３５に取り込む。こ
のとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する複数の撮像画像
（ウエハ表面全体の画像）と、そのときの装置条件をメ
モリ３６に記憶する。
【００８８】次に、条件決定部３８は、各チルト角に対
応するウエハ全体の画像をメモリ３６から読み出し、そ
れぞれの画像中の、図６におけるショット領域２１０、
ショット領域２２０に対応する部分を求める。ここで、
ウエハ２００は最適条件設定用に作られたものであり、
中央部に一対のショット領域２１０，２２０が形成され
ているだけで良い。そして、ショット領域２１０、ショ
ット領域２２０の位置も予め分かっている。条件決定部
３８は、画像中からショット領域２１０，２２０の部分
の画像を求め、それぞれの最大輝度（平均輝度でも良
い）を求める。このようにして、ショット領域２１０、
ショット領域２２０に対応する画像中の最大輝度（ある
いは平均輝度）を各チルト角に対応する画像毎に求め
る。
【００８９】このように求めたチルト角Ｔに対応する両
ショット領域毎の最大輝度変化の関係を図７に示してい
る。第１ショット領域２１０がジャストフォーカスで露
光形成されたパターン２１１，２１２を有し、第２ショ
ット領域２２０が欠陥と判断されるデフォーカス量で露
光形成されたパターン２２１，２２２を有している。そ
こで、図７における両領域のパターンからの輝度の差を
比較すると、チルト角Ｔ１における第１パターン２１
１，２２１の輝度の差が大きいが、チルト角Ｔ２におけ
る第２パターン２２１，２２２の輝度の差は小さいこと
が分かる。
【００９０】これを確かめるため、図７における、第１
ショット領域２１０におけるチルト角Ｔと最大輝度との
関係波形から、第２ショット領域２２０におけるチルト
角Ｔと最大輝度との関係波形を減算した波形を求めると
図８の波形となる。さらに、図８の波形を二次微分する
と図９のようになり、この図から分かるように、チルト
角Ｔ１において最大輝度の差が大きくなる。これは、デ
フォーカス状態で露光されたパターンが存在するとき
に、チルト角Ｔ１における回折光（すなわち、第１パタ
ーン２１１，２２１からの回折光）の方がデフォーカス
に対する輝度の差が大きく表れ、デフォーカスによる欠
陥検出が容易となることを意味する。よって、この場合
には、チルト角Ｔ１を最適条件として設定し、メモリ３
６に記憶する。
【００９１】なお、ウエハ２００においては、第１およ
び第２ショット領域２１０，２２０をウエハの中央部に
隣接して形成しているが、これを中央部と周辺部に離し
て形成し、ウエハ１００において説明したような膜厚ム
ラの影響も考慮して最適条件を設定するようにしても良
い。
【００９２】
【第５の実施形態】以上においては、一枚のウエハ２０
０の表面に形成された二つのショット領域でのパターン
を用いて最適条件を求める方法を説明したが、複数枚の
ウエハを用いても良く、また、三つ以上のショット領域
を形成したウエハを用いても良いのは無論のことであ
る。
【００９３】例えば、図１０に示すように、ショットマ
ップと呼ばれるショットの座標領域１〜７６を設定した
ウエハ３００を用いても良い。この座標領域において、
第１〜第１０行については各行毎にフォーカス量の条件
を変え、第Ａ列から第Ｊ列については各列毎に露光量の
条件を変えて、各ショット領域毎に所定のパターンが露
光形成される。このときに、各座標１〜７６でのショッ
ト領域のパターン毎に良品であるか欠陥品であるかの情
報をメモリ３６に記憶しておけば、これを用いて短時間
で最適条件の設定を行うことが可能である。なお、膜厚
ムラの影響を考慮するには、ウエハ上における全ショッ
ト領域で同一の露光条件となるウエハを、ウエハ毎に露
光条件を変えて複数枚準備し、これら複数枚のウエハを
用いて最適条件を求めれば良い。
【００９４】一般的に、ウエハの各ショット領域毎に多
数のパターンが露光形成されてＩＣチップ等が製造され
るものであり、これら多数のパターンに対応して装置条
件（回折光の測定条件）が多数設定可能である。このた
め、これら多数の条件から最適な装置条件を求めるとき
に、このようなウエハ３００を用いることにより効率の
良い最適条件の検出が可能となる。
【００９５】以上のようにして最適条件が求められてメ
モリ３６に記憶された後においては、図１の検査装置を
用いて任意のウエハの表面検査が行われるが、これにつ
いて、簡単に説明する。
【００９６】この検査は、不図示の搬送装置により検査
対象となるウエハをホルダ５に搬送し、ホルダ５により
真空吸着して固定保持する。次に、メモリ３６に記憶さ
れた最適条件を読みとり、この最適条件となるように検
査条件を設定する。上記例の場合には、最適条件となる
チルト角Ｔがメモリ３６に記憶されているため、ウエハ
がこのチルト角Ｔとなるようにホルダ５のチルト制御を
行う。そして、照明光学系１０から検査用照明光をウエ
ハの表面に照射すると、最適条件に対応する回折光が集
光光学系２０に出射されてＣＣＤカメラ３０によりウエ
ハの表面画像が撮像される。
【００９７】ＣＣＤカメラ３０により撮像された画像信
号は画像処理検査装置３５に送られ、ここで、メモリ３
６に記憶された、最適条件を求めたときの画像の画素値
（輝度）や、パターン領域情報を参照し、実際に撮像さ
れたウエハ表面の画像の画素値と比較する。特に、最適
条件を求めるときに、露光条件を変えたパターン（例え
ば、図１０のパターン）を撮像した画像情報がメモリ３
６に記憶されている場合には、これらも参照されて表面
欠陥もしくは異常の有無が検査される。画像輝度に基づ
く検査の場合には、あるパターン領域に対して得られた
画像の輝度がメモリ３６に記憶されたどの条件での輝度
と同じであるか（例えば、図１０の座標領域のどの輝度
と同じであるか）が判断され、さらに、この条件での輝
度が良品となる条件であるか、欠陥となる条件であるか
が判断されて、欠陥もしくは異常の検査が行われる。
【００９８】同様に、照明光学系の位置を移動可能とす
ることにより、凹面鏡１７からウエハへの照明光の入射
角を可変させても良い。すなわち、この構成によりウエ
ハへの照明光の入射角を変更しながら他の条件を固定し
た状態で、ＣＣＤカメラにより撮像される画像信号の輝
度が最大となる条件を最適な装置条件としても良い。さ
らに、集光光学系およびＣＣＤカメラ３０の位置を移動
可能とすることにより、ウエハ面からの出射光のうちの
凹面鏡２１からＣＣＤカメラ３０へ導く光の出射角を可
変させても良い。すなわち、この構成によりウエハから
の出射光のうちのＣＣＤカメラ３０へ導く出射光の出射
角を変更しながら他の条件を固定した状態で、ＣＣＤカ
メラにより撮像される画像信号の輝度が最大となる条件
を最適な装置条件としても良い。無論、複数の可変要素
を組み合わせて最適な装置条件を求めても良い。
【００９９】また、上記例では、例えば、図４に示すチ
ルト角度に対する最大輝度の関係を二次微分して図５の
ように最大輝度となるチルト角度を求めているが、二次
微分を行う前のもの、すなわち、図４の関係から最大輝
度となるチルト角度を求めても良い。但し、チルト角度
に対する最大輝度の関係は、実際には図４に示すような
滑らかなものとなることは少なく、乱れることが多いた
め、何らかの画像処理を施した波形を比較して最適条件
を求めるのが好ましい。
【０１００】上述した図１に示す検査装置では、二次元
の撮像を行うＣＣＤカメラを用いてウエハ全面を一括撮
像する例を示したが、本発明に係る表面検査装置および
方法はこれに限られるものではない。例えば、撮像領域
を複数に分割してそれぞれの領域の画像について検査を
行う装置や、一次元の撮像素子を用い、線状の照明光を
ウエハに照射し、ウエハに対して線状照明光を相対的に
走査してウエハ表面の画像を得るような構成の検査装置
であっても良い。
【０１０１】
【第６の実施形態】以上においては、ウエハの表面に形
成された繰り返しパターンの欠陥を回折光を用いて検査
するときの最適条件の決定について説明したが、一般的
にウエハの各ショット領域には複数の転写パターンが多
層に積層形成されており、各パターン層毎について欠陥
検査を行うための装置条件の最適条件を設定することが
求められる。これについて、以下に説明する。
【０１０２】まず、図１３にウエハ表面の各ショット領
域毎に積層形成された複数のパターン層を模式的に示し
ている。実際には多数のパターン層が積層形成されるの
であるが、ここでは説明の容易化のため、ウエハの表面
におけるあるショット領域において、フォトリソグラフ
ィー工程により形成された回路パターン５５ａからなる
下層パターン５５と、下層パターン５５の上に形成され
た中間層５７と、中間層５７の上に露光現像されて形成
されたレジスト層パターン５６ａからなる上層パターン
６６とを例示的に示している。
【０１０３】下層パターン５５は、フォトリソグラフィ
ー工程による回路パターン形成工程が完了し配線用の回
路パターンが形成された状態のものである。そして、下
層パターン５５の上に次の回路パターンを形成するため
の材料層（例えば酸化層）からなる中間層５７が設けら
れている。中間層５７は、フォトリソグラフィー工程に
より所定の回路パターンが形成される層である。そし
て、この回路パターン形成のため、中間層５７の上に回
路パターンに対応するレジスト層パターン５６ａからな
る上層パターン５６が形成されている。レジスト層パタ
ーン５６ａは、中間層５７の上にレジスト層を設け、こ
れにマスクパターンを露光させて現像して形成されてい
る。
【０１０４】よって、この状態では上層パターン５６，
すなわちレジスト層パターン５６ａについては、これを
除去して再度レジスト層を塗布し、レジスト層パターン
５６ａを再生する処理が可能な状態である。しかし、下
層パターン５５はこのような再生処理ができない状態に
なっている。なお、下層パターン５５における酸化層パ
ターン５５ａのピッチがｐ２で、上層パターン５６にお
けるレジスト層パターン５６ａのピッチがｐ１であり、
両ピッチｐ１，ｐ２が相違する。
【０１０５】図１３に示すようにパターンが形成された
ウエハの検査を図１に示す検査装置を用いて上述したよ
うな手順（図１１および図１２のフローチャートで示す
手順）により検査を行うと、図１４に示すようにチルト
角度ｔ11およびｔ1２において最大輝度のピーク値が検
出される。すなわち、上層および下層パターン５５，５
６の検査を行うための最適条件がこれらチルト角度チル
ト角度ｔ11およびｔ1２であることが分かる。但し、こ
の段階ではどちらのパターンがどちらのチルト角度に対
応するかは判断できない。
【０１０６】本実施形態では、このように積層形成され
たそれぞれピッチが異なるパターン層を有したウエハ表
面からの回折光に基づいて得られたウエハ表面の画像
が、いずれの層の画像であるかを判断できるようしてい
る。すなわち、各パターン層それぞれについてこれらを
検査するための装置条件の最適条件を決定するようにし
ており、このようにすれば、欠陥が見つかったときにそ
のときの装置条件からこの欠陥がいずれの層の欠陥であ
るか（最上位か否か）を判断できる。
【０１０７】このような装置条件の最適条件を決定する
ため、本実施形態においては、最上位のパターン層（図
１３における上層パターン５６）を露光形成するとき
に、図１５に示すように、ウエハ５００の表面に露光形
成される多数のショット領域のうちにおける所定の二つ
のショット領域５０１，５０２について、露光条件を相
違させて上層パターン５６を形成している。具体的に
は、ショット領域５０１についてはジャストフォーカス
で露光して上層パターンを形成し、ショット領域５０２
についてはデフォーカス状態で露光して上層パターンを
形成している。なお、残りのショット領域についてはジ
ャストフォーカスで通常通り上層パターン５６が形成さ
れている。また、下層パターン５５については、ショッ
ト領域５０１，５０２を含めて全てのショット領域にお
いてジャストフォーカスで形成されている。
【０１０８】このウエハ５００が図１に示す表面検査装
置のホルダ５の上に載置され、固定された状態で、且つ
照明光学系１０から所定波長λの検査用照明光がウエハ
５００の表面に照射された状態で、図１１のフローチャ
ートに示す手順に従って検査を行うとともに、得られた
画像から図１２のフローチャートに従って輝度変化を求
める。但しここでは、画像全体の最大輝度もしくは平均
輝度ではなく、上記ショット領域５０１および５０２の
部分における画像の輝度変化を測定する。この結果を図
１６に示しており、チルト角ｔ11において検出される輝
度ピークについては両ショット領域５０１，５０２で輝
度の差は見られないが、チルト角ｔ1２において検出さ
れる輝度ピークについてはショット領域５０１の輝度の
方がショット領域５０２の輝度より大きくなる。
【０１０９】この輝度の差は上記のように上層パターン
５６の露光形成に際してショット領域５０１，５０２で
露光条件（フォーカス条件）を相違させたことによるも
のであり、ジャストフォーカス状態で露光形成されたシ
ョット領域５０１の方の輝度がデフォーカス状態で露光
形成されたショット領域５０２の輝度より高くなる。こ
のことから分かるように、最上位のパターン層を検査す
るときの装置条件の最適条件が不明であっても、装置条
件（チルト角）を変化させながらショット領域５０１，
５０２の輝度変化を測定し、この輝度変化に相違が生じ
る時の装置条件（チルト角）を見つければ、これを最上
位のパターン層を検査するときの最適条件として決定す
ることができる。
【０１１０】このようにして最適条件を決定した後、図
１に示す表面検査装置により、この最適条件の下でウエ
ハ５００の表面を検査すれば、各ショット領域に形成さ
れた最上位のパターン層（上層パターン５６）を検査す
ることができる。なお、この表面検査により欠陥が見つ
かった場合には、上層パターン５６にこの欠陥が存在す
ると判断する。この場合は、上層パターン５６を構成す
るレジスト層パターン５６ａを除去し、再度レジスト層
を塗布して露光現像を行う再生処理を行うなどの対応を
とることができる。
【０１１１】以上説明したように、第６の実施形態で
は、最上位のパターン層を露光形成するときに二つのシ
ョット領域について露光条件を相違させることにより、
このとき形成される最上位のパターン層の検査を行うた
めの装置条件の最適条件を決めるようになっている。
【０１１２】
【第７の実施形態】この実施形態では、ウエハ基板の表
面の各ショット領域に、第１〜第ｎパターン層までｎ層
のパターン層が積層形成されるウエハについて、各パタ
ーン層毎にその検査を行うための装置条件の最適条件を
決定する。ここでは、これらの最適条件を決定するため
に用いる検査用ウエハ６００を作成し、これを用いて積
層形成されるパターン層のそれぞれの検査を行うための
装置条件の最適条件を決定する。
【０１１３】この検査用ウエハ６００を図１７に示して
おり、この検査用ウエハ６００の基板表面に第１パター
ン層のみを露光形成した一対のショット領域６０１ａ，
６０１ｂからなる第１ショット領域組６０１が形成され
ている。第１ショット領域組６０１においては、ショッ
ト領域６０１ａではジャストフォーカス状態で第１パタ
ーン層が露光形成され、ショット領域６０１ｂではデフ
ォーカス状態で第１パターン層が露光形成されている。
【０１１４】さらに、第１ショット領域組６０１の隣に
一対のショット領域６０２ａ，６０２ｂからなる第２シ
ョット領域組６０２が形成されている。この第２ショッ
ト領域組６０２においては、ジャストフォーカス状態で
第１パターン層が形成された上に、ショット領域６０２
ａではジャストフォーカス状態で第２パターン層が露光
形成され、ショット領域６０２ｂではデフォーカス状態
で第２パターン層が露光形成されている。
【０１１５】同様に、第１および第２パターン層がジャ
ストフォーカスで形成された上に、それぞれジャストフ
ォーカスおよびデフォーカス状態で第３パターン層が形
成された第３ショット領域組６０３というように、ｎ層
のパターン層に対応する第ｎショット領域組６０ｎま
で、合計ｎ組のショット領域組６０１，６０２，・・・
６０ｎが形成されている。
【０１１６】このウエハ６００が図１に示す表面検査装
置のホルダ５の上に載置され、固定された状態で、且つ
照明光学系１０から所定波長λの検査用照明光がウエハ
６００の表面に照射された状態で、図１１のフローチャ
ートに示す手順に従って検査を行うとともに、得られた
画像から図１２のフローチャートに従って輝度変化を求
める。但しここでは、画像全体の最大輝度もしくは平均
輝度ではなく、各ショット領域における画像の輝度変化
を測定する。
【０１１７】このような輝度変化測定は、各ショット領
域組６０１，６０２，・・・６０ｎ毎に行われて、それ
ぞれ比較される。例えば、第２ショット領域組６０２に
ついて、その一対のショット領域６０２ａ，６０２ｂの
輝度変化を比較すれば、図１６に示した関係となる。こ
れは上記第６実施形態の場合と同様であり、チルト角ｔ
11において検出される輝度ピークについては両ショット
領域６０２ａ，６０２ｂで輝度の差は見られないが、チ
ルト角ｔ1２において検出される輝度ピークについては
ショット領域６０２ａの輝度の方がショット領域６０２
ｂの輝度より大きくなる。
【０１１８】この輝度の差は上記のように、第２ショッ
ト領域組６０２では第２パターン層の露光形成に際して
ショット領域６０２ａ，６０２ｂで露光条件（フォーカ
ス条件）を相違させたことによるものであり、ジャスト
フォーカス状態で露光形成されたショット領域６０２ａ
の方の輝度がデフォーカス状態で露光形成されたショッ
ト領域６０２ｂの輝度より高くなる。このことから分か
るように、第２ショット領域組６０２を構成する一対の
ショット領域６０２ａ，６０２ｂの表面検査を行ってそ
の輝度変化を比較し、この輝度変化に相違が生じる時の
装置条件（チルト角）を見つければ、これを第２パター
ン層を検査するときの最適条件として決定することがで
きる。
【０１１９】同様にして各ショット領域組毎に輝度変化
を比較して各パターン層について最適条件を決定するこ
とができる。例えば、第ｎショット領域組６０ｎについ
て、その一対のショット領域６０ｎａ，６０ｎｂの輝度
変化を比較すれば、例えば図１８に示した関係となる。
第ｎショット領域組６０ｎにおいては、第１パターン層
から第ｎパターン層まで多層に形成されており、これら
各パターン層に対応する複数の輝度のピークが検出され
る。
【０１２０】但し、第ｎショット領域組６０ｎにおいて
は、第１パターン層から第（ｎ−１）パターン層までが
ジャストフォーカス状態で露光形成されるが、第ｎパタ
ーン層のみがショット領域６０ｎａでジャストフォーカ
ス、ショット領域６０ｎｂでデフォーカスとされて露光
形成されており、この部分において輝度の差が生じるは
ずである。このため、図１８に示すように輝度変化に差
が生じるチルト角（装置条件）が、第ｎパターン層を検
査するための装置条件の最適条件であると決定する。
【０１２１】このようにして各パターン層それぞれの最
適条件を決定した後においては、図１に示す表面検査装
置により、所望の最適条件を設定すれば所望のパターン
層について選択的に表面検査を行うことができる。
【０１２２】
【第８の実施形態】以上においては、各層毎に対応する
ショット領域組を設けたウエハ６００を作成している
が、これに代えて検査用ウエハの表面に各層を形成する
度に、その最適条件を決定するようにしても良い。
【０１２３】具体的には、ウエハの表面に第１パターン
層を形成するときに、まず、検査用ウエハ６００の基板
表面に第１パターン層のみを露光形成した一対のショッ
ト領域６０１ａ，６０１ｂからなる第１ショット領域組
６０１を形成する。この第１ショット領域組６０１の形
成に際し、ショット領域６０１ａではジャストフォーカ
ス状態で第１パターン層を形成し、ショット領域６０１
ｂではデフォーカス状態で第１パターン層を形成する。
【０１２４】次に、このように第１ショット領域組６０
１が形成された状態の検査用ウエハ６００を図１に示す
表面検査装置のホルダ５の上に載置し、固定した状態
で、且つ照明光学系１０から所定波長λの検査用照明光
がウエハ６００の表面に照射された状態で、図１１のフ
ローチャートに示す手順に従って検査を行うとともに、
得られた画像から図１２のフローチャートに従って輝度
変化を求める。このときにも、画像全体の最大輝度もし
くは平均輝度ではなく、各ショット領域における画像の
輝度変化を測定する。そして、このように測定した輝度
変化を比較し、この輝度変化に相違が生じる時の装置条
件（チルト角）を第１パターン層を検査するときの最適
条件として決定する。
【０１２５】このようにして第１パターン層を検査する
最適条件を決定した後に、実際に製品を作成するための
ウエハ基板の表面に第１パターン層を露光形成し、この
ウエハの表面を図１に示す表面検査装置を用いて上記最
適条件の下で検査を行う。
【０１２６】次に、このように露光形成された第１パタ
ーン層の上に第２パターン層を形成するときには、検査
用ウエハ６００の基板表面に第１パターン層の上に第２
パターン層を重ねて露光形成した一対のショット領域６
０２ａ，６０２ｂからなる第２ショット領域組６０２を
形成する。この第２ショット領域組６０２の形成に際
し、第１パターン層はともにジャストフォーカス状態で
形成され、その上にショット領域６０２ａではジャスト
フォーカス状態で第２パターン層を形成し、ショット領
域６０２ｂではデフォーカス状態で第２パターン層を形
成する。
【０１２７】そして、このように第２ショット領域組６
０２が形成された状態の検査用ウエハ６００を図１に示
す表面検査装置を用いて検査し、各ショット領域におけ
る画像の輝度変化を測定する。そして、このように測定
した輝度変化に相違が生じる時の装置条件（チルト角）
を第２パターン層を検査するときの最適条件として決定
する。
【０１２８】このようにして第２パターン層を検査する
最適条件を決定した後に、実際に製品を作成するための
ウエハ基板の表面に第２パターン層を露光形成し、この
ウエハの表面を図１に示す表面検査装置を用いて上記最
適条件の下で検査を行う。
【０１２９】以下同様にして、第３〜第ｎパターン層に
ついてもそれぞれ最適条件を決定し、この最適条件の下
で対応する各パターン層の表面検査を行う。
【０１３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る表面
検査装置もしくは方法を用いれば、装置条件変更装置に
より少なくとも一つの装置条件（例えば、ウエハのチル
ト角）を変更させながら撮像装置により被検物体を撮像
して被検物体の画像を取得し、このように取得した画像
に基づいて、被検物体の表面検査を行うための最適条件
を求めることができるため、被検物体の表面に形成され
たパターンのピッチが分からなくても、最適条件を正確
且つ簡単に求めることができる。そして、このように求
めた最適条件を用いて表面検査装置による被検物体の表
面検査を行えば、検査員の判断のばらつきの影響がな
く、常に一定レベルでの高精度且つ高効率な表面検査を
行うことが可能である。
【０１３１】本発明に係るもう一つの表面検査装置もし
くは方法によれば、被検物体の表面に露光条件を相違さ
せて露光形成したパターン層を有する複数のショット領
域を設け、少なくとも一つの装置条件（例えば、ウエハ
のチルト角）を変更させながら撮像した画像に基づいて
被検物体の表面検査を行うための最適条件を求めるので
あるが、このときこれら複数のショット領域の画像の輝
度変化が相違するときの装置条件を最適条件として決定
するようになっている。このため、複数のパターン層が
積層形成される被検物体について、各パターン層毎の検
査を行うための最適条件を正確且つ簡単に求めることが
できる。さらに、このような最適条件を記憶装置に記憶
しておけば、この後においては、第１の被検物体と同一
種類の任意の被検物体（同一の表面パターンを有する任
意の被検物体）の表面検査を記憶装置に記憶された最適
条件を読み出して、この最適条件に基づいて行うことが
でき、検査員の判断のばらつきの影響がなく、常に一定
レベルで高精度且つ高効率な表面検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面検査装置の構成を示す概略図
である。
【図２】本発明に係る表面検査装置の被検対象物となる
ウエハ表面のパターン例を示す平面図である。
【図３】図２のウエハ表面の検査を行ったときでのチル
ト角度と最大輝度との関係を示すグラフである。
【図４】図３のグラフに示す波形を二次微分した結果を
示すグラフである。
【図５】図２のウエハ表面の検査を行ったときでの各パ
ターン毎についてチルト角度と最大輝度との関係を示す
グラフである。
【図６】本発明に係る表面検査装置の被検対象物となる
もう一つのウエハ表面のパターン例を示す平面図であ
る。
【図７】図６のウエハ表面の検査を行ったときでのチル
ト角度と最大輝度との関係を示すグラフである。
【図８】図７に示す二つの波形の差を示すグラフであ
る。
【図９】図８のグラフに示す波形を二次微分した結果を
示すグラフである。
【図１０】本発明に係る表面検査装置の被検対象物とな
るもう一つのウエハ表面のショットマップ状パターン例
を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る表面検査装置の制御部における
画像撮像および取り込み手順を示すフローチャートであ
る。
【図１２】本発明に係る表面検査装置において画像検査
のための最適条件を決定する手順を示すフローチャート
である。
【図１３】本発明に係る表面検査装置の被検対象物とな
るウエハ表面のパターン構成を示す断面図である。
【図１４】図１３のウエハ表面の検査を行ったときでの
チルト角度と最大輝度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る表面検査装置の被検対象物とな
る別のウエハ表面のパターン例を示す平面図である。
【図１６】図１５のウエハ表面の検査を行ったときでの
チルト角度と各ショット領域の輝度との関係を示すグラ
フである。
【図１７】本発明に係る表面検査装置の被検対象物とな
る別のウエハ表面のパターン例を示す平面図である。
【図１８】図１７のウエハ表面の検査を行ったときでの
チルト角度と各ショット領域の輝度との関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
５ ホルダ １０ 照明光学系 １６ ファイバ １７ 照明系凹面鏡 ２０ 集光光学系 ２１ 集光系凹面鏡 ２３ 結像レンズ ３０ ＣＣＤカメラ ３５ 画像処理検査装置 ３６ メモリ １００，２００，３００，５００，６００ ウエハ（被
検物体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｖ Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA56 BB02 BB18 CC19 CC25 FF42 FF48 FF65 GG03 HH03 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL02 LL04 LL19 LL22 LL24 LL26 NN18 NN19 NN20 PP01 PP13 QQ03 QQ13 QQ23 QQ24 QQ38 2G051 AA51 AB07 BA08 BB11 BB15 BB17 CA04 CB06 EA08 EA12 EA14 2H088 FA11 FA16 FA30 MA20 4M106 AA01 CA39 DB04 DB07 DB13 DB15 DJ11 DJ13 DJ21 5B057 AA03 BA02 BA15 BA19 BA29 DA03 DB02 DC22

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に複数の異なるピッチの繰り返しパ
    ターンが形成された被検物体を照明する照明手段と、 前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像する撮
    像手段と、 前記撮像手段により前記物体像を撮像する際の装置条件
    を設定または変更する条件制御手段と、 前記条件制御手段による前記装置条件の変更時に前記撮
    像手段により撮像される前記物体像の画像を取り込み、
    その画像に基づいて前記パターンを検査するための前記
    装置条件の最適条件を決定する条件決定手段とを有し、 前記条件決定手段は、前記複数の異なるピッチの繰り返
    しパターンのそれぞれによる回折光に基づく前記物体像
    の画像を取り込み、前記繰り返しパターンに対応する前
    記装置条件の最適条件を決定することを特徴とする表面
    検査装置。
  2. 【請求項２】 前記最適条件は、前記複数の異なるピッ
    チの繰り返しパターンに対応して複数決定することを特
    徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
  3. 【請求項３】 前記最適条件は、一つに決定することを
    特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
  4. 【請求項４】 前記条件決定手段によって決定された前
    記最適条件のときの前記物体像の前記画像を記憶する記
    憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記画像を読み出し、前記画
    像に基づいて前記被検物体に形成されたパターンの欠陥
    を検出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする請
    求項１に記載の表面検査装置。
  5. 【請求項５】 前記条件決定手段によって決定された前
    記最適条件を記憶する記憶手段を有し、 前記被検物体と別の被検物体を検査する場合に、前記条
    件制御手段は前記記憶手段から前記最適条件を読み出
    し、前記最適条件に基づいた装置条件に設定することを
    特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
  6. 【請求項６】 前記条件決定手段は、前記装置条件の変
    化に対応する前記物体像の輝度変化におけるピーク値が
    得られるときの装置条件を前記最適条件として設定する
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面
    検査装置。
  7. 【請求項７】 前記条件決定手段は、前記装置条件の変
    化に対応する前記物体像における輝度変化の関係を二次
    微分して前記輝度のピーク値が得られる装置条件を求
    め、このときの装置条件を前記最適条件として設定する
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面
    検査装置。
  8. 【請求項８】 前記装置条件の種類が、前記被検物体へ
    の前記照明手段による照明光の入射角度、前記被検物体
    の載置角度、前記照明光の波長および前記撮像手段に入
    射させる前記被検物体からの出射光の受光位置の少なく
    ともいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のい
    ずれかに記載の表面検査装置。
  9. 【請求項９】 前記被検物体の表面に形成された前記複
    数の異なるピッチの繰り返しパターンは露光装置により
    原版パターンを露光して形成された転写パターンからな
    り、複数の前記転写パターンが前記被検物体の表面に同
    一露光条件で露光されて形成されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の表面検査装置。
  10. 【請求項１０】 前記被検物体の表面における離れた位
    置に形成された一対の前記転写パターンについてそれぞ
    れの前記繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像
    を前記撮像手段により撮像し、このように撮像された画
    像に基づいてそれぞれの前記繰り返しパターンについて
    の前記最適条件を前記条件決定手段により決定し、 前記各繰り返しパターン毎に、前記一対の転写パターン
    の最適条件を比較して、いずれか一方の前記繰り返しパ
    ターンについての最適条件を選択することを特徴とする
    請求項９に記載の表面検査装置。
  11. 【請求項１１】 前記被検物体の表面における近接した
    位置に形成された一対の前記転写パターンについてそれ
    ぞれの前記繰り返しパターンからの回折光に基づく物体
    像を前記撮像手段により撮像し、このように撮像された
    画像に基づいてそれぞれの前記繰り返しパターンについ
    ての前記最適条件を前記条件決定手段により決定し、 前記各繰り返しパターン毎に、前記一対の転写パターン
    の最適条件を比較して、いずれか一方の前記繰り返しパ
    ターンについての最適条件を選択することを特徴とする
    請求項９に記載の表面検査装置。
  12. 【請求項１２】 前記被検物体の表面に形成された前記
    複数の異なるピッチの繰り返しパターンは露光装置によ
    り原版パターンを露光して形成された転写パターンから
    なり、複数の前記転写パターンが前記被検物体の表面に
    露光ショットの座標領域をショットマップ状に設定して
    異なる露光条件で露光されて形成されていることを特徴
    とする請求項１に記載の表面検査装置。
  13. 【請求項１３】 表面に複数の異なるピッチの繰り返し
    パターンが形成された被検物体を照明し、前記被検物体
    からの回折光に基づく物体像を撮像し、撮像した前記物
    体像に基づいて前記被検物体の表面検査を行う表面検査
    方法において、 前記物体像を撮像する際の装置条件を変更しながら前記
    物体像を撮像することにより、前記複数の異なるピッチ
    の繰り返しパターンのそれぞれからの回折光に基づく物
    体像を撮像し、それぞれの前記繰り返しパターンに対応
    する前記装置条件の最適条件を決定することを特徴とす
    る表面検査方法。
  14. 【請求項１４】 前記最適条件は、前記複数の異なるピ
    ッチの繰り返しパターンに対応して複数決定することを
    特徴とする請求項１３に記載の表面検査方法。
  15. 【請求項１５】 前記最適条件は、一つに決定すること
    を特徴とする請求項１３に記載の表面検査方法。
  16. 【請求項１６】 決定された前記最適条件のときの前記
    物体像の前記画像を記憶し、記憶された前記画像を読み
    出し、前記画像に基づいて前記被検物体に形成されたパ
    ターンの欠陥を検出することを特徴とする請求項１３に
    記載の表面検査方法。
  17. 【請求項１７】 決定された前記最適条件を記憶し、前
    記被検物体と別の被検物体を検査する場合に、記憶され
    た前記最適条件を読み出し、前記最適条件に基づいた装
    置条件に設定することを特徴とする請求項１３に記載の
    表面検査方法。
  18. 【請求項１８】 前記装置条件の変化に対応する前記物
    体像の輝度変化におけるピーク値が得られるときの装置
    条件を前記最適条件として設定することを特徴とする請
    求項１３〜１７のいずれかに記載の表面検査方法。
  19. 【請求項１９】 前記装置条件の変化に対応する前記物
    体像における輝度変化の関係を二次微分して前記輝度の
    ピーク値が得られる装置条件を求め、このときの装置条
    件を前記最適条件として設定することを特徴とする請求
    項１３〜１７のいずれかに記載の表面検査方法。
  20. 【請求項２０】 前記装置条件が、前記被検物体への照
    明光の入射角度、前記被検物体の載置角度、前記照明光
    の波長および前記撮像手段に入射させる前記被検物体か
    らの出射光の受光位置の少なくともいずれかであること
    を特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の表面
    検査方法。
  21. 【請求項２１】 前記被検物体の表面に形成された前記
    複数の異なるピッチの繰り返しパターンは露光装置によ
    り原版パターンを露光して形成された転写パターンから
    なり、複数の前記転写パターンが前記被検物体の表面に
    同一露光条件で露光されて形成されていることを特徴と
    する請求項１３に記載の表面検査方法。
  22. 【請求項２２】 前記被検物体の表面における離れた位
    置に形成された一対の前記転写パターンについてそれぞ
    れの前記繰り返しパターンからの回折光に基づく物体像
    を前記撮像手段により撮像し、このように撮像された画
    像に基づいてそれぞれの前記繰り返しパターンについて
    の前記最適条件を前記条件決定手段により決定し、 前記各繰り返しパターン毎に、前記一対の転写パターン
    の最適条件を比較して、いずれか一方の前記繰り返しパ
    ターンについての最適条件を選択することを特徴とする
    請求項２１に記載の表面検査方法。
  23. 【請求項２３】 前記被検物体の表面における近接した
    位置に形成された一対の前記転写パターンについてそれ
    ぞれの前記繰り返しパターンからの回折光に基づく物体
    像を前記撮像手段により撮像し、このように撮像された
    画像に基づいてそれぞれの前記繰り返しパターンについ
    ての前記最適条件を前記条件決定手段により決定し、 前記各繰り返しパターン毎に、前記一対の転写パターン
    の最適条件を比較して、いずれか一方の前記繰り返しパ
    ターンについての最適条件を選択することを特徴とする
    請求項２１に記載の表面検査方法。
  24. 【請求項２４】 前記被検物体の表面に形成された前記
    複数の異なるピッチの繰り返しパターンは、露光装置に
    より原版パターンを異なる露光条件で露光し、露光ショ
    ットの座標領域をショットマップ状に設定した複数の転
    写パターンであることを特徴とする請求項１３に記載の
    表面検査方法。
  25. 【請求項２５】 表面に複数のパターン層が積層して形
    成される少なくとも二つのショット領域を有してなる被
    検物体を照明する照明手段と、 前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像する撮
    像手段と、 前記撮像手段により前記物体像を撮像する際の装置条件
    を設定または変更する条件制御手段と、 前記条件制御手段による前記装置条件の変更時に前記撮
    像手段により撮像される前記物体像の画像を取り込み、
    その画像に基づいて前記複数のパターン層のうちの所定
    のパターン層を検査するための前記装置条件の最適条件
    を決定する条件決定手段とを有し、 前記被検物体の表面に、前記少なくとも二つのショット
    領域のそれぞれにおいて前記所定のパターン層が露光装
    置により異なる露光条件の下で露光されて形成されると
    ともにその他の前記パターン層は同一の露光条件の下で
    形成されており、 前記条件決定手段は、前記少なくとも二つのショット領
    域のそれぞれについて、前記装置条件を変化させながら
    前記撮像手段により撮像して得られる画像の変化を求
    め、前記少なくとも二つのショット領域の前記変化を比
    較して前記変化が相違するときの前記装置条件を前記最
    適条件として決定することを特徴とする表面検査装置。
  26. 【請求項２６】 前記所定のパターン層が、前記複数の
    パターン層のうちの最上位に形成されたレジスト層から
    なるパターン層であることを特徴とする請求項２５に記
    載の表面検査装置。
  27. 【請求項２７】 前記最適条件の下で前記最上位層に形
    成されたレジスト層を検査し、前記レジスト層に欠陥が
    あることが検出されたときに前記レジスト層の再生処理
    を行うことを特徴とする請求項２６に記載の表面検査装
    置。
  28. 【請求項２８】 表面に複数のパターン層が積層して形
    成された少なくとも二つのショット領域を有してなる被
    検物体を照明し、前記被検物体からの回折光に基づく物
    体像を撮像し、撮像した前記物体像に基づいて前記被検
    物体の表面検査を行う表面検査方法において、 前記被検物体の表面に、前記少なくとも二つのショット
    領域のそれぞれにおいて所定のパターン層が露光装置に
    より異なる露光条件の下で露光されて形成されるととも
    にその他の前記パターン層は同一の露光条件の下で形成
    されており、 前記物体像を撮像する際の装置条件を変化させながら、
    前記少なくとも二つのショット領域のそれぞれについて
    前記物体像を撮像し、撮像して得られる画像から前記装
    置条件の変化に対応した画像の変化を求め、 前記少なくとも二つのショット領域のそれぞれの前記変
    化を比較して前記変化が相違するときの前記装置条件を
    前記最適条件として決定することを特徴とする表面検査
    方法。
  29. 【請求項２９】 表面に複数のパターン層が積層して形
    成されるショット領域を有してなる被検物体を照明し、
    前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像し、撮
    像した前記物体像に基づいて前記被検物体の表面検査を
    行う表面検査方法において、 前記ショット領域の形成過程において最上位層にレジス
    ト層を露光形成するときに、少なくとも二つの前記ショ
    ット領域について露光装置により露光条件を相違させて
    前記レジスト層を形成し、 前記少なくとも二つのショット領域のそれぞれについて
    前記装置条件を変化させながら前記物体像を撮像し、撮
    像して得られる画像から前記装置条件の変化に対応した
    画像の変化を求め、 前記少なくとも二つのショット領域のそれぞれの前記変
    化を比較して前記変化が相違するときの前記装置条件を
    前記最上位に形成されたレジスト層を検査するための最
    適条件として決定することを特徴とする表面検査方法。
  30. 【請求項３０】 前記最適条件の下で前記最上位に形成
    されたレジスト層を検査し、前記レジスト層に欠陥があ
    ることが検出されたときに前記レジスト層の再生処理を
    行うことを特徴とする請求項２９に記載の表面検査方
    法。
  31. 【請求項３１】 表面に複数のパターン層が積層して形
    成されるショット領域を有してなる被検物体を照明し、
    前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像し、撮
    像した前記物体像に基づいて前記被検物体の表面検査を
    行う表面検査方法において、 前記ショット領域の形成過程において前記各パターン層
    を露光形成するときに、前記各パターン層毎に少なくと
    も二つの前記ショット領域からなるショット領域組を対
    応させて選択するとともに前記ショット領域組において
    対応する前記パターン層を形成するときには前記ショッ
    ト領域毎に前記露光装置により露光条件を相違させ、 前記ショット領域組のそれぞれについて前記装置条件を
    変化させながら前記物体像を撮像し、このように撮像し
    て得られる画像から前記装置条件の変化に対応した画像
    の輝度変化を求め、 前記ショット領域組のそれぞれにおいて、前記輝度変化
    を比較して前記輝度変化が相違するときの前記装置条件
    を前記ショット領域組に対応する前記パターン層を検査
    するための最適条件として決定することを特徴とする表
    面検査方法。
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