(57)【要約】【課題】被検査試料のパターン検査の精度を高めること。【解決手段】被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、光学画像を参照画像により補正処理を含むアライメント処理するアライメント処理部と、アライメント処理部で処理された異なった光学画像同士を比較処理する比較処理部と、を備える、パターン検査装置。【選択図】  図１
2008165198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記光学画像取得部にて取得された光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理を行うアライメント処理部と、
アライメント処理部で補正処理された光学画像と基準画像とを比較処理する比較処理部と、を備えるパターン検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン検査装置において、
アライメント処理部は、前記光学画像取得部にて取得された光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いて、画像間の位置ずれ誤差の補正処理を含むアライメント処理を行う、パターン検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン検査装置において、
前記基準画像は、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理を行った光学画像として、
前記比較処理部は、前記基準画像の光学画像と同一の設計データに基づく被検査試料上の異なる箇所の光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理を行った光学画像と、前記基準画像とを比較処理することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載のパターン検査装置において、
前記基準画像は、前記参照画像とすることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】
被検査試料パターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記光学画像取得部にて取得された光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理を行うアライメント処理部と、
前記アライメント処理部で処理された、前記被検査試料上の、同一設計データに基づく、異なった箇所の複数の光学画像を合成処理する合成処理部と、
アライメント処理部で処理された光学画像と、前記合成処理部で合成処理された光学画像とを比較処理する比較処理部と、を備える、パターン検査装置。
【請求項６】
被検査試料のパターンの光学画像を取得し、
前記光学画像に対し被検査試料のパターンの設計データから生成する参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理を行い、
前記アライメント処理された光学画像と基準画像とを比較処理することで、被検査試料のパターンの差異を検出する、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、被検査試料のパターン検査装置、及び、パターン検査方法に関するものであり、特に、半導体素子や液晶ディスプレイパネルの製造に使用するレチクルなどマスクのパターン検査装置、及び、パターン検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パターン検査装置は、レチクル等の被検査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同士を比較して、又は、この光学画像と設計データから得られた参照画像とを比較してパターン検査を行っている。即ち、同一レチクル上の異なる場所の同一パターンから得られた光学画像同士を比較して、レチクルのパターンの欠陥を検出するｄｉｅ−ｄｉｅ検査（ＤＤ検査）がある。又は、レチクルに描画されたパターンの光学画像に類似する参照画像をレチクルの設計データから作成し、光学画像と参照画像とを比較して、レチクルのパターンの欠陥を検出するｄｉｅ−ｄａｔａｂａｓｅ検査（ＤＢ検査）がある。
【０００３】
レチクルの複数ダイの情報でアライメント処理をすることで、ＤＤ検査をする方法は、特許文献１に示されている。しかしながら、この検査ではパターン自体の歪みや、量子化誤差を考えていない。これは、基本的にウェハ転写の際の繰り返し転写の位置精度を補間して各ダイについての位置補正量を求めればことが足りる範囲であるからである。一方、レチクルでの各ダイ比較での高精度検査には、更に高い位置合わせ精度と、基準となるダイ自身の変動が抑制された基準画像が必要である。なお、ダイは、ウェハ上に形成されるＬＳＩの１つのチップに相当する、一括りのマスク上のパターンエリアのことである。現在、実際のＬＳＩパターンの４倍のサイズで、原版となるマスク・パターンが形成されることが多いが、このマスク上のパターンは、ＬＳＩ１チップ分に限られている訳ではなく、可能であれば、２、３、４・・チップ分を１つのマスク上に形成し、まとめてウェハ上にパターン転写することが行われている。この場合の、各チップに相当するマスクパターンエリアをダイと称している。
【０００４】
また、レチクル概観検査装置において、光学画像と参照画像とを相対的にアライメント処理する方法は、特許文献２に示されている。しかしながら、この方法は、あくまでアライメントのスタート時のオフセットを隣接フレームでのアライメント結果を用いるということであり、アライメント自体を高精度化するものではない。これら２つのアライメント処理は、いずれも、「高精度なパターン検査用の基準画像」を得ることではない。
【０００５】
近年、半導体の微細化が進み、それに伴いレチクル検査は更に高度な精度が要求されている。従来のＤＤ検査では、被検査試料となるダイの光学画像を基準となるダイの基準画像にアライメント処理し、双方のイメージ比較を行っている。しかし、比較する画像が双方ともスキャンによる光学画像であるため、検査ダイと基準ダイの各々に歪やノイズが発生する。その誤差を持つ特性によりアライメント誤差、画像間の差分量を増加させ、ＤＤ検査の精度を高めることに限界がある。
【０００６】
また、微細化されたパターンのＤＤ検査において、画像の分解能が不足し、光学画像がぼけていることから微細なパターンについての量子化誤差が信号レベル変動となり、比較対象のダイ間で生じて、Ｓ／Ｎが十分に得られない。更に、微小な部分を拡大して撮像していることから、各種ノイズが画像に積み重なっている。
【０００７】
即ち、検査対象の検査ダイと基準ダイの（最悪逆方向の）歪み、量子化誤差（位置関係で特性が相反するケース、例えば、エッジが量子化ポイント上にあるか、半画素ずれたところ）にあり、更に対応する画素に逆方向のノイズが乗った場合、検査ダイを基準ダイに合わせるためのアライメント量が大きく狂い、それに伴い、アライメント処理のノイズが発生し、余分な画素間レベル差異が発生し、ＤＤ検査の感度低下の要因となっている。
【０００８】
また、対象となるパターンの微小化により、限界的な解像度での光学画像の採取時の微妙なアライメント処理、量子化メッシュのズレの影響で、特に分解能近傍以下のパターンについて、採取毎に基準ダイの画像が変動し、再現性が乏しいものとなっている。そのため、安定した良質な基準画像が得られない。ひいては、基準画像、検査画像との差異として出てくる検査結果の変動が大きくなり、補償できる検査結果レベルの制約条件となっている。
【特許文献１】特開２００４−２７３８５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（１）本発明は、被検査試料のパターン検査の精度を高めることにある。
（２）また、本発明は、高精度なパターン検査用基準画像を生成し、これに対しアライメント処理を行うことで、結果として高精度なアライメント結果を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、被検査試料のパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、前記光学画像取得部にて取得された光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理を行うアライメント処理部と、アライメント処理部で補正処理された光学画像と基準画像とを比較処理する比較処理部と、を備えるパターン検査装置にある。
（２）また、本発明は、被検査試料のパターンの光学画像を取得し、前記光学画像に対し被検査試料のパターンの設計データから生成する参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理を行い、前記アライメント処理された光学画像と基準画像とを比較処理することで、被検査試料のパターンの差異を検出する、パターン検査方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
（１）本発明は、被検査試料のパターン検査の精度を高めることができる。
（２）また、本発明は、高精度なパターン検査用基準画像を生成でき、これに対しアライメント処理を行うことで、結果として高精度なアライメント結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態によるレチクルなどの被検査試料のパターン検査について説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態のパターン検査は、光学画像取得部で取得した被検査試料（即ち、検査の対象側試料）のパターンの光学画像に対して、被検査試料のパターンの設計データから作成された参照画像（即ち、検査の基準側画像）を用いてフィティングアライメント処理、即ち、フィティング処理を含んだアライメント処理を行い、ＤＤ検査又はＤＢ検査を行うものである。このフィティングアライメント処理は、参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理である。パターン検査は、この補正処理を含むアライメント処理を行った光学画像同士を比較処理して、ＤＤ検査を行うものである。パターン検査は、この補正処理を含むアライメント処理を行った光学画像と参照画像とを比較処理して、ＤＢ検査を行うものである。又は、パターン検査は、この補正処理を含むアライメント処理を行った光学画像同士を合成処理し、補正処理を含むアライメント処理を行った光学画像と、合成処理された光学画像とを比較処理して、ＤＢ検査を行うものである。なお、この上記補正処理は、光学画像取得部で取得した光学画像に対して、被検査試料パターンの設計データから生成される参照画像を用いた補正処理である。
【００１４】
本発明の実施の形態において、この補正処理を含むアライメント処理は、被検査試料の画像を補正処理して位置合わせする処理であり、例えば、比較処理される検査の基準側画像に検査の対象側画像を重ね合わさるように位置合わせをするアライメント処理である。補正処理を含むアライメント処理は、例えば、光学画像を対象側にして、設計データからつくった参照画像を基準側として、光学画像の着目画素に対応する参照画像上の画素及びその周辺画素の影響を考慮して、光学画像に合わせ込み処理を行うことで、画像間の位置ずれ誤差に加え、光学画像の歪みを補正するアライメント処理である。この補正処理により、サブ画素精度の位置合わせを行うことができ、光学画像と基準画像間の歪み、量子化誤差、アライメント処理のノイズ、余分な画素間レベル差異などを低減することができる。
【００１５】
また、合成処理は、補正処理を含むアライメント処理された複数の光学画像を用いて合成して合成画像を作成するものである。合成処理は、例えば、補正処理を含むアライメント処理された複数の光学画像の平均を取って合成する方法、即ち、画像の統合化処理である。
【００１６】
（パターン検査装置）
図１は、パターン検査装置１０のブロック図を示している。パターン検査装置１０は、レチクルなどの被検査試料のパターンの光学画像１２を取得する光学画像取得部２０と、被検査試料のパターンのデータベースから光学画像１２に類似した参照画像１４を作成する参照画像作成部５８と、光学画像１２に対して参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理するアライメント処理部６０と、補正処理を含むアライメント処理された光学画像同士を比較処理（ＤＤ検査６２０）する比較処理部６２、又は、補正処理を含むアライメント処理された光学画像と参照画像とを比較処理（ＤＢ検査６２２）する比較処理部６２などを備えている。なお、光学画像１２と参照画像１４は、画像の処理単位で比較処理され、その処理単位の大きさは、フレーム単位、ダイ単位など、パターン検査装置の処理機能に応じた、任意の処理単位を取ることができる。以下、光学画像１２と参照画像１４の処理は、ダイ単位によって説明する。
【００１７】
図２は、ＤＤ検査６２０によるパターン検査の手順の例を示している。被検査試料のレチクル３００の光学画像には、光学ダイ３０２（光学ダイ１、光学ダイ２、・・）が示されている。設計データのデータベース５８０の参照画像には、参照ダイ５８２（参照ダイ１、参照ダイ２、・・・）が示されている。レチクル３００の光学画像とデータベースの参照画像は、対応する同一のダイについて、同一の番号（１、２、・・・）を付してある。
【００１８】
光学画像の光学ダイ１は、参照画像の参照ダイ１を用い補正処理を含むアライメント処理されて、ＤＤ検査６２０のための基準ダイ３０４（基準ダイ１’）となる。光学画像の光学ダイ２、光学ダイ３、・・・は、参照画像の参照ダイ１を用い補正処理を含むアライメント処理されて、検査ダイ３０６（検査ダイ２’、・・・）となる。補正処理を含むアライメント処理された検査ダイ２’、・・・は、基準ダイ１’と比較処理され、ＤＤ検査６２０が行われ、各ダイの欠陥が検出される。このように、比較処理の対象が、いずれも設計データから求めた参照画像のダイ１で補正処理を含むアライメント処理されるので、光学画像の歪などの変形が補正され、光学画像の欠陥をサブ画素の程度で見出すことができる。ここで、どれを基準ダイ３０４とし、どれを検査ダイ３０６とするかは、任意に決めることができる。なお、光学ダイ１と参照ダイ１は、対応する同一のダイである。また、参照ダイ１は、光学ダイ２、光学ダイ３、・・・とは、異なったダイであるが、同一のパターンとなるように設計されている。
【００１９】
図３は、ＤＢ検査６２２によるパターン検査の手順の例を示している。レチクル３００の光学画像とデータベース５８０の参照画像は、図２と同様のダイのパターンを示している。図３では、光学画像の光学ダイ３０２（光学ダイ１、光学ダイ２、・・・）は、検査されるダイである。光学ダイ１は、参照ダイ１を用い補正処理を含むアライメント処理され、検査ダイ１’となる。検査ダイ１’は、基準ダイの参照ダイ１と比較処理されて、ＤＢ検査６２２が行われ、光学ダイ１の欠陥が検出される。同様にして、光学ダイ２は、参照ダイ２を用い補正処理を含むアライメント処理され、検査ダイ２’となる。検査ダイ２’は、基準ダイの参照ダイ２と比較処理されて、ＤＢ検査６２２が行われ、光学ダイ２の欠陥が検出される。このように、比較処理の対象が、いずれも設計データから求めた参照画像の参照ダイ１、参照ダイ２、・・・で補正処理を含むアライメント処理されるので、光学画像の歪などの変形が補正され、光学画像の欠陥をサブ画素の程度で見出すことができる。ここで、検査ダイ１’、検査ダイ２’、・・・に対する基準ダイは、各々、参照画像の同一のダイである参照ダイ１、参照ダイ２、・・・である。
【００２０】
図４は、ＤＢ検査６２２によるパターン検査のもう一つの手順の例を示している。図３では、検査ダイ１’、検査ダイ２’、・・・の基準ダイは、参照画像の同一のダイである参照ダイ１、参照ダイ２、・・・であるが、図４では、検査ダイ１’、検査ダイ２’、・・・の基準ダイは、参照画像の特定の参照ダイ１である点で、図３のパターン検査と相違している。このように、比較処理の対象が、いずれも設計データから求めた参照画像のダイ１で補正処理を含むアライメント処理されるので、光学画像の歪などの変形が補正され、光学画像の欠陥をサブ画素の程度で見出すことができ、しかも、検査処理の手順を簡略化できる。
【００２１】
図５では、補正処理を含むアライメント処理された検査ダイ１’、検査ダイ２’、・・・を用いて合成処理を行い、基準ダイ（この場合の基準ダイを合成ダイと呼ぶ）を求める方法を用いる。合成処理には、平均化処理などを適用する。図５は、この合成ダイを基準ダイとして、検査ダイ１’、検査ダイ２’、・・・とＤＤ検査６２０を行うパターン検査の手順の例を示している。このように、比較処理の対象が、いずれも設計データから求めた参照画像のダイ１で補正処理を含むアライメント処理されて光学画像の歪などの変形が補正され、光学画像の欠陥をサブ画素の程度で見出すことができ、しかも、平均化処理などの効果により、合成処理をすることでノイズの除去などができる。
【００２２】
（パターン検査方法）
図６は、取得した光学画像の検査をするパターン検査方法の流れ図を示している。パターン検査方法は、レチクルなどの被検査試料に形成されたパターンを光学画像１２として取得する光学画像取得ステップ（Ｓ１）と、被検査試料のパターンの設計データから光学画像に類似した参照画像１４を作成する参照画像作成ステップ（Ｓ２）と、光学画像１２に対して参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理をするアライメント処理ステップ（Ｓ３）と、このアライメント処理された光学画像同士を比較処理してＤＤ検査６２０を行う比較処理ステップ（Ｓ４）、又は、このアライメント処理された光学画像１２と参照画像１４とを比較処理してＤＢ検査６２２を行う比較処理ステップ（Ｓ４）などの手順を有している。
【００２３】
図７は、図６に合成処理ステップ（Ｓ５）が加わったパターン検査方法の流れ図を示している。合成処理ステップ（Ｓ５）は、このアライメント処理された複数の光学画像を合成処理して合成画像を作成する。この合成画像を基準画像として、このアライメント処理された光学画像１２と比較処理してＤＤ検査６２０を行う。
【００２４】
（パターン検査装置の構成例）
図８は、パターン検査装置１０の構成例を示している。パターン検査装置１０は、被検査試料３０からの反射光又は透過光を検出して光学画像を取得する光学画像取得部２０、画像データなどのデータを記憶し、演算処理するデータ処理部５０などを備えている。
【００２５】
（光学画像取得部）
光学画像取得部２０は、レチクルなどの被検査試料３０のパターンから光学画像１２を取得する。被検査試料３０は、ＸＹθテーブル３２上に載置される。ＸＹθテーブル３２は、Ｘ方向、Ｙ方向に移動し、θ方向に回転する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）の位置決めステージである。ＸＹθモータ３４は、中央演算処理部５２から指令を受けたテーブル制御部５６により駆動制御され、ＸＹθテーブル３２をＸ方向、Ｙ方向、θ方向に移動する。ＸＹθモータ３４は公知のサーボモータやステップモータ等を用いることができる。ＸＹθテーブル３２の位置座標は、レーザ測長システム２８により測定され、その出力が位置測定部６６に送られる。位置測定部６６から出力されたＸＹθテーブル３２の位置座標は、テーブル制御部５６にフィードバックされる。
【００２６】
被検査試料３０は、オートローダ制御部５４の制御の下で、オートローダ２２によりＸＹθテーブル３２上に自動的に供給され、検査終了後に自動的に排出される。ＸＹθテーブル３２の上方には、光源２４及び照射部２６が配置されている。光源２４からの光は、照射部２６の集光レンズを介して被検査試料３０に照射される。被検査試料３０の下方には、拡大光学系３６及びフォトダイオードアレイ３８からなる信号検出部が配置されている。被検査試料３０を透過した透過光は、拡大光学系３６を介してフォトダイオードアレイ３８の受光面に結像する。拡大光学系３６は、ピエゾ素子等の焦点調整装置（図示省略）で自動的に焦点調整される。この焦点調整装置は、中央演算処理部５２に接続されたオートフォーカス制御回路（図示省略）により制御される。焦点調整は、別途設けられた観察スコープでモニタリングしてもよい。光電変換部としてのフォトダイオードアレイ３８は、複数の光センサを配設したラインセンサもしくはエリアセンサである。ＸＹθテーブル３２をＸ軸方向に連続的に移動することにより、フォトダイオードアレイ３８は、被検査試料３０のパターンに対応した測定信号を検出する。
【００２７】
この測定信号は、センサ回路４０でデジタルデータに変換され、光学画像のデータとして、バッファメモリ６４に入力される。バッファメモリ６４は、複数設けることができる。バッファメモリ６４の出力は、比較処理部６２に送られる。光学画像のデータは、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさを表現するものとする。この種のパターン検査装置１０は、通常、これらのパターンデータを１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ程度のクロック周波数に同期して、フォトダイオードアレイ３８から読み出し、適当なデータの並び替えを経て、ラスター走査された２次元画像データとして取り扱われる。
【００２８】
（光学画像の取得手順）
レチクルなど被検査試料３０に描かれたパターンの光学画像の取得は、光学画像取得部２０で被検査試料３０を走査することによって行われる。レチクル３００のパターンは、例えば、レチクル３００の一辺の方向（例えばＸ方向）に細長く切った短冊の光学画像として取得される。その短冊は、ストリームとする。ストリームは、一辺の方向（Ｘ方向）に４分割した更に細長い短冊の光学画像とする。４分割されたストリームは、サブストリームとする。サブスリームは、上記辺（Ｘ方向）と直交する他辺の方向（Ｙ方向）に複数に切断される。切断された光学画像は、フレームとする。フレームは、例えば一辺（Ｘ方向）が５１２画素、他辺（Ｙ方向）が５１２画素の光学画像とする。なお、１画素は２５６階調のグレースケールとする。
【００２９】
（データ処理部）
データ処理部５０は、主に、データの演算処理をする中央演算処理部５２、オートローダ２２を制御するオートローダ制御部５４、ＸＹθテーブル３２を制御するテーブル制御部５６、設計データから光学画像１２に類似する参照画像１４を作成する参照画像作成部５８、光学画像１２に対して参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理を行うアライメント処理部６０、アライメント処理部６０で処理された光学画像を合成処理する合成処理部６８、光学画像と基準画像とを比較して検査画像の欠陥を検査する比較処理部６２、光学画像のデータを一時的に記憶するバッファメモリ６４、レーザ側長システム２８で測定したＸＹθテーブル３２の位置データから被検査試料３０の位置を求める位置測定部６６、設計データのデータベースなどの多量のデータ、やプログラムを記憶する外部記憶装置７０、演算処理に必要なデータやプログラムを記憶する主記憶装置７２、プリンタ７４、ＣＲＴ７６、バス７８などを備えている。例えばレチクル３００の設計データは、検査エリア全体を短冊状のエリアに分けて格納される。
【００３０】
（参照画像作成部）
参照画像作成部５８は、データベース５８０の設計データを展開して、イメージデータを形成した上で、このイメージデータの図形の角を丸める処理、図形の輪郭をぼかす処理などを施すことで、光学画像１２に似せる処理を行い、参照画像１４を作成する。参照画像１４は、設計データから作成されるので、光学画像取得部２０で生じるような、歪、変形やレベル、諧調などの変動がない。
【００３１】
（補正処理を含むアライメント処理部）
アライメント処理部６０では、光学画像取得部２０で得られた光学画像１２に対して、参照画像作成部５８で設計データから生成された参照画像１４を用いて、補正処理を含むアライメント処理を行う。この補正処理を含むアライメント処理により、検査対象側画像を、基準側画像にサブ画素精度で摺り合わせを行うと同時に、サブ画素精度で位置合わせを行うことになり、歪み・変形のない画像を得ることができる。ここで言う補正処理とは、被検査試料の光学画像を設計データから作られた参照画像に基づいて画像修正を行うことである。即ち、光学画像には歪みがあるので、この歪みを「設計データからつくった参照画像」に基づく補正処理を含むアライメント処理を行うことで補正すると共に、サブピクセル単位のアライメント処理を実行している。
【００３２】
（参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理の例）
このアライメント処理の例の詳細は、先ず、参照画像を２次元入力データ、光学画像を２次元出力データと見なして２次元線形予測モデルを設定する。ここでは、５×５画素の領域を用いた５×５の２次元線形予測モデルを例に取る。このモデルで用いるサフィックス（５×５の画素の位置に対応）を表１に示す。なお、図９においては、左図を参照画像とし、右図を光学画像とする（特開２００６−３０５１８、特開２００６−２６６８６０参照）。
【００３３】
【表１】
2008165198.tif 000003
【００３４】
２次元入力データと２次元出力データをそれぞれｕ(i,j)、ｙ(i,j)とする。着目する画素のサフィックスをi,jとし、この画素を取り囲む２行前後および２列前後の合計２５個の画素のサフィックスを表１のように設定する。ある１組の５×５領域の画素データについて、式（１）のような関係式を設定する。式（１）の各入力データｕ(i,j)の係数b00〜b44は、同定すべきモデルパラメータである。
【００３５】
【数１】
2008165198.tif 000004
【００３６】
式（１）の意味するところは、光学画像のある１画素のデータyk ＝y(i,j)は、対応する参照画像の１画素を取り囲む５×５画素のデータの線形結合で表すことができるということである（図９（Ａ）参照）。
【００３７】
（連立方程式解法ステップ（モデルパラメータの同定））
式（１）をベクトルで表すと、式（２）となる。ここで、未知パラメータベクトルαは、α＝[b00,
b01, ..., b44]Tであり、また、データベクトルxkはxk＝[u(i-2,j-2),  u(i-2,j-1),
...,  u(i+2,j+2)]Tである。
【００３８】
【数２】
2008165198.tif 000005
【００３９】
参照画像と光学画像の座標i, jを走査して２５組のデータを連立させれば、モデルパラメータを同定できることになる。実際には統計的観点から、式（３）のようにｎ（＞２５）組のデータを用意して、次のような最小２乗法に基づいて２５次元の連立方程式を解き、αを同定する。ここで、Ａ＝[x1,x2,…xn]T、また、ｙ＝[y1,y2,…yn]T、また、xkT α= yk、また、k=1,2,…nである。
【００４０】
【数３】
2008165198.tif 000006
【００４１】
例えば、参照画像と光学画像がそれぞれ５１２×５１２画素であれば、５×５次のモデルの走査によって画像の周囲を２画素ずつ減らされるので、式の個数は、式（４）となり、２５８０６４組のデータが得られることになる。これにより、統計的に見て充分な個数を確保することができる。
【００４２】
【数４】
2008165198.tif 000007
【００４３】
（アライメント処理が行われた光学画像の生成）
同定されたモデルパラメータαと、同定に用いた入出力画像データを式（１）に代入し、画素の座標i, jを走査するシミュレーション演算を行うことによって、参照画像を用いた補正処理を含むアライメント処理が行われる。このアライメント処理が行われた光学画像は、最小２乗法に基づくフィッティングによって、１画素未満の画素位置ズレや伸縮・うねりノイズ、リサイズ処理、センシングノイズの低減が実現されている。
【００４４】
（合成処理部）
合成処理部６８では、補正処理を含むアライメント処理された複数の光学画像合成処理を行い、新たな１枚の画像を生成する。合成処理は、例えば、補正処理を含むアライメント処理された複数の光学画像を平均化処理すること、あるいは中位値処理することが考えられ、これにより、ノイズの除去、Ｓ／Ｎの改善が得られる。この合成処理された画像を、ＤＤ検査の基準画像とすることで、基準画像の精度が改善される。その結果、例えばコンタクトホールパターンの体積変動を特徴量とする検査などに有効となる。
【００４５】
複数の光学画像の平均化処理方法の効果を図１０に示す。平均化処理自体は、一般的な画像処理手段に準じる。図１０の３個の細い実線は、補正処理を含むアライメント処理された３個の光学画像のコンタクトホールの断面画像を示している。図１０の細かいドットの破線は、設計データから求めた参照画像のコンタクトホールの断面画像を示している。図１０の大きなドットの破線は、補正処理を含むアライメント処理された３個の光学画像を平均化して得られたコンタクトホールの断面画像を示しており、ＤＤ検査の基準画像として平均化処理を行った画像を用いることにより、精度が改善されることが示されている。
【００４６】
又は、合成処理の他の例として、合成処理部６８は、補正処理を含むアライメント処理された複数の光学画像を用いて、次の３つの処理を行う。（１）位置推定：複数の画像データから、各画像データの撮影時の標本化位置のずれを推定する。（２）高帯域補間：各画像データを折り返し成分も含め原信号の高周波成分をすべて透過する帯域の広いローパスフィルタを使い高密度化する。（３）加重和：各高密度化データの標本化位置に応じた重みを使った加重和をとることにより折り返し歪みを打ち消し、同時に原信号の高周波成分を復元する。このような３つの処理を行うことにより、パターンエッジ位置を高精度（１画素の数分の１以下）に再現する画像を生成でき、パターンエッジ位置の微小なずれの検査や、パターン線幅の微小な変化の検査（ＣＤ（クリティカル・ディメンション）検査）に有効となる。
【００４７】
（比較処理部）
比較処理部６２は、主に、ＤＤ検査比較６２０、ＤＢ検査比較６２２、欠陥分析など比較処理を行うものである。比較処理部６２は、並列処理の機能を有してもよい。その場合、比較処理部６２は、複数の同一の機能を備え、比較処理を並列して処理することができる。なお、パターン検査装置１０は、電子回路、プログラム、コンピュータ、又は、これらの組み合わせにより構成できる。
【００４８】
以上述べてきたように、光学画像１２に対して設計データから生成された参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理を行った画像を比較検査に使用するので、この光学画像１２に補正処理を含むアライメント処理を行った画像は、ＤＢ検査にもそのまま適用出来る。また、参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理をするので、アライメントに起因する誤差の推定が可能となる。
【００４９】
また、上記の実施の形態では、被検査試料３０をスキャンして得られた光学画像１２を用いてアライメント処理をするのではなく、データベース５８０の設計データから作成した参照画像１４を用いて補正処理を含むアライメント処理をすることで、感度の高いＤＤ検査を行うことができる。具体的には、上記の実施の形態では、ＤＤ検査、ＤＢ検査を１回のアライメント処理で効率的に実施でき、各検査ダイ３０２の参照画像との相対的なアライメント量が分かるので、各検査ダイ３０２の画像を統合する際に、このアライメント量を利用して、検査ダイ３０２の超解像イメージを得ることができる。又は、参照画像を対象としたアライメント情報を各ダイについて、ＤＢ検査に応用することで、参照画像の再生成を行うことで、精度の高いＤＢ検査を実施することができる。
【００５０】
また、本発明の実施の形態によると、各光学画像の検査ダイと参照画像の参照ダイとの相対的なアライメント量が画素精度よる数倍以上の高精度で分かるので、検査ダイの画像を統合する際に、このアライメント量を利用して、検査ダイの超解像イメージ（画素より小さい単位でズラして撮像した結果から、撮像画素より細かなイメージを再生すること。なお、通常は同一対象物に対する複数の撮像画像から超解像イメージを生成するが、今回の場合は、同一パターンの異なるダイに対する撮像画像から超解像イメージを生成している。また、異なるダイに対する撮像画像を合成していることから、個々のダイ固有の欠陥・不具合は除去され理想のダイ画像となるという大きなメリットがある。）を得ることができる。
【００５１】
また、本発明の実施の形態によると、参照画像を対象としたアライメント情報を各検査ダイについてのＤＢ検査に応用することにより、例えば、設計データからの参照画像の再生成をアライメントに合わせて最初から行い、全く同じ位置での参照画像を作ることで、参照画像をアライメントして、被検査試料の画像に重ねることで発生する誤差を解消することができ、より精度の高いＤＢ検査を行うことができる。
【００５２】
以上の実施の形態以外にも、様々な組合せが考えられるので、本発明は、ここで述べた実施の形態に制限されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】パターン検査装置のブロック図
【図２】補正処理を含むアライメント処理がなされた光学ダイ同士のＤＤ検査の説明図
【図３】補正処理を含むアライメント処理がなされた光学ダイと参照ダイのＤＢ検査の説明図
【図４】補正処理を含むアライメント処理がなされた光学ダイと参照ダイの他のＤＢ検査の説明図
【図５】補正処理を含むアライメント処理がなされた光学ダイを合成処理し、合成処理された光学ダイとアライメント処理がなされた光学ダイのＤＤ検査の説明図
【図６】ＤＤ検査とＤＢ検査のパターン検査方法の流れ図
【図７】合成処理された光学ダイとアライメント処理がなされた光学ダイのＤＤ検査のパターン検査方法の流れ図
【図８】パターン検査装置の構成図
【図９】補正処理を含むアライメント処理の説明図
【図１０】合成処理の説明図
【符号の説明】
【００５４】
１０・・・パターン検査装置
１２・・・光学画像
１４・・・参照画像
２０・・・光学画像取得部
２２・・・オートローダ
２４・・・光源
２６・・・照射部
２８・・・レーザ測長システム
３０・・・被検査試料
３００・・レチクル
３０２・・光学ダイ
３０４・・基準ダイ
３０６・・検査ダイ
３２・・・ＸＹθテーブル
３４・・・ＸＹθモータ
３６・・・拡大光学系
３８・・・フォトダイオード
４０・・・センサ回路
５０・・・データ処理部
５２・・・中央演算処理部（ＣＰＵ）
５４・・・オートローダ制御部
５６・・・テーブル制御部
５８・・・参照画像作成部
５８０・・データベース
５８２・・参照ダイ
６０・・・アライメント処理部
６２・・・比較処理部
６２０・・ＤＤ検査
６２２・・ＤＢ検査
６４・・・バッファメモリ
６６・・・位置測定部
６８・・・合成処理部
７０・・・外部記憶装置
７２・・・主記憶装置
７４・・・プリンタ
７６・・・ＣＲＴ
７８・・・バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図９】
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