パターン検査装置、およびパターン検査方法
【課題】微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【解決手段】実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、パターン検査装置、およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の表面に形成されたパターンを検査する方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）法、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）法が知られている。
これらの検査方法においては、ＣＣＤセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などの受光面上にパターンの拡大光学像を結像させることで得られた検出データを用いている。
ここで、一般的には、パターンの光学分解能は、レーリーの分解能（Rayleigh criterion for resolution）で示されるように照明光の波長レベルとなる。
そのため、照明光の波長レベルより微細なパターンの検査を行うために、特殊な照明法や、それぞれの欠陥に特化した検査画像処理に関するアルゴリズムなどが提案されている。
【０００３】
しかしながら、この様な技術を用いたパターン検査では、局所的な形状の異常は検出できるが、解像力などに限界があるため微細な欠陥の検出は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図２】第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図３】第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
【図４】第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成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の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図１に示すように、パターン検査装置１には、光源２、検出部３、載置部４、検査部５、制御部６、表示部７が設けられている。
【０００９】
光源２は、被検査体１００に向けてコヒーレント光を出射する。
また、光源２は、出射する光Ｌ１の波長を変化させることができるものとされている。この場合、光源２は、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させることができるものとすることが好ましい。
例えば、光源２は、レーザ光を出射するとともに、出射するレーザ光の波長を掃引することができるものとすることができる。
【００１０】
波長の掃引は、例えば、次のようにして行うことができる。
分布帰還型半導体レーザダイオード（DFB−LD；Distributed-Feedbak Lazer Diode)においては、レーザ光の増幅部である半導体活性層の近くに波状構造を有する回折格子が設けられている。この場合、回折格子の波状構造のピッチによって発振されるレーザ光の波長が決定される。また、分布帰還型半導体レーザダイオードの温度設定を変化させることで、この回折格子のピッチが変化し、発振するレーザ光の波長を変化させることができる。
【００１１】
例えば、半導体活性層の設計が、１５６２ｎｍを中心に発光するようした素子では、設けられている回折格子により特定の波長域の光だけ帰還させることができ、当該特定波長でレーザ発振が生じる。この帰還波長は、素子の保持温度と動作電流により影響を受けるので、動作電流や保持温度で発振波長を１５６１ｎｍから１５６３．５ｎｍまで変化させることができる。
また、同様に、半導体活性層の設計が、１０６４ｎｍを中心に発光するようした素子では、分布帰還型構造により、１０６３．５ｎｍから１０６４．５ｎｍまでレーザ光の波長を変化させることができる。
【００１２】
そして、それぞれのレーザ発振器からの出力をファイバーレーザや固体レーザなどで増幅し、１５６２ｎｍ付近の波長での出力の２倍高調波と、１０６４ｎｍ付近の出力の４倍高調波と、の和周波を得るようにする。すると、最大、１９８．３ｎｍから１９８．５ｎｍまでの波長範囲が得られることになる。
すなわち、基本波を発生させるレーザ発振器において波長を変えることにより、１９８．３ｎｍから１９８．５ｎｍまでの波長同調を行うことができるコヒーレント光源が得られることになる。
【００１３】
なお、波長の掃引の方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
例えば、Ｔｉ：Ｓレーザ（チタンサファイアレーザ）は７００ｎｍから８００ｎｍまでレーザ光の波長を変化させることができる。ＹＡＧレーザの出力の４倍高調波は２６６ｎｍである。そのため、これらの和周波を得るようにすると１９３ｎｍから２００ｎｍまでの波長範囲が得られる。
また、例えば、光パラメトリック発振器（OPO: Optical Parametric. Oscillator）を用いて４５０ｎｍから７００ｎｍまでコヒーレント光の波長を変化させる出力を得ることができる。この出力を基本波とし、既述の方法で得た波長１９９ｎｍの出力を他の基本波とすれば、これらの和周波を得るようにすると１３８ｎｍから１５５ｎｍまでの波長範囲が得られる。
この様に、基本波を発生させるレーザ発振器を適宜選択することで、波長範囲を変化させることができる。
【００１４】
検出部３は、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する。
検出部３は、受光面に入射した光Ｌ２の強度に応じた電気信号を出力する。
検出部３としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサ、ＣＣＤエリアセンサ、ＴＤＩ（Time Delay and Integration）センサ（蓄積型センサ）などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、入射した光Ｌ２を光電変換できるものを適宜選択することができる。
【００１５】
載置部４は、被検査体１００を載置、保持する。被検査体１００の保持は、例えば、載置部４に設けられた図示しない静電チャックや真空チャックなどにより行うことができる。
また、載置部４には図示しない移動手段が設けられ、載置部４に載置された被検査体１００の位置を移動させることで、検査位置を変化させることができるようになっている。例えば、図示しない移動手段は、被検査体１００の回転方向θの位置を移動させたり、被検査体１００の水平方向Ｘ、Ｙの位置を移動させたりするものとすることができる。なお、図示しない移動手段は必ずしも載置部４に設ける必要はなく、検査が行われる位置が相対的に変化するようになっていればよい。例えば、図示しない移動手段により光源２、検出部３などの位置が変化するようになっていてもよい。
【００１６】
検査部５は、検出部３から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部４からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部６からの情報に基づいて光Ｌ１の波長を特定することができる。
また、検査部５には図示しない変換部が設けられ、検出部３から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する。また、Ａ／Ｄ変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部５においては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
すなわち、検査部５は、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ０と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部５におけるパターン検査に関する詳細は後述する。
【００１７】
制御部６は、光源２、載置部４を制御する。
例えば、制御部６は、光源２を制御して、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させる。
また、制御部６は、載置部４を制御して、出射した光Ｌ１が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部６は、検査部５からの検査結果や、回折像などを表示部７に表示させるようにすることもできる。
表示部７は、例えば、フラットパネルディスプレイなどとすることができる。
【００１８】
次に、検査部５におけるパターン検査に関してさらに例示をする。
ここでは、もっとも単純化した例として、検査対象がライン＆スペースパターンである場合について例示する。この場合、ライン＆スペースパターンにおけるパターン周期をｄ、スペースの幅（または、ラインの幅）をｄ／２とし、パターンが透明または半透明のグリッドパターンであるものとする。
【００１９】
検査対象のパターンに入射する光Ｌ１の入射角度をα、検査対象のパターンからの光Ｌ２の回折角度をβ、回折次数をｍ、光Ｌ１の波長をλとし、角度の正負については反時計回りを正とする。
このような場合、グレーティング方程式は、以下の（１）式のようになる。
【００２０】
d（sinα＋sinβ）＝ｍλ ・・・（１）
（１）式から分かるように、欠陥があることでパターン周期ｄが変化すると、（１）式を満足するための条件が変化する。この場合、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍが一定であるとすると、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度βが変化することになる。
ここで、検査対象となる回折像が最も鮮明となる（最もビジビリティが高くなる）のは、検査対象となるパターン周期ｄに対して、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度βが（１）式を満たす場合である。
そのため、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βの少なくともいずれかを求め、これを対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０、光Ｌ２の回折角度β０と比べれば、パターン周期ｄが異なるか否か、すなわち、欠陥の有無を判定することができる。
【００２１】
なお、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍを求めて欠陥の有無を判定することもできる。また、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度β、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍを組み合わせて欠陥の有無を判定することもできる。
ただし、検査の容易さや検査精度を考慮すると、光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βの少なくともいずれかに基づいて欠陥の有無を判定するようにすることが好ましい。 そのため、ここでは、一例として、光Ｌ２の回折角度βを一定とし、光Ｌ１の波長λを変化させて欠陥の有無を判定する場合について例示をする。
【００２２】
前述したように、図１に例示をしたパターン検査装置１は、所定の回折角度βで回折像を得ることができるイメージ検出系を有している。また、光源２は、コヒーレント光を出射することができ、且つ、出射する光Ｌ１の波長を変化させることができるものとされている。
【００２３】
まず、光源２から出射する光Ｌ１の波長を変化させる。この際、光Ｌ１の波長を連続的に変化させる、すなわち、光Ｌ１の波長掃引を行うようにすることが好ましい。
そして、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λを求める。
【００２４】
次に、求められた光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０と、を比較する。
【００２５】
この場合、求められた光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光Ｌ１の波長λ０として、欠陥のないパターンの回折像に関する光Ｌ１の波長を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
【００２６】
パターン検査として、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）法を用いる場合には、検査位置を変化させて、その検査位置における最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λを求めるようにする。そして、求められた光Ｌ１の波長λ同士を比較することで欠陥の有無を判定するようにすればよい。
【００２７】
また、パターン検査として、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）法を用いる場合には、パターンの設計時に用いた設計データ（ＣＡＤデータ）などから回折像に関する光Ｌ１の波長λ０を演算する。そして演算された光Ｌ１の波長λ０を前述した判定の基準に用いるようにすればよい。
以上のようにして、パターンのピッチの乱れとなって現れる位置ずれや、基準値から外れたパターン幅寸法を有する部位を検査することができる。
【００２８】
次に、パターン検査装置１におけるパターン検査の検出精度に関して説明する。
一般的には、微細化されたパターンに対する光学分解能、すなわち、解像力は、レーリーの分解能と超解像係数で決まる。
これに対して、検査部５におけるパターン検査では、一般的なパターン検査に比べて一桁程度微細なパターンの変化を検出することができる。すなわち、パターン検査の検出精度を格段に向上させることが可能となる。
【００２９】
ここで、いわゆるレーリーリミットεは、以下の（２）式で表すことができる。
ε＝０．６１×λ/Ｎ.Ａ. ・・・（２）
Ｎ.Ａ.は、結像光学系の開口数である。
（２）式からは、短波長化により、解像力が高くなることがわかる。
しかしながら、光Ｌ１の波長λの短波長化は、実際には、光学系の材料の制限や光源２の制限などがあるので困難である。
【００３０】
一方、パターン検査装置１においては、光学系を単純なモデル、すなわち、光学系を回折格子による分光器として扱うことができる。
そのため、パターン検査装置１における波長分解能（λ／Δλ）は、以下の（３）式で表すことができる。
【００３１】
λ／Δλ＝ｍＮ ・・・（３）
ここで、λは光Ｌ１の波長、Δλは光Ｌ１の波長幅、Ｎはライン＆スペースパターンにおける総本数、ｍは回折格子として扱う場合の回折次数である。
【００３２】
この場合、総本数Ｎはライン＆スペースパターンの密度と検査エリアとの積とすることができる。
すなわち、光Ｌ１の波長λに対して波長幅Δλが狭い光源２による照射を行うことで、ライン＆スペースの密度が高いパターンや、微細化されたパターンに対応することができる。
【００３３】
一般的なパターン検査では、波長２００ｎｍ以下の光Ｌ１を用い、レーリーリミットと超解像技術を併せてたとしても、検査できる欠陥のサイズは５０ｎｍ程度である。
これに対し、パターン検査装置１によれば、周期性のあるパターンに対しては、１０ｎｍ以下のサイズの欠陥を検出することができる。
【００３４】
例えば、光Ｌ１の波長が２００ｎｍ、波長幅が１ｐｍ、波長掃引幅が１００ｐｍ以上の光源２は実現可能である。
このとき、総本数Ｎが最大となるようにするために一次回折光を用いるので、回折次数ｍは１となる。そのため、（３）式から、Ｎ＝２．０×１０５が得られる。
１回の検査で調べる検査エリアの長さを１ｍｍとしたときのライン＆スペースパターンの周期は、１×１０−３／２．０×１０５＝５．０×１０−９ｍ＝５ｎｍである。そのため、検出できる欠陥のサイズは２．５ｎｍ程度となる。
【００３５】
以上は、ライン＆スペースパターンの場合であり、光学分解能はパターンの態様により異なるものとなるが、前述した一般的なパターン検査の光学分解能よりもはるかに高い光学分解能が得られることがわかる。
またさらに、検査エリアや光Ｌ２により得られる回折像を選ぶことで、光学分解能をさらに高くすることができる。
【００３６】
次に、パターン検査装置１における検査例を例示する。
ウェーハ上にハーフピッチ２５ｎｍの回路パターンを転写するためのフォトマスクでは、フォトマスク上におけるライン＆スペースパターンのスペースの幅（または、ラインの幅）は１００ｎｍとなる。この場合、周期ｄが２００ｎｍとなる周期的なパターンがあるとみなすことができる。
【００３７】
ここで、パターン周期ｄを２００ｎｍ、光Ｌ１の波長λを２００ｎｍ、光Ｌ１の入射角度αを１５°、回折次数ｍを１とすると、（１）式より、光Ｌ２の回折角度βは４７．８°となる。すなわち、このライン＆スペースパターンの場合は、光Ｌ２の回折角度βが４７．８°の場合に最も良く回折することになる。
【００３８】
つまり、光Ｌ１の入射角度αがほぼ１５°となるように光源２の位置を設定し、回折像が最も鮮明となるように光Ｌ１の入射角度αを調整すると、光Ｌ２の回折角度βは、ほぼ４７．８°に合わされていることになる。
このようにすれば、最も鮮明な回折像を取得することができることにもなる。
【００３９】
光源２は、照明強度が均一となるように、光出力の均質化がなされている。このとき、回折像においては、規定のパターン周期ｄを有さないパターンの部分は暗部となる。そのため、回折像には、パターン周期ｄに応じて暗部が生じることになる。
【００４０】
この場合、パターンに位置ずれなどの欠陥が生じた場合には、回折像における暗部の位置、暗部の大きさや形状などが異なるものとなる。
そのため、基準となる回折像と、検査対象の回折像とを比較することで欠陥の有無や欠陥の位置を知ることもできる。
【００４１】
ここで、光Ｌ１の入射角度αを精密に調整することが難しい場合がある。
そのため、パターン検査装置１においては、光Ｌ１の入射角度αが一定となるように光源２を固定し、光Ｌ１の波長を掃引するようにしている。
例えば、前述した場合においては、光Ｌ１の入射角度αが１５°となるように光源２を固定し、光Ｌ１の波長λを２００ｎｍを含む所定の範囲内で変化させるようにする。そして、同じ波長において同様の回折像が得られるか否かで欠陥の有無や欠陥の位置を判定するようにしている。
この場合、波長の掃引は容易に行うことができるので、検査、判定の時間を短縮することもできる。
【００４２】
次に、波長を掃引して検査を行う場合の検査例をさらに例示する。
まず、被検査体の所望の位置において、光Ｌ１の波長λが１９８．３ｎｍの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。そして、取得された回折像が正常であるものとする。 次に、他の被検査体の同じ位置において、光Ｌ１の波長λが１９８．５ｎｍの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。この場合、周期的なパターンの欠陥は、光Ｌ１の波長λで２００ｐｍである。
【００４３】
ここで、正常なライン＆スペースパターンのスペースの幅（または、ラインの幅）は１００ｎｍであるとする。
この場合、波長比がライン＆スペースパターンにおける差になるので、欠陥が有る部分のスペースの幅（または、ラインの幅）は、１００×（０．２／１９８．５＋１）＝１００．１ｎｍ相当となる。すなわち、１ｎｍ以下の欠陥を検出できたことになる。
【００４４】
波長同調域が広く、波長幅がコヒーレントノイズの影響を受けない程度に、狭帯域化されている光源２を用いれば、検出性能はさらに高くなる。
光源２から出射する光Ｌ１の波長λは、光Ｌ２の回折角度βが適切な範囲となるように、検査対象となるライン＆スペースパターンのパターン周期ｄの２倍以下、好ましくは、パターン周期ｄよりも短くするようにする。
【００４５】
ここで、フォトマスクの欠陥検査においては、一般的には、ウェーハ上の回路パターンの４倍のサイズのパターンを検査対象とする。
そのため、ハーフピッチ４０ｎｍから５０ｎｍまでの回路パターンの転写の用いるフォトマスクの欠陥検査においては、波長域が１６０ｎｍから４００ｎｍまでのＵＶ（Ultraviolet）領域の光を出射する光源２が用いられる。
さらに倍程度まで微細化が進んだ場合では、波長域が８０ｎｍから２００ｎｍまでの光を出射する光源２が用いられる。
【００４６】
この場合、７７０ｎｍから７９０ｎｍまで同調可能な、波長可変レーザを基本波として用いれば、４倍高調波を得ることで１９２.５ｎｍから１９７．５ｎｍまでの可同調光源が得られる。例えば、前述したＴｉ：ＳレーザとＹＡＧレーザを用いる場合を例示することができる。この場合、波長幅としても１ｐｍ程度であれば問題なく実現することができるので、充分な光学分解能を得ることもできる。また、１９２.５ｎｍから１９７．５ｎｍまでの可同調光源を用いて、パターン周期ｄが１００ｎｍ程度のライン＆スペースパターンにおける欠陥を検査すれば、サイズが２．６ｎｍ程度までの欠陥を検出することができる。
【００４７】
以上に説明したように、パターン検査装置１によれば微細な欠陥の検出を容易に行うことができる。
この場合、サイズが大きな欠陥をも含む被検査体１００の場合には、一般的なパターン検査装置を補完的に用いるようにすることもできる。
【００４８】
[第２の実施形態]
図２は、第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図２に示すように、パターン検査装置１０には、光源２、検出部３、載置部４、検査部５、制御部６ａ、表示部７が設けられている。
また、パターン検査装置１０には、移動部１３がさらに設けられている。
【００４９】
移動部１３は、検出部３の位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを変化させる。 検査部５ａは、検出部３から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部４からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部６ａからの情報に基づいて光Ｌ２の回折角度βを特定することができる。
また、検査部５ａには図示しない変換部が設けられ、検出部３から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する。また、Ａ／Ｄ変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部５ａにおいては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
【００５０】
すなわち、検査部５ａは、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部５ａにおける検査に関する詳細は後述する。
【００５１】
制御部６ａは、光源２、載置部４、移動部１３を制御する。
例えば、制御部６ａは、光源２を制御して、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させる。
また、制御部６ａは、載置部４を制御して、出射した光Ｌ１が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部６ａは、移動部１３を制御して、光Ｌ２の回折角度βを変化させる。
また、制御部６ａは、検査部５からの検査結果や、回折像などを表示部７に表示させるようにすることもできる。
【００５２】
前述したパターン検査装置１の場合には光源２から出射する光Ｌ１の波長を変化させたが、本実施の形態に係るパターン検査装置１０の場合には光Ｌ２の回折角度βを変化させる。
そして、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ２の回折角度βを求める。
次に、求められた光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ２の回折角度β０と、を比較する。
【００５３】
この場合、求められた光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ２の回折角度β０と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光Ｌ２の回折角度β０として、欠陥のないパターンの回折像に関する光Ｌ２の回折角度を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
欠陥の有無の判定などに関する詳細は、前述したものと同様とすることができるため詳細な説明は省略する。
【００５４】
なお、光源２から出射する光Ｌ１の波長λと、光Ｌ２の回折角度βとを変化させて欠陥の有無の判定などを行うこともできる。
例えば、検査部５ａは、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０および光Ｌ２の回折角度β０と、を比較することで、前記パターン検査を行うようにすることもできる。
【００５５】
[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図３は、第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第３の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程（ステップＳ１）と、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程（ステップＳ２）と、検出された光Ｌ２に基づいて、パターン検査を行う工程（ステップＳ３）と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１の波長を変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ０と、を比較することで、パターン検査を行う。
【００５６】
この場合、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光の回折角度βを変化させ、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光の波長λ０光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行うようにすることもできる。
【００５７】
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１の波長λを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１を出射する位置を変化させることで光Ｌ１の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光Ｌ１の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００５８】
[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図４は、第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第４の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程（ステップＳ１１）と、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程（ステップＳ１２）と、検出された光Ｌ２に基づいて、パターン検査を行う工程（ステップＳ１３）と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行う。
【００５９】
この場合、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１を出射する位置を変化させることで光Ｌ１の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光Ｌ１の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００６０】
以上に例示をした実施形態によれば、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ パターン検査装置、２ 光源、３ 検出部、４ 載置部、５ 検査部、５ａ 検査部、６ 制御部、６ａ 制御部、７ 表示部、１０ パターン検査装置、１００ 被検査体、Ｌ１ 光、Ｌ２ 光、α 入射角度、α０ 入射角度、β 回折角度、β０ 回折角度、λ 波長、λ０ 波長
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、パターン検査装置、およびパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の表面に形成されたパターンを検査する方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）法、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）法が知られている。
これらの検査方法においては、ＣＣＤセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などの受光面上にパターンの拡大光学像を結像させることで得られた検出データを用いている。
ここで、一般的には、パターンの光学分解能は、レーリーの分解能（Rayleigh criterion for resolution）で示されるように照明光の波長レベルとなる。
そのため、照明光の波長レベルより微細なパターンの検査を行うために、特殊な照明法や、それぞれの欠陥に特化した検査画像処理に関するアルゴリズムなどが提案されている。
【０００３】
しかしながら、この様な技術を用いたパターン検査では、局所的な形状の異常は検出できるが、解像力などに限界があるため微細な欠陥の検出は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るパターン検査装置は、被検査体に向けて光を出射する光源と、前記被検査体からの光を検出する検出部と、前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、を備えている。そして、前記光源は、前記光の波長を変化させる。また、前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図２】第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
【図３】第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
【図４】第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成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の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図１に示すように、パターン検査装置１には、光源２、検出部３、載置部４、検査部５、制御部６、表示部７が設けられている。
【０００９】
光源２は、被検査体１００に向けてコヒーレント光を出射する。
また、光源２は、出射する光Ｌ１の波長を変化させることができるものとされている。この場合、光源２は、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させることができるものとすることが好ましい。
例えば、光源２は、レーザ光を出射するとともに、出射するレーザ光の波長を掃引することができるものとすることができる。
【００１０】
波長の掃引は、例えば、次のようにして行うことができる。
分布帰還型半導体レーザダイオード（DFB−LD；Distributed-Feedbak Lazer Diode)においては、レーザ光の増幅部である半導体活性層の近くに波状構造を有する回折格子が設けられている。この場合、回折格子の波状構造のピッチによって発振されるレーザ光の波長が決定される。また、分布帰還型半導体レーザダイオードの温度設定を変化させることで、この回折格子のピッチが変化し、発振するレーザ光の波長を変化させることができる。
【００１１】
例えば、半導体活性層の設計が、１５６２ｎｍを中心に発光するようした素子では、設けられている回折格子により特定の波長域の光だけ帰還させることができ、当該特定波長でレーザ発振が生じる。この帰還波長は、素子の保持温度と動作電流により影響を受けるので、動作電流や保持温度で発振波長を１５６１ｎｍから１５６３．５ｎｍまで変化させることができる。
また、同様に、半導体活性層の設計が、１０６４ｎｍを中心に発光するようした素子では、分布帰還型構造により、１０６３．５ｎｍから１０６４．５ｎｍまでレーザ光の波長を変化させることができる。
【００１２】
そして、それぞれのレーザ発振器からの出力をファイバーレーザや固体レーザなどで増幅し、１５６２ｎｍ付近の波長での出力の２倍高調波と、１０６４ｎｍ付近の出力の４倍高調波と、の和周波を得るようにする。すると、最大、１９８．３ｎｍから１９８．５ｎｍまでの波長範囲が得られることになる。
すなわち、基本波を発生させるレーザ発振器において波長を変えることにより、１９８．３ｎｍから１９８．５ｎｍまでの波長同調を行うことができるコヒーレント光源が得られることになる。
【００１３】
なお、波長の掃引の方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
例えば、Ｔｉ：Ｓレーザ（チタンサファイアレーザ）は７００ｎｍから８００ｎｍまでレーザ光の波長を変化させることができる。ＹＡＧレーザの出力の４倍高調波は２６６ｎｍである。そのため、これらの和周波を得るようにすると１９３ｎｍから２００ｎｍまでの波長範囲が得られる。
また、例えば、光パラメトリック発振器（OPO: Optical Parametric. Oscillator）を用いて４５０ｎｍから７００ｎｍまでコヒーレント光の波長を変化させる出力を得ることができる。この出力を基本波とし、既述の方法で得た波長１９９ｎｍの出力を他の基本波とすれば、これらの和周波を得るようにすると１３８ｎｍから１５５ｎｍまでの波長範囲が得られる。
この様に、基本波を発生させるレーザ発振器を適宜選択することで、波長範囲を変化させることができる。
【００１４】
検出部３は、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する。
検出部３は、受光面に入射した光Ｌ２の強度に応じた電気信号を出力する。
検出部３としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサ、ＣＣＤエリアセンサ、ＴＤＩ（Time Delay and Integration）センサ（蓄積型センサ）などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、入射した光Ｌ２を光電変換できるものを適宜選択することができる。
【００１５】
載置部４は、被検査体１００を載置、保持する。被検査体１００の保持は、例えば、載置部４に設けられた図示しない静電チャックや真空チャックなどにより行うことができる。
また、載置部４には図示しない移動手段が設けられ、載置部４に載置された被検査体１００の位置を移動させることで、検査位置を変化させることができるようになっている。例えば、図示しない移動手段は、被検査体１００の回転方向θの位置を移動させたり、被検査体１００の水平方向Ｘ、Ｙの位置を移動させたりするものとすることができる。なお、図示しない移動手段は必ずしも載置部４に設ける必要はなく、検査が行われる位置が相対的に変化するようになっていればよい。例えば、図示しない移動手段により光源２、検出部３などの位置が変化するようになっていてもよい。
【００１６】
検査部５は、検出部３から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部４からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部６からの情報に基づいて光Ｌ１の波長を特定することができる。
また、検査部５には図示しない変換部が設けられ、検出部３から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する。また、Ａ／Ｄ変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部５においては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
すなわち、検査部５は、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ０と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部５におけるパターン検査に関する詳細は後述する。
【００１７】
制御部６は、光源２、載置部４を制御する。
例えば、制御部６は、光源２を制御して、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させる。
また、制御部６は、載置部４を制御して、出射した光Ｌ１が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部６は、検査部５からの検査結果や、回折像などを表示部７に表示させるようにすることもできる。
表示部７は、例えば、フラットパネルディスプレイなどとすることができる。
【００１８】
次に、検査部５におけるパターン検査に関してさらに例示をする。
ここでは、もっとも単純化した例として、検査対象がライン＆スペースパターンである場合について例示する。この場合、ライン＆スペースパターンにおけるパターン周期をｄ、スペースの幅（または、ラインの幅）をｄ／２とし、パターンが透明または半透明のグリッドパターンであるものとする。
【００１９】
検査対象のパターンに入射する光Ｌ１の入射角度をα、検査対象のパターンからの光Ｌ２の回折角度をβ、回折次数をｍ、光Ｌ１の波長をλとし、角度の正負については反時計回りを正とする。
このような場合、グレーティング方程式は、以下の（１）式のようになる。
【００２０】
d（sinα＋sinβ）＝ｍλ ・・・（１）
（１）式から分かるように、欠陥があることでパターン周期ｄが変化すると、（１）式を満足するための条件が変化する。この場合、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍが一定であるとすると、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度βが変化することになる。
ここで、検査対象となる回折像が最も鮮明となる（最もビジビリティが高くなる）のは、検査対象となるパターン周期ｄに対して、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度βが（１）式を満たす場合である。
そのため、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βの少なくともいずれかを求め、これを対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０、光Ｌ２の回折角度β０と比べれば、パターン周期ｄが異なるか否か、すなわち、欠陥の有無を判定することができる。
【００２１】
なお、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍを求めて欠陥の有無を判定することもできる。また、光Ｌ１の波長λ、光Ｌ２の回折角度β、光Ｌ１の入射角度α、回折次数ｍを組み合わせて欠陥の有無を判定することもできる。
ただし、検査の容易さや検査精度を考慮すると、光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βの少なくともいずれかに基づいて欠陥の有無を判定するようにすることが好ましい。 そのため、ここでは、一例として、光Ｌ２の回折角度βを一定とし、光Ｌ１の波長λを変化させて欠陥の有無を判定する場合について例示をする。
【００２２】
前述したように、図１に例示をしたパターン検査装置１は、所定の回折角度βで回折像を得ることができるイメージ検出系を有している。また、光源２は、コヒーレント光を出射することができ、且つ、出射する光Ｌ１の波長を変化させることができるものとされている。
【００２３】
まず、光源２から出射する光Ｌ１の波長を変化させる。この際、光Ｌ１の波長を連続的に変化させる、すなわち、光Ｌ１の波長掃引を行うようにすることが好ましい。
そして、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λを求める。
【００２４】
次に、求められた光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０と、を比較する。
【００２５】
この場合、求められた光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光Ｌ１の波長λ０として、欠陥のないパターンの回折像に関する光Ｌ１の波長を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
【００２６】
パターン検査として、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）法を用いる場合には、検査位置を変化させて、その検査位置における最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λを求めるようにする。そして、求められた光Ｌ１の波長λ同士を比較することで欠陥の有無を判定するようにすればよい。
【００２７】
また、パターン検査として、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）法を用いる場合には、パターンの設計時に用いた設計データ（ＣＡＤデータ）などから回折像に関する光Ｌ１の波長λ０を演算する。そして演算された光Ｌ１の波長λ０を前述した判定の基準に用いるようにすればよい。
以上のようにして、パターンのピッチの乱れとなって現れる位置ずれや、基準値から外れたパターン幅寸法を有する部位を検査することができる。
【００２８】
次に、パターン検査装置１におけるパターン検査の検出精度に関して説明する。
一般的には、微細化されたパターンに対する光学分解能、すなわち、解像力は、レーリーの分解能と超解像係数で決まる。
これに対して、検査部５におけるパターン検査では、一般的なパターン検査に比べて一桁程度微細なパターンの変化を検出することができる。すなわち、パターン検査の検出精度を格段に向上させることが可能となる。
【００２９】
ここで、いわゆるレーリーリミットεは、以下の（２）式で表すことができる。
ε＝０．６１×λ/Ｎ.Ａ. ・・・（２）
Ｎ.Ａ.は、結像光学系の開口数である。
（２）式からは、短波長化により、解像力が高くなることがわかる。
しかしながら、光Ｌ１の波長λの短波長化は、実際には、光学系の材料の制限や光源２の制限などがあるので困難である。
【００３０】
一方、パターン検査装置１においては、光学系を単純なモデル、すなわち、光学系を回折格子による分光器として扱うことができる。
そのため、パターン検査装置１における波長分解能（λ／Δλ）は、以下の（３）式で表すことができる。
【００３１】
λ／Δλ＝ｍＮ ・・・（３）
ここで、λは光Ｌ１の波長、Δλは光Ｌ１の波長幅、Ｎはライン＆スペースパターンにおける総本数、ｍは回折格子として扱う場合の回折次数である。
【００３２】
この場合、総本数Ｎはライン＆スペースパターンの密度と検査エリアとの積とすることができる。
すなわち、光Ｌ１の波長λに対して波長幅Δλが狭い光源２による照射を行うことで、ライン＆スペースの密度が高いパターンや、微細化されたパターンに対応することができる。
【００３３】
一般的なパターン検査では、波長２００ｎｍ以下の光Ｌ１を用い、レーリーリミットと超解像技術を併せてたとしても、検査できる欠陥のサイズは５０ｎｍ程度である。
これに対し、パターン検査装置１によれば、周期性のあるパターンに対しては、１０ｎｍ以下のサイズの欠陥を検出することができる。
【００３４】
例えば、光Ｌ１の波長が２００ｎｍ、波長幅が１ｐｍ、波長掃引幅が１００ｐｍ以上の光源２は実現可能である。
このとき、総本数Ｎが最大となるようにするために一次回折光を用いるので、回折次数ｍは１となる。そのため、（３）式から、Ｎ＝２．０×１０５が得られる。
１回の検査で調べる検査エリアの長さを１ｍｍとしたときのライン＆スペースパターンの周期は、１×１０−３／２．０×１０５＝５．０×１０−９ｍ＝５ｎｍである。そのため、検出できる欠陥のサイズは２．５ｎｍ程度となる。
【００３５】
以上は、ライン＆スペースパターンの場合であり、光学分解能はパターンの態様により異なるものとなるが、前述した一般的なパターン検査の光学分解能よりもはるかに高い光学分解能が得られることがわかる。
またさらに、検査エリアや光Ｌ２により得られる回折像を選ぶことで、光学分解能をさらに高くすることができる。
【００３６】
次に、パターン検査装置１における検査例を例示する。
ウェーハ上にハーフピッチ２５ｎｍの回路パターンを転写するためのフォトマスクでは、フォトマスク上におけるライン＆スペースパターンのスペースの幅（または、ラインの幅）は１００ｎｍとなる。この場合、周期ｄが２００ｎｍとなる周期的なパターンがあるとみなすことができる。
【００３７】
ここで、パターン周期ｄを２００ｎｍ、光Ｌ１の波長λを２００ｎｍ、光Ｌ１の入射角度αを１５°、回折次数ｍを１とすると、（１）式より、光Ｌ２の回折角度βは４７．８°となる。すなわち、このライン＆スペースパターンの場合は、光Ｌ２の回折角度βが４７．８°の場合に最も良く回折することになる。
【００３８】
つまり、光Ｌ１の入射角度αがほぼ１５°となるように光源２の位置を設定し、回折像が最も鮮明となるように光Ｌ１の入射角度αを調整すると、光Ｌ２の回折角度βは、ほぼ４７．８°に合わされていることになる。
このようにすれば、最も鮮明な回折像を取得することができることにもなる。
【００３９】
光源２は、照明強度が均一となるように、光出力の均質化がなされている。このとき、回折像においては、規定のパターン周期ｄを有さないパターンの部分は暗部となる。そのため、回折像には、パターン周期ｄに応じて暗部が生じることになる。
【００４０】
この場合、パターンに位置ずれなどの欠陥が生じた場合には、回折像における暗部の位置、暗部の大きさや形状などが異なるものとなる。
そのため、基準となる回折像と、検査対象の回折像とを比較することで欠陥の有無や欠陥の位置を知ることもできる。
【００４１】
ここで、光Ｌ１の入射角度αを精密に調整することが難しい場合がある。
そのため、パターン検査装置１においては、光Ｌ１の入射角度αが一定となるように光源２を固定し、光Ｌ１の波長を掃引するようにしている。
例えば、前述した場合においては、光Ｌ１の入射角度αが１５°となるように光源２を固定し、光Ｌ１の波長λを２００ｎｍを含む所定の範囲内で変化させるようにする。そして、同じ波長において同様の回折像が得られるか否かで欠陥の有無や欠陥の位置を判定するようにしている。
この場合、波長の掃引は容易に行うことができるので、検査、判定の時間を短縮することもできる。
【００４２】
次に、波長を掃引して検査を行う場合の検査例をさらに例示する。
まず、被検査体の所望の位置において、光Ｌ１の波長λが１９８．３ｎｍの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。そして、取得された回折像が正常であるものとする。 次に、他の被検査体の同じ位置において、光Ｌ１の波長λが１９８．５ｎｍの場合に最も鮮明な回折像が取得できたとする。この場合、周期的なパターンの欠陥は、光Ｌ１の波長λで２００ｐｍである。
【００４３】
ここで、正常なライン＆スペースパターンのスペースの幅（または、ラインの幅）は１００ｎｍであるとする。
この場合、波長比がライン＆スペースパターンにおける差になるので、欠陥が有る部分のスペースの幅（または、ラインの幅）は、１００×（０．２／１９８．５＋１）＝１００．１ｎｍ相当となる。すなわち、１ｎｍ以下の欠陥を検出できたことになる。
【００４４】
波長同調域が広く、波長幅がコヒーレントノイズの影響を受けない程度に、狭帯域化されている光源２を用いれば、検出性能はさらに高くなる。
光源２から出射する光Ｌ１の波長λは、光Ｌ２の回折角度βが適切な範囲となるように、検査対象となるライン＆スペースパターンのパターン周期ｄの２倍以下、好ましくは、パターン周期ｄよりも短くするようにする。
【００４５】
ここで、フォトマスクの欠陥検査においては、一般的には、ウェーハ上の回路パターンの４倍のサイズのパターンを検査対象とする。
そのため、ハーフピッチ４０ｎｍから５０ｎｍまでの回路パターンの転写の用いるフォトマスクの欠陥検査においては、波長域が１６０ｎｍから４００ｎｍまでのＵＶ（Ultraviolet）領域の光を出射する光源２が用いられる。
さらに倍程度まで微細化が進んだ場合では、波長域が８０ｎｍから２００ｎｍまでの光を出射する光源２が用いられる。
【００４６】
この場合、７７０ｎｍから７９０ｎｍまで同調可能な、波長可変レーザを基本波として用いれば、４倍高調波を得ることで１９２.５ｎｍから１９７．５ｎｍまでの可同調光源が得られる。例えば、前述したＴｉ：ＳレーザとＹＡＧレーザを用いる場合を例示することができる。この場合、波長幅としても１ｐｍ程度であれば問題なく実現することができるので、充分な光学分解能を得ることもできる。また、１９２.５ｎｍから１９７．５ｎｍまでの可同調光源を用いて、パターン周期ｄが１００ｎｍ程度のライン＆スペースパターンにおける欠陥を検査すれば、サイズが２．６ｎｍ程度までの欠陥を検出することができる。
【００４７】
以上に説明したように、パターン検査装置１によれば微細な欠陥の検出を容易に行うことができる。
この場合、サイズが大きな欠陥をも含む被検査体１００の場合には、一般的なパターン検査装置を補完的に用いるようにすることもできる。
【００４８】
[第２の実施形態]
図２は、第２の実施形態に係るパターン検査装置を例示するための模式図である。
図２に示すように、パターン検査装置１０には、光源２、検出部３、載置部４、検査部５、制御部６ａ、表示部７が設けられている。
また、パターン検査装置１０には、移動部１３がさらに設けられている。
【００４９】
移動部１３は、検出部３の位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを変化させる。 検査部５ａは、検出部３から出力された電気信号に基づいてパターン検査を行う。この際、載置部４からの位置情報に基づいて検査位置を特定することができる。また、制御部６ａからの情報に基づいて光Ｌ２の回折角度βを特定することができる。
また、検査部５ａには図示しない変換部が設けられ、検出部３から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する。また、Ａ／Ｄ変換された電気信号を画像データに変換することで検出データである回折像を作成する。
検査部５ａにおいては、作成された回折像に基づいてパターンの欠陥が検査される。
【００５０】
すなわち、検査部５ａは、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行う。
なお、検査部５ａにおける検査に関する詳細は後述する。
【００５１】
制御部６ａは、光源２、載置部４、移動部１３を制御する。
例えば、制御部６ａは、光源２を制御して、出射する光Ｌ１の波長を連続的に変化させる。
また、制御部６ａは、載置部４を制御して、出射した光Ｌ１が所望の検査位置に入射するようにする。
また、制御部６ａは、移動部１３を制御して、光Ｌ２の回折角度βを変化させる。
また、制御部６ａは、検査部５からの検査結果や、回折像などを表示部７に表示させるようにすることもできる。
【００５２】
前述したパターン検査装置１の場合には光源２から出射する光Ｌ１の波長を変化させたが、本実施の形態に係るパターン検査装置１０の場合には光Ｌ２の回折角度βを変化させる。
そして、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ２の回折角度βを求める。
次に、求められた光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ２の回折角度β０と、を比較する。
【００５３】
この場合、求められた光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ２の回折角度β０と、が所定の範囲内に有れば、双方のパターンは同一であるとすることができる。そのため、光Ｌ２の回折角度β０として、欠陥のないパターンの回折像に関する光Ｌ２の回折角度を用いれば欠陥の有無を判定することができる。
欠陥の有無の判定などに関する詳細は、前述したものと同様とすることができるため詳細な説明は省略する。
【００５４】
なお、光源２から出射する光Ｌ１の波長λと、光Ｌ２の回折角度βとを変化させて欠陥の有無の判定などを行うこともできる。
例えば、検査部５ａは、検出部３からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光Ｌ１の波長λ０および光Ｌ２の回折角度β０と、を比較することで、前記パターン検査を行うようにすることもできる。
【００５５】
[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図３は、第３の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第３の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程（ステップＳ１）と、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程（ステップＳ２）と、検出された光Ｌ２に基づいて、パターン検査を行う工程（ステップＳ３）と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１の波長を変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λと、対比する回折像に関する光の波長λ０と、を比較することで、パターン検査を行う。
【００５６】
この場合、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光の回折角度βを変化させ、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光Ｌ１の波長λおよび光Ｌ２の回折角度βと、対比する回折像に関する光の波長λ０光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行うようにすることもできる。
【００５７】
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１の波長λを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１を出射する位置を変化させることで光Ｌ１の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光Ｌ１の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００５８】
[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示する。
図４は、第４の実施形態に係るパターン検査方法について例示するためのフローチャートである。
第４の実施形態に係るパターン検査方法は、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程（ステップＳ１１）と、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程（ステップＳ１２）と、検出された光Ｌ２に基づいて、パターン検査を行う工程（ステップＳ１３）と、を備えたものとすることができる。
そして、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを変化させるようにする。
また、パターン検査を行う工程において、検出された光Ｌ２に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度βと、対比する回折像に関する光の回折角度β０と、を比較することで、パターン検査を行う。
【００５９】
この場合、被検査体１００からの光Ｌ２を検出する工程において、検出する位置を変化させることで光Ｌ２の回折角度βを連続的に変化させることもできる。
また、被検査体１００に向けて光Ｌ１を出射する工程において、光Ｌ１を出射する位置を変化させることで光Ｌ１の入射角度αを変化させることもできる。この場合、光Ｌ１の入射角度αを連続的に変化させることもできる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００６０】
以上に例示をした実施形態によれば、微細な欠陥の検出を容易に行うことができるパターン検査装置、およびパターン検査方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ パターン検査装置、２ 光源、３ 検出部、４ 載置部、５ 検査部、５ａ 検査部、６ 制御部、６ａ 制御部、７ 表示部、１０ パターン検査装置、１００ 被検査体、Ｌ１ 光、Ｌ２ 光、α 入射角度、α０ 入射角度、β 回折角度、β０ 回折角度、λ 波長、λ０ 波長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
を備え、
前記光源は、前記光の波長を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。
【請求項２】
前記検出部の位置を変化させる移動部をさらに備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
前記検出部の位置を変化させる移動部と、
を備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。
【請求項４】
前記光源は、前記光の波長を連続的に変化させる請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項２〜４のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
【請求項６】
被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。
【請求項７】
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項６記載のパターン検査方法。
【請求項８】
被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。
【請求項９】
前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を連続的に変化させる請求項６または７に記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項７〜９のいずれか１つに記載のパターン検査方法。
【請求項１】
被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
を備え、
前記光源は、前記光の波長を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。
【請求項２】
前記検出部の位置を変化させる移動部をさらに備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
被検査体に向けて光を出射する光源と、
前記被検査体からの光を検出する検出部と、
前記検出部からの出力に基づいてパターン検査を行う検査部と、
前記検出部の位置を変化させる移動部と、
を備え、
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記検査部は、前記検出部からの出力に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査装置。
【請求項４】
前記光源は、前記光の波長を連続的に変化させる請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記移動部は、前記検出部の位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項２〜４のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
【請求項６】
被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長と、対比する回折像に関する光の波長と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。
【請求項７】
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の波長および光の回折角度と、対比する回折像に関する光の波長および光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行う請求項６記載のパターン検査方法。
【請求項８】
被検査体に向けて光を出射する工程と、
前記被検査体からの光を検出する工程と、
前記検出された光に基づいて、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を変化させ、
前記パターン検査を行う工程において、前記検出された光に基づいて回折像を作成し、最も鮮明な回折像に関する光の回折角度と、対比する回折像に関する光の回折角度と、を比較することで、前記パターン検査を行うパターン検査方法。
【請求項９】
前記被検査体に向けて光を出射する工程において、前記光の波長を連続的に変化させる請求項６または７に記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記被検査体からの光を検出する工程において、前記検出する位置を変化させることで光の回折角度を連続的に変化させる請求項７〜９のいずれか１つに記載のパターン検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６８５５１（Ｐ２０１３−６８５５１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１２６（Ｐ２０１１−２０８１２６）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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