JPH11183393A - パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法 - Google Patents

パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法

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JPH11183393A
JPH11183393A JP10063047A JP6304798A JPH11183393A JP H11183393 A JPH11183393 A JP H11183393A JP 10063047 A JP10063047 A JP 10063047A JP 6304798 A JP6304798 A JP 6304798A JP H11183393 A JPH11183393 A JP H11183393A
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陽子 宮▲崎▼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査速度の高速化、装置の簡略化、検査対象
の拡大等を実現するパターン欠陥検査装置、及びパター
ン欠陥検査方法を得る。 【解決手段】 相関回路２４は基準画像記憶部２２に記
憶されている複数の基準画像の中から、検出画像記憶部
２３に記憶されている検出画像と最も相関の高いものを
選び出し、その基準画像を差分回路２５に入力する。差
分回路２５は相関回路２４から入力された基準画像と検
出画像記憶部２３から入力された検出画像とに基づいて
両者の差分画像を作成する。欠陥判定回路２６には差分
回路２５から差分画像が入力され、欠陥判定回路２６は
その差分画像に基づいて被検ウエハ４１に存在する欠陥
の位置や大きさ等の判定を行う。そして、その判定結果
は欠陥情報加工部２７に入力され、欠陥情報として出力
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回
路、プラズマディスプレイ、液晶パネル等の物品の表面
に形成された規則的構造の欠陥、即ち、異物の存在や製
造過程におけるプロセス装置自身の発塵に起因する物品
のパターン欠陥を検査するパターン欠陥検査装置、及び
パターン欠陥検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２４は、従来のパターン欠陥検査装置
の一例として、平成８年第２５０６７２５号特許公報に
記載されたパターン欠陥検査装置の構成を示す図であ
る。図２４において、１０１はレーザ光源、１０２はレ
ーザ光を拡大するコリメータ、１０３は拡大された平行
光線、１１１，１１２はハーフミラー、１０４は載置台
１２０の載置面上に載置された被検ウエハ、１２０は被
検ウエハ１０４を載置するための載置台である。この載
置台１２０は、載置面の煽り角をそれぞれ縦方向、横方
向に調整するための煽り角調整機構１１６，１１７と、
載置面の回転角を調整するための回転角調整機構１１８
とを備えている。１０５は被検ウエハ１０４の表面パタ
ーンからの反射回折光を集光し、この反射回折光のパタ
ーンを結像するフーリエ変換レンズ、１０６はフーリエ
変換レンズ１０５によって集光された反射回折光のパタ
ーンの結像位置に配置された欠陥検出用ＩＴＶカメラ、
１０７は被検ウエハ１０４の表面パターンのうち、正常
パターンからの反射回折光を遮断する空間フィルタであ
り、フーリエ変換レンズ１０５の後焦点位置に配置され
ている。１０８はＩＴＶカメラ１０６からの出力信号を
処理して被検ウエハ１０４の欠陥位置を検出する信号処
理装置である。１１３はフーリエ変換レンズ１０５の後
焦点位置における反射回折光のパターンをハーフミラー
１１２を介して検出するＩＴＶカメラ、１１４はＩＴＶ
カメラ１１３の検出出力を受けて被検ウエハ１０４の正
常パターンからの反射回折光のパターンと上記空間フィ
ルタ１０７の遮断パターンとの位置ずれ量を算出し、煽
り角調整機構１１６，１１７及び回転角調整機構１１８
に補正指令を発する制御装置、１１５は被検ウエハ１０
４のパターン欠陥を表示する表示装置である。
【０００３】次に動作について説明する。レーザ光源１
０１から照射されたレーザ光は、コリメータ１０２によ
って拡大され、ハーフミラー１１１で反射されて被検ウ
エハ１０４に照射される。被検ウエハ１０４からの反射
回折光はハーフミラー１１１を透過し、フーリエ変換レ
ンズ１０５で集光された後、ハーフミラー１１２によっ
て２つに分離される。そのうちの一方は空間フィルタ１
０７に至り、他方はＩＴＶカメラ１１３に入光する。こ
こで空間フィルタ１０７及びＩＴＶカメラ１１３はとも
にフーリエ変換レンズ１０５の後焦点位置に配置されて
いるため、空間フィルタ１０７上の反射回折光のパター
ンは、ＩＴＶカメラ１１３で検出される反射回折光のパ
ターンと等しいものとなる。
【０００４】空間フィルタ１０７には、被検ウエハ１０
４の正常パターンからの反射回折光を遮断するための反
射回折光遮断パターンが全面に形成されている。従っ
て、被検ウエハ１０４の正常パターンからの反射回折光
のパターンと、空間フィルタ１０７の遮断パターンとの
位置合わせがなされた状態において、空間フィルタ１０
７に至った被検ウエハ１０４からの反射回折光のうち、
正常パターンからの反射回折光は空間フィルタ１０７で
遮断され、欠陥からの反射回折光は空間フィルタ１０７
を透過する。そして、空間フィルタ１０７を透過した欠
陥からの反射回折光はＩＴＶカメラ１０６によって受光
され、検出された欠陥信号が信号処理装置１０８に入力
され、ここで欠陥位置の検出等が行われる。
【０００５】次に、被検ウエハ１０４の正常パターンか
らの反射回折光のパターンと、空間フィルタ１０７の遮
断パターンとのマッチングについて説明する。まず、空
間フィルタ１０７の作製時において、サンプルウエハか
らの反射回折光を用いて写真乾板を露光する際に、サン
プルウエハからの反射回折光のパターンをハーフミラー
１１２及びＩＴＶカメラ１１３を介して制御装置１１４
に取り込み、その記憶部に記憶しておく。次に検査時に
おいて、被検ウエハ１０４の正常パターンからの反射回
折光のパターンをハーフミラー１１２及びＩＴＶカメラ
１１３を介して制御装置１１４に取り込み、制御装置１
１４は、この取り込んだパターンと前記記憶したパター
ンとを比較する。そして、縦方向、横方向の位置ずれ距
離及び位置ずれ角を算出し、これらの値に基づいて縦方
向、横方向煽り角調整機構１１６，１１７及び回転角調
整機構１１８を駆動してその位置を補正する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のパターン欠陥検査装置では、被検ウエハ１０４の正
常パターンからの反射回折光のパターンと空間フィルタ
１０７の遮断パターンとの間にずれが生じた場合、煽り
角調整機構１１６，１１７を駆動して煽り角を補正して
いたため、煽り角の変動が大きい大面積のウエハを検査
する場合は、その補正量も大きくなるため、検査速度が
遅くなるという問題があった。
【０００７】しかも、正常パターンからの反射回折光の
パターンと空間フィルタ１０７の遮断パターンとの間に
ずれが生じた場合、常に煽り角の補正を行っていたた
め、補正回数や補正量が多く、検査速度の高速化を図る
ことが困難であるという問題もあった。
【０００８】また、載置台１２０に煽り角調整機構１１
６，１１７を設ける必要があったため、載置台１２０の
構造が複雑になり、載置台１２０の背が高くなった場合
には欠陥検出位置決め精度が低下するという問題もあっ
た。
【０００９】また、正常パターンからの反射回折光のパ
ターンと空間フィルタ１０７の遮断パターンとをマッチ
ングさせる補正量を決定するために、ハーフミラー１１
２、ＩＴＶカメラ１１３、制御装置１１４を新たに設け
なければならず、装置が複雑になるという問題もあっ
た。
【００１０】さらに、被検ウエハ１０４の中央部、即ち
左右両方向にパターンが充分に繰り返されている部分で
は、正常パターンからの反射回折光のほとんどが空間フ
ィルタ１０７によって遮断されるため検査を行うことが
できるが、被検ウエハ１０４の端部やコーナー部分、あ
るいは孤立パターンやロジックパターン等、パターンが
充分に繰り返されず、繰り返し領域とみなされない領域
が存在する部分については、正常パターンからの反射回
折光であっても空間フィルタ１０７を透過するため検査
を行うことができず、検査対象が制限されるという問題
もあった。
【００１１】さらに、正常パターンからの反射回折光は
空間フィルタ１０７によって完全に遮断されるとの仮定
の下、ＩＴＶカメラ１０６及び信号処理装置１０８によ
って得られる検出画像内における輝点は、全て欠陥から
の反射回折光に起因するものと判断し、これに基づいて
欠陥を検出するというアルゴリズムをとっていたため、
空間フィルタ１０７が原点位置から少しでもずれた場合
や、被検ウエハ１０４の反りに起因して正常パターンか
らの反射回折光の反射角がずれた場合は、正常パターン
からの反射回折光が空間フィルタ１０７によって完全に
遮断されることなく空間フィルタ１０７を透過し、迷光
となってＩＴＶカメラ１０６によって受光されて欠陥と
して誤って検出される結果、検出精度が低下したり検査
ができなくなるという問題もあった。
【００１２】この発明はこのような問題を解決するため
に成されたものであり、検査速度の高速化、装置の簡略
化、検査対象の拡大等を実現するパターン欠陥検査装
置、及びパターン欠陥検査方法を得ることを目的とする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項１
に係るパターン欠陥検査装置は、被検物の表面に規則的
に配列されたパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検
査装置であって、被検物に平行光を照射する光照射部
と、被検物からの反射回折光を集光するレンズと、レン
ズの後焦点位置に配置され、被検物の正常パターンから
の反射回折光を遮断するフィルタと、フィルタを透過し
た反射回折光を受光して検出画像を得る第１の検出部
と、複数の基準画像を記憶する記憶部と、検出画像と基
準画像との差を以て差分画像を得る画像処理部と、複数
の基準画像のうち検出画像に最も近似しているものと検
出画像とから得られる最適差分画像に基づいて欠陥を認
識する欠陥認識部とを備え、基準画像は、光軸に垂直な
平面内においてフィルタを原点位置から段階的に移動さ
せつつ、欠陥のないサンプルからの反射回折光を第１の
検出部で受光し、像として検出することにより得られる
ものである。
【００１４】また、この発明のうち請求項２に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、請求項１記載のパターン欠陥検査
装置であって、平行光は、被検物に対して斜方から照射
されることを特徴とするものである。
【００１５】また、この発明のうち請求項３に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、請求項１記載のパターン欠陥検査
装置であって、画像処理部は、基準画像と検出画像との
相関を調べる相関回路を複数有することを特徴とするも
のである。
【００１６】また、この発明のうち請求項４に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、請求項１記載のパターン欠陥検査
装置であって、被検物の煽り角を補正する煽り角調整機
構をさらに備え、煽り角調整機構による補正量は、前記
最適差分画像を与える基準画像を得る際にフィルタを移
動した移動量を煽り角に変換して得られることを特徴と
するものである。
【００１７】また、この発明のうち請求項５に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、請求項１記載のパターン欠陥検査
装置であって、平面内においてフィルタの位置を補正す
るフィルタ駆動機構をさらに備え、フィルタ駆動機構に
よる補正量は、最適差分画像を与える基準画像を得る際
にフィルタを移動した移動量として得られることを特徴
とするものである。
【００１８】また、この発明のうち請求項６に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、被検物の表面に規則的に配列され
たパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であ
って、被検物に第１の平行光を照射する光照射部と、被
検物からの反射回折光を集光するレンズと、レンズの後
焦点位置に配置され、被検物の正常パターンからの反射
回折光を遮断するフィルタと、フィルタを透過した反射
回折光を受光して検出画像を得る検出部と、被検物の煽
り角を補正する煽り角調整機構、及び光軸に垂直な平面
内においてフィルタの位置を補正するフィルタ駆動機構
のうち少なくともいずれか一方とを備え、フィルタは、
欠陥のないサンプルに第２の平行光を照射し、後焦点位
置に配置された写真乾板をサンプルからの反射回折光で
露光することにより得られ、第１の平行光の口径は、第
２の平行光の口径よりも大きいことを特徴とするもので
ある。
【００１９】また、この発明のうち請求項７に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、被検物の表面に規則的に配列され
たパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であ
って、被検物に平行光を照射する光照射部と、被検物か
らの反射回折光を集光するレンズと、レンズの後焦点位
置に配置され、被検物の正常パターンからの反射回折光
を遮断するフィルタと、フィルタを透過した反射回折光
を受光する第１の検出部と、第１の検出部での反射回折
光の光量を検出する第２の検出部と、被検物の煽り角を
補正する煽り角調整機構、及び光軸に垂直な平面内にお
いてフィルタの位置を補正するフィルタ駆動機構のうち
少なくともいずれか一方とを備え、煽り角調整機構及び
フィルタ駆動機構による補正は、光量が予め設定したし
きい値を超えた場合に実行されるものである。
【００２０】また、この発明のうち請求項８に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、被検物の表面に規則的に配列され
たパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であ
って、被検物に平行光を照射する光照射部と、被検物か
らの反射回折光を集光するレンズと、レンズの後焦点位
置に配置され、被検物の正常パターンからの反射回折光
を遮断するフィルタと、フィルタを透過した反射回折光
を受光して検出画像を得る検出部と、レンズと、フィル
タと、検出部とから成る光学系を移動するための光学系
駆動機構とを備えるものである。
【００２１】また、この発明のうち請求項９に係るパタ
ーン欠陥検査装置は、請求項１，２，３，４，５，７，
８のいずれか一つに記載のパターン欠陥検査装置であっ
て、光照射部は、発散角が１００ミリラディアン以下の
レーザ光を照射するレーザ光源によって構成され、パタ
ーンの最小繰り返し単位は、レーザ光の径に比べて相対
的にほぼ同一かそれよりも小さいことを特徴とするもの
である。
【００２２】また、この発明のうち請求項１０に係るパ
ターン欠陥検査方法は、被検物の表面に規則的に配列さ
れたパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法で
あって、被検物に平行光を照射する工程と、被検物から
の反射回折光をレンズを用いて集光する工程と、レンズ
の後焦点位置に配置されたフィルタによって、被検物の
正常パターンからの反射回折光を遮断する工程と、フィ
ルタを透過した反射回折光を受光して検出画像を得る工
程と、予め複数の基準画像を準備しておく工程と、検出
画像と基準画像との差を以て差分画像を得る工程と、複
数の基準画像のうち検出画像に最も近似しているものと
検出画像とから得られる最適差分画像に基づいて欠陥を
認識する工程とを備え、基準画像は、光軸に垂直な平面
内においてフィルタを原点位置から段階的に移動させつ
つ、欠陥のないサンプルからの反射回折光を受光し、像
として検出することにより得られるものである。
【００２３】また、この発明のうち請求項１１に係るパ
ターン欠陥検査方法は、請求項１０記載のパターン欠陥
検査方法であって、基準画像は、サンプルの基本パター
ンの第１範囲に関して複数の基準画像を得た後、サンプ
ルを移動し、第２範囲に関して複数の基準画像を得るこ
とにより得られることを特徴とするものである。
【００２４】また、この発明のうち請求項１２に係るパ
ターン欠陥検査方法は、請求項１０記載のパターン欠陥
検査方法であって、フィルタは、後焦点位置に配置され
た写真乾板をサンプルの基本パターンの第１範囲からの
反射回折光で露光した後、サンプル及び写真乾板を移動
し、写真乾板を第２範囲からの反射回折光で露光するこ
とによって作製されることを特徴とするものである。
【００２５】また、この発明のうち請求項１３に係るパ
ターン欠陥検査方法は、請求項１０記載のパターン欠陥
検査方法であって、最適差分画像は、差分画像を、明る
さを一軸、画素数を他軸とする２軸の明るさヒストグラ
ムに変換する工程と、それぞれの明るさヒストグラムに
おける最初の右下がり勾配を直線に近似する工程とを経
て、直線の傾き量の絶対値が最大となる明るさヒストグ
ラムを与える差分画像として得られ、直線と一軸との交
点よりも明るい範囲内において設定したしきい値よりも
明るい画素を欠陥として認識することを特徴とするもの
である。
【００２６】また、この発明のうち請求項１４に係るパ
ターン欠陥検査方法は、請求項１０記載のパターン欠陥
検査方法であって、被検物の煽り角を補正する工程をさ
らに備え、煽り角の補正量は、最適差分画像を与える基
準画像を得る際にフィルタを移動した移動量を煽り角に
変換して得られることを特徴とするものである。
【００２７】また、この発明のうち請求項１５に係るパ
ターン欠陥検査方法は、請求項１０記載のパターン欠陥
検査方法であって、平面内においてフィルタの位置を補
正する工程をさらに備え、位置の補正量は、最適差分画
像を与える基準画像を得る際にフィルタを移動した移動
量として得られることを特徴とするものである。
【００２８】また、この発明のうち請求項１６に係るパ
ターン欠陥検査方法は、被検物の表面に規則的に配列さ
れたパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法で
あって、被検物に第１の平行光を照射する工程と、被検
物からの反射回折光をレンズを用いて集光する工程と、
レンズの後焦点位置に配置されたフィルタによって、被
検物の正常パターンからの反射回折光を遮断する工程
と、フィルタを透過した反射回折光を受光して検出画像
を得る工程と、被検物の煽り角を補正する工程、及び光
軸に垂直な平面内においてフィルタの位置を補正する工
程のうち少なくともいずれか一方とを備え、フィルタ
は、欠陥のないサンプルに第２の平行光を照射し、後焦
点位置に配置された写真乾板をサンプルからの反射回折
光で露光することにより得られ、第１の平行光の口径
は、第２の平行光の口径よりも大きいことを特徴とする
ものである。
【００２９】また、この発明のうち請求項１７に係るパ
ターン欠陥検査方法は、被検物の表面に規則的に配列さ
れたパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法で
あって、被検物に平行光を照射する工程と、被検物から
の反射回折光をレンズを用いて集光する工程と、レンズ
の後焦点位置に配置されたフィルタによって、被検物の
正常パターンからの反射回折光を遮断する工程と、フィ
ルタを透過した反射回折光を受光して検出画像を得る工
程と、フィルタを透過した反射回折光の光量を検出する
工程と、被検物の煽り角を補正する工程、及び光軸に垂
直な平面内においてフィルタの位置を補正する工程のう
ち少なくともいずれか一方とを備え、煽り角の補正及び
フィルタの位置の補正は、光量が予め設定したしきい値
を超えた場合に実行されるものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１に係るパターン欠陥検査装置の構成を示す
図である。図１において、１はレーザ光源、２はレーザ
光源１から照射されたレーザ光を拡大して平行光とする
コリメータ、３０はコリメータ２によって拡大されたレ
ーザ光をサンプルウエハ４０又は被検ウエハ４１に照射
するためのハーフミラーである。ここで４０はパターン
欠陥のないサンプルウエハ、４１はパターン欠陥検査の
対象となる被検ウエハである。５はサンプルウエハ４０
又は被検ウエハ４１を載置する載置台であり、被検ウエ
ハ４１の角度ずれを補正するための回転角調整機構（図
１には示さない。）を備えているものとする。６はサン
プルウエハ４０又は被検ウエハ４１からの反射回折光を
集光するフーリエ変換レンズ、７はフーリエ変換レンズ
６の後焦点位置に配置された空間フィルタである。８は
空間フィルタ７を透過してきた反射回折光を受光し、こ
れを画像として検出する検出部であり、半導体デバイス
あるいは光電管によって構成されている。９は画像を記
憶する画像記憶部、１０は画像処理部、１１は被検ウエ
ハ４１の欠陥の位置や大きさを欠陥情報として認識する
欠陥認識部、１２は欠陥情報を制御データとして装置外
部（例えば量産ラインのホストサーバ等）に送出する主
制御部、１３は空間フィルタ７を駆動する空間フィルタ
駆動機構、１４は主制御部１２からの制御データに基づ
いて空間フィルタ７の駆動量を算出し、これを空間フィ
ルタ駆動機構１３に伝える空間フィルタ制御部、１５は
被検ウエハ４１の被検位置と検出部８の像検出有効領域
とを相対的に動かすために載置台５を駆動する載置台駆
動機構、１６は主制御部１２からの制御データに基づい
て載置台５の制御量を算出し、これを載置台駆動機構１
５に伝える載置台制御部、１７は作業内容や検査条件の
指示を入力するための入力端末、１８は被検ウエハ４１
の欠陥を観察したり検査結果を表示するための表示装置
である。
【００３１】本論に入るに先立ち、まず空間フィルタ７
の作製について説明する。図２は、空間フィルタ７の作
製方法を説明するための図である。サンプルウエハ４０
を載置台５上に位置決めして載置し、フーリエ変換レン
ズ６の後焦点位置に写真乾板１９を配置する。そして、
この状態でレーザ光源１からレーザ光を照射すると、サ
ンプルウエハ４０の正常パターンからの反射回折光によ
ってこの写真乾板１９が露光される。その後、露光され
た写真乾板１９をネガに現像することによって空間フィ
ルタ７が作製される。図３は、このように作製された空
間フィルタ７を示す図である。正常パターンからの反射
回折光を遮断する遮断パターン２０が全面に形成されて
いることが分かる。
【００３２】以下、図１に示すパターン欠陥検査装置を
用いたパターン欠陥検査方法について順に説明する。図
４は、かかるパターン欠陥検査方法を説明するための図
である。まず初めに、サンプルウエハ４０を載置台５上
に載置した状態でレーザ光源１からレーザ光を照射す
る。このレーザ光はコリメータ２によって拡大され、ハ
ーフミラー３０で反射されてサンプルウエハ４０に照射
される。サンプルウエハ４０からの反射回折光はハーフ
ミラー３０を透過し、フーリエ変換レンズ６で集光さ
れ、空間フィルタ７に到達する。このとき空間フィルタ
７は、空間フィルタ７の作製時に写真乾板１９を配置し
た位置、即ちサンプルウエハ４０の正常パターンからの
反射回折光が最も遮断される位置（これを「空間フィル
タ７の原点」と定義する。）から、光軸に対する垂直平
面内においてわずかな量だけ移動させておく。すると、
空間フィルタ７の遮断パターン２０と正常パターンから
の反射回折光のパターン２１との間にずれが生じるた
め、正常パターンからの反射回折光の一部は空間フィル
タ７を透過する。この反射回折光は検出部８によって受
光され画像として検出される（このようにして検出され
た画像を「基準画像」と定義する。）。
【００３３】図５は、サンプルウエハ４０の一例を示す
平面図である。ここでは、メモリセル及び周辺回路が形
成されているサンプルウエハのパターンを例示した。図
６は、空間フィルタ７を原点に配置したときに得られる
基準画像を示す図であり、図７は空間フィルタ７を原点
から移動させたときに得られる基準画像を示す図であ
る。図７に示す基準画像は、図６に示す基準画像よりも
明るい部分（白色部分）の占める面積が大きくなってい
ることが分かる。これは、空間フィルタ７の有する遮断
パターン２０と正常パターンからの反射回折光のパター
ン２１とのずれに起因して空間フィルタ７を透過する反
射回折光が増加し、これに伴い検出部８が受光する反射
回折光も増加することによるものである。
【００３４】そして、空間フィルタ７を原点位置から段
階的に移動させ、それぞれの段階において上記と同様の
手法により基準画像を得る。空間フィルタ７の移動量と
しては、例えば上記垂直平面内のｘ−ｙ方向のそれぞれ
プラスマイナス１〜２ミリメートルの範囲内の領域で、
一回あたり数十〜数百ミクロンずつ移動するとよい。こ
のようにして得られた複数の基準画像は画像記憶部９で
記憶される。なお、図６に示したように載置台５上にサ
ンプルウエハ４０を載置し、かつ、空間フィルタ７を原
点位置に配置した状態でも検出部８が反射回折光を受光
するのは、上述した繰り返し領域とみなされない領域か
らの反射回折光が空間フィルタ７を透過するためであ
る。
【００３５】次に、被検ウエハ４１を載置台５上に載置
し、空間フィルタ７を原点位置に配置した状態で、レー
ザ光源１からレーザ光を照射する。このレーザ光はコリ
メータ２によって拡大され、ハーフミラー３０で反射さ
れて被検ウエハ４１に照射される。被検ウエハ４１から
の反射回折光はハーフミラー３０を透過し、フーリエ変
換レンズ６で集光され、空間フィルタ７に到達する。
【００３６】ここで図８は、被検ウエハ４１の表面のう
ねりによって生じる反射回折光のずれを模式的に表した
図である。製造工程中の熱処理等によって被検ウエハ４
１の表面にうねりが生じている場合、被検ウエハ４１か
らの反射回折光は、そのうねりの角度に応じてレーザ光
の照射方向とは異なる方向に反射する。図９は、表面の
うねりを被検ウエハ４１の傾き（煽り角）としてとらえ
た場合の反射回折光、即ち、煽り角θを有する被検ウエ
ハ４１からの反射回折光を示す図である。図９では、煽
り角のない正常な被検ウエハ４１からの反射回折光を破
線で、煽り角θを有する被検ウエハ４１からの反射回折
光を実線で表した。図９に示すように、煽り角θを有す
る被検ウエハ４１からの反射回折光のパターン２１は、
空間フィルタ面上において、遮断パターン２０からｘ軸
方向にΔｘ、ｙ軸方向にΔｙ、及びｘ軸に対して角度φ
のずれを生じる。このように、煽り角θがある場合は正
常パターンからの反射回折光でさえも空間フィルタ７の
有する遮断パターン２０によって完全には遮断されない
ため、孤立する欠陥からの反射回折光のみならず、繰り
返す正常パターンからの反射回折光も空間フィルタ７を
透過し、検出部８によって受光され画像として検出され
ることとなる。なお、上述した角度φのずれは、載置台
５の備える回転角調整機構（従来から使用されているも
のを用いることができる。）によって適宜調整するもの
とする。
【００３７】図１０は、画像記憶部９、画像処理部１
０、欠陥認識部１１の具体的な構成を示すブロック図で
ある。画像記憶部９は基準画像記憶部２２と検出画像記
憶部２３とによって構成されている。このうち基準画像
記憶部２２は、サンプルウエハ４０を載置台５上に載置
した状態で空間フィルタ７を段階的に移動することによ
って得られる複数の基準画像を記憶し、一方、検出画像
記憶部２３は、被検ウエハ４１を載置台５上に載置し、
空間フィルタ７を原点位置に配置したときに得られる画
像、即ち検出部８で検出した画像（これを「検出画像」
と定義する。）を記憶する。また、画像処理部１０は相
関回路２４と差分回路２５とによって構成されている。
基準画像記憶部２２及び検出画像記憶部２３はともに相
関回路２４に接続されており、相関回路２４は基準画像
記憶部２２に記憶されている複数の基準画像の中から検
出画像と最も近似しているもの、即ち最も相関の高いも
のを選び出し、その基準画像を差分回路２５に入力す
る。具体的には、基準画像の明るさと検出画像の明るさ
とを画素単位で比較した結果として得られる相関関数か
ら相関係数を求め、この相関係数が１に近いものほど相
関が高いと判断する。相関回路２４及び検出画像記憶部
２３はともに差分回路２５に接続されており、差分回路
２５は相関回路２４から入力された基準画像と検出画像
記憶部２３から入力された検出画像との差を以て差分画
像を作成する。また、欠陥認識部１１は欠陥判定回路２
６と欠陥情報加工部２７とによって構成されている。欠
陥判定回路２６には差分回路２５から差分画像が入力さ
れ、欠陥判定回路２６はその差分画像に基づいて被検ウ
エハ４１に存在する欠陥の位置や大きさ等の判定を行
う。そして、その判定結果は欠陥情報加工部２７に入力
され、欠陥情報に加工されて主制御部１２に伝達され
る。
【００３８】このように本実施の形態１に係るパターン
欠陥検査装置によれば、煽り角θに起因して正常パター
ンからの反射回折光が空間フィルタ７を透過する場合で
あっても、予め画像記憶部９に記憶しておいた複数の基
準画像の中から検出画像と最も相関の高い基準画像を選
び出し、その基準画像と検出画像との差を以て作成され
た差分画像に基づいて被検ウエハ４１の欠陥を認識す
る。換言すれば、煽り角θの変動に起因する反射回折光
のずれを、空間フィルタ７のずれによって補償すること
ができる。従って、従来のパターン欠陥検査装置のよう
に空間フィルタ７の遮断パターン２０と正常パターンか
らの反射回折光のパターン２１とをマッチングするため
に煽り角θを補正する必要がないため、検査速度の高速
化を図ることができる。特に大面積の被検ウエハ４１の
場合は煽り角θの補正量も大きくなるため、その効果は
顕著である。
【００３９】また、載置台５に煽り角調整機構を設ける
必要がないため、載置台５の構造を簡略化することがで
き、欠陥検出位置決め精度の向上を図ることもできる。
【００４０】さらに、基準画像記憶部２２には、空間フ
ィルタ７を段階的に移動することにより得られる複数の
画像を基準画像として記憶する。即ち、被検ウエハ４１
の反り等に起因して空間フィルタ７の遮断パターン２０
と正常パターンからの反射回折光のパターン２１とがず
れる状況を想定し、空間フィルタ７を移動することによ
ってその状況を強制的に作り出している。そして、実際
の欠陥検査においては、上記のようにして得られた複数
の基準画像の中から検出画像と最も相関の高い基準画像
を選び出し、これと検出画像との差を以て作製された差
分画像に基づいて欠陥を認識するというアルゴリズムを
とっている。換言すれば、上記選び出された基準画像と
検出画像とは被検ウエハ４１に欠陥がなければほぼ一致
するとの前提の下、両画像を比較し、基準画像で暗くな
っているにも拘わらず検出画像で明るくなっている部
分、又は基準画像で明るくなっているにも拘わらず検出
画像で暗くなっている部分を欠陥として検出する。この
ため、被検ウエハ４１の反りに起因して正常パターンか
らの反射回折光の反射角がずれ、空間フィルタ７による
フィルタリングが十分に実行されない場合、特に、正反
射光あるいは低次の回折光の侵入によって被検ウエハ４
１からの反射回折光のパターン全体が明るくなった場
合、バックグラウンドノイズが高くなった場合、あるい
は本来遮断すべき正常パターンが光り始めた場合等であ
っても、従来のパターン欠陥検査装置のような誤検出を
起こすことなく適切に欠陥検査を行うことができる。さ
らに、従来のパターン欠陥検査装置では検査不可能であ
った、パターンが十分に繰り返されず繰り返し領域とみ
なされない領域が存在する部分についても適切に欠陥検
査を行うことができる。
【００４１】なお、以上の例では、写真乾板１９を用い
て作製される空間フィルタ７を用いる場合について説明
したが、これに限らず、空間フィルタ７の代用フィルタ
として、ワイヤー状の遮光部分で構成された金属プレー
トや印刷や液晶板によって遮光部を形成したフィルタを
用いることもできる。光の遮断性能に優劣はあるもの
の、動作作用は全く同様だからである。
【００４２】実施の形態２．実施の形態１では、ハーフ
ミラー３０によって被検ウエハ４１の正面からレーザ光
を照射していたが、斜方からレーザ光を照射することも
できる。図１１は、本発明の実施の形態２に係るパター
ン欠陥検査装置の構成を示す図である。コリメータ２に
よって拡大されたレーザ光をハーフミラー３１で反射
し、斜方から被検ウエハ４１に照射している。斜方から
レーザ光を照射した場合は、レーザ光の正反射光はフー
リエ変換レンズ６に到達しないが、正常パターンや欠陥
からの回折光はフーリエ変換レンズ６に到達する。図１
１においては、フーリエ変換レンズ６に到達する正常パ
ターンからの回折光を破線で示している。従って、この
回折光をフーリエ変換レンズ６で集光し、空間フィルタ
７で遮断することにより、実施の形態１と同様にパター
ン欠陥検査を行うことができる。
【００４３】このように本実施の形態２に係るパターン
欠陥検査装置によれば、被検ウエハ４１の斜方からレー
ザ光を照射する構成としたため、正反射光が明る過ぎ、
検査に影響を及ぼす場合に、この明る過ぎる正反射光が
フーリエ変換レンズ６によって集光されるのを防止し
て、適切な条件の下で欠陥検査を行うことができる。
【００４４】実施の形態３．実施の形態１では、画像処
理部１０には相関回路２４が１個のみ設けられていた
が、複数の相関回路を設けることできればさらに望まし
い。図１２は、複数の相関回路が設けられた画像処理部
１０ａの構成を、画像記憶部９の構成とともに示すブロ
ック図である。ここでは３個の相関回路２４ａ〜２４ｃ
を設けた場合の構成を例示した。画像処理部１０ａは、
相関回路２４ａ〜２４ｃ、差分回路２５、及び判定回路
２８によって構成されている。画像記憶部９を構成する
基準画像記憶部２２及び検出画像記憶部２３は相関回路
２４ａ〜２４ｃにそれぞれ接続されており、検出画像は
相関回路２４ａ〜２４ｃの全てに入力され、複数の基準
画像は相関回路２４ａ〜２４ｃに適宜振り分けられて入
力される。そして、相関回路２４ａ〜２４ｃにおいて基
準画像と検出画像との相関が判定され、その結果が相関
値として判定回路２８に入力される。判定回路２８は入
力された複数の相関値に基づいて検出画像と最も相関の
高い基準画像を選び出し、その基準画像を差分回路２５
に入力する。差分回路２５は、入力された基準画像と検
出画像との差を以て差分画像を作成する。
【００４５】このように本実施の形態３に係るパターン
欠陥検査装置によれば、複数の相関回路の並列処理によ
って各基準画像と検出画像の相関値を求める構成とした
ので、例えば、基準画像や検出画像の画素数が多い場合
や、被検ウエハのパターンが複雑で１回の相関計算に長
時間を要する場合等において、検査速度の高速化を図る
ことができる。
【００４６】実施の形態４．図１３は、サンプルウエハ
４０を概略的に示す平面図である。ここではサンプルウ
エハ４０の表面に、全部で５５個の基本パターン２９が
形成されている場合を例示した。また図１４は、図１３
のXIV部分、即ち基本パターン２９を１個だけ拡大して
示す平面図である。ここで検出範囲Ｓ1，Ｓ2は、検出部
８によって一度に像を検出することができる範囲であ
る。
【００４７】本実施の形態４は、図１４に示すように基
本パターン２９が検出範囲Ｓ1，Ｓ2よりも大きく、検出
部８が基本パターン２９の全範囲に関する像を一度に検
出できない場合において、基準画像を得るための方法に
関するものである。
【００４８】まず、検出範囲Ｓ1にレーザ光が照射され
るようにサンプルウエハ４０を載置台５上に載置し、レ
ーザ光源１からレーザ光を照射する。そして、この状態
で空間フィルタ７を原点位置から段階的に移動させて、
それぞれの段階について基準画像を得る。次に、検出範
囲Ｓ2にレーザ光が照射されるように、載置台駆動機構
１５によって載置台５ごとサンプルウエハ４０を移動
し、レーザ光源１からレーザ光を照射する。そして、上
記と同様に空間フィルタ７を原点位置から段階的に移動
させて、それぞれの段階について基準画像を得る。
【００４９】このように本実施の形態４に係るパターン
欠陥検査方法によれば、検出部８が基本パターン２９の
全範囲に関する像を一度に検出できない場合に、載置台
駆動機構１５によって載置台５ごとサンプルウエハ４０
を移動することにより、基本パターン２９の全範囲に関
する基準画像を得ることができる。
【００５０】実施の形態５．図１５は、図１３に示した
基本パターン２９を１個だけ拡大して示す平面図であ
る。図１５において露光範囲Ｔ1〜Ｔ6は、空間フィルタ
７の作製工程において、写真乾板１９を一度に露光する
ことができる範囲である。
【００５１】本実施の形態５は、図１５に示すように基
本パターン２９が露光範囲Ｔ1〜Ｔ6よりも大きく、基本
パターン２９の全範囲について写真乾板１９を一度に露
光できない場合における、空間フィルタ７の作製方法に
関するものである。
【００５２】まず、露光範囲Ｔ1にレーザ光が照射され
るようにサンプルウエハ４０を載置台５上に載置する。
そして、レーザ光源１からレーザ光を照射し、原点位置
に配置された写真乾板１９を露光範囲Ｔ1からの反射回
折光によって露光する。次に、露光範囲Ｔ2にレーザ光
が照射されるように、載置台駆動機構１５によって載置
台５ごとサンプルウエハ４０を移動する。これととも
に、写真乾板１９をサンプルウエハ４０の移動量と同じ
だけ原点位置から移動する。写真乾板１９の移動は空間
フィルタ駆動機構１３によって行う。その後、レーザ光
源１からレーザ光を照射し、露光範囲Ｔ2からの反射回
折光によって写真乾板１９を露光する。以下、露光範囲
Ｔ3〜Ｔ6についても同様に写真乾板１９を露光する。
【００５３】このように本実施の形態５に係るパターン
欠陥検査方法によれば、基本パターン２９の全範囲につ
いて写真乾板１９を一度に露光できない場合に、サンプ
ルウエハ４０及び写真乾板１９を順次移動し、写真乾板
１９を多重露光する。これにより、基本パターン２９の
全範囲に関する空間フィルタ７を作製することができ
る。
【００５４】実施の形態６．図１６は、画像記憶部９、
画像処理部１０ｂの具体的な構成を示すブロック図であ
る。差分回路２５には、基準画像記憶部２２から全ての
基準画像が入力されるとともに、検出画像記憶部２３か
ら検出画像が入力される。差分回路２５は入力された基
準画像及び検出画像に基づいて最適差分画像を作成し、
この最適差分画像は欠陥認識部１１に入力される。
【００５５】以下、差分回路２５での最適差分画像の作
成方法について説明する。まず、基準画像記憶部２２か
ら入力された全ての基準画像について、検出画像記憶２
３から入力された検出画像との差を以て差分画像をそれ
ぞれ作成し、これら全ての差分画像を、明るさを横軸、
画素数を縦軸とする明るさヒストグラムに変換する。図
１７，１８に、このように作成された明るさヒストグラ
ムを例示する。次に、それぞれの明るさヒストグラムに
おける最初の右下がり勾配を直線近似し、その直線の傾
き量を計算する。そして、傾き量の絶対値が最大となる
明るさヒストグラムを与える差分画像を最適差分画像と
して得る。
【００５６】被検ウエハ４１の中央部ではウエハのそり
がほとんどなく、煽り角θの変動が小さいため、正常パ
ターンからの反射回折光のほとんどが空間フィルタ７に
よって遮断される。一方、ウエハ端部等ではウエハのそ
りが大きく、これに起因して発生する反射角のずれ量も
大きくなる。従って、反射回折光のパターン２１が空間
フィルタ７の遮断パターン２０を外れてしまい、正常パ
ターンからの反射回折光であっても空間フィルタ７を透
過するものが多くなる。これを図１７，１８にあてはめ
ると、図１７がウエハ中央部のパターンを検査したとき
に得られる明るさヒストグラムに相当し、図１８がウエ
ハ端部のパターンを検査したときに得られる明るさヒス
トグラムに相当するといえる。なお、ウエハのそりはウ
エハ端部においてのみ発生するとは限らず、ウエハ面内
において局所的に発生する場合もある。以後、本実施の
形態において「ウエハ端部」と表現した場合には、ウエ
ハ端部そのもののみならず、一般にウエハのそりが大き
い部分をも指すものとし、また、「ウエハ中央部」と表
現した場合には、ウエハのそりが小さい部分をも指すも
のとする。
【００５７】従来のパターン欠陥検査においては、検査
領域が被検ウエハ４１のウエハ中央部であるかウエハ端
部であるかに拘わらず、一律に設定したある明るさ（し
きい値）よりも明るい部分を欠陥として認識していた。
その際、ウエハ端部における検査を考慮すると、あまり
暗い位置にしきい値を設定することができなかった。こ
のしきい値をＰ0として図１７，１８に示す。しかし、
ウエハ端部においてはともかくウエハ中央部においてし
きい値をＰ0に設定したのでは、Ｐ1からＰ0までの明る
さの範囲に属する欠陥を発見することができない。これ
に対し本実施の形態６に係るパターン欠陥検査方法によ
ると、ウエハ中央部及びウエハ端部を検査するときに得
られるそれぞれの明るさヒストグラムに基づいて、しき
い値を個別に設定することができる。具体的には、ノイ
ズの多い部分を検査する場合にはＰ2よりも明るい範囲
内で（例えばＰ0）、ノイズの少ない部分を検査する場
合にはＰ1よりも明るい範囲内で（例えばＰ3）、しきい
値をそれぞれ自動設定することができる。これによる
と、被検ウエハ４１のウエハ中央部を検査するときに従
来の検査においては発見できなかったＰ3からＰ0までの
明るさの範囲に属する欠陥をも発見することができる。
【００５８】このように本実施の形態６に係るパターン
欠陥検査方法によれば、ノイズの多い部分と少ない部分
とでしきい値を個別に設定することができるため、高精
度のパターン欠陥検査を実現することができるととも
に、検査対象を拡大することができる。
【００５９】実施の形態７．図１９は、本発明の実施の
形態７に係るパターン欠陥検査装置の構成を示す図であ
る。空間フィルタ７を透過してきた反射回折光を、空間
フィルタ７と検出部８との間に設けられたハーフミラー
３２によって引き出している。このときハーフミラー３
２は、検出部８で検出する像と検出部３３で検出する像
とが同一となるように設置されている。また、検出部３
３は信号処理部３４に接続され、信号処理部３４は主制
御部１２に接続されている。
【００６０】空間フィルタ７を透過した反射回折光は検
出部８で像として検出されるとともに、ハーフミラー３
２を介して検出部３３でも受光される。信号処理部３４
は、検出部３３が受光した反射回折光の光量を求め、こ
の光量が予め任意に設定したしきい値を超えている場合
には、その旨の信号を主制御部１２に伝達する。主制御
部１２は、信号処理部３４からの上記信号を受けて、載
置台制御部１６に煽り角補正命令信号と制御データとを
伝達する。載置台制御部１６は主制御部１２からの制御
データに基づいて煽り角θの補正量を算出し、載置台５
の備える煽り角調整機構（図１９には示さない。）によ
って煽り角θの補正が行われる。なお、この煽り角調整
機構は従来から用いられているものを使用することがで
きる。
【００６１】このように本実施の形態７に係るパターン
欠陥装置によれば、空間フィルタ７を透過する反射回折
光の光量が予め設定した任意のしきい値を超えた場合に
のみ煽り角θの補正を行う構成としたため、常に補正を
行う場合と比較すると補正回数が減少され、パターン欠
陥検査の高速化を図ることができる。
【００６２】また、画像記憶部９の有する基準画像記憶
部２２には、空間フィルタ７を透過する反射回折光の光
量が上記しきい値を超えない範囲内における基準画像の
みを記憶しておけば足りるので、予め準備しておくべき
基準画像の数を削減することができる。
【００６３】実施の形態８．実施の形態１では、空間フ
ィルタ７を段階的に移動することにより複数の基準画像
を得ることを述べたが、このとき、空間フィルタ７の原
点位置からの移動量を、それぞれの基準画像に対応させ
て参照テーブルに記述しておく。この参照テーブルは、
例えば主制御部１２が保持するものとする。そして、図
１０に示す相関回路２４又は図１２に示す判定回路２８
によって最も相関の高い基準画像を得た後、載置台制御
部１６は、その基準画像を得る際に移動した空間フィル
タ７の移動量を参照テーブルから読み出す。または、図
１６に示す差分回路２５によって最適差分画像を得た
後、その最適差分画像を与える基準画像を得る際に移動
した空間フィルタ７の移動量を上記参照テーブルから読
み出す。
【００６４】その後、載置台制御部１６は、参照テーブ
ルから読み出した空間フィルタ７の移動量を煽り角θの
補正量に変換し、これを載置台駆動機構１５に伝える。
載置台５の備える煽り角調整機構は、これに基づいて被
検ウエハ４１の煽り角θを補正する。そして煽り角θの
補正後、再検査を行う。なお、本実施の形態８と上記実
施の形態７とを組み合わせて用いることもできる。
【００６５】このように本実施の形態８に係るパターン
欠陥検査方法によれば、基準画像を得る際に参照テーブ
ルに記述した空間フィルタ７の移動量に基づいて煽り角
θの補正量を決定するため、従来のパターン欠陥検査装
置において必要であったハーフミラー１１２、ＩＴＶカ
メラ１１３、制御装置１１４を設ける必要がない。従っ
て、装置を複雑にすることなく煽り角θの補正を行うこ
とができる。
【００６６】実施の形態９．実施の形態８では、まず載
置台制御部１６が参照テーブルから空間フィルタ７の移
動量を読み出し、次に空間フィルタ７の移動量を煽り角
θの補正量に変換し、その後被検ウエハ４１の煽り角θ
を補正した。これに対し、空間フィルタ制御部１４が参
照テーブルから空間フィルタ７の移動量を読み出し、こ
の読み出した移動量だけ、空間フィルタ駆動機構１３に
よって空間フィルタ７を移動させることもできる。
【００６７】これによると、空間フィルタ７の移動量を
煽り角θの補正量へ変換する工程が省略され、検査の高
速化を図ることができるとともに、載置台５が煽り角調
整機構を備える必要もないので、載置台５の構造を簡略
化することもできる。
【００６８】なお、本実施の形態９と上記実施の形態７
とを組み合わせて用いることができるのはいうまでもな
い。
【００６９】実施の形態１０．図２０は、本発明の実施
の形態１０に係るパターン欠陥検査方法を説明するため
の図である。まず、実施の形態１で述べた方法により写
真乾板１９を露光し（図２０の左側の図）、全面に遮断
パターン２０が形成された空間フィルタ７を作製する。
次に検査時においては、写真乾板１９を露光する際に照
射したレーザ光よりも口径の大きいレーザ光を被検ウエ
ハ４１に照射し、その反射回折光をフーリエ変換レンズ
６で集光する（図２０の右側の図）。なお、被検ウエハ
４１に照射するレーザ光の口径変更は、コリメータ２の
拡大倍率を上げることによって行うことができる。
【００７０】一般に、焦点位置でのスポットサイズＣと
入射レーザ光の口径ｄとの間には、以下の数１のような
関係がある。但し、数１においてλはレーザ波長を、ｆ
はレンズ焦点距離をそれぞれ表している。
【００７１】
【数１】
【００７２】数１より、焦点位置でのスポットサイズＣ
は入射レーザ光の口径ｄに反比例することが分かる。
【００７３】即ち、空間フィルタ７の作製時に照射され
たレーザー光は口径が小さく、サンプルウエハ４０から
の反射回折光はフーリエ変換レンズ６の中央部分で集光
されるため、焦点位置でのスポットサイズは大きくな
る。一方、検査時に照射されたレーザ光は口径が大き
く、被検ウエハ４１からの反射回折光はフーリエ変換レ
ンズ６の周辺部分で集光されるため、収束角が大きくな
り、焦点位置でのスポットサイズは小さくなる。従っ
て、図２０に示すように、正常パターンからの反射回折
光のパターン２１の直径は、遮断パターン２０のそれよ
りも小さくなる。
【００７４】図２１は、被検ウエハ４１の煽り角θの変
動により、反射回折光のパターン２１にずれが生じた状
況を示す図である。図２１に示すように、遮断パターン
２０の直径が反射回折光のパターン２１のそれよりも大
きいため、煽り角θの変動等に起因する反射回折光のパ
ターン２１のずれ量が小さい場合は、正常パターンから
の反射回折光は空間フィルタ７を透過しない。
【００７５】このように本実施の形態１０に係るパター
ン欠陥検査方法によれば、空間フィルタ７がフィルタリ
ングできる範囲を広げることができ、煽り角θを補正し
た後に再検査を行う方式のパターン欠陥検査において、
補正を行わない許容範囲を与えることができる。
【００７６】また、画像記憶部９の有する基準画像記憶
部２２には、正常パターンからの反射回折光が空間フィ
ルタ７を透過しない範囲内における基準画像を記憶する
必要がないので、予め準備しておくべき基準画像の数を
削減することができる。
【００７７】実施の形態１１．実施の形態１０では、検
査時に被検ウエハ４１に照射するレーザ光の口径を、写
真乾板１９を露光するためにサンプルウエハ４０に照射
したレーザ光の口径よりも大きくすることについて述べ
たが、このとき、被検ウエハ４１に照射するレーザ光の
口径をコリメータ２で調整することにより、反射回折光
のパターン２１の直径を任意に設定することができる。
例えばレーザ光の口径を大きくした場合は、実施の形態
１０で述べたように反射回折光のパターン２１の直径は
小さくなる。すると、正常パターンからの反射回折光が
空間フィルタ７を透過し始める煽り角θの値θ0が大き
くなる。これは、煽り角θが０＜θ＜θ0の範囲で変動
しても正常パターンからの反射回折光は空間フィルタ７
を透過しないことを意味する。
【００７８】煽り角θの変動が著しく、θ＞θ0となっ
た場合は、正常パターンからの反射回折光が空間フィル
タ７を透過し始め、この透過した反射回折光は検出部８
で検出される。この場合は、実施の形態８に示した方法
によって煽り角θの補正を行うか、又は、実施の形態９
に示した方法によって空間フィルタ７の位置の補正を行
う。このとき、煽り角θが０になるまで補正をすること
もできるが、煽り角θがθ0よりも小さくなる程度に補
正をしてもよい。
【００７９】このように本実施の形態１１に係るパター
ン欠陥装置によれば、検査時に照射するレーザ光の口径
をコリメータ２で調整することで、空間フィルタ７を透
過する正常パターンからの反射回折光の量を調整するこ
とができ、補正を行わない許容範囲を任意に設定するこ
とができる。そして、正常パターンからの反射回折光が
空間フィルタ７を透過し始めた場合、即ち煽り角θの変
動が著しい場合に、煽り角θ又は空間フィルタ７の位置
の補正を行う。従って、常に補正を行う場合に比べて補
正回数が減少され、パターン欠陥検査の高速化を図るこ
とができる。さらに、煽り角θがθ0よりも小さくなる
程度に補正する場合は補正量も少なくて済むので、さら
に検査の高速化を促進することができる。
【００８０】また、画像記憶部９の有する基準画像記憶
部２２には、正常パターンからの反射回折光が空間フィ
ルタ７を透過しない範囲内における基準画像を記憶する
必要がないので、予め準備しておくべき基準画像の数を
削減することもできる。
【００８１】実施の形態１２．上記各実施の形態では、
レーザ光源１から照射されたレーザ光を平行光とする目
的、あるいはレーザ光の径をコントロールする目的でコ
リメータ２を採用する場合について説明した。しかし、
レーザ光源１から照射されるレーザ光を平行光とみなす
ことができる場合は、コリメータ２を用いずに被検ウエ
ハ４１に対して直接にレーザ光を照射することもでき
る。具体的には、発散角が約１００ミリラディアン以下
で、理想的には数ミリラディアンオーダーかそれ以下の
微小発散角のガウシアンビームであれば、ビーム直径の
約５０％（ビーム中心から半径方向にプラスマイナス２
５％）範囲内は平行光とみなすことができる。
【００８２】厳密には、被検対象たるデバイスパターン
の最小繰り返し単位（チップサイズあるいはダイサイ
ズ）がレーザ光の径に比べて相対的にほぼ同一かそれよ
りも小さい場合で、かつ、レーザ光の照射範囲を拡大し
たり径をコントロールしたりする必要がない場合には、
コリメータ２を用いる必要はない。例えば、一般に市販
されているアルゴンイオンレーザ光源の場合で発散角は
３〜数１０ミリラディアンであり、この場合のレーザ光
の径は１〜数ミリメートルである。このような径のレー
ザ光をそのまま用いることで足りる場合にはコリメータ
２を用いる必要はない。例えば、ＧａＡｓトランジスタ
である高周波ＦＥＴ等の素子は１チップサイズが２〜３
ミリであり、特に１ミリ以下のものも多くあり、この場
合にはコリメータ２を用いる必要はない。図２２に、こ
のようなレーザ光源５０を用いた場合のパターン欠陥検
査装置の構成を示す。レーザ光源５０の動作は主制御部
１２からの制御信号によって制御され、レーザ光源５０
から照射された平行レーザ光は、ハーフミラー３０によ
って反射されて、サンプルウエハ４０あるいは被検ウエ
ハ４１に照射されることとなる。
【００８３】このように本実施の形態１２に係るパター
ン欠陥検査装置によれば、レーザ光源５０から照射され
るレーザ光を平行光とみなすことができるため、上記各
実施の形態のようにレーザ光源１から照射された光を平
行光とするためにコリメータ２を用いる必要がなく、装
置の簡素化を図ることができる。
【００８４】実施の形態１３．図２３は、本発明の実施
の形態１３に係るパターン欠陥検査装置の構成を示す図
である。３８は、ハーフミラー３０、フーリエ変換レン
ズ６、空間フィルタ７、空間フィルタ駆動機構１３、及
び検出部８から成る光学系３５を光軸と垂直方向に駆動
するための光学系駆動機構である。また３９は、光学系
駆動機構３８を制御するための光学系制御部であり、こ
の光学系制御部３９には主制御部１２から制御信号が入
力される。また、３６及び３７は、それぞれ光学系３５
を支持するための光学系支持横梁及び光学系支持縦梁で
ある。なお、図２３においては簡略化のため、画像記憶
部９、画像処理部１０、欠陥認識部１１、主制御部１
２、空間フィルタ制御部１４を省略している。
【００８５】上述した各実施の形態に係るパターン欠陥
検査装置において被検ウエハ４１の全体を検査するため
には、載置台駆動機構１５を用いて載置台５ごと被検ウ
エハ４１を移動する必要がある。しかし、例えばＴＦＴ
のウエハ等、被検ウエハ４１が大面積になると、被検ウ
エハ４１よりも光学系３５の方が相対的に小さくなるた
め、被検ウエハ４１を移動することにより生じるずれよ
りも光学系３５を移動することにより生じするずれの方
が小さくなる。
【００８６】本実施の形態１３に係るパターン欠陥検査
装置では、光学系駆動機構３８を用いて光学系３５を移
動することによりウエハ全体の検査を行う構成とした。
従って、大面積ウエハのパターン欠陥検査において、ウ
エハを移動する場合に比べて検査精度の低下を抑制する
ことができる。
【００８７】
【発明の効果】この発明のうち請求項１に係るパターン
欠陥検査装置によれば、煽り角に起因して正常パターン
からの反射回折光がフィルタを透過する場合であって
も、予め記憶部に記憶しておいた複数の基準画像のうち
検出画像に最も近似しているものと検出画像との差を以
て得られる最適差分画像に基づいてパターンの欠陥を認
識する。従って、従来のパターン欠陥検査装置のように
フィルタの遮断パターンと反射回折光のパターンとをマ
ッチングするために煽り角を補正する必要がないため、
検査の高速化を図ることができる。
【００８８】また、この発明のうち請求項２に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、平行光の正反射光が明る過
ぎ、検査に影響を及ぼす場合に、この明る過ぎる正反射
光がレンズによって集光されるのを防止して、適切な条
件の下で欠陥検査を行うことができる。
【００８９】また、この発明のうち請求項３に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、複数の相関回路の並列処理
によって各基準画像と検出画像の相関を求めるため、検
査の高速化を図ることができる。
【００９０】また、この発明のうち請求項４に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、最適差分画像を与える基準
画像を得る際のフィルタの移動量に基づいて煽り角の補
正量を決定するため、従来のパターン欠陥検査装置にお
いて必要であったパターン位置検出手段、即ちレンズの
後焦点面における正常パターンからの反射回折光のパタ
ーン位置を検出するための光学系を新たに設ける必要が
なく、従来のパターン欠陥検査装置に比べて装置の簡略
化を図ることができる。
【００９１】また、この発明のうち請求項５に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、フィルタの移動量を煽り角
の補正量へ変換する必要がないため、請求項４に記載の
パターン欠陥検査装置に比べて検査の高速化を図ること
ができるとともに、煽り角調整機構を備える必要もない
ので装置の簡略化を図ることもできる。
【００９２】また、この発明のうち請求項６に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、被検物に照射する第１の平
行光の口径をサンプルに照射する第２の平行光の口径よ
りも大きくすることで、フィルタがフィルタリングでき
る範囲を広げることができる。そして、正常パターンか
らの反射回折光がフィルタを透過し始めた場合、即ち煽
り角の変動が著しい場合にのみ補正を行うので、常に補
正を行う場合に比べて補正回数が減少され、検査の高速
化を図ることができる。
【００９３】また、この発明のうち請求項７に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、フィルタを透過する欠陥か
らの反射回折光の光量が予め設定した任意のしきい値を
超えた場合にのみ補正を行うため、常に補正を行う場合
に比べて補正回数が減少され、検査の高速化を図ること
ができる。
【００９４】また、この発明のうち請求項８に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、被検物全体の検査を行う際
に被検物を移動するのではなく、光学系駆動機構によっ
て光学系を移動する。従って、被検物を移動することに
より生じるずれよりも光学系を移動することにより生じ
るずれの方が小さい被検物に対して本請求項８に係るパ
ターン欠陥検査装置を用いることにより、検査精度の低
下を抑制することができる。
【００９５】また、この発明のうち請求項９に係るパタ
ーン欠陥検査装置によれば、レーザ光源から照射される
レーザ光を平行光とみなすことができるため、光照射部
から照射された光を平行光とするためにコリメータを用
いる必要がない。
【００９６】また、この発明のうち請求項１０に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、煽り角に起因して正常パ
ターンからの反射回折光がフィルタを透過する場合であ
っても、予め記憶しておいた複数の基準画像のうち検出
画像に最も近似しているものと検出画像との差を以て得
られる最適差分画像に基づいてパターンの欠陥を認識す
る。従って、従来のパターン欠陥検査方法のようにフィ
ルタの遮断パターンと反射回折光のパターンとをマッチ
ングするために煽り角を補正する必要がないため、検査
の高速化を図ることができる。
【００９７】また、この発明のうち請求項１１に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、サンプルからの反射回折
光を受光して像として検出する際に、検出範囲が基本パ
ターンよりも小さく、基本パターンの全範囲に関する像
を一度に検出することができない場合であっても、適切
に基準画像を得ることができる。
【００９８】また、この発明のうち請求項１２に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、写真乾板の露光範囲が基
本パターンよりも小さく、基本パターンの全範囲につい
て写真乾板を一度に露光できない場合であっても、適切
に写真乾板を露光してフィルタを作製することができ
る。
【００９９】また、この発明のうち請求項１３に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、被検物のノイズの多い部
分と少ない部分とでしきい値を個別に設定することがで
きるため、高精度のパターン欠陥検査を実現することが
できるとともに、検査対象を拡大することができる。
【０１００】また、この発明のうち請求項１４に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、最適差分画像を与える基
準画像を得る際に移動したフィルタの移動量に基づいて
煽り角の補正量を決定するため、装置を複雑にすること
なく煽り角の補正を行うことができる。
【０１０１】また、この発明のうち請求項１５に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、フィルタの移動量を煽り
角の補正量へ変換する必要がないため、請求項１４に記
載のパターン欠陥検査方法に比べて検査の高速化を図る
ことができる。
【０１０２】また、この発明のうち請求項１６に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、被検物に照射する第１の
平行光の口径をサンプルに照射する第２の平行光の口径
よりも大きくすることで、フィルタがフィルタリングで
きる範囲を広げることができる。そして、正常パターン
からの反射回折光がフィルタを透過し始めた場合、即ち
煽り角の変動が著しい場合にのみ補正を行うので、常に
補正を行う場合に比べて補正回数が減少され、検査の高
速化を図ることができる。
【０１０３】また、この発明のうち請求項１７に係るパ
ターン欠陥検査方法によれば、フィルタを透過する欠陥
からの反射回折光の光量が予め設定した任意のしきい値
を超えた場合にのみ補正を行うため、常に補正を行う場
合に比べて補正回数が減少され、検査の高速化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係るパターン欠陥検
査装置の構成を示す図である。
【図２】 空間フィルタ７の作製方法を説明するための
図である。
【図３】 空間フィルタ７を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係るパターン欠陥検
査方法を説明するための図である。
【図５】 サンプルウエハ４０の一例を示す平面図であ
る。
【図６】 空間フィルタ７を原点に配置したときに得ら
れる基準画像を示す図である。
【図７】 空間フィルタ７を原点から移動させたときに
得られる基準画像を示す図である。
【図８】 被検ウエハ４１の表面のうねりによって生じ
る反射回折光のずれを模式的に表した図である。
【図９】 煽り角θを有する被検ウエハ４１からの反射
回折光を示す図である。
【図１０】 画像記憶部９、画像処理部１０、欠陥認識
部１１の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１１】 本発明の実施の形態２に係るパターン欠陥
検査装置の構成を示す図である。
【図１２】 画像処理部１０ａの構成を、画像記憶部９
の構成とともに示すブロック図である。
【図１３】 サンプルウエハ４０を概略的に示す平面図
である。
【図１４】 基本パターン２９を１個だけ拡大して示す
平面図である。
【図１５】 基本パターン２９を１個だけ拡大して示す
平面図である。
【図１６】 画像記憶部９、画像処理部１０ｂの具体的
な構成を示すブロック図である。
【図１７】 ウエハ中央部のパターンを検査したときに
得られる明るさヒストグラムを示す図である。
【図１８】 ウエハ端部のパターンを検査したときに得
られる明るさヒストグラムを示す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態７に係るパターン欠陥
検査装置の構成を示す図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１０に係るパターン欠
陥検査方法を説明するための図である。
【図２１】 被検ウエハ４１の煽り角θの変動により、
反射回折光のパターン２１にずれが生じた状況を示す図
である。
【図２２】 本発明の実施の形態１２に係るパターン欠
陥検査装置の構成を示す図である。
【図２３】 本発明の実施の形態１３に係るパターン欠
陥検査装置の構成を示す図である。
【図２４】 従来のパターン欠陥検査装置の構成を示す
図である。
【符号の説明】
１，５０ レーザ光源、２ コリメータ、３０，３１，
３２ ハーフミラー、４０ サンプルウエハ、４１ 被
検ウエハ、５ 載置台、６ フーリエ変換レンズ、７
空間フィルタ、８，３３ 検出部、９ 画像記憶部、１
０，１０ａ，１０ｂ 画像処理部、１１ 欠陥認識部、
１２ 主制御部、１３ 空間フィルタ駆動機構、１５
載置台駆動機構、２２ 基準画像記憶部、２３ 検出画
像記憶部、２４，２４ａ〜２４ｃ 相関回路、２５ 差
分回路、２６ 欠陥判定回路、２７ 欠陥情報加工部、
２８ 判定回路、３４ 信号処理部、３５ 光学系、３
８光学系駆動機構。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検物の表面に規則的に配列されたパタ
    ーンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、 前記被検物に平行光を照射する光照射部と、 前記被検物からの反射回折光を集光するレンズと、 前記レンズの後焦点位置に配置され、前記被検物の正常
    パターンからの反射回折光を遮断するフィルタと、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る第１の検出部と、 複数の基準画像を記憶する記憶部と、 前記検出画像と前記基準画像との差を以て差分画像を得
    る画像処理部と、 前記複数の基準画像のうち前記検出画像に最も近似して
    いるものと前記検出画像とから得られる最適差分画像に
    基づいて前記欠陥を認識する欠陥認識部とを備え、 前記基準画像は、光軸に垂直な平面内において前記フィ
    ルタを原点位置から段階的に移動させつつ、前記欠陥の
    ないサンプルからの反射回折光を前記第１の検出部で受
    光し、像として検出することにより得られる、パターン
    欠陥検査装置。
  2. 【請求項２】 前記平行光は、前記被検物に対して斜方
    から照射される、請求項１記載のパターン欠陥検査装
    置。
  3. 【請求項３】 前記画像処理部は、前記基準画像と前記
    検出画像との相関を調べる相関回路を複数有する、請求
    項１記載のパターン欠陥検査装置。
  4. 【請求項４】 前記被検物の煽り角を補正する煽り角調
    整機構をさらに備え、 前記煽り角調整機構による補正量は、前記最適差分画像
    を与える前記基準画像を得る際に前記フィルタを移動し
    た移動量を煽り角に変換して得られる、請求項１記載の
    パターン欠陥検査装置。
  5. 【請求項５】 前記平面内において前記フィルタの位置
    を補正するフィルタ駆動機構をさらに備え、 前記フィルタ駆動機構による補正量は、前記最適差分画
    像を与える前記基準画像を得る際に前記フィルタを移動
    した移動量として得られる、請求項１記載のパターン欠
    陥検査装置。
  6. 【請求項６】 被検物の表面に規則的に配列されたパタ
    ーンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、 前記被検物に第１の平行光を照射する光照射部と、 前記被検物からの反射回折光を集光するレンズと、 前記レンズの後焦点位置に配置され、前記被検物の正常
    パターンからの反射回折光を遮断するフィルタと、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る検出部と、 前記被検物の煽り角を補正する煽り角調整機構、及び光
    軸に垂直な平面内において前記フィルタの位置を補正す
    るフィルタ駆動機構のうち少なくともいずれか一方とを
    備え、 前記フィルタは、前記欠陥のないサンプルに第２の平行
    光を照射し、前記後焦点位置に配置された写真乾板を前
    記サンプルからの反射回折光で露光することにより得ら
    れ、 前記第１の平行光の口径は、前記第２の平行光の口径よ
    りも大きいことを特徴とする、パターン欠陥検査装置。
  7. 【請求項７】 被検物の表面に規則的に配列されたパタ
    ーンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、 前記被検物に平行光を照射する光照射部と、 前記被検物からの反射回折光を集光するレンズと、 前記レンズの後焦点位置に配置され、前記被検物の正常
    パターンからの反射回折光を遮断するフィルタと、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光する第１
    の検出部と、 前記第１の検出部での前記反射回折光の光量を検出する
    第２の検出部と、 前記被検物の煽り角を補正する煽り角調整機構、及び光
    軸に垂直な平面内において前記フィルタの位置を補正す
    るフィルタ駆動機構のうち少なくともいずれか一方とを
    備え、 前記煽り角調整機構及び前記フィルタ駆動機構による補
    正は、前記光量が予め設定したしきい値を超えた場合に
    実行される、パターン欠陥検査装置。
  8. 【請求項８】 被検物の表面に規則的に配列されたパタ
    ーンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、 前記被検物に平行光を照射する光照射部と、 前記被検物からの反射回折光を集光するレンズと、 前記レンズの後焦点位置に配置され、前記被検物の正常
    パターンからの反射回折光を遮断するフィルタと、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る検出部と、 前記レンズと、前記フィルタと、前記検出部とから成る
    光学系を移動するための光学系駆動機構とを備える、パ
    ターン欠陥検査装置。
  9. 【請求項９】 前記光照射部は、発散角が１００ミリラ
    ディアン以下のレーザ光を照射するレーザ光源によって
    構成され、 前記パターンの最小繰り返し単位は、前記レーザ光の径
    に比べて相対的にほぼ同一かそれよりも小さいことを特
    徴とする、請求項１，２，３，４，５，７，８のいずれ
    か一つに記載のパターン欠陥検査装置。
  10. 【請求項１０】 被検物の表面に規則的に配列されたパ
    ターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法であっ
    て、 前記被検物に平行光を照射する工程と、 前記被検物からの反射回折光をレンズを用いて集光する
    工程と、 前記レンズの後焦点位置に配置されたフィルタによっ
    て、前記被検物の正常パターンからの反射回折光を遮断
    する工程と、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る工程と、 予め複数の基準画像を準備しておく工程と、 前記検出画像と前記基準画像との差を以て差分画像を得
    る工程と、 前記複数の基準画像のうち前記検出画像に最も近似して
    いるものと前記検出画像とから得られる最適差分画像に
    基づいて前記欠陥を認識する工程とを備え、 前記基準画像は、光軸に垂直な平面内において前記フィ
    ルタを原点位置から段階的に移動させつつ、前記欠陥の
    ないサンプルからの反射回折光を受光し、像として検出
    することにより得られる、パターン欠陥検査方法。
  11. 【請求項１１】 前記基準画像は、前記サンプルの基本
    パターンの第１範囲に関して複数の基準画像を得た後、
    前記サンプルを移動し、第２範囲に関して複数の基準画
    像を得ることにより得られる、請求項１０記載のパター
    ン欠陥検査方法。
  12. 【請求項１２】 前記フィルタは、前記後焦点位置に配
    置された写真乾板を前記サンプルの基本パターンの第１
    範囲からの前記反射回折光で露光した後、前記サンプル
    及び前記写真乾板を移動し、前記写真乾板を第２範囲か
    らの前記反射回折光で露光することによって作製され
    る、請求項１０記載のパターン欠陥検査方法。
  13. 【請求項１３】 前記最適差分画像は、前記差分画像
    を、明るさを一軸、画素数を他軸とする２軸の明るさヒ
    ストグラムに変換する工程と、それぞれの前記明るさヒ
    ストグラムにおける最初の右下がり勾配を直線に近似す
    る工程とを経て、前記直線の傾き量の絶対値が最大とな
    る前記明るさヒストグラムを与える差分画像として得ら
    れ、 前記直線と前記一軸との交点よりも明るい範囲内におい
    て設定したしきい値よりも明るい画素を欠陥として認識
    する、請求項１０記載のパターン欠陥検査方法。
  14. 【請求項１４】 前記被検物の煽り角を補正する工程を
    さらに備え、 前記煽り角の補正量は、前記最適差分画像を与える前記
    基準画像を得る際に前記フィルタを移動した移動量を煽
    り角に変換して得られる、請求項１０記載のパターン欠
    陥検査方法。
  15. 【請求項１５】 前記平面内において前記フィルタの位
    置を補正する工程をさらに備え、 前記位置の補正量は、前記最適差分画像を与える前記基
    準画像を得る際に前記フィルタを移動した移動量として
    得られる、請求項１０記載のパターン欠陥検査方法。
  16. 【請求項１６】 被検物の表面に規則的に配列されたパ
    ターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法であっ
    て、 前記被検物に第１の平行光を照射する工程と、 前記被検物からの反射回折光をレンズを用いて集光する
    工程と、 前記レンズの後焦点位置に配置されたフィルタによっ
    て、前記被検物の正常パターンからの反射回折光を遮断
    する工程と、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る工程と、 前記被検物の煽り角を補正する工程、及び光軸に垂直な
    平面内において前記フィルタの位置を補正する工程のう
    ち少なくともいずれか一方とを備え、 前記フィルタは、前記欠陥のないサンプルに第２の平行
    光を照射し、前記後焦点位置に配置された写真乾板を前
    記サンプルからの反射回折光で露光することにより得ら
    れ、 前記第１の平行光の口径は、前記第２の平行光の口径よ
    りも大きいことを特徴とする、パターン欠陥検査方法。
  17. 【請求項１７】 被検物の表面に規則的に配列されたパ
    ターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法であっ
    て、 前記被検物に平行光を照射する工程と、 前記被検物からの反射回折光をレンズを用いて集光する
    工程と、 前記レンズの後焦点位置に配置されたフィルタによっ
    て、前記被検物の正常パターンからの反射回折光を遮断
    する工程と、 前記フィルタを透過した前記反射回折光を受光して検出
    画像を得る工程と、 前記フィルタを透過した前記反射回折光の光量を検出す
    る工程と、 前記被検物の煽り角を補正する工程、及び光軸に垂直な
    平面内において前記フィルタの位置を補正する工程のう
    ち少なくともいずれか一方とを備え、 前記煽り角の補正及びフィルタの位置の補正は、前記光
    量が予め設定したしきい値を超えた場合に実行される、
    パターン欠陥検査方法。
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