JPH0979991A - パターン検査装置、欠陥検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥検出感度を下げずに検査処理のスループ
ットを上げる。 【解決手段】 照明光源１１から射出された照明光は、
集光レンズ１２で集光された後にスキャナ１５の反射面
で反射され、リレーレンズ１７を通過した後にミラー２
７で反射されて対物レンズ１８を通過し、ステージ５に
載置された被検体に導かれる。被検体で反射された反射
光は、対物レンズ１８を通過した後にミラー２７で反射
され、照明光源１１からの照明光とは逆の経路を辿っ
て、撮像面上に結像されてパターン検査が行われる。ス
キャナ１４，１５の角度を変更することで被検体全面を
走査してパターン検査を行う１次検査が終了すると、１
次検査時に検出された欠陥候補点を対象として２次検査
を行う。その際、レーザ干渉計２６により検出されたス
テージ５の移動速度ＶsがＶcよりも大きい場合には、被
検体像の移動速度がＶc以下になるようにスキャナ１
４，１５を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハまた
はその原板となるマスクおよびレチクルや、液晶基板等
のパターン欠陥やゴミ・異物を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハまたはその原板となるマス
クおよびレチクルや、ＴＦＴ液晶基板上に形成されたパ
ターンを検査する装置においては、検査処理速度と検査
精度の向上が重要な要素となっている。特に、この種の
検査装置をインラインで使用する場合には、半導体製造
装置と同程度の処理性能が要求され、短時間に精度よく
自動検査を行った後に検査結果を短時間で検証するプロ
セスが必要となる。このため、被検体の全面を走査して
欠陥や異物（以下、欠陥候補点と呼ぶ）を検出する１次
検査を行った後に、各欠陥候補点を再度検査して欠陥か
否かを識別するレビューと呼ばれる判断作業を行うこと
が多い。近年、検査装置で検出された欠陥候補点の座標
位置情報をインタフェースを介してレビューを行う別装
置に送り、その別装置で各欠陥候補点を再度検査して欠
陥か否かを判断するケースが増えつつあり、このような
レビューを行う装置は一般にレビューステーションと呼
ばれている。ところが、レビュー作業は、欠陥候補点の
数が多いほど時間と手間がかかるのが一般的であり、仮
にレビューステーションを設けてもこの状況は変わらな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、半導体ウエハや
レチクル、あるいは液晶基板等を検査する場合、微小な
欠陥や異物でも検出できるように欠陥検出感度をできる
だけ上げるのが望ましい。欠陥か否かを判断する基準と
なる閾値（スレッショルドレベル）を低くするほど欠陥
検出感度は向上するが、閾値を低くすると、その分だけ
より多くの欠陥候補点が検出され、その後のレビュー作
業に時間がかかってしまう。また、本来は欠陥でないい
わゆる擬似欠陥を欠陥として検出するおそれも高くな
る。このため、現在は、高分解能の検出系を設けて高倍
率で被検体を撮像し、撮像結果を細かい単位でサンプリ
ングして欠陥検出を行うことで、欠陥検出感度の向上を
図ることが多い。

【０００４】しかしながら、被検体を高倍率で撮像する
と、１回に撮像可能な範囲が狭くなるため、被検体全体
を検査するのに時間がかかり、検査処理のスループット
が著しく低下する。このため、スループットを落とした
くない場合には、１次検査時に検出される擬似欠陥の数
がなるべく少なくなるように、欠陥検査装置のスレッシ
ョルドレベルを最適値に設定した上で検査を行う。とこ
ろが、この場合、欠陥検出感度をある程度までしか上げ
られないという問題がある。このように、従来の欠陥検
査装置では、欠陥検出感度と検査処理のスループットの
双方を向上することはできなかった。

【０００５】本発明の目的は、欠陥検出感度を下げずに
検査処理のスループットを上げることができる欠陥検査
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）発明の概要 従来、１次検査の後に行うレビュー作業では、１次検査
よりも分解能を高くしてより精密に検査を行うのが一般
的であり、１次検査よりも高倍率の光学顕微鏡やレーザ
走査顕微鏡（いずれの顕微鏡も焦点型を含む）、あるい
は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いることが多い。
ところが、１次検査よりも高分解能で検査を行うと、パ
ターン検査を行う画素単位（サンプリング単位）が細か
くなるため、同一範囲を走査するのに時間がかかること
から、１次検査よりもステージの移動速度を遅くする必
要がある。

【０００７】そこで、本発明では、１次検査で検出され
る欠陥候補点は一般に離散的に存在することに着目し、
これら欠陥候補点の位置に順次ステージを移動させてス
テージを停止することなく欠陥候補点の画像を取り込
み、取り込んだ画像をメモリやＭＤやビデオテープ等の
各種記憶媒体に格納した後、記録媒体から適宜読み出し
てモニタに映し出してレビューを行う。レビュー作業は
手動で行ってもよいが、ウエハやマスク、あるいは液晶
基板等は繰り返しパターンを有することが多いため、繰
り返しパターンのピッチ分だけ離れた位置の画像を取り
込んで両者の比較結果に基づいてレビューを行うことが
あり、このような場合には、レビューステーション等を
用いてレビュー作業を自動化する。以下では、自動的に
レビュー作業を行うことを２次検査と呼ぶ。

【０００８】１次検査での欠陥検出感度を上げるために
は光学系の倍率を上げるのが望ましいが、倍率を上げる
ほど検査処理のスループットは低下してしまう。そこ
で、本発明では、光学系の倍率を上げずに、図７（ａ）
のようになるべく大きな画素サイズで被検体の画像を取
り込み、欠陥検出処理系の構成と、欠陥検出処理のアル
ゴリズムと、欠陥か否かを判断するスレッショルドレベ
ルの設定とを工夫することで、欠陥検出感度の向上と検
査処理のスループットの向上を図る。

【０００９】一方、画素サイズを大きくして１次検査を
行うと、擬似欠陥を含む欠陥候補点が数多く検出される
おそれがあるため、２次検査では図７（ｂ）のように細
かい画素単位で画像を取り込んで欠陥か否かの判別を行
う。なお、図７（ｂ）において、斜線で示した領域はパ
ターン上の欠陥個所を示す。また、２次検査時のスルー
プットを上げるため、本発明ではステージを移動させな
がら画像を取り込んで検査を行う。

【００１０】（２）本発明の原理 図１は本発明のパターン検査装置の概略構成を示す図で
ある。本発明のパターン検査装置は、不図示の照明光源
から射出された照明光を反射する補正走査系１０１と、
反射された照明光を移動ステージ１０２上に載置された
被検体に結像させる光学系１０３と、被検体からの反射
光を撮像素子１０４上に結像させる光学系１０５とを有
する。

【００１１】図１の補正走査系１０１は照明光源からの
照明光の反射角度を所定の角度範囲で任意に変更でき、
反射角度を変更することで照明光を移動ステージ１０２
上で走査する。このため、図１の補正走査系１０１は角
度偏向系とも呼ばれており、オプチカルスキャナという
名称で総称される。一方、図２は「く」の字状の補正走
査系１０１ａを左右に動かすことで、照明光源からの照
明光を被検体上で走査するものであり、図２の構成は一
般には並進駆動系と呼ばれ、例えばピエゾドライブスキ
ャナなどが知られている。なお、図２において、一点鎖
線で示した光路は補正走査系１０１ａが実線位置にある
ときの照明光の光路を示し、二点鎖線で示した光路は補
正走査系１０１ａが点線位置にあるときの照明光の光路
を示す。一方、図３は照明光源からの照明光の屈折角を
変更することで照明光を被検体上で走査するものであ
る。図３の補正走査系１０１ｂは照明光の入射方向に対
する角度を任意に変更でき、この角度を変更すること
で、補正走査系１０１ｂに入射した照明光の屈折角を変
更する。例えば、一点鎖線で示した光路は補正走査系が
実線位置にあるときの照明光の屈折方向を示し、二点鎖
線で示した光路は補正走査系が点線位置にあるときの照
明光の屈折方向を示す。

【００１２】撮像素子１０４で被検体の像を検出する場
合、被検体からの反射光の光量と撮像素子１０４の感度
によって、撮像素子１０４での露光時間および電荷蓄積
時間が定まる。撮影時の解像度を上げたい場合には露光
時間および電荷蓄積時間をより長くする必要があるた
め、これら露光時間や電荷蓄積時間によってステージ１
０２の移動速度が制限されてしまう。以下では、撮像素
子１０４の撮像面に結像される被検体像の移動速度の最
大許容速度をＶcとする。

【００１３】ステージ１０２が速度Ｖcよりも速い速度
Ｖsで移動している場合、このままでは撮像素子１０４
での露光時間および電荷蓄積時間が不足してしまうた
め、図１〜３のようにステージ１０２の移動に同期して
補正走査系を動かし、撮像面での被検体像の移動速度を
Ｖc以下にする。具体的には、１次元方向に光電変換素
子が配列された撮像素子１０４（ラインセンサ）を用い
る場合には、撮像面での被検体像の移動速度がＶcとな
るように補正走査系１０１を走査する。一方、ビデオカ
メラ用のＣＣＤのように二次元方向に光電変換素子が配
列された撮像素子１０４を用いる場合には、撮像面での
被検体像の移動速度が略ゼロになるように補正走査系１
０１を走査する。この場合に、移動速度を略ゼロにする
理由は、ビデオカメラ等では１秒間に３０回程度画面の
書き換えを行う必要があり、１画面分（１／３０秒）の
走査期間中に撮像面での被検体像の移動速度が変化する
と、撮影画像がぶれてしまうからである。

【００１４】（３）本発明の構成 一実施の形態を示す図４，６に対応づけて本発明を説明
すると、本発明は、少なくとも一方向に移動可能なステ
ージ５を備え、照明光源１１からの照明光をステージ５
に載置された試料に照射し、該試料面からの反射光を光
電変換手段２０により電気信号に変換して該試料面に形
成されたパターンの検査を行うパターン検査装置に適用
され、ステージ５の移動速度および移動方向にかかわら
ず、光電変換手段２０の受光面に結像される試料像の移
動速度が所定速度以下になるように試料面上での照明光
の照射位置を制御する検査制御手段２２を備えることに
より、上記目的は達成される。請求項１に記載の発明で
は、光電変換手段２０の受光面に結像される試料像の移
動速度が常に所定速度以下になるように試料面上での照
明光の照射位置を制御し、ステージ５の移動中でも略同
一感度で試料像を検出できるようにする。

【００１５】請求項２に記載の発明は、少なくとも一方
向に移動可能なステージ５を備え、照明光源１１からの
照明光をステージ５に載置された試料に照射し、該試料
面からの反射光を光電変換手段２０により電気信号に変
換して該試料面に形成されたパターンの検査を行うパタ
ーン検査装置に適用され、光電変換手段２０の受光面に
結像された試料像が電気信号に変換されるまでの間、受
光面上での試料像の移動速度がステージ５の移動速度お
よび移動方向にかかわらず、所定速度以下になるような
制御を行う検査制御手段２２を備えるものである。請求
項２に記載の発明では、光電変換手段２０の受光面に試
料像が結像されてから電気信号に変換されるまでの間、
受光面上での試料像の移動速度が所定速度以下になるよ
うな制御、例えば試料像が電気信号に変換されるまで照
明光源１１からの照明光の照射方向をステージ５の移動
に応じて変化させる。これにより、ステージ５の移動中
でも略同一感度で試料像を検出できるようにする。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載されたパターン検査装置において、照明光源１
１からの照明光を試料面上で走査させる照明光走査部材
１４，１５を備え、検査制御手段２２は、ステージ５の
移動速度および移動方向にかかわらず、光電変換手段２
０の受光面に結像される試料像の移動速度が所定速度以
下になるように照明光走査部材１４，１５を制御するも
のである。請求項３に記載の発明では、照明光走査部材
１４，１５をステージ５の移動速度および移動方向に応
じて制御することで、光電変換手段２０の受光面に結像
される試料像の移動速度が常に所定速度以下になるよう
にする。

【００１７】請求項４に記載の発明の検査制御手段２２
は、請求項３に記載されたパターン検査装置において、
ステージ５の移動に応じて検出される試料面の複数箇所
での電気信号に基づいて試料面に形成されたパターンを
検査する１次検査と、この１次検査による検査結果に基
づいて再度パターンを検査する２次検査とを行い、少な
くとも２次検査時に、ステージ５の移動速度および移動
方向にかかわらず、光電変換手段２０の受光面に結像さ
れる試料像の移動速度が所定速度以下になるように照明
光走査部材１４，１５を制御するものである。請求項４
に記載の発明では、少なくとも２次検査時にステージ５
の移動に応じて照明光走査部材１４，１５を制御し、ス
テージ５の移動の有無にかかわらず、光電変換手段２０
の受光面に結像される試料像の移動速度が所定速度以下
になるようにする。

【００１８】請求項５に記載の発明の検査制御手段２２
は、請求項４に記載された欠陥検査装置において、１次
検査の際には照明光走査部材１４，１５の制御を行わず
にステージ５を移動させて電気信号を検出し、２次検査
の際には光電変換手段２０の受光面に結像される試料像
の移動速度が所定速度以下になるように照明光走査部材
１４，１５を制御するものである。請求項５に記載の発
明では、１次検査の際には照明光走査部材１４，１５の
制御を行わないようにして走査制御を簡易化し、２次検
査の際には照明光走査部材１４，１５を制御して２次検
査の検査処理のスループットを上げる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に
記載された欠陥検査装置において、複数の光電変換素子
が一次元方向に配列された撮像素子２０で光電変換手段
２０を構成し、検査制御手段２２は、少なくとも２次検
査時に撮像素子２０の受光面上に結像される試料像の移
動速度が所定速度となるようにステージ５の移動速度お
よび移動方向に応じて照明光走査部材１４，１５を制御
するものである。請求項６に記載の発明では、複数の光
電変換素子が一次元方向に配列された撮像素子２０を用
いて欠陥検出を行う場合には、撮像素子２０の受光面上
に結像される試料像の移動速度が所定速度になるように
照明光走査部材１４，１５を制御する。

【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項１〜５に
記載された欠陥検査装置において、複数の光電変換素子
が二次元方向に配列された撮像素子２０で光電変換手段
２０を構成し、検査制御手段２２は、少なくとも２次検
査時に撮像素子２０の受光面上に結像される試料像の移
動速度が略ゼロとなるようにステージ５の移動速度およ
び移動方向に応じて照明光走査部材１４，１５を制御す
るものである。請求項７に記載の発明では、複数の光電
変換素子が二次元方向に配列された撮像素子２０を用い
て欠陥検出を行う場合には、撮像素子２０の受光面上に
結像される試料像の移動速度が略ゼロになるように照明
光走査部材１４，１５を制御してパターン検出画像のず
れをなくす。

【００２１】請求項８に記載の発明は、試料面上のパタ
ーン欠陥または異物を検出する１次検査装置５２と、１
次検査装置５２により検出されたパターン欠陥または異
物を対象として２次検査を行う２次検査装置５３とを備
える欠陥検査装置に適用され、主ラインと１次検査装置
５２との間で試料の搬送を行う第１の搬送手段５５と、
１次検査装置５２および２次検査装置５３との間で試料
の搬送を行う第２の搬送手段５６と、１次検査装置５２
の検査結果に基づいて、試料を第１の搬送手段５５を介
して主ラインに搬送するか、あるいは第２の搬送手段５
６を介して２次検査装置５３に搬送するかを切り換える
搬送制御手段５４とを備え、２次検査装置５３は、少な
くとも一方向に移動可能なステージ５と、照明光源１１
からの照明光を試料面上で走査させる照明光走査部材１
４，１５と、試料面からの反射光の結像面位置に配置さ
れ、結像された試料像を電気信号に変換する光電変換手
段２０と、ステージ５の移動速度および移動方向にかか
わらず、光電変換手段２０の受光面に結像される試料像
の移動速度が所定速度以下になるように照明光走査部材
１４，１５を制御する検査制御手段２２とを備えるもの
である。請求項８に記載の発明では、試料を第１の搬送
手段５５を介して主ラインに搬送するか、あるいは第２
の搬送手段５６を介して２次検査装置５３に搬送するか
を搬送制御手段５４により切り換えできるようにし、検
査処理の自動化を図る。また、ステージ５を移動させな
がら２次検査を行えるように２次検査装置５３を構成し
て検査処理のスループット向上を図る。

【００２２】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
された欠陥検査装置において、所定サイズ以上のパター
ン欠陥および異物を検出する大欠陥検査部５３ａと、所
定サイズ未満のパターン欠陥および異物を検出する小欠
陥検査部５３ｂとを備えるように２次検査装置５３を構
成し、１次検査装置５２により検出されたパターン欠陥
および異物のサイズにより、試料を大欠陥検査部５３ａ
または小欠陥検査部５３ｂのいずれかに搬送するように
搬送制御手段５４を構成するものである。請求項９に記
載の発明では、２次検査装置５３の内部に大欠陥検査部
５３ａと小欠陥検査部５３ｂを設け、１次検査装置５２
による検査結果に応じていずれかの検査部に試料を搬送
するようにして検査処理のスループット向上を図る。

【００２３】請求項１０に記載の発明は、少なくとも一
方向に移動可能なステージ５を備え、照明光源１１から
の照明光をステージ５に載置された試料に照射し、該試
料面からの反射光を光電変換手段２０により電気信号に
変換して該試料面に形成されたパターンの検査を行うパ
ターン検査方法に適用され、ステージ５の移動速度およ
び移動方向にかかわらず、光電変換手段２０の受光面に
結像される試料像の移動速度が所定速度以下になるよう
に試料面上での照明光の照射位置を制御するものであ
る。請求項１０に記載の発明では、試料面上での照明光
の照射位置を制御することで、光電変換手段２０の受光
面に結像される試料像の移動速度が常に所定速度以下に
なるようにし、ステージ５を移動しながらパターン検査
を行えるようにする。

【００２４】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明
が一実施の形態に限定されるものではない。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜６に基づいて本発明
の第１および第２の実施の形態について説明する。 −第１の実施の形態− 図４はパターン検査装置の第１の実施の形態の概略構成
図、図５は図４の光学系を示す図である。本実施の形態
のパターン検査装置は、照明光をステージ５に載置され
た被検体上で走査させる走査系１と、被検体上に照射さ
れた照明光の焦点検出を行う焦点検出系２と、焦点検出
結果に基づいて焦点調節を行うフォーカス駆動系３と、
被検体からの反射光を受光して電気信号に変換する撮像
系４と、ステージ５を移動させるステージ駆動系６と、
全体の制御を行う信号処理系７とを備える。

【００２６】このうち走査系１は、インコヒーレントな
照明光を射出する照明光源１１と、照明光源１１からの
照明光を集光する集光レンズ１２と、偏光ビームスプリ
ッタ１３と、被検体上で照明光を走査させるスキャナ１
４，１５と、リレーレンズ１６，１７と、照明光をステ
ージ５上の被検体に結像させる対物レンズ１８とを備え
る。スキャナ１４，１５は、図１のような角度偏向系、
図２のような並進駆動系および図３のような屈折偏向系
のいずれを用いてもよいが、以下では角度偏向系のスキ
ャナ１４，１５を用いる例について説明する。

【００２７】スキャナ１４はリレーレンズ１６によって
対物レンズ１９の瞳面と共役な位置に配置され、同様に
スキャナ１５はリレーレンズ１７によって対物レンズ１
８の瞳面と共役な位置に配置されている。また、図４，
５に示す第１の実施の形態は、被検体上での照明光の走
査位置が変化しても、対物レンズ１８を通過した照明光
が常にステージ５に垂直に入射されるようなテレセント
リック光学系であり、これにより、ステージ５上で焦点
ずれがあっても撮像面での倍率は一定になる。

【００２８】撮像系４は、対物レンズ１９と撮像素子２
０と撮像素子２０の出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
器２１とで構成され、偏光ビームスプリッタ１３で反射
された被検体からの反射光を対物レンズ１９に入射し、
撮像素子２０上に結像する。信号処理系７は、装置全体
の制御を行うコンピュータ２１と、各種信号処理を行う
信号処理装置２２と、信号処理装置２２の出力をスキャ
ナ駆動用の信号に変更する変換回路２３と、変換回路２
３の出力に基づいてスキャナ１４，１５に対する駆動信
号を出力する駆動信号出力回路２４と、スキャナ１４の
現在位置を検出するスキャナ位置検出器２５と、ステー
ジ５の位置を検出するレーザ干渉計２６とを備える。

【００２９】以下、図４，５に基づいて本発明の一実施
の形態の動作を説明する。本実施の形態のパターン検査
装置は、被検体の全面を走査して欠陥候補点を検出する
１次検査を行った後、検出された欠陥候補点を高い解像
度で再度検査する２次検査を行うものである。１次検査
はスキャナ１４，１５の位置を固定にしてステージ５を
一定速度で移動して被検体全面の検査を行い、２次検査
はスキャナ１４，１５とステージ５をともに移動して、
すなわちステージ５を停止することなく欠陥候補点の再
検査を行う。

【００３０】まず、１次検査について説明する。照明光
源１１から射出された照明光は、集光レンズ１２で集光
された後、スキャナ１４の反射面で反射され、リレーレ
ンズ１６に入射される。リレーレンズ１６を通過した照
明光はスキャナ１５の反射面で反射されてリレーレンズ
１７に入射される。リレーレンズ１７を通過した照明光
はミラー２７で反射されて対物レンズ１８を通過し、ス
テージ５に載置された被検体上に照射される。

【００３１】被検体で反射された反射光は、対物レンズ
１８を通過した後にミラー２７で反射され、照明光源１
１からの照明光とは逆の経路を辿って、リレーレンズ１
７→スキャナ１５→リレーレンズ１６→スキャナ１４→
偏光ビームスプリッタ１３の順に進む。そして、偏光ビ
ームスプリッタ１３で反射されて対物レンズ１９を通過
し、撮像素子２０の撮像面上に結像される。撮像素子２
０の撮像面に結像された像は撮像素子２０により光電変
換された後、Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル変換されて信
号処理装置２２に入力される。信号処理装置２２は、Ａ
／Ｄ変換器２１の出力に基づいて欠陥検出を行うととも
に、レーザ干渉計２６の出力によりステージ５の位置を
検出し、駆動系に信号を送ってステージ５を移動させ、
これにより被検体の走査を行う。

【００３２】被検体全面についての走査が終了すると、
今度は１次検査時に検出された欠陥候補点を対象として
２次検査を行う。具体的には、欠陥候補点に順次ステー
ジ５を移動させて、欠陥候補点付近を高解像度で検査す
る。その際、信号処理装置２２は、ステージ５を停止す
ることなく２次検査を行えるように、撮像素子２０の撮
像面における被検体像の移動速度が所定速度Ｖc以下と
なるようにスキャナ１４，１５を駆動する。具体的に
は、レーザ干渉計２６により検出されたステージ５の移
動速度ＶsがＶcよりも大きい場合には、被検体像の移動
速度がＶc以下になるようにスキャナ１４，１５を駆動
し、照明光に（Ｖs−Ｖc）だけ逆方向の速度を与える。
信号処理装置２２は、種々の検査アルゴリズムを用い
て、１次検査と２次検査の結果に基づいてパターン欠陥
や異物の有無を確認および判断し、その結果を出力す
る。

【００３３】なお、スキャナ１４，１５による走査範囲
は対物レンズ１８の視野内に限られるため、対物レンズ
１８の視野が広いほど、ステージ５の移動速度を速くで
きるとともに、撮像素子２０の露光時間をより長くでき
る。また、対物レンズ１８の開口数が大きいほど高解像
度の画像が得られるため望ましい。すなわち、視野が広
く、開口数の大きい対物レンズ１８を用いた方が検査精
度（欠陥検出感度）を向上できる。

【００３４】一方、ビデオカメラのように二次元方向に
光電変換素子が配列された撮像素子２０を用いる場合に
は、二次元画像のぶれをなくすために、撮像素子２０の
撮像面での被検体像の移動速度が略ゼロになるようにス
キャナ１４，１５を駆動するのが望ましい。

【００３５】このように、第１の実施の形態では、２次
検査を行う際、１次検査で検出された欠陥候補点を高解
像度で観察するとともに、ステージ５の移動に同期させ
てスキャナ１４，１５を駆動し、撮像素子２０の撮像面
上での被検体像の移動速度が所定速度Ｖc以下になるよ
うにする。これにより、ステージ５を移動しながら２次
検査を行うことができ、２次検査のスループットを上げ
ることができる。また、１次検査よりも高解像度で検査
を行うため、２次検査の検査精度（欠陥検出感度）を上
げることもできる。さらに、第１の実施の形態では、ス
キャナ１４，１５を制御して被検体上で照明光を走査
し、照明光が照射された位置からの反射光に基づいてパ
ターン検査を行うため、常に照明光の最も明るい中央部
を用いてパターン検査を行うことができ、検査精度（欠
陥検出感度）をより向上できる。

【００３６】上記第１の実施の形態において、撮像素子
２０の代わりに以下ののいずれかを用いてパターン
検査を行ってもよい。 ＣＣＤカメラの電子シャッタ機能を用いて画像を取り
込む。 ストロボ照明光を用い、通常のＣＣＤカメラで画像を
取り込む。 これらの場合はいずれも、二次元方向に光電変換素
子が配列されたＣＣＤカメラを用いるため、ＣＣＤカメ
ラの撮像面に結像される被検体像の移動速度が略ゼロに
なるようにスキャナ１４，１５を制御するのが望まし
く、またＣＣＤカメラの露出期間中は継続して被検体上
の測定点を追尾するようにする。

【００３７】上記第１の実施の形態では、２次検査時に
ステージ５を移動しながらパターン検査を行う例を説明
したが、１次検査時にステージ５を移動しながらパター
ン検査を行ってもよい。また、１次検査と２次検査に分
けないでパターン検査を行う場合にも本発明は同様に適
用できる。さらに、上記第１の実施の形態では、図１の
補正走査系１により被検体上での照明光を走査する例を
説明したが、撮像素子で電荷蓄積を行っている間、撮像
素子２０の撮像面上での被検体像の移動速度が所定速度
以下になるような制御を行うことができれば、特に図１
〜３のような補正走査系を設けなくてもよい。例えば、
照明光源１１自体をステージ５の移動速度および移動方
向に応じて移動させてもよい。

【００３８】−第２の実施の形態− 第２の実施の形態は、半導体ウエハやマスク等に存在す
る欠陥や異物を検出する欠陥検査装置に関し、主に半導
体製造ライン中での検査を目的とする。また、第２の実
施の形態は、１次検査用の検査装置と２次検査用の検査
装置とを別個に設けて、これらの装置を自動的に制御す
るものである。

【００３９】図６は第２の実施の形態の概略構成図であ
る。第２の実施の形態の欠陥検査装置は、主ライン５１
と、１次検査装置５２と、２次検査装置５３と、装置全
体を制御するコントローラ５４と、主ライン５１と１次
検査装置５２との間で被検体の受け渡しを行うローダ５
５と、１次検査装置５２と２次検査装置５３との間で被
検体の受け渡しを行う受け渡し部５６とを有する。

【００４０】２次検査装置５３は２つのレビューステー
ション５３ａ，５３ｂで構成され、１次検査装置５２に
より検出された欠陥サイズが所定サイズより大きい場合
には、被検体をレビューステーション５３ａに搬送して
２次検査を行い、欠陥サイズが所定サイズ以下の場合に
は、レビューステーション５３ｂで２次検査を行う。こ
れらレビューステーション５３ａ，５３ｂは、いずれも
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を母体としたものである。
ローダ５５は、インラインのＡＧＶに対応したものであ
り、ロボットによる自動搬送を行う。コントローラ５４
は、１次検査装置５２およびレビューステーション５３
ａ，５３ｂの制御の他、検査項目の管理、検査結果デー
タの受け取りや出力、およびインライン全体の制御を行
う不図示のホストコンピュータとのデータ通信等を行
う。また、レビューステーション５３ａ，５３ｂは、第
１の実施の形態で説明した図４と同様に構成されてお
り、ステージ５を移動しながら２次検査を行うものであ
る。

【００４１】このように、第２の実施の形態では、半導
体製造ラインの一部に１次検査装置５２と２次検査を行
うレビューステーション５３ａ，５３ｂを別個に設け、
被検体を１次検査装置５２とレビューステーション５３
ａ，５３ｂとの間で自由に受け渡しできるようにしたた
め、検査処理全体を自動化でき、かつ半導体製造時に同
時に検査を行うこともできる。また、異なる欠陥サイズ
に対応させて複数のレビューステーション５３ａ，５３
ｂを設け、１次検査装置５２により検出された欠陥サイ
ズに応じていずれかのレビューステーションに被検体を
搬送するようにしたため、例えば大きい欠陥に対して高
解像度で２次検査するといった無駄を省くことができ、
検査処理時間を短縮できる。

【００４２】上記第２の実施の形態では、１次検査装置
５２とレビューステーション５３をそれぞれ独立した装
置にしたが、両者の構成部品を可能な限り共有化し、例
えば同一のステージ５を用いて１次検査とレビュー作業
の双方を行ってもよい。この場合、１次検査用の走査光
学系とレビュー用の走査光学系を別々に設けても、ある
いは両方の走査光学系を共有化してもよい。前者の場合
は１次検査終了後に直ちにレビューを行うのに対し、後
者の場合は１次検査の途中でも、検出された欠陥候補点
を順にレビューすることができる。

【００４３】このように構成した第１および第２の実施
の形態にあっては、撮像素子２０が光電変換手段に、信
号処理装置２２が検査制御手段に、スキャナ１４，１５
が照明光走査部材に、ローダ５５が第１の搬送手段に、
受け渡し部５６が第２の搬送手段に、コントローラ５４
が搬送制御手段に、レビューステーション５３ａが大欠
陥検査部に、レビューステーション５３ｂが小欠陥検査
部に、それぞれ対応する。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ステージの移動速度および移動方向にかかわら
ず、常に光電変換手段の受光面に結像される試料像の移
動速度が所定速度以下になるようにしたため、ステージ
を移動しながらパターン検査を行うことができ、検査処
理のスループットを向上できる。また、光電変換手段の
受光面上での試料像の移動速度を常に所定速度以下にす
ることで、検査精度や欠陥検出感度を常に高い状態に維
持できる。請求項２に記載の発明によれば、光電変換手
段の受光面に結像される試料像が電気信号に変換される
までの間、ステージの移動にかかわらず受光面上での試
料像の移動速度が所定速度以下になるようにするため、
ステージを停止しなくても略同一感度のパターン画像を
得ることができ、検査処理のスループットと検査精度の
双方を向上できる。請求項３に記載の発明によれば、照
明光を試料面上で走査させるために本来設けられている
照明光走査部材を制御することで、光電変換手段の受光
面に結像される試料像の移動速度が常に所定速度以下に
なるようにするため、試料像の移動速度を制御するため
に新たな部材を設ける必要がなく、装置全体の構成を簡
略化でき、かつコストダウンを図れる。請求項４，６に
記載の発明によれば、２次検査時に光電変換手段の受光
面に結像される試料像の移動速度が常に所定速度以下に
なるようにするため、２次検査の途中でステージの移動
速度や移動方向が変化しても、常に同一の検査精度（欠
陥検出感度）で検査を行うことができ、またステージを
移動させながら２次検査を行えるため、検査処理のスル
ープットを向上できる。請求項５に記載の発明によれ
ば、１次検査時にはステージを規則的に移動させ、２次
検査時にはステージを不規則に移動させることが多いこ
とに着目し、２次検査時のみ光電変換手段の受光面に結
像される試料像の移動速度が常に所定速度以下になるよ
うにするため、２次検査に要する時間を短縮できる。請
求項７に記載の発明によれば、複数の光電変換素子が二
次元方向に配列された撮像素子を用いる場合は、１画面
分の試料像を電気信号に変換している最中に試料像が移
動するとパターン検出画像がぶれるおそれがあることを
考慮に入れて、試料像の移動速度を略ゼロにするため、
パターン検出画像のぶれをなくすことができ、検査精度
（欠陥検出感度）を向上できる。請求項８に記載の発明
によれば、１次検査装置と２次検査装置とを別個に設
け、２次検査装置ではステージを移動しながらパターン
検査を行えるようにしたため、１次検査と２次検査を合
わせた検査処理時間を短くできる。請求項９に記載の発
明によれば、所定サイズ以上のパターン欠陥や異物を検
出する大欠陥検査部と、所定サイズ未満のパターン欠陥
および異物を検出する小欠陥検査部とを２次検査装置に
設けるため、１次検査の検査結果に基づいて効率よく再
検査を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパターン検査装置の概略構成を示
す図で、補正走査系１として角度偏向系を用いた例を示
す図。

【図２】図１の変形例で、補正走査系１として並進駆動
系を用いた例を示す図。

【図３】図１の変形例で、補正走査系１として屈折偏向
系を用いた例を示す図。

【図４】パターン検査装置の第１の実施の形態の概略構
成図。

【図５】図４の光学系を示す図。

【図６】第２の実施の形態の概略構成図。

【図７】パターン検査を行う際の画素サイズを説明する
図。

【符号の説明】

１ 走査系 ２ 焦点検出系 ３ フォーカス駆動系 ４ 撮像系 ５ ステージ ６ ステージ駆動系 ７ 信号処理系 １１ 照明光源 １２ 集光レンズ １３ 偏光ビームスプリッタ １４，１５ スキャナ １６，１７ リレーレンズ １８，１９ 対物レンズ ２０ 撮像素子 ２１ コンピュータ ２２ 信号処理装置 ５１ 主ライン ５２ １次検査装置 ５３ ２次検査装置 ５４ コントローラ ５５ ローダ ５６ 受け渡し部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方向に移動可能なステージ
   を備え、 照明光源からの照明光を前記ステージに載置された試料
   に照射し、該試料面からの反射光を光電変換手段により
   電気信号に変換して該試料面に形成されたパターンの検
   査を行うパターン検査装置において、 前記ステージの移動速度および移動方向にかかわらず、
   前記光電変換手段の受光面に結像される試料像の移動速
   度が所定速度以下になるように前記試料面上での前記照
   明光の照射位置を制御する検査制御手段を備えることを
   特徴とするパターン検査装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一方向に移動可能なステージ
   を備え、 照明光源からの照明光を前記ステージに載置された試料
   に照射し、該試料面からの反射光を光電変換手段により
   電気信号に変換して該試料面に形成されたパターンの検
   査を行うパターン検査装置において、 前記光電変換手段の前記受光面に結像された試料像が前
   記電気信号に変換されるまでの間、前記受光面上での前
   記試料像の移動速度が前記ステージの移動速度および移
   動方向にかかわらず所定速度以下になるような制御を行
   う検査制御手段を備えることを特徴とするパターン検査
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載されたパターン
   検査装置において、 前記照明光源からの照明光を前記試料面上で走査させる
   照明光走査部材を備え、 前記検査制御手段は、前記ステージの移動速度および移
   動方向にかかわらず、 前記光電変換手段の受光面に結像される前記試料像の移
   動速度が所定速度以下になるように前記照明光走査部材
   を制御することを特徴とするパターン検査装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されたパターン検査装置
   において、 前記検査制御手段は、前記ステージの移動に応じて検出
   される前記試料面の複数箇所での前記電気信号に基づい
   て前記試料面に形成されたパターンを検査する１次検査
   と、この１次検査による検査結果に基づいて再度前記パ
   ターンを検査する２次検査とを行い、少なくとも前記２
   次検査時に、前記ステージの移動速度および移動方向に
   かかわらず、前記光電変換手段の受光面に結像される前
   記試料像の移動速度が所定速度以下になるように前記照
   明光走査部材を制御することを特徴とするパターン検査
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載されたパターン検査装置
   において、 前記検査制御手段は、前記１次検査の際には前記照明光
   走査部材の制御を行わずに前記ステージを移動させて前
   記電気信号を検出し、前記２次検査の際には前記光電変
   換手段の受光面に結像される前記試料像の移動速度が所
   定速度以下になるように前記照明光走査部材を制御する
   ことを特徴とするパターン検査装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５に記載されたパターン検査
   装置において、 前記光電変換手段は、複数の光電変換素子が一次元方向
   に配列された撮像素子で構成され、 前記検査制御手段は、少なくとも前記２次検査時に前記
   撮像素子の受光面上に結像される前記試料像の移動速度
   が所定速度となるように前記ステージの移動速度および
   移動方向に応じて前記照明光走査部材を制御することを
   特徴とするパターン検査装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜５に記載されたパターン検査
   装置において、 前記光電変換手段は、複数の光電変換素子が二次元方向
   に配列された撮像素子で構成され、 前記検査制御手段は、少なくとも前記２次検査時に前記
   撮像素子の受光面上に結像される前記試料像の移動速度
   が略ゼロとなるように前記ステージの移動速度および移
   動方向に応じて前記照明光走査部材を制御することを特
   徴とするパターン検査装置。
8. 【請求項８】 試料面上のパターン欠陥または異物を検
   出する１次検査装置と、 前記１次検査装置により検出されたパターン欠陥または
   異物を対象として２次検査を行う２次検査装置とを備え
   る欠陥検査装置において、 主ラインと前記１次検査装置との間で前記試料の搬送を
   行う第１の搬送手段と、 前記１次検査装置および前記２次検査装置との間で前記
   試料の搬送を行う第２の搬送手段と、 前記１次検査装置の検査結果に基づいて、前記試料を前
   記第１の搬送手段を介して前記主ラインに搬送するか、
   あるいは前記第２の搬送手段を介して前記２次検査装置
   に搬送するかを切り換える搬送制御手段とを備え、 前記２次検査装置は、少なくとも一方向に移動可能なス
   テージと、照明光源からの照明光を前記試料面上で走査
   させる照明光走査部材と、前記試料面からの反射光の結
   像面位置に配置され、結像された試料像を電気信号に変
   換する光電変換手段と、前記ステージの移動速度および
   移動方向にかかわらず、前記光電変換手段の受光面に結
   像される前記試料像の移動速度が所定速度以下になるよ
   うに前記照明光走査部材を制御する検査制御手段とを備
   えることを特徴とする欠陥検査装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載された欠陥検査装置にお
   いて、 前記２次検査装置は、所定サイズ以上のパターン欠陥お
   よび異物を検出する大欠陥検査部と、前記所定サイズ未
   満のパターン欠陥および異物を検出する小欠陥検査部と
   を備え、 前記搬送制御手段は、前記１次検査装置により検出され
   たパターン欠陥および異物のサイズにより、前記試料を
   前記大欠陥検査部または前記小欠陥検査部のいずれかに
   搬送することを特徴とする欠陥検査装置。
10. 【請求項１０】 少なくとも一方向に移動可能なステー
    ジを備え、 照明光源からの照明光を前記ステージに載置された試料
    に照射し、該試料面からの反射光を光電変換手段により
    電気信号に変換して該試料面に形成されたパターンの検
    査を行うパターン検査方法において、 前記ステージの移動速度および移動方向にかかわらず、
    前記光電変換手段の受光面に結像される試料像の移動速
    度が所定速度以下になるように前記試料面上での前記照
    明光の照射位置を制御することを特徴とするパターン検
    査方法。