(57)【要約】【目的】解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とが可能な検査装置を提供する。【構成】本発明の一態様のパターン検査装置は、同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の複数のダイの光学画像を取得する光学画像取得部１５０と、解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割するサブフレーム分割部６４と、非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較するサブフレーム比較部６６と、異なるダイの光学画像同士を画素毎に比較するフレーム比較部６８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
2014211417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の前記複数のダイの光学画像を取得する光学画像取得部と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、前記非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割する分割部と、
前記非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された前記複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較する第１の比較部と、
異なるダイの前記光学画像同士を画素毎に比較する第２の比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記非解像パターン領域情報として、テキストデータと図形パターンデータとの一方が用いられることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記光学画像取得部は、画像を撮像するセンサを有し、
前記センサは、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させたダイナミックレンジを用いて前記複数のダイの第１の光学画像を撮像することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記センサは、さらに、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いて前記複数のダイの第２の光学画像を撮像することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。
【請求項５】
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の前記複数のダイの光学画像を取得する工程と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、前記非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割する工程と、
前記非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された前記複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較する工程と、
異なるダイの前記光学画像同士を画素毎に比較する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項６】
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の検査領域を前記複数のダイに跨るように短冊状に仮想分割したストライプ領域毎に、ストライプ領域画像を取得する工程と、
前記ストライプ領域画像を所定のサイズの複数のフレーム画像に分割する工程と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、フレーム画像毎に、前記非解像パターン領域を特定する工程と、
複数のフレーム画像のうち、前記非解像パターン領域が特定されたフレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割する工程と、
同じフレーム画像から分割された前記複数のサブフレーム画像同士を画素毎に比較する工程と、
異なるダイのフレーム画像同士の位置合わせを行う工程と、
位置合わせされた、異なるダイのフレーム画像同士を画素毎に比較する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、レーザ光を照射してパターン像の光学画像を取得してパターンを検査する検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、かかる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を用いる。かかる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の開発が試みられている。
【０００３】
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、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、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なろうとしている。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、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。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィ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、パターン設計された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ための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データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる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。
【０００６】
今後さらにパターンの微細化が進むと、深紫外（ＤＵＶ）光とそれに対応する光学系では解像困難な解像限界未満の微細パターンで構成されるセル部を検査する検査装置が必要となる。一方で、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査も同時に必要である。しかしながら、従来、解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とを精度に応じて十分に併用可能な装置および方法が存在していないといった問題があった。
【０００７】
ここで、セル部を検査する検査装置に関連する技術として、解像が十分に可能なサイズのパターンによって構成されるセル同士を比較するセル比較検査と上述したダイ−ダイ検査とを併用する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、かかる検査装置では、解像限界未満のセル部の微細パターンを検査することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とを十分に併用可能な装置および方法が存在していないといった問題があった。しかし、かかる問題を解決できる十分な手法が確立されていなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とが可能な検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の複数のダイの光学画像を取得する光学画像取得部と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割する分割部と、
非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較する第１の比較部と、
異なるダイの光学画像同士を画素毎に比較する第２の比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、非解像パターン領域情報として、テキストデータと図形パターンデータとの一方が用いられると好適である。
【００１３】
また、光学画像取得部は、画像を撮像するセンサを有し、
かかるセンサは、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させたダイナミックレンジを用いて複数のダイの第１の光学画像を撮像すると好適である。
【００１４】
また、かかるセンサは、さらに、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いて複数のダイの第２の光学画像を撮像すると好適である。
【００１５】
また、本発明の一態様のパターン検査方法は、
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の複数のダイの光学画像を取得する工程と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割する工程と、
非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較する工程と、
異なるダイの前記光学画像同士を画素毎に比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様のパターン検査方法は、
同じパターンが形成された複数のダイが配置された被検査試料の検査領域を複数のダイに跨るように短冊状に仮想分割したストライプ領域毎に、ストライプ領域画像を取得する工程と、
ストライプ領域画像を所定のサイズの複数のフレーム画像に分割する工程と、
解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、フレーム画像毎に、非解像パターン領域を特定する工程と、
複数のフレーム画像のうち、非解像パターン領域が特定されたフレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割する工程と、
同じフレーム画像から分割された複数のサブフレーム画像同士を画素毎に比較する工程と、
異なるダイのフレーム画像同士の位置合わせを行う工程と、
位置合わせされた、異なるダイのフレーム画像同士を画素毎に比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とができる。よって、必要精度に応じた高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。
【図３】実施の形態１における試料上のパターンとスキャン領域とを説明するための概念図である。
【図４】実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。
【図６】実施の形態１における非解像パターンの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１におけるテキストデータで構成される非解像パターン領域情報の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における非解像領域特定工程の内部工程を示すフローチャート図である。
【図９】実施の形態１におけるサブフレーム分割の仕方を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１におけるサブフレーム画像の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるサブフレーム画像の疑似カラー画像の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１におけるサブフレーム画像を濃淡強調変換処理した画像の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態１における濃淡強調係数を説明するためのグラフである。
【図１４】実施の形態２における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、試料、例えばマスクに形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。
【００２０】
光学画像取得部１５０は、光源１０３、照明光学系１７０、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、及びフォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、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が含まれる。また、このフォトマスクには、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ＸＹθテーブル１０２に配置される。
【００２１】
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、領域管理回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。
【００２２】
検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１０２は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ＸＹθテーブル１０２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に供給される。
【００２３】
ここで、図１では、実施の形態１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。
【００２４】
図２は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。図２において、比較回路１０８内には、メモリ５０，５２，５８，７０、フレーム分割部５４，５６、位置合わせ部６０、領域特定部６２、サブフレーム分割部６４、サブフレーム比較部６６、フレーム比較部６８、及び、選択部７２が配置される。フレーム分割部５４，５６、位置合わせ部６０、領域特定部６２、サブフレーム分割部６４、サブフレーム比較部６６、フレーム比較部６８、及び、選択部７２といった機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。比較回路１０８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度、メモリ５０，５２，５８，７０或いは図示しないメモリに記憶される。
【００２５】
図３は、実施の形態１における試料上のパターンとスキャン領域とを説明するための概念図である。図３において、試料１０１の検査領域１０内には、同じパターンが形成された複数のダイ４０（チップ）が形成されている。図３の例では、横（ｘ方向）に３列、縦（ｙ方向）に２段の計６つのダイ４０が配置されている。各ダイ４０には、横（ｘ方向）に２列、縦（ｙ方向）に３段の計６つのセル領域４２と、かかる複数のセル領域４２の周辺に周辺領域とが配置されている。セル領域４２内には、検査装置１００での解像限界未満のサイズとなる、例えば、８０ｎｍ以下の複数の図形パターンが配置される。例えば、ピッチが５０ｎｍのラインアンドスペースパターンが形成される。試料１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図３に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅の短冊状の複数の検査ストライプ２０（ストライプ領域の一例）毎にスキャン（走査）されることで光学画像が撮像されていく。検査ストライプ２０の幅（スキャン幅）は、ダイ４０の縦（ｙ方向）サイズに比べて十分に小さいサイズとなる。また、１つの検査ストライプ２０は、横（ｘ方向）に複数のダイ４０に跨る。よって、１つの検査ストライプ２０で撮像されたストライプ画像には、複数のダイ４０の同じ位置の画像が含まれる。よって、ストライプ画像を所定の幅（例えば、スキャン幅と同じ幅）で切り分けることで、複数のダイ４０の同じ位置のフレーム画像３０が切り出される。図３の例では、ダイ１，ダイ２，ダイ３の３つのダイ４０の同じ位置のフレーム画像３０ａ，ｂ，ｃが切り出される。
【００２６】
図４は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１における検査方法は、ストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）と、フレーム分割工程（Ｓ１０４）と、位置合わせ工程（Ｓ１０６）と、フレーム比較工程（Ｓ１０８）と、ストライプ画像取得（２）工程（Ｓ２０２）と、フレーム分割工程（Ｓ２０４）と、非解像領域特定工程（Ｓ２０６）と、サブフレーム分割工程（Ｓ２１２）と、サブフレーム比較工程（Ｓ２２０）と、選択工程（Ｓ２３０）と、いう一連の工程を実施する。非解像領域特定工程（Ｓ２０６）内では、内部工程として、各ダイ用の非解像領域特定工程（Ｓ２０８）と非解像領域特定工程（Ｓ２１０）とが実施される。サブフレーム分割工程（Ｓ２１２）内では、内部工程として、各ダイ用のサブフレーム分割工程（Ｓ２１４）とサブフレーム分割工程（Ｓ２１６）とが実施される。サブフレーム比較工程（Ｓ２２０）内では、内部工程として、各ダイ用のサブフレーム比較工程（Ｓ２２２）とサブフレーム比較工程（Ｓ２２４）とが実施される。図３では、ｘ方向に３つのダイ４０が並んでいたが、説明の理解をし易くするために、図４以降、ｘ方向に並ぶ２つのダイ４０を用いて説明する。
【００２７】
ストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）として、光学画像取得部１５０は、同じパターンが形成された複数のダイ４０が配置された被検査試料１０１の複数のダイ４０の光学画像（第２の光学画像）を取得する。具体的には、以下のように動作する。
【００２８】
試料１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３から、検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が照明光学系１７０を介して照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。
【００２９】
図５は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。試料１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図５に示すように、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２０に仮想的に分割される。複数の検査ストライプ２０は、同じパターンが形成された複数のダイ４０が配置された被検査試料１０１の検査領域１０をｘ方向に複数のダイ４０に跨るように短冊状に仮想分割される。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０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２０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配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＸ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図５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、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）と相対移動しながら、検査光を用いて試料１０１に形成された複数のダイ４０の光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０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２０の位置まで移動して今度は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）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。
【００３０】
ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。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。
【００３１】
フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。かかる画像データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ画像は、メモリ５０に格納される。
【００３２】
フレーム分割工程（Ｓ１０４）として、フレーム分割部５４は、メモリ５０からストライプ画像を読み出し、ｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で、ストライプ領域画像を複数のフレーム画像に分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。これにより、複数のダイ４０が、同じ位置が撮像された、それぞれ別々のフレーム画像として取得される。かかるフレーム画像は、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする標準ダイナミックレンジで撮像された画像である。よって、かかるフレーム画像では、非解像パターンは、中間階調付近の値を画素値として有することになる。例えば、最大階調を２５５とした場合に、例えば、１２７付近の値を示すことになる。分割された複数のフレーム画像は、対応するダイ４０毎に、メモリに格納される。例えば、ダイ１のフレーム画像はメモリ５８ａに格納される。ダイ２のフレーム画像はメモリ５８ｂに格納される。
【００３３】
位置合わせ工程（Ｓ１０６）として、位置合わせ部６０は、異なるダイ４０のフレーム画像３０同士の位置合わせを行う。画像枠の荒い位置合わせの後、パターンを使用しての高精度な位置合わせを行う。例えば、サブ画素単位の位置合わせを行う。ここでは、例えば、同じ位置を撮像したダイ１のフレーム画像とダイ２のフレーム画像の位置合わせを行う。
【００３４】
フレーム比較工程（Ｓ１０８）として、フレーム比較部６８（第２の比較部）は、位置合わせされた、異なるダイ４０のフレーム画像３０（光学画像）同士を画素毎に比較する。ここでは、所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、フレーム画像同士の画素値の差が閾値内かどうかで判定する。そして、比較された結果は、出力され、メモリ７０ａに格納される。
【００３５】
以上のストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）からフレーム比較工程（Ｓ１０８）までの各工程では、ダイ−ダイ検査を行った。次に、セル比較検査について説明する。
【００３６】
ストライプ画像取得（２）工程（Ｓ２０２）として、光学画像取得部１５０は、同じパターンが形成された複数のダイ４０が配置された被検査試料１０１の複数のダイ４０の光学画像（第１の光学画像）を取得する。光学画像の取得方法は、上述したストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）と同様である。但し、ストライプ画像取得（２）工程（Ｓ２０２）では、検査ストライプ毎に画像データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させたダイナミックレンジを用いる。例えば、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調２５５とする場合の階調値９６〜１６０までの範囲（中間階調部の一例）を拡大させて、０〜２５５の階調としたダイナミックレンジを用いる。これにより、撮像された画像が、非解像パターンの場合、形状の識別は困難であっても非解像パターン間での配置むら（例えば、周期性の乱れ）等を識別可能にできる。その後、画素データ（ストライプ領域画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（ストライプ領域画像）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、メモリ５２に格納される。
【００３７】
フレーム分割工程（Ｓ２０４）として、フレーム分割部５６は、メモリ５２からストライプ画像を読み出し、ｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で、ストライプ領域画像を複数のフレーム画像に分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。これにより、複数のダイ４０が、同じ位置が撮像された、それぞれ別々のフレーム画像として取得される。かかるフレーム画像は、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させた拡大ダイナミックレンジで撮像された画像である。分割された複数のフレーム画像は、対応するダイ４０毎に、メモリに格納される。例えば、ダイ１のフレーム画像はメモリ５８ｃに格納される。ダイ２のフレーム画像はメモリ５８ｄに格納される。
【００３８】
図６は、実施の形態１における非解像パターンの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の一例を示す図である。図６では、検査装置１００での解像限界未満のサイズとなる、例えば、ピッチが５０ｎｍで１：１のラインアンドスペースパターンが示されている。このように、電子ビームを用いたＳＥＭでは解像できても、レーザ光を用いた検査装置１００では、解像困難である。非解像パターン領域では、通常、図６に示したような繰り返し配置される同じパターンによって構成されるセルが配置される場合が多い。そこで、実施の形態１では、かかる非解像パターン領域について、セル比較検査として、異なるダイ同士でのフレーム画像比較ではなく、同じダイのフレーム画像内のサブフレーム画像同士を比較して、非解像パターン間での配置むら（例えば、周期性の乱れ）等を検出する。
【００３９】
非解像領域特定工程（Ｓ２０６）として、領域特定部６２は、解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別可能な非解像パターン領域情報を用いて、フレーム画像３０毎に、非解像パターン領域を特定する。
【００４０】
まず、検査に先だって、予め、外部から非解像パターン領域情報を入力し、磁気ディスク装置１０９等に格納しておく。非解像パターン領域情報として、例えば、テキストデータと図形パターンデータとを用いることができる。
【００４１】
図７は、実施の形態１におけるテキストデータで構成される非解像パターン領域情報の一例を示す図である。図７において、領域情報４６は、テキストデータで構成される非解像パターン領域情報の一例を示す。領域情報４６には、セル領域、口出し線領域、電源領域、及びダミー・フィル領域、・・・等の領域の位置が、テキストデータとして定義される。かかる各領域のうち、例えば、セル領域が、非解像パターンが配置される非解像パターン領域となる。その他の領域は、セルの周辺領域となる。セル領域については、セル領域１，セル領域２といったセル番号、ｘ，ｙ座標、ｘ，ｙサイズ（ｌｅｎｇｔｈ）、ｘ，ｙピッチといった配置周期が定義される。
【００４２】
また、図形パターンデータで構成される非解像パターン領域情報としては、例えば、図３のセル領域４２で示した矩形の図形パターンデータによって定義される。図形パターンデータでは、図形の種類を示す図形コード、例えば、矩形の左下の角部といった基準点の座標、及び図形のｘ，ｙサイズが定義される。
【００４３】
図８は、実施の形態１における非解像領域特定工程の内部工程を示すフローチャート図である。図８において、非解像領域特定工程（Ｓ２０６）は、テキスト解釈工程（Ｓ３０２）と、パターン展開工程（Ｓ３０４）との少なくとも一方を実施する。検査装置１００では、非解像パターン領域を特定するために、上述したテキストデータで構成される非解像パターン領域情報と図形パターンデータで構成される非解像パターン領域情報のどちらにも対応可能に構成されている。入力される非解像パターン領域情報がテキストデータの場合には、テキスト解釈工程（Ｓ３０２）が実施される。入力される非解像パターン領域情報が図形パターンデータの場合には、パターン展開工程（Ｓ３０４）が実施される。よって、入力される非解像パターン領域情報のデータ形式に合わせて、非解像パターン領域を把握すればよい。但し、これに限るものではなく、テキスト解釈工程（Ｓ３０２）と、パターン展開工程（Ｓ３０４）との一方だけを実施可能に構成しても構わない。
【００４４】
まず、入力される非解像パターン領域情報がテキストデータの場合、テキストデータで構成される非解像パターン領域情報が、検査装置１００の外部から入力され、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００４５】
テキスト解釈工程（Ｓ３０２）として、領域管理回路１１２は、例えば、磁気ディスク装置１０９からテキストデータで構成される非解像パターン領域情報を読み出し、テキストデータの内容を解釈する。そして、領域管理回路１１２は、テキストデータの中から、非解像パターン領域となるセル領域４２の位置座標（ｘ，ｙ）、及びサイズを取得する。セル領域４２がアレイ配置されている場合には、最初のセル１の位置座標（ｘ，ｙ）とサイズ、最後のセル２の位置座標（ｘ，ｙ）とサイズ、及びｘ，ｙピッチを取得する。そして、取得した非解像パターン領域の情報は、比較回路１０８に出力される。
【００４６】
或いは、入力される非解像パターン領域情報が図形パターンデータの場合、図形パターンデータで構成される非解像パターン領域情報が、検査装置１００の外部から入力され、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００４７】
パターン展開工程（Ｓ３０４）として、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して、図形パターンデータで構成される非解像パターン領域情報を読み出す。そして、読み出された図形パターンデータをパターン展開して２値ないしは多値のイメージデータに変換して、非解像パターン領域画像データ（非解像パターン領域画像）を作成する。非解像パターン領域画像データは、画素毎に例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。非解像パターン領域画像データは、比較回路１０８に送られる。
【００４８】
そして、比較回路１０８内では、領域特定部６２が、入力された非解像パターン領域情報を用いて、フレーム画像３０毎に、フレーム画像内の非解像パターン領域を特定する。
【００４９】
非解像領域特定工程（Ｓ２０８）として、領域特定部６２は、非解像パターン領域情報を用いて、ダイ１から得られたフレーム画像３０毎に、非解像パターン領域を特定する。また、非解像領域特定工程（Ｓ２１０）として、領域特定部６２は、非解像パターン領域情報を用いて、ダイ２から得られたフレーム画像３０毎に、非解像パターン領域を特定する。
【００５０】
特定の仕方として、領域特定部６２は、例えば、非解像パターン領域情報の位置、サイズ等から対象フレーム内に該当する領域を特定する。或いは、領域特定部６２は、非解像パターン領域画像データを使って、まず、非解像パターン領域情報の位置、サイズ等から対象フレーム画像内に該当する領域を特定する。そして、領域特定部６２は、対象フレーム内に該当する領域を特定する。或いは、領域特定部６２は、非解像パターン領域画像データを使って、まず、対象フレーム画像の画素毎に、非解像パターン領域の枠（辺）となる画素を特定し、枠（辺）となる画素で囲まれる領域を非解像パターン領域と特定してもよい。以上のようにして、実施の形態１では、非解像パターン領域情報を用いて、解像されない非解像パターンが形成された非解像パターン領域を識別し、特定する。
【００５１】
サブフレーム分割工程（Ｓ２１２）として、サブフレーム分割部６４は、非解像パターン領域情報を用いて、非解像パターン領域に位置する、ダイの光学画像を複数のサブ光学画像に分割する。サブフレーム分割部６４は、分割部の一例である。具体的には、サブフレーム分割部６４は、複数のフレーム画像のうち、非解像パターン領域が特定されたフレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割する。
【００５２】
サブフレーム分割工程（Ｓ２１４）として、サブフレーム分割部６４は、ダイ１から得られた複数のフレーム画像のうち、非解像パターン領域が特定されたフレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割する。また、サブフレーム分割工程（Ｓ２１６）として、サブフレーム分割部６４は、ダイ２から得られた複数のフレーム画像のうち、非解像パターン領域が特定されたフレーム画像を複数のサブフレーム画像に分割する。
【００５３】
図９は、実施の形態１におけるサブフレーム分割の仕方を説明するための図である。図９において、非解像パターン領域が特定された各フレーム画像３０を所定のサイズの複数のサブフレーム画像３２に分割する。例えば、３２×３２画素のサブフレーム画像に分割する。これにより、同じダイ４０から撮像されたフレーム画像３０から順に並ぶ複数のサブフレーム画像３２が取得される。かかるサブフレーム画像３２は、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させた拡大ダイナミックレンジで撮像された画像である。
【００５４】
サブフレーム比較工程（Ｓ２２０）として、サブフレーム比較部６６（第１の比較部）は、非解像パターン領域について、同じダイの光学画像から分割された複数のサブ光学画像同士を画素毎に比較する。言い換えれば、サブフレーム比較部６６は、同じフレーム画像から分割された複数のサブフレーム画像３２同士を所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、周期性の乱れの有無を判定する。比較結果は、メモリ７０ｂに格納される。
【００５５】
サブフレーム比較工程（Ｓ２２２）として、サブフレーム比較部６６は、ダイ１の同じフレーム画像から分割された複数のサブフレーム画像３２同士を画素毎に比較する。サブフレーム比較工程（Ｓ２２４）として、サブフレーム比較部６６は、ダイ２の同じフレーム画像から分割された複数のサブフレーム画像３２同士を画素毎に比較する。なお、異なるダイのフレーム画像同士を比較する際には、パターンを使用しての高精度なフレーム画像同士の位置合わせをおこなったが、同じフレーム画像から分割された複数のサブフレーム画像３２同士を比較する際には、パターンを使用しての位置合わせは不要である。位置合わせを行う際には画像枠同士の荒い位置合わせでよい。
【００５６】
図１０は、実施の形態１におけるサブフレーム画像の一例を示す図である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、共に同じフレーム画像から分割されたサブフレーム画像を示している。解像限界未満のパターン領域を検査装置１００で撮像しているので、中間階調部を拡大したダイナミックレンジを用いたセンサで撮像しても、図１０（ａ）と図１０（ｂ）のようにパターンのエッジ等を識別することは困難である。しかし、図１０（ａ）の画像に比べて、図１０（ｂ）の画像の方が、画像中央部が若干白くなっていることがわかる。
【００５７】
図１１は、実施の形態１におけるサブフレーム画像の疑似カラー画像の一例を示す図である。図１１（ａ）は、図１０（ａ）のサブフレーム画像について、疑似カラー適用処理を施した図である。図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）のサブフレーム画像について、疑似カラー適用処理を施した図である。図１１では、特許出願用図面のため、カラー表示はされていないが、例えば、階調値が０〜６３を青色、６４〜１２７を黄色、１２８〜１９９をオレンジ色、そして、１９２〜２５５を赤色に表示した場合を示している。このように、階調範囲毎に色で区分けすると、図１１（ａ）の画像に色の差がほとんど見分けられないのに比べて、図１１（ｂ）の画像の方は、画像内に異なる色の領域が点在することがわかる。よって、図１１（ｂ）の画像では、非解像パターン、例えば、解像限界未満のサイズのラインアンドスペースパターンの周期性が乱れていることがわかる。サブフレーム比較部６６は、例えば、図１１で示すような、対象となるサブフレーム画像同士において、一方だけが所定の階調範囲から外れた階調値となる画素部分を周期性欠陥として判定する。
【００５８】
図１２は、実施の形態１におけるサブフレーム画像を濃淡強調変換処理した画像の一例を示す図である。図１２（ａ）は、図１０（ａ）のサブフレーム画像について、濃淡強調変換処理を施した図である。図１２（ｂ）は、図１０（ｂ）のサブフレーム画像について、濃淡強調変換処理を施した図である。疑似カラー画像の他にも、濃淡強調変換処理を施すことによっても非解像パターン、例えば、解像限界未満のサイズのラインアンドスペースパターンの周期性が乱れていることを識別することができる。
【００５９】
図１３は、実施の形態１における濃淡強調係数を説明するためのグラフである。図１３では、縦軸に明るさ、横軸に輝度データを示している。図１３に示すように、通常、輝度データの値が大きくなるのに一次比例して明るさを強くするのに対して、実施の形態１では、輝度データと明るさの対応を中間の輝度で変化の度合いが大きい係数を用いて、変換処理を行うことによって、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、その違いを認識しやすくできる。
【００６０】
選択工程（Ｓ２３０）として、選択部７２は、対象画素が非解像パターン領域に位置する画素について、サブフレーム比較（セル比較検査）の結果を選択する。対象画素が非解像パターン領域ではない領域に位置する画素について、フレーム比較（ダイーダイ比較検査）の結果を選択する。選択された検査結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。
【００６１】
なお、選択工程（Ｓ２３０）の結果に関わらず、フレーム比較（ダイーダイ比較検査）の結果およびサブフレーム比較（セル比較検査）の結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力されてもよい。或いは、外部に出力されても構わない。これにより、一方で欠陥と判定された箇所について他方の結果を確認できる。
【００６２】
以上のように、実施の形態１によれば、解像限界未満の微細パターンの検査と、解像が十分に可能なサイズのパターン欠陥の検査とができる。よって、必要精度に応じた高精度な検査ができる。
【００６３】
実施の形態２．
実施の形態１では、ダイーダイ比較検査用の光学画像と、セル比較検査用の光学画像とを別々に撮像する場合について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、同じ画像を用いる場合について説明する。実施の形態２の装置構成は図１，２と同様である。
【００６４】
図１４は、実施の形態２における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１４において、実施の形態２における検査方法は、ストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）とストライプ画像取得（２）工程（Ｓ２０２）との代わりに、ストライプ画像取得工程（Ｓ１０１）を実施する点以外は、図４と同様である。また、実施の形態２において、以下、特に説明する点を除いて、実施の形態１と同様である。
【００６５】
ストライプ画像取得工程（Ｓ１０１）として、光学画像取得部１５０は、同じパターンが形成された複数のダイ４０が配置された被検査試料１０１の複数のダイ４０の光学画像（第１の光学画像）を取得する。光学画像の取得方法は、実施の形態１におけるストライプ画像取得（１）工程（Ｓ１０２）或いはストライプ画像取得（２）工程（Ｓ２０２）と同様である。但し、ストライプ画像取得工程（Ｓ２０１）では、検査ストライプ毎に画像データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とする場合の中間階調部を拡大させたダイナミックレンジを用いる。例えば、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調２５５とする場合の階調値６４〜１９１までの範囲（中間階調部の一例）を拡大させて、０〜２５５の階調としたダイナミックレンジを用いる。これにより、撮像された画像が、非解像パターンの場合、形状の識別は困難であっても非解像パターン間での配置むら（例えば、周期性の乱れ）等を識別可能にできる。一方、撮像された画像が、解像可能なパターンの場合、最大階調（ここでは、照明光の光量が１００％入射する場合の例えば階調値１９１に相当）を超える光量が入射する場合には、発散し、すべて最大階調２５５となり、最小階調（ここでは、照明光の光量が１００％入射する場合の例えば階調値６４に相当）を下回る光量が入射する場合には、発散し、すべて最小階調０となる。しかし、解像可能な例えば周辺パターンでの検査精度は、低くても構わない場合が多い。よって、必要精度によっては、かかるダイナミックレンジの画像を用いて、ダイーダイ比較検査を実施しても構わない。拡大する中間階調部の範囲をどの程度に設定するは、実験等により最適な範囲に設定すればよい。
【００６６】
その後、画素データ（ストライプ領域画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（ストライプ領域画像）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、例えば、メモリ５２に格納される。
【００６７】
ダイーダイ比較検査用のフレーム分割工程（Ｓ１０４）では、かかるメモリ５２に格納されたストライプ領域画像を複数のフレーム画像に分割すればよい。また、セル比較検査用のフレーム分割工程（Ｓ２０４）についても、かかるメモリ５２に格納されたストライプ領域画像を複数のフレーム画像に分割すればよい。以下、各工程の内容は実施の形態１と同様である。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１の効果の他に、さらに、光学画像を取得する動作を１回（１巡）にできる。よって、スキャン時間を短縮でき、その分、検査時間を短縮できる。
【００６９】
以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、電子回路等のハードウェアで構成することができる。或いは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、演算制御部を構成するテーブル制御回路１１４、展開回路１１１、領域管理回路１１２、比較回路１０８等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００７０】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、照明光学系１７０として、透過光を用いた透過照明光学系を示したが、これに限るものではない。例えば、反射光を用いた反射照明光学系であってもよい。或いは、透過照明光学系と反射照明光学系とを組み合わせて、透過光と反射光を同時に用いてもよい。また、実施の形態では、測定データ同士を比較するダイ−ダイ検査とセル比較検査とを行っているが、これに限るものではない。ダイ−ダイ検査の代わりに、測定データと設計データから作成した参照画像とを比較するダイ−データベース検査を行ってもよい。
【００７１】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００７２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１０  検査領域
２０  検査ストライプ
３０  フレーム画像
４０  ダイ
４２  セル領域
４４  周辺領域
５０，５２，５８，７０  メモリ
５４，５６  フレーム分割部
６０  位置合わせ部
６２  領域特定部
６４  サブフレーム分割部
６６  サブフレーム比較部
６８  フレーム比較部
７２選択部
１００  検査装置
１０１  試料
１０２  ＸＹθテーブル
１０３  光源
１０４  拡大光学系
１０５  フォトダイオードアレイ
１０６  センサ回路
１０７  位置回路
１０８  比較回路
１０９  磁気ディスク装置
１１０  制御計算機
１１１  展開回路
１１２  領域管理回路
１１３  オートローダ制御回路
１１４  テーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  ＦＤ
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  ストライプパターンメモリ
１５０  光学画像取得部
１６０  制御系回路
１７０  照明光学系
【図１】
2014211417.tif 000003
【図２】
2014211417.tif 000004
【図３】
2014211417.tif 000005
【図４】
2014211417.tif 000006
【図５】
2014211417.tif 000007
【図７】
2014211417.tif 000008
【図８】
2014211417.tif 000009
【図９】
2014211417.tif 000010
【図１３】
2014211417.tif 000011
【図１４】
2014211417.tif 000012
【図６】
2014211417.tif 000013
【図１０】
2014211417.tif 000014
【図１１】
2014211417.tif 000015
【図１２】
2014211417.tif 000016