特許 5847304 検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5847304

(24)【登録日】2015年12月4日

(45)【発行日】2016年1月20日

(54)【発明の名称】検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20151224BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/956 A

【請求項の数】16

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-515530(P2014-515530)

(86)(22)【出願日】2013年4月1日

(86)【国際出願番号】JP2013059817

(87)【国際公開番号】WO2013172103

(87)【国際公開日】20131121

【審査請求日】2014年10月15日

(31)【優先権主張番号】特願2012-112061(P2012-112061)

(32)【優先日】2012年5月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】大坪 建士郎

(72)【発明者】

【氏名】西山 英利

(72)【発明者】

【氏名】神宮 孝広

(72)【発明者】

【氏名】伊東 昌昭

【審査官】 森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】 特開2012−73097（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002−181726（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2008−543114（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2011−149869（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査装置において
基板へ光を照明する照明光学系と、
前記基板からの光を集光、及び結像して第１の像を形成する第１の検出光学系と、
前記第１の検出光学系の光路に配置された第１の空間フィルタと、
処理部と、を有し
前記処理部は、前記第１の像の中から前記第１の空間フィルタから発生した第１の回折光成分を得て、
前記第１の回折光成分から前記第１の空間フィルタの幅を決定するための第１の指標を得る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、
さらに、
第２の像を得るために前記第１の検出光学系とは異なる位置に配置された第２の検出光学系と、
前記第２の検出光学系の光路に配置された第２の空間フィルタと、を有し、
前記処理部は、
前記第２の像の中から前記第２の空間フィルタから発生した第２の回折光成分を得て、
前記第２の回折光を含む部分から前記第２の空間フィルタの幅を決定するための第２の指標を得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、
前記照明光学系は、前記基板上に線状の照明領域を形成することを特徴とする検査装置。

【請求項4】

請求項３に記載の検査装置において、
前記第１の像、及び前記第２の像は暗視野像であることを特徴とする検査装置。

【請求項5】

請求項４に記載の検査装置において、
前記第１の空間フィルタは前記第１の検出光学系の光路に対して出し入れ可能に配置されており、
前記処理部は、前記第１の指標を得るために、前記第１の空間フィルタを前記第１の検出光学系の光路の外に配置した状態で得られた光の輝度を使用することを特徴とする検査装置。

【請求項6】

請求項５に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の指標を得るために、前記第１の検出光学系の瞳開口の面積、及び前記第１の空間フィルタが前記瞳開口を占有する面積を使用することを特徴とする検査装置。

【請求項7】

請求項６に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の指標に応じて前記空間フィルタの幅を変更することを特徴とする検査装置。

【請求項8】

請求項７に記載の検査装置において、
表示部を有し、
前記表示部は、前記第１の回折光成分の像を表示することを特徴とする検査装置。

【請求項9】

請求項８に記載の検査装置において、
入力部を有し、
前記処理部は、前記入力部によって前記第１の回折光成分の像から選択された範囲に基づいて、前記第１の指標を得ることを特徴とする検査装置。

【請求項10】

請求項１に記載の検査装置において、
前記照明光学系は、前記基板上に線状の照明領域を形成することを特徴とする検査装置。

【請求項11】

請求項１に記載の検査装置において、
前記第１の像は暗視野像であることを特徴とする検査装置。

【請求項12】

請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の指標を得るために、前記第１の空間フィルタを前記第１の検出光学系の光路の外に配置した状態で得られた光の輝度を使用することを特徴とする検査装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の指標を得るために、前記第１の検出光学系の瞳開口の面積、及び前記第１の空間フィルタが前記瞳開口を占有する面積を使用することを特徴とする検査装置。

【請求項14】

請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記第１の指標に応じて前記空間フィルタの幅を変更することを特徴とする検査装置。

【請求項15】

請求項１に記載の検査装置において、
表示部を有し、
前記表示部は、前記第１の回折光成分の像を表示することを特徴とする検査装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の検査装置において、
入力部を有し、
前記処理部は、前記入力部によって前記第１の回折光成分の像から選択された範囲に基づいて、前記第１の指標を得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、検査装置に関する。本発明は、より具体的には半導体製造工程での回路パターンが形成された基板上の異常を検査する検査装置、検査方法、それらに用いられる空間フィルタ制御装置、空間フィルタの設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、歩留りを促進するために半導体製造工程中の様々な段階で、検査工程を設けており、半導体基板上の異物および、形成したパターンの欠陥などを検査している。半導体製造工程では、半導体基板上に異物が存在すると、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因になる。また、半導体素子上のパターンの微細化が進むにつれて、半導体基板上の微細異物がキャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の原因となる。半導体デバイスの微細化に伴い、より小さな異物や欠陥が半導体デバイスの不良の原因となる可能性がある。よって、より小さい半導体基板上の異物および欠陥（これらは異常と表現することもできる）の検出が可能な検査装置が必要である。

【0003】

この種の基板上の異常を検出する技術として、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に付着している異物や形成したパターンの欠陥からの散乱光を検出する方法が知られている。この方法では、レーザの照射により得た画像とその画像を得る直前に得た画像とを比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ信頼度の高い異物および欠陥検査を可能としている。また、異常を検査する技術としては、ウェーハにコヒーレント光を照射してウェーハ上の繰り返しパターンから射出する光を空間フィルタで除去し、繰り返し性を持たない異常からの散乱光を強調して検出する方法が知られている。なお、先行技術として、特許文献１乃至４が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第７３９７５５７号明細書

【特許文献2】特開２０１１−１４９８６９号公報

【特許文献3】特開２００２−１８１７２６号公報

【特許文献4】米国特許第７７３３４７４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、空間フィルタ自体が検査の際に不所望な光を発生させることを開示し、空間フィルタの遮光板を鋸歯状にすることは開示している。しかし、特許文献１の方法では、例えば、繰り返しパターンの間隔が狭くなった場合、感度を向上させるには改善の余地があることを本発明では見出した。本発明では、間隔が狭くなった場合、実は空間フィルタの遮光板の幅に注目することで、感度を向上できることを見出した。従来技術では、この点については配慮がなされていない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、空間フィルタ面での回折による不要な像、つまり回折光ノイズの強度が所望の像の強度に対して十分に小さくなる空間フィルタの幅を設定することを特徴とする。

【0007】

本発明は、検査画像内の回折光ノイズの影響を受ける領域から空間フィルタの幅を決定するための指標となるＳＮ比を算出し、空間フィルタの幅をそのＳＮ比が最大となるように設定する。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、例えば以下の効果のうち少なくとも１つを奏すると表現することができる。
（１）空間フィルタエッジで生じる不所望な回折光を低減し、欠陥検出感度を向上させることが可能となる。
（２）空間フィルタ幅の設定を自動化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】検査装置の全体構成図。

【図2】検査対象物１０の一例を説明する図。

【図3】図２のチップ２１０の詳細を説明する図。

【図4】図３に示すチップ２１０を図１の検査装置で撮像した場合について説明する図。

【図5】空間フィルタユニット１２０から回折光ノイズが発生するメカニズムを説明する図。

【図6】観察光学系６０内の空間フィルタ観察系で得られた空間フィルタ面の画像を説明する図。

【図7】空間フィルタユニット１２０の設定方法を説明するフローチャート。

【図8】空間フィルタの幅とＳＮ比との関係を説明する図。

【図9】リニアモータを用いた空間フィルタの幅を変える機構の一例を説明する図。

【図10】回転式モータを用いた空間フィルタの幅を変える機構の一例を説明する図。

【図11】線状照明と回折光ノイズ２７０との関係を説明する図。

【図12】表示画面を説明する図。

【図13】実施例２を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

【実施例1】

【0011】

図１は本実施例の検査装置の全体構成図である。検査対象物１０（試料、基板、ウェーハなど）は、ステージ１１０に搭載されている。ステージ１１０は、例えばＸＹステージ、Ｚステージ、回転ステージなどの組み合わせで構成される。ステージ１１０には様々な構成が用いられるが、ステージ１１０の上方に設置された検査光学系１３０によって検査対象物１０の全面が検査できるように、検査対象物１０をＸＹ面内で走査できるものが望ましい。

【0012】

検査対象物１０は、照明光学系３０（光源を含む）から射出される照明光２０によって照明される。検査対象物１０上の異物やパターンの欠陥などの異常からの散乱光のうち、検出レンズ４０に入射したものは、検出レンズ４０の像面直前に配置されたビームスプリッタ５０を経てセンサ７０に導かれる。一方、散乱光のうちビームスプリッタ５０により反射されたものは観察光学系６０に導かれる。検査光学系１３０は、内部の空間周波数面に空間フィルタユニット１２０を備えている。空間フィルタユニット１２０は、検査対象物１０上の繰り返しパターンからの回折光を遮光する。この結果、高感度な検査が可能となる。センサ７０に入射した光は、光電変換され、画像信号が画像処理部８０に送られる。検出レンズ４０としては、検光子を備えた物を用いることもある。センサ７０としては、リニアＣＣＤセンサやＴＤＩセンサなどが用いられる。

【0013】

画像処理部８０は、隣接する同じパターン同士の画像比較を行い、画像比較により得られた差分に対して閾値処理を行い、欠陥等の異常を検出する。観察光学系６０は、検出レンズ４０の像面を観察可能な像面観察系と空間フィルタ面を観察可能な空間フィルタ観察系とを備え、空間フィルタユニット１２０の条件設定に使用される。ビームスプリッタ５０は、光路に対して抜き差し可能な構成とする。つまり、ビームスプリッタ５０は、移動可能になっており、光路中及び光路外に配置することができる。空間フィルタユニット１２０の条件設定の際には、ビームスプリッタ５０を検出レンズ４０の光路中に入れ、観察光学系６０で結像面および空間フィルタ面の画像を観察しながら設定を行う。そして、検査の際には、ビームスプリッタ５０を検出レンズ４０の光路からはずし、センサ７０を用いた撮像に影響が出ないようにすることができる。

【0014】

次に、図２を参照して、検査対象物１０の一例を説明する。図２において、検査対象物１０はロジックＬＳＩあるいはメモリＬＳＩのチップ２１０を所定の間隔で２次元的に配列した、円盤状の半導体ウェーハである。このような検査対象物１０の表面に照明光２０が照射される。

【0015】

図３に図２のチップ２１０の詳細を示す。チップ２１０上には、メモリセル領域２２０ａ、２２０ｂ、及びデコーダやコントロール回路からなる周辺回路領域２２０ｃ、２２０ｄが形成されており、場合によってはさらにその他の領域などが形成される場合もある。メモリセル領域２２０ａ、２２０ｂは、最小線幅が例えば０.１マイクロメートル以下のメモリセルパターンが２次元に規則的に配列して形成される。また、周辺回路２２０ｃ、２２０ｄには、例えば最小線幅が０.４マイクロメートル以下の非繰り返しパターンが形成されている。つまり、チップ２１０には、繰り返し性を有する領域、及び繰り返し性を有さない領域（回路パターンがランダムに形成されたと表現することもできる）が存在することになる。

【0016】

次に図４を用いて図３に示すチップ２１０を図１の検査装置で撮像した場合について説明する。図４（ａ）は、図１の検査装置のセンサ７０で得られた像の中で、特に図３のパターン２２０ｂの拡大部分２４０の暗視野画像である。また、図４（ｂ）は図４（ａ）の暗視野画像のＡ−Ａ′間の輝度プロファイルである。なお、図４（ａ）、及び図４（ｂ）では繰り返しパターン２２０ｂから生じる回折光は空間フィルタユニット１２０によって遮光されている。この場合、パターン２２０ｂの暗視野像の大部分は除かれるが、繰り返し周期の異なるパターンエッジ部のみわずかに像が残る場合もある。

【0017】

ここで、図４（ａ）の破線で囲んだ領域４０１は、図３では拡大部分２４０に相当する。図３の拡大部分２４０には、本来パターンが存在しないため、図４（ａ）の領域４０１に像は生じないはずであるが、空間フィルタユニット１２０のエッジから回折光が発生し、この回折光はセンサ７０によって検出されることになる。その結果、領域４０２には縞状の像が生じることになる。この縞状の像の輝度は、図４（ｂ）では、例えば回折光ノイズ２７０として表現できる。なお、回折光ノイズ２７０は、図４（ｂ）に示すようにパターンエッジの左側、右側双方で発生することになるので、領域４０２内でありかつ領域４０１の外側であっても回折光ノイズは観察されることになる。

【0018】

次に、図１、及び図５を使用して、前述した空間フィルタユニット１２０から回折光ノイズが発生するメカニズムを説明する。図１において、照明光学系３０から射出される照明光２０により検査対象物１０は照明される。照明光２０によって異物５１０から散乱光が発生し、散乱光は検出レンズ４０に入射し、空間フィルタユニット１２０面を通過し、検出レンズ４０を経由してセンサ７０へと結像されることになる。

【0019】

この際、空間フィルタに着目すると、異物５１０からの散乱光が空間フィルタユニット１２０を通過する際に、空間フィルタユニット１２０から回折光５２０が生じることになる。この回折光５２０の発生は、開口全体の光源の重ね合わせに起因するものであると表現することもできる。そして、異物５１０からの散乱光だけでなく、回折光５２０もセンサ７０上に結像されることになる。これが図４（ｂ）で説明した回折光ノイズ２７０となる。異物５１０からの散乱光を結像することで形成された像を実像と表現するなら、回折光ノイズ２７０を結像することで形成された像は虚像と表現することができる。この回折光ノイズ２７０は検査に不所望な光となる。

【0020】

この回折光ノイズ２７０の大きさは空間フィルタユニット１２０のエッジ部近傍での透過光強度に比例する。図６は観察光学系６０内の空間フィルタ観察系で得られた空間フィルタ面の画像を説明する図である。まず、図６（ａ）のような空間フィルタ面画像に対し、中央の輝点６０１、及び輝点６０１とＸ方向において平行な輝点を遮光するように空間フィルタユニット１２０を設置した場合を説明する。図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ′間の輝度プロファイルである。図６（ｂ）において、空間フィルタユニット１２０が範囲６３０を遮光した場合のそのエッジ部近傍での透過光強度は、空間フィルタ４１０が範囲６４０を遮光した場合にそのエッジ部近傍での透過光強度より高くなる。つまり、空間フィルタユニット１２０の幅を変更すれば、そのエッジ部近傍の透過光強度も変化することになる。前述したように、回折光ノイズ２７０の大きさは空間フィルタユニット１２０のエッジ部近傍での透過光強度に比例しているので、結果的に空間フィルタユニット１２０の幅を変えることは、回折光ノイズ２７０の大きさを変更することを意味している。

【0021】

なお、この輝点６０１が広がりを持つのは、例えば以下の少なくとも１つに起因している。
（１）形成された繰り返しパターンの周波数がラインエッジラフネスなどによって多少の幅を持つこと。
（２）空間フィルタユニット１２０の位置とフーリエ変換面の位置とのずれ。
（３）照明光２０によってウェーハ上に形成された照射領域の大きさと照明領域内のパターン領域の大きさとの関係。例えば、ＳＲＡＭメモリ面積が照明領域の面積に比べて小さくなるほど、輝点６０１は広がりを持つこと。

【0022】

前述したように、回折光ノイズ２７０は検査に不所望な光であるから、回折光ノイズは可能な限り小さくすることが望ましい、つまり空間フィルタユニット１２０の幅は広い方が望ましい。しかし、空間フィルタユニット１２０の幅を広くすることは、瞳開口４２０の遮光面積が広がるため欠陥や異物からの欠陥信号強度も低下させてしまうことを示している。このことは、検査感度を向上させるためには、回折光ノイズ２７０は可能な限り低くしたうえで、欠陥や異物からの信号強度は可能な限り確保した方が良いことを示している。このようなトレードオフの関係を満たす空間フィルタユニット１２０の幅を決定すれば、実効的な検査感度は向上するであろうというのが本実施例の考え方である。

【0023】

次に、前述した回折光ノイズ２７０は可能な限り低くしたうえで、欠陥や異物からの信号強度は確保するような空間フィルタユニット１２０の幅の設定方法について説明する。図７は、本実施例での空間フィルタユニット１２０の設定方法を説明するフローチャートである。

【0024】

本実施例では、まず、検査対象物１０としてパターンの形成されていないベアウェーハに既知の大きさの微小異物（例えば０.１マイクロメートルのポリスチレンラテックスなどの標準粒子）を散布したもの（以降、標準試料と称する）を使用する。標準試料をステージ１１０に搭載し、微小異物に照明光学系３０から照明光２０を照射する。照射領域からの散乱光を検出レンズ４０で検出し、センサ７０で受光する。この際、空間フィルタユニット１２０は検査光学系１３０の検出光路外に配置されている。これにより得られた検査画像から、微小異物による輝度ピークを欠陥信号の基準（Ｓ）とする（手順３１０）。なお、この欠陥信号の基準は制御部９０内のメモリに記憶される。

【0025】

次に、検査したいパターン付ウェーハを検査対象物１０としてステージ１１０に搭載し、チップ２１０上の繰り返しパターン部２２０ｂの領域に照明光学系３０から照明光２０を照射する。照射領域からの散乱光を観察光学系６０内の空間フィルタ観察系により検出し、空間フィルタ面画像を取得する（手順３２０）。

【0026】

空間フィルタユニット１２０の初期幅を設定する（手順３３０）。初期幅は後で幅を変化させて繰り返し評価を行うため、任意の幅で良いが、後述するように空間フィルタユニット１２０の幅を変化させることを考慮するなら、設定できる最小もしくは最大の幅とした方が効率が良い。

【0027】

次に、不要なパターンからの回折光（この例ではパターン部２２０ｂ）を遮光するために、空間フィルタユニット１２０を最適な位置および本数で設置（手順３４０）する。最適な位置及び本数は、空間フィルタ面の状態によって変わるが、例えば図６（ａ）画像であれば、最適な位置とはＹ１、Ｙ２、Ｙ３であるし、最適な本数とは３本ということになる。

【0028】

次に、ビームスプリッタ５０を検出光路から退避させて、センサ７０で検査画像を取得する（手順３５０）。

【0029】

次に、図１の操作部１００内の各種入出力装置を使用して、センサ７０によって得られた検査画像から任意の領域を指定する。この任意の領域とは、例えば、検査時のＳＮ比を評価する領域（例えば回折光ノイズ２７０の影響が顕著な図４の領域２３０など）である。そして、指定した領域からノイズ（Ｎ）を抽出する（手順３６０）。ノイズの具体例は、その領域内に対して予め設定された閾値、やその領域内の画像輝度値の標準偏差が考えられる。

【0030】

次に、手順３３０、手順３４０で設定した空間フィルタユニット１２０の初期幅や本数から瞳開口４２０の瞳開口面積変化率Ｒ（空間フィルタの無い時を１とする）を算出する。瞳開口面積変化率Ｒは、例えば、瞳開口の全面積Ａ０に対して散乱光を通過させることができる面積Ａ１が占める割合である。空間フィルタユニット１２０が瞳開口を占有する面積をＡ２とするなら、瞳開口面積変化率Ｒは以下の式で表現できる。

【0031】

Ｒ＝Ａ１／Ａ０＝（Ａ０−Ａ２）／Ａ０
そして、瞳開口面積変化率Ｒの２乗と前述した欠陥信号の基準Ｓとの積が瞳開口を通過する散乱光の量、つまり欠陥信号強度Ｓ′ということになる。つまり、欠陥信号強度Ｓ′は以下の式で表現できる。なお、欠陥信号強度Ｓ′がＲの２乗に比例するのは、光の干渉に起因するものである。

【0032】

Ｓ′＝Ｓ・Ｒ²
Ｓは前述したように制御部９０に格納されており既知である、またＲも瞳開口の面積、空間フィルタユニット１２０が占有する面積を得ておくことで既知とすることができる。つまり、この瞳開口面積変化率Ｒがある値のときの欠陥信号強度Ｓ′は制御部９０や別途設けた計算機による数値解析によって得ることができるということである。また、欠陥信号強度Ｓ′は前述した標準試料の微小異物を用いて、瞳開口面積変化率Ｒを変化させた時の欠陥信号強度Ｓ′の変化を事前に調べておくことでも代用可能である（手順３７０）。ここまでの手順で、ＳＮ比を評価する領域内のＳＮ比は、上記のＳ′、Ｎを用いて、以下の式で定義することができる。

【0033】

ＳＮ比＝Ｓ′／Ｎ
そして、作業者、又は制御部９０はＳＮ比が予め設定した所望の値となるか確認する（手順３８０）。所望の値であれば、空間フィルタユニット１２０の幅の設定は終了する（手順３１００）。実際の検査を行う際の空間フィルタユニット１２０の幅は、この所望の値を得た際の幅となる。ここで、所望の値とは、例えば、図８に示すような飽和した際のＳＮ比８１０、または空間フィルタユニット１２０の幅の最大値と表現することができる。

【0034】

所望の値として、飽和したＳＮ比を取る理由は、回折光ノイズが十分に低減された幅を超えるとＳＮ比は飽和、又は低下するからである。より具体的に説明するなら、回折光ノイズが無い場合では、ＳとＮとは同じ割合で低下するので飽和するが、現実的にはＮには開口サイズに依存しないセンサ７０の熱ノイズ等の固定ノイズが含まれるからＳＮ比は低下するであろうということである。

【0035】

なお、この所望の値は、任意に変更可能であり、例えば、ＳＮ比の向上率が指定した割合以下を取る値とすることもできる。さらに、空間フィルタユニット１２０の幅を一定以上広げた場合、フーリエ変換面の透過面積の低下によって欠陥信号の低下が顕著になる。よって、所望の欠陥信号を十分に得られる透過面積を予め算出して、それを確保する空間フィルタ４１０の幅を上限値とすることも可能である。

【0036】

所望の値でなければ、制御部９０によって空間フィルタユニット１２０の幅を変更し（手順３９０）、所望の値となるまで手順３４０から手順３７０を繰り返す。このＳＮ比は例えば、空間フィルタユニット１２０の幅を決定するための指標であると表現することができる。なお、実際の検査は手順３１００の後に行われることになる。

【0037】

ここで、Ｎは回折光ノイズ２７０の影響が顕著な部分から得られた値であるし、空間フィルタユニット１２０の幅の変化も反映されている。また、Ｓ′は空間フィルタユニット１２０の幅を考慮して得られた値である。つまり、上述したＳＮ比が最大であるときの空間フィルタユニット１２０の幅は、回折光ノイズ２７０の影響を可能な限り低くしたうえで、欠陥や異物からの信号強度は可能な限り確保できている幅であると表現することができる。また、回折光ノイズの強度が欠陥や異物からの信号強度に対して十分に小さくなっている状態であると表現することもできる。

【0038】

そして、上述した手順は定量的な評価指標（前述したＳ／Ｎ比）を用いたプロセスであるため、ＳＮ比を評価する領域を指定さえすれば、その他の手順は作業者の判断を必要とせず、空間フィルタユニット１２０の幅を決めるプロセスを制御部９０によって自動化することができることを示している。

【0039】

次に空間フィルタユニット１２０の幅を変更するための機構の一例を図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように検査光学系１３０内の空間周波数面には瞳開口４２０が形成されている。瞳開口４２０の面の上下近傍に金属などの材質の遮光板から構成される空間フィルタ４１０が設置される。空間フィルタ４１０は空間フィルタ保持部４３０に固定されており、空間フィルタ保持部４３０はリニアモータアクチュエータ４４０と接続されている。よって、リニアモータアクチュエータ４４０の動作によって空間フィルタ４１０の設置位置を一軸方向に動かすことができる。つまり、少なくとも１つの空間フィルタ４１０、１つの空間フィルタ保持部４３０、及び１つのリニアモータアクチュエータ４４０が１組となって空間フィルタ可動ユニット４５０を構成すると表現することもできる。

【0040】

このような空間フィルタ可動ユニット４５０を瞳開口４２０を挟み込むように設置することで、図９（ｂ）に示すように２枚の空間フィルタ４１０を上下方向にわずかにずらした状態で重ねて設置できる。また、図９（ｃ）の様に、空間フィルタ可動ユニット４５０を上下方向に重ねて設置することでも、空間フィルタ４１０を重ね合わせた配置ができる。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、少なくとも２枚の空間フィルタ４１０が空間フィルタユニット１２０を構成していると表現できる。そして、２枚の空間フィルタ４１０が重なる幅を変化させることで、あたかも１枚の空間フィルタユニット１２０の幅を変化させているような動作を行うことができると表現することもできる。

【0041】

また、空間フィルタ保持部４３０のリニアモータアクチュエータ４４０を使用する代わりに図１０の様に、ボールネジ４６０、軸受け４７０、回転モータ４８０を使った構成でも、上記と同様に空間フィルタ４１０の幅を変更することもできる。この場合、空間フィルタ支持部４３０はボールネジ４６０にステージガイドなどを介して取り付けられる。そして、回転モータ４８０でボールネジ４６０を回転させることで、空間フィルタ支持部４３０はボールネジ４６０の軸方向に水平移動する。これにより空間フィルタ４１０の設置位置をずらして、空間フィルタユニット１２０の幅を所望の値とすることができる。

【0042】

次に、照明光２０と回折光ノイズ２７０との関係について説明する。図１において、照明光学系３０は平面波を照明することもできるし、シリンドリカルレンズ等が含まれる場合もある。照明光学系３０がシリンドリカルレンズを有する場合、照明光２０はシリンドリカルレンズによって線状に集光されることになる。この場合、空間フィルタ観察系によって観察される空間フィルタ面画像は、図１１のようになる。つまり、図１１では、空間フィルタ面Ｘ方向を長手方向として、Ｙ方向を短手方向とするような線状の回折光１０１０が観測される。このような回折光１０１０が観察されるのは、照明光２０を線状に集光することで、パターンからの回折光が空間フィルタ面で一点に集光せず、照明光２０を集光した方向に広がるためである。このような場合、図６（ａ）のように輝点が点在しているときよりも、空間フィルタユニット１２０エッジ近傍での光強度が大きい領域が広くなるので、空間フィルタユニット１２０による回折光ノイズ２７０の影響がより顕著となる。これは、シリンドリカルレンズ等を用いて線状照明を形成する場合は、本実施例の方法はより一層有効であることを示している。

【0043】

次に、表示について説明する。本実施例では図１２に示すような表示画面１２００を使用して空間フィルタユニット１２０の設定を行うことも可能である。本実施例では、例えば、表示画面１２００中に図３に示す拡大部分２４０の画像、図４に示す拡大部分２４０の暗視野画像、及び図６に示す空間フィルタ面画像を表示する。そして、図７手順３６０での任意の領域の指定に当たっては、マウス等の入力装置によって操作可能なポインター１２０１によって、その任意の領域を拡大部分２４０の暗視野画像中から選択する。また、図７手順３４０から手順３９０のループで得られたＳＮ比と空間フィルタユニットの幅Ｗとの関係は点線で囲った領域１２０３のように表示され、どの幅の時にＳＮ比が最大となるか作業者が容易に確認できるようになっている。空間フィルタユニット１２０の幅の設定については、設定ウィンドウ１２０２を介して入力できるようにすれば良い。このような表示画面を設ければ、作業者はより容易に空間フィルタユニット１２０の幅を設定することができる。なお、拡大部分２４０の画像を得るに当たっては、別途明視野光学系（顕微鏡と表現することもできる）を設けても良い。

【0044】

本実施例によれば、回折光ノイズ２７０の影響、及び欠陥や異物からの信号強度を考慮して空間フィルタユニット１２０の幅を決定するので、実効的な検査感度を向上させることができる。例えば、ＳＲＡＭ等のメモリセル領域が小さくなった場合、回折光ノイズの発生する領域が検査領域全体に占める割合が上がることになる。つまり、本実施例は、繰り返しパターンの間隔が狭くなった場合に特に有効である。

【実施例2】

【0045】

次に実施例２について説明する。実施例１では、１つの検査光学系１３０を使用する例である。本実施例は、複数の検査光学系を有する点で実施例１と異なる。以降、本実施例を詳細に説明するが、実施例１と異なる部分について主に説明する。

【0046】

図１３は、本実施例の検査装置を説明する図である。本実施例の検査装置は、検査対象物１０の法線方向に配置された上方検査光学系１１１０、検査対象物１０に対して第１の仰角で配置された第１斜方検査光学系１１２０、検査対象物１０に対して第２の仰角で配置された第２斜方検査光学系１１３０を有する。上方検査光学系１１１０、第１斜方検査光学系１１２０、及び第２斜方検査光学系１１３０は、それぞれ検出レンズ４０、空間フィルタユニット１２０、センサ７０を有している。また、画像処理部８０は、上方検査光学系１１１０、第１斜方検査光学系１１２０、及び第２斜方検査光学系１１３０それぞれに設けられている。複数の検査光学系を使用することで、集光する散乱光を増やすことができるし、散乱光の散乱方位に着目した欠陥判定を行うこともできるようになる。

【0047】

本実施例の検査装置で得られる検査画像は暗視野像であるが、検査対象物１０上の同じ場所を撮像した場合でも、得られる暗視野像は、上方検査光学系１１１０、第１斜方検査光学系１１２０、及び第２斜方検査光学系１１３０で異なってくる。これは、各検査光学系で観察される空間フィルタユニット１２０からの回折光ノイズの状態も各検査光学系で異なる場合があることを示している。

【0048】

そこで、本実施例では、画像処理部８０、制御部９０、及び操作部１００を使用して上方検査光学系１１１０、第１斜方検査光学系１１２０、及び第２斜方検査光学系１１３０毎に図７に示した手順を行う。実施例１で説明したように、ＳＮ比は例えば、空間フィルタユニット１２０の幅を決定するための指標であると表現することができるわけであるが、この指標となるＳＮ比も検査光学系毎に得られることになる。このようにすれば各検査光学系で回折光ノイズの状態が異なった場合でも、実効的な検査感度を向上させることが可能となる。

【0049】

以上、本実施例について説明したが、本発明は本実施例に限定されない。本発明は空間フィルタを用いる光学装置に広く適用可能である。例えば、検査光学系の数は、本実施例に限定されるものではなく、上方検査光学系１１１０、第１斜方検査光学系１１２０、及び第２斜方検査光学系１１３０のうち少なくとも２つを採用すること、検査光学系の数をさらに増やすことも本明細書の開示の範囲内である。

【0050】

また、検査を行うにあたり、予め本実施例に開示される検査装置を組み上げておき、事後的に何らかの記憶媒体に記憶された図７に示す空間フィルタ幅の設定方法を実行可能なプログラムを検査装置にインストールすることも本明細書の開示の範囲内である。

【符号の説明】

【0051】

１０ 検査対象物
２０ 照明光
３０ 照明光学系
４０ 検出レンズ
５０ ビームスプリッタ
６０ 観察光学系
７０ センサ
８０ 画像処理部
９０ 制御部
１００ 操作部
２１０ チップ
１２０ 空間フィルタユニット
１３０ 検査光学系
２７０ 回折光ノイズ
４１０ 空間フィルタ
１１１０ 上方検査光学系
１１２０ 第１斜方検査光学系
１１３０ 第２斜方検査光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】