特許 6025419 検査方法および検査装置

(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】6025419

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】検査方法および検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20161107BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/956 A

   G01B11/02 Z

【請求項の数】6

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-143975(P2012-143975)

(22)【出願日】2012年6月27日

(65)【公開番号】特開2014-6223(P2014-6223A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2015年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(74)【代理人】

【識別番号】100120569

【弁理士】

【氏名又は名称】大阿久 敦子

(72)【発明者】

【氏名】井上 広

(72)【発明者】

【氏名】菊入 信孝

【審査官】 奥田 雄介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０７８１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６８３２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／９５６

Ｇ０１Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さデータを測定する工程と、
前記メサ部の周縁部の高さデータから、前記メサ部における高さマップを作成する工程と、
前記メサ部における高さマップと前記メサ部に照射される光の焦点位置が前記パターン面に一致する前記メサ部の高さとのずれと、前記メサ部に照射される光の焦点位置の経時的な変動量とに基づいて、前記高さマップから求められる前記メサ部の高さデータを補正する工程と、
前記補正されたメサ部の高さデータに基づいて前記テーブルの高さ方向の位置を制御することで前記テーブルの上に載置された試料と前記光学系との距離を一定にしながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有することを特徴とする検査方法。

【請求項2】

前記パターンの光学画像を得ながら測定した前記メサ部の高さデータに基づいて、前記光の焦点位置の経時的な変動量を求めることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。

【請求項3】

前記光の焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めることを特徴とする請求項１または２に記載の検査方法。

【請求項4】

パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する手段と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さデータを測定する手段と、
前記メサ部の周縁部の高さデータから、前記メサ部における高さマップを作成する手段と、
前記メサ部における高さマップと前記メサ部に照射される光の焦点位置が前記パターン面に一致する前記メサ部の高さとのずれと、前記メサ部に照射される光の焦点位置の経時的な変動量とに基づいて、前記高さマップから求められる前記メサ部の高さデータを補正する手段と、
前記補正されたメサ部の高さデータに基づいて前記テーブルの高さ方向の位置を制御することで前記テーブルの上に載置された試料と前記光学系との距離を一定にしながら、前記パターンの光学画像を得る手段と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する手段とを有することを特徴とする検査装置。

【請求項5】

前記パターンの光学画像を得ながら測定した前記メサ部の高さデータに基づいて、前記光の焦
点位置の経時的な変動量を求めることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記光の焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めることを特徴とする請求項４
または５に記載の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査方法および検査装置に関し、より詳しくは、パターンが設けられたメサ部を有する試料の検査方法および検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Iｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路寸法は狭小化の一途を辿っている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。

【0003】

多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ｎｍの線幅のパターン形成が要求される状況となってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因として、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴い、マスクのパターン欠陥も寸法が微細化している。また、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動を吸収しようとしてきたこともあり、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。こうしたことから、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの寸法を検査する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。

【0004】

検査装置において、光源から出射された光は、光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光は、レンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は、測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが、適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には、欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１参照。）。

【0005】

マスク上に形成されるパターンの微細化に対応して、パターンの光学画像を撮像するための検査光学系における高倍率化と高ＮＡ化が進められている。このため、光学系とマスクとの距離の許容範囲である焦点深度が深くなり、光学系とマスクとの距離が僅かに変化しただけで、パターン像がぼやけ、欠陥検出処理に支障を来すようになってきた。こうしたことから、光学系とマスクとの距離が常に一定になるようにするオートフォーカス機構が用いられている。

【0006】

特許文献２には、検査用光学系の焦点位置をマスクの表面に合わせるオートフォーカス機構が開示されている。それによると、光源からの光がマスクに照射されると、マスクで反射した光は光センサに入射する。次いで、入射した光の電気信号は、デジタル変換された後、高さ測定回路に入力される。高さ測定回路では、入力されたオフセット値と目標とする高さに対する差分信号が出力される。この差分信号は、Ｚテーブルを駆動するためのＺテーブル駆動回路に入力される。すると、Ｚテーブル駆動回路は、差分信号にしたがってＺテーブルを駆動する。これにより、光学系とマスクとの距離を一定にすることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８−１１２１７８号公報

【特許文献2】特開２００３−２９４４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、微細パターンを形成する技術として、ナノインプリントリソグラフィ（Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；ＮＩＬ）が注目されている。この技術は、ウェハ上のレジストに、ナノスケールの微細構造を有するモールド（型）を圧力印加することで、レジストに微細パターンを形成するものである。

【0009】

ナノインプリント技術では、生産性を上げるために、原版となるマスターテンプレートを用いて、複製のテンプレート（レプリカテンプレート）を複数作成し、各レプリカテンプレートを異なるナノインプリント装置に装着して使用する。レプリカテンプレートは、マスターテンプレートに正確に対応するように製造される必要がある。このため、レプリカテンプレートを検査する際にも高い検査精度が要求される。

【0010】

レプリカテンプレートは、外周部よりも中央部分が突出したメサ構造を有し、パターンは、突出した部分（メサ部またはランド部と称す。）の上に形成されている。このような構造とすることにより、レジストにパターンを転写する際に、レプリカテンプレートとレジストとの間で不要な接触が起こるのを防ぐことができる。

【0011】

レプリカテンプレートのパターン欠陥を検査する場合、光源からの光によってレプリカテンプレートの面が走査される。このとき、メサ部とそれ以外の部分との間に段差があるために、オートフォーカス機構による焦点制御が追従できなくなるという問題がある。例えば、光が段差やメサ部の端部に当たり、それによって拡散した光が反射して高さ測定回路に入射すると、焦点位置ではない位置に合焦してしまうことがある。あるいは、段差を通過する際には、その部分を像面に合わせ込むために、テーブルの高さが大きく低下するが、このとき、Ｚテーブル駆動回路による制御が追従できないと、光学系と検査対象面との距離が一定でなくなりパターン像がぼやけてしまう。

【0012】

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、パターンが設けられたメサ部を有する試料に対して正確な検査を行うことのできる検査方法および検査装置を提供することにある。

【0013】

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の第１の態様は、パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さを測定する工程と、
前記メサ部の周縁部の高さから、前記メサ部における高さマップを作成する工程と、
前記メサ部の高さの測定値の目標値からのずれと、前記メサ部に照射される光の焦点位置の経時的な変動量とに基づいて、前記高さマップから求められる前記メサ部の高さを補正する工程と、
前記補正されたメサ部の高さに基づいて前記テーブルの位置を制御しながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。

【0015】

本発明の第１の態様では、前記パターンの光学画像を得ながら測定した前記メサ部の高さに基づいて、前記光の焦点位置の経時的な変動量を求めることが好ましい。

【0016】

本発明の第１の態様では、前記光の焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めることが好ましい。

【0017】

本発明の第２の態様は、パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さを測定する工程と、
前記メサ部の周縁部の高さから、前記メサ部における高さマップを作成する工程と、
前記メサ部の高さの測定値の目標値からのずれと、前記メサ部に照射される光の焦点位置の経時的な変動量とに基づいて、前記高さマップから求められる前記メサ部の高さを補正する工程と、
前記補正されたメサ部の高さに基づいて前記テーブルの位置を制御しながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有することを特徴とする検査装置に関する。

【0018】

本発明の第２の態様では、前記パターンの光学画像を得ながら測定した前記メサ部の高さに基づいて、前記光の焦点位置の経時的な変動量を求めることが好ましい。

【0019】

本発明の第２の態様では、前記光の焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めることが好ましい。

【0020】

本発明の第３の態様は、パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さを測定する工程と、
前記メサ部の周縁部の高さから、前記パターンが設けられた面の水平面からの傾き量を求める工程と、
前記傾き量に基づいて前記テーブルを調整し、前記パターンが設けられた面が水平となるように前記試料を傾かせる工程と、
前記メサ部に照射される光の焦点位置の経時的な変動量を求める工程と、
前記変動量に基づいて前記テーブルの位置を制御しながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。

【0021】

本発明の第３の態様では、前記光の焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めることが好ましい。

【0022】

本発明の第３の態様において、前記試料は、前記テーブルに設けられた支持部材によって３点で支持され、
前記試料を傾かせる工程は、前記３点の支持部材の高さを調整して行われることが好ましい。

【0023】

本発明の第４の態様は、パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光することにより、前記メサ部の周縁部の高さを測定して、前記パターンが設けられた面の水平面からの傾き量を求める工程と、
前記傾き量に基づいて前記テーブルを調整し、前記パターンが設けられた面が水平となるように前記試料を傾かせる工程と、
前記パターンが設けられた領域を短冊状の複数のフレームに分割し、これらのフレームに順に前記光を照射し反射した光を受光することにより前記メサ部の高さを測定しながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有し、
前記光学画像を得る工程では、前記フレームの１つにおける前記メサ部の高さの測定値が所定値以上変動している場合に、前記測定値を補正し、この補正値に基づいて前記テーブルの位置を調整した後、次のフレームにおける前記メサ部の高さを測定することを特徴とする検査方法に関する。

【0024】

本発明の第４の態様において、前記試料は、前記テーブルに設けられた支持部材によって３点で支持され、
前記試料を傾かせる工程は、前記３点の支持部材の高さを調整して行われることが好ましい。

【0025】

本発明の第５の態様は、パターンが設けられたメサ部を有する試料をテーブルの上に載置する工程と、
光学系を介して前記メサ部に光を照射するとともに前記メサ部で反射した光を受光して、前記メサ部の高さを測定する工程と、
前記メサ部の周縁部の高さから、前記メサ部における高さマップを作成する工程と、
前記メサ部の高さの測定値の目標値からのずれと、前記メサ部に照射される光の焦点位置の気圧による変動量とに基づいて、前記高さマップから求められる前記メサ部の高さを補正する工程と、
前記補正されたメサ部の高さに基づいて前記テーブルの位置を制御しながら、前記パターンの光学画像を得る工程と、
前記光学画像を基準画像と比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、パターンが設けられたメサ部を有する試料に対して正確な検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施の形態１におけるオートフォーカス装置の構成を示す図である。

【図2】実施の形態１で、メサ部のパターン面が、水平面に対して一方向に傾いている様子を示す図である。

【図3】図２のパターン面が水平となるように、試料面を傾かせた状態を示す図である。

【図4】気圧とフォーカス変位の各経持変化を示す一例である。

【図5】欠陥検査用の光学画像の取得手順を説明する図である。

【図6】実施の形態１における検査装置の構成図である。

【図7】図６の検査装置におけるデータの流れを示す図である。

【図8】実施の形態１の検査工程を示すフローチャートである。

【図9】フィルタ処理を説明する図である。

【図10】実施の形態２におけるオートフォーカス装置の構成を示す図である。

【図11】実施の形態２における試料の模式図である。

【図12】図１１の試料の高さマップを説明する図である。

【図13】図１０の高さ補正部でのデータの流れを示す図である。

【図14】実施の形態２における検査工程を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるオートフォーカス装置の構成を示す図である。

【0029】

図１において、試料１は、垂直方向に移動可能なＺテーブル２の上に載置されている。Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３によって水平方向に移動可能である。ここで、試料１は、外周部よりも中央部分が突出したメサ構造を有し、検査対象となるパターンは、矩形状のメサ部（ランド部とも称す。）１ａの上に形成されている。例えば、試料１として、ナノインプリント技術で用いられるレプリカテンプレートなどが挙げられる。

【0030】

試料１の上方には、光学系４が配置されている。光学系４において、第１の光源５は、試料１に対して、欠陥検査用の光を照射する。第１の光源５から出射された光は、レンズ６を透過し、ミラー７によって向きを変えた後、レンズ８によって試料１の上に集光される。試料１の下方には、（図示されない）フォトダイオードアレイが配置されており、試料１を透過した光は、フォトダイオードアレイに結像して、後述する光学画像が生成される。

【0031】

ここで、試料１上の検査領域は、短冊状の複数の検査フレームに仮想的に分割され、さらにその分割された各検査フレームが連続的に走査されるように、図１のＸＹテーブル３の動作が制御される。

【0032】

また、光学系４において、第２の光源９は、試料１に対して、高さ測定用の光を照射する。第２の光源９から出射された光は、ミラー１０によって向きを変えて、試料１の上に照射される。次いで、この光は、試料１上で反射した後、ミラー１１によって高さ測定部１２に入射する。尚、図１の光学系４では、第２の光源９から出射された光を試料１上に収束させる投光レンズと、試料１上で反射した光を受けて収束させる受光レンズとを省略している。

【0033】

高さ測定部１２は、図示されない受光素子を有している。受光素子としては、例えば、位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＰＳＤ）が用いられる。これは、ＰＩＮ型フォトダイオードと同様の構造であって、光起電力効果により光電流を測定して光の重心位置計測を実現するものである。

【0034】

高さ測定部１２において、受光素子から出力された信号は、Ｉ/Ｖ変換アンプで電流値から電圧値に変換される。その後、非反転増幅アンプによって適切な電圧レベルに増幅された後、Ａ/Ｄ変換部でデジタルデータに変換され、受光素子で検出した光の位置に応じた試料１の表面の高さデータが作成される。

【0035】

高さデータの作成方法の具体例を挙げる。

【0036】

第２の光源９から出射した光は、投光レンズによって試料１の表面上に収束する。収束した光は、試料１の表面で反射して受光レンズに入射した後、ＰＳＤに収束する。ＰＳＤへスポット光が入射すると、入射位置には光エネルギーに比例した電荷が発生し、均一な抵抗値を持つ抵抗層（Ｐ層）を通り、ＰＳＤ上の２端面に設置された電極へと流れる。このときの電流量は、電極までの距離に反比例して分割されたものとなる。一方の端面に設置された電極からの出力電流をＩ_１とし、他方の端面に設置された電極からの出力電流をＩ_２とすれば、スポット光のＰＳＤ中心からの重心位置Ｘは、式（１）で求めることができる。但し、Ｌは受光面の長さである。ＰＳＤの受光強度を示す全光電流は、Ｉ_１とＩ_２の和で得られる。

【0037】

【0038】

入射した光の重心位置は、２つの微弱な電流変化量を計測することにより求められる。このため、通常は、Ｉ／Ｖ変換回路を構成し、ＰＳＤからの出力電流変化（Ｉ_１，Ｉ_２）を出力電圧変化（Ｖ_１，Ｖ_２）として個々に変換して、光の重心位置の計測を行う。このとき、受光素子の暗電流、回路上の漏洩電流およびＩ／Ｖ変換アンプのオフセット電流が製作上の誤差として存在するため、これらの電流量の総和が、回路全体のオフセット電圧（Ｖ_１０，Ｖ_２０）として出力電圧に作用する。すなわち、電圧変換後の出力電圧をＶ_１、Ｖ_２とすると、測定される高さＺは式（２）で表される。ここで、αは試料高さの測定範囲と、ＰＳＤ上での光の重心移動範囲とから決定される係数である。

【0039】

【0040】

但し、オフセット電圧を考慮すると、実際に測定される高さＺ'は、式（３）で表される。式（３）において、Ｖ_１０、Ｖ_２０は、それぞれオフセット電圧である。

【0041】

【0042】

試料１においては、メサ部１ａとそれ以外の部分との間に段差があるために、オートフォーカス機構による焦点制御が追従できなくなる。そこで、本実施の形態では、メサ部１ａの周縁部（例えば、四隅）の高さデータから、水平面、より詳しくは、試料１に照射される光の走査面に対する、メサ部１ａのパターン面の傾き量を求める。

【0043】

図２は、メサ部１ａのパターン面Ｐ１が、水平面に対して一方向に傾いている様子を示す図である。具体的には、同じＹ位置に対して、＋Ｘ方向のＺ位置が、−Ｘ方向のＺ位置より高くなっている。そこで、パターン面Ｐ１が水平となるように、図３の矢印の方向に試料面を傾かせる。このようにすることで、光学系４と試料１との距離を一定にして、フォーカス変位量が一定となるようにすることができる。

【0044】

図１において、高さ補正部１３は、高さ測定部１２からの高さデータに基づいて、水平面からのパターン面の傾き量を求める。高さ制御部１４は、高さ補正部１３からの傾き量に基づいて、Ｚテーブル駆動装置１５を制御し、メサ部１ａの傾き量がゼロとなるように試料１を傾かせる。これにより、図３に示すように、パターン面Ｐ１を水平面に一致させて、光学系４と試料１との距離が一定になるようにすることができる。

【0045】

本実施の形態において、試料１は、Ｚテーブル２に設けられた支持部材により、３点で支持されることが好ましい。試料１を４点で支持する場合には、支持部材に対して高精度の高さ調整が必要となる。また、高さ調整が不十分であると、試料１が変形するおそれがある。これに対して、３点支持によれば、試料１の変形を最小限に抑えながら、試料１を支持することができる。ここで、支持部材は、例えば、頭面が球状のボールポイントを用いて構成される。３つの支持部材のうちの２つの支持部材は、試料１の四隅のうちの対角でない、隣接する二隅で試料１に接する。３つの支持部材のうちの残る１つの支持部材は、他の２つの支持部材が配置されていない二隅の間の領域に配置される。これらの支持部材の高さを調整することで、パターン面Ｐ１を水平面に一致させるように試料１を傾かせることが可能である。

【0046】

ところで、検査工程で気圧や温度が変化すると、メサ部１ａに照射される光の焦点位置が変わり、メサ部１ａの周縁部の高さデータが変動する。

【0047】

例えば、気圧が変化すると、空気の屈折率が変化する。これにより、物体の結像面、すなわち、焦点位置が変化してフォーカス変位を生じる。このため、上記の方法によって、試料面の傾きを変えてフォーカス変位量を一定にしても、気圧の変化でフォーカス変位量が変動してしまう。そこで、気圧の変化量を測定し、その値から経時的なフォーカス変位量を求めて、メサ部１ａの高さを補正する必要がある。

【0048】

図４は、気圧とフォーカス変位の各経時変化を示す一例である。この図から分かるように、気圧変化とフォーカス変位の変化との間には相関性がある。したがって、気圧変化を測定することで、フォーカス変位量を予測することができる。そこで、図１に示すように、気圧計１６の測定結果を気圧情報として高さ補正部１３へ送る。高さ補正部１３は、送られた気圧情報を基にフォーカス変位量を求める。次いで、このフォーカス変位量を用いて、高さ測定部１２からの高さデータを補正する。

【0049】

高さ制御部１４は、補正された高さデータを高さ補正部１３から受け取る。そして、この高さデータを基に、メサ部１ａの高さが目標値となるように、Ｚテーブル駆動装置１５を制御する。尚、目標値は、メサ部１ａに照射された光の焦点位置がパターン面に一致する高さとすることができる。

【0050】

また、本実施の形態では、気圧や温度による高さデータの補正を次の様にして行うこともできる。

【0051】

例えば、欠陥検査用の光をメサ部１ａ上で走査する際に、高さ測定部１２でメサ部１ａの高さデータを作成する。このとき、検査フレーム毎に高さデータの変動量を求める。検査フレームの１つにおけるメサ部１ａの高さの変動量が所定値以上である場合には、高さ補正部１３で高さデータを補正する。Ｚテーブル駆動装置１５は、補正された高さデータに基づいて、メサ部１ａの高さが目標値となるようにＺテーブル２の位置を調整する。そして、次の検査フレームを走査する。尚、メサ部１ａ上において、高さ測定の有効エリアは、段差部から所定の距離を置いた内側に設定される。

【0052】

図５は、欠陥検査用の光学画像の取得手順を説明する図である。

【0053】

メサ部１ａの検査領域は、図５に示すように、Ｙ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査フレームに仮想的に分割され、さらにその分割された各検査フレーム２０_１、２０_２、２０_３、２０_４、・・・が連続的に走査されるように、図１のＸＹテーブル３の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。そして、フォトダイオードアレイに、図５に示されるような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査フレーム２０_１における画像を取得した後、第２の検査フレーム２０_２における画像を今度は逆方向に移動しながら同様に走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査フレーム２０_３における画像を取得する場合には、第２の検査フレーム２０_２における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査フレーム２０_１における画像を取得した方向に、ＸＹテーブル３が移動する。尚、図５の斜線部分は、上記のようにして光学画像の取得が済んだ領域を模式的に表したものである。

【0054】

本実施の形態では、各検査フレーム２０_１、２０_２、２０_３、２０_４、・・・について、パターンの光学画像を得ながらメサ部１ａの高さを測定し、検査フレーム毎に高さデータの変位量を求める。そして、例えば、検査フレーム２０_１におけるメサ部１ａの高さの変動量が所定値以上である場合には、高さ補正部１３で高さデータを補正する。Ｚテーブル駆動装置１５は、補正された高さデータに基づいて、メサ部１ａの高さが目標値となるようにＺテーブル２の位置を調整する。そして、次の検査フレーム２０_２を走査する。

【0055】

さらに、本実施の形態では、検査を開始する度に、メサ部１ａの高さを測定し、その後で検査を行うようにしてもよい。

【0056】

このように、本実施の形態によれば、フォーカス変位量がパターン面内で一定となるように試料面を傾かせることで、光学系４と試料１との距離が一定になるようにすることができる。

【0057】

また、メサ部１ａに照射される光の焦点位置の経時的な変動量、すなわち、経時的なフォーカス変位量を求め、この値に基づいてＺテーブル２の位置を制御しながらパターンの光学画像を取得する。この方法によれば、試料１に対して正確な検査を行うことが可能となる。焦点位置の経時的な変動量を気圧の変化から求めれば、気圧変動による検査への影響を低減することができる。

【0058】

あるいは、パターンの光学画像を取得する際に、高さ測定部１２でメサ部１ａの高さデータを作成し、フレームの１つにおけるメサ部１ａの高さの測定値が所定値以上変動している場合には、測定値を補正し、得られた補正値に基づいてＺテーブル２の位置を調整した後、次のフレームにおけるメサ部１ａの高さを測定する。この方法によれば、検査工程時の温度変化によって、メサ部１ａに照射される光の焦点位置が変動しても、試料１に対して正確な検査を行うことが可能となる。

【0059】

図６は、本実施の形態における検査装置１００の構成図である。尚、検査装置１００は、図１のオートフォーカス装置を備えているが、欠陥検査のための光学系とＸＹテーブル３以外の部分については省略している。

【0060】

図６に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。

【0061】

光学画像取得部Ａは、第１の光源５と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能なＸＹテーブル３と、レンズ６，８，１０４と、ミラー７と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。尚、ＸＹテーブル３は、回転方向（θ方向）にも移動可能な構造とすることができる。

【0062】

制御部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹテーブル３は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータおよびＹ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。

【0063】

データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（設計画素データ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照画像の生成に用いられる。

【0064】

尚、本実施の形態の検査装置は、図６に示す構成要素以外に、試料１を検査するのに必要な他の公知要素が含まれていてもよい。例えば、後述するレビュー装置を検査装置自身が有していてもよい。

【0065】

図７は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。

【0066】

図７に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されて試料１に形成されるパターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置は、設計中間データ２０２を直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置の製造メーカー毎に、異なるフォーマットデータが用いられている。このため、設計中間データ２０２は、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に検査装置１００に入力される。この場合、フォーマットデータ２０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができる。

【0067】

図８は、検査工程を示すフローチャートである。尚、以下では、ダイ−トゥ−データベース方式による検査方法を述べる。したがって、検査対象の光学画像と比較される基準画像は、描画データ（設計パターンデータ）をベースに作成された参照画像である。但し、本発明の検査装置は、ダイ−トゥ−ダイ方式による検査方法にも適用可能であり、その場合の基準画像は、検査対象とは異なる光学画像になる。

【0068】

図８に示すように、検査工程は、光学画像取得工程（Ｓ１）と、設計パターンデータの記憶工程（Ｓ２）と、参照画像生成工程の一例となる展開工程（Ｓ３）およびフィルタ処理工程（Ｓ４）と、光学画像と参照画像の比較工程（Ｓ５）とを有する。

【0069】

＜光学画像取得工程＞
図８において、Ｓ１の光学画像取得工程では、図６の光学画像取得部Ａが、試料１の光学画像（測定データ）を取得する。ここで、光学画像は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画された試料１の画像である。光学画像の具体的な取得方法の一例を、図１および図６を用いて説明する。

【0070】

試料１は、Ｚテーブル２の上に載置される。Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３によって水平方向に移動可能である。具体的には、ＸＹテーブル３は、図６の制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、Ｘ方向とＹ方向に駆動する駆動系によって移動可能となっている。Ｘ軸モータとＹ軸モータには、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹテーブル３の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。また、ＸＹテーブル３上の試料１は、オートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出される。

【0071】

第１の光源５は、試料１に対して、欠陥検査用の光を照射する。第１の光源５から出射された光は、レンズ６を透過し、ミラー７によって向きを変えた後、レンズ８によって試料１の上に集光される。

【0072】

レンズ８と試料１との距離は、次のようにして一定に保たれる。

【0073】

図１において、第２の光源９は、試料１に対して、高さ測定用の光を照射する。第２の光源９から出射された光は、ミラー１０によって向きを変えて、試料１の上に照射される。次いで、この光は、試料１上で反射した後、ミラー１１によって高さ測定部１２に入射する。

【0074】

高さ測定部１２では、試料１の表面の高さデータが作成される。次いで、高さ補正部１３において、高さ測定部１２からの高さデータに基づいて、水平面、より詳しくは、試料１に照射される光の走査面に対する、メサ部１ａのパターン面の傾き量が求められる。次に、高さ制御部１４は、高さ補正部１３からの傾き量に基づいて、Ｚテーブル駆動装置１５を制御する。

【0075】

より詳しくは、高さ補正部１３は、高さ測定部１２からの高さデータに基づいて、水平面からのパターン面の傾き量を求める。高さ制御部１４は、高さ補正部１３からの傾き量に基づいて、Ｚテーブル駆動装置１５を制御し、メサ部１ａの傾き量がゼロとなるように試料１を傾かせる。これにより、図３に示すように、パターン面Ｐ１を水平面に一致させて、光学系４と試料１との距離が一定になるようにすることができる。また、検査中においては、例えば、気圧計１６の測定結果が高さ補正部１３へ送られる。高さ補正部１３は、送られた気圧情報を基にフォーカス変位量を求める。次いで、このフォーカス変位量を用いて、高さ測定部１２からの高さデータを補正する。高さ制御部１４は、補正された高さデータを高さ補正部１３から受け取る。そして、この高さデータを基に、メサ部１ａの高さが目標値となるように、Ｚテーブル駆動装置１５を制御する。これにより、フォーカス変位量が常に一定となるようにすることができる。

【0076】

図６に示すように、第１の光源５から照射されて試料１を透過した光は、レンズ１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像する。

【0077】

試料１の検査領域における光学画像の取得手順は、図５を用いて説明した通りである。そして、図６のフォトダイオードアレイ１０５上に結像したパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、画像センサが配置されている。本実施の形態の画像センサとしては、例えば、撮像素子としてのＣＣＤカメラを一列に並べたラインセンサが用いられる。ラインセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。ＸＹテーブル３がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによって試料１のパターンが撮像される。

【0078】

レンズ８と試料１との距離は、気圧や温度によって変化する。したがって、気圧や温度の変化量に応じて、高さデータに基づいて作成されたフォーカス変位量を補正する必要がある。例えば、図１の気圧計１６で測定された気圧情報を高さ補正部１３へ送り、それを基に、高さ測定部１２からの高さデータを補正する。高さ制御部１４は、補正されたフォーカス変位量を高さ補正部１３から受け取る。そして、このフォーカス変位量に基づいて、Ｚテーブル駆動装置１５を制御する。これにより、試料１のパターン面を水平面に一致させて、フォーカス変位量が常に一定となるようにすることができる。

【0079】

以上のようにして光学画像取得工程（Ｓ１）で得られた光学画像は、図６の比較回路１０８へ送られる。

【0080】

＜記憶工程＞
図８において、Ｓ２は記憶工程である。図６において、試料１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。

【0081】

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、例えば、図形の基準位置における座標、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義した図形データが格納される。

【0082】

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームに配置される。フレームは、例えば、幅が数百μｍであって、長さが試料１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域である。

【0083】

＜展開工程＞
図８のＳ３は展開工程である。この工程においては、図６の展開回路１１１が、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された試料１の設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。そして、このイメージデータは参照回路１１２に送られる。

【0084】

図形データとなる設計パターンデータが展開回路１１１に入力されると、展開回路１１１は、設計パターンデータを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。

【0085】

＜フィルタ処理工程＞
図８のＳ４はフィルタ処理工程である。この工程では、図６の参照回路１１２によって、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理が施される。

【0086】

図９は、フィルタ処理を説明する図である。

【0087】

図６のセンサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、レンズ１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果などによってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続的に変化するアナログ状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計パターンデータにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。

【0088】

＜比較工程＞
図８のＳ５は比較工程である。図６において、センサ回路１０６からの光学画像データは、比較回路１０８へ送られる。また、設計パターンデータも、展開回路１１１および参照回路１１２により参照画像データに変換されて比較回路１０８に送られる。

【0089】

比較回路１０８では，センサ回路１０６から送られた光学画像と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較され、誤差が所定の値を超えた場合にその箇所は欠陥と判定される。次いで、欠陥の座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像および参照画像とが、図７に示す検査結果２０５として、磁気ディスク装置１０９に保存される。

【0090】

尚、欠陥判定は、次の２種類の方法により行うことができる。１つは、参照画像における輪郭線の位置と、光学画像における輪郭線の位置との間に、所定の閾値寸法を超える差が認められる場合に欠陥と判定する方法である。他の１つは、参照画像におけるパターンの線幅と、光学画像におけるパターンの線幅との比率が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する方法である。この方法では、参照画像におけるパターン間の距離と、光学画像におけるパターン間の距離との比率を対象としてもよい。

【0091】

以上のようにして得られた検査結果２０５は、図７に示すように、レビュー装置５００に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。具体的には、検査結果２０５がレビュー装置５００に送られ、オペレータによるレビューによって修正の要否が判断される。このとき、オペレータは、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べてレビューする。

【0092】

レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの座標が観察できるように、試料１が載置されたテーブルを移動させながら、試料１の欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定の根拠となった光学画像と参照画像を確認できるよう、レビュー装置５００に備えられた計算機の画面上にこれらを並べて表示する。

【0093】

尚、検査装置１００にレビュー装置５００が備えられている場合には、検査装置１００の観察光学系を使って、試料１の欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像などは、図６に示す制御計算機１１０の画面を利用して表示される。

【0094】

レビュー工程を経て判別された欠陥情報は、図６の磁気ディスク装置１０９に保存される。そして、図７において、レビュー装置５００で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、試料１は、欠陥情報リスト２０７とともに、検査装置１００の外部装置である修正装置６００に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リスト２０７には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。

【0095】

実施の形態２．
図１０は、本実施の形態におけるオートフォーカス装置の構成を示す図である。このオートフォーカス装置は、検査対象面に段差部を有する試料、例えば、ナノインプリント技術で用いられるテンプレートなどの検査に好適である。

【0096】

図１０において、試料１は、垂直方向に移動可能なＺテーブル２の上に載置されている。また、Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３によって水平方向に移動可能である。ここで、試料１は、外周部よりも中央部分が突出したメサ構造を有し、パターンは、矩形状のメサ部１ａの上に形成されている。

【0097】

試料１の上方には、光学系４が配置されている。光学系４において、第１の光源５は、試料１に対して、欠陥検査用の光を照射する。第１の光源５から出射された光は、レンズ６を透過し、ミラー７によって向きを変えた後、レンズ８によって試料１の上に集光される。試料１の下方には、（図示されない）フォトダイオードアレイが配置されており、試料１を透過した光は、フォトダイオードアレイに結像して、後述する光学画像が生成される。

【0098】

また、光学系４において、第２の光源９は、試料１に対して、高さ測定用の光を照射する。第２の光源９から出射された光は、ミラー１０によって向きを変えて、試料１の上に照射される。次いで、この光は、試料１上で反射した後、ミラー１１によって高さ測定部１２に入射する。尚、図１０では、第２の光源９から出射された光を試料１上に収束させる投光レンズと、試料１上で反射した光を受けて収束させる受光レンズを省略している。

【0099】

高さ測定部１２は、図示されない受光素子を有している。受光素子としては、例えば、位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＰＳＤ）が用いられる。

【0100】

高さ測定部１２において、受光素子から出力された信号は、Ｉ/Ｖ変換アンプで電流値から電圧値に変換される。その後、非反転増幅アンプによって適切な電圧レベルに増幅された後、Ａ/Ｄ変換部でデジタルデータに変換され、受光素子で検出した光の位置に応じた試料１の表面の高さデータが作成される。

【0101】

高さ測定部１２で作成された高さデータは、制御ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１へ送られる。制御ＣＰＵ２１は、検査対象がメサ部を有するか否かによって異なる信号を生成する。この信号は、切替制御信号として、信号切替部２２へ送られる。本実施の形態では、試料１がメサ部１ａを有するので、制御ＣＰＵ２１からＺマップ作成部２３へ高さデータが送られるように、制御ＣＰＵ２１から信号切替部２２へ切替制御信号が送られる。一方、メサ部を有しない試料を検査する場合には、制御ＣＰＵ２１から高さ制御部２４へ高さデータが送られるように、制御ＣＰＵ２１から信号切替部２２へ切替制御信号が送られる。

【0102】

制御ＣＰＵ２１からＺマップ作成部２３へ高さデータが送られると、Ｚマップ作成部２３において、高さデータを基にＺマップ（高さマップ）が作成される。

【0103】

図１１は、試料１の模式図である。メサ部１ａの四隅にある４つの矢印は、高さ測定位置を表しており、また、各矢印の長さの差は、各測定位置における高さデータの差を反映したものとなっている。高さ測定位置は、周縁部であれば四隅に限られるものではなく、測定数も４点に限られるものではない。

【0104】

図１０のＺマップ作成部２３では、高さ測定部１２で作成されたメサ部１ａの四隅の高さデータを線形補間してＺマップを作成する。図１２の黒丸は、高さ測定部１２で測定された高さデータである。一方、図１２の白丸は、測定値を基に線形補間によって得られた高さデータである。そして、四隅で測定した高さデータと、線形補間によって得られた高さデータとを結んだ点線がＺマップである。

【0105】

図１０において、Ｚマップ作成部２３で作成されたＺマップのデータは、高さ補正部２５へ送られる。また、高さ補正部２５へは、制御ＣＰＵ２１から高さデータも送られる。さらに、気圧計１６からの気圧情報と、レーザ干渉計２６によって測定されたＸＹテーブル３の位置情報も、それぞれ高さ測定部２５へ送られる。

【0106】

図１３は、高さ補正部２５でのデータの流れを示す図である。高さ補正部２５には、図１０のＺマップ作成部２３からＺマップのデータが入力される。Ｚマップを用いて、高さ補正をすることにより、メサ部１ａのパターン面が水平面に対して一方向に傾いている場合だけでなく、パターン面が捩れている場合にも、光学系４と試料１との距離が一定になるようにすることができる。

【0107】

検査工程で気圧や温度が変化すると、メサ部１ａに照射される光の焦点位置が経時的に変わり、メサ部１ａの四隅の高さデータが変動する。このため、気圧や温度の変化に応じてＺマップのデータを補正する必要がある。本実施の形態では、制御ＣＰＵ２１からの高さデータと、気圧計１６からの気圧情報によって、Ｚマップのデータを補正する。具体的には、制御ＣＰＵ２１から、検査フレーム毎に求めた高さデータが入力されると、目標値、例えば、メサ部１ａに照射された光の焦点位置がパターン面に一致する高さとの差分（補正量１）が算出される。また、気圧計１６から気圧情報が入力されると、メサ部１ａに照射される光の焦点位置の気圧による変動量（補正量２）が求められる。より詳しくは、（実施の形態１の図４で説明したような）気圧とフォーカス変位の関係を基に、気圧計１６で測定した気圧から補正量２を求める。

【0108】

上記のようにして得られた補正量１と補正量２を用いて、レーザ干渉計２６によって測定されたＸＹテーブル３の位置情報に対応する、Ｚマップのデータを補正する。補正された高さデータは、高さ制御部２４へ送られる。

【0109】

図１０において、高さ制御部２４は、高さ補正部２５からの補正された高さデータに基づいて、Ｚテーブル駆動装置２７を制御する。これにより、光学系４と試料１との距離が一定に保たれた状態で検査を行うことができる。尚、メサ部を有しない試料を検査する場合には、制御ＣＰＵ２１から高さ制御部２４へ高さデータが送られ、高さ制御部２４は、この高さデータに基づいてＺテーブル駆動装置２７を制御する。

【0110】

本実施の形態における検査装置は、図１０のオートフォーカス装置を備えているが、それ以外の構成は、実施の形態１で説明した図６の検査装置１００と同様である。

【0111】

すなわち、本実施の形態の検査装置は、図６の検査装置１００と同様に、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。

【0112】

光学画像取得部Ａは、図６に示す、第１の光源５と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能なＸＹテーブル３と、レンズ６，８，１０４と、ミラー７と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。尚、ＸＹテーブル３は、回転方向（θ方向）にも移動可能な構造とすることができる。

【0113】

制御部Ｂの動作も図６の検査装置１００と同様である。すなわち、図６を用いて説明すると、以下の通りとなる。

【0114】

検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹテーブル３は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータおよびＹ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。

【0115】

データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（設計画素データ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照画像の生成に用いられる。

【0116】

尚、本実施の形態の検査装置は、上記以外に、試料１を検査するのに必要な他の公知要素が含まれていてもよい。例えば、レビュー装置を検査装置自身が有していてもよい。

【0117】

図１４は、本実施の形態における検査工程を示すフローチャートである。尚、以下では、ダイ−トゥ−データベース方式による検査方法を述べる。したがって、検査対象の光学画像と比較される基準画像は、描画データ（設計パターンデータ）をベースに作成された参照画像である。但し、本発明の検査装置は、ダイ−トゥ−ダイ方式による検査方法にも適用可能であり、その場合の基準画像は、検査対象とは異なる光学画像になる。

【0118】

図１４に示すように、検査工程は、光学画像取得工程（Ｓ１１）と、設計パターンデータの記憶工程（Ｓ２）と、参照画像生成工程の一例となる展開工程（Ｓ３）およびフィルタ処理工程（Ｓ４）と、光学画像と参照画像の比較工程（Ｓ５）とを有する。尚、Ｓ２〜Ｓ５の各工程は、実施の形態１の図８と同様であるので、説明を省略する。

【0119】

図１４において、Ｓ１１の光学画像取得工程では、試料１の光学画像（測定データ）が取得される。ここで、光学画像は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画された試料１の画像である。

【0120】

実施の形態１で述べた図５を用いて、欠陥検査用の光学画像の取得手順を説明する。

【0121】

メサ部１ａの検査領域は、図５に示すように、Ｙ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査フレームに仮想的に分割され、さらにその分割された各検査フレーム２０_１、２０_２、２０_３、２０_４、・・・が連続的に走査されるように、図１のＸＹテーブル３の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。そして、フォトダイオードアレイに、図５に示されるような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査フレーム２０_１における画像を取得した後、第２の検査フレーム２０_２における画像を今度は逆方向に移動しながら同様に走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査フレーム２０_３における画像を取得する場合には、第２の検査フレーム２０_２における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査フレーム２０_１における画像を取得した方向に、ＸＹテーブル３が移動する。尚、図５の斜線部分は、上記のようにして光学画像の取得が済んだ領域を模式的に表したものである。

【0122】

本実施の形態では、各検査フレーム２０_１、２０_２、２０_３、２０_４、・・・について、検査フレーム毎に、検査フレームを走査しながらメサ部１ａの高さを測定した後、この検査フレームに対応するＺマップの高さデータと比較し、Ｚマップの高さデータからの変位量（差分）を求める。そして、例えば、検査フレーム２０_１におけるメサ部１ａの高さの変位量（差分）がＺマップの高さデータに対して所定値以上である場合には、次の検査フレーム２０_２を検査する際に、高さ補正部２５で変位量（差分）がゼロになるように、高さデータを補正する。具体的には、Ｚテーブル駆動装置１５により、補正された高さデータに基づいて、メサ部１ａの高さが目標値となるようにＺテーブル２の位置を調整した後、次の検査フレーム２０_２を走査する。

【0123】

次に、光学画像の具体的な取得方法の一例を、図１０および図１３を用いて説明する。

【0124】

図１０に示すように、試料１は、Ｚテーブル２の上に載置される。Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３によって水平方向に移動可能である。具体的には、ＸＹテーブル３は、図６と同様に、制御計算機の制御の下、テーブル制御回路によって駆動され、Ｘ方向とＹ方向に駆動する駆動系によって移動可能となっている。ＸＹテーブル３の移動位置は、レーザ干渉計２６により測定され、高さ補正部２５と位置回路に送られる。

【0125】

第１の光源５は、試料１に対して、欠陥検査用の光を照射する。第１の光源１から出射された光は、レンズ６を透過し、ミラー７によって向きを変えた後、レンズ８によって試料１の上に集光される。

【0126】

レンズ８と試料１との距離は、次のようにして一定に保たれる。

【0127】

図１０において、第２の光源９は、試料１に対して、高さ測定用の光を照射する。第２の光源９から出射された光は、ミラー１０によって向きを変えて、試料１の上に照射される。次いで、この光は、試料１上で反射した後、ミラー１１によって高さ測定部１２に入射する。

【0128】

高さ測定部１２では、試料１の表面の高さデータが作成される。作成された高さデータは、制御ＣＰＵ２１へ送られる。制御ＣＰＵ２１は、検査対象がメサ部を有するか否かによって異なる信号を生成する。この信号は、切替制御信号として、信号切替部２２へ送られる。本実施の形態では、試料１がメサ部１ａを有するので、制御ＣＰＵ２１からＺマップ作成部２３へ高さデータが送られるように、制御ＣＰＵ２１から信号切替部２２へ切替制御信号が送られる。一方、メサ部を有しない試料を検査する場合には、制御ＣＰＵ２１から高さ制御部２４へ高さデータが送られるように、制御ＣＰＵ２１から信号切替部２２へ切替制御信号が送られる。

【0129】

制御ＣＰＵ２１からＺマップ作成部２３へ高さデータが送られると、Ｚマップ作成部２３において、高さデータを基にＺマップが作成される。作成されたＺマップのデータは、高さ補正部２５へ送られる。また、高さ補正部２５へは、制御ＣＰＵ２１から高さデータも送られる。さらに、気圧計１６からの気圧情報と、レーザ干渉計２６によって測定されたＸＹテーブル３の位置情報も、それぞれ高さ測定部２５へ送られる。

【0130】

図１３に示すように、制御ＣＰＵ２１から高さデータが入力されると、目標となる高さデータとの差分（補正量１）が算出される。また、気圧計１６から気圧情報が入力されると、気圧による高さの変動量（補正量２）が算出される。そして、得られた補正量１と補正量２を用いて、レーザ干渉計２６によって測定されたＸＹテーブル３の位置情報に対応する、Ｚマップのデータを補正する。補正データは、高さ制御部２４へ送られる。

【0131】

次いで、高さ制御部２４は、高さ補正部２５からの補正データに基づいて、Ｚテーブル駆動装置２７を制御する。これにより、光学系４と試料１との距離が一定に保たれた状態で検査を行うことができる。

【0132】

図１０において、第１の光源５から照射されて試料１を透過した光は、試料１の下方に配置されたフォトダイオードアレイ（図示せず）に光学像として結像する。尚、試料１の検査領域における光学画像の取得手順は、実施の形態１で説明したのと同様である。

【0133】

すなわち、フォトダイオードアレイ上に結像したパターンの像は、フォトダイオードアレイによって光電変換され、さらにセンサ回路によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイには、画像センサが配置されている。本実施の形態の画像センサとしては、例えば、撮像素子としてのＣＣＤカメラを一列に並べたラインセンサが用いられる。ラインセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。本実施の形態では、例えば、図１０のＸＹテーブル３がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによって試料１のパターンが撮像される。

【0134】

以上のようにして光学画像取得工程（Ｓ１１）で得られた光学画像は、比較回路へ送られる。また、試料１の設計パターンデータも、展開回路および参照回路により参照画像データに変換されて比較回路に送られる。

【0135】

比較回路では，センサ回路から送られた光学画像と、参照回路で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較され、誤差が所定の値を超えた場合にその箇所は欠陥と判定される。次いで、欠陥の座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像および参照画像とが、検査結果として磁気ディスク装置に保存される。

【0136】

尚、欠陥判定は、次の２種類の方法により行うことができる。１つは、参照画像における輪郭線の位置と、光学画像における輪郭線の位置との間に、所定の閾値寸法を超える差が認められる場合に欠陥と判定する方法である。他の１つは、参照画像におけるパターンの線幅と、光学画像におけるパターンの線幅との比率が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する方法である。この方法では、参照画像におけるパターン間の距離と、光学画像におけるパターン間の距離との比率を対象としてもよい。

【0137】

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

【0138】

また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査方法または検査装置は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0139】

１ 試料
１ａ メサ部
２ Ｚテーブル
３ ＸＹテーブル
４ 光学系
５ 第１の光源
６，８，１０４ レンズ
７，１０，１１ ミラー
９ 第２の光源
１２ 高さ測定部
１３，２５ 高さ補正部
１４，２４ 高さ制御部
１５，２７ Ｚテーブル駆動装置
１６ 気圧計
２０_１，２０_２，２０_３，２０_４ 検査フレーム
２１ 制御ＣＰＵ
２２ 信号切替部
２３ Ｚマップ作成部
２６ レーザ干渉計
１００ 検査装置
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ フレキシブルディスク装置
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１３０ オートローダ
２０１ ＣＡＤデータ
２０２ 設計中間データ
２０３ フォーマットデータ
２０５ 検査結果
２０７ 欠陥情報リスト
５００ レビュー装置
６００ 修正装置

【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】

【図14】