JP2002162367A - 表面検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路パターン層が多層形成されてなるウエハ
の表面検査に際して、検査対象がいずれのパターン層で
あるかを判断できるようにする。 【解決手段】 周期的繰り返しパターンを有するウエハ
１の表面に検査用照明光を照射する照明光学系１０と、
ウエハ１からの回折光を集光する集光光学系２０と、集
光光学系２０により集光された回折光をＣＣＤ撮像素子
３１に受けてウエハ１の像を検出するＣＣＤカメラ３０
と、ＣＣＤカメラの画像信号の検査を行う画像処理検査
装置３５とを有する。画像処理検査装置３５において
は、複数のパターン層が形成される度にウエハ１の表面
像を撮像して各パターンの形成段階毎の最適測定条件を
求め、撮像装置により撮像された任意のウエハの画像が
いずれのパターン層のものであるかをこの最適測定条件
に基づいて判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップ、液晶
表示パネル等の製造工程においてウエハ等の被検物体の
表面検査を行うための装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣチップや液晶表示素子パネルは、ウ
エハ表面に種々の異なる回路パターンを何層にも積み重
ねて構成されている。このような回路パターンは、フォ
トリソグラフィー工程等を用いてウエハ上に一層ずつ積
み重ねるようにして形成される。

【０００３】ＩＣチップを例にとると、まず、ウエハ
（基板）の表面に形成された酸化膜の上にレジストを薄
い層状に塗布し、露光装置によりレチクルの回路パター
ンをこのレジスト層上に露光する。次に、現像処理を行
って露光されたレジストを除去し、レチクルの回路パタ
ーンと同一形状（もしくは縮小された相似形状）のレジ
スト層からなるパターンを形成する。その後、エッチン
グ処理を行って露出する酸化膜を除去した後、残りのレ
ジスト層を除去すると、ウエハの表面には酸化膜層の回
路パターンが形成される。この酸化膜層の回路パターン
に対してドーピング処理等を行い、ダイオード等の素子
を形成する。製造されるＩＣの種類によっても異なる
が、通常は上記のような所定の回路パターン層を形成す
る工程が何度も繰り返され、その結果、ウエハの上に複
数の回路パターンが何層にも重ねられる。

【０００４】このようにしてウエハ上に回路パターンを
多層に重ねるときに、各層毎に形成された回路パターン
に欠陥、異常等が発生していないか否かについての表面
検査が行われる。この検査は、例えば、レジスト層によ
る回路パターンが形成された時点で行われる。この検査
において欠陥、異常等が発見されたときには、レジスト
が剥離されて、再びレジスト層の塗布および露光が行わ
れ、この回路パターン層の再生処理が行われる。

【０００５】以上のように、回路パターンをウエハ上に
多層に重ねてＩＣチップ等が作られるときに、各回路パ
ターンに欠陥、異常等が発生したのではＩＣチップ等が
不良品となってしまう。そのため、このような欠陥、異
常等の検査、すなわち、ウエハの表面検査が重要であ
る。

【０００６】また、レジストの現像処理段階で見つかっ
た欠陥については、レジストを除去して再度レジスト塗
布工程からやり直して再生処理をすることが可能であ
る。しかしながら、エッチング処理が行われて酸化層等
に回路パターンが形成された段階では、欠陥、異常等が
発見されてもこの部分は再生処理不可能である。このよ
うに、レジストの現像処理段階での表面検査で見つかっ
た表面欠陥についてのみ、レジストパターン層を除去し
てパターンの再生処理が可能であり、レジストパターン
形成段階での表面検査が特に重要である。

【０００７】この表面検査においては、回路パターンの
形状不良、レジスト層の膜厚ムラ、傷等といった表面欠
陥もしくは異常等が検査される。従来の表面検査とし
て、種々の検査用照明光を様々な角度から被検物（ウエ
ハ）表面に照射し、被検物を回転もしくは揺動させなが
ら被検物からの光を検査員が直接的に目視により観察し
て行うものがある。

【０００８】このような検査方法は一般的にマクロ検査
と称される。このマクロ検査を検査員の目視により行っ
た場合に、検査員の判断の相違、技量の相違等により検
査結果にばらつきが出るおそれがある。また、検査員の
負担も大きい。そこで、マクロ検査を自動化することが
検討されていおり、種々の自動マクロ検査装置が提案さ
れている。例えば、被検物の表面に検査用照明光を照射
して、被検物の表面に形成された繰り返しパターンから
の回折光を撮像装置により受光して回折画像を取り込
み、画像処理を行って表面検査を自動で行うようにした
装置がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面検査装置では、被検物の表面上の回路パターン（繰
り返しパターン）からの回折光に基づいて回折像を撮像
する際の装置条件（照明光の入射角、被検物基板のチル
ト角、照明光の波長等）を最適条件に自動設定すること
ができなかった。最適条件とは、繰り返しパターンから
発生する回折光の進行方向と、回折光を受光する受光光
学系の光軸方向とがほぼ一致する条件であり、換言すれ
ば、表面検査を行うのに十分な回折像が得られる条件で
ある。

【００１０】従来の表面検査装置では、被検物の回折画
像をモニタに表示し、検査員がモニタ上の回折画像を見
ながら装置条件を最適条件に設定することが行われてい
るが、最適な装置条件を検査員が判断することは難し
く、検査員の能力や熟練を要するという問題があった。

【００１１】本出願人は、先に出願した特願2000-10254
6号において、被検物上に形成された繰り返しパターン
のピッチを検査員が知らなくても、装置条件を最適条件
に設定することができる表面検査装置を提案した。この
装置は、装置条件を設定または変更する手段を有し、装
置条件の変更時に回折画像を取り込み、その画像の画素
値に基づいて最適条件を決定するものである。

【００１２】しかしながら、パターンは前述のように多
層形成されており、各パターン層の形成後に表面検査を
行うことが望ましいのであるが、検査工数や効率の問題
から、一般的には、パターン層形成後に全数のウエハの
表面検査をするわけではない。このため、ある層のパタ
ーン形成工程において欠陥が発生しても、これについて
表面検査が行われずに見逃され、その後この層より上層
のパターンの形成後の表面検査において上記欠陥が見つ
かるような場合がある。これは、下の層からの回折光に
基づいて検査を行ってしまう場合があるからである。こ
の場合、その欠陥が最上位の層にあると誤った判断をし
てしまうと、最上位のレジストパターン層を除去してパ
ターンの再生処理をすることになるが、実際には下層に
欠陥があるため、その作業は無駄になる。

【００１３】このように、従来の表面検査では、欠陥を
見つけても、その欠陥が最上位の層のものか否かがわか
らないという問題があった。

【００１４】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
パターンが多層形成されている被検物の表面検査におい
て欠陥等が見つかったときに、この欠陥等が最上層のパ
ターンにあるか否かを判断できる表面検査装置および方
法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る表面検査装置は、複数のパターン層が
重ねられて形成された表面を有する被検物体の表面を検
査する装置であり、被検物体の表面に照明光を照射する
照明光学系と、被検物体からの回折光に基づく物体像を
撮像する撮像手段と、撮像手段により物体像を撮像する
際の装置条件を設定または変更する条件制御手段と、条
件制御手段による装置条件の変更時に撮像手段により撮
像される物体像の画像を取り込み、その画像に基づいて
パターン層を検査するための装置条件の最適条件を求め
る条件検出手段とを有する。そして、条件検出手段は、
最上位のパターン層形成前の画像から装置条件の最適条
件を求め、かつ最上位のパターン層形成後の画像からも
装置条件の最適条件を求め、このように求められた複数
の最適条件から撮像手段で撮像された画像が前記最上位
のパターンによるものであるか否かを判断するように構
成される。

【００１６】このような構成の表面検査装置を用いれ
ば、任意の被検物体の表面に検査用照明光を照射して得
られる回折光に基づいて撮像手段により撮像して得られ
た被検物体の画像が、条件検出手段により求められた最
適測定条件に基づいて最上位のパターン層の画像である
か否かを簡単に判断できる。

【００１７】なお、条件検出手段は、装置条件を変化さ
せながら撮像手段により撮像して得られる複数の画像に
基づいて、装置条件の最適条件を求めるようにするのが
好ましい。この場合に、条件検出手段は、これら複数の
画像におけるそれぞれの輝度を検出し、装置条件の変化
に対応するこのように検出された輝度の変化の関係に基
づいて最適条件を求めるようにするのが好ましい。ま
た、条件検出手段は、上記複数の画像におけるそれぞれ
の最大輝度を検出し、装置条件の変化に対応する最大輝
度の変化の関係を求め、この変化の関係を装置条件によ
り二次微分して求まる最大輝度のピーク値に対応する装
置条件を最適条件としても良い。

【００１８】このように変化させる装置条件の種類とし
ては、照明光学系による被検物体への照明光の入射角
度、被検物体の載置角度（チルト角度）、照明光の波長
およびおよび結像手段に入射させる被検物体からの出射
光の受光位置があり、これらのうちの少なくとも１つが
用いられる。

【００１９】本発明の表面検査装置においては、条件検
出手段によって最上位パターンによるものであると判断
された最適条件の下で撮像手段により撮像された画像に
基づいて被検物体に形成されたパターンの欠陥を検出す
る欠陥検出手段を備える。

【００２０】本発明の表面検査装置を、条件検出手段に
よって最上位パターンによるものであると判断された最
適条件の下で撮像手段により撮像された画像を記憶する
記憶手段と、この記憶手段に記憶された画像を読み出
し、読み出した画像に基づいて被検物体に形成されたパ
ターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えて構成し
ても良い。

【００２１】本発明の表面検査装置を、条件検出手段に
よって最上位パターンによるものであると判断された最
適条件を記憶する記憶手段を有して構成し、被検物体と
は別の被検物体を検査する場合に、条件制御手段は記憶
手段から最適条件を読み出し、読み出した最適条件に基
づいた装置条件に設定するように構成しても良い。いず
れの構成でも、撮像手段により撮像されたパターン像が
いずれのパターン層であるか（特に、最上位のパターン
層であるか）を簡単に判断することができる。

【００２２】本発明に係る表面検査方法は、複数のパタ
ーン層が重ねられて形成された表面を有する被検物体の
表面に照明光を照射し、被検物体からの回折光に基づく
物体像を撮像手段により撮像し、撮像手段により得られ
た画像に基づいて表面検査を行うように構成される。そ
して、最上位のパターン層形成前に、撮像手段により撮
像する際の装置条件を変更しながら撮像手段からの画像
を取り込み、その画像に基づいてパターン層を検査する
ための装置条件の最適条件を求め、さらに、最上位のパ
ターン層形成後に、撮像手段により撮像する際の装置条
件を変化させながら撮像手段からの画像を取り込み、そ
の画像に基づいてパターン層を検査するための装置条件
の最適条件を求め、このようにして求められた複数の最
適条件から撮像手段で撮像された画像が最上位のパター
ンによるものであるか否かを判断する。これにより、撮
像手段により撮像された画像が最上位のパターンのもの
であるか否かを簡単に判断できる。

【００２３】なお、本発明の表面検査方法において、装
置条件を変化させながら、撮像手段により撮像して得ら
れた複数の画像から装置条件の最適条件を求めるのが好
ましい。この場合に、複数の画像におけるそれぞれの輝
度を検出し、装置条件の変化に対応する輝度の変化の関
係に基づいて最適条件を求めるのが好ましい。もしく
は、複数の画像におけるそれぞれの最大輝度を検出し、
装置条件の変化に対応する最大輝度の変化の関係を求
め、この関係を装置条件により二次微分して求まる最大
輝度のピーク値に対応する装置条件を最適条件としても
良い。なお、上記のように変化させる装置条件の種類と
しては、照明光学系による被検物体への照明光の入射角
度、被検物体の載置角度（チルト角度）、照明光の波
長、結像手段に入射させる被検物体からの出射光の受光
位置等がある。

【００２４】本発明の表面検査方法においては、最上位
パターンによるものであると判断された最適条件時の下
で撮像手段により撮像された画像に基づいて被検物体に
形成されたパターンの欠陥を検出する。本発明の表面検
査方法において、最上位パターンによるものであると判
断された最適条件の下で撮像手段により撮像された画像
を記憶し、記憶された画像を読み出し、この読み出し画
像に基づいて被検物体に形成されたパターンの欠陥を検
出するようにしても良い。

【００２５】本発明の表面検査方法において、条件検出
手段によって最上位パターンによるものであると判断さ
れた最適条件を記憶し、被検物体と別の被検物体を検査
する場合に、記憶された最適条件を読み出し、このよう
に読み出した最適条件に基づいた装置条件に設定しても
良い。

【００２６】本発明の表面検査方法において、撮像手段
により撮像された画像から複数のパターン層における欠
陥の有無を判断し、複数のパターン層のうちの最上層の
パターン層に欠陥があることが検出されたときには、最
上層のパターン層の再生処理を行うのが好ましい。これ
により、無駄の無い且つ効率の良いパターン層の形成が
可能となる。

【００２７】もう一つの本発明に係る表面検査装置は、
複数のパターン層が重ねられて形成された表面を有する
被検物体の表面に光を照射する照明光学系と、被検物体
からの回折光を検出してその光量に応じた回折光信号を
出力する信号出力手段と、出力手段により回折光を検出
する際の装置条件を設定または変更する条件制御手段
と、条件制御手段による装置条件の変更時に信号出力手
段から出力される回折光信号に基づいてパターン層を検
査するための装置条件の最適条件を求める条件検出手段
とを有して構成され、条件検出手段は、最上位のパター
ン層形成前の回折光信号から装置条件の最適条件を求
め、かつ最上位のパターン層形成後の回折光信号から装
置条件の最適条件を求め、求められた複数の最適条件か
ら信号出力手段からの回折光信号が最上位のパターンに
よるものであるか否かを判断するように構成される。

【００２８】一方、もう一つの本発明に係る表面検査方
法は、複数のパターン層が重ねられて形成された表面を
有する被検物体の表面に光を照射し、回折光検出部によ
り前記被検物体からの回折光を検出し光量に応じた回折
光信号を生成し、その回折光信号に基づいて表面検査を
行う。そして、この表面検査方法において、最上位のパ
ターン層形成前に、回折光検出部により検出する際の装
置条件を変更しながら回折光検出部からの回折光信号を
取り込み、その回折光信号に基づいてパターン層を検査
するための装置条件の最適条件を求め、最上位のパター
ン層形成後に、回折光検出部により検出する際の装置条
件を変更しながら回折光検出部からの回折光信号を取り
込み、その回折光信号に基づいて装置条件の最適条件を
求め、このように求められた複数の最適条件から回折光
検出部からの回折光信号が最上位のパターンによるもの
であるか否かを判断する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図１に本発明の実施
形態に係る表面検査装置の一例を示しており、この装置
により半導体ウエハ１００の表面欠陥を検査する。この
装置は、ウエハ１００を載置保持するホルダ５を有し、
不図示の搬送装置によって搬送されてくるウエハ１００
を、ホルダ５の上に載置させるとともに真空吸着によっ
て固定保持する。ホルダ５は、このように固定保持した
ウエハ１００の表面に垂直な軸Ax1を中心として回転
（ウエハの表面内での回転）可能で、且つ、ウエハ１０
０の表面を通る軸Ax2を中心としてチルト（傾動）可能
に構成されている。

【００３０】この表面検査装置はさらに、ホルダ５に固
定保持されたウエハ１００の表面に検査用照明光を照射
する照明光学系１０と、検査用照明光の照射を受けたと
きのウエハ１００からの反射光、回折光等を集光する集
光光学系２０と、集光光学系２０により集光された光を
受けてウエハ１００の表面の像を検出するＣＣＤカメラ
３０等（撮像装置）を有する。

【００３１】照明光学系１０は、メタルハライドランプ
等の放電光源１１と、この放電光源１１からの照明光束
を集光するコレクタレンズ１２と、コレクタレンズ１２
により集光された照明光束を透過させて波長選択を行う
波長選択フィルタ１３と、調光を行うニュートラルデン
シティフィルタ１４とを備える。さらに、これらフィル
タ１３，１４を透過した照明光束を集束させるインプッ
トレンズ１５を有し、インプットレンズ１５により集束
された照明光がファイバ１６の一端１６ａに導入され
る。

【００３２】ここで、波長選択フィルタ１３は、切替駆
動機構１３ａを有した円盤（ターレット）１３ｂ内に設
けられており、いくつかの種類のフィルタを切換えて使
用することが可能となっている。例えばｇ線（波長４３
６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）等の特定の波長の光
だけを透過させる干渉フィルタ、あるいは特定の波長帯
域の光を透過させるバンドパスフィルタ、あるいは所定
の波長より長い波長の光だけを透過させるシャープカッ
トフィルタ等を必要に応じて選択して用いることができ
る。ニュートラルデンシティフィルタ１４は、回転角に
応じて透過光量が順次変化する円盤状のフィルタからな
り、回転駆動機構１４ａにより回転制御されて透過光量
を制御できるように構成されている。

【００３３】照明光学系１０はさらに、ファイバ１６の
他端１６ｂから出射される発散光束を受ける照明系凹面
鏡１７を有しており、この照明系凹面鏡１７からほぼそ
の焦点距離だけ離れた位置にファイバ１６の他端１６ｂ
が配設されている。このため、ファイバ１６の一端１６
ａに導入されてファイバ１６の他端１６ｂから照明系凹
面鏡１７に発散照射された照明光は、照明系凹面鏡１７
によって平行光束となってホルダ５に保持されたウエハ
１００の表面に照射される。このときウエハ１００の表
面に照射される照明光束は、ウエハ１００の表面と垂直
な軸Ax1（鉛直軸）に対して角度θiを有して照射され、
ウエハ１００からの光が角度θrを有して出射される。
これら入射角θiと出射角θrとの関係が、軸Ax2を中心
としてホルダ５をチルト（傾動）させることにより調整
可能である。すなわち、ホルダ５のチルトによりウエハ
１００の載置角度を変化させて、入射角θiと出射角θr
との関係を調整可能である。

【００３４】ウエハ１００の表面からの出射光（ここで
は回折光を用いる）は集光光学系２０により集光され
る。この集光光学系２０は、鉛直軸Ax1に対して角度θr
を有した方向に対向して配設された集光系凹面鏡２１
と、この集光系凹面鏡２１の集光位置に配設された絞り
２２と、この絞り２２の後側に配設された結像レンズ２
３とから構成される。この結像レンズ２３の後側にＣＣ
Ｄカメラ３０が配設されている。集光系凹面鏡２１によ
り集光されるとともに絞り２２によって絞られた出射光
（ｎ次の回折光）は、レンズ２３によってＣＣＤカメラ
３０のＣＣＤ撮像素子（イメージデバイス）３１に結像
される。この結果、ウエハ１００の表面の回折像がＣＣ
Ｄ撮像素子３１に形成される。

【００３５】ＣＣＤ撮像素子３１は、その受像面に形成
されたウエハ表面の像を光電変換して画像信号を生成
し、画像処理検査装置３５に送る。画像処理検査装置３
５の内部には、制御部３７と、ウエハ１００の最適チル
ト角を決定する条件決定部３８と、ウエハ１００の欠陥
を検出する欠陥検出部３９と、メモリ（記憶装置）３６
が設けられている。

【００３６】制御部３７は、切替駆動機構１３ａによる
波長選択フィルタ１３の切替作動制御、回転駆動機構１
４ａによるニュートラルデンシティフィルタ１４の回転
制御、鉛直軸Ax1を中心としたホルダ５の回転制御、チ
ルト中心軸Ax2を中心としたホルダ５のチルト制御等を
行う。さらに、制御部３７は、ＣＣＤ撮像素子３０から
得られるウエハ１００の画像を所定ビット（例えば８ビ
ット）のディジタル画像に変換する。

【００３７】メモリ（記憶装置）３６には、制御部３７
からのディジタル画像とそのときの装置条件（チルト
角）が記憶される。記憶されたディジタル画像は、ウエ
ハ１００の最適チルト角の決定時には条件決定部３８
に、ウエハ１００の欠陥検出時には欠陥検出部３９に出
力される。このように構成された制御部３７は、ウエハ
１００の最適チルト角の決定時には、チルト角を変更さ
せながらウエハ１００の画像を取り込み、チルト角が異
なるときのディジタル画像を順次メモリ３６に記憶す
る。

【００３８】条件決定部３８は、ウエハ１００の最適チ
ルト角φｓを決定するにあたって、メモリ３６に記憶さ
れた、ウエハ１００のディジタル画像を順次に取り込
み、各ディジタル画像ごとに、最大輝度（あるいは平均
輝度でもよい）を求め、これに基づいて最適なチルト角
を決定する。

【００３９】欠陥検出部３９は、ウエハ１００の欠陥検
出に当たって、メモリ３６に記憶された、ウエハ１００
のディジタル画像を取り込み、画像処理を行う他に、画
像の光量をモニタし、画像の明暗に基づいてウエハ１０
０の膜厚むら、パターン形状の異常、きず等の欠陥箇所
を特定する。

【００４０】ここで、被検物体であるウエハ１００の表
面には周期的に繰り返される線配列形状の回路パターン
が形成されており、ウエハ１００の表面においてはこれ
ら回路パターンを構成する線が周期的に繰り返して配列
されている。このため、回路パターンを構成する線の繰
り返しピッチがｐであり、照明光の波長がλであるとき
に、ホルダ５をチルトさせてウエハ１００の表面のチル
ト角Ｔを次式（１）が成立するように設定すれば、ウエ
ハ１００から出射されるｎ次の回折光が集光光学系２０
を介してＣＣＤカメラ３０に集光されるようになる。こ
のようにして、ｎ次の回折光を受光してＣＣＤ撮像素子
３１により得られたウエハ１００の表面の像から表面欠
陥の有無の検査を行う。

【００４１】

【数１】 sin(θi−Ｔ) − sin(θr＋Ｔ) ＝ n・λ／ｐ ・・・（１）

【００４２】式（１）において、θiおよびθrがチルト
角Ｔを変化させる前（チルト角Ｔ＝０のとき）の入射角
および出射角の値、すなわち、初期値である。チルト角
Ｔを変化させた場合に、入射角（θi− Ｔ)およびｎ次
の回折光の出射角(θr ＋ Ｔ)は、ウエハ１００の表面
に対しての法線Ax1を基準として入射側に見込む角度方
向をプラス、その反対側に見込む角度方向をマイナスと
する。回折次数ｎは、ｎ＝０の０次光（正反射光）を基
準として入射側に見込む角度方向をプラス、その反対側
に見込む角度方向をマイナスとする。チルト角Ｔを変え
ると入射角（θi− Ｔ)、出射角(θr ＋ Ｔ)が変化する
わけであるが、チルト角Ｔは、たとえば、ホルダ５が水
平状態にあるときを０度とし、入射側への角度方向をプ
ラス、出射側への角度方向をマイナスとする。ここで
は、チルト角が０度（基準状態）のときでの入射角初期
値をθi、出射角初期値をθrとしている。

【００４３】この検査のため、ＣＣＤ撮像素子３１によ
り撮像されたウエハ１００の表面の画像信号が画像処理
検査装置３５に送られる。画像処理検査装置３５におい
ては、ＣＣＤ撮像素子３１からの画像信号により得られ
るウエハ１００の表面の画像と、予め記憶されている良
品ウエハの表面の画像（検査基準画像）とのパターンマ
ッチングを行ったり、予め学習させておいた検査基準画
像の特徴との相違点の有無検査を行う。検査対象となる
ウエハ１００にデフォーカスによる膜厚むら、パターン
形状の異常、きず等の欠陥が存在する場合には、その部
分にはたとえば検査基準画像との明暗差や特徴の相違が
検出されるため、欠陥が存在することが検出される。

【００４４】このように欠陥の有無は検査基準画像との
対比等により検出できるが、欠陥が見つかった場合にこ
の欠陥が、ウエハ１００の表面に多層形成されたいずれ
のパターン層に存在するかを判断することはできない。
このようなことから、本実施形態の画像処理検査装置３
５は、最上位のパターン層に欠陥があるか否かの検出を
行うようになっている。これについて、図１０〜図１２
に示すフローチャートを参照しながら、以下に詳しく説
明する。

【００４５】まず、被検対象となるウエハ１００の表面
に形成されたパターン層を図２に模式的に示している。
図２は、ウエハ１００の表面にフォトリソグラフィー工
程により形成された回路パターン５ａからなる下層パタ
ーン５と、下層パターン５の上に形成された中間層７
と、中間層７の上に露光現像されて形成されたレジスト
層パターン６ａからなる上層パターン６とを示してい
る。

【００４６】下層パターン５は、フォトリソグラフィー
工程による回路パターン形成工程が完了し配線用の回路
パターンが形成された状態のものである。そして、下層
パターン５の上に次の回路パターンを形成するための材
料層（例えば酸化層）からなる中間層７が設けられてい
る。中間層７は、フォトリソグラフィー工程により所定
の回路パターンが形成される層である。そして、この回
路パターン形成のため、中間層７の上に回路パターンに
対応するレジスト層パターン６ａからなる上層パターン
６が形成されている。レジスト層パターン６ａは、中間
層７の上にレジスト層を設け、これにマスクパターンを
露光させて現像して形成されている。よって、この状態
では上層パターン６，すなわちレジスト層パターン６ａ
については、これを除去して再度レジスト層を塗布し、
レジスト層パターン６ａを再生する処理が可能な状態で
ある。しかし、下層パターン５はこのような再生処理が
できない状態になっている。

【００４７】図２においては、下層パターン５における
酸化層パターン５ａのピッチがｐ２で、上層パターン６
におけるレジスト層パターン６ａのピッチがｐ１であ
り、両ピッチｐ１，ｐ２が相違する。このため、図１に
示す表面検査装置を用いて、図２に示すパターンが形成
された状態のウエハ１００の表面検査を行う場合、上記
式（１）から以下のことがわかる。

【００４８】ある波長λの照明光を入射角（θi−Ｔ）
でウエハ１００の表面に照射した場合、上層パターン６
からの回折光の出射角（θr1＋Ｔ）、下層パターン５か
らの回折光の出射角（θr2＋Ｔ）はそれぞれ下記式
（２）および（３）で表される。ここで、ｐ１＞ｐ２で
あるから、下記式（４）の関係となる。したがって、
（θr2＋Ｔ）＞（θr1＋Ｔ）となり、同じ入射角で照明
光を入射させても、それぞれのパターン層からの回折光
の出射角は異なることがわかる。

【００４９】

【数２】 sin(θr1＋Ｔ)＝sin(θi−Ｔ)−n・λ／ｐ１ ・・・（２） sin(θr2＋Ｔ)＝sin(θi−Ｔ)−n・λ／ｐ２ ・・・（３） sin(θr2＋Ｔ)＞sin(θr1＋Ｔ) ・・・（４）

【００５０】本実施形態では、このことに注目し、ウエ
ハの表面検査に際して、ウエハ表面からの回折光に基づ
いて得られたウエハ表面の画像が、いずれの層の画像で
あるかを判断できるようしている。これにより、欠陥が
見つかったときにこの欠陥がいずれの層の欠陥であるか
（最上位か否か）を判断できる。このため、本実施形態
においては、まず、図２に示すようなパターン構成の良
品ウエハについて以下のような表面検査を行い、条件決
定部３８において、各パターン層毎の装置条件の最適条
件を求める。

【００５１】まず、図５に示すような下層パターン５が
形成された状態の良品ウエハがホルダ５の上に載置さ
れ、固定された状態で、且つ照明光学系１０から所定波
長λの検査用照明光がウエハ１００の表面に照射された
状態で検査が行われる。この検査内容を図１０のフロー
チャートに示している。制御部３７は、ホルダ５の制御
を行い、ウエハ１００のチルト角Ｔを変化させながら
（ステップＳ１１）、ＣＣＤカメラ３０によりウエハ表
面を撮像してその二次元画像を取り込む（ステップＳ１
２）。このとき、チルト角Ｔの変化毎に対応する複数の
撮像画像と、そのときの装置条件（チルト角）をメモリ
３６に記憶する（ステップＳ１３）。同時に、ＣＣＤカ
メラ３０では、ウエハ１００の表面全体の画像が撮像さ
れる。具体的には、照明光学系１０からの検査用照明光
の入射角が２０°〜７５°の角度範囲で画像撮像を行う
ようにチルト角変動範囲が設定されており、このチルト
角範囲の全範囲についての画像取り込みが完了した時点
（ステップＳ１４）でウエハ１００の表面全体の画像の
撮像が完了する。

【００５２】次に、条件決定部３８は、図１１のフロー
チャートにおけるステップＳ２１〜Ｓ２４に示すよう
に、メモリ３６に記憶された複数の二次元画像（ウエハ
１００の全体像）情報から、各チルト角Ｔに対応する画
像毎に最大輝度（もしくは平均輝度でも良い）を求め
る。具体的には、チルト角Ｔｉ（但し、ｉ＝１〜Ｎ）の
それぞれについて上記のようにして撮像記憶された画像
を読み出し、各画像毎に最大輝度を求める。

【００５３】このように求めたチルト角Ｔに対応する最
大輝度変化の関係を図６に示している。図６から分かる
ように、Ｔ＝ｔ２の辺りにおいて最大輝度が大きくな
る。さらに、最大輝度変化のピーク位置を検出するた
め、図６の波形を二次微分する処理を行い、最大輝度の
変化点を求める（ステップＳ２５）。この二次微分結果
を図７に示しており、チルト角ｔ２において最大輝度の
ピーク値が発生することが分かる。つまり、チルト角度
ｔ２において、下層パターン５からの回折光が集光光学
系２０を介してＣＣＤカメラ３０に入射することが分か
る。したがって、下層パターン５の検査のための最適な
装置条件は、Ｔ＝ｔ２であると決定できる。条件決定部
３８は、このときのチルト角度ｔ２という装置条件を下
層パターン５に対しての最適な装置条件ａ２としてメモ
リ３６に記憶する（ステップＳ２６）。さらに、その最
適な装置条件ａ２のときに撮像された画像も同様にメモ
リ３６に記憶する。

【００５４】次に、図２に示すような下層パターン５上
に上層パターン６が形成された後の良品ウエハの検査を
行う。

【００５５】前述の図５に示す下層パターン５が形成さ
れた後のウエハの検査のときと同様に、ホルダ５の上に
ウエハ１００が載置され、固定された状態で、かつ照明
光学系１０から所定波長λの検査用照明光がウエハ１０
０の表面に照射された状態で検査は行われる。制御部３
７は、チルト角Ｔを変化させながらＣＣＤカメラ３０に
よりウエハ表面の全体像を撮像してその二次元画像を取
り込み、チルト角Ｔの変化毎に対応する複数の撮像画像
と、そのときの装置条件（チルト角）をメモリ３６に記
憶する。これについても、図１０に示すフローチャート
に沿った手順で行われる。

【００５６】次に、条件決定部３８は、メモリ３６に記
憶された複数の二次元画像（ウエハ１００の全体像）情
報から、各チルト角Ｔに対応する画像毎に最大輝度（も
しくは平均輝度でも良い）を求める。このように求めた
チルト角Ｔに対応する最大輝度変化の関係を図３に示し
ている。図３から分かるように、チルト角Ｔ＝ｔ１およ
びＴ＝ｔ２の辺りにおいて最大輝度が大きくなる。これ
については、図１１に示すフローチャートに沿った手順
で行われる。

【００５７】この検査においてはチルト角Ｔのみを変化
させており、照明光学系１０および集光光学系２０は固
定してＣＣＤカメラ３０による撮像を行っている。この
ため、チルト角Ｔの変化に対応してウエハ１００の表面
に照射される照明光学系１０からの照明光の入射角（θ
ｉ−Ｔ）および出射角（θｒ−Ｔ）の関係が変化する。
そして、チルト角度ｔ１において下層パターン５および
上層パターン６のいずれか一方からの回折光が集光光学
系２０を介してＣＣＤカメラ３０に入射する。さらに、
チルト角度ｔ２において下層パターン５および上層パタ
ーン６の他方からの回折光が集光光学系２０を介してＣ
ＣＤカメラ３０に入射することが分かる。なお、条件決
定部３８は、さらに、最大輝度変化のピーク位置を検出
するため、図３の波形を二次微分する処理を行い、最大
輝度の変化点を求める。この二次微分結果を図４に示し
ており、チルト角ｔ１およびｔ２において最大輝度のピ
ーク値が発生することが分かる。

【００５８】ここで、上層パターン６が形成される前の
段階、すなわち、図５に示すように下層パターン５のみ
が形成された状態での検査結果をメモリ３６の内容を読
み込んで参照すれば、下層パターン５のみが形成された
状態で最適な装置条件は、チルト角Ｔ＝ｔ２であること
がわかる。したがって、上層パターン６が形成された後
の検査で検出された２つの最大輝度のピークのうち、チ
ルト角ｔ２におけるピークは、下層パターン５からの回
折光によるものと考えられ、チルト角ｔ１におけるピー
クが上層パターン６からの回折光によるものと判断でき
る。

【００５９】以上のことから、チルト角度ｔ１におい
て、上層パターン６からの回折光が集光光学系２０を介
してＣＣＤカメラ３０に入射することが分かる。したが
って、上層パターン６の検査のための最適な装置条件
は、Ｔ＝ｔ１であると決定できる。条件決定部３８は、
このときのチルト角度ｔ１という装置条件を上層パター
ン６に対しての最適な装置条件ａ１としてメモリ３６に
記憶する。さらに、その最適な装置条件ａ１のときに撮
像された画像もメモリ３６に記憶する。

【００６０】以上のような条件決定部における条件決定
手順を図１２に示している。これを簡単にまとめれば、
まず、ステップＳ３１において、最上位のパターン層
（上記実施形態では上層パターン６）が形成された後の
検査、すなわち、図２に示すように下層パターン５の上
に上層パターン６が形成された状態での検査において記
憶されたチルト角（ｔ１，ｔ２）を読み出す。次に、ス
テップＳ３２において、最上位のパターン層（上記実施
形態では上層パターン６）が形成される前の検査、すな
わち、図５に示すように下層パターン５のみが形成され
た状態での検査において記憶されたチルト角（ｔ２）を
読み出す。そして、このように読み出されたチルト角を
比較して、最上位のパターン層（上記実施形態では上層
パターン６）を検査するための最適チルト角（ｔ１）を
決定する。

【００６１】また、条件決定部３８において、図３に示
したチルト角度Ｔに対する最大輝度の関係、すなわち、
下層パターン５および上層パターン６を有したウエハ１
００表面におけるチルト角度Ｔに対する最大輝度の関係
を示す波形と、図６に示した下層パターン５のみの場合
のチルト角度に対する最大輝度の関係を示す波形とをメ
モリ３６に記憶してもよい。この場合、メモリ３６から
２つの波形を読み出して、両者の相違点を抽出する。こ
の結果を図８に示しており、回折光の最大輝度はチルト
角度ｔ１において大きくなる。

【００６２】このことから、チルト角度ｔ１において、
上層パターン６からの回折光が集光光学系２０を介して
ＣＣＤカメラ３０に入射することが分かる。条件決定部
３６においてはさらに、図８の最大輝度を示す波形を二
次微分処理して波形の変化点を抽出する。この結果を図
９に示しており、チルト角度ｔ１において輝度のピーク
値を示すことが分かる。そして、条件決定部３８は、こ
のときのチルト角度ｔ１を上層パターン６の最適な装置
条件ａ１として、メモリ３６に記憶する。

【００６３】以上のようにして、良品ウエハ１００につ
いて、上層パターン６に対しての最適な装置条件ａ１と
下層パターン５の最適な装置条件ａ２とがメモリ３６に
記憶される。その後、図２のパターン構成を有する任意
のウエハ１００（被検対象となるウエハ）の検査を、図
１に示す表面検査装置により行う。

【００６４】図２のパターン構成を有する任意のウエハ
１００がホルダ５の上に載置され、固定され、照明光学
系１０から所定波長λの検査用照明光がウエハ１００の
表面に照射された状態で検査は行われる。制御部３７
は、メモリ３６に記憶されている最適な装置条件ａ１
（この場合、チルト角ｔ１）を読み出す。そして、制御
部３７は、ホルダ５の制御を行い、チルト角がｔ１とな
るように設定する。制御部３７は、このときＣＣＤカメ
ラ３０で撮像されたウエハの全体像を取り込み、デジタ
ル画像に変換してメモリ３６に記憶する。

【００６５】次に、制御部３７は、メモリ３６に記憶さ
れている最適な装置条件ａ２（この場合、チルト角ｔ
２）を読み出す。そして、制御部３７は、ホルダ５の制
御を行い、チルト角がｔ２となるように設定する。制御
部３７は、このときＣＣＤカメラ３０で撮像されたウエ
ハの全体像を取り込み、デジタル画像に変換してメモリ
３６に記憶する。

【００６６】欠陥検出部３９は、メモリ３６から、装置
条件ａ１、ａ２それぞれに対応するデジタル画像を読み
込む。そして、それぞれの画像の光量をモニタし、画像
の明暗に基づいてウエハ１００の欠陥箇所を特定する。

【００６７】欠陥検出部３９は、装置条件ａ１に対応す
る画像で欠陥が見つかった場合には、上層パターン６に
この欠陥が存在すると判断する。この場合は、上層パタ
ーン６を構成するレジスト層パターン６ａを除去し、再
度レジスト層を塗布して露光現像を行う再生処理を行
う。一方、欠陥検出部３９は、装置条件ａ２に対応する
画像で欠陥が見つかった場合には、下層パターン５にこ
の欠陥が存在すると判断する。この場合は、再生不可能
であるため、この欠陥を含むＩＣチップを廃却処理する
か、ウエハ全体を廃却する。

【００６８】本実施形態では、上層および下層パターン
に対応して設定記憶された各最適な装置条件で表面検査
を行い、欠陥が見つかったときの最適な装置条件からそ
の欠陥がいずれの層にあるかを判断しているが、装置条
件の一つであるウエハのチルト角度を変化させながら表
面検査を行い、欠陥が見つかったときに、そのときの装
置条件を設定記憶されている装置条件と比較してその欠
陥がいずれの層にあるかを判断するようにしても良い。

【００６９】なお、本実施形態では、ウエハの表面に下
層パターンおよび上層パターンが形成された場合につい
て説明したが、ウエハの表面の３層以上のパターンが形
成された場合についても、条件決定部３８により各パタ
ーン毎での最適な装置条件を予め求めて記憶しておくこ
とにより、発見された欠陥がいずれの層に存在するかを
判断することができる。この場合にも、欠陥が最上層の
レジスト層パターンに存在するときには、レジスト層パ
ターンを除去してこのパターンの再生処理が行われる。

【００７０】本実施形態ではまた、条件決定部３８は、
他の装置条件は固定して一つの装置条件すなわちウエハ
のチルト角度Ｔのみを変更することにより、ＣＣＤカメ
ラにより撮像された複数の画像信号の輝度から、回折光
が最大となるチルト角度を求め、このチルト角度および
他の固定条件を最適な装置条件として設定している。し
かし、本発明において設定記憶される最適な装置条件は
これに限られるものではない。例えば、照明光の波長の
みを可変にし、その他の装置条件は固定でＣＣＤカメラ
により撮像される画像信号の輝度が最大となる条件を最
適な装置条件と設定しても良い。

【００７１】同様に、照明光学系の位置を移動可能とす
ることにより、凹面鏡１７からウエハへの照明光の入射
角を可変させても良い。すなわち、この構成によりウエ
ハへの照明光の入射角を変更しながら他の条件を固定し
た状態で、ＣＣＤカメラにより撮像される画像信号の輝
度が最大となる条件を最適な装置条件としても良い。さ
らに、集光光学系２０およびＣＣＤカメラ３０の位置を
移動可能とすることにより、ウエハ面からの出射光のう
ちの凹面鏡２１からＣＣＤカメラ３０へ導く光の出射角
を可変させても良い。すなわち、この構成によりウエハ
からの出射光のうちのＣＣＤカメラ３０へ導く出射光の
出射角を変更しながら他の条件を固定した状態で、ＣＣ
Ｄカメラにより撮像される画像信号の輝度が最大となる
条件を最適な装置条件としても良い。無論、複数の可変
要素を組み合わせて最適な装置条件を求めても良い。

【００７２】また、実施形態では、例えば、図３に示す
チルト角度に対する最大輝度の関係を二次微分して図４
のように最大輝度となるチルト角度を求めているが、二
次微分を行う前のもの、すなわち、図３の関係から最大
輝度となるチルト角度を求めても良い。但し、チルト角
度に対する最大輝度の関係は、実際には図３に示すよう
な滑らかなものとなることは少なく、乱れることが多い
ため、何らかの画像処理を施した波形を比較して装置条
件を求めるのが好ましい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
任意の被検物体の表面に照明光を照射して得られる回折
光から撮像装置により撮像して得られた被検物体の画像
が、最上位のパターン層の画像であるか否か判断でき
る。そして、検出された欠陥が、最上位のパターン層の
欠陥であるか否かを判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面検査装置の構成を示す概略図
である。

【図２】本発明に係る表面検査装置の被検対象物となる
ウエハ表面のパターン構成を示す断面図である。

【図３】図２のウエハ表面の検査を行ったときでのチル
ト角度と最大輝度との関係を示すグラフである。

【図４】図３のグラフに示す波形を二次微分した結果を
示すグラフである。

【図５】図２のウエハ表面における上層パターンが形成
される前の状態におけるパターン構成を示す断面図であ
る。

【図６】図５のウエハ表面の検査を行ったときでのチル
ト角度と最大輝度との関係を示すグラフである。

【図７】図６のグラフに示す波形を二次微分した結果を
示すグラフである。

【図８】図３の関係と図６の関係との相違を示すグラフ
である。

【図９】図８のグラフに示す波形を二次微分した結果を
示すグラフである。

【図１０】制御部における画像撮像および取り込み手順
を示すフローチャートである。

【図１１】画像検査のための最適条件を決定する手順を
示すフローチャートである。

【図１２】最上位のパターン層を検査するための最適条
件を決定する手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ウエハ ５ ホルダ １０ 照明光学系 １６ ファイバ １７ 照明系凹面鏡 ２０ 集光光学系 ２１ 集光系凹面鏡 ２３ 結像レンズ ３０ ＣＣＤカメラ ３５ 画像処理検査装置 ３６ メモリ ３７ 制御部 ３８ 条件決定部 ３９ 欠陥検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 健雄 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA51 BB02 BB03 BB17 BB18 CC19 CC31 FF42 FF48 FF61 FF65 GG03 GG22 HH03 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL02 LL04 LL19 LL22 LL24 NN17 NN20 PP13 QQ03 QQ13 QQ23 QQ24 QQ38 RR09 TT03 TT08 2G051 AA51 AA61 AA73 AB02 AB07 BA20 BB17 CA03 CA04 CB01 CB06 DA08 EA08 EA12 EA14 EB01 EB02 EC03 4M106 AA01 BA04 CA39 DB04 DB12 DB15 DB16 DB19 DJ02 DJ06 DJ13 DJ18 DJ20 DJ21 DJ38 5B057 BA15 CH08 DA03 DA07 DB03 DC22

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパターン層が重ねられて形成され
   た表面を有する被検物体の前記表面に照明光を照射する
   照明光学系と、 前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像する撮
   像手段と、 前記撮像手段により前記物体像を撮像する際の装置条件
   を設定または変更する条件制御手段と、 前記条件制御手段による前記装置条件の変更時に前記撮
   像手段により撮像される前記物体像の画像を取り込み、
   その画像に基づいて前記パターン層を検査するための前
   記装置条件の最適条件を求める条件検出手段とを有し、 前記条件検出手段は、最上位のパターン層形成前の画像
   から前記装置条件の最適条件を求め、かつ前記最上位の
   パターン層形成後の画像から前記装置条件の最適条件を
   求め、求められた複数の最適条件から前記撮像手段で撮
   像された画像が前記最上位のパターンによるものである
   か否かを判断することを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 前記条件検出手段は、装置条件を変化さ
   せながら前記撮像手段により撮像して得られる複数の画
   像に基づいて、前記装置条件の最適条件を求めることを
   特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 【請求項３】 前記条件検出手段は、前記複数の画像に
   おけるそれぞれの輝度を検出し、前記装置条件の変化に
   対応する前記輝度の変化の関係に基づいて前記最適条件
   を求めることを特徴とする請求項２に記載の表面検査装
   置。
4. 【請求項４】 前記条件検出手段は、前記複数の画像に
   おけるそれぞれの最大輝度を検出し、前記装置条件の変
   化に対応する前記最大輝度の変化の関係を求め、前記関
   係を二次微分して求まる前記最大輝度のピーク値に対応
   する前記装置条件を前記最適条件とすることを特徴とす
   る請求項２に記載の表面検査装置。
5. 【請求項５】 前記変化させる装置条件の種類が、前記
   照明光学系による前記被検物体への前記照明光の入射角
   度、前記被検物体の載置角度、前記照明光の波長および
   前記結像手段に入射させる前記被検物体からの出射光の
   受光位置のうちの少なくとも１つであることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の表面検査装置。
6. 【請求項６】 前記条件検出手段によって前記最上位パ
   ターンによるものであると判断された最適条件の下で前
   記撮像手段により撮像された画像に基づいて前記被検物
   体に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検出手段
   を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載の表面検査装置。
7. 【請求項７】 前記条件検出手段によって前記最上位パ
   ターンによるものであると判断された最適条件の下で前
   記撮像手段により撮像された画像を記憶する記憶手段
   と、 前記記憶手段に記憶された前記画像を読み出し、前記画
   像に基づいて前記被検物体に形成されたパターンの欠陥
   を検出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載の表面検査装置。
8. 【請求項８】 前記条件検出手段によって前記最上位パ
   ターンによるものであると判断された最適条件を記憶す
   る記憶手段を有し、 前記被検物体とは別の被検物体を検査する場合に、前記
   条件制御手段は前記記憶手段から前記最適条件を読み出
   し、前記最適条件に基づいた装置条件に設定することを
   特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面検査装
   置。
9. 【請求項９】 複数のパターン層が重ねられて形成され
   た表面を有する被検物体の前記表面に照明光を照射し、 前記被検物体からの回折光に基づく物体像を撮像手段に
   より撮像し、 前記撮像手段により得られた画像に基づいて表面検査を
   行う表面検査方法において、 最上位のパターン層形成前に、前記撮像手段により撮像
   する際の装置条件を変更しながら前記撮像手段からの画
   像を取り込み、その画像に基づいて前記パターン層を検
   査するための前記装置条件の最適条件を求め、 前記最上位のパターン層形成後に、前記撮像手段により
   撮像する際の装置条件を変化させながら前記撮像手段か
   らの画像を取り込み、その画像に基づいて前記パターン
   層を検査するための前記装置条件の最適条件を求め、 求められた複数の最適条件から前記撮像手段で撮像され
   た画像が前記最上位のパターンによるものであるか否か
   を判断することを特徴とする表面検査方法。
10. 【請求項１０】 前記装置条件を変化させながら、前記
    撮像手段により撮像して得られた複数の画像から前記装
    置条件の最適条件を求めることを特徴とする請求項９に
    記載の表面検査方法。
11. 【請求項１１】 前記複数の画像におけるそれぞれの輝
    度を検出し、前記装置条件の変化に対応する前記輝度の
    変化の関係に基づいて前記最適条件を求めることを特徴
    とする請求項１０に記載の表面検査方法。
12. 【請求項１２】 前記複数の画像におけるそれぞれの最
    大輝度を検出し、前記装置条件の変化に対応する前記最
    大輝度の変化の関係を求め、前記関係を二次微分して求
    まる前記最大輝度のピーク値に対応する前記装置条件を
    前記最適条件とすることを特徴とする請求項１０に記載
    の表面検査方法。
13. 【請求項１３】 前記変化させる装置条件の種類が、前
    記照明光学系による前記被検物体への前記照明光の入射
    角度、前記被検物体の載置角度、前記照明光の波長およ
    び前記結像手段に入射させる前記被検物体からの出射光
    の受光位置のうちの少なくとも１つであることを特徴と
    する請求項９〜１２のいずれかに記載の表面検査方法。
14. 【請求項１４】 前記最上位パターンによるものである
    と判断された最適条件時の下で前記撮像手段により撮像
    された画像に基づいて前記被検物体に形成されたパター
    ンの欠陥を検出することを特徴とする請求項９〜１３の
    いずれかに記載の表面検査方法。
15. 【請求項１５】 前記最上位パターンによるものである
    と判断された最適条件の下で前記撮像手段により撮像さ
    れた画像を記憶し、 記憶された前記画像を読み出し、前記画像に基づいて前
    記被検物体に形成されたパターンの欠陥を検出すること
    を特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の表面検
    査方法。
16. 【請求項１６】 前記条件検出手段によって前記最上位
    パターンによるものであると判断された最適条件を記憶
    し、 前記被検物体と別の被検物体を検査する場合に、前記記
    憶された前記最適条件を読み出し、前記最適条件に基づ
    いた装置条件に設定することを特徴とする請求項９〜１
    ３のいずれかに記載の表面検査方法。
17. 【請求項１７】 前記撮像手段により撮像された画像か
    ら前記複数のパターン層における欠陥の有無を判断し、 前記複数のパターン層のうちの最上層のパターン層に欠
    陥があることが検出されたときに、前記最上層のパター
    ン層の再生処理を行うことを特徴とする請求項９〜１６
    のいずれかに記載の表面検査方法。
18. 【請求項１８】 複数のパターン層が重ねられて形成さ
    れた表面を有する被検物体の前記表面に光を照射する照
    明光学系と、 前記被検物体からの回折光を検出し、光量に応じた回折
    光信号を出力する信号出力手段と、 前記出力手段により前記回折光を検出する際の装置条件
    を設定または変更する条件制御手段と、 前記条件制御手段による前記装置条件の変更時に前記信
    号出力手段から出力される回折光信号に基づいて前記パ
    ターン層を検査するための前記装置条件の最適条件を求
    める条件検出手段とを有し、 前記条件検出手段は、最上位のパターン層形成前の回折
    光信号から前記装置条件の最適条件を求め、かつ前記最
    上位のパターン層形成後の回折光信号から前記装置条件
    の最適条件を求め、求められた複数の最適条件から前記
    信号出力手段からの回折光信号が前記最上位のパターン
    によるものであるか否かを判断することを特徴とする表
    面検査装置。
19. 【請求項１９】 複数のパターン層が重ねられて形成さ
    れた表面を有する被検物体の前記表面に照明光学系によ
    り光を照射し、 回折光検出部により前記被検物体からの回折光を検出し
    て光量に応じた回折光信号を生成し、その回折光信号に
    基づいて表面検査を行う表面検査方法において、 最上位のパターン層形成前に、前記回折光検出部により
    検出する際の装置条件を変更しながら前記回折光検出部
    からの回折光信号を取り込み、その回折光信号に基づい
    て前記パターン層を検査するための前記装置条件の最適
    条件を求め、 前記最上位のパターン層形成後に、前記回折光検出部に
    より検出する際の装置条件を変更しながら前記回折光検
    出部からの回折光信号を取り込み、その回折光信号に基
    づいて前記装置条件の最適条件を求め、 求められた複数の最適条件から前記回折光検出部からの
    回折光信号が前記最上位のパターンによるものであるか
    否かを判断することを特徴とする表面検査方法。