(57)【要約】【課題】コストを上昇させることなく光量調整が可能なパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。【解決手段】パターン検査装置１００は、光照射手段１と、検査用撮像手段２と、検査手段３と、調整用撮像手段４と、フォーカス調整手段５と、光量調整手段６と、メモリ７とを備える。予めパターン検査を行う前に、調整用画像の輝度情報ｘと、検査用照射光量ｚとの相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて、パターン検査時には、調整用画像の輝度画像ｘに対応する検査用照射光量ｚを設定するので、検査エリア２１の膜厚による検査用画像の輝度情報のばらつきを抑制できる。これにより、最適な検査用照射光量ｚが設定できることになり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥も起きなくなって、精度よくパターン検査を行うことができる。【選択図】図１
2010161216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段が照射した光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する検査用撮像手段と、
前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行う検査手段と、
前記光照射手段が照射した光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する調整用撮像手段と、
前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御する光量調整手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記調整用画像の明るさと、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないようにするための前記光照射手段の照射光量との相関関係を予め取得する相関関係取得手段をさらに備え、
前記光量調整手段は、前記調整用画像の明るさと前記相関関係とに基づいて、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御することを特徴とする請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記光量調整手段の処理に並行して、前記調整用画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整手段をさらに備え、
前記半導体ウエハを移動しながら、前記光量調整手段および前記フォーカス調整手段の処理と、前記検査手段の処理とを連続的に行えるように、前記調整エリアは前記検査エリアよりも前記半導体ウエハの移動方向の前方に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記光照射手段は、前記調整エリアおよび前記検査エリアの両方に光を照射する単一の光源を有するか、または、前記調整エリアおよび前記検査エリアにそれぞれに対応して設けられる複数の光源を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン検査装置。
【請求項５】
半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射するステップと、
前記照射された光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成するステップと、
前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行うステップと、
前記照射された光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成するステップと、
前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記検査エリアに照射される光の光量を制御するステップと、を備えることを特徴とするパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハに光を照射し、その反射光に基づいてパターン欠陥を検出するパターン検査装置およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に形成したパターンの欠陥を検査するために、パターン検査装置が用いられる。パターン検査装置では、半導体ウエハに光を照射し、その反射光を検査用画像として取得して参照画像と比較し、断線や短絡、異物混入等のパターン欠陥を検出する。正確に画像の比較を行うためには、フォーカス調整と半導体ウエハに照射する光の明るさ（光量）調整が必要である。フォーカスが合っていないと、パターンの輪郭が不明瞭になるため、正確な画像の比較が困難になる。一般に、パターン検査装置はオートフォーカス機能を備えており、フォーカス調整を自動的に行えるようにしている。一方、光量調整が不適切であると、検査用画像の明るさも不適切となり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥が生じるおそれがある。ここで、検出漏れとは、例えば検査用画像が暗すぎる場合に、黒い異物を検出できないことである。また、擬似欠陥とは、検査用画像の明るさと参照画像の明るさが極端に違うと、欠陥が存在しない場合であっても、欠陥と判定されることである。
【０００３】
通常、半導体ウエハ上の複数箇所についてパターン検査を行う場合、最初の一箇所または数箇所のみの検査用画像に基づいて光量調整が行われる。この調整された一定の光量にてその後のパターン検査を行うが、同一パターンであっても、検査箇所によって光の反射率は異なるため、検査用画像の明るさは必ずしも一定ではない。そのため、一定の光量でパターン検査を行うと、上記パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥を生じてしまうおそれがある。
【０００４】
特許文献１には、パターン検査用とは別のカメラを用いて光量調整を行い、検査用画像を一定の明るさに保つ手法が開示されている。しかしながら、光量調整専用のカメラを使用するため、パターン検査装置の大型化やコスト上昇を招くという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−１２１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ、適切な光量調整を行うことが可能なパターン検査装置およびパターン検査方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、半導体ウエハ上のパターン形成箇所に設定される検査エリアと、前記半導体ウエハ上の前記検査エリアとは別の場所に設定される調整エリアとに光を照射する光照射手段と、前記光照射手段が照射した光が前記検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する検査用撮像手段と、前記検査用画像に基づいて、前記半導体ウエハのパターン検査を行う検査手段と、前記光照射手段が照射した光が前記調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する調整用撮像手段と、前記調整用画像に基づいて、前記検査用画像が前記パターンの膜厚の差により輝度差が生じないように、前記光照射手段が前記検査エリアに照射する光の光量を制御する光量調整手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ、適切な光量調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係るパターン検査装置およびパターン検査方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。パターン検査装置１００は、光照射手段１と、検査用撮像手段２と、検査手段３と、調整用撮像手段４と、フォーカス調整手段５と、光量調整手段６と、メモリ７とを備えている。
【００１０】
光照射手段１は、被検査半導体ウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ）１０１上の検査エリアおよび調整エリアに光を照射する。検査用撮像手段２は、ウエハ１０１上の検査エリアで反射した光を撮像し、検査用画像を生成する。検査手段３は、検査用画像と参照画像を比較し、ウエハ１０１のパターン欠陥を検出する。調整用撮像手段４は、ウエハ１０１上の調整エリアで反射した光を撮像し、調整用画像を生成する。フォーカス調整手段５は、調整用画像のフォーカス調整を行う。光量調整手段６は、光照射手段１がウエハ１０１に照射する光の光量を調整する。メモリ７は、後述する相関関係や検査用照射光量を記憶する。
【００１１】
図２は、パターン検査装置１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。同図は、ウエハ上の同一パターンを有する複数箇所について、連続してパターン検査を行うことを念頭においている。調整用撮像手段４が生成した調整用画像は、フォーカス調整のみならず、光量調整にも用いられる。このため、光量調整のための撮像手段を別個に設ける必要はない。以下では、本実施形態の特徴の１つである光量調整の手法を中心に説明する。
【００１２】
まず、パターン検査を開始する前の検査レシピ作成時に、光量調整手段６は、調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係を取得する（ステップＳ１）。図３は、このステップＳ１の詳細手順の一例を示すフローチャートである。図３を用いて、ステップＳ１を詳しく説明する。
【００１３】
初めに、光量調整手段６は、ウエハ１０１上の調整エリアでの反射光に基づいて生成される調整用画像の輝度情報ｘと、検査エリアでの反射光に基づいて生成される検査用画像の輝度情報ｙとの相関関係を取得する（ステップＳ１１）。ここで、輝度情報とは、各画像の明るさを示すものであり、例えば各画像の平均の輝度とする。輝度情報は、輝度値そのものであってもよいし、画像をディジタル信号で表現する場合は、輝度値に相当するディジタル値であってもよい。
【００１４】
図４は、ウエハ１０１上に設けられる検査エリアと調整エリアの位置関係を模式的に示す図である。調整エリア２２は、パターン検査装置１００でのウエハ１０１の移動方向に対して検査エリア２１より前方に設定される。調整エリア２２を検査エリア２１よりも前方に設ける理由は、ウエハ１０１の移動を止めることなく、まず調整エリア２２を利用してフォーカス調整および光量調整を行い、その後連続して検査エリア２１を利用してパターン検査を行うためである。このように、光量調整手段６は、パターン検査に先立ってフォーカス調整および光量調整に必要な調整用画像を生成する。検査エリア２１と調整エリア２２は、ウエハ１０１の移動速度と、フォーカス調整および光量調整に要する時間を考慮して設定される。
【００１５】
図４には、検査エリア２１と調整エリア２２が一対しか図示されていないが、実際には、ウエハ１０１内に同一チップが複数形成されているので、１枚のウエハ内に同一のパターンを有する複数の検査エリア２１が設けられている。また、１つのチップ内に同一パターンが複数形成される場合もあり、同一チップ内に複数の検査エリア２１が設けられることもある。各検査エリア２１に対応して、それぞれ調整エリア２２が設けられている。また、検査エリア２１の大きさは、例えば、半径５００μｍの円形に設定される。なお、図４に示す円は、模式的に描かれたものであり、必ずしもウエハの外形を表すものではない。
【００１６】
図５は、調整用画像の輝度情報ｘと検査用画像の輝度情報ｙとの相関関係の一例を示すグラフであり、横軸は調整用画像の輝度情報ｘ、縦軸は検査用画像の輝度情報ｙである。図５（ａ），（ｂ）では、ｘとｙとの関係をそれぞれ、ｙ＝ｆ１（ｘ），ｙ＝ｆ２（ｘ）としている。図５（ｂ）を用いて、より具体的にステップＳ１１を説明する。まず、光照射手段１は、ある光量Ｌで調整エリア２２に光を照射し、光量調整手段６は調整用画像の輝度情報ｘ０を取得する。また、光照射手段１は、同じ光量Ｌで検査エリア２１に光を照射し、光量調整手段６は検査用画像の輝度情報ｙ０を取得する。このようにして、点（ｘ０，ｙ０）がプロットされる。光照射手段１が照射する光量をＭ，Ｎ，Ｏと段階的に変化させて、検査用画像と調整用画像の輝度情報をそれぞれ取得していくことで、図５に示す相関関係が得られる。
【００１７】
図５（ａ）では両者の関係が線形であるが、図５（ｂ）のように非線形になることもある。これは、調整用撮像手段４が有する撮像装置（図１には不図示）が、検査用撮像手段２が有する撮像装置（不図示）と比べて安価である場合など、両撮像装置の特性が異なることがあるためである。
【００１８】
図５（ａ）と図５（ｂ）の各グラフは、グラフの形状が異なるものの、調整用画像の輝度が高くなるにつれて、検査用画像の輝度も高くなる点では一致する。これはすなわち、調整用画像の輝度によって、検査用画像の輝度を推測できることを意味する。
【００１９】
なお、図５（ａ）と図５（ｂ）では、それぞれ４つのプロットを取って相関関係を取得しているが、プロットの数には特に制限はない。
【００２０】
次に、光量調整手段６は、検査用画像の輝度情報ｙと検査用照射光量ｚとの相関関係を取得する（ステップＳ１２）。図６は、異なる複数の検査エリアについての検査用画像の輝度情報ｙと検査用照射光量ｚとの相関関係の一例を示すグラフであり、横軸は検査用画像の輝度情報ｙ、縦軸は検査用照射光量ｚである。同図では、ｙとｚとの関係をｚ＝ｇ（ｙ）としている。
【００２１】
図６を用いて、より具体的にステップＳ１２を説明する。まず、光照射手段１がある検査エリア２１（検査エリアＰとする）に調整に使用する一定光量の光を照射し、光量調整手段６は検査用画像の輝度情報ｙ１を取得する。次に、光量調整手段６が、検査エリアＰに照射される光の光量を調整し、検査用画像の輝度情報が予め定めた目標値と一致するときの光量（検査用照射光量）ｚ１を取得する。このようにして、点（ｙ１，ｚ１）がプロットされる。光照射手段１が照射する検査エリアをＱ，Ｒ，Ｓと複数の検査エリアで取得していくことで、図６に示す相関関係が得られる。図６は、光照射手段１が上記一定光量の光を検査エリア２１に照射したときに得られる検査用画像の輝度情報がｙである場合は、パターン検査を行う際の照射光量をｇ（ｙ）とすればよいことを示している。
【００２２】
目標値は、パターン検査を行う際に、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥の発生が抑えられる検査用画像の輝度情報値（明るさ）とする。
【００２３】
ここで図６に示すように、上記一定光量の光が、同一パターンを有する検査エリアＰ〜Ｓに照射されているにも関わらず、検査用画像の輝度情報ｙが一定にならず（例えば、検査エリアＰではｙ１であるが、検査エリアＱではｙ２である）、その結果、検査用照射光量ｚを調整する必要がある（例えば、検査エリアＰではｚ１であるが、検査エリアＱではｚ２である）のは、主に以下の理由による。図７は、ウエハ１０１に形成される膜を模式的に示す図である。図７に示す膜厚ｄは、同一パターンであってもウエハ間やチップ間でばらつきが存在する。膜厚ｄと照射光の波長との関係に応じて、検査用画像は、ウエハ１０１表面で反射する光Ｌ１と膜の表面で反射する光Ｌ２とが強めあう場合は明るくなるし、弱めあう場合は暗くなる。ウエハ１０１上の位置によって、膜厚ｄが異なるため、図６に示すように、一定光量の光を照射しても、検査用画像の輝度情報は一定にならない。
【００２４】
図８は、膜厚ｄと光の反射率との関係の一例を示すグラフである。照射する光を波長３６５ｎｍのＵＶ（Ultra Violet）光源を持つケーラー照明とし、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜とアルミニウム（Ａｌ）膜の単層膜についてシミュレーションを行って得られたグラフである。アルミニウム膜の場合、膜厚ｄが０．２５ｎｍおよび０．３ｎｍのときの光の反射率は、それぞれ約５５％と７２％であり、約１７％の差がある。通常は、単層膜でなく複数の膜が形成されており、複数の膜厚それぞれがばらつくことがあるため、実際は図８より光の反射率がばらつくことが想定される。
【００２５】
上記一定光量の光を照射して得られる、検査用画像の輝度情報ｙは、照射された検査エリアにおける光の反射率に相当する。図６の例では、ｙ１＜ｙ２であるから、検査エリアＱより検査エリアＰにおける光の反射率のほうが低いことを示している。このように、上記一定光量の光が照射されたときの検査用画像の輝度情報ｙが小さいほど、照射された検査エリアにおける反射率が低いことを示しており、この場合は、パターン検査時に照射する検査用照射光量ｚを大きくする必要がある。
【００２６】
このように、同一のパターンであっても検査エリアが異なると、膜厚の違いにより光の反射率にばらつきが存在し、検査用画像の明るさが必ずしも一定とならないため、パターン検査を正確に行うためには光量調整は必須である。
【００２７】
なお、図６の相関関係は、１枚のウエハ内に複数の検査エリア２１を設定して取得してもよいし、同一ロット内の複数のウエハ、あるいは、ロットが異なる複数のウエハで複数の検査エリア２１を設定して取得してもよい。できるだけ多くの膜厚に基づいて相関関係を取得するためには、ウエハの中心側と外周側等、膜厚がばらつくことが予想される複数の場所に検査エリア２１を設定して相関関係を取得するのが望ましい。また、ウエハ１０１上に予め膜厚の異なる複数のパターンを形成しておいて、相関関係を取得してもよい。
【００２８】
次に、光量調整手段６は、ステップＳ１１，Ｓ１２で得られた各相関関係に基づいて、調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係を算出する（ステップＳ１３）。図９は、調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係の一例を示す図であり、横軸は調整用画像の輝度情報ｘ、縦軸は検査用照射光量ｚである。図９（ａ）のグラフは、図５（ａ）と図６の各グラフを合成することにより得られる。同様に、図９（ｂ）のグラフは、図５（ｂ）と図６の各グラフを合成することにより得られる。より具体的には、ｘとｚとの関係は、それぞれ下記（１），（２）式のようになる。
ｚ＝ｇ（ｙ）＝ｇ（ｆ１（ｘ））  ・・・（１）
ｚ＝ｇ（ｙ）＝ｇ（ｆ２（ｘ））  ・・・（２）
【００２９】
図９（ａ）と図９（ｂ）のグラフは、調整用画像の輝度情報ｘが大きいほど検査用照射光量ｚを小さくすることを示している。このような相関関係に基づいて、光量調整手段６は、ウエハ１０１に上記一定光量の光が照射されたときに得られる調整用画像の輝度情報ｘからパターン検査時に照射すべき光量（検査用照射光量）ｚを算出する。これにより、検査エリア２１の膜厚、すなわち、光の反射率によらず検査用画像の輝度情報ｙを常に一定に保ってパターン検査を行うことができる。
【００３０】
以上のようにして、取得した調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係を光量調整手段６はメモリ７に登録する（図２のステップＳ２）。より具体的には、図６のグラフ上に存在する特定のいくつかの調整用画像の輝度情報ｘと対応する検査用照射光量ｚとを組にしてメモリ７に記憶する。その後、パターン検査装置１００はパターン検査を開始する。パターン検査の手法は以下の通りである。
【００３１】
光照射手段１は、調整エリア２２に上記一定光量の光を照射する（ステップＳ３）。次に、光量調整手段６は、調整用画像の輝度情報ｘを取得し（ステップＳ４）、メモリ７に登録されている図９の相関関係に基づいて検査用照射光量ｚを算出する（ステップＳ５）。より具体的には、ステップＳ４で取得した調整用画像の輝度情報ｘに対応する検査用照射光量ｚがメモリ７に記憶されている場合はその検査用照射光量ｚを読み出す。該当する調整用画像の輝度情報ｘに対応する検査用照射光量ｚがメモリ７に記憶されていない場合は、その調整用画像の輝度情報ｘに近接した輝度情報に対応する検査用照射光量ｚをメモリ７から読み出して補間処理を行い、調整用画像の輝度情報ｘに対応する検査用照射光量ｚを算出する。
【００３２】
光量調整手段６は、光照射手段１が照射する光量が検査用照射光量ｚとなるよう光照射手段１を調整する（ステップＳ６）。そして、光照射手段１は検査エリア２１に検査用照射光量ｚの光を照射して、検査用撮像手段２が生成する検査用画像に基づいて、検査手段３はパターン検査を行う（ステップＳ７）。
【００３３】
なお、ステップＳ２では、調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係を表す近似式を光量調整手段６が保持しておき、ステップＳ５では、光量調整手段６が、この近似式に基づいて、調整用画像の輝度情報ｘに対応する検査用照射光量ｚを算出することとしてもよい。この場合、メモリ７の代わりに、近似式を演算する論理回路を設ければよい。
【００３４】
また、図２には示していないが、フォーカス調整は光量調整と並行して行われる。そのため、ステップＳ４で光量調整手段６が調整用画像の輝度情報ｘを取得する際に、フォーカスが合っているか否か不明である。しかし、通常はフォーカスが大きくずれることはなく、仮にフォーカスが合っていない状態であっても、合っている状態とほぼ等しい調整用画像の輝度情報ｘが得られるので、パターン検査にはほとんど影響しない。なお、ウエハ１０１の移動速度が遅い場合や、フォーカス調整を高速に行える場合は、フォーカス調整を先に行って、フォーカスが合った状態で光量調整を行ってもよい。また、下記のようにして、フォーカス状態に応じた調整用画像の輝度情報ｘを取得することもできる。
【００３５】
図１０は、フォーカス状態と調整用画像の輝度情報ｘとの関係の一例を示すグラフである。同図は、合焦状態では、調整用画像の輝度情報ｘの値は大きくなるが、フォーカスがずれるにつれて、調整用画像の輝度情報ｘの値が小さくなることを示している。フォーカス調整手段５は、予め図１０の関係を取得しておき、図２のステップＳ４では、フォーカス調整手段５が調整用画像の輝度情報およびフォーカス状態を取得し、フォーカス状態に応じた補正を行って、調整用画像の輝度情報ｘを光量調整手段６に伝えるようにしてもよい。これにより、光量調整手段６は、フォーカス状態を考慮して、より高精度に調整用画像の輝度情報ｘを取得することができる。
【００３６】
本実施形態は、ウエハ１０１を常に移動しながら、フォーカス調整および光量調整と、その後のパターン検査を行うことを念頭に置いている。上述したように、ウエハ１０１上の調整エリア２２は検査エリア２１よりも移動方向前方に配置されているため、光源照射手段１が光の照射方向を一定にしていても、ステップＳ３では調整エリア２２に光を照射でき、かつステップＳ７では検査エリア２１に光を照射できる。本実施形態では、照射される光が調整エリア２２から検査エリア２１へ移動する間にフォーカス調整および光量調整（ステップＳ６）を行うので、調整のためにウエハ１０１の移動を止める必要はなく、短期間でパターン検査を行うことができ、パターン検査のスループットを向上できる。
【００３７】
このように、第１の実施形態では、予めパターン検査を行う前に、調整用画像の輝度情報ｘと、検査用照射光量ｚとの相関関係を取得しておき、この相関関係に基づいて、パターン検査時には、調整用画像の輝度画像ｘに対応する検査用照射光量ｚを設定するので、検査エリア２１の膜厚による検査用画像の輝度情報のばらつきを抑制できる。これにより、最適な検査用照射光量ｚが設定できることになり、パターン欠陥の検出漏れや擬似欠陥も起きなくなって、精度よくパターン検査を行うことができる。また、フォーカス調整にも用いられる調整用撮像手段４を流用して光量調整を行うため、光量調整専用の撮像手段を新たに設ける必要がなく、装置の大型化およびコストアップを防止しつつ適切な光量調整を行うことができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
以下の実施形態では、図１のパターン検査装置１００を実現する具体例を示す。
【００３９】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図１１では、図１と共通する構成部分には同一の符号を付している。光照射手段１は、光量制御手段１１と、光源１２と、ハーフミラー１３と、対物レンズ１４とを有する。検査用撮像手段２は、検査用イメージセンサ２１を有する。検査手段３は、画像比較手段３１と、欠陥検出手段３２とを有する。調整用撮像手段４は、調整用イメージセンサ４１と、ミラー４２とを有する。フォーカス調整手段５は、ステージ制御手段５１と、ＸＹＺステージ５２とを有する。また、図１１は、検査手段３と、ステージ制御手段５１と、光量調整手段６と、メモリ７とは、一台のコンピュータ８に内蔵される例を示している。
【００４０】
図１１は、フォーカス調整とパターン検査とで同一の光源１２を用いるＴＴＬ（Through the Lens）方式を採用する例を示している。
【００４１】
フォーカス調整および光量調整時の処理動作は以下の通りである。光源１２から照射された光は、ハーフミラー１３で反射されて、ウエハ１０１上の調整エリア２２に入射される。ウエハ１０１での反射光は対物レンズ１４で集光され、ミラー４２を介して調整用イメージセンサ４１で撮像される。調整用イメージセンサ４１が撮像した調整用画像に基づいて、ステージ制御手段５１はＸＹＺステージ５２の高さを調整してフォーカス調整を行う。
【００４２】
また、光量調整手段６は、調整用画像の輝度情報ｘを取得する。さらに、光量調整手段６は、上述のようにして予め取得した調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係に基づいてパターン検査時に光源１２が照射する検査用照射光量ｚを算出する。
【００４３】
一方、パターン検査時の処理動作は以下の通りである。光量調整手段６は、光源１２が照射する光量が検査用照射光量ｚとなるよう光量制御手段１１を調整する。照射光量の調整は、例えば、光源１２に流れる電流量を調整して行う。光源１２が照射した光は、ハーフミラー１３で反射されて、ウエハ１０１上の検査エリア２１に入射される。ウエハ１０１での反射光は対物レンズ１４で集光され、検査用イメージセンサ２１で撮像される。画像比較手段３１は、検査用イメージセンサ２１が撮像した検査用画像と参照画像とを比較し、比較結果に基づいて、欠陥検出手段３１は欠陥の有無を判定する。参照画像としては、例えば、１チップ内に複数の検査エリアが存在する場合は、隣接する検査エリアの画像を参照画像とし（Ｃｅｌｌ  ｔｏ  Ｃｅｌｌ方式）、１チップ内に検査エリアが１つしか存在しない場合は、隣接するチップの検査エリアの画像を参照画像とする（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ方式）。
【００４４】
なお、光源１２が照射する光の種類に特に制限はなく、複数の波長帯（例えば波長帯２５０〜６００ｎｍ）を有するランプ光であってもよいし、単一波長のレーザ光であってもよい。また、調整用および検査用イメージセンサ２１，４１は、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサでもよいし、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラでもよい。
【００４５】
このように、第２の実施形態では、フォーカス調整および光量調整用とパターン検査用とで同一の光源１２を用いるため、パターン検査装置１００のコストを極めて低く抑えつつ、適切な光量調整を行うことができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで同一の光源１２を用いるが、以下に説明する第３の実施形態では、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで別個の光源を用いるものである。
【００４７】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図１２では、図１１と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。光照射手段１は、光量制御手段１１と、検査用光源１２ａと、調整用光源１２ｂと、ハーフミラー１３ａ，１３ｂとを有する。
【００４８】
図１２は、フォーカス調整および光量調整とパターン検査とで別個の光源１２ａ，１２ｂを用いるＯｕｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｘｉｓ方式を採用する。
【００４９】
フォーカス調整および光量調整の際には、調整用光源１２ｂから照射された一定光量の調整用光がハーフミラー１３ｂで反射されて、ウエハ１０１上の調整エリア２２に入射される。以下、図１１と同様に、フォーカス調整手段５はフォーカス調整を行い、光量調整手段６は検査用照射光量ｚを算出する。
【００５０】
パターン検査の際には、光量調整手段６は、光源１２ａが照射する光量が検査用照射光量ｚとなるよう光量制御手段１１を調整する。光源１２ａが照射した光は、ハーフミラー１３ａで反射されて、ウエハ１０１上の検査エリア２１に入射される。以下、図１１と同様に、検査手段３は検査用画像に基づいてパターン検査を行う。
【００５１】
このように、第３の実施形態では、フォーカス調整および光量調整用とパターン検査用とで別個の光源１２ａ，１２ｂを用いるので、検査用光源１２ａ，調整用光源１２ｂからの照射角度や、ハーフミラー１３ａ，１３ｂの位置等を別個に調整可能である。そのため、調整エリア２２と検査エリア２１の設定位置の自由度が高くなり、両者の距離を図１１より大きくできる。その結果、光量調整手段６が調整用画像の輝度情報ｘを取得してから、パターン検査を開始するまでにフォーカス調整および光量調整を行うための十分な時間を確保でき、より高精度にフォーカス調整および光量調整ができる。また、ウエハ１０１の移動速度を早く設定できるため、パターン検査のスループットを向上できる。
【００５２】
なお、光の反射率は光源の波長にも依存するため、図１２の場合、検査用光源１２ａと調整用光源１２ｂの波長は同一とすることが望ましい。レーザ光を用いてパターン検査を行う場合、レーザ光源はランプ光源より安価であるため、光源を２つ使用する図１２であってもそれほど検査コストが上昇しない。よって、上記の効果が得られる図１２の方式が望ましい。一方、ランプ光でパターン検査を行う場合、高価なランプ光源を２つ使用すると検査コストが上昇するので、図１１の方式が望ましい。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下に説明する第４の実施形態は、図１１と図１２の方式を組み合わせたものであり、フォーカスおよび光量調整とパターン検査とで同一の光源１２を用い、ハーフミラーによって調整用の光とパターン検査用の光とをそれぞれ生成するものである。
【００５４】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図である。図１３では、図１２と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。光照射手段１は、光量制御手段１１と、光源１２と、ハーフミラー１３ａ，１３ｃとを有する。
【００５５】
フォーカス調整および光量調整の際には、光源１２から照射され、ハーフミラー１３ｃで分岐される光の一部が、ウエハ１０１の調整エリア２２に入射される。パターン検査の際には、検査用照射光量ｚで光源１２から照射され、ハーフミラー１３ｃを通過した光の別の一部がハーフミラー１３ａで反射され、ウエハ１０１の検査エリア２１に入射される。
【００５６】
このように、第４の実施形態では、光源１２が照射する光から、ハーフミラー１３ｃによって調整用の光と検査用の光とをそれぞれ生成するので、図１１と同様にパターン検査装置１００のコストを抑えつつ、図１２と同様に高精度にフォーカス調整および光量調整ができる。
【００５７】
図１１〜図１３に示したパターン検査装置１００はあくまで一例に過ぎず、種々の変形が可能である。例えば、図１１等では、光量制御手段１１は、光源１２等が照射する光の光量を直接制御することとしたが、光源１２等が照射する光量は一定とし、ＮＤ（Neutral Density）フィルタを用いてウエハ１０１に当たる光量を調整してもよい。また、コンピュータ８は、図１１等に示した構成部分以外を含んでいてもよいし、２台以上のコンピュータに分散してコンピュータ８の処理を実現することも可能である。
【００５８】
上述した実施形態で説明したパターン検査装置１００の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、パターン検査装置１００の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００５９】
また、パターン検査装置１００の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【００６０】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。
【図２】パターン検査装置１００の処理動作の一例を示すフローチャート。
【図３】ステップＳ１の詳細手順の一例を示すフローチャート。
【図４】ウエハ１０１上に設けられる検査エリアと調整エリアの位置関係を模式的に示す図。
【図５】調整用画像の輝度情報ｘと検査用画像の輝度情報ｙとの相関関係の一例を示すグラフ。
【図６】検査用画像の輝度情報ｙと検査用照射光量ｚとの相関関係の一例を示すグラフ。
【図７】ウエハ１０１に形成される膜を模式的に示す図。
【図８】膜厚ｄと光の反射率との関係の一例を示すグラフ。
【図９】調整用画像の輝度情報ｘと検査用照射光量ｚとの相関関係の一例を示す図。
【図１０】フォーカス状態と調整用画像の輝度情報ｘとの関係の一例を示すグラフ。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るパターン検査装置１００を内蔵するパターン検査システムの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１  光照射手段
２  検査用撮像手段
３  検査手段
４  調整用撮像手段
５  フォーカス調整手段
６  光量調整手段
１２  光源
１２ａ  検査用光源
１２ｂ  調整用光源
１３ｃ  ハーフミラー
２１  検査エリア
２２  調整エリア
１００  パターン検査装置
１０１  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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