(57)【要約】【課題】  最適な検査条件の決定に掛かる時間を短縮できる検査装置を提供する。【解決手段】  被検物１０Ａを照明する照明手段１２と、被検物からの回折光に基づいて被検物の検査情報を生成する処理手段１３,１４と、検査情報の生成前に、被検物の検査条件を決定づける複数のパラメータのうち１つを指標として、該指標に対する回折光の強度の変化を予め定めた一定の分解能でモニタするモニタ手段１３〜１５と、指標に対する回折光の強度の変化をモニタ途中に、モニタ手段を制御し、分解能を異なる大きさに変更する制御手段１５とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を照明する照明手段と、
前記被検物からの回折光に基づいて前記被検物の検査情報を生成する処理手段と、
前記検査情報の生成前に、前記被検物の検査条件を決定づける複数のパラメータのうち１つを指標として、該指標に対する前記回折光の強度の変化を予め定めた一定の分解能でモニタするモニタ手段と、
前記指標に対する前記回折光の強度の変化をモニタ途中に、前記モニタ手段を制御し、前記分解能を異なる大きさに変更する制御手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記制御手段は、前記指標に対する前記回折光の強度の変化の割合に応じて前記分解能を変更する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記制御手段は、前記回折光の強度が増加しているときに前記変化の割合が予め定めた閾値になると前記分解能を上げる
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の検査装置において、
前記指標は、前記被検物に形成された繰り返しパターンのピッチあるいは前記被検物を支持するステージのチルト角である
ことを特徴とする検査装置。                                                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の欠陥検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検物からの回折光に基づいて欠陥検査を行う装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。この装置では、検査前に、例えば被検物を支持するステージのチルト角を指標とし、指標に対する回折光の強度の変化を終始一定の分解能でモニタし、最適な検査条件を決定している。
【特許文献１】特開２００１−２８９７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の装置では、条件出しの指標（例えばチルト角）に対する回折光の強度の変化を終始一定の分解能でモニタするため、最適な検査条件の決定までに長い時間が掛かっていた。
本発明の目的は、最適な検査条件の決定に掛かる時間を短縮できる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の検査装置は、被検物を照明する照明手段と、前記被検物からの回折光に基づいて前記被検物の検査情報を生成する処理手段と、前記検査情報の生成前に、前記被検物の検査条件を決定づける複数のパラメータのうち１つを指標として、該指標に対する前記回折光の強度の変化を予め定めた一定の分解能でモニタするモニタ手段と、前記指標に対する前記回折光の強度の変化をモニタ途中に、前記モニタ手段を制御し、前記分解能を異なる大きさに変更する制御手段とを備えたものである。
【０００５】
また、上記の検査装置において、前記制御手段は、前記指標に対する前記回折光の強度の変化の割合に応じて前記分解能を変更するものである。
また、上記の検査装置において、前記制御手段は、前記回折光の強度が増加しているときに前記変化の割合が予め定めた閾値になると前記分解能を上げるものである。
また、上記の検査装置において、前記指標は、前記被検物に形成された繰り返しパターンのピッチあるいは前記被検物を支持するステージのチルト角である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の検査装置によれば、最適な検査条件の決定に掛かる時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態の検査装置１０は、図１に示す通り、被検物１０Ａを支持するステージ１１と、被検物１０Ａを照明する照明部１２と、被検物１０Ａの光像を撮像する撮像部１３と、画像処理部１４と、制御部１５とで構成される。この検査装置１０は、被検物１０Ａからの回折光（例えば１次回折光）に基づいて、被検物１０Ａの欠陥検査を行う装置である。
【０００８】
被検物１０Ａは、例えば半導体ウエハや液晶ガラス基板などである。被検物１０Ａの表面には、Ｌ/ＳやＣ/Ｈなどの繰り返しパターンが形成されている。また、この表面には、半導体生産のプロセス（例えば前工程）などに起因して、塗布ムラやデフォーカスなどの欠陥が発生している可能性がある。このような欠陥を検査するために、本実施形態の検査装置１０が用いられる。
【０００９】
照明部１２からの照明光は、照明部１２の光軸２Ａに沿って被検物１０Ａの表面の全域または一部領域（以下「検査領域」）に入射し、この検査領域を斜め方向から照明する。照明光の波長λは任意の略単波長である。照明部１２の光軸２Ａと被検物１０Ａの表面の法線軸１Ａとの成す角度を「照明光の入射角θ1」という。
照明部１２からの照明光によって被検物１０Ａの検査領域を照明すると、検査領域から所定方向に検査用の回折光（例えば１次回折光）が発生する。検査用の回折光の発生方向は、この回折光の次数ｎ、照明光の波長λと入射角θ1、検査領域に形成された繰り返しパターンのピッチＰに依存して変化する。
【００１０】
そして、検査用の回折光の発生方向が撮像部１３の光軸３Ａに略一致しているとき、その回折光は光軸３Ａに沿って効率よく撮像部１３に導かれ、撮像部１３に入射する回折光の強度が最大となる（図２）。図２では、回折光の強度を縦軸、回折光の発生方向と撮像部１３の光軸３Ａとの角度差Δθを横軸とした。回折光の強度は角度差Δθがゼロのときに最大となる。
【００１１】
このような回折光の強度が最大となる最適な検査条件では、回折光の発生方向と、被検物１０Ａの表面の法線軸１Ａとの成す角度を「回折光の出射角θ2」とすれば、ホイヘンスの原理より、次の式(１)が成り立つ。
Ｐ＝ｎλ/(sinθ1−sinθ2)  …(１)
また、式(１)が成り立つとき、回折光の出射角θ2は、撮像部１３の光軸３Ａと被検物１０Ａの表面の法線軸１Ａとの成す角度に等しくなる。
【００１２】
撮像部１３は、例えばカメラであり、被検物１０Ａからの上記の検査用の回折光に基づいて検査領域の回折像を形成する結像レンズと、その回折像を一括して撮像するイメージセンサとで構成される。
撮像部１３では、検査領域の回折像を撮像すると、画像処理部１４に対して撮像信号を出力する。画像処理部１４は、撮像部１３からの撮像信号に基づいて、検査領域の画像を一括取得し、被検物１０Ａの検査情報を生成する。そして、この検査情報（検査領域の画像）を解析することにより欠陥検査を行う。
【００１３】
また、画像処理部１４は、被検物１０Ａの検査情報（検査領域の画像）を生成する前に、図３に示すフローチャートの手順にしたがって、検査用の回折光の強度が最大（図２）となる最適な検査条件の決定処理を行う。
ここで、式(１)から分かるように、被検物１０Ａの検査条件を決定づけるパラメータには、照明光の波長λと入射角θ1、回折光の出射角θ2と次数ｎ、繰り返しパターンのピッチＰがある。これら複数のパラメータの組み合わせを、式(１)が成立するように最適化すれば、回折光の強度が最大となり、回折光による良好な検査が可能となる。
【００１４】
複数のパラメータの最適な組み合わせを見つけるためには、パラメータの組み合わせを変化させながら回折光の強度の変化をモニタすればよい。このとき、できるだけ効率よくパラメータの組み合わせを変化させて、回折光の強度が最大となる最適な検査条件を決定することが望まれる。
本実施形態では、照明光の波長λと回折光の次数ｎが既知の固定値、繰り返しパターンのピッチＰが未知の固定値であり、照明光の入射角θ1に依存して検査用の回折光の出射角θ2が変化することが分かっている。
【００１５】
したがって、被検物１０Ａの検査条件を決定づける複数のパラメータ（λ,ｎ,Ｐ,θ1,θ2）のうち１つのパラメータ（照明光の入射角θ1）に注目して、その大きさを変化させれば、複数のパラメータ（λ,ｎ,Ｐ,θ1,θ2）の組み合わせを効率よく変化させることができる。
なお、回折光の次数ｎは、例えば任意の整数を入力することにより、既知の固定値として設定される。照明光の波長λは、照明部１２の光源から波長選択フィルタによって任意のスペクトルを取り出すことにより設定される。
【００１６】
さらに、本実施形態では、ステージ１１がチルト可能であり、照明部１２の光軸２Ａは固定されている。ステージ１１のチルト軸は、照明部１２の光軸２Ａと撮像部１３の光軸３Ａとに対して垂直である。この場合、照明光の入射角θ1は、被検物１０Ａの法線軸１Ａの傾き方向（つまりステージ１１のチルト角）に依存して変化する。
このため、複数のパラメータ（λ,ｎ,Ｐ,θ1,θ2）の最適な組み合わせを見つけるためには、ステージ１１を制御し、そのチルト角に応じて入射角θ1を変化させながら、回折光の強度の変化をモニタすることになる。
【００１７】
そして、回折光の強度が最大となる最適な入射角θ1を特定することができれば、この最適な入射角θ1に応じて回折光の出射角θ2を求めることができ、その他のパラメータとの組み合わせに応じて、最適な検査条件を決定することができる。
本実施形態では、照明部１２の光軸２Ａだけでなく撮像部１３の光軸３Ａも固定されている。そして、照明部１２の光軸２Ａと撮像部１３の光軸３Ａとの成す角度θ3は既知の固定値である。このため、光軸２Ａ,３Ａの成す角度θ3と最適な入射角θ1との差（θ3−θ1）に基づいて、最適な回折光の出射角θ2を求めることができる。
【００１８】
さて、最適な検査条件を短時間で決定するため、本実施形態の検査装置１０では、図３に示すフローチャートの手順にしたがって、その決定処理を行う。
決定処理は、概略、ステージ１１を制御してチルト角をステップ的に変化させながら、回折光の強度の変化をモニタすることにより行われる。回折光の強度は、撮像部１３からの撮像信号を利用し、画像処理部１４が取得した被検物１０Ａの検査領域の画像の明るさ（例えば平均輝度）により検出すればよい。
【００１９】
図３のステップＳ１では、ステージ１１のチルト角を変化させる範囲と、チルト角を変化させる際のステップ幅とを、それぞれ設定する。
チルト角を変化させる範囲は、回折光の強度が最大となる最適な入射角θ1をサーチする範囲であり、最適な入射角θ1に応じた最適な回折光の出射角θ2をサーチする範囲と考えてもよい。以下、この範囲を「サーチ範囲」という。
【００２０】
このサーチ範囲でチルト角を変化させると、回折光の強度は、例えば図４のような１つのピークを有するカーブを描いて変化すると予想される。これは、被検物１０Ａがメモリ回路の場合に対応し、被検物１０Ａの表面の繰り返しパターンのピッチＰは１種類である。図４は、回折光の強度を縦軸、ステージ１１のチルト角を横軸とする。
また、チルト角を変化させる際のステップ幅は、回折光の強度の変化をモニタする際の分解能に対応する。本実施形態では、ステップ幅として、例えば２つの異なる値δ１,δ２を設定する。以下の説明では、ステップ幅δ１の方が大きく、ステップ幅δ２の方が小さいとする。
【００２１】
図３のステップＳ２では、回折光の強度の変化のモニタを開始し、サーチ範囲の始点から、大きい方のステップ幅δ１でステージ１１のチルト角を粗く変化させながら、回折光の強度の変化をモニタする。サーチ範囲の始点付近では、回折光の強度は僅かであり、増加傾向にある。
ステップＳ３では、回折光の強度の変化をモニタしながら、回折光の強度の変化の割合が予め定めた閾値Ｋ１に達したか否かを判断する。変化の割合とは、回折光の強度の変化を示すグラフの傾き（１次微分値）に対応する。
【００２２】
そして、回折光の強度の変化の割合が閾値Ｋ１に達するまで（ステップＳ３がＮｏ）の間、同じステップ幅δ１でモニタを継続する。このため、ステージ１１のチルト角を指標として、この指標に対する回折光の強度の変化を一定の分解能（ステップ幅δ１に応じた粗い分解能）でモニタできる。これは、指標を入射角θ1と考えても同じである。
その後、回折光の強度の変化の割合が閾値Ｋ１に達した（ステップＳ３がＹｅｓ）時点で、ステップＳ４の処理に進み、ステージ１１のチルト角を変化させる際のステップ幅を異なる大きさに変更する。具体的には、モニタ時の分解能を上げるためステップ幅を小さくする。そして、小さい方のステップ幅δ２でステージ１１のチルト角を細かく変化させながら、回折光の強度の変化をモニタする。
【００２３】
ステップＳ５では、回折光の強度の変化をモニタしながら、回折光の強度が増加傾向にあるか否かを判断する。そして、増加中（ステップＳ５がＹｅｓ）であれば、同じステップ幅δ２でモニタを継続する。
その後、回折光の強度が減少傾向に転じた場合（ステップＳ５がＮｏ）、ステップＳ６の処理に進んで、回折光の強度の変化の割合が予め定めた閾値Ｋ２に達したか否かを判断する。そして、閾値Ｋ２に達するまで（ステップＳ６がＮｏ）の間、同じステップ幅δ２でモニタを継続する。
【００２４】
このため、ステップＳ４でステップ幅を変更した後は、ステージ１１のチルト角を指標として、この指標に対する回折光の強度の変化を一定の分解能（ステップ幅δ２に応じた細かい分解能）でモニタできる。
その後、回折光の強度の変化の割合が閾値Ｋ２に達した（ステップＳ６がＹｅｓ）時点で、最適な検査条件を決定するために必要な情報は得られているため、サーチ範囲の終点には達していないが、回折光の強度の変化のモニタを終了する。
【００２５】
そして、次のステップＳ７では、モニタ結果に基づいて回折光の強度が最大となる最適なチルト角θ4を特定し、このチルト角θ4から最適な入射角θ1を特定する。さらに、この最適な入射角θ1に応じて最適な回折光の出射角θ2を求め、その他のパラメータとの組み合わせに応じて、最適な検査条件を決定する。これで図３の処理が終了する。
このように、本実施形態では、ステージ１１のチルト角を指標とし、この指標に対する回折光の強度の変化をモニタ途中に、指標の分解能を異なる大きさに変更する（ステップ幅δ１→δ２）。このため、最適な検査条件の決定に掛かる時間を短縮することができる。その結果、効率よく欠陥検査を行うことができ、装置の稼働率を向上させることができ、スループットが向上する。
【００２６】
また、本実施形態では、指標に対する回折光の強度の変化の割合に応じて分解能を動的に変更させるので、分解能の切り換えを適切に行うことができる。具体的には、回折光の強度の変化を示すグラフの裾野付近とピーク付近とで分解能を変更することができ、最適な検査条件のサーチ性能を維持しつつ時間を短縮できる。
上記のようにして決定した最適な検査条件（ステージ１１の最適なチルト角θ4など）はレシピに登録することが好ましい。レシピに登録することで、同種の被検物１０Ａには同じ最適な検査条件を適用することができ、無駄なサーチをなくすことができる。レシピに検査条件が登録されている場合、制御部１５は、その検査条件に応じてステージ１１のチルト角を設定した後、被検物１０Ａの欠陥検査を行う。
【００２７】
上記した実施形態では、被検物１０Ａがメモリ回路の場合（回折光の強度の変化が１つのピークを有する場合）を例に説明したが、被検物１０Ａがロジック回路の場合にも適用できる。ロジック回路の場合、繰り返しパターンのピッチＰは多種類ある。そして、回折光の強度の変化には複数のピークが現れる。このため、図３のステップＳ６,Ｓ７の間に、図５のステップＳ１１〜Ｓ１３を挿入して最適な検査条件の決定処理を行えばよい。
【００２８】
その結果、最適な検査条件として複数の条件が得られ、その全ての条件で実際に検査を行うことが考えられる。また、各条件ごとの検査面積（すなわち検査領域の画像の明るい部分の面積）が大きい順にソートし、その上位から予め定めた順位までの一部の検査条件を選択して実際の検査を行っても構わない。さらに、このような自動選択に限らず、オペレータによって選択された条件のみで実際の検査を行ってもよい。
【００２９】
また、上記した実施形態では、ステージ１１のチルト角を指標とし、この指標に対する回折光の強度の変化を２種類の一定の分解能（ステップ幅δ１に応じた粗い分解能およびステップ幅δ２に応じた細かい分解能）で順にモニタしたが、分解能の変更は２段階に限定されない。分解能を３段階以上に変更して同様のモニタを行っても構わない。
（第２実施形態）
ここでは、最適な検査条件を決定する際に、ステージ１１のチルト角を指標とするのではなく、繰り返しパターンのピッチＰ（つまり上記した式(１)の右辺の値）を指標として、この指標（ピッチＰ）に対する回折光の強度の変化を２種類の一定の分解能で順にモニタする。
【００３０】
ピッチＰを指標とする場合でも、回折光の強度の変化をモニタするためには、ステージ１１のチルト角を変化させなければならない。しかし、このチルト角を一定のステップ幅で変化させるのではなく、指標（ピッチＰ）が一定のステップ幅で変化するようなチルト角のステップ幅を予め計算し、その結果に基づいてステージ１１を制御することになる。
ここで、上記した式(１)が成り立つ場合、照明光の入射角θ1を照明部１２の光軸２Ａと撮像部１３の光軸３Ａとの成す角度θ3（既知の固定値）および回折光の出射角θ2で表すと（θ1＝θ3−θ2）、式(２)が得られる。
【００３１】
Ｐ＝ｎλ/(sin(θ3−θ2)−sinθ2)  …(２)
式(２)は、繰り返しパターンのピッチＰと回折光の出射角θ2との関係を表している。これを図示すると、図６のようになる。例えば、図６(ａ)のように、出射角θ2を一定のステップ幅で変化させると、ピッチＰの分解能は、出射角θ2の値に依存して変化する。傾向としては、出射角θ2が小さいほど、ピッチＰの分解能は上がっていく。
【００３２】
ところが、回折光の強度の変化をモニタして繰り返しパターンのピッチＰをサーチすると考えた場合には、ピッチＰの分解能が必要以上に高くなっても意味がない。無駄に細かい分解能でサーチしただけである。そして、サーチ時間が長くなってしまう。ピッチＰの分解能は基本的に変化せず一定の値を示すことが望ましい。
そこで、本実施形態では、式(３)を用い、指標（ピッチＰ）が一定のステップ幅で変化するような出射角θ2を予め計算し（図６(ｂ)）、さらに、この出射角θ2に対応するチルト角を計算し、その結果に基づいてステージ１１を制御する。式(３)は、式(２)を出射角θ2の式に変形したものである。
【００３３】
θ2＝(θ3/２)−sin-1[ｎλ/(２Ｐ・cos(θ3/２))]  …(３)
第２実施形態における最適な検査条件の決定処理では、上記したステップ幅δ１,δ２を設定する代わりに、指標である繰り返しパターンのピッチＰ（つまり式(１)の右辺の値）の分解能を設定する。
ピッチＰの分解能として例えば２つの異なる値δ３,δ４を設定する場合、大きい方の分解能δ３は、被検物１０Ａの繰り返しパターンのピッチＰとして想定される最小のハーフピッチ（例えば９０ｎｍ）よりも小さい値（例えば１／１０程度の値）に設定することが考えられる。さらに、小さい方の分解能δ４は、最適な検査条件を決定するために必要な分解能であり、最小のハーフピッチの例えば１／１００程度の値に設定することが考えられる。
【００３４】
そして、繰り返しパターンのピッチＰ（つまり式(１)の右辺の値）を指標として、この指標（ピッチＰ）に対する回折光の強度の変化を、２種類の一定の分解能δ３,δ４で順にモニタする。ただし、この場合にも、分解能を３段階以上に変更して同様のモニタを行っても構わない。
第２実施形態のように、繰り返しパターンのピッチＰ（式(１)の右辺の値）を指標とする場合でも、指標に対する回折光の強度の変化をモニタ途中に、指標の分解能を異なる大きさに変更する（ステップ幅δ３→δ４）。このため、サーチ範囲の全体を、小さい方の分解能δ４でスキャンし続ける場合と比較して、最適な検査条件の決定に掛かる時間を短縮することができる。
【００３５】
さらに、第２実施形態では、繰り返しパターンのピッチＰ（式(１)の右辺の値）を指標とするため、ピッチＰの分解能δ３,δ４が必要以上に高くなることはなく、無駄なサーチ時間を削減できる。したがって、第１実施形態と比較して、最適な検査条件の決定に掛かる時間をさらに短縮することができる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、ステージ１１のチルト角に応じて照明光の入射角θ１と回折光の出射角θ２を変化させたが、本発明はこれに限定されない。ステージ１１を固定して照明部１２と撮像部１３の光軸２Ａ,３Ａの傾き角を変化させてもよい。さらに、この傾き角とステージ１１のチルト角とを共に変化させてもよい。また、ステージ１１と照明部１２と撮像部１３の位置を変化させてもよい。
【００３６】
さらに、上記した実施形態では、回折光の強度の変化をモニタする際、ステージ１１のチルト角または繰り返しパターンのピッチＰ（式(１)の右辺の値）を指標としたが、本発明はこれに限定されない。その他、照明光の波長λを指標にしてもよい。
また、上記した実施形態では、検査用の回折光が１次回折光である例を説明したが、２次回折光を検査用としても構わない。同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態の検査装置１０の全体構成を示す概略図である。
【図２】最適な検査条件を説明する図である。
【図３】最適な検査条件の決定処理の手順を説明するフローチャートである。
【図４】サーチ範囲と分解能の変更を説明する図である。
【図５】繰り返しパターンのピッチＰが多種類ある場合の最適な検査条件の決定処理の手順を説明するフローチャートである。
【図６】繰り返しパターンのピッチＰと回折光の出射角θ2との関係（分解能）を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 検査装置 ; １０Ａ 被検物 ; １１ ステージ ; １２ 照明部 ; １３ 撮像部 ;
２Ａ,３Ａ 光軸 ; １４ 画像処理部 ; １５ 制御部
【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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