(57)【要約】  本発明は、下地層からのノイズ光を確実に減らすことができ、良好な欠陥検査を行える欠陥検査装置および欠陥検査方法の提供を目的とする。そのため、上層に周期パターンが形成されたレジスト層を有する被検基板１１に対して、照明光を照射する照明装置１３と、照明光の照射により被検基板から発生した光に基づいて、被検基板の像を形成する結像光学系１４とを備える。そして、照明光の波長は、被検基板から発生した光のうち、レジスト層の表面からの光の強度が、レジスト層の下方に形成された周期パターン層の表面を経た光の強度より大きくなるように設定される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
上層に周期パターンが形成されたレジスト層を有する被検基板に対して、照明光を照射する照明装置と、
前記照明光の照射により前記被検基板から発生した光に基づいて、前記被検基板の像を形成する結像光学系とを備え、
前記照明光の波長は、前記被検基板から発生した光のうち、前記レジスト層の表面からの光の強度が、前記レジスト層の下方に形成された周期パターン層の表面を経た光の強度より大きくなるように設定される
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検査装置において、
前記照明光の波長は、前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報に応じて設定される
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の欠陥検査装置において、
前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報は、前記レジスト層の分光吸収スペクトルである
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項２に記載の欠陥検査装置において、
前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報を入力する波長入力手段と、
前記照明光の波長を前記波長入力手段から入力された吸収波長域に含まれる波長または波長域に設定する設定手段とを備える
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の欠陥検査装置において、
前記レジスト層直下には反射防止膜が形成され、
前記照明光の波長は、前記レジスト層と前記反射防止膜との少なくとも一方の吸収波長域に関わる情報に応じて設定される
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の欠陥検査装置において、
前記吸収波長域に関わる情報は、前記反射防止膜の分光吸収スペクトルと前記レジスト層の分光吸収スペクトルの少なくとも一方である
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項５に記載の欠陥検査装置において、
前記レジスト層の吸収波長域と前記反射防止膜との少なくとも一方の吸収波長域に関わる情報を入力する波長域入力手段と、
前記照明光の波長を前記波長入力手段から入力された吸収波長域に含まれる波長または波長域に設定する設定手段とを備えた
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の欠陥検査装置において、
前記照明光の波長は、前記周期パターンの形成に用いられた露光装置の露光波長に設定される
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の欠陥検査装置において、
前記照明光の波長における前記レジスト層の感度に関わる情報を入力する感度入力手段と、
前記被検基板に対する前記照明光の照射量が、前記感度入力手段から入力された感度に応じた限界量となった時点で、前記照明光の照射を中止する制御手段とを備えた
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
上層に周期パターンが形成されたレジスト層を有する被検基板に対して、照明光を照射し、
前記照明光の照射により前記被検基板から発生した光に基づく像を撮像して、前記被検基板の画像を生成し、
前記被検基板の画像の輝度情報に基づいて、前記周期パターンの欠陥を検出する欠陥検査方法において、
前記照明光の波長として、前記レジスト層の表面からの光の強度が、前記レジスト層よりも下方に形成された層の表面を経た光の強度より大きくなるような波長を設定する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の欠陥検査方法において、
前記照明光の波長は、前記レジスト層の分光吸収スペクトルに基づいて設定される
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の欠陥検査方法において、
前記レジスト層直下には反射防止膜が形成され、
前記照明光の波長は、前記レジスト層の分光吸収スペクトルと前記反射防止膜の分光吸収スペクトルとの少なくとも一方に基づいて設定される
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の欠陥検査方法において、
前記照明光の波長は、前記周期パターンの形成に用いられた露光装置の露光波長に設定に設定される
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３の何れか１項に記載の欠陥検査方法において、
前記被検基板に対する前記照明光の照射量が、前記照明光の波長における前記レジスト層の感度に応じた限界量となった時点で、前記照明光の照射を中止する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶基板などの欠陥を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、半導体ウエハや液晶基板（総じて「基板」という）の表面のレジスト層に形成された繰り返しパターンの欠陥検査が行われる。自動化された欠陥検査装置では、チルト可能なステージの上に基板を載置し、基板の表面に検査用の照明光を照射し、基板上の繰り返しパターンから発生する光（例えば１次回折光や正反射光）に基づいて基板の画像を取り込み、この画像の輝度情報に基づいて繰り返しパターンの欠陥を検出する（例えば特許文献１を参照）。さらに、ステージをチルト調整することにより、ピッチの異なる繰り返しパターンの欠陥検査を行うことができる。また、照明光を短波長化することにより、ピッチの微細化にも対応できる。
【特許文献１】特開２００２−１６２３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、欠陥検査のために取り込んだ画像の輝度情報には、最上層のレジスト層に形成された繰り返しパターンの欠陥情報だけでなく、下地層からのノイズ光に起因する情報も混じっている。したがって、従来では、下地層からのノイズ光が大きく、Ｓ/Ｎ比の良い欠陥検査を行えないことがあった（例えばレジスト層と同程度のピッチの繰り返しパターンが下地層に形成されている場合など）。ちなみに、下地層からのノイズ光は、検査用の照明光の一部がレジスト層を透過して下地層まで到達し、下地層で反射(回折)した後、レジスト層を再度通過した光である。【０００４】
本発明の目的は、下地層からのノイズ光を確実に減らすことができ、良好な欠陥検査を行える欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の欠陥検査装置は、上層に周期パターンが形成されたレジスト層を有する被検基板に対して、照明光を照射する照明装置と、前記照明光の照射により前記被検基板から発生した光に基づいて、前記被検基板の像を形成する結像光学系とを備え、前記照明光の波長は、前記被検基板から発生した光のうち、前記レジスト層の表面からの光の強度が、前記レジスト層の下方に形成された周期パターン層の表面を経た光の強度より大きくなるように設定されるものである。【０００６】
好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記照明光の波長は、前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報に応じて設定されるものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報は、前記レジスト層の分光吸収スペクトルとなるものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記レジスト層の吸収波長域に関わる情報を入力する波長入力手段と、前記照明光の波長を前記波長入力手段から入力された吸収波長域に含まれる波長または波長域に設定する設定手段とを備えるものである。【０００７】
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記レジスト層直下には反射防止膜が形成され、前記照明光の波長は、前記レジスト層と前記反射防止膜との少なくとも一方の吸収波長域に関わる情報に応じて設定されるものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記吸収波長域に関わる情報は、前記反射防止膜の分光吸収スペクトルと前記レジスト層の分光吸収スペクトルの少なくとも一方となるものである。【０００８】
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記レジスト層の吸収波長域と前記反射防止膜との少なくとも一方の吸収波長域に関わる情報を入力する波長域入力手段と、前記照明光の波長を前記波長入力手段から入力された吸収波長域に含まれる波長または波長域に設定する設定手段とを備えるものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記照明光の波長は、前記周期パターンの形成に用いられた露光装置の露光波長に設定されるものである。【０００９】
また好ましくは、上記の欠陥検査装置において、前記照明光の波長における前記レジスト層の感度に関わる情報を入力する感度入力手段と、前記被検基板に対する前記照明光の照射量が、前記感度入力手段から入力された感度に応じた限界量となった時点で、前記照明光の照射を中止する制御手段とを備えるものである。
さらに、本発明の欠陥検査方法は、上層に周期パターンが形成されたレジスト層を有する被検基板に対して、照明光を照射し、前記照明光の照射により前記被検基板から発生した光に基づく像を撮像して、前記被検基板の画像を生成し、前記被検基板の画像の輝度情報に基づいて、前記周期パターンの欠陥を検出する欠陥検査方法において、前記照明光の波長として、前記レジスト層の表面からの光の強度が、前記レジスト層よりも下方に形成された層の表面を経た光の強度より大きくなるような波長を設定するものである。【００１０】
好ましくは、上記の欠陥検査方法において、前記照明光の波長は前記レジスト層の分光吸収スペクトルに基づいて設定されるものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査方法において、前記レジスト層直下には反射防止膜が形成され、前記照明光の波長は前記レジスト層の分光吸収スペクトルと前記反射防止膜の分光吸収スペクトルとの少なくとも一方に基づいて設定されるものである。【００１１】
また好ましくは、上記の欠陥検査方法において、前記照明光の波長を、前記周期パターンの形成に用いられた露光装置の露光波長に設定するものである。
また好ましくは、上記の欠陥検査方法において、前記被検基板に対する前記照明光の照射量が、前記照明光の波長における前記レジスト層の感度に応じた限界量となった時点で、前記照明光の照射を中止するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の欠陥検査装置および欠陥検査方法によれば、下地層からのノイズ光を確実に減らすことができ、良好な欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】欠陥検査装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】半導体ウエハ１１の断面構成を説明する概略図である。
【図３】半導体ウエハ５０の断面構成を説明する概略図である。
【図４】欠陥検査装置６０の構成を示す図である。
【図５】ポリヒドロキシスチレン樹脂（ＰＨＳ）の分光吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図６】反射防止膜の分光吸収係数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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）
第１実施形態の欠陥検査装置１０は、図１に示すように、被検基板である半導体ウエハ１１を支持するステージ１２と、半導体ウエハ１１に照明光Ｌ１を照射する照明系１３と、半導体ウエハ１１の像を形成する結像系１４と、撮像素子１５と、画像処理装置１６と、情報入力装置１７と、制御装置１８とで構成されている。【００１５】
欠陥検査装置１０は、半導体回路素子の製造工程において、半導体ウエハ１１の表面のレジスト層に形成された繰り返しパターンの欠陥検査を自動的に行う装置であり、繰り返しパターンから発生する回折光に基づいて検査用のウエハ画像を取り込む。半導体ウエハ１１は、最上層のレジスト層への露光・現像後、不図示の搬送系により、不図示のウエハカセットまたは現像装置から運ばれ、ステージ１２に吸着される。【００１６】
半導体ウエハ１１の表面には、図３（断面図）に示す通り、最上層のレジスト層４０に繰り返しパターン４１が形成されている（レジストパターン）。繰り返しパターン４１は、周期的に繰り返される線配列形状の回路パターン（周期パターン）であり、露光装置によるパターン露光後、現像処理を経て形成されたものである。さらに、半導体ウエハ１１には、レジスト層４０(繰り返しパターン４１)の直下に反射防止膜４５が形成され、その直下に被加工膜４２が形成され、その下方に絶縁膜４３を介して下地層の繰り返しパターン４４が形成されている。【００１７】
反射防止膜４５は、パターン露光時の露光光の反射を防止する（レジスト層４０への戻り光を低減する）ために設けた膜である。反射防止膜４５により、レジスト層４０を透過した露光光のうち９９％以上が吸収されるため、パターン露光時の繰り返しパターン４１の転写精度が向上する。
欠陥検査装置１０による検査の対象は、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１であり、下地層の繰り返しパターン４４ではない。したがって、Ｓ/Ｎ比の良い欠陥検査を行うためには、下地層の繰り返しパターン４４からのノイズ光を減らし、レジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２（図１）を効率良く結像系１４に導き、画像化することが必要となる。【００１８】
第１実施形態では、繰り返しパターン４１の形成に用いられた露光装置の波長λに関わる情報が、露光装置(または現像装置)から欠陥検査装置１０の情報入力装置１７（図１）に入力される。もしくは、予め検査レシピに登録されており、不図示の読み出し装置が情報を読み出して、情報入力装置１７に入力する。この波長λに関わる情報は、検査用の照明光Ｌ１の波長の設定（後述）に用いられる。詳細は後述するが、照明光Ｌ１の波長を情報入力装置１７から入力された波長λに設定することで、下地層からのノイズ光を確実に減らすことができる。【００１９】
また、情報入力装置１７には、露光装置の波長λにおけるレジスト層４０の感度に関わる情報も、露光装置(または現像装置)から入力される。もしくは、予め検査レシピに登録されており、不図示の読み出し装置が情報を読み出して、情報入力装置１７に入力する。レジスト層４０の感度とは、パターン露光時のレジスト層４０に対する露光量と現像後の残存膜厚との関係における変曲点の露光量[mJ/cm２]に相当する。ちなみに、パターン露光時の適正露光量は、レジスト層４０の感度より大きい。レジスト層４０の感度に関わる情報は、検査用の照明光Ｌ１によるレジスト層４０のダメージの監視（後述）に用いられる。【００２０】
ステージ１２（図１）の説明を行う。ステージ１２は、半導体ウエハ１１を上面に載置して、例えば真空吸着により固定保持する。さらに、ステージ１２は、不図示のチルト機構によって、半導体ウエハ１１の表面を通る軸Ａ１のまわりに所定の角度範囲内でチルト可能である。ステージ１２のチルト角の設定（後述）は、制御装置１８が行う。ステージ１２のチルト調整により、ステージ１２の法線Ａ２と照明系１３の光軸Ｏ１との成す角度θｉを変化させ、且つ、法線Ａ２と結像系１４の光軸Ｏ２との成す角度θｒを変化させることができる。ただし、照明系１３の角度θｉと結像系１４の角度θｒとの和は一定である。【００２１】
照明系１３の説明を行う。照明系１３は、光源２１とレンズ２２と波長選択部２３と光量調整部２４とレンズ２５とライトガイドファイバ２６と凹面反射鏡２７とで構成された偏心光学系であり、光源２１とレンズ２２との間の照明光路にシャッタ２８が挿入可能となっている。光源２１は、メタルハライドランプや水銀ランプなどの放電光源であり、例えば１８０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長域の光を射出する。レンズ２２は、光源２１からの光を平行光束に変換する。【００２２】
波長選択部２３は、透過波長域が異なる４種類のフィルタ２３ａと、これらのフィルタ２３ａを切り換える機構(ターレット２３ｂおよびモータ２３ｃ)とで構成され、照明光路に挿入された１つのフィルタ２３ａの透過波長域に応じて、レンズ２２からの光の波長選択を行う。第１実施形態では、４種類のフィルタ２３ａの透過波長域を例えば４３６ｎｍ(ｇ線)、３６５ｎｍ(ｉ線)、２４８ｎｍ(ＫｒＦレーザの発振波長に相当)、１９３ｎｍ(ＡｒＦレーザの発振波長に相当)とする。これらの４種類は、露光装置の波長λとして使用される可能性の高いものである。【００２３】
波長選択部２３におけるフィルタ２３ａの切り換え（つまり照明光Ｌ１の波長の設定）は、モータ２３ｃに接続された制御装置１８が、情報入力装置１７から入力された"露光装置の波長λに関わる情報"に基づいて行う。この処理を具体的に説明すると、制御装置１８は、照明光Ｌ１の波長として設定可能な４種類の波長（フィルタ２３ａの透過波長域に対応）のうち、露光装置の波長λと一致するものを検査に最適な波長として選択し、選択した波長に対応するフィルタ２３ａを照明光路に挿入するために必要な駆動信号をモータ２３ｃに出力する。その結果、ターレット２３ｂが必要に応じて回転し、所望のフィルタ２３ａ（透過波長域が露光装置の波長λと略一致するもの）が照明光路に挿入される。つまり、照明光Ｌ１の波長が露光装置の波長λに設定される。【００２４】
波長選択部２３の後段に配置された光量調整部２４は、透過濃度(透過率)が周方向に順次変化する１枚の円盤状のフィルタ２４ａと、これを回転させる機構(モータ２４ｂ)とで構成され、フィルタ２４ａの回転角に応じて波長選択部２３からの光(波長λ)の光量調整を行う。レンズ２５は、光量調整部２４からの光(波長λ)をライトガイドファイバ２６の一端２６ａに集光する。ライトガイドファイバ２６は、一端２６ａから入射した光(波長λ)を伝送し、他端２６ｂから凹面反射鏡２７に向けて射出する。【００２５】
凹面反射鏡２７は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、前側焦点がライトガイドファイバ２６の他端２６ｂと略一致し、後側焦点が半導体ウエハ１１の表面と略一致するように、ステージ１２の斜め上方に配置されている。凹面反射鏡２７での反射後の照明系１３の光軸Ｏ１は、ステージ１２の中心を通り、ステージ１２の法線Ａ２に対して角度θｉだけ傾けられ、ステージ１２の軸Ａ１(つまりチルト軸)に対して直交している。照明系１３は、半導体ウエハ１１側に対してテレセントリックな光学系である。【００２６】
上記の照明系１３において、光源２１からの光は、光学素子(２２〜２７)を介して、半導体ウエハ１１の表面全体に照射される（照明光Ｌ１）。照明光Ｌの波長は、既に説明した通り、露光装置と同じ波長λに設定されている。照明光Ｌ１は、半導体ウエハ１１の表面上の任意の点に到達する光束の主光線の方向が、光軸Ｏ１に略平行な光束である。照明光Ｌ１の入射角は、照明系１３の光軸Ｏ１とステージ１２の法線Ａ２との成す角度θｉに相当する。【００２７】
そして、照明光Ｌ１が照射されると、半導体ウエハ１１の表面に形成されたレジスト層４０（図３）の繰り返しパターン４１から回折光Ｌ２（例えば１次回折光）が発生する。また、照明光Ｌ１のうち一部は、レジスト層４０を透過して下地層の繰り返しパターン４４に到達し、ノイズ光となる。しかし、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、照明光Ｌ１の波長を露光装置と同じ波長λに設定したため、下地層の繰り返しパターン４４からのノイズ光を確実に減らすことができる。【００２８】
ノイズ光を低減できる理由について説明する。露光装置の波長λとは、レジスト層４０に対するパターン露光（つまり繰り返しパターン４１の形成）に用いられた露光光の波長であり、当然、反射防止膜４５の分光吸収特性（分光吸収スペクトル）において吸収率の高い波長である。したがって、波長λの照明光Ｌ１をレジスト層４０に照射すると、照明光Ｌ１の一部はレジスト層４０の表面からの回折光Ｌ２となるが、残りはレジスト層４０を透過して反射防止膜４５の内部でその殆ど（９９％以上）が吸収されてしまう。つまり、レジスト層４０を透過して下地層(４４)に到達する光量をほぼ０に確実に抑えることができる。このことから、照明光Ｌ１の波長を露光装置と同じ波長λに設定すると、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減できることが分かる。これは、半導体ウエハ１１から発生した光のうち、レジスト層４０の表面からの光の強度の方が、レジスト層の下４０方に形成された下地層(４４)の表面を経た光の強度より大きいことを意味する。【００２９】
換言すると、照明光Ｌ１の波長を露光装置と同じ波長λに設定することにより、レジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２を効率良く結像系１４に導くことができる。「効率良く」とは、結像系１４に導かれる光のうち大部分が回折光Ｌ２であり、ノイズ光の混入が極僅かであり、Ｓ/Ｎ比が高いという意味である。なお、回折光Ｌ２を発生させる繰り返しパターン４１の直線方向は、ステージ１２の軸Ａ１に略平行である。【００３０】
また、回折光Ｌ２の進行方向は、照明光Ｌ１の波長(λ)と、照明光Ｌ１の入射角(θｉ)と、繰り返しパターン４１のピッチに依存して変化する。回折光Ｌ２の進行方向を結像系１４の光軸Ｏ２の方向と一致させるため、欠陥検査装置１０では、制御装置１８によりステージ１２のチルト調整が行われる。例えば、予め検査レシピに登録された繰り返しパターン４１のピッチの情報と、照明光Ｌ１の波長(λ)の情報とに基づいて、ステージ１２のチルト角を算出し、そのチルト角に設定することが考えられる。チルト調整後、回折光Ｌ２は、結像系１４の光軸Ｏ２に沿って進行し、その回折角がステージ１２の法線Ａ２と結像系１４の光軸Ｏ２との成す角度θｒに一致する。【００３１】
回折光Ｌ２の強度は、レジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥箇所と正常箇所とで異なり、レジスト層４０の種類によっても異なる。また、半導体ウエハ１１から発生する平均的な強度は、照明光Ｌ１の照射強度によって調整可能である。照明光Ｌ１の照射強度は、既に説明した光量調整部２４のフィルタ２４ａの回転角に応じて調整可能である。このため、フィルタ２４ａの回転角に応じて照明光Ｌ１の照射強度を調整し、回折光Ｌ２の平均的な強度を調整することで、欠陥検査に最適な光量を確保できる。このような調整は、予め検査レシピに登録された情報（例えばレジスト層４０の種類とフィルタ２４ａの最適な回転角との関係）に基づいて行うことができる。【００３２】
なお、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、半導体ウエハ１１に対する照明光Ｌ１の照射／非照射を、照明系１３の光源２１とレンズ２２との間に設けたシャッタ２８により切り換えることができる。シャッタ２８の開閉は、制御装置１８が行う。通常、制御装置１８は、後述の撮像素子１５による撮像開始と共に照明光路からシャッタ２８を退避させ（開状態）、撮像終了と共にシャッタ２８を照明光路に挿入する（閉状態）。【００３３】
また、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、露光装置の波長λに設定された照明光Ｌ１を用いるため、レジスト層４０に対する照明光Ｌ１の照射量（＝照射強度×照射時間）が所定の閾値（以下「限界照射量」）を超えると、レジスト層４０がダメージを受け、変質してしまう恐れがある。したがって、制御装置１８は、シャッタ２８の開放後、照明光Ｌ１によるレジスト層４０のダメージを監視する。そして、実際の照明光Ｌ１の照射量が限界照射量に到達した時点で、シャッタ２８を再び照明光路に挿入し（閉状態）、照明光Ｌ１の照射を中止する。【００３４】
照明光Ｌ１の限界照射量は、情報入力装置１７から入力された"レジスト層４０の感度に関わる情報"に応じて設定される。この情報は現像前の感度に関わるものであり、現像後のレジスト層４０は現像前と比較して耐性が向上しているため、照明光Ｌ１の限界照射量としては、例えば、レジスト層４０の感度（現像前）の１００倍程度とすれば良い。
実際の照明光Ｌ１の照射量は、光量調整部２４のフィルタ２４ａの回転角が一定で、照明光Ｌ１の照射強度が一定の場合、照射時間に比例することになる。したがって、フィルタ２４ａの回転角に応じた透過濃度（透過率）に基づいて照射強度を算出し、この照射強度のときに限界照射量になるまでの所要時間を"限界時間"として算出することができる。この場合、制御装置１８は、シャッタ２８の開放と共に計時を開始し、照明光Ｌ１の照射時間が限界時間に到達した時点で、照明光Ｌ１の照射を中止する。または、フィルタ２４ａの回転角から算出した照射強度と照射時間とに基づいて実際の照射量を逐一算出し、この計算結果と限界照射量とを比較してもよい。【００３５】
次に、結像系１４の説明を行う。結像系１４は、凹面反射鏡３１と絞り３２と結像レンズ３３とで構成された偏心光学系である。結像系１４の光軸Ｏ２は、ステージ１２の中心を通り、ステージ１２の法線Ａ２に対して所定の角度θｒだけ傾くように配置されている。凹面反射鏡３１は、上記の凹面反射鏡２７と同様の反射鏡であり、その前側焦点は半導体ウエハ１１の表面と略一致し、結像レンズ３３の後側焦点は撮像素子１５の撮像面と略一致する。【００３６】
上記の結像系１４において、半導体ウエハ１１の表面に形成されたレジスト層４０（図２）の繰り返しパターン４１から発生した回折光Ｌ２は、凹面反射鏡３１の光軸Ｏ２に沿って進行した後、凹面反射鏡３１と結像レンズ３３を介して集光され、撮像素子１５の撮像面上に到達する。撮像素子１５の撮像面には、回折光Ｌ２による半導体ウエハ１１の像が形成される。【００３７】
既に説明した通り、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、半導体ウエハ１１の下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減できるため、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２に基づくＳ/Ｎ比の高いウエハ回折像を得ることができる。このウエハ回折像には、繰り返しパターン４１の欠陥箇所と正常箇所とに起因する明暗差(コントラスト差)が生じている。また、回折光Ｌ２の平均的な強度が最適なため、コントラストの良好なウエハ回折像を得ることができる。【００３８】
撮像素子１５は、例えばＣＣＤ撮像素子などであり、撮像面に形成されたウエハ回折像を撮像して、検査用のウエハ画像を生成し、画像処理装置１６に出力する。なお、撮像素子１５による撮像開始は、照明系１３のシャッタ２８の開放（つまり照明光Ｌ１の照射開始）と同時である。このとき、照明光Ｌ１によるレジスト層４０のダメージの監視も開始される。そして、照明光Ｌ１の実際の照射量が限界照射量に到達することなく、撮像素子１５による撮像が終了した場合、検査用のウエハ画像が生成される。【００３９】
画像処理装置１６は、撮像素子１５から検査用のウエハ画像を取り込み、ウエハ画像の輝度情報（明暗差）に基づいて、繰り返しパターン４１の欠陥を検出する。この検出処理は、予め記憶させた良品ウエハの画像（検査基準画像）とのパターンマッチングや、予め学習させた検査基準画像の特徴との相違点の有無を調べることにより行われる。
検査用のウエハ画像は、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２に基づくＳ/Ｎ比の高いウエハ回折像を撮像して生成されるため、下地層(４４)からのノイズ光に起因する情報を殆ど含まない。つまり、検査用のウエハ画像には、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥情報のみが含まれると考えられる。したがって、このような検査用のウエハ画像を処理することにより、下地層(４４)の影響を受けることなく良好に欠陥検査を行える。その結果、検査精度が向上する。【００４０】
さらに、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、情報入力装置１７から入力された"露光装置の波長λに関わる情報"に応じて照明光Ｌ１の波長を設定するため、半導体ウエハ１１のレジスト層４０の種類により露光装置の波長λが変更された場合にも対応できる。つまり、照明光Ｌ１の波長を、常に、反射防止膜４５の分光吸収特性において吸収率の高い波長（露光装置の波長λ）とすることができ、下地層(４４)からのノイズ光を略ゼロに抑えて良好な欠陥検査を行える。【００４１】
また、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、"露光装置の波長λに関わる情報"を利用し、照明光Ｌ１の波長を露光装置と同じ波長λに設定するため、上記の良好な欠陥検査を簡易に実現させることができる。
さらに、第１実施形態の欠陥検査装置１０では、"露光装置の波長λにおけるレジスト層４０の感度に関わる情報"を利用して、照明光Ｌ１によるレジスト層４０のダメージを監視し、実際の照明光Ｌ１の照射量が限界照射量に到達した時点で照明光Ｌ１の照射を中止するため、レジスト層４０のダメージを最小限に抑え、レジスト層４０の変質という事態を確実に回避できる。
（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、照明光Ｌ１の波長を露光光と同じ波長λに設定して、反射防止膜４５が形成された半導体ウエハ１１のレジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥検査を行ったが、例えば反射防止膜がレジスト層４０の上層に形成され、現像工程で取り除かれるような場合や、反射防止膜の形成のない場合であっても、レジスト層４０に対して吸収率の高い波長の照明光を用いることによって、上記と同様、半導体ウエハ５０の下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減して良好な欠陥検査を行うことができる。【００４２】
図２において、入射光をＩ0とし、入射光の波長αの光に対するレジスト層４０での所定の入射角に対する光路のうちレジストで満たされた部位の総長ｔでの透過率をＴα（％）とすると、下地層(４４)に到達する光の強度Ｉ2'は、次式(１)で表される。なお、絶縁層４３は石英で形成されることが一般的でその吸収はないと考えられるので、考慮していない。【００４３】
Ｉ2' ＝ （Ｉ0−Ｉ1）×Ｔα/100  …（1）
また、下地層(４４)で反射および回折され、再びレジスト層４０を透過した戻り光は、次式(２)で表される。
Ｉ2 ＝ Ｉ2'×Ｒm×Ｔα
＝ （Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔα/100）2×Ｒm    …（2）
レジストパターン(４１)と下地層(４４)との回折効率（入射光に対する回折光発生率）の比は、レジスト層４０のパターンと下地層(４４)との材質の反射率と、各々の層に各々どのようなパターンが形成されているかによって異なる。例えばレジスト層と下地層とのパターンのピッチが略同等で、そのパターン密度も等しい場合に、レジスト層からの回折光を検出するには、以下の式(３)を満足すればよい。次式で、Ｒmは下地層の反射率である。また、該ｔの単位を（nm）とし、レジストの吸収係数をＡα（ｃｍ-1）とすると、次式(４)のようになる。【００４４】
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔα/100）2×Ｒm   …（3）
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（１−Ａαｔ×10-7）2×Ｒm  …（4）
したがって、上記の（３）式及び（４）式を満足するような波長αを照明光Ｌ１の波長として選択すればよい。
一般に、レジストの反射率は数％と非常に小さいのに対して、下地層はアルミや銅などの金属で形成されておりその反射率は少なくともレジストの反射率の１０倍程度ある。例えば、入射光Ｉ0を１００とし、入射光Ｉ0に対するレジストパターンからの反射率が４％であり、下地層での入射光に対する反射率が４０％である場合には、式（3）より、透過率Ｔαが３２％以下（吸収率が６８％以上）であれば、下地パターンからの回折光の強度よりもレジストパターンからの回折光の強度が大きくなることが分かる。従って、この条件を満足する波長αを選択することによりレジスト層と下地層とに同密度同ピッチのパターンが形成されている場合にも確実にレジスト層の欠陥検査を行うことができる。【００４５】
更に、例えば、下地層が所定ピッチのラインアンドスペースパターンであり、レジストパターンが該ピッチと同等なピッチで形成されたホールパターンである場合には、従来の検査条件では、パターン密度の大きい下地パターンからの回折光の強度が大きく、これに対してパターン密度の小さいレジストパターンからの回折光の強度は小さくなるため、本来データとして必要なレジストパターンからの信号が下地パターンの信号に埋もれてしまう。このような被検査物であっても、本願を適用して、レジストパターンからの回折光の強度を下地層からの回折光の強度の１／１０以下に抑えることにより良好にレジストパターンのパターンの情報を検出できる。つまり、以下の条件式(５),(６)を満足するように波長αを設定すればよい。【００４６】
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×１０×（Ｔα/100）2×Ｒm   …（5）
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×１０×（１−Ａαｔ×10-7）2×Ｒm  …（6）
前述の条件では、透過率Ｔαが１０％以下（吸収率が９０％以上）であれば更にＳＮ比の向上が要求されるような被検査物の検査にも対応させることができる。したがって、（5）式を満足するような照明光の波長αを設定することによって、レジストパターンのパターン密度が小さく、欠陥検査が行えなかったような被検査物であってもレジストパターンの回折光による情報を選択的に得て、良好な欠陥検査を行うことができる。【００４７】
上記２例は、どちらもレジストパターンと下地層のパターンとのピッチが同じで、そのパターン密度が同等あるいはレジストパターンの密度が小さいという被検査物を想定して測定条件の厳しい場合を説明した。したがって、レジストの吸光特性のうち該条件を満足する波長が存在しないこともある。
しかし、実際に測定する被検査物はこれに限らず、パターン密度やパターンピッチにおいてより条件の緩い場合もある。このような場合であっても従来の方法では、レジスト層と下地層との反射率の違いに起因するレジストパターンでの回折効率の低減によりレジスト層からの信号強度が十分に得られないことが多い。しかし、本実施形態記載のように、レジスト層４０の分光吸収特性に基づいて、該分光吸収特性のうち選択できる最も吸収の大きい波長を照明光として使用することによって、下地層からの戻り光を最も抑えることができ、良好な条件で欠陥検査を行うことが可能になる。【００４８】
以下その構成を説明する。
この場合、情報入力装置１７には、レジスト層４０の吸収波長域に関わる情報として、レジスト層４０の分光吸収特性が入力される。分光吸収特性とは、レジスト層４０の吸収率（または吸収係数または透過率）の波長依存性に相当する。本明細書では、レジスト層４０の吸収率（または吸収係数または透過率）が有意な値を示す波長域を"レジスト層４０の吸収波長域"と言う。レジスト層４０の吸収率は、レジスト層４０の吸収係数と膜厚との積に比例している。したがって、レジスト層４０の吸収波長域に関わる情報として、レジスト層４０の吸収係数特性を使用しても良い。また、該情報として、レジスト層４０に特有の吸収ピークの波長と、その波長での吸収係数との数値情報のみでもよい。【００４９】
照明光Ｌ１の波長を設定する際、制御装置１８は、情報入力装置１７から入力したレジスト層４０の分光吸収特性のうち、照明光Ｌ１の波長として設定可能な４種類の波長（波長選択部２３のフィルタ２３ａの透過波長域に対応）の各々における吸収率（透過率）を比較する。そして、最も吸収率の高い（透過率の低い）波長αを選択し、この波長αに照明光Ｌ１の波長を設定する。波長αは、レジスト層４０の分光吸収特性のうち最も吸収の大きい波長である。【００５０】
本実施形態の様にレジスト層４０の分光特性に基づいて照明光Ｌ１の波長を決定する場合には、波長選択部２３におけるフィルタ２３ａの透過波長域は露光波長とは異なる波長域となる（一般にレジストは露光波長に対してその透過率が少なくとも70％〜80％以上になるように設計されているために、露光波長に対する吸収率が小さい）。
本実施形態では、レジスト樹脂として用いられる代表的な化合物、例えば、ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等にそれぞれ特有の吸収帯や、化学増幅型レジストであれば、保護基や溶解阻害剤等の化合物に特有の吸収帯等、レジストの分光特性のうち有意な吸収特性を有する波長を選択する。また、使用するレジスト毎にその特有の吸収波長が既知であれば、予めレジストの分光特性と光源の特性とに応じて最適な波長を選択できるフィルタを用意しておけば更に好ましい。【００５１】
図５にポリヒドロキシスチレン樹脂（ＰＨＳ）の分光吸収特性のうち代表的な吸収波長域を示す。ＰＨＳは１９０ｎｍ〜２００ｎｍ近傍に大きなピークを有する。従って、ＰＨＳ樹脂を用いたレジストの場合には、光源光に１９０ｎｍ〜２００ｎｍ付近の波長の光を含む光源を用いると共に、１９０〜２００ｎｍの波長を透過するようなフィルタを用いて欠陥検査を行えば、下地層からのノイズ光を確実に低減することができる。もちろん、この吸収帯に限らず、更に吸収の大きい波長域があればその波長にあわせて照明光の波長を選択できることは言うまでもない。分光特性はレジストの種類に応じて異なるので、個々のレジストごと最適な波長を決定し、波長に応じて、最適な光源とフィルタを選択する。【００５２】
上述のレジスト層に特有の吸収帯域の波長αの照明光Ｌ１を半導体ウエハ１１、５０のレジスト層４０に照射すると、照明光Ｌ１の一部は、レジスト層４０の表面からの反射光や回折光Ｌ２となり、残りはレジスト層４０の内部でその殆どが吸収される。つまり、レジスト層４０を透過して下地層(４４)に到達する光量を確実に抑えることができる。さらに、下地層(４４)に到達した僅かな光により、下地層(４４)から発生した回折光や散乱光などは、再びレジスト層４０を通過する際にその殆どが吸収される。このため、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減することができる。【００５３】
その結果、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２を効率良く結像系１４に導き、回折光Ｌ２に基づくＳ/Ｎ比の高いウエハ回折像を得ることができ、下地層(４４)からのノイズ光に起因する情報を殆ど含まないＳ/Ｎ比の高い検査用のウエハ画像を生成できる。つまり、検査用のウエハ画像には、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥情報のみが含まれると考えられる。したがって、このような検査用のウエハ画像を処理することにより、半導体ウエハ１１,５０の欠陥検査を良好に行える。その結果、検査精度が向上する。【００５４】
さらに、第２実施形態では、情報入力装置１７から入力された"レジスト層４０の分光吸収特性（レジスト層４０の吸収波長域に関わる情報）"に応じて照明光Ｌ１の波長を設定するため、半導体ウエハ１１,５０のレジスト層４０の種類の変更にも対応できる。つまり、レジスト層４０にどのようなレジスト材料を用いても、そのレジスト層に特有の分光特性のデータに応じて、レジスト層４０に対して吸収の大きい照明光Ｌ１の波長αを選択すれば、照明光Ｌ１の波長を、常に、レジスト層４０の分光吸収特性において吸収率の高い波長αとすることができ、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減して良好な欠陥検査を行える。【００５５】
このような第２実施形態では、反射防止膜が形成されていない半導体ウエハの検査を行う場合に有効である。つまり、照明光Ｌ１の波長を上記波長αとすることにより、レジスト層４０の内部での光の吸収量を多くすることができ、下地層４４からのノイズ光を低減できる。このため、Ｓ／Ｎ比のよい欠陥検査を行える。また、本実施形態では、露光光の波長以外の波長の照明光Ｌ１を用いるので、照明光Ｌ１がレジスト層４０に吸収されるものの、光反応（現像液に対する可溶化または不溶化反応）に寄与しないか、その寄与度を小さく抑えることができる。すなわち、レジスト層４０に対して感度を有さないか、露光光に比べて感度の低い波長で検査を行うので、レジスト層４０の変質を小さく抑えることができる。
（第３実施形態）
上記の第２実施形態では、"レジスト層４０の分光吸収特性（レジスト層４０の吸収波長域に関わる情報）"に応じて照明光Ｌ１の波長を設定したが、第１実施形態と同様、図３に示す半導体ウエハ５０のように、レジスト層４０と下地層４４との間に反射防止膜４５を有する場合、照明光Ｌ１の波長が反射防止膜４５の吸収波長域に含まれていれば（レジスト層４０の吸収波長域に含まれなくても露光装置と同じ波長λでなくても）、上記と同様、半導体ウエハ５０の下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減して良好な欠陥検査を行うことができる。【００５６】
図６に反射防止膜の分光吸収係数特性の一例を示す。（図６出展：クラリアントジャパン株式会社  カタログ  Ｐ２９  ＡＺ ＢＡＲＬｉ-IIシリーズ  超ＬＳＩ製造用  ボトム塗布タイプ反射防止膜  ｉ線対応）
この反射防止膜は、ｉ線（３６５ｎｍ）での露光用の反射防止膜なので、分光吸収係数特性は３６５ｎｍにピークがあるが、更に３２０ｎｍから４７０ｎｍまでが複数の吸収バンドが重なった大きな吸収の山ができている。また、２００ｎｍ付近、及び２４０ｎｍ付近にピークを有する吸収バンドが存在する。従って、照明光に３６５ｎｍ以外の波長を用いでも前述の吸収バンドの任意の波長βを用いることによって、下地層からのノイズ光を十分小さい値に抑えることができる。【００５７】
図３において、入射光の入射角に応じた反射防止膜内の光路ｔaでの反射防止膜４５での入射光の波長αの光に対する透過率をＴβ（％）とすると、下地層(４４)に到達する光の強度Ｉ2'は、次式(７)で表される。なお、レジスト層及び絶縁層４３での吸収は考慮していない。
Ｉ2' ＝ （Ｉ0−Ｉ1）×Ｔβ/100  …（7）
また、下地層(４４)で反射および回折され、再びレジスト層４０を透過した戻り光は、次式(８)で表される。【００５８】
Ｉ2 ＝ Ｉ2'×Ｒm×Ｔβ
＝ （Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔβ/100）2×Ｒm  …（8）
レジストパターンと下地層との回折効率（入射光に対する回折光発生率）の比は、レジスト層のパターンと下地層との材質の反射率と各々の層に各々どのようなパターンが形成されているかによって異なる。例えばレジスト層と下地層とのパターンのピッチが略同等で、そのパターン密度も等しい場合に、レジスト層からの回折光を検出するには、以下の式(９)を満足すればよい。また、該ｔaの単位を（nm）とし、レジストの吸収係数をＡβ（ｃｍ-1）とすると、次式(１０)のようになる。【００５９】
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔβ/100）2×Ｒm   …（9）
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（１−Ａβｔa×10-7）2×Ｒm  …（10）
したがって、上記の（９）式及び（１０）式を満足するような波長αを照明光Ｌ１の波長として設定すればよい。
第２実施形態にならって、更に、下地層が所定ピッチのラインアンドスペースパターンであり、レジストパターンが該ピッチと同等なピッチで形成されたホールパターンである場合には、次式(11),(12)となる。【００６０】
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×１０×（Ｔβ/100）2×Ｒm   …（11）
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×１０×（１−Ａβｔa×10-7）2×Ｒm  …（12）
この場合、情報入力装置１７には、反射防止膜４５の吸収波長域に関わる情報として、反射防止膜４５の分光吸収特性が入力される。分光吸収特性とは、反射防止膜４５の吸収率（または吸収係数または透過率）の波長依存性に相当する。本明細書では、反射防止膜４５の吸収率（または吸収係数または透過率）が有意な値を示す波長域を"反射防止膜４５の吸収波長域"と言う。また、反射防止膜４５の吸収率は、反射防止膜４５の吸収係数と膜厚との積に比例している。【００６１】
照明光Ｌ１の波長を設定する際、制御装置１８は、情報入力装置１７から入力した反射防止膜４５の分光吸収特性のうち、照明光Ｌ１の波長として設定可能な４種類の波長（波長選択部２３のフィルタ２３ａの透過波長域に対応）の各々における吸収率（透過率）を比較する。そして、最も吸収率の高い（透過率の低い）波長βを選択し、この波長βに照明光Ｌ１の波長を設定する。この場合の波長βは、反射防止膜４５の吸収波長域に含まれ、反射防止膜４５の分光吸収特性において比較的吸収率の高い（透過率の低い）波長である。つまり、最も吸収の大きい波長である。【００６２】
したがって、波長βの照明光Ｌ１を半導体ウエハ５０のレジスト層４０に照射すると、照明光Ｌ１の一部は回折光Ｌ２となり、残りは反射防止膜４５の内部で殆ど吸収される。つまり、反射防止膜４５を透過して下地層(４４)に到達する光量を確実に抑えることができる。さらに、下地層(４４)に到達した僅かな光により、下地層(４４)から発生した回折光や散乱光などは、再び反射防止膜４５を通過する際に殆ど吸収される。このため、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減することができる。【００６３】
その結果、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１からの回折光Ｌ２を効率良く結像系１４に導き、回折光Ｌ２に基づくＳ/Ｎ比の高いウエハ回折像を得ることができ、下地層(４４)からのノイズ光に起因する情報を殆ど含まないＳ/Ｎ比の高い検査用のウエハ画像を生成できる。つまり、検査用のウエハ画像には、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥情報のみが含まれる。したがって、このような検査用のウエハ画像を処理することにより、半導体ウエハ５０の欠陥検査を良好に行える。その結果、検査精度が向上する。【００６４】
さらに、第３実施形態では、情報入力装置１７から入力された"反射防止膜４５の分光吸収特性（反射防止膜４５の吸収波長域に関わる情報）"に応じて照明光Ｌ１の波長を設定するため、半導体ウエハ５０の反射防止膜４５の種類の変更にも対応できる。つまり、反射防止膜４５にどのような反射防止膜材料を用いても、その反射防止膜に特有の分光特性のデータに応じて、反射防止膜４５に対して吸収の大きい照明光Ｌ１の波長βを選択すれば、照明光Ｌ１の波長を、常に、反射防止膜４５の分光吸収特性において吸収率の高い波長βとすることができ、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減して良好な欠陥検査を行える。【００６５】
このような第３実施形態は、反射防止膜４５の分光吸収特性のうち、選択した波長βでの吸収が、露光装置の波長λでの吸収よりも大きい場合に有効である。つまり、照明光Ｌ１の波長を上記波長βとすることにより、反射防止膜４５の内部での光の吸収量を多くすることができ、下地層(４４)からのノイズ光をさらに低減できる。このため、さらにＳ/Ｎ比の良い欠陥検査を行える。また、本実施形態でも、露光光以外の波長を照明光として用いることができるので、第２実施形態と同様に、露光光の波長を用いたときよりもレジスト層４０の変質を小さく抑えたい場合に有効である。
（第４実施形態）
ここでは、反射防止膜４５を有する半導体ウエハ５０（図３）の欠陥検査において、情報入力装置１７に、レジスト層４０の分光吸収特性と反射防止膜４５の分光吸収特性との双方が入力された場合の説明を行う。【００６６】
図３において、レジスト層の吸収及び反射防止膜の吸収を考慮すると、下地層に到達する光の強度Ｉ2'は次式(13)で表される。なお、絶縁層４３での吸収は考慮していない。
Ｉ2' ＝ （Ｉ0−Ｉ1）×Ｔα/100×Ｔβ/100  …（13）
また、下地層(４４)で反射および回折され、再びレジスト層４０を透過した戻り光は、次式(14)で表される。【００６７】
Ｉ2 ＝ Ｉ2'×Ｒm×Ｔα/100×Ｔβ/100
＝ （Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔα・Ｔβ/10000）2×Ｒm  …（14）
レジストパターンと下地層との回折効率（入射光に対する回折光発生率）の比は、レジスト層のパターンと下地層との材質の反射率と各々の層に各々どのようなパターンが形成されているかによって異なる。例えばレジスト層と下地層とのパターンのピッチが略同等で、そのパターン密度も等しい場合に、レジスト層からの回折光を検出するには、以下の式(15)を満足すればよい。次式で、Ｒmは下地層の反射率である。また、該ｔの単位を（nm）とし、レジストの吸収係数をＡβ（ｃｍ-1）とすると、次式(16)のようになる。【００６８】
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（Ｔα・Ｔβ/10000）2×Ｒm …（15）
Ｉ1＝Ｉ0×Ｒr＞（Ｉ0−Ｉ1）×（１−Ａαｔ×10-7）2×
（１−Ａβｔa×10-7）2×Ｒm  …（16）
したがって、上記の（１５）式及び（１６）式を満足するような波長αを照明光Ｌ１の波長として選択すればよい。【００６９】
第２実施形態にならって、更に、下地層が所定ピッチのラインアンドスペースパターンであり、レジストパターンが該ピッチと同等なピッチで形成されたホールパターンである場合には、次式を満たすような照明光Ｌ１の波長γを設定することによりレジストパターンからの回折光のみを選択的に取り出すことができる。
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×10×（Ｔα・Ｔβ/10000）2×Ｒm …（17）
Ｉ1 ＞ （Ｉ0−Ｉ1）×10×（１−Ａαｔ×10-7）2×
（１−Ａβｔa×10-7）2×Ｒm  …（18）
照明光Ｌ１の波長を設定する際、制御装置１８は、情報入力装置１７から入力した膜厚が既知のレジスト層４０の分光吸収特性と膜厚が既知の反射防止膜４５の分光吸収特性とを合わせた分光吸収特性を求め、この総合的な分光吸収特性のうち、照明光Ｌ１の波長として設定可能な４種類の波長（波長選択部２３のフィルタ２３ａの透過波長域に対応）の各々における吸収率（透過率）を比較する。そして、最も吸収率の高い（透過率の低い）波長γを選択し、この波長γに照明光Ｌ１の波長を設定する。この場合の波長γは、レジスト層４０の吸収波長域と反射防止膜４５の吸収波長域との少なくとも一方に含まれ、総合的な分光吸収特性において比較的吸収率の高い（透過率の低い）の高い波長である。つまり、最も吸収の大きい波長である。【００７０】
したがって、波長γの照明光Ｌ１を半導体ウエハ５０のレジスト層４０に照射することにより、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減することができる。その結果、下地層(４４)からのノイズ光に起因する情報を殆ど含まないＳ/Ｎ比の高い検査用のウエハ画像、つまり、レジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥情報のみが含まれる検査用のウエハ画像を生成できる。したがって、半導体ウエハ５０の繰り返しパターン４１の欠陥検査を良好に行うことができ、検査精度が向上する。【００７１】
さらに、第４実施形態では、情報入力装置１７から入力された"レジスト層４０の分光吸収特性"と"反射防止膜４５の分光吸収特性"に応じて照明光Ｌ１の波長を設定するため、半導体ウエハ５０のレジスト層４０と反射防止膜４５の種類の変更にも対応できる。つまり、レジスト層４０と反射防止膜４５とに各々どのような材料を用いても、そのレジスト層と反射防止膜との双方の分光特性のデータに応じて、その双方または何れか一方に対して吸収の大きい照明光Ｌ１の波長γを選択すれば、照明光Ｌ１の波長を、常に、総合的な分光吸収特性において吸収率の高い波長γとすることができ、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減して良好な欠陥検査を行える。【００７２】
このような第４実施形態は、レジスト層４０と反射防止膜４５との総合的な分光吸収特性のうち、選択した波長γでの吸収が、露光装置の波長λでの吸収よりも大きく、第２、第３実施形態で選択した波長α,βでの吸収よりも大きい場合に有効である。つまり、照明光Ｌ１の波長を上記波長γとすることにより、レジスト層４０や反射防止膜４５の内部での光の吸収量を多くすることができ、下地層(４４)からのノイズ光をさらに低減できる。このため、さらにＳ/Ｎ比の良い欠陥検査を行える。【００７３】
なお、上記した第２〜第４実施形態では、"レジスト層４０の分光吸収特性と反射防止膜４５の分光吸収特性との少なくとも一方"を欠陥検査装置１０に入力したが、本発明はこれに限定されない。分光吸収特性に加えて、レジスト層の分光感度特性(レジスト感度の波長依存性)を入力すると共に、レジスト層あるいは反射防止膜またはその双方の吸収が大きく、さらにレジスト層の感度の低い照明光Ｌ１の波長（α'，β',γ'）を入力すれば、さらに好ましい。また、前述のように、レジスト層４０の吸収波長域に関わる情報として、レジスト層４０の吸光係数特性を使用してもよい。この場合、さらに膜厚の情報を入力すれば、吸収率（透過率）の算出を精度良く行うことができ、算出された吸収率に応じて適格に照明光Ｌ１の波長αを選択することができる。【００７４】
また、使用するレジスト（または反射防止膜またはその双方）の種類と、そのレジスト（または反射防止膜またはその双方）に応じて上述の手法で選択した最適な波長（λ，α，β，γ，α'，β',γ'）とが既知の場合には、レジスト層４０や反射防止膜４５の種類に関わる情報を識別情報として入力しても同様の効果を得ることができる。識別情報としては、レジスト層や反射防止膜の型名や、これらの膜が使用される製造工程名（クリティカル工程、ラフ工程、インプラ工程など）、あるいは、Ａ,Ｂ,Ｃなどの記号などである。【００７５】
この場合、照明光Ｌ１の波長として設定可能な４種類の波長（波長選択部２３のフィルタ２３ａの透過波長域に対応）には該最適な波長が選択できるようにしておき、レジストの種類に応じて、情報入力装置１７から入力された吸収波長域または識別情報に対応するレジスト,反射防止膜の吸収波長域に含まれる任意の１つを選択し、この波長に設定すればよい。【００７６】
また、上記した第１〜第４実施形態では、照明光Ｌ１の波長を離散的な４種類の波長（波長選択部２３のフィルタ２３ａの透過波長域に対応）の何れかに切り換えて設定する欠陥検査装置１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。照明光Ｌ１の波長を連続的に変化させ得る場合にも、本発明を適用できる。この場合、情報入力装置１７から入力された分光吸収特性（または吸収係数特性）のうち、最も吸収率（吸収係数）が大きい波長(ピーク波長)に、照明光Ｌ１の波長を設定できる。反射防止膜４５の分光吸収特性（吸収係数特性）が入力された場合には、反射防止膜４５の分光特性（吸収特性）のうち最も吸収率（または吸収係数または透過率）が大きい波長に設定できる。レジスト層４０と反射防止膜４５の双方の分光吸収特性（吸収係数特性）が入力された場合には、総合的な分光吸収特性（吸収係数特性）のうち最も吸収率（または吸収係数または透過率）が大きい波長に設定できる。どちらの場合にも、さらに、レジスト層４０の分光吸収特性が入力された場合には、レジスト層４０の吸収が大きく且つ感度の低い波長に設定できる。
（第５実施形態）
ここでは、半導体ウエハ１１,５０のレジスト層４０の繰り返しパターン４１から発生する正反射光に基づいて検査用のウエハ画像を取り込む例を説明する。第６実施形態の欠陥検査装置６０は、図４に示すように、図１の照明系１３、結像系１４に代えて、照明系６３、結像系６４を設けたものである。照明系６３は、図１と同様の光源２１を備える他、照明光路上に不図示のシャッタと波長選択部と光量調整部を備える。波長選択部は照明光Ｌ１の波長を離散的または連続的に変化させ得るものである。シャッタと光量調整部は図１のシャッタ２８,光量調整部２４と同じである。結像部６４は、図１の凹面反射鏡３１と同様の機能を果たす集光レンズ６５と、図１と同様の結像レンズ３３を備える。さらに、図示省略したが、欠陥検査装置６０にも、図１と同様のステージ１２、画像処理装置１６、情報入力装置１７、制御装置１８が設けられる。【００７７】
欠陥検査装置６０では、半導体ウエハ１１,５０のレジスト層４０に対して上記と同様の照明光Ｌ１（例えば波長λ，α，β，γ，α'，β',γ'の何れか）が照射される。このため、下地層(４４)からのノイズ光を確実に低減できる。また、繰り返しパターン４１から発生した正反射光Ｌ３が結像系６４の光軸Ｏ３に沿って導かれるように、照明系６３の角度θｉと結像系６４の角度θｒとが設定されている（θｉ＝θｒ）。正反射光Ｌ３は０次回折光であり、他の次数の回折光（例えば上記の回折光Ｌ２など）は結像系６４の光軸Ｏ３から外れた方向に進行する。【００７８】
したがって、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１からの正反射光Ｌ３を効率良く結像系６４に導き、正反射光Ｌ３に基づくＳ/Ｎ比の高いウエハ回折像を得ることができ、下地層(４４)からのノイズ光に起因する情報を殆ど含まないＳ/Ｎ比の高い検査用のウエハ画像を生成できる。つまり、検査用のウエハ画像には、最上層のレジスト層４０の繰り返しパターン４１の欠陥情報のみが含まれると考えられる。したがって、このような検査用のウエハ画像を処理することにより、半導体ウエハ１１，５０の欠陥検査を良好に行える。その結果、検査精度が向上する。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、照明系１３,６３に放電光源(２１)と波長選択部(２３)を設けたが、本発明はこれに限定されない。放電光源と波長選択部を設ける代わりに、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ(発振波長２４８ｎｍ)やＡｒＦエキシマレーザ(発振波長１９３ｎｍ)、Ｆ2レーザ(発振波長１６５ｎｍ)などを設け、これらのレーザを照明波長に応じて交換可能としても良い。また、照明波長を変更可能な欠陥検査装置を例に説明したが、照明波長が固定である場合にも本発明を適用できる。さらに、欠陥検査装置１０のライトガイドファイバ２６は省略しても良い。撮像素子１５による撮像中に、光量調整部２４の設定を変更し、照射強度を調整しても良い。また、欠陥検査装置１０と異なり、固定されたステージに対して照明系と結像系が可動な場合にも適用できる。【００７９】
さらに、上記した実施形態では、半導体ウエハ１１を被検基板としたが、本発明はこれに限定されない。液晶表示素子の製造工程において、液晶基板（被検基板）の欠陥検査を行う場合にも本発明を適用できる。また、欠陥検査装置の画像処理装置１６により欠陥検出処理を行う場合に限らず、欠陥検査装置に接続された外部のコンピュータを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【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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【国際調査報告】
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