(57)【要約】【課題】複数の基本パターンが反復する反復パターンが形成された試料表面を走査し、複数の基本パターン相互の対応部分の画像同士を比較する欠陥検査において、ダブルデテクションで比較される３画像を同一方向に向かう主走査で取得しかつ正逆両方向において主走査を行う。【解決手段】欠陥検査装置１は、試料の表面を撮像する撮像手段１３、撮像手段１３及び試料を相対移動させる移動手段１１、この相対移動により撮像手段１３で試料を２次元走査する走査制御手段４０、３個以上の基本パターン上で行われる反対向きの主走査を含む２回以上の主走査で得られる画像を格納する画像記憶手段２２、格納された画像のうち複数の基本パターンの対応部分を同一方向に向かって主走査して得られた画像を選択する選択手段２３、選択された画像間で比較を行い欠陥候補を検出する欠陥候補検出手段２４、欠陥候補がどの基本パターンにあるのかを決定する決定手段２５を備える。【選択図】図５
2010091425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行方向及び列方向のうち少なくとも列方向に複数の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の欠陥検査装置であって、
前記試料の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段及び前記試料を少なくとも２次元方向に相対移動させる移動手段と、
前記移動手段による前記撮像手段及び前記試料の相対移動を制御して、前記行方向及び前記列方向をそれぞれ主走査及び副走査方向として前記撮像手段で前記反復パターンを走査する走査制御手段と、
３個以上の前記基本パターン上でそれぞれ行われる、相互に反対方向の主走査を含む２回以上の主走査で得られる画像を同時に格納する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段に記憶される画像のうちから、複数の前記基本パターンの互いに対応する部分を同一方向に向かって主走査して得られた画像をそれぞれ選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された画像間で画像比較を行い相違部分を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、
前記欠陥候補が前記複数の基本パターンのうちのいずれの欠陥であるのかを決定する決定手段と、
を備える欠陥検査装置。
【請求項２】
前記３個以上の基本パターンは、異なる行に配置された複数の基本パターンを含む請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記走査制御手段は、異なる行に配置された２つの基本パターンの一方の基本パターン内にある第１領域を前記主走査方向に沿う第１走査方向に進みながら走査してから、前記２つの基本パターンの他方の基本パターン内にある第２領域を前記第１走査方向に進みながら走査するまでの間に、前記第１走査方向とは逆方向である第２走査方向に進みながら前記試料の表面の何れかの領域上で主走査を行う請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
相互に反対方向の主走査を含む２回以上の主走査で得られる前記画像は、前記第１走査方向に進みながら走査した第１領域及び第２領域の画像の一方と、前記第２走査方向に進みながら走査した前記何れかの領域の画像を含む請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
３つの前記基本パターンを第１〜第３基本パターンとするとき、
前記決定手段は、第１基本パターンと第２基本パターンとの間、第１基本パターンと第３基本パターンとの間及び第２基本パターンと第３基本パターンとの間でそれぞれ行われた３回の画像比較の結果を用いて、第１基本パターンを第２及び第３基本パターンと比較するダブルデテクション処理と、第２基本パターンを第１及び第３基本パターンと比較するダブルデテクション処理とを行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記欠陥候補検出手段は、検出された前記欠陥候補の情報と、この欠陥候補が検出された画像比較が行われた基本パターンが前記試料上の基本パターンのうちいずれであるかを示す識別情報と、を含む比較結果情報を生成し、
前記決定手段は、前記識別情報に従って前記ダブルデテクション処理に使用する前記比較結果情報を選択する、請求項５に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
行方向及び列方向のうち少なくとも列方向に複数の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の欠陥検査方法であって、
前記行方向及び前記列方向をそれぞれ主走査及び副走査方向として、前記試料の表面を撮像する撮像手段及び前記試料を相対移動させることにより前記撮像手段で前記反復パターンを走査して、該走査で得られる画像を記憶手段に順次記憶する走査ステップと、
前記記憶手段に同時に格納されている、３個以上の前記基本パターン上でそれぞれ行われた相互に反対方向の主走査を含む２回以上の前記主走査で得られた画像のうちから、複数の前記基本パターンの互いに対応する部分を同一方向に向かって主走査して得られた画像をそれぞれ選択する選択ステップと、
前記選択ステップにより選択された画像間で画像比較を行い相違部分を欠陥候補として検出する欠陥候補検出ステップと、
前記欠陥候補が前記複数の基本パターンのうちのいずれの欠陥であるのかを決定する決定ステップと、
を含む欠陥検査方法。
【請求項８】
前記３個以上の基本パターンは、異なる行に配置された複数の基本パターンを含む請求項７に記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
前記走査ステップにおいて、異なる行に配置された２つの基本パターンの一方の基本パターン内にある第１領域を前記主走査方向に沿う第１走査方向に進みながら走査してから、前記２つの基本パターンの他方の基本パターン内にある第２領域を前記第１走査方向に進みながら走査するまでの間に、前記第１走査方向とは逆方向である第２走査方向に進みながら前記試料の表面の何れかの領域上で主走査を行う請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
相互に反対方向の主走査を含む２回以上の主走査で得られる前記画像は、前記第１走査方向に進みながら走査した第１領域及び第２領域の画像の一方と、前記第２走査方向に進みながら走査した前記何れかの領域の画像を含む請求項９に記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
３つの前記基本パターンを第１〜第３基本パターンとするとき、
前記決定ステップにおいて、第１基本パターンと第２基本パターンとの間、第１基本パターンと第３基本パターンとの間及び第２基本パターンと第３基本パターンとの間でそれぞれ行われた３回の画像比較の結果を用いて、第１基本パターンを第２及び第３基本パターンと比較するダブルデテクション処理と、第２基本パターンを第１及び第３基本パターンと比較するダブルデテクション処理とを行う、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記欠陥候補検出ステップは、検出された前記欠陥候補の情報と、この欠陥候補が検出された画像比較が行われた基本パターンが前記試料上の基本パターンのうちいずれであるかを示す識別情報と、を含む比較結果情報を生成し、
前記決定ステップは、前記識別情報に従って前記ダブルデテクション処理に使用する前記比較結果情報を選択する、請求項１１に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の表面を撮像手段で２次元走査し、複数の基本パターンの互いに対応する部分の画像同士を比較することにより、欠陥を検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや液晶表示パネルなどの製造は多数の工数から成り立っており、最終及び途中の工程での欠陥の発生具合を検査して製造工程にフィードバックすることが歩留まり向上の上からも重要である。製造工程の途中で欠陥を検出するために、試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査が広く行われている。
【０００３】
パターン欠陥検査の一つとして画像比較による欠陥検出方法が広く使用されている。画像比較による欠陥検出方法では、試料上に反復して配置される同一パターンである基本パターン同士の間において、同じ箇所に同様の欠陥が発生する蓋然性が極めて低いことを前提として、複数の基本パターン同士を比較して、その差を求めることによって欠陥を検出している。例えば半導体ウエハ上には複数のダイが形成されている。このため、１つのダイのパターンを基本パターンとして、複数のダイの画像同士を比較するダイトゥダイ比較による欠陥検出が可能である。
【０００４】
図１は、ウエハ上に形成されたパターンのダイトゥダイ比較の説明図である。本例では、ウエハ１００上に形成されたダイ１１１とダイ１１２との間、及びダイ１１２とダイ１１３との間で画像比較を行い、相違部分を欠陥として検出する。ダイ１１２を、ダイ１１１だけでなくダイ１１３とも比較を行うのは、ダイ１１１及び１１２の間の比較で相違部分が検出されても、それがダイ１１１及び１１２のどちらの欠陥によるものか分からないためである。このように１つのダイを他の２つ以上のダイと比較する画像比較処理は、ダブルデテクションと呼ばれている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７７３９７号公報
【特許文献２】特開平２−２１０２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に示すダイの配置例では、ウエハ１００上にダイ１１１〜１１９が３行３列に配列されている。このため、ダイ１１２についてその両側の隣接ダイ１１１及び１１３と比較してダブルデテクション処理する際に、ウエハ１００上を参照符号１２０で示す経路に沿って主走査すれば、ダブルデテクション処理に必要なダイ１１１〜１１３を１回の主走査で走査することができる。
【０００７】
しかし、実際の欠陥検査においては、ダブルデテクション処理に必要な３つの基本パターンを１回の主走査で走査できない場合がある。その１つとして、主走査方向に沿って配列される基本パターンの配列数が３未満となることが考えられる。例えば、ウエハ１００上に大きな寸法のダイが形成されている場合には、主走査方向に沿って配列されるダイの配列数が３未満となることが考えられる。
【０００８】
また、画像比較による欠陥検出は、半導体ウエハ等の製品や半製品の検査だけでなく、このような製品や半製品にパターンを転写するために使用されるレチクルやマスクの検査にも使用される。レチクルのパターンはウエハ等へ縮小転写されるため、レチクル上のダイの大きさは実際にウエハ等に転写されるパターンよりも大きい。このためウエハ１００の場合と比べて、レチクルの場合は、主走査方向に沿って配列されるダイの配列数が３未満となることが多くなる。
【０００９】
図２は、レチクル上に形成されたパターンのダイトゥダイ比較の説明図である。本例では、レチクル２００上に２行２列のダイ２１１〜２１４が配列されている。主走査が行われる経路２２０及び２３０の方向に３個のダイは存在しないので、このような配列の場合には、同じ列に属するダイ２１１及び２１２に加えて、異なる列に属するダイ２１４を走査して取得した画像を用いてダブルデテクション処理を行う。
【００１０】
レチクル２００とこれを走査する撮像手段との間の相対移動を効率よく行うために、ダイ２１１及び２１２を走査する主走査の方向と、ダイ２１４を走査する主走査の方向を逆向きにすることが行われている。この場合、ダイ２１１及び／又はダイ２１２の画像と比較されるダイ２１４の画像は、ダイ２１１及びダイ２１２の画像を取得する走査と逆方向の走査によって取得された画像となる。
【００１１】
このように比較される２画像を反対方向の走査によって取得すると、撮像条件の相違に起因して画像比較の結果に影響を及ぼす恐れがある。例えば、試料を走査する撮像センサとして、走査方向によって特性が変化するセンサが使用されると、走査方向による特性の差がグレイレベル差となって現れ欠陥検出感度が低下するおそれがある。このような撮像素子にＴＤＩカメラがある。また、例えば試料を移動させるステージといった、撮像手段と試料との間の相対移動機構の挙動も走査方向によって変動することが考えられる。
【００１２】
このため、主走査方向の違いが及ぼす撮像画像への影響を防止するという観点からは、欠陥検査において比較される２画像は、同一方向に向かって進む主走査で得られる画像であることが望ましい。図３は、異なる列に属する複数のダイ間において、互いに比較される部分画像を同一方向に向かって進む主走査により取得するための走査経路の説明図である。走査経路４０１〜４０４は主走査の走査経路を示しており、これら主走査はいずれも矢印４００に示す順方向に向かって進む走査である。
【００１３】
１回の主走査では、走査に使用する撮像素子の幅に対応する帯状の画像が取得される。ダイ２１１の帯状領域２１１−１と、ダイ２１２の帯状領域２１２−１と、ダイ２１３の帯状領域２１３−１と、ダイ２１４の帯状領域２１４−１とは、基本パターンであるダイ２１１〜２１４間において相互に対応する領域である。同様に、ダイ２１１の帯状領域２１１−２と、ダイ２１２の帯状領域２１２−２と、ダイ２１３の帯状領域２１３−２と、ダイ２１４の帯状領域２１４−２とは、基本パターンであるダイ２１１〜２１４間において相互に対応する領域である。
【００１４】
そして、主走査４０１によって領域２１１−１及び領域２１２−１の画像が取得される。また主走査４０２によって領域２１３−１及び領域２１４−１の画像が取得される。主走査４０３によって領域２１１−２及び領域２１２−２の画像が取得される。また主走査４０４によって領域２１３−２及び領域２１４−２の画像が取得される。
【００１５】
この走査経路によれば、ダイ２１１〜２１４の、互いに対応する領域の２１１−１〜２１４−１の画像を同一方向に向かう主走査により取得でき、また互いに対応する領域の２１１−２〜２１４−２の画像を同一方向に向かう主走査により取得できる。
【００１６】
この走査経路を使用する場合、各主走査４０１〜４０３のそれぞれの完了から次の主走査４０２〜４０４のそれぞれの開始までの間に、矢印４１１、４１２及び４１３に示すように主走査方向と逆方向に走査位置を移動させる必要がある。この逆方向の運動の際にダイ２１１〜２１４の走査を行わないため、欠陥検査に要するレチクルと撮像手段との間の全移動量が大きくなり、検査速度の低下を招くことになる。
【００１７】
なお、ダブルデテクション処理に必要な３つのダイを１回の主走査で走査できない場合として、その他にも以下のような場合が考えられる。例えばダイが形成された基板やウエハが矩形でない等の理由によって、基板やウエハの周辺部において主走査方向に沿って配列されるダイの配列数が３未満となる場合には、周辺部では１回の主走査で３つのダイを走査できない。
【００１８】
また、欠陥検出処理が各ダイ毎に実施され、かつ各ダイの欠陥検出処理において常にそのダイの両側の隣接ダイと比較してダブルデテクション行うアルゴリズムを使用する場合には、ダイ配列の一番外側の行に配置されたダイにこのアルゴリズムを適用すると隣接ダイが片側にしか存在しないため、ダブルデテクション処理に要するダイを１回の主走査で走査できない。ダイのサイズが大きくなり、１つのウエハやレチクルに配列されるダイの数が少なくなる程、ダイの総数に対する外縁部のダイの数の割合が大きくなる。このため、１回の主走査でダブルデテクション処理ができないダイの割合はより大きくなる。
【００１９】
本発明は、複数個の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の表面を撮像手段で２次元走査し、複数の基本パターンの互いに対応する部分の画像同士を画像比較することにより欠陥を検出する欠陥検査において、ダブルデテクションで比較される３画像を同一方向に向かう主走査で取得し、かつ正逆いずれの方向の主走査においても画像を取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の実施例による欠陥検査装置は、行方向及び列方向のうち少なくとも列方向に複数の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の欠陥検査装置であって、試料の表面を撮像する撮像手段と、撮像手段及び試料を少なくとも２次元方向に相対移動させる移動手段と、移動手段による撮像手段及び試料の相対移動を制御して行方向及び列方向をそれぞれ主走査及び副走査方向として撮像手段で反復パターンを走査する走査制御手段と、相互に反対方向の主走査を含みかつ３個以上の基本パターン上でそれぞれ行われる２回以上の主走査で得られる画像を同時に格納する画像記憶手段と、画像記憶手段に記憶される画像のうちから複数の基本パターンの互いに対応する部分を同一方向に向かって主走査して得られた画像をそれぞれ選択する選択手段と、選択手段により選択された画像間で画像比較を行い相違部分を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、欠陥候補が複数の基本パターンのうちのいずれの欠陥であるのかを決定する決定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
図４は、本発明の実施例においてどの範囲の撮像画像を同時に格納するかを説明する図である。試料５００上には、複数の基本パターン５１１〜５１３が形成されている。基本パターン５１１の帯状領域５１１−１と、基本パターン５１２の帯状領域５１２−１と、基本パターン５１３の帯状領域５１３−１とは基本パターン５１１〜５１３間において相互に対応する領域である。同様に、基本パターン５１１の帯状領域５１１−２と、基本パターン５１２の帯状領域５１２−２と、基本パターン５１３の帯状領域５１３−２とは、基本パターンである基本パターン５１１〜５１３間において相互に対応する領域である。
【００２２】
矢印４００により示される順方向に向かう主走査４０１によって領域５１１−１及び領域５１２−１の画像が取得される。また矢印４００により示される逆方向に向かう主走査４０２によって領域５１１−２及び領域５１２−２の画像が取得される。さらに順方向に向かう主走査４０３によって領域５１３−１の画像が取得される。また逆方向に向かう主走査４０４によって領域５１３−２の画像が取得される。
【００２３】
本発明の実施例によれば、３個以上の基本パターンである基本パターン５１１、５１２及び５１３のそれぞれについて、反対方向の主走査を含む２回以上の主走査で得られる画像、すなわち領域５１１−１及び５１１−２、領域５１２−１及び５１２−２、並びに領域５１３−１及び５１３−２の画像が、同時に記憶手段に格納される。
【００２４】
したがって、順方向のみに向かって基本パターン５１１、５１２及び５１３を主走査した際の領域５１１−１〜５１３−１の画像を使用してダブルデテクションを行うことができる。
【００２５】
その一方で、反対方向の走査を含む２回以上の主走査で走査される領域５１１−１〜５１３−１及び領域５１１−２〜５１３−２の画像を記憶手段に格納するため、２回の順方向の主走査を行う間に、逆方向の主走査を行いこれにより取得される画像を格納することができる。もしくは、２回の逆方向の主走査を行う間に、順方向の主走査を行いこれにより得られる画像を格納することができる。このため、正逆いずれの方向の主走査においても基本パターンの画像を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図５は、本発明の第１実施例による欠陥検査装置の全体構成図である。欠陥検査装置１は、ステージ１１と、試料台１２と、撮像装置１３と、画像処理部２０と、ステージ制御部４０とを備える。
【００２７】
ステージ１１は、水平なＸＹ平面内とこれに垂直なＺ軸方向からなる３次元方向に試料台１２を移動可能である。試料台１２はステージ１１の上面に設けられ、試料であるレチクル２００を保持するチャック機構を備えている。試料台１２がレチクル２００を保持した状態でステージ１１が移動することによって、レチクル２００と撮像装置１３との間の相対移動が実現される。これに代えて、撮像装置１３側を移動させてレチクル２００と撮像装置１３とを相対移動させてもよく、レチクル２００と撮像装置１３の双方を移動させてもよい。
【００２８】
撮像装置１３は、試料台１２の上方に設けられレチクル２００表面の光学像を撮像する。撮像装置１３としては、１次元ＴＤＩカメラなどのイメージセンサが使用され、その受光面に結像されたレチクル２００の表面の光学像を電気信号に変換する。本構成例では撮像装置１３として１次元のＴＤＩカメラを使用する。なお、撮像装置１３の光学系としては、明視野照明光学系及び暗視野照明光学系のどちらを使用する場合もありうる。
【００２９】
撮像装置１３は、そのセンサ幅に応じた幅を有する帯状の画像信号いわゆるスワス画像を出力する。撮像装置１３から出力される画像信号は、多値のディジタル信号（グレイレベル信号）に変換された後に画像処理部２０に入力される。
【００３０】
ステージ制御部４０は、ステージ１１を駆動することによって、所定の走査経路に沿ってレチクル２００の表面を撮像装置１３で走査する。撮像装置１３によるレチクル２００の走査経路を指定する走査経路情報５１は、例えば予めオペレータによって与えられる。また走査経路情報５１は、レチクル２００の寸法情報やレチクル２００上に形成されているダイの寸法情報及び座標情報に応じて計算により、ステージ制御部４０やその他の計算手段によって自動的に決定される情報であってもよい。
【００３１】
画像処理部２０は、撮像装置１３から出力される画像を処理することによって、レチクル２００の表面に存在する欠陥を検出し、検出した欠陥の座標を含む欠陥情報を生成する。画像処理部２０は、画像データユニット生成部２１と、画像記憶部２２と、選択部２３と、欠陥候補検出部２４と、決定部２５とを備える。
【００３２】
画像データユニット生成部２１は、撮像装置１３から順次出力される帯状のスワス画像から各ダイにて撮像された部分の画像データを取り出し、取り出した画像データに対してその取得位置の情報を付加することにより画像データユニットを生成する。図６は、画像データユニット生成部により生成される画像データユニットのデータ構造の例を示す図である。
【００３３】
画像データユニットは、当該画像データが撮像されたダイを指定するダイ位置情報と、当該画像データが撮像されたダイ内の位置情報と、当該画像データが撮像されたときの主走査方向の向きと、画像データとを含む。本例は、レチクル２００上において複数のダイが２次元配置されている場合のデータ構造例であり、ダイ位置情報の例としてレチクル２００上における当該ダイの行番号及び列番号を使用している。
【００３４】
画像データユニット生成部２１は、ステージ制御部４０から供給されるステージ１１の位置情報や速度情報、及びレチクル２００の寸法情報やレチクル２００上に形成されているダイの寸法情報及び座標情報を含むレチクルパターン座標情報５０に基づいて、ダイ位置情報、ダイ内位置情報及び走査方向を決定する。
【００３５】
なお、異なるダイ間の互いに対応する部分の画像データを格納する画像データユニットは、ダイ位置情報が異なり、ダイ内位置情報が一致する。画像データユニット生成部２１は、作成した画像データユニットを画像記憶部２２に格納する。
【００３６】
再び図５を参照する。選択部２３は、画像記憶部２２に格納されている複数の画像データユニットのうちから、ダイ内位置情報及び走査方向が一致する画像データユニット同士の組み合わせを選択し、欠陥候補検出部２４へ提供する。欠陥候補検出部２４は、提供された画像データユニットの組み合わせの一方の画像データを検査画像とし、他方の画像データを参照画像として、これらの画像データを比較して相違部分を欠陥候補として検出する。
【００３７】
図７は、図５に示す欠陥候補検出部２４の構成例を示すブロック図である。欠陥候補検出部２４は、差分検出部３０、欠陥閾値決定部３１、検出部３２を備える。
【００３８】
差分検出部３０は、検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を各々算出する。
【００３９】
検出閾値決定部３１は、差分検出部３０が検出したグレイレベル差の統計に基づいて、所定の演算処理により検出閾値を決定して検出部３２に出力する。
【００４０】
検出部３２は、差分検出部３０から入力したグレイレベル差と検出閾値決定部３１が決定した検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥候補を検出する。検出部３２は、グレイレベル差信号が検出閾値を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このようなグレイレベル差が検出された画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
検出部３２は、欠陥候補を検出したダイの組み合わせを指定するダイ識別情報、ダイ内における欠陥候補の位置を指定するダイ内位置情報、及び欠陥候補情報を含む比較結果情報を生成し出力する。図８に、比較結果情報のデータフォーマットの例を示す。欠陥候補情報には、検出した欠陥候補の大きさ、検査画像と参照画像との間のグレイレベル差、これらの画像のグレイレベル値等の情報などを含めてよい。
【００４１】
再び図５を参照する。決定部２５は、欠陥候補検出部２４の検出部３２から出力された比較結果情報を受信する。決定部２５は、各ダイで取得した画像データユニットのそれぞれについて、少なくとも２つの他のダイで取得した画像データユニットとの比較によりそれぞれ作成された比較結果情報を用いてダブルデテクション処理を行い、比較結果情報にて示された欠陥候補が、いずれのダイにある欠陥であるかを決定する。決定部２５によるダブルデテクション処理の内容については、さらに後述する。
【００４２】
図９は、本発明の実施例による欠陥検査方法の全体フローチャートであり、図１０は、図９の方法の説明に使用するレチクル２００の配置例を示す図である。図１０に示すレチクル２００におけるダイ２１１〜２１４の配置、並びにダイ２１１〜２１４内の各領域２１１−１〜２１４−１及び各領域２１１−２〜２１４−２の位置関係、主走査方向及び副走査方向は、図３のそれと同様である。
【００４３】
レチクル２００には、２行２列のダイ２１１〜２１４が形成されており、第１行第１列目のダイをダイ２１３とし、第２行第１列目のダイをダイ２１４とし、第１行第２列目のダイをダイ２１１とし、第２行第２列目のダイをダイ２１２とする。
【００４４】
ステップＳ１において、図５に示すステージ制御部４０は、走査経路情報５１に従ってステージ１１を駆動することによりレチクル２００に対して撮像装置１３を相対移動させ、図１０に示す参照符号４０１、４１１、４０２、４１２、４０３、４１３、４０４の順序に従う走査経路に沿って、撮像装置１３でレチクル２００の表面を２次元走査する。
【００４５】
経路４０１及び４０３は、矢印４００により示される順方向に向かう主走査の経路であり、経路４０２及び４０４は、矢印４００により示される逆方向に向かう主走査の経路であり、経路４１１、４１２及び４１３は副走査の経路である。
【００４６】
主走査４０１によって領域２１１−１及び領域２１２−１の画像が取得される。また主走査４０２によって領域２１１−２及び領域２１２−２の画像が取得される。主走査４０３によって領域２１３−１及び領域２１４−１の画像が取得される。また主走査４０４によって領域２１３−２及び領域２１４−２の画像が取得される。
【００４７】
撮像装置１３による走査によりレチクル２００の表面を撮像したスワス画像が順次生成されると、ステップＳ２において画像データユニット生成部２１は、スワス画像から各ダイの領域２１１−１〜２１４−１及び２１１−２〜２１４−２にてそれぞれ撮像された各部分の画像データを取り出し、取り出した各画像データに対してその取得位置の情報を付加して画像データユニットを生成する。画像データユニット生成部２１は、生成した画像データユニットを画像記憶部２２に順次格納する。
【００４８】
画像記憶部２２は、２行２列分のダイについて順方向及び逆方向のそれぞれの１回の主走査で取得したスワス画像を格納できる容量を有している。例えば、図１０に示すダイの配置例の場合、２行２列分のダイ２１１〜２１４の領域２１１−１〜２１４−１及び２１１−２〜２１４−２の画像を含む画像データユニットを同時に保持することができる。
【００４９】
２行２列分のダイについて順方向及び逆方向のそれぞれの主走査で取得したスワス画像が画像記憶部２２に格納されるまでステップＳ１〜Ｓ２が繰り返され（ステップＳ３）、画像記憶部２２内に画像データユニットが順次格納される。２行２列分のダイについて順方向及び逆方向のそれぞれの主走査で取得したスワス画像が画像記憶部２２に格納されると、処理はステップＳ４に移行する（ステップＳ３）。領域２１１−１〜２１４−１及び２１１−２〜２１４−２の全てにおける走査が完了することにより、画像記憶部２２には、図１１において矢印５２で示される画像データユニットの集合が格納される。
【００５０】
ステップＳ４において、選択部２３は、画像記憶部２２に格納されている複数の画像データユニットのうちから、ダイ内位置情報及び走査方向が一致する画像データユニット同士の組み合わせを選択し欠陥候補検出部２４へ提供する。
【００５１】
図１１に示す画像データユニットの場合、ダイ２１１と他のいずれかの２つのダイとの間で、領域２１１−１の部分に対応する領域同士の画像をそれぞれ比較することにより、ダブルデテクション処理に使用する比較結果を得る組み合わせとして、領域２１１−１及び２１２−１に関する画像データユニットの組み合わせＣ１、領域２１１−１及び２１３−１に関する画像データユニットの組み合わせＣ２が考えられる。
【００５２】
またダイ２１２と他のいずれかの２つのダイとの間で、領域２１２−１の部分に対応する領域同士の画像をそれぞれ比較することにより、ダブルデテクション処理に使用する比較結果を得る組み合わせとして、領域２１１−１及び２１２−１に関する画像データユニットの組み合わせＣ４、領域２１２−１及び２１３−１に関する画像データユニットの組み合わせＣ３が考えられる。ここで、組み合わせＣ１と組み合わせＣ４は同じである。
【００５３】
選択部２３は、これら３つの領域２１１−１、２１２−１及び２１３−１の画像同士を比較する組み合わせとして、Ｃ４を除いたＣ１〜Ｃ３のみを選択して、これらの組み合わせＣ１〜Ｃ３で画像データユニット同士を組み合わせて欠陥候補検出部２４へ提供する。
【００５４】
ステップＳ５において欠陥候補検出部２４は、提供された画像データユニットの組み合わせの一方の画像データを検査画像とし、他方の画像データを参照画像として、これらの画像データを比較して相違部分を欠陥候補として検出し、比較結果情報を出力する。
【００５５】
ステップＳ６において決定部２５は、３つのダイをＡ、Ｂ及びＣと記すとき、ダイＡとダイＢの間、及びダイＡとダイＣとの間で、互いに対応する領域同士の画像をそれぞれ比較して得られた比較結果情報を用いてダブルデテクション処理を行い、比較の結果検出された欠陥候補が、これら３つのダイのいずれに存在するかを決定する。決定部２５は、各ダイにおけるダブルデテクション処理に使用する比較結果情報を、それぞれの比較結果情報に含まれるダイ識別情報及びダイ内位置情報に従って選択する。
【００５６】
図１２は、ダブルデテクション処理により欠陥が存在するダイを決定する決定方法の説明図である。本例は、３つのダイとしてダイ２１１、２１２及び２１３の場合を考える。決定部２５は、ダイ２１１とダイ２１２の間、及びダイ２１１とダイ２１３との間で、同じダイ内位置の領域２１１−１、２１２−１及び２１３−１の画像同士を比較して得られた比較結果情報に基づいて、領域２１１−１〜２１３−１のいずれに欠陥が存在するかを判定する。
【００５７】
図１２に示す表において、値「○」は、領域２１１−１と２１２−１との間の比較の結果、又は領域２１１−１と２１３−１との間の比較の結果相違がない場合を示し、値「×」は相違がある場合を示す。領域２１１−１と２１２−１との間の比較でも領域２１１−１と２１３−１との間の比較でも相違がない箇所には、領域２１１−１、２１２−１及び２１３−１のいずれにも欠陥がないと判定される。
【００５８】
領域２１１−１と２１３−１との間の比較では相違し、領域２１１−１と２１２−１との間の比較では相違しない箇所には、領域２１３−１に欠陥があると判定される。すなわち、領域２１１−１と２１３−１との間の比較で欠陥候補が検出されたが、この欠陥候補が領域２１１−１と２１２−１との間の比較で検出されない場合には、この欠陥候補は領域２１３−１にある欠陥によるものであると判定される。
【００５９】
領域２１１−１と２１２−１との間の比較では相違し、領域２１１−１と２１３−１との間の比較では相違しない箇所には、領域２１２−１に欠陥があると判定される。また、領域２１１−１と２１２−１との間の比較でも、領域２１１−１と２１３−１との間の比較でも相違する場合には領域２１１−１に欠陥があると判定される。
【００６０】
上述の通り、選択部２３は、３つの領域２１１−１、２１２−１及び２１３−１の画像同士を比較する組み合わせを決定するとき、領域２１１−１及び２１２−１の組み合わせＣ１、領域２１１−１及び２１３−１の組み合わせＣ２、並びに領域２１２−１及び２１３−１の組み合わせＣ３を選択し、これらの組み合わせＣ１〜Ｃ３で画像データユニットを組み合わせて欠陥候補検出部２４へ提供する。欠陥候補検出部２４は、これらの組み合わせＣ１〜Ｃ３についてそれぞれ１回ずつ画像比較を行う。
【００６１】
決定部２５は、領域２１１−１の画像を領域２１２−１の画像及び領域２１３−１の画像とそれぞれ比較して行うダブルデテクション処理と、領域２１２−１の画像を領域２１１−１の画像及び領域２１３−１の画像とそれぞれ比較して行うダブルデテクション処理とをそれぞれ行うとき、これらの２回のダブルデテクション処理において、領域２１１−１と２１２−１との間の１回の画像比較の結果を共通に使用する。このため欠陥候補検出部２４における処理を低減することができる。
【００６２】
ステップＳ７では、レチクル２００上の全て検査領域について検査が完了したか否かが判定される。全て検査領域について検査が完了した場合には処理を終了する。まだ検査していない領域が残っている場合には、ステップＳ８において次の検査領域の走査開始位置へ撮像装置１３が位置付けられ、処理がステップＳ１に戻る。
【００６３】
図１３は、レチクルの描画方法を説明する図である。図示のレチクル２００は、３行２列のダイ２１１〜２１３が配置されている。このようなレチクルの場合には、行方向に沿って３個のダイが配列されているので、行方向に沿って主走査することにより、同一行内においてダイトゥダイ比較が行われていた。
【００６４】
一方で、レチクル上に転写パターンを描画するパターン描画装置は、描画パターンの精度を維持するために、図示の矢印４１１〜４１３に示すように常に一定方向に電子線の照射位置を移動させてレチクル上に転写パターンを描画している。このため、描画始めのダイ２１１、２１２及び２１３の下の部分では、パターン描画装置の不具合に起因してパターン誤差が反復して生じることがある。
【００６５】
したがってレチクル２００を走査する主走査方向と、そのレチクルにパターンを描画したときの描画方向（４１１〜４１３）とが異なる場合には、本実施例の欠陥検査方法により、主走査方向と異なる方向に配列されたダイ同士の間でダイトゥダイ比較を行い、描画始めのダイ２１１、２１２及び２１３を、他の列のダイと比較することによって、パターン描画装置の不具合に起因する欠陥の検出精度を高めることができる。
【００６６】
そのレチクルにパターンを描画したときの描画方向（４１１〜４１３）が不明の場合には、図１０〜図１２を参照して説明したように異なる行及び異なる列に属するダイ（２１１、２１２及び２１３）同士の間でダイトゥダイ比較を行うことにより、パターン描画装置の不具合に起因する欠陥の検出精度を高めることができる。
【００６７】
図１４は、本発明の第２実施例による欠陥検査装置の全体構成図である。本実施例による欠陥検査装置１は、図５に示す実施例の欠陥候補検出部２４及び決定部２５を複数個（ｎ個）備える。すなわち図１４に示す欠陥検査装置１は、ｎ個の画像処理後段部２７−１〜２７−ｎを備え、各画像処理後段部２７−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれ欠陥候補検出部２４−ｉ及び決定部２５−ｉを備える。
【００６８】
さらに欠陥検査装置１は、選択部２３が選択した画像データユニットを、各画像処理後段部２７−１〜２７−ｎへ分配するデータ分配部２６を備える。画像比較による欠陥検査では、画像収集に要する時間よりも、画像比較以降の処理に時間を要する場合がある。このため、複数の画像処理後段部２７−１〜２７−ｎを備えることで、画像比較処理によるスループットの低下を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、複数個の基本パターンが反復する反復パターンが表面に形成された試料の表面を撮像手段で２次元走査し、複数の基本パターンの互いに対応する部分の画像同士を比較することにより、欠陥を検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ウエハ上に形成されたパターンのダイトゥダイ比較の説明図である。
【図２】レチクル上に形成されたパターンのダイトゥダイ比較の説明図である。
【図３】従来の欠陥検査方法における走査経路の説明図である。
【図４】本発明の実施例においてどの範囲の撮像画像を同時に格納するかを説明する図である。
【図５】本発明の第１実施例による欠陥検査装置の全体構成図である。
【図６】画像データユニット生成部により生成される画像データユニットのデータ構造の例を示す図である。
【図７】図５に示す欠陥候補検出部の構成例を示すブロック図である。
【図８】比較結果情報のデータフォーマットの例を示す図である。
【図９】本発明の実施例による欠陥検査方法の全体フローチャートである。
【図１０】図９の方法の説明に使用するレチクルの配置例を示す図である。
【図１１】画像記憶部に格納される画像データユニットのデータの例を示す図である。
【図１２】ダブルデテクション処理により欠陥が存在するダイを決定する決定方法の説明図である。
【図１３】レチクルの描画方法を説明する図である。
【図１４】本発明の第２実施例による欠陥検査装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    欠陥検査装置
２００    レチクル
２１１〜２１４    ダイ
【図１】
2010091425.tif 000003
【図２】
2010091425.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010091425.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010091425.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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