(57)【要約】 【課題】パターン欠陥を短時間で正確に検査可能な欠陥検査装置を提供する。【解決手段】装置は被検査対象に光を照射する照明部を備える。撮像部は危険箇所に欠陥のある第１サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第１サンプル画像を取得し、欠陥のない第２サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第２サンプル画像を取得する。演算部は第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との間の第１差を算出し、第１光学条件で撮像した第２サンプル画像と第２光学条件で撮像した第２サンプル画像との間の第２差を算出し、第１差と第２差との差が最大となる第１および第２光学条件を第１および第２検査条件として選択する。撮像部は被検査対象の危険箇所を第１および第２検査条件で撮像して第１および第２検査画像を取得する。演算部は第１および第２検査画像の差に基づいて検査する。【選択図】図６
2019138660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象に設けられたパターンに光を照射する照明部と、
前記パターンのうち欠陥が生じやすい危険箇所に欠陥を有する第１サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第１サンプル画像を取得し、前記危険箇所に欠陥を有しない第２サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第２サンプル画像を取得する撮像部と、
前記複数の光学条件のうち第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との間の第１差を算出し、前記第１光学条件で撮像した前記第２サンプル画像と前記第２光学条件で撮像した前記第２サンプル画像との間の第２差を算出し、前記第１差と前記第２差との差が最大となる前記第１および第２光学条件の組み合わせを第１および第２検査条件として選択する演算部とを備え、
前記撮像部は、前記危険箇所に対応する前記被検査対象の箇所を前記第１および第２検査条件で撮像して第１および第２検査画像を取得し、
前記演算部は、前記第１検査画像と前記第２検査画像との差に基づいて前記危険箇所に欠陥があるか否かを判定する、欠陥検査装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記第１検査画像と前記第２検査画像との差が閾値未満である場合に前記危険箇所に欠陥が無いと判定し、前記第１検査画像と前記第２検査画像との差が前記閾値以上である場合に前記危険箇所に欠陥があると判定する、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記複数の光学条件は、前記照明部からの光の波長、前記照明部の偏光、前記照明部に設けられたレンズのアパーチャ、または、前記結像面位置のいずれかにおいて異なる、請求項１または請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記第１光学条件と前記第２光学条件とは、前記被検査対象を載せているステージの高さにおいて異なる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１差および前記第２差は、前記第１サンプル画像と前記第２サンプル画像との明暗差に基づいて算出される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
被検査対象に設けられたパターンに光を照射する照明部と、前記パターンの画像を撮像する撮像部と、前記パターンの欠陥を検査する演算部とを備えた欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法であって、
前記パターンのうち欠陥が生じやすい危険箇所に欠陥を有する第１サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第１サンプル画像を取得し、
前記危険箇所に欠陥を有しない第２サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第２サンプル画像を取得し、
前記複数の光学条件のうち第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との間の第１差を算出し、
前記第１光学条件で撮像した前記第２サンプル画像と前記第２光学条件で撮像した前記第２サンプル画像との間の第２差を算出し、
前記第１差と前記第２差との差が最大となる前記第１および第２光学条件の組み合わせを第１および第２検査条件として選択し、
前記危険箇所に対応する前記被検査対象の箇所を前記第１および第２検査条件で撮像して第１および第２検査画像を取得し、
前記第１検査画像と前記第２検査画像との明暗差に基づいて前記危険箇所に欠陥があるか否かを前記演算部において判定することを具備する、欠陥検査方法。
【請求項７】
半導体基板上にマスクを用いて作成されたパターンに光を照射する照明部と、前記パターンの画像を撮像する撮像部と、前記パターンの欠陥を検査する演算部とを備えた欠陥検査装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記パターンのうち欠陥が生じやすい危険箇所に欠陥を有する第１サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第１サンプル画像を取得し、
前記危険箇所に欠陥を有しない第２サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第２サンプル画像を取得し、
前記複数の光学条件のうち第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との間の第１差を算出し、
前記第１光学条件で撮像した前記第２サンプル画像と前記第２光学条件で撮像した前記第２サンプル画像との間の第２差を算出し、
前記第１差と前記第２差との差が最大となる前記第１および第２光学条件の組み合わせを第１および第２検査条件として選択し、
前記危険箇所に対応する前記被検査対象の箇所を前記第１および第２検査条件で撮像して第１および第２検査画像を取得し、
前記第１検査画像と前記第２検査画像との明暗差に基づいて前記危険箇所に欠陥があるか否かを前記演算部において判定することを具備した欠陥検査方法を用いる半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ技術を用いて半導体基板に転写されたパターンは、パターンの形状によってオープンまたはショート等の欠陥の生じやすい危険箇所を有する。マスク設計のため、あるいは、リソグラフィの条件を設定するためには、危険箇所における欠陥検査を行うことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９７４３号公報（米国特許公開第２００８／４００６４号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体基板に転写されたパターンの欠陥を短時間かつ正確に検査することができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態による欠陥検査装置は、被検査対象に設けられたパターンに光を照射する照明部を備える。撮像部は、パターンのうち欠陥が生じやすい危険箇所に欠陥を有する第１サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第１サンプル画像を取得し、危険箇所に欠陥を有しない第２サンプルを複数の光学条件で撮像した複数の第２サンプル画像を取得する。演算部は、複数の光学条件のうち第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との間の第１差を算出し、第１光学条件で撮像した第２サンプル画像と第２光学条件で撮像した第２サンプル画像との間の第２差を算出し、第１差と第２差との差が最大となる第１および第２光学条件の組み合わせを第１および第２検査条件として選択する。撮像部は、危険箇所に対応する被検査対象の箇所を第１および第２検査条件で撮像して第１および第２検査画像を取得する。演算部は、第１検査画像と第２検査画像との差に基づいて危険箇所に欠陥があるか否かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態による欠陥検査装置の構成例を示すブロック図。
【図２】第１ダイの危険箇所の画像例および第２ダイの危険箇所の画像例を示す図。
【図３】ショート欠陥の画像例およびオープン欠陥の画像例を示す図。
【図４】欠陥を有する第１ダイの第１サンプル画像の例を示す図。
【図５】欠陥の無い第２ダイの第２サンプル画像の例を示す図。
【図６】第１ダイの複数の第１サンプル画像のうち危険箇所のグレーレベルを示す図。
【図７】第２ダイの複数の第２サンプル画像のうち危険箇所のグレーレベルを示す図。
【図８】本実施形態による欠陥検査方法の一例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（欠陥検査装置１の構成）
図１は、本実施形態による欠陥検査装置１の構成例を示すブロック図である。欠陥検査装置１は、ステージ上に載置された半導体基板Ｗのパターンを撮像し、そのパターンの画像により半導体基板Ｗのパターンに欠陥があるか否かを検査する。そのために、欠陥検査装置１は、光源１０と、レンズ１１と、波長選択フィルタ１２と、アパーチャ１３、１８と、偏光フィルタ１４、１７と、ハーフミラー１５と、対物レンズ１６と、結像レンズ１９と、ステージ２０と、カメラ３０と、制御演算部４０と、可動機構４１〜４５と、画像処理ユニット５０とを備えている。
【０００９】
光源１０は、紫外光から赤外光にわたる波長の光を発生する。レンズ１１は、光源１０からの光を波長選択フィルタ１２、アパーチャ１３および偏光フィルタ１４へ平行光を入射するために設けられている。
【００１０】
波長選択フィルタ１２は、光源１０からの光から特定の波長帯域の光を通過させる。アパーチャ１３は、波長選択フィルタ１２からの光を整形する。偏光フィルタ１４は、アパーチャ１３を通過した光の偏光状態を制御する。
【００１１】
ハーフミラー１５は、光源１０からの光をステージ２０へ向かって反射し、一方、ステージ２０からの光を透過させる。従って、光源１０からの光は、ハーフミラー１５に反射してステージ２０上の半導体基板Ｗに照射される。半導体基板Ｗで反射された光は、ハーフミラー１５を透過してカメラ３０へ進む。
【００１２】
対物レンズ１６は、ハーフミラー１５からの光を半導体基板Ｗの表面に集光する。偏光フィルタ１７は、半導体基板Ｗに反射してハーフミラー１５を透過してきた光の偏光状態を制御する。アパーチャ１８は、偏光フィルタ１７からの光を整形する。結像レンズ１９は、アパーチャ１８を通過した光をカメラ３０に結像する。以下、光源１０、レンズ１１、波長選択フィルタ１２、アパーチャ１３、１８、偏光フィルタ１４、１７、ハーフミラー１５、対物レンズ１６および結像レンズ１９は、まとめて光学系２とも呼ぶ。
【００１３】
ステージ２０は、半導体基板Ｗを載置することができる。ステージ２０の高さは、可動機構４６によって制御される。
【００１４】
カメラ３０は、光学系からの光を受けて半導体基板Ｗの表面に設けられたパターンの画像を撮像する。カメラ３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を一列に並べたラインセンサでよい。ラインセンサには、例えば、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを用いることができる。半導体基板Ｗのパターンの光学画像は、光学系２を介してカメラ３０で撮像される。検査に好適な光学画像を得るためには、半導体基板Ｗに照射される光の焦点位置を正確に検出して焦点合わせをすることが重要となる。焦点位置を半導体基板Ｗの表面（パターンの形成された面）に合わせるために、制御演算部４０は、オートフォーカス機能を用いて、可動機構４６を介してステージ２０の高さを調整する。
【００１５】
制御演算部４０は、可動機構４１〜４５を介して光学系およびステージ２０を制御可能である。可動機構４１は、波長選択フィルタ１２を通過する光の波長帯域を変更可能である。可動機構４２は、アパーチャ１３の開口度あるいは開口形状を切換可能である。可動機構４３は、偏光フィルタ１４の偏光状態（偏光方向等）を切換可能である。可動機構４４は、偏光フィルタ１７の偏光状態（偏光方向等）を切換可能である。可動機構４５は、アパーチャ１８の開口度あるいは開口形状を切換可能である。可動機構４６は、ステージ２０の高さ（対物レンズ１６に対する位置）を変更可能である。制御演算部４０は、記憶部４７を有し、欠陥検査装置１の各要素の制御プログラム、後述する危険箇所の座標あるいはカメラ３０で撮像された画像等を格納することができる。
【００１６】
画像処理ユニット５０は、カメラ３０から受け取ったパターン像をＡ／Ｄ（Analogue-to-Digital）変換し、そのパターン像の画像データを制御演算部４０へ送る。Ａ／Ｄ変換された画像データは、例えば、カメラ３０の各画素の明るさの階調を表現したものである。制御演算部４０は、画像処理ユニット５０からの画像データを用いて半導体基板Ｗのパターンに欠陥があるか否かを検査する。以下、制御演算部４０、可動機構４１〜４６、画像処理ユニット５０は、まとめて制御系３とも呼ぶ。
【００１７】
（欠陥検査方法）
次に、上記欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法を説明する。
【００１８】
図８は、本実施形態による欠陥検査方法の一例を示すフロー図である。本実施形態による欠陥検査方法は、例えば、半導体装置の製造プロセスのリソグラフィ工程あるいはエッチング工程等に適当し、半導体基板上のパターンの欠陥検査のために実行してよい。
【００１９】
まず、設計データから欠陥が生じやすい危険箇所を予め選択する（Ｓ１０）。危険箇所は、オペレータが設計データの配線パターン等を参照して選択してもよく、ＰＣやソフトウェアを用いて自動で検出してもよい。危険箇所の座標は、記憶部４７に予め格納しておく。
【００２０】
次に、危険箇所に欠陥のある第１ダイおよび同一の危険箇所に欠陥の無い第２ダイを予め準備する（Ｓ２０）。危険箇所に欠陥のある第１ダイ（第１サンプル）および危険箇所に欠陥の無い第２ダイ（第２サンプル）は、サンプルとして用いられる半導体基板（以下、サンプル基板という）の各ダイ（各ショット）において、リソグラフィ工程の露光条件を変化させて形成される。露光条件は、例えば、フォーカスおよび露光時間等である。リソグラフィ工程の露光条件を各ダイにおいて変化させることによって、或るダイの危険箇所には欠陥が発生し、他のダイの危険箇所には欠陥が発生しない。欠陥のあるダイを第１ダイとし、欠陥のないダイを第２ダイとする。例えば、図２（Ａ）は、第１ダイの危険箇所Ａ１の画像例を示す図である。危険箇所Ａ１には、欠陥としてショート不良が形成されている。図２（Ｂ）は、第２ダイの危険箇所Ａ２の画像例を示す図である。危険箇所Ａ２には、欠陥は無い。
【００２１】
主に欠陥には、ショート欠陥およびオープン欠陥がある。ショート欠陥は、分離されるべき複数の配線が互いに分離されておらず短絡している不良である。オープン欠陥は、接続されているべき配線が途中で切断されている不良である。例えば、図３（Ａ）は、ショート欠陥の画像例を示す図である。危険箇所Ａ１１には、欠陥としてショート不良が存在する。図３（Ｂ）は、オープン欠陥の画像例を示す図である。危険箇所Ａ１２には、欠陥としてオープン不良が存在する。尚、図２（Ａ）の第１ダイの危険箇所には、図３（Ａ）に示すショート欠陥が形成されている。
【００２２】
次に、第１および第２ダイを含むサンプル基板を図１のステージ２０上に載置する（Ｓ２５）。続いて、カメラ３０が第１ダイの危険箇所の画像を複数の光学条件で撮像し、該複数の光学条件のそれぞれに対応する複数の第１サンプル画像を取得する。また、カメラ３０は、第２ダイの画像を同様に複数の光学条件で撮像し、該複数の光学条件のそれぞれに対応する複数の第２サンプル画像を取得する（Ｓ３０）。複数の第１サンプル画像および複数の第２サンプル画像は、図１の画像処理ユニット５０に転送され、Ａ／Ｄ変換される。さらに、画像処理ユニット５０は、複数の第１サンプル画像および複数の第２サンプル画像を、カメラ３０の各画素の明るさの階調（グレーレベル）で表現された画像データに変換する。以下、画像処理ユニット５０において変換処理された（即ち、グレーレベルで表現された）画像データを第１および第２サンプル画像という。第１および第２サンプル画像は、制御演算部４０へ転送され記憶部４７に格納される。
【００２３】
光学条件の種類は、例えば、光学系２からサンプル基板へ照射する光の波長、光学系２からサンプル基板へ照射する光の偏光状態、光学系２に設けられたアパーチャ１３、１８の大きさまたは形状、あるいは、結像面位置のいずれかでよい。カメラ３０が第１および第２ダイＤ１、Ｄ２を撮像するとき、制御演算部４０は、光学条件を特定の種類に固定し、その種類の光学条件について数値、状態、大きさまたは形状等を切り替えて変更する。従って、以下の第１および第２光学条件とは、光学条件の種類（波長、偏光状態、アパーチャまたは結像面位置）において、数値、状態、大きさ、形状等が互いに相違した条件である。
【００２４】
例えば、光学条件として光の波長を変更する場合、波長選択フィルタ１２を透過する光の波長帯域を変更しながら、カメラ３０が第１および第２ダイを撮像する。具体的には、まず、可動機構４１が波長選択フィルタ１２を透過する光の波長帯域を第１波長帯域に設定する。光学系２が第１光学条件として第１波長帯域の光をサンプル基板へ照射しているときに、カメラ３０は、第１および第２ダイのそれぞれを撮像する。これにより、制御演算部４０は、第１波長帯域の光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。第１および第２サンプル画像は、それぞれ第１および第２ダイに対応する画像である。次に、可動機構４１が波長選択フィルタ１２を透過する光の波長帯域を第１波長帯域から第２波長帯域へ切り替える。光学系２が第２光学条件として第２波長帯域の光をサンプル基板へ照射しているときに、カメラ３０は、第１および第２ダイのそれぞれを撮像する。これにより、制御演算部４０は、第２波長帯域の光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。
【００２５】
例えば、光学条件として光の偏光状態を変更する場合、可動機構４３または４４が偏光フィルタ１４または１７の設定を変更しながら、カメラ３０が第１および第２ダイを撮像すればよい。この場合、制御演算部４０は、第１偏光状態の光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。また、制御演算部４０は、第２偏光状態の光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。
【００２６】
例えば、光学条件としてアパーチャ１３または１８の大きさまたは形状を変更する場合、可動機構４２または４５がアパーチャ１３または１８を変更しながら、カメラ３０が第１および第２ダイを撮像すればよい。この場合、制御演算部４０は、アパーチャ１３を通過した光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。また、制御演算部４０は、アパーチャ１８を通過した光を用いて撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。
【００２７】
例えば、光学条件として結像面位置（フォーカス位置）を変更する場合、可動機構４６がステージ２０の高さを変更しながら、カメラ３０が第１および第２ダイを撮像すればよい。この場合、制御演算部４０は、第１フォーカス位置で撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。また、制御演算部４０は、第２フォーカス位置で撮像された第１および第２サンプル画像を取得することができる。
【００２８】
尚、上記例では、カメラ３０は、２つの光学条件（第１および第２光学条件）で第１および第２ダイをそれぞれ撮像している。しかし、実際には、３つ以上の光学条件で撮像される。或る光学条件の数値等を変更しながら多数のサンプル画像を撮像することにより、制御演算部４０は、図６および図７を参照して説明するように、明暗差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜の大きな光学条件を、多数のサンプル画像の中から抽出することができる。
【００２９】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、それぞれ欠陥を有する第１ダイＤ１の複数の第１サンプル画像のうちの１つの例を示す図である。図４（Ａ）は、第１光学条件で撮像した第１ダイＤ１の第１サンプル画像を示し、図４（Ｂ）は、第２光学条件で撮像した第１ダイＤ１の第１サンプル画像を示す。図４（Ａ）および図４（Ｂ）のいずれの第１サンプル画像も、グレーレベルで表現された画像データである。
【００３０】
制御演算部４０は、第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との明暗差（階調差）を算出する（Ｓ３２）。例えば、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と図４（Ｂ）の第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との明暗差を示す。
【００３１】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、それぞれ欠陥の無い第２ダイＤ２の複数の第２サンプル画像のうちの１つの例を示す図である。図５（Ａ）は、第１光学条件で撮像した第２ダイＤ２の第２サンプル画像を示し、図５（Ｂ）は、第２光学条件で撮像した第２ダイＤ２の第２サンプル画像を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）のいずれの第２サンプル画像も、グレーレベルで表現された画像データである。
【００３２】
制御演算部４０は、第１光学条件で撮像した第２サンプル画像と第２光学条件で撮像した第２サンプル画像との明暗差（階調差）を算出する（Ｓ３４）。例えば、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の第１光学条件で撮像した第２サンプル画像と図５（Ｂ）の第２光学条件で撮像した第２サンプル画像との明暗差を示す。
【００３３】
ここで、第１光学条件で撮像した第１サンプル画像と第２光学条件で撮像した第１サンプル画像との明暗差を第１明暗差ΔＣ１とし、第１光学条件で撮像した第２サンプル画像と第２光学条件で撮像した第２サンプル画像との明暗差を第２明暗差ΔＣ２とすると、制御演算部４０は、第１明暗差ΔＣ１と第２明暗差ΔＣ２との差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜を算出する（Ｓ４０）。差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜は、欠陥の有無による明暗差を表す。従って、差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜が大きいほど、欠陥を検出し易くなる。
【００３４】
次に、制御演算部４０は、差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜が最大となるような第１および第２光学条件の組み合わせを第１および第２検査光学条件として選択する（Ｓ５０）。
【００３５】
例えば、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、第１ダイＤ１の複数の第１サンプル画像のうち危険箇所のグレーレベルを示す図である。図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、それぞれ第１〜第５光学条件を用いて撮像された第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルを示す。第１光学条件に対応する第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ１１は１０であり、第２光学条件に対応する第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ１２は７であり、第３光学条件に対応する第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ１３は１であり、第４光学条件に対応する第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ１４は４であり、並びに、第５光学条件に対応する第１サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ１５は７である。
【００３６】
この場合、グレーレベルＧＬ１１とＧＬ１２との明暗差（第１明暗差）ΔＣ１＿１２は３である。グレーレベルＧＬ１１とＧＬ１３との明暗差ΔＣ１＿１３は９である。グレーレベルＧＬ１１とＧＬ１４との明暗差ΔＣ１＿１４は６である。同様に、制御演算部４０は、光学条件の全ての組み合わせについてグレーレベルＧＬ１ｍとＧＬ１ｎとの明暗差ΔＣ１＿ｍｎを算出する。ｍ、ｎは、自然数である。
【００３７】
図７（Ａ）〜図７（Ｅ）は、第２ダイＤ２の複数の第２サンプル画像のうち危険箇所のグレーレベルを示す図である。図７（Ａ）〜図７（Ｅ）は、それぞれ第１〜第５光学条件を用いて撮像された第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルを示す。第１光学条件に対応する第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ２１は１０であり、第２光学条件に対応する第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ２２は７であり、第３光学条件に対応する第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ２３は１であり、第４光学条件に対応する第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ２４は４であり、並びに、第５光学条件に対応する第２サンプル画像の危険箇所のグレーレベルＧＬ２５は７である。
【００３８】
この場合、グレーレベルＧＬ２１とＧＬ２２との明暗差（第２明暗差）ΔＣ２＿１２は３である。グレーレベルＧＬ２１とＧＬ２３との明暗差ΔＣ２＿１３は４である。グレーレベルＧＬ２１とＧＬ２４との明暗差ΔＣ２＿１４は３である。同様に、制御演算部４０は、光学条件の全ての組み合わせについてグレーレベルＧＬ２ｍとＧＬ２ｎとの明暗差ΔＣ２＿ｍｎを算出する。
【００３９】
さらに、制御演算部４０は、差｜ΔＣ１−ΔＣ２｜を算出する。図６および図７の例では、制御演算部４０は、差｜ΔＣ１＿ｍｎ−ΔＣ２＿ｍｎ｜を算出する。このとき、制御演算部４０は、全ての（ｍ，ｎ）の組み合わせのうち、差｜ΔＣ１＿ｍｎ−ΔＣ２＿ｍｎ｜が最大となる組み合わせを第１および第２検査光学条件として選択する。例えば、図６および図７の例では、（ｍ，ｎ）＝（１，３）のときに、差｜ΔＣ１＿ｍｎ−ΔＣ２＿ｍｎ｜が５となり、最大である。従って、制御演算部４０は、第１光学条件と第３光学条件との組み合わせを第１および第２検査光学条件として選択する。
【００４０】
このように、本実施形態による欠陥検査装置１は、サンプル基板を用いて第１および第２検査光学条件を自動で選択することができる。第１および第２検査光学条件は、記憶部４７に格納される。その後、第１および第２検査光学条件は、被検査対象としての半導体基板Ｗのパターンを検査するときに用いられる。
【００４１】
尚、第１および第２検査光学条件は、他の危険箇所についても同様に選択され、記憶部４７に格納される。即ち、第１および第２検査光学条件は、複数の危険箇所のそれぞれについて決定される。第１および第２検査光学条件の数値等が、危険箇所によって異なる場合がある。第１および第２検査光学条件の種類も、危険箇所によって異なる場合もある。例えば、或る危険箇所において第１および第２検査光学条件は、光の波長において互いに相違し、他の危険箇所において第１および第２検査光学条件は、光の偏光状態において相違する場合もある。
【００４２】
他に危険箇所がある場合（Ｓ５５のＹＥＳ）、ステップＳ３０〜Ｓ５０を繰り返し実行する。一方、他に危険箇所が無い場合（Ｓ５５のＮＯ）、サンプル基板の全ての危険箇所について第１および第２検査光学条件が決定されたことになる。従って、ステップＳ６０の検査工程へ進む。
【００４３】
サンプル基板をステージ２０から除去し、被検査対象としての半導体基板Ｗをステージ２０上に載置する（Ｓ６０）。半導体基板Ｗは、サンプル基板と同じパターンを有することが好ましい。
【００４４】
次に、カメラ３０が半導体基板Ｗの危険箇所を第１検査光学条件で撮像し、第１検査画像を取得する。また、カメラ３０は半導体基板Ｗの同一危険箇所を第２検査光学条件で撮像し、第２検査画像を取得する（Ｓ７０）。第１検査画像および第２検査画像は、画像処理ユニット５０においてグレーレベルで表現された画像データに変換される。第１および第２検査画像は、制御演算部４０へ転送され記憶部４７に格納される。
【００４５】
次に、制御演算部４０は、第１検査画像と第２検査画像との明暗差に基づいて危険箇所に欠陥があるか否かを判定する（Ｓ８０）。例えば、制御演算部４０は、第１検査画像と第２検査画像との明暗差が閾値未満である場合（Ｓ８０のＮＯ）、その危険箇所に欠陥が無いと判定する（Ｓ９１）。一方、制御演算部４０は、第１検査画像と第２検査画像との明暗差が閾値以上である場合（Ｓ８０のＹＥＳ）、危険箇所に欠陥があると判定する（Ｓ９２）。閾値は、予め設定され記憶部４７に格納しておけばよい。
【００４６】
閾値は、第１と第２検査光学条件における第１サンプル画像のグレーレベル差の中間に設定すればよい。例えば、図６および図７の例では、第１検査光学条件に対応する第１光学条件におけるグレーレベルＧＬ１１と第３光学条件におけるグレーレベルＧＬ１３との間の中間グレーレベルに設定し、記憶部４７に格納しておけばよい。
【００４７】
他に欠陥箇所がある場合（Ｓ１００のＹＥＳ）、制御演算部４０は、他の欠陥箇所についてもステップＳ７０〜Ｓ９２を実行する。一方、他に欠陥箇所が無い場合（Ｓ１００のＮＯ）、その半導体基板Ｗの欠陥検査は終了する。
【００４８】
本実施形態によれば、第１および第２検査光学条件は、危険箇所における欠陥の有無による明暗差（｜ΔＣ１−ΔＣ２｜）が最大となるように選択される。このような第１および第２検査光学条件を用いて半導体基板Ｗを検査することによって、第１検査画像と第２検査画像との明暗差を、欠陥の有無によって大きく異ならせることができる。従って、制御演算部４０は、危険箇所に欠陥があるか否かを比較的容易に自動で判定することができる。また、本実施形態によれば、オペレータが目視で検査する必要が無く、比較的短時間かつ正確に欠陥の有無を判定することができる。
【００４９】
本実施形態による欠陥検査方法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、欠陥検査方法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。また、欠陥検査方法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。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１  欠陥検査装置、１０  光源、１１  レンズ、１２  波長選択フィルタ、１３、１８  アパーチャ、１４、１７  偏光フィルタ、１５  ハーフミラー、１６  対物レンズ、１９  結像レンズ、２０  ステージ、３０  カメラ、４０  制御演算部、４１〜４５  可動機構、５０  画像処理ユニット
【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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