JP2008009339A - パターンの検査装置、パターンの検査方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検査対象の寸法が検査光の波長以下となっても、高解像度の検査をすることができるパターンの検査装置、パターンの検査方法および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】透過光による検査を行うための第１の投光系、反射光による検査を行うための第２の投光系、の少なくとも一方と、検査対象物上のパターンの画像を撮像するための検査光学系と、前記検査対象物を載置移動させるためのステージと、前記パターンにより回折される光を強めるための回折光制御手段と、を備えたことを特徴とするパターンの検査装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置、液晶表示装置などの製造に用いられるパターンの検査装置、パターンの検査方法および半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体装置などの製造においては、回路を構成する素子や配線などの高集積化やパターンの微細化が進められている。このような高集積化、微細化が進められている半導体装置などのパターン転写の原版となるマスクに欠陥が存在した場合、基板（ウェーハ）などの上に正確なパターンが投影されず不良品が発生する。そのため、マスクの欠陥を検査する欠陥検査が必要となる。

このようなマスクの欠陥検査においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどの上に光学系で拡大したパターンの光学像を結像させ、こうして得られた光学的な画像データを電気的な画像データに変換して欠陥の検査を行う技術が開示されている。（例えば、特許文献１を参照）
ここで、いわゆる５５ｎｍ（ナノメートル）世代の半導体装置のパターンの線幅は２２０ｎｍ（ナノメートル）程度であり、マスクの欠陥検査において使用されている検査光の波長の２５７ｎｍ（ナノメートル）以下となってきている。このようにパターンの線幅などの検査対象の寸法が検査光の波長以下となると、光学的な解像度が不足して欠陥信号の充分な出力が得られないという不都合を生ずる。そのため、特許文献１に示したような従来の技術では、検査の能力が不足するという問題が生じることになる。このことに対しては、検査光の波長を検査対象の寸法以下にすることも考えられるが、光学的条件が根底から変わるため光学系の設計に非常に大きな困難を伴うことになる。
特開平７−１２８２５０号公報

本発明は、検査対象の寸法が検査光の波長以下となっても、高解像度の検査をすることができるパターンの検査装置、パターンの検査方法および半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、
透過光による検査を行うための第１の投光系、反射光による検査を行うための第２の投光系、の少なくとも一方と、
検査対象物上のパターンの画像を撮像するための検査光学系と、
前記検査対象物を載置移動させるためのステージと、
前記パターンにより回折される光を強めるための回折光制御手段と、
を備えたことを特徴とするパターンの検査装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、
検査対象物上のパターンを撮像することにより検査を行うパターンの検査方法において、
前記パターンにより回折される光を強めるよう前記回折光制御手段の照射条件を設定する工程と、
前記照射条件により検査を行う工程と、を含むことを特徴とするパターンの検査方法が提供される。
さらにまた、本発明の他の一態様によれば、
基板表面にパターンを形成する工程と、
前記パターンを前記検査方法を用いて検査をする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、検査対象の寸法が検査光の波長以下となっても、高解像度の検査をすることができるパターンの検査装置、パターンの検査方法および半導体装置の製造方法が提供される。

本発明者は検討の結果、検査対象物上のパターンにより回折される光を強めるようにすれば、検査対象の寸法が検査光の波長以下となっても、高解像度の検査をすることができるとの知見を得た。

まず、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、検査対象物上のパターンにより回折される光を強める手段（回折光制御手段）として、位相差板を例示するものである。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる検査装置１を説明するための構成図である。

図１に示す検査装置１は、透過光による検査を行うための第１の投光系２と、反射光による検査を行うための第２の投光系３と、検査対象物Ｍ上のパターンの画像を撮像するための検査光学系４と、検査対象物Ｍを載置移動させるためのステージ５とを備えている。尚、説明の便宜上、透過光による検査と反射光による検査の双方ができる検査装置１で説明をするが、これに限定されるわけではなくいずれか一つの検査ができるものであっても良い。第１の投光系２には、透過光源６が設けられ、この透過光源６の光路上にはコレクタレンズ７、位相差板８、位相差板９、ミラー１０、コンデンサレンズ１１が設けられている。ただし、ミラー１０は必ずしも必要ではなく、透過光源６、コレクタレンズ７、位相差板８、位相差板９、コンデンサレンズ１１を一直線上に設けるようにすることもできる。

第２の投光系３には、反射光源１２が設けられ、この反射光源１２の光路上にはコレクタレンズ１３、位相差板１４、位相差板１５、ハーフミラー１６が設けられている。

第１の投光系２による透過光と第２の投光系３による反射光は、光路を略一致するようにして撮像手段１７に入射するようになっている。また、その光路上には結像レンズ１８と対物レンズ１９が設けられ、撮像手段１７と共に検査光学系４を構成している。

透過光源６と反射光源１２には、放射する光の波長が短いものを用いることが好ましく、例えば、波長が２６６ｎｍ（ナノメートル）のＹＡＧレーザ光源や波長が２５７ｎｍ（ナノメートル）の遠紫外個体レーザ光源を用いることができる。

撮像手段１７は、光学的な画像データを電気的な画像データに変換させるものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどを例示することができる。

検査対象物Ｍとしては、レチクル等のフォトマスクの他に、基板（ウェーハ）や液晶表示装置用のガラス基板等が例示できるが、これらに限定されるわけではない。

位相差板８、位相差板９、位相差板１４、位相差板１５は直線偏光と円偏光などの変換や直線偏光の偏光面の方位角を変えるためのものである。ここで、位相差板８と位相差板１４は、１／２波長板であり直線偏光の偏光面の方位角を変えるためのものである。また、位相差板９と位相差板１５は、１／４波長板であり直線偏光と円偏光、楕円偏光の変換を行うためのものである。そして、位相差板８、位相差板９、位相差板１４、位相差板１５は図示しない回転手段により光路を回転軸として回転できるようになっている。そのため、これらの位相差板を回転、位置決めさせることにより、直線偏光と円偏光などの変換や直線偏光の偏光面の方位角を変えることができることになる。

ここで、位相差板の機能を１／４波長板を例に取り簡単に説明する。図２は、１／４波長板の機能を説明するための模式図である。図２に示すＸＹ平面内でＸ軸から４５度傾いた方向に振動する直線偏光２０が、位相差板９に垂直に入射するものとする。入射した直線偏光２０は２つの直交する直線偏光に分けて考えることができが、ＸＹ平面内でＸ軸から４５度傾いた方向に入射が行われるため、Ｘ軸方向に振動する成分とＹ軸方向に振動する成分の振幅は等しいものとなる。この時、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで屈折率が異なるものとすれば、屈折率の大きい方を透過する成分の方が光路長が長くなり透過後に１／４波長（π／２）の位相差を生じることになる。ここで、Ｘ軸方向に振動する成分とＹ軸方向に振動する成分の振幅が等しいため、光の振動のＸＹ平面内での軌跡は円形となり、円偏光２１が得られることになる。尚、これとは逆に円偏光２１を入射すればＸＹ平面内でＸ軸から４５度傾いた方向に振動する直線偏光２０が得られることにもなる。また、直線偏光２０のＸ軸からの傾き（方位角）を変えれば楕円偏光や直線偏光が得られることにもなる。この時の楕円偏光の楕円率は直線偏光２０のＸ軸からの傾きに依存する。また、１／２波長板についても同様であるが、こちらは透過後に１／２波長（π）の位相差を生じることになる。そのため、直線偏光の偏光面の方位角を変えるような用途に用いることになる。

位相差板としては、樹脂製のシートに圧力をかけその際の残留歪みの光弾性効果などにより位相差を作り出したもの、水晶などの複屈折結晶の厚みを調整して位相差を作り出したものなどを例示することができる。

図３は、位相差板の作用を具体的に説明するための模式図である。図１と同様の部分には、同じ符号を付し説明は省略する。遠紫外個体レーザ光源などの透過光源６から放射された直線偏光２２はコレクタレンズ７により集光されて直線偏光２３となり、１／２波長板である位相差板８に入射する。位相差板８を図示しない回転手段により、光路軸２６を回転軸として回転させると、直線偏光２４の偏光面の方位角を変更することができる。この直線偏光２４は、１／４波長板である位相差板９に入射する。位相差板９を図示しない回転手段により、光路軸２６を回転軸として回転させると、直線偏光２４を偏光２５に変換することができる。この時、直線偏光２４の方位角により直線偏光、円偏光、楕円偏光を選択することができる。また、楕円偏光の楕円率も選択することができる。偏光２５は、コンデンサレンズ１１に入射した後、検査対象物Ｍの検査面に照射される。このように、位相差板を調整することにより、直線偏光の偏光面の方位角を変えたり直線偏光の光を直線偏光、円偏光、楕円偏光に変換したりして、検査対象物Ｍに照射をすることが可能となる。

次に、直線偏光の偏光面の方位角を変えたり、直線偏光の光を円偏光に変換したりして検査対象物Ｍに照射した場合の効果について説明する。

図４は、直線偏光の偏光面の方位角を変えた場合の効果を説明するための模式図である。図４（ａ）は、入射光２７がＴＥ偏光(Transverse Electric Wave；Ｓ波)の場合である。ＴＥ偏光の場合は、入射光の電場の振動方向が紙面に垂直な方向（図中の矢印Ａの方向）となり、検査対象物Ｍの検査面のパターンにより回折される光の干渉による最大振幅は、回折光が加算されるのでその振幅は２倍となる。図４（ａ）の左下方の矢印の図は、このことを模式的に表したものである。

図４（ｂ）は、入射光がＴＭ偏光(Transverse Magnetic Wave；Ｓ波)の場合である。ＴＭ偏光の場合は、入射光２８の電場の振動方向が紙面と並行方向（図中の矢印Ｂの方向）となり、検査対象物Ｍの検査面のパターンにより回折される光の干渉による最大振幅は、回折光の垂直成分（紙面の上下方向）が逆向きとなるため相殺されて水平成分の加算のみとなる。図４（ｂ）の左下方の矢印の図は、このことを模式的に表したものである。

このため、撮像手段１７上に結像されたＴＭ偏光(Ｐ波)による画像のコントラストは、ＴＥ偏光(Ｓ波)による画像のコントラストより低くなり、その分解像度が低下することになる。これは、検査対象物Ｍの検査面のパターンの方向が一定方向の場合は、直線偏光の偏光面の方位角とパターンの方向を一致させることで回折光が強められ、光学的な解像度を向上させることが可能となることを意味する。

そのため、検査においては、測定対象物Ｍのパターンの方向が一定方向の場合は、直線偏光の偏光面の方位角をパターンの方向に一致させることで回折光が強められ解像度の高い検査をすることが可能となる。また、パターンの方向が一定方向でない場合については、円偏光を選択した検査をすることで、パターンの方向に依存されない解像度を確保することも可能となる。

次に、図１に戻って検査装置１の作用について説明する。

透過光源６から放射された直線偏光である光は、コレクタレンズ７により集光され、位相差板８、位相差板９を介してミラー１０に入射する。この際、前述したように検査対象物Ｍのパターンの方向性を考慮して、検査対象物Ｍに照射する偏光の種類や方位角が適宜選択される。この選択は、図示しない回転手段により、光路を回転軸として位相差板８、位相差板９を回転させることにより行う。ミラー１０に入射した光は、直角下方に進路を変えられてコンデンサレンズ１１に入射し、検査対象物Ｍの検査面に照射される。この光が検査対象物Ｍの検査面を透過することで得られる画像は、対物レンズ１９で拡大された後、ハーフミラー１６を通過して結像レンズ１８により撮像手段１７上に結像する。このようにして得られた光学的な画像データは、撮像手段１７により電気的な画像データに変換された後、図示しない画像処理手段に送られて欠陥の有無や大きさなどの計測や良否判断がなされる。一カ所の検査が終了した後には、ステージ５により次の検査部分に検査対象物Ｍが移動され、検査が続けられる。

反射光源１２から放射された光は、コレクタレンズ１３により集光され、位相差板１４、位相差板１５を介してハーフミラー１６に入射する。ハーフミラー１６に入射した光は、直角上方に進路を変えられて対物レンズ１９に入射し検査対象物Ｍの検査面に照射される。この光が検査対象物Ｍの検査面を反射することで得られる画像は、対物レンズ１９で拡大された後、ハーフミラー１６を通過して結像レンズ１８により撮像手段１７上に結像する。位相差板１４、位相差板１５の作用、光学的な画像データから電気的な画像データへの変換、ステージ５による検査対象物Ｍの移動に関しては前述のものと同様である。

以上のようにして、透過光による検査と反射光による検査が行われることになる。この際、検査対象の寸法が検査光の波長以下となり解像度が低下するような場合においても、検査対象物Ｍのパターンの方向性を考慮して回折される光を強めた検査をすることができるため、高解像度の検査をすることができる。

次に、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、検査対象物上のパターンにより回折される光を強める手段（回折光制御手段）として、絞りを例示するものである。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係わる検査装置２９を説明するための構成図である。

図５に示す検査装置２９は、透過光による検査を行うための第１の投光系３０と、反射光による検査を行うための第２の投光系３１と、検査対象物Ｍの画像を撮像するための検査光学系３２と、検査対象物Ｍを載置移動させるためのステージ５とを備えている。尚、説明の便宜上、透過光による検査と反射光による検査の双方ができる検査装置２９で説明をするが、これに限定されるわけではなくいずれか一つの検査ができるものであっても良い。

第１の投光系３０には、透過光源３２が設けられ、この透過光源３２の光路上にはコレクタレンズ３３、絞り３４、ミラー３５、コンデンサレンズ３６が設けられている。ただし、ミラー３５は必ずしも必要ではなく、透過光源３２、コレクタレンズ３３、絞り３４、コンデンサレンズ３６を一直線上に設けることもできる。

第２の投光系３１には、反射光源３７が設けられ、この反射光源３７の光路上にはコレクタレンズ３８、絞り３９、ハーフミラー４０が設けられている。

第１の投光系３０による透過光と第２の投光系３１による反射光は、光路を略一致するようにして撮像手段１７に入射するようになっている。また、その光路上には結像レンズ４１と対物レンズ４２が設けられ、撮像手段１７と共に検査光学系３２を構成している。

透過光源３２と反射光源３７には、放射する光の波長が短いものを用いることが好ましく、例えば、波長が２６６ｎｍ（ナノメートル）のＹＡＧレーザ光源や波長が２５７ｎｍ（ナノメートル）の遠紫外個体レーザ光源を用いることができる。

撮像手段１７は、光学的な画像データを電気的な画像データに変換させるものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどを例示することができる。

検査対象物Ｍとしては、レチクル等のフォトマスクの他に、基板（ウェーハ）や液晶表示装置用のガラス基板等が例示できるが、これらに限定されるわけではない。

絞り３４、絞り３９は検査対象物Ｍの検査面が照射されるような特定の部位の光を透過させるものであり、対物レンズ４２の瞳面と共役な位置に設けられている。また、その開口位置、開口面積は図示しない調整手段により調節可能とされている。この調整手段で開口位置、開口面積を調整することにより、検査対象物Ｍの検査面が照射されるような特定の部位の光を透過させることができることになる。また、開口部位置や開口面積が異なる絞りをいくつか用意して、自動的あるいは手動的に取り替えるようにしてもよい。

図６は、絞りの作用を具体的に説明するための模式図である。図５と同様の部分には、同じ符号を付し説明は省略する。遠紫外個体レーザ光源などの透過光源３２から放射された光はコレクタレンズ３３によりコンデンサレンズ３６の後側焦点位置Ｃに集光し、検査対象物Ｍの検査面に平行光束となって照射される。そして、検査面を透過した平行光束は対物レンズ４２に入射し、対物レンズ４２、結像レンズ４１を介することで検査面の画像が撮像手段１７上に結像される。

ここで対物レンズ４２の瞳面（対物レンズの後方焦点位置Ｄ）に共役な位置Ｅに、検査対象物Ｍの検査面が照射されるような特定の部位の光を透過させる絞り３４を設けると、検査面に対して一定の角度をもった光束のみを透過させることができる。また、対物レンズの瞳面Ｆ（対物レンズの後方焦点位置Ｄ）に、検査対象物Ｍの検査面を照射した特定の部位の光を透過させる絞り３４ａを設けても、検査面に対して一定の角度をもった光束のみを透過させることができる。そのため、このような構成により検査対象物Ｍの検査面から一定の角度をもった光束のみを撮像手段１７上に結像させることができるようになる。尚、説明の便宜上、図６では対物レンズ４２の瞳面Ｆとそれと共役な位置Ｅに絞り３４、絞り３４ａが設けられているが、少なくとも一方に設けるようにすればよい。

次に、絞りの効果を説明する。図７は、絞りの効果を説明するための模式図である。また、図８は、検査対象物Ｍの検査面付近の模式拡大図である。尚、図６と同様の部分には同じ符号を付し説明は省略する。

図７に示すように、特定の部位の光を透過させる絞り４８を、対物レンズ４２の瞳面と共役な位置Ｅに設けることで、検査対象物Ｍの検査面のパターンに一定の角度を有する光を照射させることが可能となる。この際、照射の角度を適切に設定することで、検査面のパターンで回折される回折光を集光させることができる。そして、回折光を集光させることができれば、回折光をより多く取り込むことができ、コントラストに寄与しないバックグランドの光を遮光することもできるので、解像度を上げることができる。

図８に示すように、照射光４３による２光束干渉の条件は、０次回折光４４と１次回折光４５の回折角度θが同じとなるｓｉｎθ=λ/(２*ｐ)である。ここで、λは照射光の波長、ｐはパターンのピッチである。

そのため、回折角度θが同じになるような絞り４８を対物レンズ４２の瞳面と共役な位置Ｅに設ければ、検査面のパターンで回折される０次回折光４４と１次回折光４５を集光させることができる。一般的には、Ｎ次回折光を集光させるための照射光の角度は、sinθ=N*λ/(２*ｐ)である。そのため、この条件に適合した絞り４８を、対物レンズ４２の瞳面と共役な位置Ｅに設けることでＮ次回折光の光を集光させることができるようになる。

ここで、絞り４８として輪帯状の開口部４６を有するものを採用した場合は、開口部４６の半径Ｒは、入射する光４７のσ値（対物レンズ４２の開口数ＮＡに対する透過光源３２の開口数の比）と等しくなり、以下の式で求められる。
Ｒ＝σ＝sinθ/ＮＡ＝Ｎ*λ/(ＮＡ*２*ｐ)
このように、対物レンズ４２の瞳面Ｆまたはそれと共役な位置Ｅに特定の部位の光を透過させる絞り４８を設けるようにすれば、検査面のパターンにより回折される回折光をより多く取り込み、また、コントラストに寄与しないバックグランドの光を遮光することができる。その結果、周期的なピッチｐを有するパターンを撮像する際の光学的な解像度を上げることができる。

尚、図７で例示した絞り４８は、輪帯状の開口部４６により回折光を対物レンズに集光させて光学的な解像度を上げると共に、中央部にも開口部４９を設けてピッチｐが異なるパターンの回折光をも集光できるようにしている。そのため、種々のピッチ寸法や形状を有するパターンに対しても高い解像度を得ることができる。

次に、図５に戻って検査装置２９の作用について説明する。

透過光源３２から放射された光は、コレクタレンズ３３により集光され、絞り３４を介してミラー３５に入射する。この際、前述したように検査対象物Ｍのパターンのピッチなどを考慮して、絞り３４の開口位置、開口面積などが適宜選択される。この選択は、図示しない絞り調整手段により、絞り３４の開口位置、開口面積を変えることにより行う。例えば、絞り３４として輪帯状の開口部を有するものを採用した場合は、絞り３４の表面を図示しない板状体をスライドさせて、開口部の半径や開口面積を変えるようにすることができる。また、開口部の半径や開口面積が異なる絞りをいくつか用意して、自動的あるいは手動的に取り替えるようにしてもよい。ミラー３６に入射した光は、直角下方に進路を変えられてコンデンサレンズ３６に入射し、絞り３４の効果により検査対象物Ｍの検査面のパターンに一定の角度を有する光が照射される。この光が検査対象物Ｍの検査面を透過することで得られる画像は、対物レンズ４２で拡大された後、ハーフミラー４０を通過して結像レンズ４１により撮像手段１７上に結像する。このようにして得られた光学的な画像データは、撮像手段１７により電気的な画像データに変換された後、図示しない画像処理手段に送られて欠陥の有無や大きさなどの計測や良否判断がなされる。一カ所の検査が終了した後には、ステージ５により次の検査部分に検査対象物Ｍが移動され、検査が続けられる。

反射光源３７から放射された光は、コレクタレンズ３８により集光され、絞り３９を介してハーフミラー４０に入射する。ハーフミラー４０に入射した光は、直角上方に進路を変えられて対物レンズ４２に入射し検査対象物Ｍの検査面に照射される。この光が検査対象物Ｍの検査面を反射することで得られる画像は、対物レンズ４２で拡大された後、ハーフミラー４０を通過して結像レンズ４１により撮像手段１７上に結像する。絞り３９の作用、光学的な画像データから電気的な画像データへの変換、ステージ５による検査対象物Ｍの移動に関しては前述のものと同様である。

以上のようにして、透過光による検査と反射光による検査が行われることになる。この際、検査対象の寸法が検査光の波長以下となり解像度が低下するような場合においても、回折光を集光させ、コントラストに寄与しないバックグランドの光を遮光した検査をすることができるため、高解像度の検査をすることができる。

次に、検査対象物Ｍの検査エリア毎に最適な照射条件を設定して検査を行う場合を説明する。図９は、検査エリア毎に最適な照射条件を設定して検査を行う場合を例示するための模式図である。

図９に示した、検査エリア５０の領域が一定したピッチの縦ラインのパターンであり、例えば、高解像度による検査が必要とされるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory)やＮＡＮＤ型フラッシュメモリなどのセル領域のパターンの場合には、偏光面の方位角とパターンの方向を合わせた直線偏光を用いた検査を行う。また、所定の開口部の半径や開口面積を有する輪帯状の絞りを用いた検査を行うこともできる。

同様に、検査エリア５１の領域が一定したピッチの横ラインのパターンの場合には、偏光面の方位角がパターンの方向に合うように変えられた直線偏光を用いた検査を行う。また、所定の開口部の半径や開口面積を有する輪帯状の絞りを用いた検査を行うこともできる。

検査エリア５２の領域のパターンが一定しないような場合には（例えば、ロジックのパターンのような場合）、直線偏光から円偏光に変換して円偏光を用いた検査を行う。また、輪帯状の開口部の他に中央部にも開口部を有する絞りを用いた検査を行うこともできる。

尚、位相差板と絞りの双方を設け、偏光の種類と輪帯状の開口などを組み合わせた検査を行うこともできる。

このように本発明によれば、パターンの方向や寸法などの検査エリア毎の条件に最適な照射条件を設定することができる。
図１０は、検査の手順を例示するためのフローチャートである。

図１０に示すように、検査データから照射条件が自動的に設定できるか否かで検査レシピの作成方法が異なってくる。検査データ内に検査規格・パターン情報（パターンが一定ピッチのライン状であるか否か、パターンの方向、ピッチ寸法など情報）が設定されていて、検査エリア毎の検査条件、照射条件が自動的に判別・設定可能な場合には、コンピュータなどを用いて自動的に検査レシピを作成することが可能となる。しかし、検査データからパターン情報などが認識できず検査レシピが自動的に作成できない場合は、作業者が必要な情報を入力することで検査レシピを作成する必要がある。

検査レシピが作成された後は、検査レシピに従って、検査エリア毎に照射条件を設定し、設定した照射条件で検査を行うことになる。

この場合、必ずしも必要ではないが検査前に、撮像手段１７のセンサ出力レベルを一定レベルに設定するキャリブレーションや、ダイ ・トゥ・データベース （Die to Database）による検査の場合は参照データの作成に必要な参照発生係数の設定を行うようにすることがより好ましい。

ここで、参照発生係数について簡単に説明する。参照発生係数とは、データベース上のパターンのデータと撮像されたパターンのデータ間に生じる誤差を補正するための係数である。図１１は、検査データの照合方式を説明するための模式図である。図１１に示すように、検査には、撮像手段１７から得られたパターンの光学画像データとデータベース上のＣＡＤデータ、つまり検査対象物Ｍの設計データから作成した参照データとを比較して検査を行なうダイ ・トゥ・データベース （Die to Database）検査方式と、撮像手段１７から得られたパターンの光学画像データと同じパターンの繰り返し部分で得られた検査対象物Ｍのパターンの光学画像データとを比較して検査を行うダイ ・トゥ・ダイ （Die to Die）検査方式とがある。ダイ ・トゥ・ダイ （Die to Die）検査方式の場合は、比較対象が撮像された光学画像データ同士であるためデータ間に誤差は生じない。しかし、ダイ ・トゥ・データベース （Die to Database）検査方式の場合は、比較対象が撮像された光学画像データと設計データから作成した参照データであるためデータ間に固有の誤差が生じることがある。このような誤差が生じる場合に、誤差を補正して光学画像データと参照データとを比較できるようにするための係数が参照発生係数である。

検査は以下の手順で行われる。図示しないデータベースなどから検査データが転送されてくる（ステップＳ１）。検査レシピの自動作成ができるか否かが判断される（ステップＳ２）。自動作成ができない場合は作業者が必要な情報を入力することで検査レシピを作成する（マニュアル作成）（ステップＳ３）。自動作成ができる場合は、図示しないコンピュータなどを用いて自動的に検査レシピを作成する（ステップＳ４）。ここで、検査レシピには、検査エリアにおける照射条件（直線偏光と円偏光の別や直線偏光の方位角、絞りの開口位置や開口面積など）を含めるものとする。具体的には、位相差板の回転角度、絞りの開口位置や開口面積の調整値などを含めることを例示することができる。尚、検査レシピには複数の検査エリアの条件を含めることもできる。検査エリア５０における照射条件を設定し、キャリブレーションを行い、参照発生係数を算出するなどの検査準備を行う（ステップＳ５）。ステージ５により検査エリア５０の検査ができる位置に検査対象物Ｍを移動させて、検査エリア５０の検査を行う（ステップＳ６）。検査エリア５１における照射条件を設定し、キャリブレーションを行い、参照発生係数を算出するなどの検査準備を行う（ステップＳ７）。ステージ５により検査エリア５１の検査ができる位置に検査対象物Ｍを移動させて、検査エリア５１の検査を行う（ステップＳ８）。検査エリア５２における照射条件を設定し、キャリブレーションを行い、参照発生係数を算出するなどの検査準備を行う（ステップＳ９）。ステージ５により検査エリア５２の検査ができる位置に検査対象物Ｍを移動させて、検査エリア５２の検査を行う（ステップＳ１０）。全検査エリアの検査が終了すれば検査は終了する。尚、説明の便宜上、検査エリアを３カ所としているがこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。

次に、本発明の第３の実施の形態である半導体装置の製造方法について説明する。この半導体装置の製造方法は、前述した本発明に係るパターンの検査方法を用いるものであり、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などにより基板（ウェーハ）表面にパターンを形成する工程と、本発明に係るパターンの検査方法を用いた検査工程と、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程などの複数の工程と、を繰り返すことにより実施されるものである。尚、前述した本発明に係るパターンの検査方法を用いた検査工程以外は、公知の各工程の技術を適用できるので説明は省略する。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。

前述の具体例に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、検査装置の透過光による検査を行うための投光系、反射光による検査を行うための投光系、検査対象物の画像を撮像するための検査光学系、検査対象物を載置移動させるためのステージなどの形状、配置、個数等は具体例として説明したものに限定されるものではない。

また、検査対象物も透明、不透明、半透明であっても良いし、その材質もガラスやシリコンなど種々のものであっても良い。そして、説明の便宜上、検査対象物を半導体装置等の露光工程で用いられるマスクや表示パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置に使われるガラス基板、半導体装置の基板（ウェーハ）について説明しているが、検査対象物の用途はこれらに限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係わる検査装置を説明するための構成図である。 １／４波長板の機能を説明するための模式図である。 位相差板の作用を具体的に説明するための模式図である。 直線偏光の偏光面の方位角を変えた場合の効果を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる検査装置を説明するための構成図である。 絞りの作用を具体的に説明するための模式図である。 絞りの効果を説明するための模式図である。 検査対象物の検査面付近の模式拡大図である。 検査エリア毎に最適な照射条件を設定して検査を行う場合を例示するための模式図である。 検査の手順を例示するためのフローチャートである。 検査データの照合方式を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 検査装置、６ 透過光源、８ 位相差板、９ 位相差板、１２ 反射光源、１４ 位相差板、１５ 位相差板、１７ 撮像手段、１９ 対物レンズ、２０ 直線偏光、２１ 円偏光、２２ 直線偏光、２３ 直線偏光、２４ 直線偏光、２５ 偏光、２９ 検査装置、３２ 透過光源、３４ 絞り、３７ 反射光源、３９ 絞り、４２ 対物レンズ、４６ 開口部、４８ 絞り、４９ 開口部、Ｅ 瞳面と共役な位置、Ｆ 瞳面、Ｍ 検査対象物、ｐ ピッチ 、θ 回折角度

Claims (5)

1. 透過光による検査を行うための第１の投光系、反射光による検査を行うための第２の投光系、の少なくとも一方と、
   検査対象物上のパターンの画像を撮像するための検査光学系と、
   前記検査対象物を載置移動させるためのステージと、
   前記パターンにより回折される光を強めるための回折光制御手段と、
   を備えたことを特徴とするパターンの検査装置。
2. 検査対象物上のパターンを撮像することにより検査を行うパターンの検査方法において、
   前記パターンにより回折される光を強めるよう前記回折光制御手段の照射条件を設定し、検査を行う工程と、を含むことを特徴とするパターンの検査方法。
3. 前記パターンの情報が含まれている検査データが転送されてくる工程と、
   前記検査データに基づいて前記照射条件を含む検査レシピを作成する工程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のパターンの検査方法。
4. 前記照射条件には、前記位相差板の回転角度、前記絞りの開口位置、開口面積の少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項２または３記載のパターンの検査方法。
5. 基板表面にパターンを形成する工程と、
   前記パターンを請求項２〜４のいずれか１つに記載の検査方法を用いて検査をする工程と、
   を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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