JP2019135464A - パターン検査方法およびパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつ、高速にパターンを撮像することができるパターン検査方法を提供する。【解決手段】本実施形態によるパターン検査方法は、試料と同一材料の基準試料を支持部材上に載置して該基準試料の重力方向の歪みを示すマップを作成する工程と、試料を支持部材上に載置して光源からの光を試料に照射する工程と、光源からの光に対する試料の位置を第１方向に相対的に移動させながらパターンを撮像するときに、試料上の第１点から第１方向にある試料上の第２点までの試料の重力方向の歪みの線形成分をマップにおける第１点と第２点との重力方向の第１差に基づいて補正するとともに、試料の重力方向の歪みの少なくとも二次成分をフィードバック回路で補正する工程と、パターンの画像を用いて欠陥検査を行う工程とを具備する。【選択図】図４

Description

本発明による実施形態は、パターン検査方法およびパターン検査装置に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパ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。よって、微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置が用いられる。また、このようなパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置や、テンプレートのパターンをウェハに押し付けて転写するナノインプリント技術の開発が試みられている。

そして、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。しかし、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーに移行している。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光または転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、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って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

検査手法としては、拡大光学系を用いてマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データあるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像とを比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計のＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力する装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像（参照画像）を生成して、該参照画像とパターンの光学画像とを比較する「die to database（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

このようなパターン検査装置では、マスクの表面を対物レンズの結像面内に正確に合わせて、マスクの表面に形成されたパターンの画像を取得する必要がある。マスクの表面を結像面に合わせるために、スリット投影型のマスク面位置測定装置によるオートフォーカス機能が用いられる。

検査時に、マスクは、ステージ上において、３箇所以上の支持点で支持されており、自重によって歪んでいる場合がある。このような重力歪は撮像時にフォーカスずれを引き起こすので、パターン検査装置は、オートフォーカス機能でマスクの鉛直方向（Ｚ方向）の位置を補正する。

しかし、検査速度が上昇し、撮像速度が速くなると、フィードバック回路の動作速度も速くする必要がある。動作速度の速いフィードバック回路は高価であり、パターン検査装置全体のコストを上昇させる。

特開２０１０−１３４４３３号公報

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、コストの上昇を抑制しつつ、高速にパターンを撮像することができるパターン検査方法およびパターン検査装置を提供する。

本実施形態によるパターン検査方法は、試料を支持する支持部材と、光源からの光を試料に照射する光学系と、試料を第１方向に相対的に移動させながら試料に形成されたパターンを撮像する撮像センサと、パターンの画像を用いて欠陥検査を行う検査部と、パターンを撮像するときに試料の重力方向の位置をオートフォーカスで補正するフィードバック回路とを備えたパターン検査装置を用いたパターン検査方法であって、
試料と同一材料の基準試料を支持部材上に載置して該基準試料の重力方向の歪みを示すマップを作成する工程と、試料を支持部材上に載置して光源からの光を試料に照射する工程と、光源からの光に対する試料の位置を第１方向に相対的に移動させながらパターンを撮像するときに、試料上の第１点から第１方向にある試料上の第２点までの試料の重力方向の歪みの線形成分をマップにおける第１点と第２点との重力方向の第１差に基づいて補正するとともに、試料の重力方向の歪みの少なくとも二次成分をフィードバック回路で補正する工程と、パターンの画像を用いて欠陥検査を行う工程とを具備する。

パターンを撮像するときに、試料の表面が略水平になるように支持部材を重力方向に移動させてもよい。

パターンを撮像するときに、撮像センサは、試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、試料の重力方向の歪みの線形成分は、ストライプごとに補正されてもよい。

パターンを撮像するときに、撮像センサは、試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、試料の重力方向の歪みの線形成分は、複数のストライプごとに補正されてもよい。

パターンを撮像するときに、撮像センサは、試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、前回撮像されたストライプにおける現補正値と次に撮像されるストライプにおける第１差との誤差が所定の閾値未満の場合に、試料の重力方向の歪みの線形成分は、現補正値を用いて補正され、現補正値と第１差との誤差が閾値以上の場合に、試料の重力方向の歪みの線形成分は、第１差を用いて補正される。

現補正値と第１差との誤差が閾値以上の場合に、現補正値を第１差で更新し、試料の重力方向の歪みの線形成分は、更新後の現補正値を用いて補正されてもよい。

本実施形態によるパターン検査装置は、試料を支持する支持部材と、光源からの光を試料に照射する光学系と、試料を第１方向に相対的に移動させながら試料に形成されたパターンを撮像する撮像センサと、パターンの画像を用いて欠陥検査を行う検査部と、パターンを撮像するときに試料の重力方向の位置をオートフォーカスで補正するフィードバック回路と、試料と同一材料の基準試料の重力方向の歪みを示すマップを格納する記憶部と、試料に対する撮像センサの位置を試料の表面の第１点から第２点に対応する位置まで移動させながらパターンを撮像するときに、第１点から第２点までの試料の重力方向の歪みの線形成分をマップにおける第１点と第２点との重力方向の第１差に基づいて補正するとともに、試料の重力方向の歪みの少なくとも二次成分をフィードバック回路で補正するコントローラと、を備える。

第１実施形態におけるパターン検査装置の一例を示す構成図。 検査領域の撮像の様子を示す概念図。 ステージ１０２の構成の一例を示す正面図および平面図。 Ｚステージ２２０上の試料１０１の歪みを示す斜視図。 第１実施形態によるパターン検査方法の一例を示すフロー図。 検査ストライプＲ２０における試料１０１の歪みの線形成分を示すグラフ。 第２実施形態に従った検査装置１００の動作例を示すフロー図。 第３実施形態に従った検査装置１００の動作例を示すフロー図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるパターン検査装置の一例を示す構成図である。検査装置１００は、試料１０１に形成されたパターンの欠陥を検査する光学画像取得部１５０および制御系回路１６０を備えている。

光学画像取得部１５０は、光学系２０と、撮像部３０と、ステージ１０２と、撮像センサ３１（撮像部３０の一例）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とを備える。

試料１０１が載置される支持部材としてのステージ１０２は、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能なＸＹステージ（図３の２１０）と垂直方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージ（図３の２２０）とからなる。ＸＹステージは、回転方向（θ方向）にも移動可能となっている。ステージ１０２は、制御計算機１１０の制御の下にステージ制御回路１１４により駆動されるエアスライダでもよい。ステージ１０２は、θ方向、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に駆動する４軸モータ等の駆動系によって移動可能となっている。これらのθモータ、Ｘモータ、Ｙモータ、Ｚモータは、例えば、リニアモータやステップモータなどを用いることができる。そして、ステージ１０２上に配置された試料１０１の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に転送される。

ステージ１０２上には、試料１０１が配置され、試料１０１はステージ１０２とともに移動する。試料１０１としては、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のフォトマスクやＮＩＬ（Nano-Imprint Lithography）技術に用いられるテンプレートが含まれる。フォトマスクやテンプレートには、検査対象となる複数の図形によって構成されたパターンが形成されている。試料１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてステージ１０２上に配置される。ステージ１０２を略水平面内においてＸ方向およびＹ方向に移動させことによって、ステージ１０２上の試料１０１に対して光学系２０からの光を相対的に走査させることができる。

光学系２０は、光源２１と、偏光ビームスプリッタ２２と、２分の１波長板２３と、対物レンズ２５と、ビームスプリッタ２６と、オートフォーカス部２７と、を備えている。光源２１は、試料１０１に照射する光を発生する。偏光ビームスプリッタ２２は、光源２１からの光を試料１０１へ向かって反射し、試料１０１から反射してきた反射光を撮像部３０へ透過させる。２分の１波長板２３は、試料１０１からの光の偏光面に位相差を与える。２分の１波長板２３を通過した光は、試料１０１上に集光され、試料１０１を照射する。試料１０１で反射した光は、対物レンズ２５、２分の１波長板２３および偏光ビームスプリッタ２２およびビームスプリッタ２６を通過して撮像部３０で受光される。一部の光は、ビームスプリッタ２６からオートフォーカス部２７へ進み、オートフォーカス部２７において受光される。オートフォーカス部２７は、複数のスリットを介して光強度を測定し、その光強度の情報を焦点位置検出回路１２８へ出力する。焦点位置検出回路１２８は、オートフォーカス部２７からの光強度の情報を受け取って、複数のスリットからの光強度比を演算し、その光強度比を制御計算機１１０へフィードバックする。制御計算機１１０は、光強度比に基づいて、ステージ制御回路１１４を制御し、光の焦点位置を試料１０１の表面に適合させるようにステージ１０２の位置を調節する。これにより、検査装置１００は、オートフォーカス機能を用いて、焦点位置を試料１０１に合わせることができる。

尚、検査装置１００は、試料１０１からの反射光を撮像部３０で受け、光学画像を得る反射型検査装置である。しかし、検査装置１００は、試料１０１を透過した光を撮像部３０で受けて光学画像を得る透過型検査装置であってもよい。

撮像部３０は、センサ３１と、センサ回路１０６とを備えており、試料１０１からの光を受けて試料１０１の画像を取得する。センサ３１は、光学系２０からの光を受けて光信号を電気信号へ変換（光電変換）する。センサ３１は、例えば、フォトダイオードなどの撮像素子を一列に並べたラインセンサでもよく、撮像素子を平面状に二次元配置したエリアセンサであってもよい。ラインセンサには、例えば、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを用いることができる。センサ３１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）であってもよい。センサ回路１０６は、センサ３１からの電気信号をＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換して光学的な画像にする。この画像は、位置回路１０７を介して比較回路１０８へ送信されて試料１０１の欠陥を検出する際の比較処理に用いられる。

センサ回路１０６は、センサ３１から受け取ったパターン像をＡ／Ｄ（Analogue-to-Digital）変換し、そのパターン像の画像データを位置回路１０７へ送る。Ａ／Ｄ変換された画像データは、例えば、８ビットの符号なしデータであって、センサ３１の各画素の明るさの階調を表現したものである。

オートローダ１３０は、制御計算機１１０の制御を受けてオートローダ制御回路１１３によって駆動され、検査対象となる試料１０１をステージ１０２上に自動で載置し、検査終了後には試料１０１をステージ１０２から自動で搬出する。試料１０１がステージ１０２上に載置されると、試料１０１に形成されたパターンに対し、ステージ１０２の下方に配置された光学系２０から光が照射される。そして、試料１０１で反射した光は、撮像部３０にあるセンサ３１に結像する。尚、検査装置１００は、試料１０１の透過光をセンサ３１に導く構成としてもよい。この構成と、図１に示す構成とを併せ持つ場合には、透過光と反射光による各光学画像を同時に取得することが可能である。

制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、ステージ制御回路１１４、焦点位置検出回路１２８、記憶部１０９、ディスプレイ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。尚、制御系回路１６０は、単一または複数のＣＰＵで構成されてもよい。

記憶部１０９に格納されたフォーマットデータには、設計パターンデータが格納されている。この設計パターンデータは、記憶部１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。展開回路１１１で変換されたイメージデータは、参照回路１１２に送られて、参照画像の生成に用いられる。参照回路１１２で生成された参照画像は、比較回路１０８に送られ、検査対象となる試料１０１の光学画像と比較される。

一方、試料１０１の光学画像は、上述の通り、センサ３１で撮像されてＡ／Ｄ変換され、位置回路１０７へ送られる。検査に好適な光学画像を得るためには、試料１０１に照射される光の焦点位置を正確に検出して焦点合わせをすることが重要となる。光学系２０の焦点位置に試料１０１の表面（パターンの形成された面：以下、パターン面とも言う）を合わせるために、オートフォーカス機能が用いられる。

制御計算機１１０は、上述の通り、焦点位置検出回路１２８からの情報に基づき、ステージ制御回路１１４を制御して、検出した焦点位置が試料１０１のパターン面に位置するよう、ステージ１０２をＺ方向（高さ方向）に移動させる。これにより、試料１０１のパターン面を焦点位置に合わせるよう調整する。尚、焦点位置の調整は、試料１０１のパターン面の位置と焦点位置とを相対的に移動させることによって実行される。従って、焦点位置の調整は、焦点位置自体を移動させることで実行してもよいが、本実施形態のように、ステージ１０２を移動させることで実行してもよい。

試料１０１のパターン面を光学系２０の焦点位置に適合させると、センサ３１が試料１０１のパターンの光学画像を撮像する。実際には、センサ３１は、図２に示すようにストライプごとに連続的に試料１０１のパターンを撮像する。従って、オートフォーカス機能の信頼性の判定は、パターンの撮像の直前にほぼリアルタイムで実行される。光学画像は、センサ回路１０６でＡ／Ｄ変換されて、位置回路１０７から出力されたステージ１０２上での試料１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。

比較回路１０８は、上述の通り、光学画像データと参照画像データとを、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較する。比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合には、その箇所が欠陥と判定される。

尚、図１では、第１実施形態を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。また、センサ回路１０６、オートローダ制御回路１１３、ステージ制御回路１１４、焦点位置検出回路１２８、展開回路１１１、参照回路１１２、比較回路１０８および位置回路１０７内の各回路は、電気的回路で構成されてもよく、制御計算機１１０等のコンピュータで動作可能なソフトウェアとして実現されてもよい。また、これらの回路は、ハードウェアとソフトウェアとの組合せやファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。

図２は、検査領域の撮像の様子を示す概念図である。試料１０１の検査領域Ｒ１０は、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプＲ２０に仮想的に分割される。検査装置１００では、検査ストライプＲ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプＲ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に向かって、当該ストライプ領域内に形成されたパターンの画像を撮像する。ステージ１０２の移動によってセンサ３１が相対的にＸ方向に連続移動しながら光学画像を取得する。センサ３１では、図２に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサ３１は、ステージ１０２と相対移動しながら、検査光を用いて試料１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。本実施形態では、１つの検査ストライプ（第１ストライプ）Ｒ２０における光学画像を撮像した後、Ｙ方向に次の検査ストライプ（第２ストライプ）Ｒ２０の位置まで移動して次に逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。例えば、第１ストライプの画像は、ステージ１０２の往路で取得された画像に対応し、第２ストライプの画像は、ステージ１０２の復路で取得された画像に対応する。尚、第１ストライプの画像は、ステージ１０２の復路で取得された画像に対応し、第２ストライプの画像は、ステージ１０２の往路で取得された画像に対応してもよい。

このように、パターンを撮像するときに、センサ３１は、例えば、図４のＤ１方向に相対移動しながら撮像される第１ストライプの画像と、Ｄ１方向とは逆のＤ２方向に相対移動しながら撮像される第２ストライプの画像とを交互に取得する。これにより、センサ３１は、試料１０１のパターン面の全体を撮像することができる。

撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではなく、一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。

このように、光学系２０からの光を試料１０１に走査させながら、撮像部３０が試料１０１のパターンの画像を取得する。

ここで、ステージ１０２の構成をより詳細に説明する。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、ステージ１０２の構成の一例を示す正面図および平面図である。図３（Ａ）に示すように、ステージ１０２は、定盤２００と、ＸＹステージ２１０と、Ｚステージ２２０とを備えている。定盤２００は、検査装置１００の本体に対してほぼ水平に固定されている。定盤２００上には、ＸＹステージ２１０が設けられている。

ＸＹステージ２１０は、定盤２００のほぼ水平な表面（ＸＹ面）に対して略平行に移動することができる。ＸＹステージ２１０は、図３（Ｂ）に示すように、３つの支軸２１１〜２１３を有する。支軸２１１〜２１３は、それぞれ略鉛直方向（Ｚ方向）に延伸可能になっている。ＸＹステージ２１０の支軸２１１〜２１３上には、Ｚステージ２２０が設けられている。

Ｚステージ２２０は、ＸＹステージ２１０の支軸２１１〜２１３の延伸動作によって略鉛直方向（Ｚ方向）へ移動することができる。支軸２１１〜２１３は、同じだけ延伸してＺステージ２２０をＸＹ面に対して平行移動させることができる。また、支軸２１１〜２１３は、それらの１つまたは２つだけ延伸し、Ｚステージ２２０をＸＹ面に対して傾斜させることもできる。

Ｚステージ２２０は、図３（Ａ）に示すように、開口部ＯＰを有する。開口部ＯＰは、対物レンズ２５からの光を試料１０１に照射できるように、対物レンズ２５の上方に設けられている。即ち、図３（Ｂ）に示すように、Ｚ方向の上方から見ると、開口部ＯＰは、対物レンズ２５および試料１０１に重複するように設けられている。開口部ＯＰは、試料１０１の外形と略相似形であり、試料１０１よりも幾分大きい。また、Ｚステージ２２０は、開口部ＯＰの内側面に３つの支持部２２１〜２２３を有し、試料１０１を鉛直下方から支持する。試料１０１は、支持部２２１〜２２３に吸着固定され、ＸＹステージ２１０の動作に応じてＸＹ面内を移動することができ、かつ、Ｚステージ２２０の動作に応じてＺ方向に移動することができる。試料１０１の直下には、対物レンズ２５が設けられており、対物レンズ２５からの光が試料１０１に照射される。尚、図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、試料１０１は、破線で示されている。

試料１０１は、開口部ＯＰ内において、支持部２２１〜２２３によって３箇所で支持されている。支持部２２１〜２２３の接触部分以外の試料１０１の部分は、図３（Ａ）に示すように、開口部ＯＰによって浮遊状態となっている。従って、試料１０１は、その自重によって、支持部２２１〜２２３に支持されている支持領域とそれ以外の浮遊領域とにおいてＺ方向の高さ位置が幾分異なり、Ｚ方向に歪みを有する。

図４は、Ｚステージ２２０上の試料１０１の歪みを示す斜視図である。図４では、試料１０１の歪みを理解し易いように描画している。矢印Ａ２２１、Ａ２２２、Ａ２２３は、試料１０１の底面において支持部２２１〜２２３が支持している箇所を示している。支持部２２１〜２２３の支持によって、矢印Ａ２２１、Ａ２２２、Ａ２２３で示す試料１０１の箇所は、比較的高い位置にある。一方、矢印Ａ２２１、Ａ２２２、Ａ２２３から離れるに従って、試料１０１は、自重によって鉛直下方（−Ｚ方向）へ沈んでおり、歪みが生じている。

このような試料１０１の歪みは、対物レンズ２５からの光の焦点位置のずれにつながる。通常、このような焦点位置は、オートフォーカス部２７、焦点位置検出回路１２８、ステージ制御回路１１４、モータＭおよびステージ１０２を用いたフィードバック回路によって補正可能である。しかし、上述の通り、撮像部３０の撮像速度（即ち、走査速度）が速くなると、それに追従するために、フィードバック回路の高速化が必要となる。この場合、コストの上昇が避けられない。一方、安価で低速度のフィードバック回路では撮像速度に追従できず、撮像部３０は、試料１０１の歪みによって、焦点位置が試料１０１のパターン面からずれた状態で撮像してしまう。これでは、検査装置１００は、パターンの欠陥を正確に検査することができない。

そこで、本実施形態による検査装置１００は、基準マスクを用いて試料１０１の重力方向（Ｚ方向）の歪みを示すマップ（以下、歪みマップともいう）を予め作成し、その歪みマップに基づいて、試料１０１の重力方向の歪みの線形成分（即ち一次成分）を補正する。試料１０１の歪みの二次以上の成分については、フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）を用いて補正する。これにより、光学系２０からの光でパターン面を走査している間に、光の照射されるパターン面の部分がほぼ一定の高さになるように、試料１０１のＺ方向の位置が制御される。即ち、試料１０１のＺ方向の歪みをキャンセルするように、試料１０１のＺ方向の位置を制御しつつ、光学系２０からの光は試料１０１のパターン面を走査する。本実施形態では、歪みマップに基づいて歪みの線形成分がすでに補正されているので、二次以上の成分についてオートフォーカス機能を用いてフィードバック制御すればよい。従って、低速度のフィードバック回路であっても、パターン面の撮像速度に追従することができる。

以下、本実施形態によるパターン検査方法についてより詳細に説明する。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、第１実施形態によるパターン検査方法の一例を示すフロー図である。

（歪みマップの作成）
まず、基準試料を用いて歪みマップを予め作成する（Ｓ１０）。基準試料は、検査対象となる試料１０１と同一材質かつ同一サイズの試料であり、パターン形成前の試料１０１と考えてよい。試料１０１と区別するために、基準試料は、以下、１０１ｒｅｆと呼ぶ。基準試料１０１ｒｅｆは、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す試料１０１と同様に、ステージ１０２上に載置され、光学系２０からの光で照射される。図２を参照して説明したように、光で基準試料１０１ｒｅｆの表面を走査する。このとき、オートフォーカス機能を用いて、基準試料１０１ｒｅｆの表面に焦点位置を合わせながら、光で基準試料１０１ｒｅｆの表面を走査する。焦点位置が基準試料１０１ｒｅｆの表面に合ったときのＺステージ２２０のＺ方向の位置（高さ）を記憶部１０９に格納していく。基準試料１０１ｒｅｆの表面全体に対して、Ｚステージ２２０の高さを記憶部１０９に格納すると、基準試料１０１ｒｅｆの重力方向の歪みを示す歪みマップが完成する。

基準試料１０１ｒｅｆは、試料１０１と同一材質であり、大きさ、厚みも同一であるので、試料１０１がステージ１０２上に載置されたときに試料１０１に生じる歪みをほぼ再現することができる。このような基準試料１０１ｒｅｆの歪みマップは、試料１０１の歪みを示すとみなすことができる。また、歪みマップを作成する際には、フィードバック回路が十分に追従することができる速度で試料１０１ｒｅｆの表面を光で走査する。即ち、オートフォーカス機能を用いて焦点合せを行うので、基準試料１０１ｒｅｆを用いた歪みマップの作成速度は、試料１０１の検査速度よりも低速である。しかし、これにより、歪みマップは試料１０１の歪みの情報をほぼ正確に有することができる。歪みマップは、記憶部１０９に格納されてもよいし、検査装置１００の外部で管理されていてもよい。尚、基準試料１０１ｒｅｆと同一の試料１０１であれば、歪みマップは、複数の試料１０１に共通に用いることができる。

（パターン検査）
基準試料１０１ｒｅｆをステージ１０２から除去した後、試料１０１のパターンの検査に移行する。パターンの検査では、まず、試料１０１をステージ１０２上に載置する（Ｓ２０）。

次に、図２で説明したように、光学系２０からの光を試料１０１に照射しながらステージ１０２を移動させ、撮像部３０が試料１０１のパターンを検査ストライプＲ２０毎に撮像する。例えば、検査ストライプは、検査順に１〜ｎ（ｎは２以上の整数）の番号を付する。この場合、光学系２０は光を１番目の検査ストライプから昇順にｎ番目の検査ストライプまで走査し、それに追従して、撮像部３０は１番目の検査ストライプから昇順にｎ番目の検査ストライプまでのパターンを撮像する。尚、１番目および２番目の検査ストライプは、上記第１および第２ストライプのそれぞれに対応していてもよい。

ここで、本実施形態による検査装置１００は、パターンの撮像の際に、試料１０１の重力方向（Ｚ方向）の歪みのうち線形成分を、フィードバック回路を用いることなく、上記歪みマップを用いて補正（キャンセル）する。

制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、検査ストライプごとに補正値を算出する（Ｓ２２）。例えば、ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の検査ストライプの撮像時に、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋ番目の検査ストライプのＸ方向の一端と他端とにおける高さの差（第１差）ΔＺｋを補正値として算出してもよい。あるいは、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋ番目の検査ストライプにおけるＺ方向の最大値と最小値との差ΔＺｋを補正値として算出してもよい。尚、ｋの初期値は１である。

歪みの線形成分の補正において、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋ番目の検査ストライプのＸ方向の一端と他端とを結ぶ直線がＸ−Ｙ面と略平行（略水平）になるように（即ち、差ΔＺｋを０にするように）、Ｚステージ２２０を補正する。あるいは、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋ番目の検査ストライプのＸ方向の最大値と最小値とを結ぶ直線がＸ−Ｙ面と略平行（略水平）になるように（即ち、差ΔＺｋを０にするように）、Ｚステージ２２０を補正する。

試料１０１の歪みの線形成分の補正とともに、検査装置１００は、試料１０１のＺ方向の歪みのうち、二次以上の成分については、フィードバック回路を用いて補正（キャンセル）する（Ｓ３０）。

試料１０１の歪みの線形成分の補正処理についてより詳細に説明する。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、それぞれ、或る検査ストライプＲ２０における試料１０１の歪みの線形成分を示すグラフである。縦軸は、試料１０１のパターン面の重力方向（Ｚ方向）における変位を示す。横軸は、検査ストライプＲ２０におけるＸ方向の位置を示す。

例えば、図６（Ａ）は、図４の矢印Ａ２２３（支持部２２３）の近傍にある検査ストライプＲ２０における歪みの線形成分を示す。試料１０１は、矢印Ａ２２３で支持されているため、Ａ２２３から＋Ｘ方向（Ｄ２方向）へ離れるに従って、鉛直下方向（−Ｚ方向）へ沈んでいる。

図４の矢印Ａ２２３の近傍の検査ストライプでは、光の位置を試料１０１のパターン面の第１点Ｐ１ａからＤ２方向にある第２点Ｐ２ａに対応する位置まで移動させながらパターンを撮像する。

パターンを撮像する際に、ステージ制御回路１１４は、第１点Ｐ１ａから第２点Ｐ２ａまでの試料１０１の重力方向の歪みの線形成分を、歪みマップにおける第１点Ｐ１ａから第２点Ｐ２ａのＺ方向の差（図６（Ａ）のΔＺａ）だけ補正するように、Ｚステージ２２０を移動させる。即ち、試料１０１の歪みの線形成分は、歪みマップに基づいてキャンセルされる（Ｓ３２）。尚、第１点Ｐ１ａおよび第２点Ｐ２ａは、試料１０１の検査ストライプにおける異なる任意の２点であってもよい。しかし、歪みの線形成分をより正確に補正するために、第１点Ｐ１ａおよび第２点Ｐ２ａは、検査ストライプの一端（検査始点）および他端（検査終点）であることが好ましい。あるいは、歪みの線形成分を正確に補正するためには、第１点Ｐ１ａおよび第２点Ｐ２ａは、試料１０１の検査ストライプのＺ方向の最大値および最小値でもよい。

歪みの線形成分の補正は、図３（Ｂ）に示す支軸２１１〜２１３のＺ方向の長さを変更することによって実行され得る。例えば、図４のＡ２２３近傍の検査ストライプを撮像する際には、第１点Ｐ１ａよりも第２点Ｐ２ａが低いので、ステージ制御回路１１４は、支軸２１１の延伸長を他の支軸２１２、２１３のそれよりも短くする。光が検査ストライプの一端から他端までを走査する間、支軸２１１は、支軸２１２、２１３よりも図６（Ａ）の差ΔＺａだけ低下させればよい。これにより、第１点Ｐ１ａが低くなり、図６（Ａ）に示す歪みの線形成分がほぼ水平に補正され得る。即ち、差ΔＺａがキャンセルされる。

尚、ステージ制御回路１１４は、歪みの線形成分を補正するために、２つの支軸２１２、２１３の延伸長を支軸２１１のそれよりも長くしてもよい。しかし、２つの支軸２１２、２１３の制御よりも、１つの支軸２１１の制御のほうが正確かつ容易である。従って、支軸２１１の制御で歪みの線形成分を補正することが好ましい。

一方、ステージ制御回路１１４が歪みマップを用いて線形成分を補正するとともに、オートフォーカス機能を有するフィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）が、試料１０１のＺ方向の歪みの二次以上の成分を、オートフォーカス機能を用いて補正（キャンセル）する（Ｓ３４）。このとき、検査装置１００は、線形成分の歪みを取り除いた状態で、試料１０１の歪みの二次以上の成分をフィードバック制御で補正する。従って、フィードバック回路は、左程、高速動作を要しない。フィードバック制御ついては、既存の制御方法を用いればよい。従って、ここでは、フィードバック制御の詳細な説明を省略する。

図６（Ｂ）は、図４の矢印Ａ２２１（支持部２２１）の近傍にある検査ストライプＲ２０における歪みの線形成分を示す。試料１０１は、矢印Ａ２２１で支持されているため、Ａ２２１から−Ｘ方向（Ｄ１方向）へ離れるに従って、鉛直下方向（−Ｚ方向）へ沈んでいる。

図４の矢印Ａ２２１の近傍の検査ストライプでは、光の位置を試料１０１のパターン面の第１点Ｐ１ｂからＤ２方向にある第２点Ｐ２ｂに対応する位置まで移動させながらパターンを撮像する。

パターンを撮像する際に、ステージ制御回路１１４は、第１点Ｐ１ｂから第２点Ｐ２ｂまでの試料１０１の重力方向の歪みの線形成分を、歪みマップにおける第１点Ｐ１ｂから第２点Ｐ２ｂのＺ方向の差（図６（Ｂ）のΔＺｂ）だけ補正するように、Ｚステージ２２０を移動させる。即ち、試料１０１の歪みの線形成分は、歪みマップに基づいてキャンセルされる（Ｓ３２）。尚、第１点Ｐ１ｂおよび第２点Ｐ２ｂも、対応する検査ストライプにおける異なる任意の２点であってもよい。しかし、第１点Ｐ１ｂおよび第２点Ｐ２ｂは、対応する検査ストライプの一端（検査始点）および他端（検査終点）であってもよく、あるいは、検査ストライプのＺ方向の最大値および最小値でもよい。

歪みの線形成分の補正は、図３（Ｂ）に示す支軸２１１〜２１３のＺ方向への長さを変更することによって実行され得る。例えば、図４のＡ２２１近傍の検査ストライプを撮像する際には、第２点Ｐ２ｂよりも第１点Ｐ１ｂが低いので、ステージ制御回路１１４は、支軸２１１の延伸長を他の支軸２１２、２１３のそれよりも長くする。光が検査ストライプの一端から他端までを走査する間、支軸２１１は、支軸２１２、２１３よりも図６（Ｂ）の差ΔＺｂだけ高くすればよい。これにより、第１点Ｐ１ｂが高くなり、図６（Ｂ）に示す歪みの線形成分がほぼ水平に補正され得る。即ち、差ΔＺｂがキャンセルされる。

一方、ステージ制御回路１１４が歪みマップを用いて線形成分を補正するとともに、フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）は、試料１０１のＺ方向の歪みの二次以上の成分を、オートフォーカス機能を用いてキャンセルする（Ｓ３４）。このとき、検査装置１００は、線形成分の歪みを取り除いた状態で、試料１０１の歪みの二次以上の成分をフィードバック制御で補正することができる。従って、フィードバック回路は、左程、高速動作を要しない。

図６（Ｃ）は、図４の矢印Ａ２２２（支持部２２２）の近傍にある検査ストライプＲ２０における歪みの線形成分を示す。試料１０１は、矢印Ａ２２２で支持されているため、Ａ２２２から＋Ｘ方向（Ｄ２方向）へ離れるに従って、鉛直下方向（−Ｚ方向）へ沈んでいる。

図４の矢印Ａ２２２の近傍の検査ストライプでは、光の位置を試料１０１のパターン面の第１点Ｐ１ｃからＤ２方向にある第２点Ｐ２ｃに対応する位置まで移動させながらパターンを撮像する。

パターンを撮像する際に、ステージ制御回路１１４は、第１点Ｐ１ｃから第２点Ｐ２ｃまでの試料１０１の重力方向の歪みの線形成分を、歪みマップにおける第１点Ｐ１ｃから第２点Ｐ２ｃのＺ方向の差（図６（Ｃ）のΔＺｃ）だけ補正するように、Ｚステージ２２０を移動させる。即ち、試料１０１の歪みの線形成分は、歪みマップに基づいてキャンセルされる（Ｓ３２）。尚、第１点Ｐ１ｃおよび第２点Ｐ２ｃも、対応する検査ストライプにおける異なる任意の２点であってもよい。しかし、第１点Ｐ１ｃおよび第２点Ｐ２ｃは、対応する検査ストライプの一端（検査始点）および他端（検査終点）であってもよく、あるいは、検査ストライプのＺ方向の最大値および最小値でもよい。

歪みの線形成分の補正は、図３（Ｂ）に示す支軸２１１〜２１３のＺ方向への長さを変更することによって実行され得る。例えば、図４のＡ２２２近傍の検査ストライプを撮像する際には、第１点Ｐ１ｃよりも第２点Ｐ２ｃが低いので、ステージ制御回路１１４は、支軸２１１の延伸長を他の支軸２１２、２１３のそれよりも短くする。光が検査ストライプの一端から他端までを走査する間、支軸２１１は、支軸２１２、２１３よりも図６（Ｃ）の差ΔＺｃだけ低下させればよい。これにより、第１点Ｐ１ｃが低くなり、図６（Ｃ）に示す歪みの線形成分がほぼ水平に補正され得る。即ち、差ΔＺｃがキャンセルされる。

一方、ステージ制御回路１１４が歪みマップを用いて線形成分を補正するとともに、フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）は、試料１０１のＺ方向の歪みの二次以上の成分を、オートフォーカス機能を用いてキャンセルする（Ｓ３４）。このとき、検査装置１００は、線形成分の歪みを取り除いた状態で、試料１０１の歪みの二次以上の成分をフィードバック制御で補正することができる。従って、フィードバック回路は、左程、高速動作を要しない。このように、試料１０１の歪みを補正しながら、撮像部３０は、試料１０１のパターン面を撮像することができる。

試料１０１のパターンの画像は、位置回路１０７および比較回路１０８に送信され、パターンの検査に用いられる。

次に、パターンの検査処理について説明する。パターンの検査では、ダイ−データベース方式またはダイ−ダイ方式による検査が実行される（Ｓ４０）。以下、一例として、ダイ−データベース方式による検査方法を述べる。ダイ−データベース方式では、検査対象の光学画像と比較される基準画像は、設計パターンデータから生成された参照画像である。ダイ−ダイ方式の場合、基準画像は、検査対象と同一パターンを有する他の領域の光学画像になる。言うまでも無く、本実施形態は、ダイ−ダイ方式に適用してもよい。

尚、設計パターンデータは、記憶部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。記憶部１０９は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ(Solid State Drive)等の記憶装置でよい。

ユーザが作成したＣＡＤデータは、階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ毎に作成されて試料に形成される設計パターンデータが含まれる。一般に、検査装置は、設計中間データを直接読み込めるようには構成されていない。このため、設計中間データは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータに変換された後に検査装置に入力される。フォーマットデータは、検査装置に固有のデータとすることができるが、試料にパターンを描画するのに使用される描画装置と互換性のあるデータとすることもできる。

試料１０１のパターン形成時に用いたフォーマットデータは、記憶部１０９に格納される。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形等を基本図形として作成された図形である。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。

記憶部１０９に格納されたフォーマットデータには、設計パターンデータが格納されている。この設計パターンデータは、記憶部１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。

展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。すなわち、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値ないしは多値のイメージデータに展開される。さらに、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が演算され、各画素内の図形占有率が画素値となる。

展開回路１１１で変換されたイメージデータは、参照画像生成部としての参照回路１１２に送られて、参照画像の生成に用いられる。

センサ回路１０６から出力された試料１０１の光学画像は、位置回路１０７から出力されたステージ１０２上での試料１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。また、上述した参照画像も比較回路１０８に送られる。

このとき、図３の検査ストライプＲ２０は、適当なサイズに分割されてサブストライプとなる。光学画像から切り出されたサブストライプと、それに対応する参照画像から切り出されたサブストライプとが、比較回路１０８内の比較ユニットに投入される。投入されたサブストライプは、さらに検査フレームと称される矩形の小領域に分割され、比較ユニットにおいてフレーム単位で比較されて欠陥が検出される。比較回路１０８には、複数の検査フレームが同時に並列して処理されるよう、数十個の比較ユニットが装備されている。各比較ユニットは、１つの検査フレームの処理が終わり次第、未処理のフレーム画像を取り込む。これにより、多数の検査フレームが順次処理されていく。比較回路１０８は、適切な比較判定アルゴリズムを用いて試料１０１の光学画像と参照画像とを比較する。比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合には、その箇所が欠陥と判定される。

試料１０１のパターンの全ストライプの撮像および検査が終了するまで、ステップＳ２２〜Ｓ４０が繰り返される。例えば、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋがｎに達したか否かを判定する（Ｓ５０）。ｋがｎに達していない場合（Ｓ５０のＮＯ）、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋを増大させて（即ち、ｋ＋１をｋに代入して）（Ｓ５２）、ステップＳ２２〜Ｓ５０を繰り返し実行する。

ｋがｎに達した場合（Ｓ５０のＹＥＳ）、試料１０１のパターンの全ストライプの撮像および検査が終了したと判断する。これにより、試料１０１の検査が終了し、試料１０１は、ステージ１０２から搬出される（Ｓ６０）。

以上のように、検査装置１００は、歪みマップを用いて試料１０１の歪みの線形成分を補正しつつ、オートフォーカス機能を用いたフィードバック制御で、歪みの二次以上の成分を補正する。これにより、検査速度が上昇し、センサ３１による撮像速度が速くなっても、試料１０１のパターン面が略水平に移動するようにＺステージ２２０をＺ方向に補正することができる。フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）は、試料１０１の歪みの線形成分を補正する必要がなく、二次以上の成分を補正すればよい。従って、オートフォーカス機能やフィードバック回路の動作速度はさほど速くする必要がない。従って、検査装置１００は、コストを抑制しつつ、試料１０１のパターンを高速で撮像することができる。

ステージ１０２は、試料１０１を重力方向の下から３カ所（Ａ２２１〜Ａ２２３）で支持している。したがって、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）のように、検査ストライプＲ２０のＹ方向の位置によって、歪みの線形成分の傾きが変化する。この歪みの線形成分は、歪みマップに基づいて検査ストライプＲ２０ごとに補正されてもよい。この場合、Ｄ１、Ｄ２方向にステージ１０２を往復動作させて検査ストライプＲ２０を撮像するごとに、制御計算機１１０およびステージ制御回路１１４は、試料１０１の歪みの線形成分を補正する。尚、試料１０１の支持部の数は、３か所に限定されず、４か所以上であってもよい。この場合でも、試料１０１の歪みの線形成分を得ることはできる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、試料１０１の歪みの線形成分は、検査ストライプＲ２０ごとに補正されている。即ち、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、検査ストライプごとに補正値を算出し、その補正値でＺステージ２２０の高さを調節している。これに対し、第２実施形態によれば、試料１０１の歪みの線形成分は、隣接する複数の検査ストライプごとに補正される。即ち、補正値は、隣接する複数の検査ストライプに対して同一であり、複数の検査ストライプごとに演算される。

第２実施形態のその他の動作は、第１実施形態の動作と同様でよい。よって、第２実施形態の場合でも、第１実施形態と同様に、ステージ１０２をＤ１方向またはＤ２方向に往復移動させながら、センサ３１は、第１および第２ストライプの画像を交互に取得する。

図７は、第２実施形態に従った検査装置１００の動作例を示すフロー図である。図７では、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、Ａ（２≦Ａ≦ｎ）個の検査ストライプごとに補正値を変更している。

まず、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０〜Ｓ２２が実行される。尚、ｋの初期値は１である。また、Ｂの初期値は、Ａである。

次に、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋがＢ＋１に達したか否かを判断する（Ｓ２５）。即ち、ｋがＢを超えたか否かを判断する。ｋがＢ＋１に達していない場合（Ｓ２５のＮＯ）、ステップＳ３０〜Ｓ５２が実行される。

ここで、ステップＳ５０において、ｋがｎに達していない場合（Ｓ５０のＮＯ）、ステップＳ２５へ戻る。従って、ｋがＢを超えるまで、補正値は更新されずに、ステップＳ２５〜Ｓ５２が繰り返し実行される。即ち、ｋがＢ＋１に達するまで、ステップＳ２２で算出された補正値は維持される。

一方、ｋがＢ＋１に達した場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、Ｂ＋ＡをＢに代入する（Ｓ２７）とともに、その時のｋ番目の検査ストライプの補正値を算出する（Ｓ２２）。これにより、補正値が更新される。ここで、ステップＳ２５において、Ｂの値は、Ａだけ増大して再設定される。これにより、Ａ個の検査ストライプごとに、補正値が更新されることになる。即ち、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、隣接するＡ個の検査ストライプを同一の補正値で補正し、Ａ個の検査ストライプごとに補正値を再計算する。制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、更新された補正値を用いて、ステップＳ２５〜Ｓ５２を繰り返し実行する。

その後、ｋがｎに達するまで、ステップＳ２２〜Ｓ５２が繰り返し実行される。ｋがｎに達した場合（Ｓ５０のＹＥＳ）、試料１０１の検査が終了し、試料１０１は、ステージ１０２から搬出される（Ｓ６０）。

具体例として、Ａ＝２とした場合、歪みの線形成分は、互いに隣接する１対のストライプごとに補正される。このとき、Ｂの初期値は２となり、１番目および２番目の検査ストライプを撮像する際に、Ｚステージ２２０は、１番目の検査ストライプの補正値で補正される。

ステップＳ２５においてｋが３に達すると、Ｂは、Ｂ＋Ａ＝４に設定される（Ｓ２７）。また、３番目の検査ストライプの補正値が算出される（Ｓ２２）。従って、３番目および４番目の検査ストライプを撮像する際に、Ｚステージ２２０は、３番目の検査ストライプの補正値で補正される。

同様に、ステップＳ２５においてｋが５に達すると、ＢはＢ＋Ａ＝６に設定される（Ｓ２７）。また、５番目の検査ストライプの補正値が算出される（Ｓ２２）。従って、５番目および６番目の検査ストライプを撮像する際に、Ｚステージ２２０は、５番目の検査ストライプの補正値で補正される。７番目以降の検査ストライプの撮像も同様に実行される。

尚、試料１０１の歪みの二次以上の成分の補正は、フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）によって上記実施形態と同様に検査ストライプごとに行えばよい。また、Ａは３以上であってもよい。即ち、歪みの線形成分は、３本以上の検査ストライプごとに補正してもよいことは言うまでもない。

第２実施形態によれば、隣接する複数の検査ストライプに対して同一の補正値が用いられている。従って、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は各検査ストライプについて補正値を計算する必要が無く、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４の負荷が軽減される。また、ステージ制御回路１１４は、検査ストライプごとにＺステージ２２０を補正する必要が無いので、検査ストライプごとにＺステージ２２０を補正する場合と比較して検査速度は速くなる。

（第３実施形態）
第３実施形態によれば、ｋ番目の検査ストライプの歪みマップにおける第１点から第２点のＺ方向の差（第１差）ΔＺｋと現状の補正値ΔＺｃｒｒとの誤差が所定の閾値以上の場合に、試料１０１の歪みの線形成分の現補正値ΔＺｃｒｒをΔＺｋで更新する。ΔＺｋと現補正値ΔＺｃｒｒとの誤差が閾値未満の場合、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、現補正値ΔＺｃｒｒを更新せずに、現補正値ΔＺｃｒｒを用いてＺステージ２２０を補正する。尚、現補正値ΔＺｃｒｒは、前回、既に撮像された検査ストライプに用いられた補正値である。即ち、ΔＺｃｒｒは、現時点で設定されている補正値である。ΔＺｋは、次に撮像される予定の検査ストライプにおける歪みマップの第１点から第２点のＺ方向の差である。

第３実施形態のその他の動作は、第１実施形態の動作と同様でよい。よって、第３実施形態の場合でも、第１実施形態と同様に、ステージ１０２をＤ１方向またはＤ２方向に往復移動させながら、センサ３１は、第１および第２ストライプの画像を交互に取得する。

図８は、第３実施形態に従った検査装置１００の動作例を示すフロー図である。図８では、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、閾値をＳ（Ｓは正数）としている。

まず、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０〜Ｓ２２が実行される。尚、ｋの初期値は１である。

次に、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ステップＳ２２で算出されたｋ番目の検査ストライプの差ΔＺｋと現状の補正値ΔＺｃｒｒとの誤差｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜を算出する（Ｓ２３）。尚、ΔＺｃｒｒの初期値は０である。従って、１番目の検査ストライプの補正値の差｜ΔＺ１−ΔＺｃｒｒ｜は、ΔＺ１となる。

次に、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ステップＳ２３で算出された補正値の誤差｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ以上であるか否かを判断する（Ｓ２４）。誤差｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ未満の場合（Ｓ２４のＮＯ）、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、現補正値ΔＺｃｒｒを維持し（Ｓ２６）、ステップＳ３０〜Ｓ５２を実行する。尚、ｋが初期値１であり、｜ΔＺ１−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ以下である場合、現補正値ΔＺｃｒｒは０となる。従って、Ｚステージ２２０の高さは補正されない。

一方、補正値の差｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ以上の場合（Ｓ２４のＹＥＳ）、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、新たな補正値ΔＺｋを現補正値ΔＺｃｒｒとする（Ｓ２８）。即ち、歪みマップにおけるＺ方向の差ΔＺｋが、それまで用いられてきた現補正値ΔＺｃｒｒに対して閾値以上相違する場合に、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、現補正値ΔＺｃｒｒを補正値ΔＺｋに更新する。即ち、補正値ΔＺｋを現補正値ΔＺｃｒｒに代入する。

次に、補正値ΔＺｃｒｒでＺステージ２２０を補正しながら、検査ストライプを撮像し、検査する（Ｓ３０〜Ｓ５２）。

その後、ｋがｎに達するまで、ステップＳ２２〜Ｓ５２が繰り返し実行される。ｋがｎに達した場合（Ｓ５０のＹＥＳ）、試料１０１の検査が終了し、試料１０１は、ステージ１０２から搬出される（Ｓ６０）。

具体例として、Ｓ＝０．５とし、１番目の検査ストライプの補正値ΔＺ１が０．６である場合、補正値の差｜ΔＺ１−ΔＺｃｒｒ｜は、０．６となり、閾値よりも大きい（Ｓ２４のＹＥＳ）。従って、現補正値ΔＺｃｒｒは、ΔＺ１＝０．６に更新される（Ｓ２８）。制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、現補正値ΔＺｃｒｒを０．６として、Ｚステージ２２０の高さを補正する（Ｓ３０）。

次に、２番目の検査ストライプの補正値が０．４である場合、補正値の差｜ΔＺ２−ΔＺｃｒｒ｜は、０．２（｜０．４−０．６｜）となり、閾値よりも小さい（Ｓ２４のＮＯ）。従って、現補正値ΔＺｃｒｒは、更新されず、０．６のまま維持される。制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、２番目の検査ストライプにおいても、現補正値ΔＺｃｒｒを０．６のままとして、Ｚステージ２２０の高さを補正する。

次に、３番目の検査ストライプの補正値が−０．１である場合、補正値の差｜Ｚ３−ΔＺｃｒｒ｜は、０．７（｜−０．１−０．６｜）となり、閾値よりも大きい（Ｓ２４のＹＥＳ）。従って、現補正値ΔＺｃｒｒは、Ｚ３＝−０．１に更新される（Ｓ２８）。制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、現補正値ΔＺｃｒｒを−０．１として、Ｚステージ２２０の高さを補正する（Ｓ３０）。以降の検査ストライプの撮像においても、Ｚステージ２２０は、同様に補正される。

尚、試料１０１の歪みの二次以上の成分の補正は、フィードバック回路（２７、１２８、１１４、Ｍ、１０２）によって上記実施形態と同様に検査ストライプごとに行えばよい。

第３実施形態によれば、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、ｋ番目の検査ストライプの補正値ΔＺｋと現補正値ΔＺｃｒｒとの差｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ以上の場合に、現補正値ΔＺｃｒｒをΔＺｋに更新する。制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、｜ΔＺｋ−ΔＺｃｒｒ｜が閾値Ｓ未満の場合に、現補正値ΔＺｃｒｒを更新せず、そのまま用いる。

従って、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４は、検査ストライプごとについて補正値を更新する必要が無く、制御計算機１１０またはステージ制御回路１１４の負荷が軽減される。また、ステージ制御回路１１４は、検査ストライプごとにＺステージ２２０を補正する必要が無いので、検査ストライプごとにＺステージ２２０を補正する場合と比較して検査速度は速くなる。

（変形例）
歪みマップの各検査ストライプにおいて、第１点Ｐ１ａと第２点Ｐ２ａとの差（補正値）ΔＺａが所定の閾値未満の場合、検査装置１００は、歪みマップに基づいた線形成分の補正を行わない。一方、差（補正値）ΔＺａが所定の閾値以上の場合、検査装置１００は、歪みマップに基づいて線形成分の補正を行う。このように、検査装置１００は、各検査ストライプの補正値が所定の閾値以上のときにのみ、歪みマップに基づいて線形成分の補正を行ってもよい。本変形例であっても、本実施形態の効果は失われない。

本実施形態による検査装置１００における検査方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、データ処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、検査方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１５０ 光学画像取得部、１６０ 制御系回路、２０ 光学系、２１ 光源、２２偏光ビームスプリッタ、２３ ２分の１波長板、２５ 対物レンズ、２６ ビームスプリッタ、２７ オートフォーカス部、３０ 撮像部、３１ センサ、１０６ センサ回路、１０１ 試料、１０２ ステージ、３１ 撮像センサ、１０６ センサ回路、１２２ レーザ測長システム、１３０ オートローダ、１１０ 制御計算機、１２０ バス、１０７ 位置回路、１０８ 比較回路、１１１ 展開回路、１１２ 参照回路、１１３ オートローダ制御回路、１１４ ステージ制御回路、１２８ 焦点位置検出回路、１０９ 記憶部、２００ 定盤、２１０、２１１〜２１３ 支軸、ＸＹステージ、２２０ Ｚステージ、２２１〜２２３ 支持部

Claims (7)

1. 試料を支持する支持部材と、光源からの光を前記試料に照射する光学系と、前記試料を第１方向に相対的に移動させながら試料に形成されたパターンを撮像する撮像センサと、前記パターンの画像を用いて欠陥検査を行う検査部と、前記パターンを撮像するときに前記試料の重力方向の位置をオートフォーカスで補正するフィードバック回路とを備えたパターン検査装置を用いたパターン検査方法であって、
   前記試料と同一材料の基準試料を前記支持部材上に載置して該基準試料の重力方向の歪みを示すマップを作成する工程と、
   前記試料を前記支持部材上に載置して前記光源からの光を前記試料に照射する工程と、
   前記光源からの光に対する前記試料の位置を前記第１方向に相対的に移動させながら前記パターンを撮像するときに、前記試料上の第１点から前記第１方向にある前記試料上の第２点までの前記試料の重力方向の歪みの線形成分を前記マップにおける前記第１点と前記第２点との前記重力方向の第１差に基づいて補正するとともに、前記試料の重力方向の歪みの少なくとも二次成分を前記フィードバック回路で補正する工程と、
   前記パターンの画像を用いて欠陥検査を行う工程とを具備するパターン検査方法。
2. 前記パターンを撮像するときに、前記試料の表面が略水平になるように前記支持部材を重力方向に移動させる、請求項１に記載のパターン検査方法。
3. 前記パターンを撮像するときに、前記撮像センサは、前記試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、
   前記試料の重力方向の歪みの線形成分は、前記ストライプごとに補正される、請求項１または請求項２に記載のパターン検査方法。
4. 前記パターンを撮像するときに、前記撮像センサは、前記試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、
   前記試料の重力方向の歪みの線形成分は、複数の前記ストライプごとに補正される、請求項１または請求項２に記載のパターン検査方法。
5. 前記パターンを撮像するときに、前記撮像センサは、前記試料を仮想的に短冊状に分割したストライプごとに撮像し、
   前回撮像されたストライプにおける現補正値と次に撮像されるストライプにおける前記第１差との誤差が所定の閾値未満の場合に、前記試料の重力方向の歪みの線形成分は、前記現補正値を用いて補正され、
   前記現補正値と前記第１差との誤差が前記閾値以上の場合に、前記試料の重力方向の歪みの線形成分は、前記第１差を用いて補正される、請求項１、請求項３、または、請求項４のいずれか一項に記載のパターン検査方法。
6. 前記現補正値と前記第１差との誤差が前記閾値以上の場合に、前記現補正値を前記第１差で更新し、前記試料の重力方向の歪みの線形成分は、更新後の前記現補正値を用いて補正される、請求項５に記載のパターン検査方法。
7. 試料を支持する支持部材と、
   光源からの光を前記試料に照射する光学系と、
   前記試料を第１方向に相対的に移動させながら試料に形成されたパターンを撮像する撮像センサと、
   前記パターンの画像を用いて欠陥検査を行う検査部と、
   前記パターンを撮像するときに前記試料の重力方向の位置をオートフォーカスで補正するフィードバック回路と、
   前記試料と同一材料の基準試料の重力方向の歪みを示すマップを格納する記憶部と、
   前記試料に対する前記撮像センサの位置を前記試料の表面の第１点から第２点に対応する位置まで移動させながら前記パターンを撮像するときに、前記第１点から前記第２点までの前記試料の重力方向の歪みの線形成分を前記マップにおける前記第１点と前記第２点との前記重力方向の第１差に基づいて補正するとともに、前記試料の重力方向の歪みの少なくとも二次成分を前記フィードバック回路で補正するコントローラと、を備えたパターン検査装置。

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