(57)【要約】パターン比較検査装置を、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択手段（４１）と、被判定位置の画像信号と、被判定位置から繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段（４２）と、画像比較手段の比較結果が所定のしきい値内にあるとき、被判定位置を検査領域内に含めて検査領域を設定する検査領域設定手段（４３）とを備えて構成する。これにより、繰り返しパターン領域を有する被検査パターン内の、繰り返しパターンどうしを比較してパターン欠陥の有無を検査するパターン比較検査装置において、繰り返しパターン領域の範囲内において、検査領域を拡大することが可能となる。
2005001456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択ステップと、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較ステップと、
前記画像比較ステップの比較結果が所定のしきい値内にあるとき、前記被判定位置を前記検査領域内に含めて前記検査領域を設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項２】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択ステップと、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較ステップと、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら実行した前記画像比較ステップの比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項３】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択ステップと、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較ステップと、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら実行した前記画像比較ステップの比較結果の変化が最大となったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項４】
前記画像比較ステップは、前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置よりも前記繰り返しパターン領域内側方向にある位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項５】
前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ内側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次移動しながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行することにより、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項６】
さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定ステップを備え、
前記画像比較ステップは、前記被判定位置の画像信号と、前記仮領域内の位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項７】
前記被判定位置として、前記仮領域内の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次ずらしながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項６に記載のパターン比較検査方法。
【請求項８】
前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ外側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の内側方向に順次ずらしながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項９】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記被検査パターンの撮像画像の前記繰り返しピッチの前記整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、前記第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出ステップと、
前記被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数又は前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定ステップと、
前記検査範囲内において前記被検査パターンの欠陥検出を行う検出ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項１０】
さらに、前記欠陥候補検出ステップにより前記被検査パターンの撮像画像の各画素について前記欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成ステップと、
前記欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択ステップと、を備え、
前記検査範囲決定ステップは、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数又は前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定することを特徴とする請求項９に記載のパターン比較検査方法。
【請求項１１】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記被検査パターンの撮像画像の前記繰り返しピッチの前記整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、前記第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出ステップと、
前記被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択し、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数または前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定ステップと、
前記検査範囲内において前記被検査パターンの欠陥検出を行う検出ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項１２】
さらに、前記欠陥候補検出ステップにより前記被検査パターンの撮像画像の各画素について前記欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成ステップと、
前記欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択する参照範囲選択ステップと、を備え
前記検査範囲決定ステップは、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数または前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定することを特徴とする請求項１１に記載のパターン比較検査方法。
【請求項１３】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択手段と
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、
前記画像比較手段の比較結果が所定のしきい値内にあるとき、前記被判定位置を前記検査領域内に含めて前記検査領域を設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１４】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択手段と、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら取得した前記画像比較手段の比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１５】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択手段と、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら取得した前記画像比較手段の比較結果の変化が最大となったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１６】
前記画像比較手段は、前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置よりも前記繰り返しパターン領域内側方向にある位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１７】
前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ内側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次移動しながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行することにより、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１８】
さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定手段を備え、
前記画像比較手段は、前記被判定位置の画像信号と、前記仮領域内の位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１９】
前記被判定位置として、前記仮領域内の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次ずらしながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１８に記載のパターン比較検査装置。
【請求項２０】
前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ外側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の内側方向に順次ずらしながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項２１】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像された前記画像において、前記繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記被検査パターンの撮像画像の前記繰り返しピッチの前記整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、前記第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、
前記被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定手段と、
を備え、前記欠陥検出手段は、前記検査範囲内において前記被検査パターンの欠陥検出を行うことを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項２２】
さらに、前記欠陥候補検出手段により前記被検査パターンの撮像画像の各画素について前記欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成手段と、
前記欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択手段と、を備え、
検査範囲決定手段は、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定することを特徴とする請求項２１に記載のパターン比較検査装置。
【請求項２３】
繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像された前記画像において、前記繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記被検査パターンの撮像画像の前記繰り返しピッチの前記整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、前記第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、
前記被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択し、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数または前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定手段と、
を備え、前記欠陥検出手段は、前記検査範囲内において前記被検査パターンの欠陥検出を行うことを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項２４】
さらに、前記欠陥候補検出手段により前記被検査パターンの撮像画像の各画素について前記欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成手段と、
前記欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択する参照範囲選択手段と、を備え、
検査範囲決定手段は、選択された前記参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる前記欠陥候補の数または前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定することを特徴とする請求項２３に記載のパターン比較検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、所定の周期（ピッチ）で繰り返される繰り返しパターンを有するパターンにおいて、繰り返しパターンどうしを比較して欠陥の有無などを検査するパターン比較検査方法及び装置に関し、特にセルパターンが繰り返される半導体メモリなどの半導体ウエハ上に形成されたパターンやフォトマスクのパターンなどを、近傍のセルパターンどうしを順次比較して検査する外観検査方法及び装置に関する。
【背景技術】  形成したパターンを撮像して画像データを生成し、画像データを解析してパターンの欠陥の有無などを検査することが広く行われている。特に、半導体製造の分野では、フォトマスクを検査するフォトマスク検査装置や半導体ウエハ上に形成したパターンを検査する外観検査装置が広く使用されている。本発明は、フォトマスクやウエハ上パターンなどの基本パターンが繰り返されるパターンであればどのようなパターンの検査にも適用可能であるが、以下の説明ではウエハ上に形成されたパターンを光学的に撮像して得た画像データを例として説明を行う。
図２７は、半導体チップ２０１を半導体ウエハ２００上に形成した様子を示す。一般に、このような半導体チップ２０１をダイと呼ぶので、ここでもこの語を使用する。半導体装置の製造工程では、ウエハ２００上に何層ものパターンを形成するのですべての工程を終了するまでには長時間を要すると共に、１層でも重大な欠陥があるとそのダイは不良になり、歩留まりが低下する。そこで、途中の工程で形成したパターンを撮像して得た画像データを解析して、重大な欠陥を生じた層は除去して再度形成したり、不良情報を製造工程にフィードバックして歩留まりを向上することが行われている。このために使用されるのが外観検査装置（インスペクションマシン）である。
図２８は、従来の外観検査装置の概略構成を示す図である。図２８に示すように、ウエハ２００はステージ２１１上に保持される。光源２１４からの照明光はコンデンサレンズ２１５により収束され、ハーフミラー２１３で反射された後、対物レンズ２１２を通過してウエハ２００の表面を照明する。照明されたウエハ２００の表面の光学像が対物レンズ２１２により撮像装置２１６に投影される（例えば、特開２００２−３４２７５７号公報）。
撮像装置２１６は、光学像を電気信号である画像信号に変換する。画像信号はディジタル化されて画像データに変換され、画像メモリ２１７に記憶される。画像処理部２１８は、画像メモリ２１７に記憶された画像データを処理して欠陥の有無などを調べる。制御部２１９は、ステージ２１１、画像メモリ２１７及び画像処理部２１８などの装置各部の制御を行う。
半導体装置のパターンは非常に微細であり、外観検査装置は非常な高分解能が要求される。そこで、撮像装置としては１次元イメージセンサが使用され、ステージ２１１を１方向に移動（走査）し、走査に同期して撮像装置の出力をサンプリングすることにより画像データを得ている。
撮像可能なウエハ上の幅Ｈがダイ２０１の幅より小さい場合には、例えば図２７に示すように、各ダイの同じ部分を順次走査し、すべてのダイについて走査が終了した後、各ダイの別の部分を順次走査して各ダイのすべての部分の画像データを得ている。これにより走査を行って画像データを得ると同時に、前の走査で得た他のダイの対応部分の画像データとの比較を同時に行えるのでスループットが向上する。しかし、走査の方法はこれに限らず、各種提案されている。
図２９は、隣接するダイ間で画像データを比較する動作を説明する図である。ダイＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが図２９に示すように配列されているとする。画像データは画素２１０単位で表される。
図示するように、ダイＢとＣの間で比較を行う場合には、ダイＢとＣの対応する画素の画像データ（画素データ）を比較する。例えば、ダイＢとＣのａ行の１列目の画素データどうしを比較する。
ダイ間の画素データの比較は、ＡとＢ、ＢとＣ，ＣとＤという具合に端のダイから順に画素データを生成して記憶し、新しく生成したダイの画素データを直前に生成して記憶してあるダイの画素データと比較することにより行うのが一般的である。このように比較することにより、両端のダイ以外の中央部分のダイは隣接する２つのダイと２回比較され、比較結果が２回とも一致しなければ異常（欠陥有り）と判定される。このようなダイ間での比較をダイ−ダイ比較と呼ぶ。
半導体メモリなどは、セルと呼ばれる基本単位を繰り返した構成を有し、そのためのパターンもセルに対応した基本パターンを繰り返した構成を有する。図３０はセルを説明する図であり、図示するように、ダイ２０１内に、セル２３１が繰り返し配置されている。このようなセルが所定ピッチで配列されるパターンを検査する場合、上記のようなダイ−ダイ比較を行わずに、近傍のセル間で対応する部分の画素データを比較することにより欠陥の有無を判定することが行われる。これをセル−セル比較と呼ぶ。
セル−セル比較においても、上述のダイ−ダイ比較のように端のセルから順に画素データを生成して記憶し、新しく生成したセルの画素データを直前に生成して記憶してある隣接セルの画素データと比較することにより行うのが一般的である。
【発明の開示】
セル−セル比較においては、対比する画像データの一方に繰り返しパターン領域２３２外のパターンの画像データが含まれると、両者のパターンが一致せず疑似欠陥を検出することになるため、セル−セル比較で対比する画像データの双方に、繰り返しパターン領域２３２外のパターンを含まないように留意する必要がある。
従来の検査装置においては、ウエハ２００を保持するステージ２１１等の機械精度等の理由により、繰り返しパターン領域２３２端に対してマージンのある検査領域（ケアエリア）２３３を設定していた。そして、この検査領域２３３内のパターンにおいてのみセル−セル比較を行い、検査領域２３３外の繰り返しパターンに対しては、ダイ−ダイ比較によって検査を行っていた。
しかし、繰り返しパターン領域２３２はパターン密度が高く形成され、繰り返しパターン領域２３２外の周辺回路パターンはパターン密度が低く形成されるために、繰り返しパターン領域２３２内のパターンは暗く、周辺回路パターンは明るく検出される。
したがって、検査領域２３３外の繰り返しパターンと、周辺回路パターンが混在するダイ−ダイ比較では、繰り返しパターン領域２３２の画像が、周辺回路パターンの画像に比べて相当暗く検出されることから、検査領域２３３外の繰り返しパターンの欠陥検出感度が低下するという問題があった。
上記事情を鑑み、本発明は、繰り返しパターン領域を有する被検査パターン内の、繰り返しパターンどうしを比較してパターン欠陥の有無を検査するパターン比較検査方法および装置において、繰り返しパターンどうしの比較を行う検査領域を、繰り返しパターン領域内で可能な限り拡大することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第１形態に係るパターン比較検査方法では、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を選択して、被判定位置の画像信号と、被判定位置から繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較し、この比較結果が所定のしきい値内にあるとき、被判定位置を検査領域内に含む検査領域を設定することとする。
以下、図１及び図２を参照して、本発明に係るパターン比較検査方法を説明する。図１は本発明に係るパターン比較検査方法の原理説明図であり、図２は本発明の第１形態に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
図１に示すとおり、ダイ１には繰り返しパターン領域３内に、セルである繰り返しパターン２が所定の繰り返しピッチで反復形成されている。ステップＳ１０１において、１次元イメージセンサ等の撮像手段を走査して、ダイ１のＡＢＡ’Ｂ’領域の画像データを取得する。
ステップＳ１０３において、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、ＡＢＡ’Ｂ’領域の画像データ内の何れかの位置から選択する。ここでは、被判定位置をダイ１端部からそれぞれｘ１、ｘ２離れた位置に選択する。
ステップＳ１０５において、被判定位置の画像信号（画素ブロック）と、被判定位置から、内側に繰り返しパターンの繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する。ここでは、ダイ１端部からｘ１の距離にある画素ブロック４と、画像ブロック４から繰り返しピッチの整数倍だけ離れた画素ブロック４’とを、およびダイ１端部からｘ２の距離にある画素ブロック５と、画像ブロック５から繰り返しピッチの整数倍だけ離れた画素ブロック５’とをそれぞれ比較する。
ここで、画素ブロックどうしの比較は、例えば、画素ブロック中の対応する画素どうしのグレースケール値の差が、所定の画素値間比較用のしきい値よりも大きい画素数を比較結果とする。なお、被判定位置と、前記の繰り返しピッチの整数倍だけ離れた位置との間隔を定める前記整数は、セル−セル比較のセル間隔を定める整数と同じでなくともよい。
すると、ダイ１端部からｘ２の距離にある画素ブロック５とこれに対応する画素ブロック５’とは、繰り返しパターンの同じ部分を撮像した画像データにより構成されるために、その比較結果の値が小さくなるが、ダイ１端部からｘ１の距離にある画素ブロック４とこれに対応する画素ブロック４’とは、異なるパターンを撮像した画像データにより構成されるために、比較結果の値が大きくなる。
したがって、ステップＳ１０７、Ｓ１０９において、被判定位置を繰り返し領域３の外側方向（又は内側方向）の何れか一方の所定方向に繰り返しずらしつつ、前記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈの画素数よりも大きく（又は小さく）なる位置ｘｐを検出する。このように、前記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈよりも大きく（又は小さく）なるような被判定位置の領域を求め、ステップＳ１１１においてこれを検査領域に設定する。
このように、前記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈよりも小さくなるような被判定位置の領域を求め、これを検査領域に設定することによって、検査領域を繰り返しパターン領域３内において可能な限り拡大することができる。
また、図１に示すように、被判定位置を繰り返し領域３の外側方向（又は内側方向）の何れか一方方向に繰り返しずらしていくとき、前記比較結果の値は、繰り返しパターン領域３の境界位置ｘｐで、急激に変化する（増加する）。
そこで、本発明の第２形態に係るパターン比較検査方法では、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を被検査パターン内で所定距離ずつずらしながら選択して、被判定位置の画像信号と、被判定位置から繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較し、この比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する。
図３は本発明の第２形態に係るフローチャートである。
ステップＳ１１４において、前回の比較結果を記憶するための記憶手段の内容を初期値に設定する。この記憶手段は、前回の比較結果と現在の比較結果とを比べて、比較結果の変化量又は変化率を算出するために使用される。
そして、前述の第１形態に係るパターン比較検査方法と同様に、ステップＳ１０１において、ダイ１のＡＢＡ’Ｂ’領域の画像データを取得し、ステップＳ１０３において、前記被判定位置を、ＡＢＡ’Ｂ’領域の画像データ内の何れかの位置から選択し、ステップＳ１０５において、被判定位置の画像信号（画素ブロック）と、被判定位置から、内側に繰り返しパターンの繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する。
ステップＳ１０７において、前記記憶手段に記憶された比較結果からステップＳ１０５で取得した比較結果への変化量又は変化率を算出し、比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であるか否かを判断する。もし比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であれば、ステップＳ１１５において次回の変化量又は変化率の算出のためにステップＳ１０５で取得された比較結果を前記記憶手段に記憶して、ステップＳ１０９で被判定位置を繰り返し領域３の外側方向（又は内側方向）の何れか一方の所定方向にずらす。その後ステップＳ１０５に戻り、ステップＳ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１１５，Ｓ１０９のステップを繰り返す。
ステップＳ１０７における判断の結果、もし比較結果の変化率が所定のしきい値ｔｖ以下でなければ、ステップＳ１１１において現在の被判定位置を前記検査領域の境界として設定して検査領域を定める。
なお、ステップＳ１０７において比較結果の変化量又は変化率が所定の閾値ｔｖ以下であるか否かを判断するのに代えて、比較結果の変化量又は変化率が最大となるか否かを判断し、比較結果の変化量又は変化率が最大のとき、ステップＳ１１１において、現在の被判定位置を前記検査領域の境界として設定してもよい。このために前記記憶手段には、前回のループ（Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１１５、Ｓ１０９）の比較結果を記憶するほかに、過去実行されたループで算出した比較結果の変化量又は変化率の最大値を記憶することとしてよい。そして、ステップＳ１１５において、Ｓ１０５で取得された比較結果を記憶する際に、ステップＳ１０７で算出した比較結果の変化量又は変化率が、記憶手段に記憶された比較結果の変化量又は変化率の最大値を超えているか否かを判断し、超えているときには、記憶手段に記憶された比較結果の変化量又は変化率の最大値を更新することとしてよい。
また、本発明の第３形態に係るパターン比較検査方法は、繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、被検査パターンの撮像画像の繰り返しピッチの整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出ステップと、被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定ステップと、検査範囲内において被検査パターンの欠陥検出を行う検出ステップとを有する。
本発明の第３形態に係るパターン比較検査方法において、さらに、欠陥候補検出ステップにより被検査パターンの撮像画像の各画素について欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成ステップと、欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択ステップとを備え、検査範囲決定ステップは、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は前記参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定することとしてよい。
さらに、本発明の第４形態に係るパターン比較検査方法は、繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、被検査パターンの撮像画像の繰り返しピッチの整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出ステップと、被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択し、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数または参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定ステップと、検査範囲内において被検査パターンの欠陥検出を行う検出ステップとを有する。
本発明の第４形態に係るパターン比較検査方法において、さらに、欠陥候補検出ステップにより被検査パターンの撮像画像の各画素について欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成ステップと、欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択ステップと、を備え、検査範囲決定ステップは、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定することとしてよい。
また、本発明の第５形態に係るパターン比較検査装置は、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択手段と、被判定位置の画像信号と、被判定位置から繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、画像比較手段の比較結果が所定のしきい値内にあるとき、被判定位置を検査領域内に含めて検査領域を設定する検査領域設定手段とを備えることとする。
さらに、本発明の第６形態に係るパターン比較検査装置は、前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離ずつずらしながら選択する被判定位置選択手段と、被判定位置の画像信号と、被判定位置から繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、被判定位置を所定距離ずつずらしながら取得した画像比較手段の比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、被判定位置を検査領域の境界として設定する検査領域設定手段とを備えることとする。
さらに、本発明の第７形態に係るパターン比較検査装置は、繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像された前記画像において、繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、この比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、被検査パターンの撮像画像の繰り返しピッチの整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は前記参照範囲に含まれる欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定手段と、とを備え、前記欠陥検出手段は、この検査範囲内において被検査パターンの欠陥検出を行う。
さらに、本発明の第７形態に係るパターン比較検査装置において、欠陥候補検出手段により被検査パターンの撮像画像の各画素について欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成手段と、欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択手段とを備えてよい。このとき、前記の検査範囲決定手段は、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は前記参照範囲に含まれる欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものを、検査範囲に含めて決定することとしてよい。
さらに、本発明の第８形態に係るパターン比較検査装置は、繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像された前記画像において、繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、この比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、被検査パターンの撮像画像の前記繰り返しピッチの前記整数倍の画素数だけ離れた画素値どうしの差分値と、所定の第１しきい値と、を比較し、第１しきい値を超える画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段と、被検査パターンの撮像画像内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択し、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数または参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの前記所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定する検査範囲決定手段とを備え、欠陥検出手段は、この検査範囲内において被検査パターンの欠陥検出を行う。
さらに、本発明の第８形態に係るパターン比較検査装置において、欠陥候補検出手段により被検査パターンの撮像画像の各画素について欠陥候補を求め、欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成手段と、欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を、所定方向に関する位置を変えながら選択する参照範囲選択手段と、を備え、検査範囲決定手段は、選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数または参照範囲に占める欠陥候補の割合が所定の第２しきい値より少ないものの所定方向に関する位置を、検査範囲に含めて決定することとしてよい。
なお、本発明に係るパターン比較検査方法及び装置では、本明細書の説明の説明において、ダイ内に形成されるセル領域を繰り返しパターン領域とし、ダイ内のセル領域内のパターン比較検査の検査範囲を設定するが、他の例として、本発明に係るパターン比較検査方法及び装置をウエハ上に形成されるダイ領域を繰り返しパターン領域とし、ダイ領域のパターン比較検査の検査範囲を設定するために使用してもよい。
本発明により、被検査パターン内の、繰り返しパターンどうしを比較してパターン欠陥の有無を検査するパターン比較検査において、繰り返しパターンどうしを比較を行う検査領域を可能な限り拡大することができる。
また、本発明の第３及び４形態に係るパターン比較検査方法並びに第７及び８形態に係るパターン比較検査装置のように、欠陥検査のために検出された欠陥候補を利用して検査範囲の決定を行うことにより、検査範囲を決定するために行う撮像画像の画素値の比較計算量を節約することが可能となり、検査速度の向上に資する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係るパターン比較検査方法の原理説明図である。
図２は、本発明の第１形態に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
図３は、本発明の第２形態に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
図４は、本発明の第１実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図である。
図５は、本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その１）である。
図６は、本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その２）である。
図７は、繰り返しパターン領域を有する検査パターン上に設けられた仮領域の設定状態の説明図である。
図８は、繰り返しパターン領域を有する検査パターンの撮像方法の説明図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、撮像された検査パターンの画像信号を示す図であり、図９Ｃは、被判定位置の移動に伴う比較結果の値の変化を示すグラフである。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、撮像された検査パターンの画像信号に欠陥画像が含まれている状態を示す図である。
図１１は、本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その３）である。
図１２は、本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その４）である。
図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｄは、撮像された検査パターンの画像信号を示す図であり、図１３Ｃは、被判定位置の移動に伴う比較結果の値の変化を示すグラフである。
図１４は、検査パターンの撮像画像の記憶手法の説明図である。
図１５は、本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その１）である。
図１６は、本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャート（その２）である。
図１７は、第２実施例における検査パターン上に設けられた仮領域の設定状態の説明図である。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、撮像された検査パターンの画像信号を示す図であり、図１８Ｃは、被判定位置の移動に伴う比較結果の値の変化を示すグラフである。
図１９Ａは、欠陥を有する繰り返しパターン領域を示す図であり、図１９Ｂは比較結果の値の変化を示すグラフである。
図２０は、本発明の第３実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図である。
図２１は、本発明の第３実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
図２２Ａは、撮像された検査パターンの画像信号を示す図であり、図２２Ｂは図２２Ａを遅延した画像信号を示す図であり、図２２Ｃは図２２Ａ及び図２２Ｂの差分に基づく欠陥マップ画像信号を示す図であり、図２２Ｄは欠陥マップ画像信号全体を示す図である。
図２３Ａは、欠陥マップ画像信号を示す図であり、図２３Ｂは参照範囲に含まれる欠陥候補数のＸ方向変化を示すグラフである。
図２４は、本発明の第４実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図である。
図２５は、本発明の第４実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
図２６は、本発明の第４実施例に係るパターン比較検査方法の説明図である。
図２７は、半導体ウエハ上に形成された半導体チップ（ダイ）の配列と、検査時の軌跡を示す図である。
図２８は、半導体ウエハ上に形成されたダイを検査する外観検査装置の概略構成図である。
図２９は、ダイ−ダイ比較を説明する図である。
図３０は、ダイ内のセル、繰り返しパターン領域、検査領域の説明図である。
参照番号の説明
１…ダイ
２…繰り返しパターン（セル）
３…繰り返しパターン領域
４、５…画素ブロック
２０…撮像手段
２１…ステージ
２２…ウエハ
２３…Ａ／Ｄコンバータ
２４…画像メモリ
２５…ダイ比較部
２６…セル比較部
２７…欠陥検出部
２８…結果出力部
２９…ステージ駆動部
４０…仮領域設定手段
４１…被判定位置選択手段
４２…画像比較手段
４３…検査領域設定手段
４４…エラー出力手段
４５…検査領域出力手段
【発明を実施するための最良の形態】  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４は、本発明の第１の実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図である。
パターン比較検査装置１０は、メモリセル等の繰り返しパターンを含む回路パターン等が形成されたウエハ２２を保持するステージ２１と、ウエハ２２上に形成されたパターンを撮像する１次元イメージセンサ等の撮像手段２０と、撮像手段２０によりウエハ２２全面のパターンを撮像するために、撮像手段２０がウエハ２２上を走査するようにステージ２１を移動させるステージ制御部２９とを備える。
またパターン比較検査装置１０は、撮像されたアナログ画像信号をディジタル形式の画像信号に変化するＡ／Ｄ変換器２３と、変換されたディジタル形式の画像信号パターンを記憶する画像メモリ２４と、記憶された画像信号パターンに基づき、ウエハ２２に形成されたパターンをダイ−ダイ比較するダイ比較部２５及びセル−セル比較するセル比較部２６と、比較結果に基づき形成パターンの欠陥を検出する欠陥検出部２７と、検出された結果を出力する結果出力部２８とを備えている。
さらに、パターン比較検査装置１０は、撮像されたパターン内において、セル比較部２６がセル−セル比較を行う検査領域を設定するための手段を備えており、これは図４に示す仮領域設定手段４０と、被判定位置選択手段４１と、画像比較手段４２と、検査領域設定手段４３とを含んでいる。また制御部４６には、ウエハ２２上に形成されたパターンの各位置を示す位置データが与えられており、制御部４６は、この位置データを元にして繰り返しパターン領域３のウエハ上位置を算出して仮領域設定手段４０に供給する。
以下図５〜図１５を参照して、パターン比較検査装置１０の動作を説明する。
図５は、パターン比較検査装置１０の動作を説明する本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
ステップＳ１３１において、図７に示すようにウエハ２２上に形成されたダイ１に含まれる、繰り返しパターン２が反復形成された繰り返しパターン領域３に対して、境界線５１及び５２により境界付けされたＸ方向仮領域を設定する。ここにＸ方向、Ｙ方向は図７に示した通りとする。
ここで、制御部４６により算出された繰り返しパターン領域３の位置は、ウエハ２２上のパターンを形成する際に使用したＣＡＤデータ等から算出したものであるため、上述の装置誤差の影響により撮像手段２０により撮像された画像データ上の撮像位置と誤差を生じる可能性がある。このような誤差があっても、仮領域が必ず繰り返しパターン領域３に含まれるように、Ｘ方向仮領域は、制御部４６により与えられた繰り返しパターン領域３の内側に、かつその端部に対してマージンを持たせて設定する。このマージンは、ステージ２１等の機械精度に応じて定められる。
ステップＳ１３３において、撮像手段２０を走査してダイ１に形成されたパターンの画像を撮像する。以下、説明のためウエハ２２面上において撮像手段２０の走査方向にＸ軸を、走査方向と直角方向にＹ軸を設定する。撮像手段２０による走査は、その撮像サイズ（同時撮像素子数）とダイ１のサイズに応じて分割して行われる。例えば図８の例では、１つのダイ１に対してＳ１〜Ｓ３の３回に分けて行われる。撮像された画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ２３によりディジタル信号へ変換され、画像メモリ２４内に記憶される。画像メモリ２４内に記憶された、１回の走査で取得された画像信号６０を図９Ａに示す。
ステップＳ１３５において、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＸ方向仮領域内に設定する。ここでは、被判定位置をダイ１の端部から距離ｘ０の位置に設けるものとする。
ステップＳ１３７において、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較する。画素ブロックどうしの比較は、例えば、画素ブロック中の対応する画素どうしのグレースケール値の差が、所定の画素値間比較用のしきい値よりも大きい画素数を比較結果とする。
ステップＳ１３９において、比較結果の値と所定のしきい値画素数ｔｈを比較する。現在、前記被判定位置はＸ方向仮領域内にあるので（ステップＳ１３７）、画素列ブロック６１と画素列ブロック６２とは、共に繰り返しパターン領域３内にあり、両者は繰り返しパターン２の同じ部分を撮像した画像となる。したがってその比較結果の値は図９Ｃに示すとおり小さくなり、所定のしきい値以下となる。
ステップＳ１４１において、前記被判定位置を繰り返しパターン領域３の外側方向にΔｘずつ微動させ、ステップＳ１３７に移動する。被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｘｐに至るまで、比較結果の値は所定のしきい値以下を示すため、ステップＳ１３７〜Ｓ１４１が繰り返されることになる。
図９Ｂは、被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｘｐに至った状態を示す図である。ステップＳ１３７において、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較すると、前記被判定位置は繰り返しパターン領域３境界にあるので、これを境にして前記比較結果の値は急激に増加し、図９Ｃに示すように所定のしきい値ｔｈを超えるに至る。
したがって、ステップＳ１３９において比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたことを判断し、（現在の被判定位置−所定のずらし幅Δｘ）を、検査領域の境界として設定する（ステップＳ１４３）。
このとき、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２との比較結果がしきい値ｔｈを超えた位置ｘＰ上では、画素列ブロック６１の画像に若干のノイズが含まれることがあるので、位置ｘＰよりも所定画素数分だけパターン領域３の内側方向にずらした位置を、実際の検査領域の境界として再設定することとしてもよい。
その後ステップＳ１４５において、ダイ比較部２５およびセル比較部２６は、設定された検査領域外の画像信号に基づきダイ−ダイ比較を行い、設定された検査領域内の画像信号に基づきセル−セル比較を行う。
図１０Ａに示すように、パターン領域３の境界付近に、欠陥６３がある場合には、被判定位置がパターン領域３の境界に至る前に、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画素列ブロック６２との比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超え、パターン領域３の境界よりも内側の位置ｘｄで検査領域の境界を設定することになる。
したがって、パターン領域３の境界付近に欠陥６３がある場合には、検査領域の境界は、撮像手段２０の走査位置によって（図８の例では、走査位置がＳ１、Ｓ２またはＳ３のいずれかであるかによって）検査領域の境界位置が異なり、設定される検査領域は、図１０Ｂに示す連続直線６４のように凹凸を有することになる。そこで、各走査位置ごとの検査領域の境界位置の差Ｇｘや、設定した検査領域の境界位置と所与のパターン領域３の境界位置若しくはＸ方向仮領域の境界位置との差を算出することにより、パターン領域３の境界に存在する欠陥６３を検出することが可能となる。
したがって、検査領域設定手段４３は、各走査位置ごとに設定された検査領域の境界位置を、検査領域出力手段４５によって、表示装置を有する制御部４６に出力する。また、検査領域設定手段４３は、設定された検査領域の境界位置の差Ｇｘや、設定した検査領域の境界位置と所与のパターン領域３の境界位置若しくはＸ方向仮領域の境界位置との差が所定数値以上になった場合には、エラー出力手段４４によって制御部４６にエラー出力を行うか、結果出力部２８に欠陥出力信号を出力する。
また、上述の通り、検査領域設定手段４３は、（ダイ１端から仮領域境界５１までの距離＋繰り返しパターンの繰り返しピッチ（ｘＴ）１個分）の幅だけの画像信号があれば、セル−セル比較開始位置側の検査領域境界を設定できる。したがって、１回分の走査画像６０全部を取得完了前であっても、この必要量の画像信号を取得後、ただちに検査領域設定手段４３による検査領域設定を行うこととしてもよい。
図９Ｃに示すように、被判定位置をパターン領域３の外側方向（又は内側方向）の何れか一方の所定方向に繰り返しずらしていくとき、前記比較結果の値は、繰り返しパターン領域３の境界位置位置ｘＰ上で、急激に変化する（増加する）。
したがって、図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１３９で上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたことを判断し、ステップＳ１４３で、上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたときの被判定位置を検査領域の境界として設定するかわりに、前回のループで行った比較結果から今回のループで行った比較結果への変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるか否かを判断し、この変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるとき被判定位置を検査領域の境界として設定することとしてもよい。このようなパターン比較検査装置１０の動作を説明する本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートを図６に示す。
ステップＳ１４７において、前回の比較結果を記憶するための記憶手段の内容を初期値に設定する。この記憶手段は、前回の比較結果と現在の比較結果とを比べて、比較結果の変化量又は変化率を算出するために使用される。
そして、図５に示すパターン比較検査方法と同様に、ステップＳ１３１においてＸ方向仮領域を設定し、ステップＳ１３３において撮像手段２０を走査してダイ１に形成されたパターンの画像を撮像し、ステップＳ１３５において検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＸ方向仮領域内に設定し、ステップＳ１３７において被判定位置の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較する。
ステップＳ１４８において、前記記憶手段に記憶された比較結果（即ち前回のループ中のステップＳ１３７で取得した比較結果）から（今回のループの）ステップＳ１３７で取得した比較結果への変化量又は変化率を算出し、比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であるか否かを判断する。もし比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であれば、ステップＳ１４９において次回の変化量又は変化率の算出のためにステップＳ１３７で取得された比較結果を前記記憶手段に記憶して、ステップＳ１４１で被判定位置を繰り返し領域３の外側方向方向にずらす。その後ステップＳ１３７に戻り、ステップＳ１３７、ステップＳ１４８、ステップＳ１４９及びステップＳ１４１のステップを繰り返す。
ステップＳ１４８における判断の結果、もし比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下でなければ、ステップＳ１４３において現在の被判定位置を前記検査領域の境界として設定して検査領域を定める。その後ステップＳ１４５において、ダイ比較部２５およびセル比較部２６は、設定された検査領域外の画像信号に基づきダイ−ダイ比較を行い、設定された検査領域内の画像信号に基づきセル−セル比較を行う。
図５に示す方法では、撮像手段２０の走査方向（Ｘ方向）について、検査領域を拡大することを試みたが、例えば図８に示す走査位置Ｓ１またはＳ３において取得される画像データのように、撮像手段２０により取得された画像データがＹ方向に対するパターン領域３の境界位置を含む場合には、撮像手段２０の走査方向と直角方向（Ｙ方向）についても同様に検査領域を拡大することができる。図１１にそのフローチャートを示す。
ステップＳ１５１において、図７に示すように繰り返しパターン領域３に対して、境界線５３及び５４により境界付けされたＹ方向仮領域を設定する。Ｙ方向仮領域は、Ｘ方向仮領域と同様に、繰り返しパターン領域３の内側にかつその端部に対してマージンを持たせて設定する。
撮像手段２０により取得された画像データがＹ方向に対するパターン領域３の境界位置を含む場合（例えば図８に示す走査位置Ｓ１で走査する場合）、ステップＳ１５３において、図５の方法によりＸ方向についてセル−セル比較を開始する検査領域の境界６４を決定する。この場合、走査１回分の走査画像６０全部を取得し画像メモリ２４内に記憶させてから決定してもよいが、（ダイ１端から仮領域境界５１までの距離＋繰り返しパターンの繰り返しピッチ（ｘＴ）１個分）の幅だけの画像信号を取得した段階で、セル−セル比較開始位置側の検査領域境界を設定し、検査のスループットを向上を図ることとしてもよい。
ステップＳ１３３において、セル−セル比較を開始するＸ方向検査領域の境界６４から、所定の画素行幅ｗｓを有する画像データが撮像されるのを待って、画像データを取得する。所定の画素行幅ｗｓを有する画像データの画像信号６０を図１３Ａに示す。Ｙ方向検査領域はこの画素行幅ｗｓごとに順次設定してゆく。
ステップＳ１３５において、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＹ方向仮領域内に設定する。ここでは、被判定位置をダイ１の端部から距離ｙ０の位置に設けるものとする。
ステップＳ１３７において、被判定位置における撮像画像の画素行ブロック７１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｙＴ）の整数倍離れた位置の画素行ブロック７２とを比較する。ステップＳ１３９において、比較結果の値と所定のしきい値ｔｈを比較する。現在、前記被判定位置はＹ方向仮領域内にあるので（ステップＳ１３５）、比較結果の値は図１３Ｃに示すとおり所定のしきい値以下となる。
ステップＳ１４１において、前記被判定位置を繰り返しパターン領域３の外側方向にΔｙずつ微動させ、ステップＳ１３７に移動する。被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｙｐに至るまで、ステップＳ１３７〜Ｓ１４１が繰り返されることになる。
図１３Ｂは、被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｙｐに至った状態を示す図である。ステップＳ１３７において、被判定位置における撮像画像の画素行ブロック７１と、画素行ブロック７２とを比較すると、前記被判定位置は繰り返しパターン領域３境界にあるので、これを境にして前記比較結果の値は急激に増加し、図１３Ｃに示すように所定のしきい値ｔｈを超えるに至る。
したがって、ステップＳ１３９において比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたことを判断し、図１３Ｄに示すように（現在の被判定位置−所定のずらし幅Δｙ）を、検査領域の境界６５として設定する（ステップＳ１４３）。このとき、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック７１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｙＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック７２との比較結果がしきい値ｔｈを超えた位置ｙＰ上では、画素列ブロック７１の画像に若干のノイズが含まれることがあるので、位置ｙＰよりも所定画素数分だけパターン領域３の内側方向にずらした位置を、実際の検査領域の境界として再設定することとしてもよい。
以下撮像手段２０の走査が進行するにしたがい、新しく画素行幅ｗｓを有する画像データを取得するたびに、順次ステップＳ１３３〜Ｓ１４３を繰り返してＹ方向検査領域を設定していく。またはステップＳ１３３〜Ｓ１４３を、Ｘ方向検査領域境界６４から幅ｗｓのデータについてのみ一度だけ行い、ここで得たＹ方向検査領域を後に続く他のすべての検査領域として設定してもよい。
その後ステップＳ１４５において、ダイ比較部２５およびセル比較部２６は、比較に必要な画像データが撮像され次第、設定された検査領域外の画像信号に基づき順次ダイ−ダイ比較を行い、設定された検査領域内の画像信号に基づき順次セル−セル比較を行う。
図１３Ｃに示すように、被判定位置をパターン領域３の外側方向（又は内側方向）の何れか一方方向に繰り返しずらしていくとき、前記比較結果の値は、繰り返しパターン領域３の境界位置位置ｙＰ上で、急激に変化する（増加する）。
したがって、図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１３９で上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたことを判断し、ステップＳ１４３で、上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを超えたときの被判定位置を検査領域の境界として設定するかわりに、前回のループで行った比較結果から今回のループで行った比較結果への変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるか否かを判断し、この変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるとき被判定位置を検査領域の境界として設定することとしてもよい。このようなパターン比較検査装置１０の動作を説明する本発明の第１実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートを図１２に示す。
ステップＳ１４７において、前回の比較結果を記憶するための記憶手段の内容を初期値に設定する。この記憶手段は、前回の比較結果と現在の比較結果とを比べて、比較結果の変化量又は変化率を算出するために使用される。
そして、図１１に示すパターン比較検査方法と同様に、ステップＳ１５１において、Ｙ方向仮領域を設定し、ステップＳ１５３において図５の方法によりＸ方向についてセル−セル比較を開始する検査領域の境界６４を決定し、ステップＳ１３３において撮像手段２０を走査してダイ１に形成されたパターンの画像を撮像し、ステップＳ１３５において検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＹ方向仮領域内に設定し、ステップＳ１３７において被判定位置の画素列ブロック７１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｙＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック７２とを比較する。
ステップＳ１４８において、前記記憶手段に記憶された比較結果（即ち前回のループ中のステップＳ１３７で取得した比較結果）から（今回のループの）ステップＳ１３７で取得した比較結果への変化量又は変化率を算出し、比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であるか否かを判断する。もし比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ以下であれば、ステップＳ１４９において次回の変化率の算出のためにステップＳ１３７で取得された比較結果を前記記憶手段に記憶して、ステップＳ１４１で被判定位置を繰り返し領域３の外側方向にずらす。その後ステップＳ１３７に戻り、ステップＳ１３７、ステップＳ１４８、ステップＳ１４９及びステップＳ１４１のステップを繰り返す。
ステップＳ１４８における判断の結果、もし比較結果の変化率が所定のしきい値ｔｖ以下でなければ、ステップＳ１４３において現在の被判定位置を前記検査領域の境界として設定して検査領域を定める。その後ステップＳ１４５において、ダイ比較部２５、およびセル比較部２６は、設定された検査領域外の画像信号に基づきダイ−ダイ比較を行い、設定された検査領域内の画像信号に基づきセル−セル比較を行う。
なお、ステップＳ１４８において比較結果の変化量又は変化率が所定の閾値ｔｖ以下であるか否かを判断するのに代えて、比較結果の変化量又は変化率が最大となるか否かを判断し、比較結果の変化量又は変化率が最大のとき、ステップＳ１４３において、現在の被判定位置を前記検査領域の境界として設定してもよい。このために前記記憶手段には、前回のループ（Ｓ１３７、Ｓ１４８、Ｓ１４９、Ｓ１４１）の比較結果を記憶するほかに、過去実行されたループで算出した比較結果の変化量又は変化率の最大値を記憶することとしてよい。そして、ステップＳ１４９において、Ｓ１３７で取得された比較結果を記憶する際に、ステップＳ１４８で算出した比較結果の変化量又は変化率が、記憶手段に記憶された比較結果の変化量又は変化率の最大値を超えているか否かを判断し、超えているときには、記憶手段に記憶された比較結果の変化量又は変化率の最大値を更新することとしてよい。
Ｙ方向検査領域の設定では、設定の際に一定の幅を有する走査画像が必要になる。例えば図１３Ａ〜図１３Ｄでは、被判定位置における撮像画像の画素行ブロック７１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｙＴ）の整数倍離れた位置の画素行ブロック７２とを比較して、繰り返しパターン領域の境界３まで検査領域を拡大するためには、少なくとも（所与の繰り返しパターン領域の境界３から仮領域境界５３までの距離＋繰り返しパターンの繰り返しピッチ（ｙＴ）１個分）の幅を有する撮像画像が必要になる。
したがって、Ｙ方向検査領域の設定を行うためには、撮像手段２０として前記幅の画像を一度撮像できるセンサを使用する必要がある。または図１４に示すように、前記幅の画像を含むように複数回（（所与の繰り返しパターン領域の境界３から仮領域境界５３までの距離＋繰り返しパターンの繰り返しピッチ（ｙＴ）１個分）／１回の走査幅）の走査画像を同時に画像メモリ２４に記憶することとしてもよい。図１４の例では、撮像素子２０の撮像幅が狭いが、走査箇所Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ８及びＳ９〜Ｓ１２の各４回分の走査画像を、それぞれ記憶画像データＭ１、Ｍ２及びＭ３として記憶メモリ２４に記憶することができる。
図１５に本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートを示す。本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法では、上述のＸ方向仮領域並びにＹ方向仮領域それぞれの境界５１及び５２並びに５３及び５４を、繰り返しパターン領域３の外側に設定する。本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法を実行するパターン比較検査装置の概略構成は、図４に示すパターン比較検査装置１０と同様であるので、図示および各部の説明は省略する。
ステップＳ１６１において、繰り返しパターン領域３に対して、図１７に示す境界線５１及び５２により境界付けされたＸ方向仮領域を設定する。繰り返しパターン領域３に対して境界線５３及び５４により境界付けされたＹ方向仮領域を設定する。前述の通り、各方向仮領域は、制御部４６により与えられた繰り返しパターン領域３の外側に、かつその端部に対してマージンを持たせて設定する。
ステップＳ１６３において、撮像手段２０を走査してダイ１に形成されたパターンの画像を撮像する。撮像された画像信号６０を図１８Ａに示す。
ステップＳ１６５において、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＸ、Ｙ方向仮領域外に設定する。ここでは例えば、Ｘ方向に係る被判定位置をダイ１の端部から距離ｘ０の位置に設けるものとする。
ステップＳ１６７において、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較する。このとき、画素列ブロック６２の位置が繰り返しパターン領域３内となるように、前記繰り返しピッチ（ｘＴ）の倍数を、前記マージンに応じて定めておく。
ステップＳ１６９において、比較結果の値と所定のしきい値画素数ｔｈを比較する。現在被判定位置は、Ｘ方向仮領域外にあるので（ステップＳ１６５）、画素列ブロック６１は繰り返しパターン領域３外にある。したがって、画素列ブロック６１と繰り返しパターン領域３内の画素列ブロック６２とを比較すると、その比較結果の値は図１８Ｃに示すように大きくなり、所定のしきい値ｔｈより大きくなる。
ステップＳ１７１において、前記被判定位置を繰り返しパターン領域３の内側方向にΔｘずつ微動させ、ステップＳ１６７に移動する。被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｘｐに至るまで、比較結果の値は所定のしきい値より大きい値を示すため、ステップＳ１６７〜Ｓ１７１が繰り返されることになる。
図１８Ｂは、被判定位置が繰り返しパターン領域３境界である位置ｘｐに至った状態を示す図である。ステップＳ１６７において、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較すると、前記被判定位置は繰り返しパターン領域３境界にあるので、これを境にして前記比較結果の値は急激に減少し、図１８Ｃに示すように所定のしきい値ｔｈを下回るに至る。
したがって、比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを下回ったことを判断し、（現在の被判定位置−所定のずらし幅Δｘ）を、検査領域の境界として判断することができる。このとき図６及び図１２に関連して説明した上記方法と同様に、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較結果がしきい値ｔｈを下回った位置ｘＰよりも所定画素数分だけパターン領域３の内側方向にずらした位置を、実際の検査領域の境界として再設定することとしてもよい。
しかし、ここで図１９Ａのようなケースがあることを配慮する必要がある。図１９Ａは、繰り返しパターン領域３の境界付近に欠陥６３が存在している状態を示す。このような画像データがある場合、前述の仮領域を繰り返しパターン領域３内に設定する方法の際には、図１０Ａ〜図１０Ｂに説明したように検査領域が狭くなるだけであったが、本方法のように仮領域を繰り返しパターン領域３外に設定し、内側に向かって繰り返しパターン領域３の境界を検出する方法においては、誤って検査領域を繰り返しパターン領域３外に設定する恐れがある。すなわち、このような欠陥６３がある状態では、被測定位置の移動に対する比較結果の値の変化が図１９Ｂに示すように繰り返しパターン領域３外でしきい値ｔｈを下回ることも考えられるからである。
そこで、そのまま被判定位置を所定の移動量ｗｄだけ移動させて、比較結果の値がしきい値ｔｈを超えないことを確認した上で（Ｓ１７３〜Ｓ１７９）、比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを下回るに至った時点の被判定位置を、検査領域の境界として設定することとした（Ｓ１８１）。
また、図６及び図１２に関連して説明した上記方法と同様に、図１５の方法において上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを下回ったときの被判定位置を検査領域の境界として設定するためにステップＳ１６９で上記比較結果の値が所定のしきい値ｔｈを下回ったことを判断するかわりに、前回のループで行った比較結果から今回のループで行った比較結果への変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるか否かを判断し、この変化量又は変化率が所定のしきい値を超えるとき被判定位置を検査領域の境界として設定することとしてもよい。このようなパターン比較検査装置１０の動作を説明する本発明の第２実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートを図１６に示す。
ステップＳ１８４において、前回の比較結果を記憶するための記憶手段の内容を初期値に設定する。この記憶手段は、前回の比較結果と現在の比較結果とを比べて比較結果の変化量又は変化率を算出するために使用される。
そして、図１５に示すフローチャートと同様に、ステップＳ１６１において、繰り返しパターン領域３に対してＸ方向仮領域、Ｙ方向仮領域を設定する。そして、ステップＳ１６３において、撮像手段２０を走査してダイ１に形成されたパターンの画像を撮像する。
ステップＳ１６５において、検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置をＸ方向及びＹ方向仮領域外に設定する。以下例えばＸ方向について説明すると、被判定位置をダイ１の端部から距離ｘ０の位置に設けるものとする。ステップＳ１６７において、被判定位置における撮像画像の画素列ブロック６１と、被判定位置と繰り返しピッチ（ｘＴ）の整数倍離れた位置の画素列ブロック６２とを比較する。
ステップＳ１８５において、前記記憶手段に記憶された比較結果（即ち前回のループ中のステップＳ１６７で取得した比較結果）から（今回のループの）ステップＳ１６７で取得した比較結果への変化量又は変化率を算出し、比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ１以下であるか否かを判断する。もし比較結果の変化量又は変化率が所定のしきい値ｔｖ１以下であれば、ステップＳ１８６において次回の変化量又は変化率の算出のためにステップＳ１６７で取得された比較結果を前記記憶手段に記憶して、ステップＳ１７１で被判定位置を繰り返し領域３の内側方向にずらす。その後ステップＳ１６７に戻り、ステップＳ１６７、ステップＳ１８５、ステップＳ１８６及びステップＳ１７１のステップを繰り返す。
ステップＳ１８５における判断の結果、もし比較結果の変化率が所定の第１のしきい値ｔｖ１以下でなければ、そのまま被判定位置を所定の移動量ｗｄだけ移動させつつ（Ｓ１７３）、非判定位置の画像信号と、これと繰り返しピッチの整数倍離れた位置の画像信号とを比較する（Ｓ１７５）。
そして、ステップＳ１７３による移動の間、この比較結果と前記記憶手段に記憶された比較結果との変化量又は変化率を求め、その変化率の変動量が第２のしきい値ｔｖ２を超えないことを確認した上で（Ｓ１８７、Ｓ１８９及びＳ１７９）、比較結果の値が所定のしきい値ｔｖ１を超えるに至った時点の被判定位置を、検査領域の境界として設定する（Ｓ１８１）。
その後ステップＳ１８３において、ダイ比較部２５およびセル比較部２６は、設定された検査領域外の画像信号に基づきダイ−ダイ比較を行い、設定された検査領域内の画像信号に基づきセル−セル比較を行う。
図２０は、本発明の第３の実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図である。本実施例に係るパターン比較検査装置１０では、ウエハ２２上に形成されたメモリセル領域等の繰り返し領域を含む回路パターン等を撮像して、その撮像画像の繰り返しピッチの整数倍離れた位置どうしの画素値の差分値をあるしきい値と比較する。そしてこのしきい値よりも差分が大きい画素分を欠陥候補とする欠陥候補マップを求め、欠陥候補マップの全範囲のうち、欠陥候補出現頻度が一定量より小さい領域を繰り返し領域内と決定し、大きい領域を繰り返し領域外と決定して、決定した繰り返し領域内でのみ欠陥検出を行う。
繰り返し領域外の欠陥候補の出現頻度は繰り返し領域内の出現頻度に比べて極めて大きいので、このような検査領域の決定方法が可能である。
パターン比較検査装置１０は、メモリセル等の繰り返しパターンを含む回路パターン等が形成されたウエハ２２を保持するステージ２１と、ウエハ２２上に形成されたパターンを撮像する１次元イメージセンサ等の撮像手段２０と、撮像手段２０によりウエハ２２全面のパターンを撮像するために、撮像手段２０がウエハ２２上を走査するようにステージ２１を移動させるステージ制御部２９とを備える。
またパターン比較検査装置１０は、撮像されたアナログ画像信号をディジタル形式の画像信号に変化するＡ／Ｄ変換器２３と、変換されたディジタル形式の画像信号をウエハ２２上に形成されるダイの繰り返しピッチ分だけ遅延させる遅延メモリ８１と、Ａ／Ｄ変換器２３から出力される画像信号と、遅延メモリ８１により遅延された画像信号との差分値を求めて、その差分値が所定のしきい値より大きい画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段であるダイ比較部２５と、ダイ比較部２５による欠陥候補の検出結果を基に、ウエハ２２の撮像画像中のいずれの位置に欠陥候補が存在するかを示すダイ比較用欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成部８２と、生成したダイ比較用欠陥候補マップを記憶する欠陥候補マップメモリ８３と、を備える。
またパターン比較検査装置１０は、変換されたディジタル形式の画像信号を繰り返しパターンであるセルの繰り返しピッチ分だけ遅延させる遅延メモリ８４と、Ａ／Ｄ変換器２３から出力される画像信号と、遅延メモリ８４により遅延された画像信号との差分値を求めて、その差分値が所定のしきい値Ｖ１より大きい画素を欠陥候補として検出する欠陥候補検出手段であるセル比較部２６と、セル比較部２６による欠陥候補の検出結果を基に、ウエハ２２の撮像画像中のいずれの位置に欠陥候補が存在するかを示すセル比較用欠陥候補マップを生成する欠陥候補マップ生成部８５と、生成したセル比較用欠陥候補マップを記憶する欠陥候補マップメモリ８６と、を備える。
さらに、パターン比較検査装置１０は、セル比較用欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲を選択する参照範囲選択部８７と、参照範囲選択部８７により選択された参照範囲のうち、その参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲の面積に占める欠陥候補の面積の割合が所定の第２しきい値Ｖ２より少ないものを含めて検査範囲を決定する検査範囲決定部８８を備える。またさらに、パターン比較検査装置１０は、セル比較用欠陥候補マップ中の前記決定された検査範囲の範囲内に含まれる欠陥候補を真の欠陥部であるか否かを判定するセル比較用欠陥検出部９０と、ダイ比較用欠陥候補マップ中の、前記決定された検査範囲の範囲外に対応する部分に含まれる欠陥候補を真の欠陥部であるか否かを判定するダイ比較用欠陥検出部８９と、検出された結果を出力する結果出力部２８とを備えている。
図２１は、本発明の第３実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。
ステップＳ２０１において、撮像手段２０は、ウエハ２２上に形成されたパターンを撮像する。撮像手段２０により撮像された画像６０の例を図２２Ａに示す。
ステップＳ２０２において、遅延メモリ８４は、撮像画像６０を繰り返しパターンであるセルの繰り返しピッチ分だけ遅延させる。遅延メモリ８４により遅延された画像６７の例を図２２Ｂに示す。セル比較部２６は、Ａ／Ｄ変換器２３から出力される画像信号（各画素値）と、遅延メモリ８４により遅延された画像信号との差分値を算出する。
ステップＳ２０３において、セル比較部２６は算出された差分値が所定のしきい値Ｖ１より大きいか否かを判定する。しきい値Ｖ１より大きい場合には、欠陥候補マップ生成部８５は、ウエハ２２の撮像画像におけるこの画素部分の位置に対応する、セル比較用欠陥候補マップ内の画素の値を、欠陥候補箇所であることを示す”１”に設定する（Ｓ２０４）。反対に、しきい値Ｖ１より小さい場合には、ウエハ２２の撮像画像におけるこの画素部分の位置に対応する、セル比較用欠陥候補マップ内の画素の値を、”０”に設定する（Ｓ２０５）。
繰り返しパターン領域であるセル領域の外側における欠陥候補の出現頻度は、セル領域の内側における出現頻度に比べて非常に高いので、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５により取得されるセル比較用欠陥候補マップは、図２２Ｃに示されるように、セル領域９３とその外側の領域９２とで、欠陥候補の出現頻度が明らかに異なるマップ９１となる。
そして、これらステップＳ２０１〜Ｓ２０５をパターン比較検査を行う被検査パターン全領域について実行することにより、被検査パターン全領域についてセル比較用欠陥候補マップを生成する（図２２Ｄ）。
上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０６と同様に、遅延メモリ８１は、撮像画像を繰り返しパターンであるダイの繰り返しピッチ分だけ遅延させ、ダイ比較部２５は、Ａ／Ｄ変換器２３から出力される画像信号の各画素値と、遅延メモリ８１により遅延された画像信号との差分値を算出する。そして、欠陥候補マップ生成部８２は、ダイ比較用欠陥候補マップを生成する。
ステップＳ２０７において、参照範囲選択部８７は、セル比較用欠陥候補マップ内の所定の大きさの参照範囲９４、９５を選択する。選択される参照範囲の例として、例えば検査範囲のＸ方向境界位置を定めるために使用される参照範囲９４は、Ｙ方向に所定長を有する画素列ブロックとしてよく、また検査範囲のＹ方向境界位置を定めるために使用される参照範囲９５は、Ｘ方向に所定長を有する画素列ブロックとしてよい。参照範囲選択部８７は、このような画素列ブロックを、ウエハ２２上のパターンを形成する際に使用したＣＡＤデータ等から予め算出したセル範囲の境界の内側にマージンをおいて選択する。
そして、ステップＳ２０８、Ｓ２０９によって、画素列ブロック９４、９５に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲の面積に占める欠陥候補の面積の割合が、所定の閾値Ｖ２以上となるまで、画素列ブロック９４をセル範囲の外側に向けてＸ方向に沿ってずらし、また画素列ブロック９５をセル範囲の外側に向けてＹ方向に沿ってずらす。上述のように、セル範囲の外側にある画素列ブロック９４’、９５’内の欠陥候補数は、セル範囲の内側にある画素列ブロック９４、９５内の欠陥候補数と比較して飛躍的に大きいので、ステップＳ２１０において、検査範囲決定部８８は、画素列ブロック９４に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲の面積に占める欠陥候補の面積の割合が閾値Ｖ２以上となる画素列ブロック９４のＸ方向位置をセル領域境界のＸ方向位置とし、画素列ブロック９５に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲の面積に占める欠陥候補の面積の割合が閾値Ｖ２以上となる画素列ブロック９４のＹ方向位置をセル領域境界のＹ方向位置として検査範囲を決定する。
そして、ステップＳ２１１において、セル比較用欠陥検出部９０は、前述の通り決定されたセル比較用欠陥候補マップ中の検査範囲の範囲内でセル領域内の欠陥検出を行い、ダイ比較用欠陥検出部８９は、ダイ比較用欠陥候補マップ中の、前述の通り決定された検査範囲の範囲外に対応する部分においてセル領域外の欠陥検出を行う。
参照範囲選択部８７は、ステップＳ２０７において、ウエハ２２上のパターンを形成する際に使用したＣＡＤデータ等から予め算出したセル範囲境界の外側にマージンをおいて参照範囲を選択することとしてもよい。このとき、参照範囲選択部８７は、ステップＳ２０９において、セル範囲の内側に向けて参照範囲をその選択位置をずらしながら選択し、検査範囲決定部８８は、ステップＳ２０８、Ｓ２１０において参照範囲に含まれる欠陥候補の数又は参照範囲の面積に占める欠陥候補の面積の割合が閾値Ｖ２を下回る参照範囲の位置をセル領域境界位置として決定してよい。
また、参照範囲選択部８７は、図２２Ｄのように参照範囲の長手方向全長をセル範囲寸法以下に設け、参照範囲がセル範囲内の位置にあるときには参照範囲はセル範囲のみを含むように選択することとしてよく、又は、常にセル範囲外の範囲を含むように参照範囲を選択することとしてもよい。このような選択例を図２３Ａに示す。
図２３に示すようにＸ方向境界決定用の選択範囲９４はマップ９１のＹ方向を長手方向としてマップ９１の全幅に渡る画素列であり、セル範囲９３内の部分である範囲９４１と、セル範囲９３外の部分である範囲９４２及び９４３とからなる。このような選択範囲９４をＸ方向にずらしながら選択することを考えると、その中には常にセル範囲外の範囲９４２及び９４３を含むため、常にこの範囲にある欠陥候補数が検出される。しかしながら選択範囲９４のＸ方向座標がセル範囲９３内にあるときのセル範囲９３内部分９４１、セル範囲９３外部分９４２及び９４３の幅はそれぞれ一定であり、ならびにセル範囲９３外にあるときのセル範囲９３外部分９４２及び９４３の幅はそれぞれ一定であるため、図２３Ｂに示されるように、選択範囲９４のＸ方向座標がセル範囲９３内にあるときとないときとでは検出される欠陥候補数が明確に異なる。したがって、選択範囲９４のＸ方向座標がセル範囲９３内にあるときのセル範囲９３内部分９４１、セル範囲９３外部分９４２及び９４３の幅に応じて、適切な閾値Ｖ２を選択することで検査範囲の境界を決定することが可能である。
さらに、参照範囲選択部８７は、選択位置をセル領域の内側方向又は外側方向のいずれか１方向にずらしながら参照範囲を繰り返し選択し、このとき検査範囲決定部８８は、参照範囲に含まれる欠陥候補数の変化率に基づいて、すなわち欠陥候補数の変化率が所定の閾値Ｖ３よりも大きくなる位置をセル領域境界位置として決定し、検査範囲を定めることとしてよい。
また、検査範囲の境界を決定するために必ずしも欠陥候補マップを生成することは必要不可欠ではなく、欠陥候補マップを生成及び利用することなく検査範囲を決定することも可能である。図２４に本発明の第４の実施例に係るパターン比較検査装置の概略構成図を示す。図２４に示すパターン比較検査装置１０は、図２０に示すパターン比較検査装置に類似する構成を有しており、同一の構成要素については、同一の参照符号を記し説明を省略する。
本実施例において、検査範囲決定部８８は、セル比較部２６が検出した欠陥候補の数を、繰り返しパターン領域の撮像画像のＸ方向画素列ごと及びＹ方向画素列ごとにカウントし、それぞれＸ方向用１次元配列及びＹ方向用１次元配列として記憶する。そして各画素列のうち、欠陥候補数が所定のしきい値Ｖ２以下の位置を検査範囲内と決定し、欠陥候補数が所定のしきい値Ｖ２を超える位置を検査範囲外と決定する。
図２５は、本発明の第４実施例に係るパターン比較検査方法のフローチャートである。まずステップＳ２３１において、撮像手段２０は、ウエハ２２上に形成されたパターンを撮像する。このとき撮像手段２０は、例えば図２６に示すようにダイ１をＳ１〜Ｓ３の３回に分割して撮像する。
ステップＳ２３２では、セル比較部２６は検出した検査範囲決定部８８は、セル比較部２６は、Ａ／Ｄ変換器２３から出力される画像信号（各画素値）と、遅延メモリ８４により遅延された画像信号との差分値し、算出された差分値が所定のしきい値Ｖ１より大きい場合、欠陥候補として検出する。そして、欠陥候補マップ８５が欠陥候補マップを作成するのと平行して、検査範囲決定部８８は、セル比較部２６が検出した欠陥候補の数を、ダイ１の撮像画像のＸ方向画素列ごと及びＹ方向画素列ごとの総数をカウントし、それぞれＸ方向用１次元配列データ９６及びＹ方向用１次元配列データ９７に記憶する。
そして、これらステップＳ２３１〜Ｓ２３２をパターン比較検査を行うセル領域１全てについて実行することにより（Ｓ２３３）、全セル領域１について、その撮像画像に含まれる欠陥候補のＸ方向画素列ごと及びＹ方向画素列ごとの総数が、１次元配列データ９６及び９７として取得される。なお、Ｘ方向用１次元配列データ９６の作成の際には、撮像手段２０がＳ１〜Ｓ３を分割して走査する際に検出された欠陥候補の各総数を合計して算出する。
そして、ステップＳ２３４において、各配列データ９６内の欠陥候補数が、所定の閾値Ｖ２以下となるＸ方向位置及びＹ方向位置を算出し、それぞれＸ方向範囲及びＹ方向範囲を求め、ステップＳ２３５において、セル比較用欠陥検出部９０は、前述の通り決定されたセル比較用欠陥候補マップ中の検査範囲の範囲内でセル領域内の欠陥検出を行い、ダイ比較用欠陥検出部８９は、ダイ比較用欠陥候補マップ中の、前述の通り決定された検査範囲の範囲外に対応する部分においてセル領域外の欠陥検出を行う。
図２５の例では、欠陥候補のカウントを撮像素子２０による撮像と同時に行ったが、これに代えて繰り返しパターン領域全ての撮像画像を取得、記憶後にＸ方向及びＹ方向各画素列ごとの欠陥候補数をカウントすることとしてよく、このときＣＡＤデータ等から予め算出したセル範囲境界の内側の位置から欠陥候補数のカウントを開始して、各画素列ごとの欠陥候補数が所定の閾値Ｖ２を超えるＸ方向位置及びＹ方向位置を検査範囲境界として決定してよい。
以上、本発明の好適な実施態様について詳述したが、当業者が種々の修正及び変更をなし得ること、並びに、特許請求の範囲は本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することは、本発明の範囲に含まれることは当業者に理解されるべきものである。
【産業上の利用可能性】  本発明は、半導体メモリなどの半導体ウエハ上に形成されたパターンやフォトマスクのパターンなどを、近傍のセルパターンどうしを順次比較して検査する外観検査に利用可能である。
【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１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月3日(2004.12.3)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】（補正後）繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択ステップと、
前記繰り返しパターン領域であることが既知である領域内の所定距離だけ内側の領域内の位置であって、かつ前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号と、前記被判定位置の画像信号と、を比較する画像比較ステップと、
前記画像比較ステップの比較結果が所定のしきい値内にあるとき、前記被判定位置を前記検査領域内に含めて前記検査領域を設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項２】繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択ステップと、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較ステップと、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら実行した前記画像比較ステップの比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項３】繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像し、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較して、前記被検査パターンの欠陥を検出するパターン比較検査方法であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択ステップと、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較ステップと、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら実行した前記画像比較ステップの比較結果の変化が最大となったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定ステップとを備えることを特徴とするパターン比較検査方法。
【請求項４】前記画像比較ステップは、前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置よりも前記繰り返しパターン領域内側方向にある位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項５】前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ内側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次移動しながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行することにより、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項６】（補正後）さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定ステップを備え、
前記画像比較ステップは、前記被判定位置の画像信号と、前記仮領域内の位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項２又は３に記載のパターン比較検査方法。
【請求項７】（補正後）さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定ステップを備え、
前記被判定位置として、前記仮領域内の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次ずらしながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項８】前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ外側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の内側方向に順次ずらしながら、前記画像比較ステップを繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン比較検査方法。
【請求項９】（補正後）繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン上のいずれかから選択する被判定位置選択手段と、
前記繰り返しパターン領域であることが既知である領域内の所定距離だけ内側の領域内の位置であって、かつ前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号と、前記被判定位置の画像信号と、を比較する画像比較手段と、
前記画像比較手段の比較結果が所定のしきい値内にあるとき、前記被判定位置を前記検査領域内に含めて前記検査領域を設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１０】（補正後）繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択手段と、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら取得した前記画像比較手段の比較結果の変化が所定のしきい値より大きくなったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１１】（補正後）繰り返しパターンが所定の繰り返しピッチで反復形成された繰り返しパターン領域を有する被検査パターンの画像を撮像する撮像手段と、撮像した前記被検査パターンの画像を記憶する記憶手段と、記憶された前記画像に対して、前記繰り返しパターン領域内に設定された検査領域内において、前記繰り返しピッチの第１の整数倍離れた位置どうしの画像信号を比較するパターン比較手段と、該比較結果に基づき前記被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えるパターン比較検査装置であって、
前記検査領域内に含めるべきか否かを判定する被判定位置を、前記被検査パターン内で所定距離づつずらしながら選択する被判定位置選択手段と、
前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置から前記繰り返しピッチの第２の整数倍離れた位置の画像信号とを比較する画像比較手段と、
前記被判定位置を所定距離づつずらしながら取得した前記画像比較手段の比較結果の変化が最大となったとき、前記被判定位置を前記検査領域の境界として設定する検査領域設定手段とを備えることを特徴とするパターン比較検査装置。
【請求項１２】（補正後）前記画像比較手段は、前記被判定位置の画像信号と、前記被判定位置よりも前記繰り返しパターン領域内側方向にある位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１３】（補正後）前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ内側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次移動しながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行することにより、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１４】（補正後）さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定手段を備え、
前記画像比較手段は、前記被判定位置の画像信号と、前記仮領域内の位置の画像信号とを比較することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１５】（補正後）さらに、前記繰り返しパターン領域に対して所定距離だけ内側の仮領域を設定する仮領域設定手段を備え、
前記被判定位置として、前記仮領域内の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の外側方向に順次ずらしながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。
【請求項１６】（補正後）前記被判定位置として、前記繰り返しパターン領域の境界よりも所定距離だけ外側の位置を選択し、
前記被判定位置を前記繰り返しパターン領域の内側方向に順次ずらしながら、前記画像比較手段による比較を繰り返し実行し、前記検査領域を設定することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のパターン比較検査装置。




【国際調査報告】
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