JP2004037136A - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】周期変動を有するパターンの欠陥を適切に検出する。
【解決手段】検査装置は、基板を撮像する撮像部２、撮像部２から画像信号が入力される検査出力部４およびコンピュータ５を有する。検査出力部４の画像メモリ４１は撮像部２が取得した被検査画像を記憶し、コンピュータ５において、最大エントロピー法によるスペクトル解析により被検査画像中の複数の位置におけるパターン周期が高精度に算出される。画像メモリ４１から被検査画像の各画素の値が比較検査部４５およびＴラインメモリ４２に出力されると、Ｔラインメモリ４２および１ラインメモリ４３からそれぞれＴラインおよび（Ｔ＋１）ラインだけ離れた位置の画素値が少数補間演算部４４に出力される。少数補間演算部４４では、パターン周期に応じた線形補間により参照画素値が生成され、比較検査部４５が被検査画像の画素値と参照画素値とを比較して欠陥判定が行われる。
【選択図】 図４
【解決手段】検査装置は、基板を撮像する撮像部２、撮像部２から画像信号が入力される検査出力部４およびコンピュータ５を有する。検査出力部４の画像メモリ４１は撮像部２が取得した被検査画像を記憶し、コンピュータ５において、最大エントロピー法によるスペクトル解析により被検査画像中の複数の位置におけるパターン周期が高精度に算出される。画像メモリ４１から被検査画像の各画素の値が比較検査部４５およびＴラインメモリ４２に出力されると、Ｔラインメモリ４２および１ラインメモリ４３からそれぞれＴラインおよび（Ｔ＋１）ラインだけ離れた位置の画素値が少数補間演算部４４に出力される。少数補間演算部４４では、パターン周期に応じた線形補間により参照画素値が生成され、比較検査部４５が被検査画像の画素値と参照画素値とを比較して欠陥判定が行われる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成された周期性を有するパターンを検査する分野において、従来より主として多値画像による比較検査方式が用いられている。図１（ａ）は画像中の１ラインの画素値により被検査画像を模式的に示す図である。図１（ａ）に示すの被検査画像が取得された場合には、例えば、図１（ｂ）に示すように被検査画像のパターンを周期の整数倍に対応する画素だけ遅延させたものが参照画像とされ、図１（ｃ）に示すように被検査画像と参照画像との画素値の差の絶対値を示す画像（以下、「差分画像」という。）を求め、差分画像において所定のしきい値よりも大きな値を有する画素が欠陥として検出される。
【０００３】
ところで、被検査画像のパターン周期は必ずしも画素の大きさの整数倍とはならないことから、被検査画像と参照画像との間で微小なずれが生じ、被検査画像において画素値が急激に変化するエッジ部９２に対応する差分画像の画素９２ａの画素値が大きくなることがある。そして、場合によっては画素９２ａの画素値が図１（ａ）中の符号９１を付す位置の欠陥画素９１に対応する画素９１ａの画素値よりも大きくなり、欠陥が疑似検出されることとなる。そこで、特開平７−１５９３４３号公報では、図１（ｄ）の被検査画像において、パターン周期の１画素以下の部分（すなわち、パターン周期を画素の大きさを単位とする整数部と小数部とに分けた場合の小数部）に対する補間演算を行い、図１（ｅ）に示すような適切な参照画像を求める手法が開示されている。この手法により、被検査画像および参照画像から図１（ｆ）に示す差分画像が求められ、エッジ部における欠陥の疑似検出が抑制される。
【０００４】
また、特開平７−１５９３４４号公報では、自己相関関数を用いて精度よくパターン周期を求める手法が開示されている。この手法では、まず、図２（ａ）に示す被検査画像に対して第１の自己相関関数を求め、図２（ｂ）に示すように、自己相関関数のピークに対応する画素数（シフト量とも呼ばれる。）Ｐ１が検出される。また、画素数Ｐ１に隣接する画素数Ｐ０，Ｐ２のうち自己相関関数の値がピーク値に近い画素数Ｐ０を特定し、画素数Ｐ０，Ｐ１の位置をそれぞれｎ倍した位置に挟まれる範囲において、第２の自己相関関数がさらに求められる。そして、求められた自己相関関数のピークに対応する画素数をｎで除することにより、１／ｎ画素単位でのパターン周期が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体ウエハ等の微細パターンの検査において被検査画像を取得する際には、電子ビームを用いた撮像が行われる場合があり、電子ビームによる撮像ではチャージアップによる画像の歪みが発生することがある。このような画像では、歪みが発生した位置において見かけ上のパターン周期が変化してしまう。また、シャドウマスクのパターンのように端部において局所的にパターンのピッチが変更される場合がある。
【０００６】
一方、特開平７−１５９３４４号公報に開示された手法では、例えば、０．１画素単位で高精度にパターン周期を算出するには１０周期に相当する被検査画像が必要となる。したがって、上記のようにパターン周期が局所的な範囲（例えば、パターン周期の数が９以下の範囲）において変化する場合には、その範囲における高精度なパターン周期を求めることが困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周期性を有する様々なパターンにおいて高精度に周期を算出し、欠陥を適切に検出することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、対象物画像のデータを記憶する記憶部と、対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する周期データ取得手段と、最大エントロピー法によるスペクトル解析により周期データの周期を算出するする周期算出手段と、被検査画像中の被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する画素値生成手段と、被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン検査装置であって、前記周期データ取得手段が、被検査画像中に所定方向に並ぶ画素の値を加算することにより、前記所定方向に垂直な方向に関する周期を有するデータを生成する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン検査装置であって、周期データが有する周期の数が９以下である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン検査装置であって、前記画素値生成手段が、被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の３以上の画素から複数の画素を選択し、選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、対象物画像のデータを記憶する記憶部と、対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像のパターンの周期を算出するする周期算出手段と、被検査画像中の被検査画素から所定の距離だけ離れた位置近傍の３以上の画素の値を取得する画素値取得手段と、前記周期算出手段により求められた周期に基づいて取得された３以上の画素のうち複数の画素を選択する選択手段と、選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成する画素値生成手段と、被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段とを備える。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のパターン検査装置であって、前記画素値取得手段が、被検査画像の画素値が順次入力される複数のラインメモリであり、前記選択手段が、前記複数のラインメモリからの出力のうちの２つを選択する選択回路である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査方法であって、対象物から取得された多階調の対象物画像のデータを準備する工程と、前記対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する工程と、最大エントロピー法によるスペクトル解析により前記周期データの周期を算出する工程と、前記被検査画像中の被検査画素から前記周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する工程と、前記被検査画素の値と前記参照画素値とを比較することにより判定を行う工程とを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の第１の実施の形態に係る検査装置１の構成を示す図である。検査装置１は、半導体基板（以下、「基板」という。）９上の周期性を有するパターンを検査する装置であり、基板９上の所定の領域を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部２、基板９を保持するステージ３、および、撮像部２に対してステージ３を相対的に移動するステージ駆動部３１を有する。
【００１６】
撮像部２は、照明光を出射する照明部２１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系２２、および、光学系２２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像デバイス２３を有する。ステージ駆動部３１はステージ３を図３中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構３２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構３３を有する。Ｘ方向移動機構３２はモータ３２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ３２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構３３がガイドレール３２２に沿って図３中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構３３もＸ方向移動機構３２と同様の構成となっており、モータ３３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ３がガイドレール３３２に沿ってＹ方向に移動する。
【００１７】
検査装置１は、電気的回路により構成される検査出力部４、および、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されたコンピュータ５さらに有する。検査出力部４は撮像部２から対象物画像を示すデータを取得して画素毎に欠陥の判定を行い、コンピュータ５は、欠陥の判定に利用されるパターン周期の算出を行うとともに、検査装置１の他の構成を制御する制御部としての役割を担う。
【００１８】
図４は検査出力部４の構成およびコンピュータ５のＣＰＵがメモリ中のプログラムに従って演算処理を行うことにより実現される機能構成を示す図である。また、図５は検査装置１が被検査画像に対する欠陥の判定を行う処理の流れを示す図である。以下、検査出力部４の構成およびコンピュータ５の機能構成について説明しつつ、検査装置１が欠陥の判定を行う処理について説明を行う。
【００１９】
検査装置１では、コンピュータ５がステージ駆動部３１を制御して撮像部２の撮像位置を基板９上の所定の位置（例えば、ＬＳＩのパターン中の周期性を有するセル領域上の位置）へと相対的に移動し、撮像部２によって撮像された対象物画像のデータが検査出力部４の画像メモリ４１に記憶されて準備される（ステップＳ１１）。画像メモリ４１では対象物画像中の検査対象領域が被検査画像として取扱可能に特定される。例えば、図６（ａ）に示す対象物画像６１のデータが撮像部２により取得され、対象物画像６１の一部である被検査画像６２が特定される。なお、図６（ａ）では被検査画像６２のみにパターンを付しており、被検査画像６２は図６（ａ）中のＹ方向に周期性を有した画像であるものとする。また、以下の説明では、被検査画像６２のパターンのＹ方向に対する周期は一定ではなく、僅かに変化しているものとする。
【００２０】
続いて、コンピュータ５の各機能構成により実現される周期算出処理により、被検査画像６２中のパターンの複数の周期（すなわち、Ｙ方向に対する複数の位置おけるパターン周期）が求められ、コンピュータ５の記憶部５３に周期テーブル５３１として記憶される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２における周期算出処理については、欠陥判定処理の説明後に詳述する。
【００２１】
周期テーブル５３１が作成されると、被検査画像６２の画素値が画像メモリ４１からＴラインメモリ４２および比較検査部４５に順次出力される。ただし、被検査画像６２の画素値は、図６（ａ）中のＸ方向に並ぶ画素群（以下、「ライン」という。）のうち（−Ｙ）側のラインの画素値が（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向かって順に出力され、１ライン分の画素値の出力が終了する毎に（＋Ｙ）側に隣接する次のラインの画素値が（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向かって順次出力されるものとする。
【００２２】
Ｔラインメモリ４２は、Ｔライン分に相当する画素値を記憶するラインメモリであり、Ｔライン分を超える画素値がＴラインメモリ４２へと入力されると、最初に入力された画素値が少数補間演算部４４および１ラインメモリ４３へと順次出力される。１ラインメモリ４３ではＴラインメモリ４２から入力された画素値が１ライン分だけ蓄積され、１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４へと画素値が出力される。
【００２３】
これにより、画像メモリ４１から順次出力される被検査画像６２の画素値をＴラインだけ遅延した画素値、および、（Ｔ＋１）ラインだけ遅延した画素値が、それぞれＴラインメモリ４２および１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４に入力される。換言すれば、画像メモリ４１から１つの画素値が出力される際に、Ｔライン先行して画像メモリ４１から出力された画素値、および（Ｔ＋１）ライン先行して画像メモリ４１から出力された画素値が複数のラインメモリを用いて取得され、少数補間演算部４４に入力される。
【００２４】
例えば、Ｔラインメモリ４２が２６ライン分の画素値を記憶する場合には、画像メモリ４１から出力される画素値よりも２６ラインだけ先行して出力された画素値および２７ラインだけ先行して出力された画素値がそれぞれＴラインメモリ４２および１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４に入力される。
【００２５】
なお、Ｔラインメモリ４２のライン数Ｔは、コンピュータ５により求められるパターン周期がＴ画素から（Ｔ＋１）画素の間（すなわち、Ｔ画素分の長さから（Ｔ＋１）画素分の長さの間）であることを前提として設定されている。
【００２６】
一方、記憶部５３の周期テーブル５３１では、パターン周期が画素の大きさを単位とする整数部と、画素の大きさによる剰余である小数部とに分けられている。被検査画像６２中の１つの画素が特定されて１つの画素値が画像メモリ４１から出力される際には（ステップＳ１３）、画素値に対応するパターン周期の小数部が周期テーブル５３１から取り出されて少数補間演算部４４に入力される（ステップＳ１４）。例えば、周期テーブル５３１中の対応するパターン周期が２６．６画素である場合には、少数補間演算部４４にパターン周期の小数部である０．６画素を示すデータが入力される。
【００２７】
少数補間演算部４４では、Ｔラインメモリ４２からの画素値および１ラインメモリ４３からの画素値が小数部に基づいて線形補間され、参照画素値が生成される（ステップＳ１５）。上記例の場合、被検査画像６２の画素から２６ラインだけ離れた画素の値と２７ラインだけ離れた画素の値とを２対３の割合で足し合わせて２６．６ライン離れた画素の値が参照画素値として生成される。参照画素値は比較検査部４５へと出力される。
【００２８】
比較検査部４５は、被検査画像６２の画素値と参照画素値とから差分絶対値を求め（ステップＳ１６）、予め設定されたしきい値に基づいて、欠陥または非欠陥（すなわち、正常）の判定が行われる（ステップＳ１７）。判定結果はコンピュータ５へと出力され、記憶部５３に記憶される。
【００２９】
以上の処理が画像メモリ４１から順次出力される各画素値に対して繰り返され（ステップＳ１８）、検査装置１では被検査画像６２の各画素に対する欠陥の判定結果が検査結果データ５３２として記憶部５３に記憶される。なお、検査結果は欠陥または非欠陥を示す２値化画像としてコンピュータ５の表示部に表示されてもよい。
【００３０】
次に、前述のステップＳ１２における周期算出処理について説明を行う。図７は検査装置１の周期算出処理の流れを示す図である。
【００３１】
まず、被検査画像６２のデータが画像メモリ４１からコンピュータ５に出力され、コンピュータ５の周期データ取得部５１において、被検査画像６２のライン方向に並ぶ画素の画素値を加算することにより、ライン方向に垂直な方向に関する周期を有する周期データが生成される（ステップＳ２１）。例えば、図６（ｂ）に示すように被検査画像６２の各画素値をライン方向（すなわち、Ｘ方向）に足し合わせることにより、パターンの周期に対応した周期を有する周期データ６３が生成される。これにより、被検査画像６２のノイズ等の影響を低減した周期データ６３が生成される。なお、前述のように被検査画像６２はＹ方向に関してパターン周期が僅かに変動しており（局所的な変動であってもよい。）、周期データ６３においても周期が僅かに変動している。
【００３２】
被検査画像６２には、予めパターン周期を求める際の基準となるラインが数ライン毎に複数定められており、周期データ６３が生成されると、周期算出部５２においてパターン周期を算出するための１つのラインが特定される（ステップＳ２２）。さらに、特定されたライン近傍の予め決められた範囲（例えば、３〜４周期に相当する範囲）が周期データ６３から抽出され、周期算出部５２は最大エントロピー法によるスペクトル解析により特定されたライン近傍のパターン周期を算出する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【００３３】
最大エントロピー法によるスペクトル解析とは、有限な測定データから、それだけでは測定不可能な大きなラグをもつ自己相関関数を、情報エントロピーが最大となるように推定することにより、スペクトル推定を行うことである。この解析手法では、時系列データに対して自己回帰モデルを仮定し、時系列データの自己相関関数を用いて自己回帰モデルの係数を求め、求められた係数を用いてスペクトル推定（パワースペクトルの算出）が行われる。最大エントロピー法によるスペクトル解析の基本原理は１９６７年にＢｕｒｇにより提案され、その後、様々な研究がなされている。
【００３４】
例えば、Ｎ． Ａｎｄｅｒｓｅｎによる「Ｏｎ ｔｈｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｅｎｔｒｏｐｙ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ」（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３９， Ｎｏ．１（Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９７４）， Ｐ．６９−７２）には、自己回帰モデルの係数を効率よく求める手法が開示されている。
【００３５】
また、パワースペクトルを求める際、自己回帰モデルの次数の決定がスペクトル推定の精度に大きく影響する。そこで、例えば、Ｈｉｒｏｔｕｇｕ Ａｋａｉｋｅによる「Ｆｉｔｔｉｎｇ Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ」（Ａｎｎ． Ｉｎｓｔ． Ｓｔａｔｉｓｔ． Ｍａｔｈ．， Ｖｏｌ．２１， ｐｐ２４３−ｐｐ２４９（１９６９ａ））では、自己回帰モデルの次数を、ＦＰＥ（Ｆｉｎａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ）が最小となるように決定する手法が紹介されている。
【００３６】
図８（ａ）ないし（ｅ）は、最大エントロピー法によるスペクトル解析の一例を示す図である。図８（ａ）に示すように余弦波にノイズを付加したような波形（時系列データ）に対しては、図８（ｂ）に示すＦＰＥのグラフが求められる。図８（ｂ）のグラフにおいて、横軸は自己回帰モデルの次数を示し、縦軸はＦＰＥを示す。図８（ｃ）は図８（ｂ）の一部を縦軸方向に拡大して示す図であり、ＦＰＥが最小となる次数ｍ１が最適な次数として決定される様子を示している（ステップＳ２３）。続いて、求められた次数ｍ１を適用することにより、図８（ｄ）に示すパワースペクトルＰ（ｆ）が得られる。図８（ｅ）は図８（ｄ）の一部を横軸方向に拡大し、縦軸方向に縮小して上方向に移動した図である。図８（ｅ）に示すように、パワースペクトルＰ（ｆ）が最大となる周波数ｆ１から図８（ａ）の波形の周期が求められる（ステップＳ２４）。
【００３７】
以上のように、最大エントロピー法によるスペクトル解析では有限区間から正確にパワースペクトルを求めることができる。パワースペクトルは連続関数として求められるため、無限のピーク分解能を有し、さらに、周期データ６３がノイズや撮像時の輝度変動等の影響を受けている場合であっても、高精度に周期を求めることができる。また、最大エントロピー法によるスペクトル解析では、周期データ６３中の９周期以下に相当する範囲のデータであっても、高精度なパターン周期を算出することができる。なお、周期データ６３中の１周期以下に相当する範囲のデータによりパターン周期を求めることも可能であるが、経験的には３〜４周期に相当する範囲のデータにより、安定して高精度なパターン周期を求めることができる。
【００３８】
１つのラインを基準とするパターン周期が求められると、周期テーブル５３１にパターン周期がラインの位置（Ｙ座標）（または、パターン周期が適用されるＹ座標の範囲）とともに書き込まれる（ステップＳ２５）。コンピュータ５は、次にパターン周期を求める基準となるラインが存在するか否かを確認し、存在する場合にはステップＳ２２〜Ｓ２５を繰返す。全ての求められるべきパターン周期が取得されると、図５のステップＳ１３へと進む（ステップＳ２６）。なお、全てのラインがパターン周期を求める際の基準とされてもよい。
【００３９】
以上のように、検査装置１では最大エントロピー法によるスペクトル解析により、被検査画像６２のノイズの影響や撮像時に輝度の変動等が生じた場合であっても、被検査画像６２中のパターン周期が高精度に求められる。また、検査装置１では周期データ６３中の数周期に対応するデータのみでパターン周期の算出が可能であるため、被検査画像６２中のパターンの周期が被検査画像６２中の様々な位置で異なる（あるいは、局所的に変動している）場合であっても、被検査画像６２中の（Ｙ方向に関する）複数の位置におけるパターン周期を高精度に求めることができる。その結果、参照画素値の生成および欠陥判定が適切に行われ、欠陥の疑似検出を抑制することができる。
【００４０】
図９は本発明の第２の実施の形態に係る検査装置１の検査出力部４ａの構成を示す図である。図９に示す検査出力部４ａでは、３つの１ラインメモリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃおよび選択回路であるマルチプレクサ４６が設けられる。他の構成は第１の実施の形態と同様であり、同符号を付している。
【００４１】
検査出力部４ａを有する検査装置１が欠陥判定の処理を行う際には、まず、第１の実施の形態と同様に、被検査画像を含む対象物画像のデータが画像メモリ４１に保存され、周期テーブル５３１が作成される（図４参照）。
【００４２】
周期テーブル５３１が作成されると、画像メモリ４１に記憶された被検査画像の画素値がＴラインメモリ４２および比較検査部４５に出力され、Ｔライン分の画素値がＴラインメモリ４２に記憶される。さらに、第１の実施の形態と同様に、１ラインメモリ４３ａに１ライン分の画素値が記憶されるとともに、１ラインメモリ４３ｂおよび１ラインメモリ４３ｃにも、それぞれ１ライン分の画素値が記憶される。
【００４３】
これにより、画像メモリ４１から出力される被検査画像の画素値に対して、Ｔラインだけ先行して画像メモリ４１から出力された画素値がＴラインメモリ４２から出力され、（Ｔ＋１）ライン、（Ｔ＋２）ラインおよび（Ｔ＋３）ラインだけ先行して出力された画素値が１ラインメモリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃからそれぞれマルチプレクサ４６に出力される。換言すれば、検査対象となる画素からＴライン、（Ｔ＋１）ライン、（Ｔ＋２）ラインおよび（Ｔ＋３）ラインだけ離れた位置の画素の値が複数のラインメモリにより取得されてマルチプレクサ４６に入力される。
【００４４】
マルチプレクサ４６には、画像メモリ４１から出力された画素値に対応するパターン周期の整数部を示すデータが、コンピュータ５の周期テーブル５３１から入力され、マルチプレクサ４６は入力されたデータに基づいて、Ｔラインメモリ４２および１ラインメモリ４３ａ〜４３ｃからの４つの画素値のうち２つを選択する。具体的には、周期テーブル５３１が示すパターン周期が２６．６画素であり、Ｔラインメモリ４２が２４ライン分の画素値を記憶する場合には、マルチプレクサ４６は、１ラインメモリ４３ｂから出力された画素値（画像メモリ４１からの画素値から２６ライン分離れた位置の画素値）、および、１ラインメモリ４３ｃから出力された画素値（画像メモリ４１からの画素値から２７ライン分離れた位置の画素値）を選択し、選択された２つの画素値が少数補間演算部４４へと出力される。
【００４５】
少数補間演算部４４では、第１の実施の形態と同様に、入力された画素値を線形補間して参照画素値を求め、比較検査部４５へと出力する。比較検査部４５において、画像メモリ４１から出力された被検査画像６２の画素値と参照画素値との差分絶対値が算出され、所定のしきい値に基づいて欠陥の判定が行われる。
【００４６】
以上のように、第２の実施の形態に係る検査装置１では、画像メモリ４１から出力される画素値に対応する画素の位置からパターン周期だけ離れた位置近傍の画素値を出力するＴラインメモリ４２および複数の１ラインメモリ４３ａ〜４３ｃを有し、パターン周期に基づいてこれらのラインメモリからの複数の画素値の一部が選択され、選択された画素値を補間して参照画素値が生成される。これにより、被検査画像の周期の変動が１画素以上であっても対応する参照画素値を生成することができ、適切な欠陥判定を行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４８】
例えば、検査出力部４の各構成はコンピュータ５によりソフトウェア的に実現されてもよい。この場合、判定の前に被検査画像の各画素に対応する参照画素値を求めて参照画像を生成し、被検査画像と参照画像との差分画像に基づいて各画素の欠陥の判定が行われてもよい。
【００４９】
周期データ６３は、必ずしもライン方向に並ぶ全ての画素を足し合わせることにより生成される必要はなく、一部の画素が足し合わされるだけであってもよい。また、ノイズ等の影響がない適切な被検査画像のデータが撮像部２により取得される場合には、ライン方向に垂直な方向に並ぶ一列の画素群の画素値が周期データとされてもよい。さらに、ノイズ成分を取り除く等のために画像処理した被検査画像に基づいて周期データ６３が生成されてもよい。このように、周期データ６３は被検査画像の周期に応じた周期を有するものであれば様々な手法により生成されてよい。
【００５０】
上記第２の実施の形態では、４つの画素値がマルチプレクサ４６に入力されるが、マルチプレクサ４６に入力される画素値の数はパターン周期の変動の程度に応じて３以上の任意の数とされてよい。
【００５１】
少数補間演算部４４では線形補間以外の補間処理が行われてもよく、参照画素値は３以上の画素値を補間することにより求められてもよい。この場合、第２の実施の形態ではマルチプレクサ４６により３以上の画素値の選択が行われる。さらに、参照画素値は、検査対象となる画素からパターン周期のｎ倍（ただし、ｎは整数）だけ離れた位置近傍の複数の画素値から求められてもよい。その場合、例えば、第１の実施の形態においてＴラインメモリ４２は（Ｔ×ｎ）ライン分のラインメモリに置き換えられる。
【００５２】
上記実施の形態では、半導体の基板９に対して欠陥検査が行われるが、検査装置１は、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成された周期性を有するパターンの検査にも利用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１ないし４、並びに、請求項７の発明では、最大エントロピー法によるスペクトル解析により高精度にパターンの周期が求められ、適切な欠陥判定を行うことができる。また、請求項２の発明では、適切な周期データが生成される。
【００５４】
請求項４ないし６の発明では、周期の変動が１画素以上である被検査画像の各画素値に対する参照画素値を生成することができ、適切な欠陥判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｄ）は被検査画像を示す図であり、（ｂ）および（ｅ）は参照画像を示す図であり、（ｃ）および（ｆ）は差分画像を示す図である。
【図２】（ａ）は被検査画像を示す図であり、（ｂ）は自己相関関数を示す図である。
【図３】検査装置の概略構成を示す図である。
【図４】検査出力部の構成およびコンピュータの機能構成を示す図である。
【図５】欠陥判定の処理の流れを示す図である。
【図６】（ａ）は対象物画像を示す図であり、（ｂ）は周期データが生成される様子を説明するための図である。
【図７】周期算出処理の流れを示す図である。
【図８】（ａ）ないし（ｅ）は最大エントロピー法によるスペクトル解析により周期が算出される様子を説明するための図である。
【図９】第２の実施の形態に係る検査出力部を示す図である。
【符号の説明】
１ 検査装置
２ 撮像部
９ 基板
４１ 画像メモリ
５１ 周期データ取得部
５２ 周期算出部
６１ 対象物画像
６２ 被検査画像
６３ 周期データ
４２ Ｔラインメモリ
４３，４３ａ〜４３ｃ １ラインメモリ
４４ 少数補間演算部
４５ 比較検査部
４６ マルチプレクサ
Ｓ１１，Ｓ１５〜Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２４，Ｓ２５ ステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成された周期性を有するパターンを検査する分野において、従来より主として多値画像による比較検査方式が用いられている。図１（ａ）は画像中の１ラインの画素値により被検査画像を模式的に示す図である。図１（ａ）に示すの被検査画像が取得された場合には、例えば、図１（ｂ）に示すように被検査画像のパターンを周期の整数倍に対応する画素だけ遅延させたものが参照画像とされ、図１（ｃ）に示すように被検査画像と参照画像との画素値の差の絶対値を示す画像（以下、「差分画像」という。）を求め、差分画像において所定のしきい値よりも大きな値を有する画素が欠陥として検出される。
【０００３】
ところで、被検査画像のパターン周期は必ずしも画素の大きさの整数倍とはならないことから、被検査画像と参照画像との間で微小なずれが生じ、被検査画像において画素値が急激に変化するエッジ部９２に対応する差分画像の画素９２ａの画素値が大きくなることがある。そして、場合によっては画素９２ａの画素値が図１（ａ）中の符号９１を付す位置の欠陥画素９１に対応する画素９１ａの画素値よりも大きくなり、欠陥が疑似検出されることとなる。そこで、特開平７−１５９３４３号公報では、図１（ｄ）の被検査画像において、パターン周期の１画素以下の部分（すなわち、パターン周期を画素の大きさを単位とする整数部と小数部とに分けた場合の小数部）に対する補間演算を行い、図１（ｅ）に示すような適切な参照画像を求める手法が開示されている。この手法により、被検査画像および参照画像から図１（ｆ）に示す差分画像が求められ、エッジ部における欠陥の疑似検出が抑制される。
【０００４】
また、特開平７−１５９３４４号公報では、自己相関関数を用いて精度よくパターン周期を求める手法が開示されている。この手法では、まず、図２（ａ）に示す被検査画像に対して第１の自己相関関数を求め、図２（ｂ）に示すように、自己相関関数のピークに対応する画素数（シフト量とも呼ばれる。）Ｐ１が検出される。また、画素数Ｐ１に隣接する画素数Ｐ０，Ｐ２のうち自己相関関数の値がピーク値に近い画素数Ｐ０を特定し、画素数Ｐ０，Ｐ１の位置をそれぞれｎ倍した位置に挟まれる範囲において、第２の自己相関関数がさらに求められる。そして、求められた自己相関関数のピークに対応する画素数をｎで除することにより、１／ｎ画素単位でのパターン周期が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体ウエハ等の微細パターンの検査において被検査画像を取得する際には、電子ビームを用いた撮像が行われる場合があり、電子ビームによる撮像ではチャージアップによる画像の歪みが発生することがある。このような画像では、歪みが発生した位置において見かけ上のパターン周期が変化してしまう。また、シャドウマスクのパターンのように端部において局所的にパターンのピッチが変更される場合がある。
【０００６】
一方、特開平７−１５９３４４号公報に開示された手法では、例えば、０．１画素単位で高精度にパターン周期を算出するには１０周期に相当する被検査画像が必要となる。したがって、上記のようにパターン周期が局所的な範囲（例えば、パターン周期の数が９以下の範囲）において変化する場合には、その範囲における高精度なパターン周期を求めることが困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周期性を有する様々なパターンにおいて高精度に周期を算出し、欠陥を適切に検出することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、対象物画像のデータを記憶する記憶部と、対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する周期データ取得手段と、最大エントロピー法によるスペクトル解析により周期データの周期を算出するする周期算出手段と、被検査画像中の被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する画素値生成手段と、被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン検査装置であって、前記周期データ取得手段が、被検査画像中に所定方向に並ぶ画素の値を加算することにより、前記所定方向に垂直な方向に関する周期を有するデータを生成する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン検査装置であって、周期データが有する周期の数が９以下である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン検査装置であって、前記画素値生成手段が、被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の３以上の画素から複数の画素を選択し、選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、対象物画像のデータを記憶する記憶部と、対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像のパターンの周期を算出するする周期算出手段と、被検査画像中の被検査画素から所定の距離だけ離れた位置近傍の３以上の画素の値を取得する画素値取得手段と、前記周期算出手段により求められた周期に基づいて取得された３以上の画素のうち複数の画素を選択する選択手段と、選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成する画素値生成手段と、被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段とを備える。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のパターン検査装置であって、前記画素値取得手段が、被検査画像の画素値が順次入力される複数のラインメモリであり、前記選択手段が、前記複数のラインメモリからの出力のうちの２つを選択する選択回路である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査方法であって、対象物から取得された多階調の対象物画像のデータを準備する工程と、前記対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する工程と、最大エントロピー法によるスペクトル解析により前記周期データの周期を算出する工程と、前記被検査画像中の被検査画素から前記周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する工程と、前記被検査画素の値と前記参照画素値とを比較することにより判定を行う工程とを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の第１の実施の形態に係る検査装置１の構成を示す図である。検査装置１は、半導体基板（以下、「基板」という。）９上の周期性を有するパターンを検査する装置であり、基板９上の所定の領域を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部２、基板９を保持するステージ３、および、撮像部２に対してステージ３を相対的に移動するステージ駆動部３１を有する。
【００１６】
撮像部２は、照明光を出射する照明部２１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系２２、および、光学系２２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像デバイス２３を有する。ステージ駆動部３１はステージ３を図３中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構３２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構３３を有する。Ｘ方向移動機構３２はモータ３２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ３２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構３３がガイドレール３２２に沿って図３中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構３３もＸ方向移動機構３２と同様の構成となっており、モータ３３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ３がガイドレール３３２に沿ってＹ方向に移動する。
【００１７】
検査装置１は、電気的回路により構成される検査出力部４、および、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されたコンピュータ５さらに有する。検査出力部４は撮像部２から対象物画像を示すデータを取得して画素毎に欠陥の判定を行い、コンピュータ５は、欠陥の判定に利用されるパターン周期の算出を行うとともに、検査装置１の他の構成を制御する制御部としての役割を担う。
【００１８】
図４は検査出力部４の構成およびコンピュータ５のＣＰＵがメモリ中のプログラムに従って演算処理を行うことにより実現される機能構成を示す図である。また、図５は検査装置１が被検査画像に対する欠陥の判定を行う処理の流れを示す図である。以下、検査出力部４の構成およびコンピュータ５の機能構成について説明しつつ、検査装置１が欠陥の判定を行う処理について説明を行う。
【００１９】
検査装置１では、コンピュータ５がステージ駆動部３１を制御して撮像部２の撮像位置を基板９上の所定の位置（例えば、ＬＳＩのパターン中の周期性を有するセル領域上の位置）へと相対的に移動し、撮像部２によって撮像された対象物画像のデータが検査出力部４の画像メモリ４１に記憶されて準備される（ステップＳ１１）。画像メモリ４１では対象物画像中の検査対象領域が被検査画像として取扱可能に特定される。例えば、図６（ａ）に示す対象物画像６１のデータが撮像部２により取得され、対象物画像６１の一部である被検査画像６２が特定される。なお、図６（ａ）では被検査画像６２のみにパターンを付しており、被検査画像６２は図６（ａ）中のＹ方向に周期性を有した画像であるものとする。また、以下の説明では、被検査画像６２のパターンのＹ方向に対する周期は一定ではなく、僅かに変化しているものとする。
【００２０】
続いて、コンピュータ５の各機能構成により実現される周期算出処理により、被検査画像６２中のパターンの複数の周期（すなわち、Ｙ方向に対する複数の位置おけるパターン周期）が求められ、コンピュータ５の記憶部５３に周期テーブル５３１として記憶される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２における周期算出処理については、欠陥判定処理の説明後に詳述する。
【００２１】
周期テーブル５３１が作成されると、被検査画像６２の画素値が画像メモリ４１からＴラインメモリ４２および比較検査部４５に順次出力される。ただし、被検査画像６２の画素値は、図６（ａ）中のＸ方向に並ぶ画素群（以下、「ライン」という。）のうち（−Ｙ）側のラインの画素値が（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向かって順に出力され、１ライン分の画素値の出力が終了する毎に（＋Ｙ）側に隣接する次のラインの画素値が（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向かって順次出力されるものとする。
【００２２】
Ｔラインメモリ４２は、Ｔライン分に相当する画素値を記憶するラインメモリであり、Ｔライン分を超える画素値がＴラインメモリ４２へと入力されると、最初に入力された画素値が少数補間演算部４４および１ラインメモリ４３へと順次出力される。１ラインメモリ４３ではＴラインメモリ４２から入力された画素値が１ライン分だけ蓄積され、１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４へと画素値が出力される。
【００２３】
これにより、画像メモリ４１から順次出力される被検査画像６２の画素値をＴラインだけ遅延した画素値、および、（Ｔ＋１）ラインだけ遅延した画素値が、それぞれＴラインメモリ４２および１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４に入力される。換言すれば、画像メモリ４１から１つの画素値が出力される際に、Ｔライン先行して画像メモリ４１から出力された画素値、および（Ｔ＋１）ライン先行して画像メモリ４１から出力された画素値が複数のラインメモリを用いて取得され、少数補間演算部４４に入力される。
【００２４】
例えば、Ｔラインメモリ４２が２６ライン分の画素値を記憶する場合には、画像メモリ４１から出力される画素値よりも２６ラインだけ先行して出力された画素値および２７ラインだけ先行して出力された画素値がそれぞれＴラインメモリ４２および１ラインメモリ４３から少数補間演算部４４に入力される。
【００２５】
なお、Ｔラインメモリ４２のライン数Ｔは、コンピュータ５により求められるパターン周期がＴ画素から（Ｔ＋１）画素の間（すなわち、Ｔ画素分の長さから（Ｔ＋１）画素分の長さの間）であることを前提として設定されている。
【００２６】
一方、記憶部５３の周期テーブル５３１では、パターン周期が画素の大きさを単位とする整数部と、画素の大きさによる剰余である小数部とに分けられている。被検査画像６２中の１つの画素が特定されて１つの画素値が画像メモリ４１から出力される際には（ステップＳ１３）、画素値に対応するパターン周期の小数部が周期テーブル５３１から取り出されて少数補間演算部４４に入力される（ステップＳ１４）。例えば、周期テーブル５３１中の対応するパターン周期が２６．６画素である場合には、少数補間演算部４４にパターン周期の小数部である０．６画素を示すデータが入力される。
【００２７】
少数補間演算部４４では、Ｔラインメモリ４２からの画素値および１ラインメモリ４３からの画素値が小数部に基づいて線形補間され、参照画素値が生成される（ステップＳ１５）。上記例の場合、被検査画像６２の画素から２６ラインだけ離れた画素の値と２７ラインだけ離れた画素の値とを２対３の割合で足し合わせて２６．６ライン離れた画素の値が参照画素値として生成される。参照画素値は比較検査部４５へと出力される。
【００２８】
比較検査部４５は、被検査画像６２の画素値と参照画素値とから差分絶対値を求め（ステップＳ１６）、予め設定されたしきい値に基づいて、欠陥または非欠陥（すなわち、正常）の判定が行われる（ステップＳ１７）。判定結果はコンピュータ５へと出力され、記憶部５３に記憶される。
【００２９】
以上の処理が画像メモリ４１から順次出力される各画素値に対して繰り返され（ステップＳ１８）、検査装置１では被検査画像６２の各画素に対する欠陥の判定結果が検査結果データ５３２として記憶部５３に記憶される。なお、検査結果は欠陥または非欠陥を示す２値化画像としてコンピュータ５の表示部に表示されてもよい。
【００３０】
次に、前述のステップＳ１２における周期算出処理について説明を行う。図７は検査装置１の周期算出処理の流れを示す図である。
【００３１】
まず、被検査画像６２のデータが画像メモリ４１からコンピュータ５に出力され、コンピュータ５の周期データ取得部５１において、被検査画像６２のライン方向に並ぶ画素の画素値を加算することにより、ライン方向に垂直な方向に関する周期を有する周期データが生成される（ステップＳ２１）。例えば、図６（ｂ）に示すように被検査画像６２の各画素値をライン方向（すなわち、Ｘ方向）に足し合わせることにより、パターンの周期に対応した周期を有する周期データ６３が生成される。これにより、被検査画像６２のノイズ等の影響を低減した周期データ６３が生成される。なお、前述のように被検査画像６２はＹ方向に関してパターン周期が僅かに変動しており（局所的な変動であってもよい。）、周期データ６３においても周期が僅かに変動している。
【００３２】
被検査画像６２には、予めパターン周期を求める際の基準となるラインが数ライン毎に複数定められており、周期データ６３が生成されると、周期算出部５２においてパターン周期を算出するための１つのラインが特定される（ステップＳ２２）。さらに、特定されたライン近傍の予め決められた範囲（例えば、３〜４周期に相当する範囲）が周期データ６３から抽出され、周期算出部５２は最大エントロピー法によるスペクトル解析により特定されたライン近傍のパターン周期を算出する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【００３３】
最大エントロピー法によるスペクトル解析とは、有限な測定データから、それだけでは測定不可能な大きなラグをもつ自己相関関数を、情報エントロピーが最大となるように推定することにより、スペクトル推定を行うことである。この解析手法では、時系列データに対して自己回帰モデルを仮定し、時系列データの自己相関関数を用いて自己回帰モデルの係数を求め、求められた係数を用いてスペクトル推定（パワースペクトルの算出）が行われる。最大エントロピー法によるスペクトル解析の基本原理は１９６７年にＢｕｒｇにより提案され、その後、様々な研究がなされている。
【００３４】
例えば、Ｎ． Ａｎｄｅｒｓｅｎによる「Ｏｎ ｔｈｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｅｎｔｒｏｐｙ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ」（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３９， Ｎｏ．１（Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９７４）， Ｐ．６９−７２）には、自己回帰モデルの係数を効率よく求める手法が開示されている。
【００３５】
また、パワースペクトルを求める際、自己回帰モデルの次数の決定がスペクトル推定の精度に大きく影響する。そこで、例えば、Ｈｉｒｏｔｕｇｕ Ａｋａｉｋｅによる「Ｆｉｔｔｉｎｇ Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ」（Ａｎｎ． Ｉｎｓｔ． Ｓｔａｔｉｓｔ． Ｍａｔｈ．， Ｖｏｌ．２１， ｐｐ２４３−ｐｐ２４９（１９６９ａ））では、自己回帰モデルの次数を、ＦＰＥ（Ｆｉｎａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ）が最小となるように決定する手法が紹介されている。
【００３６】
図８（ａ）ないし（ｅ）は、最大エントロピー法によるスペクトル解析の一例を示す図である。図８（ａ）に示すように余弦波にノイズを付加したような波形（時系列データ）に対しては、図８（ｂ）に示すＦＰＥのグラフが求められる。図８（ｂ）のグラフにおいて、横軸は自己回帰モデルの次数を示し、縦軸はＦＰＥを示す。図８（ｃ）は図８（ｂ）の一部を縦軸方向に拡大して示す図であり、ＦＰＥが最小となる次数ｍ１が最適な次数として決定される様子を示している（ステップＳ２３）。続いて、求められた次数ｍ１を適用することにより、図８（ｄ）に示すパワースペクトルＰ（ｆ）が得られる。図８（ｅ）は図８（ｄ）の一部を横軸方向に拡大し、縦軸方向に縮小して上方向に移動した図である。図８（ｅ）に示すように、パワースペクトルＰ（ｆ）が最大となる周波数ｆ１から図８（ａ）の波形の周期が求められる（ステップＳ２４）。
【００３７】
以上のように、最大エントロピー法によるスペクトル解析では有限区間から正確にパワースペクトルを求めることができる。パワースペクトルは連続関数として求められるため、無限のピーク分解能を有し、さらに、周期データ６３がノイズや撮像時の輝度変動等の影響を受けている場合であっても、高精度に周期を求めることができる。また、最大エントロピー法によるスペクトル解析では、周期データ６３中の９周期以下に相当する範囲のデータであっても、高精度なパターン周期を算出することができる。なお、周期データ６３中の１周期以下に相当する範囲のデータによりパターン周期を求めることも可能であるが、経験的には３〜４周期に相当する範囲のデータにより、安定して高精度なパターン周期を求めることができる。
【００３８】
１つのラインを基準とするパターン周期が求められると、周期テーブル５３１にパターン周期がラインの位置（Ｙ座標）（または、パターン周期が適用されるＹ座標の範囲）とともに書き込まれる（ステップＳ２５）。コンピュータ５は、次にパターン周期を求める基準となるラインが存在するか否かを確認し、存在する場合にはステップＳ２２〜Ｓ２５を繰返す。全ての求められるべきパターン周期が取得されると、図５のステップＳ１３へと進む（ステップＳ２６）。なお、全てのラインがパターン周期を求める際の基準とされてもよい。
【００３９】
以上のように、検査装置１では最大エントロピー法によるスペクトル解析により、被検査画像６２のノイズの影響や撮像時に輝度の変動等が生じた場合であっても、被検査画像６２中のパターン周期が高精度に求められる。また、検査装置１では周期データ６３中の数周期に対応するデータのみでパターン周期の算出が可能であるため、被検査画像６２中のパターンの周期が被検査画像６２中の様々な位置で異なる（あるいは、局所的に変動している）場合であっても、被検査画像６２中の（Ｙ方向に関する）複数の位置におけるパターン周期を高精度に求めることができる。その結果、参照画素値の生成および欠陥判定が適切に行われ、欠陥の疑似検出を抑制することができる。
【００４０】
図９は本発明の第２の実施の形態に係る検査装置１の検査出力部４ａの構成を示す図である。図９に示す検査出力部４ａでは、３つの１ラインメモリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃおよび選択回路であるマルチプレクサ４６が設けられる。他の構成は第１の実施の形態と同様であり、同符号を付している。
【００４１】
検査出力部４ａを有する検査装置１が欠陥判定の処理を行う際には、まず、第１の実施の形態と同様に、被検査画像を含む対象物画像のデータが画像メモリ４１に保存され、周期テーブル５３１が作成される（図４参照）。
【００４２】
周期テーブル５３１が作成されると、画像メモリ４１に記憶された被検査画像の画素値がＴラインメモリ４２および比較検査部４５に出力され、Ｔライン分の画素値がＴラインメモリ４２に記憶される。さらに、第１の実施の形態と同様に、１ラインメモリ４３ａに１ライン分の画素値が記憶されるとともに、１ラインメモリ４３ｂおよび１ラインメモリ４３ｃにも、それぞれ１ライン分の画素値が記憶される。
【００４３】
これにより、画像メモリ４１から出力される被検査画像の画素値に対して、Ｔラインだけ先行して画像メモリ４１から出力された画素値がＴラインメモリ４２から出力され、（Ｔ＋１）ライン、（Ｔ＋２）ラインおよび（Ｔ＋３）ラインだけ先行して出力された画素値が１ラインメモリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃからそれぞれマルチプレクサ４６に出力される。換言すれば、検査対象となる画素からＴライン、（Ｔ＋１）ライン、（Ｔ＋２）ラインおよび（Ｔ＋３）ラインだけ離れた位置の画素の値が複数のラインメモリにより取得されてマルチプレクサ４６に入力される。
【００４４】
マルチプレクサ４６には、画像メモリ４１から出力された画素値に対応するパターン周期の整数部を示すデータが、コンピュータ５の周期テーブル５３１から入力され、マルチプレクサ４６は入力されたデータに基づいて、Ｔラインメモリ４２および１ラインメモリ４３ａ〜４３ｃからの４つの画素値のうち２つを選択する。具体的には、周期テーブル５３１が示すパターン周期が２６．６画素であり、Ｔラインメモリ４２が２４ライン分の画素値を記憶する場合には、マルチプレクサ４６は、１ラインメモリ４３ｂから出力された画素値（画像メモリ４１からの画素値から２６ライン分離れた位置の画素値）、および、１ラインメモリ４３ｃから出力された画素値（画像メモリ４１からの画素値から２７ライン分離れた位置の画素値）を選択し、選択された２つの画素値が少数補間演算部４４へと出力される。
【００４５】
少数補間演算部４４では、第１の実施の形態と同様に、入力された画素値を線形補間して参照画素値を求め、比較検査部４５へと出力する。比較検査部４５において、画像メモリ４１から出力された被検査画像６２の画素値と参照画素値との差分絶対値が算出され、所定のしきい値に基づいて欠陥の判定が行われる。
【００４６】
以上のように、第２の実施の形態に係る検査装置１では、画像メモリ４１から出力される画素値に対応する画素の位置からパターン周期だけ離れた位置近傍の画素値を出力するＴラインメモリ４２および複数の１ラインメモリ４３ａ〜４３ｃを有し、パターン周期に基づいてこれらのラインメモリからの複数の画素値の一部が選択され、選択された画素値を補間して参照画素値が生成される。これにより、被検査画像の周期の変動が１画素以上であっても対応する参照画素値を生成することができ、適切な欠陥判定を行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４８】
例えば、検査出力部４の各構成はコンピュータ５によりソフトウェア的に実現されてもよい。この場合、判定の前に被検査画像の各画素に対応する参照画素値を求めて参照画像を生成し、被検査画像と参照画像との差分画像に基づいて各画素の欠陥の判定が行われてもよい。
【００４９】
周期データ６３は、必ずしもライン方向に並ぶ全ての画素を足し合わせることにより生成される必要はなく、一部の画素が足し合わされるだけであってもよい。また、ノイズ等の影響がない適切な被検査画像のデータが撮像部２により取得される場合には、ライン方向に垂直な方向に並ぶ一列の画素群の画素値が周期データとされてもよい。さらに、ノイズ成分を取り除く等のために画像処理した被検査画像に基づいて周期データ６３が生成されてもよい。このように、周期データ６３は被検査画像の周期に応じた周期を有するものであれば様々な手法により生成されてよい。
【００５０】
上記第２の実施の形態では、４つの画素値がマルチプレクサ４６に入力されるが、マルチプレクサ４６に入力される画素値の数はパターン周期の変動の程度に応じて３以上の任意の数とされてよい。
【００５１】
少数補間演算部４４では線形補間以外の補間処理が行われてもよく、参照画素値は３以上の画素値を補間することにより求められてもよい。この場合、第２の実施の形態ではマルチプレクサ４６により３以上の画素値の選択が行われる。さらに、参照画素値は、検査対象となる画素からパターン周期のｎ倍（ただし、ｎは整数）だけ離れた位置近傍の複数の画素値から求められてもよい。その場合、例えば、第１の実施の形態においてＴラインメモリ４２は（Ｔ×ｎ）ライン分のラインメモリに置き換えられる。
【００５２】
上記実施の形態では、半導体の基板９に対して欠陥検査が行われるが、検査装置１は、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成された周期性を有するパターンの検査にも利用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１ないし４、並びに、請求項７の発明では、最大エントロピー法によるスペクトル解析により高精度にパターンの周期が求められ、適切な欠陥判定を行うことができる。また、請求項２の発明では、適切な周期データが生成される。
【００５４】
請求項４ないし６の発明では、周期の変動が１画素以上である被検査画像の各画素値に対する参照画素値を生成することができ、適切な欠陥判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｄ）は被検査画像を示す図であり、（ｂ）および（ｅ）は参照画像を示す図であり、（ｃ）および（ｆ）は差分画像を示す図である。
【図２】（ａ）は被検査画像を示す図であり、（ｂ）は自己相関関数を示す図である。
【図３】検査装置の概略構成を示す図である。
【図４】検査出力部の構成およびコンピュータの機能構成を示す図である。
【図５】欠陥判定の処理の流れを示す図である。
【図６】（ａ）は対象物画像を示す図であり、（ｂ）は周期データが生成される様子を説明するための図である。
【図７】周期算出処理の流れを示す図である。
【図８】（ａ）ないし（ｅ）は最大エントロピー法によるスペクトル解析により周期が算出される様子を説明するための図である。
【図９】第２の実施の形態に係る検査出力部を示す図である。
【符号の説明】
１ 検査装置
２ 撮像部
９ 基板
４１ 画像メモリ
５１ 周期データ取得部
５２ 周期算出部
６１ 対象物画像
６２ 被検査画像
６３ 周期データ
４２ Ｔラインメモリ
４３，４３ａ〜４３ｃ １ラインメモリ
４４ 少数補間演算部
４５ 比較検査部
４６ マルチプレクサ
Ｓ１１，Ｓ１５〜Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２４，Ｓ２５ ステップ
Claims (7)
- 対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、
対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、
対象物画像のデータを記憶する記憶部と、
対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する周期データ取得手段と、
最大エントロピー法によるスペクトル解析により周期データの周期を算出するする周期算出手段と、
被検査画像中の被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する画素値生成手段と、
被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項１に記載のパターン検査装置であって、
前記周期データ取得手段が、被検査画像中に所定方向に並ぶ画素の値を加算することにより、前記所定方向に垂直な方向に関する周期を有するデータを生成することを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項１または２に記載のパターン検査装置であって、
周期データが有する周期の数が９以下であることを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン検査装置であって、
前記画素値生成手段が、被検査画素から周期の整数倍だけ離れた位置近傍の３以上の画素から複数の画素を選択し、選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成することを特徴とするパターン検査装置。 - 対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査装置であって、
対象物を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部と、
対象物画像のデータを記憶する記憶部と、
対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像のパターンの周期を算出するする周期算出手段と、
被検査画像中の被検査画素から所定の距離だけ離れた位置近傍の３以上の画素の値を取得する画素値取得手段と、
前記周期算出手段により求められた周期に基づいて取得された３以上の画素のうち複数の画素を選択する選択手段と、
選択された複数の画素の値を補間して参照画素値を生成する画素値生成手段と、
被検査画素の値と参照画素値とを比較することにより判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項５に記載のパターン検査装置であって、
前記画素値取得手段が、被検査画像の画素値が順次入力される複数のラインメモリであり、前記選択手段が、前記複数のラインメモリからの出力のうちの２つを選択する選択回路であることを特徴とするパターン検査装置。 - 対象物上の周期性を有するパターンの検査を行うパターン検査方法であって、
対象物から取得された多階調の対象物画像のデータを準備する工程と、
前記対象物画像中の少なくとも一部である被検査画像からパターンの周期性に応じた周期を有する周期データを取得する工程と、
最大エントロピー法によるスペクトル解析により前記周期データの周期を算出する工程と、
前記被検査画像中の被検査画素から前記周期の整数倍だけ離れた位置近傍の複数の画素の値に基づいて参照画素値を生成する工程と、
前記被検査画素の値と前記参照画素値とを比較することにより判定を行う工程と、
を有することを特徴とするパターン検査方法。
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP1674508A1 (en) | 2004-12-22 | 2006-06-28 | Asahi Glass Company, Limited | Electrolyte membrane, process for its production and membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells |
| WO2006073155A1 (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Nec Corporation | パターン欠陥検査のための装置、その方法及びそのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| JP2008508622A (ja) * | 2004-08-05 | 2008-03-21 | アイコス ビジョン システムズ エヌ ブイ | 表面検査方法 |
| WO2012035852A1 (ja) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及びその装置 |
| KR101328512B1 (ko) | 2011-08-17 | 2013-11-13 | 주식회사 쎄크 | 웨이퍼 패턴 검사장치 및 검사방법 |
| CN110579477A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | Hb技术有限公司 | 自动修复系统的缺陷检测装置及方法 |
| CN115393303A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-25 | 上海精积微半导体技术有限公司 | 周期性结构的周期提取方法及晶圆缺陷检测方法 |
-
2002
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008508622A (ja) * | 2004-08-05 | 2008-03-21 | アイコス ビジョン システムズ エヌ ブイ | 表面検査方法 |
| EP1674508A1 (en) | 2004-12-22 | 2006-06-28 | Asahi Glass Company, Limited | Electrolyte membrane, process for its production and membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells |
| JP5146797B2 (ja) * | 2005-01-05 | 2013-02-20 | 日本電気株式会社 | パターン欠陥検査のための装置、その方法及びそのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| JPWO2006073155A1 (ja) * | 2005-01-05 | 2008-08-07 | 日本電気株式会社 | パターン欠陥検査のための装置、その方法及びそのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| WO2006073155A1 (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Nec Corporation | パターン欠陥検査のための装置、その方法及びそのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| US8391588B2 (en) | 2005-01-05 | 2013-03-05 | Nec Corporation | Apparatus for examining pattern defects, a method thereof, and a computer-readable recording medium having recorded therein a program thereof |
| WO2012035852A1 (ja) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及びその装置 |
| JP2012063209A (ja) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査方法及びその装置 |
| KR101328512B1 (ko) | 2011-08-17 | 2013-11-13 | 주식회사 쎄크 | 웨이퍼 패턴 검사장치 및 검사방법 |
| CN110579477A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | Hb技术有限公司 | 自动修复系统的缺陷检测装置及方法 |
| CN110579477B (zh) * | 2018-06-11 | 2022-06-07 | Hb技术有限公司 | 自动修复系统的缺陷检测装置及方法 |
| CN115393303A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-25 | 上海精积微半导体技术有限公司 | 周期性结构的周期提取方法及晶圆缺陷检测方法 |
| CN115393303B (zh) * | 2022-08-17 | 2023-11-17 | 上海精积微半导体技术有限公司 | 周期性结构的周期提取方法及晶圆缺陷检测方法 |
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