JP2008224790A - 試料検査装置、及び、試料検査方法 - Google Patents

試料検査装置、及び、試料検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高速な試料検査を提供すること。
【解決手段】被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して測定パターンデータを取得する測定パターンデータ取得装置と、被検査試料の設計データから複数層の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成装置と、透過光又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成装置と、合成パターンデータの画素が抽出された展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する層識別データ生成装置と、合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成装置と、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較装置とを備え被検査試料を検査する試料検査装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、被検査試料のパターン欠陥を検査するパターン検査技術に係わり、例えば、半導体素子や液晶ディスプレイ(LCD)を製作するときに使用されるリソグラフィ用転写マスク、或いは半導体基板や液晶基板などに形成された極小パターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査に関するものである。
近年、大規模集積装置(LSI)や大面積LCDを製作するときに使用されるフォトマスクの欠陥を、短時間かつ高精度に検査する試料検査装置の開発が求められている。この種の試料検査装置では、顕微鏡と同様な光学系を用いて転写用マスク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、得られた測定パターンデータと、このパターンに対応する設計データとを比較することにより、検査が行われている。
被検査試料の設計データは、展開パターンデータに変換され、リサイズ処理と、コーナー丸め処理が施される。リサイズ処理と、コーナー丸め処理が施されたデータは、適当なフィルタ処理が施されて光学像と同等の画像に変換され、基準パターンデータとして比較装置へ送られる。そして、基準パターンデータと測定パターンデータとが適切なアルゴリズムに従って比較され、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定される。
従来の試料検査装置では、例えば、トライトーン型位相シフトマスクやレベンソン型位相シフトマスクのような2層データを用いて作成される多層マスクのダイツーデータベース比較検査のための参照画像(基準パターンデータ)を生成する方法が提案されている(特許文献1)。この方法では、2層データの各層ごとに、それぞれリサイズ処理やコーナー丸め処理を施さなければならないため、処理時間が倍増してしまうという問題がある。また、処理装置を高速化させる際の装置規模の増大が懸念されている。
特開2006−268341号公報
(1)本発明は、高速な試料検査を提供することにある。
(2)また、本発明は、展開パターンの複数の層数に依存しないで、欠陥検査処理時間を短縮することにある。
(1)本発明の一態様のパターンを有する被検査試料を検査する試料検査装置は、被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して測定パターンデータを取得する測定パターンデータ取得装置と、被検査試料の設計データから複数の層の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成装置と、透過光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータ、又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成装置と、合成パターンデータの画素が抽出された展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する層識別データ生成装置と、合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成装置と、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較装置と、を備える。
(2)また、本発明の一態様のパターンを有する被検査試料を検査する試料検査方法は、被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して測定パターンデータを取得する測定パターンデータ取得ステップと、被検査試料の設計データから複数の層の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成ステップと、透過光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータ、又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成ステップと、合成パターンデータの画素が抽出された展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する層識別データ生成ステップと、合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成ステップと、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較ステップと、を有する。
(1)本発明は、試料検査装置の検査時間を低減することができる。
(2)また、本発明は、展開パターンの複数の層数に依存しないで、欠陥検査処理時間を短縮することができる。
以下、本発明の実施形態による試料検査装置、及び試料検査方法について説明する。試料検査装置及び試料検査方法は、レチクルなどの検査対象試料に形成されたパターンの欠陥を検査するものである。本発明の概要は、複数の層の展開パターンデータを1つに合成(圧縮)した合成パターンデータと、合成パターンデータの各画素の層番号を示す層識別データ(IDデータ)とを生成し、合成パターンデータから抽出(解凍)した特定の層のパターンデータに対してリサイズ処理など基準パターンデータの作成に必要な処理を施すものである。
(試料検査装置)
図1は、第1の実施形態の試料検査装置の構成を示すブロック図である。試料検査装置は、ホスト計算機20と、被検査試料のパターンに対応した測定パターンデータを生成する測定パターンデータ取得装置50と、設計データから複数の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成装置26、複数の展開パターンデータを合成して合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成装置28、合成パターンデータにおける展開パターンデータの層を表す層識別データを生成する層識別データ生成装置30、合成パターンデータから検査基準となる基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成装置32と、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較装置70と、設計データや測定パターンデータなどを保存するデータメモリなどの記憶装置24などを備えている。試料検査装置は、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較して、被検査試料のパターンの欠陥を検査するものである。
(試料検査方法)
図2は、パターンを有する被検査試料を検査する試料検査方法の手順を示している。先ず、測定パターンデータ取得処理ステップ(工程S1)は、被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して光学データの測定パターンデータを取得する。展開パターンデータ生成処理ステップ(工程S2)は、記憶装置24に格納された被検査試料の設計データ(CADデータ)から複数の層からなる展開パターンデータを生成する。合成パターンデータ生成処理ステップ(工程S3)は、透過光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータ、又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する。層識別データ生成処理ステップ(工程S4)は、合成パターンデータの画素が抽出された展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する。基準パターンデータ生成処理ステップ(工程S5)は、合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する。詳しくは、基準パターンデータ生成処理ステップ(工程S5)は、層データ抽出処理(工程S51)と、層データに対してリサイズ処理(工程S52)、コーナー丸め処理(工程S53)、光学フィルタ処理な(工程S54)の少なくともいずれかのステップを行うことができる。比較処理ステップ(工程S6)は、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較処理する。
(測定パターンデータ取得装置)
測定パターンデータ取得装置50は、図1において、光源52、被検査試料56を載置する試料ステージ60、試料ステージ60を駆動するXYθモータ58、被検査試料56に光を照射する集光光学系54、被検査試料56のパターンに対応した光学像を取得する拡大光学系62、光学像を電気信号に変換する光電変換装置64、光電変換されたアナログ信号をデジタル信号からなる測定パターンデータに変換するセンサ装置66、試料ステージ60の制御を行うステージ制御装置22などから構成されている。
被検査試料56は、オートローダ機構(図示していない)により試料ステージ60上に自動的に供給され、検査終了後に自動的に排他される。試料ステージ60の上方は、光学および集光レンズからなる集光光学系54が配置されている。光源52からの光は集光レンズを介して被検査試料56を照射する。被検査試料56の下方には、拡大光学系62および光電変換装置62が配置されている。そして、露光用マスク、レチクルなどの被検査試料56を透過した透過光が、拡大光学系62を介して光電変換装置64の受光面に結像照射される。拡大光学系64は、圧電素子等のフォーカス調整装置(図示していない)で自動的に焦点調整が行われる。
試料ステージ60は、3軸(X−Y−θ)モータ58により、X方向及びY方向に移動でき、かつθ方向に回転できるようになっている。X方向にはXモータで、Y方向にはYモータで、θ方向にはθモータで駆動制御される。ここでは、Xモータ、Yモータ、θモータはステップモータを用いている。3軸(X−Y−θ)モータ58は、ステージ制御装置22により制御される。ステージ制御装置22は、ホスト計算機20から受けた指令に従って3軸(X−Y−θ)モータ58を制御する。
光電変換装置64には、フォトダイオードアレイ、CCD装置などが使用される。フォトダイオードアレイは、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。ステージ制御装置22は、試料ステージ60をX軸方向に連続的に移動させることにより、光電変換装置64は、被検査試料56の被検査パターン(測定パターン)に対応した測定信号を検出する。
この測定信号は、センサ装置66でデジタルデータに変換され、整列された後、測定パターンデータとして比較装置70に送られる。測定パターンデータは、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している。この測定パターンデータは、クロック周波数に同期して光電変換装置64から読み出され、適当なデータ並び替えを経て、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。なお、図1では、被検査試料56の透過光を測定しているが、一般に使用されている反射光を測定する装置を使用しても良い。
(展開パターンデータ生成装置と方法)
展開パターンデータ生成装置26は、記憶装置24のデータメモリから読み出された被検査試料56の設計データを読み出して、この設計データから複数の描画データである展開パターンデータを生成する。ここで、複数の展開パターンデータは、説明の都合上、複数の層として扱う。複数の展開パターンデータを識別するために、展開パターンデータの層が上下にあると仮定する。展開パターンデータが透過光の場合、展開パターンデータの画素において、透過光の画素の領域が小さい方に相当する程、その展開パターンデータを上層とする。小さい方に相当するとは、電子ビームの照射エリアが狭い方を示している。即ち、被検査試料のパターンの作成に当たって、電子ビームの照射エリアの狭い方が上層の展開パターンデータとなる。反射光も同様である。反射光の場合の展開パターンデータとは、透過光の場合の展開パターンデータを白黒反転したものである。なお、白黒反転とは、各画素データの明暗を反転することであり、各画素が表現可能な最大値から、展開パターンデータの各画素データを引けばよい。白黒反転の求め方の例は、段落番号0045に示されている。
展開パターンデータがn層ある場合、最上層をTn=nとし、次の上層(2番目に上層)をTn−1=n−1とし、次の上層(3番目に上層)をTn−2=n−2とし、最下層をT1=1とし、実質的に透過光がない画素を不透過光の画素とし、T0=0の記号を付する。展開パターンデータが反射光の場合、透過光と同様に、展開パターンデータの画素において、反射光の画素の領域が小さい程、その展開パターンデータを上層とする。展開パターンデータは、画素データでパターンが形成されている。ここで、画素データの表現は、種々の方法が考えられるが、次のように定義して以降の説明を行う。画素データは、8bit(ビット)の整数(0〜255)で表現し、測定パターンデータと対応するように、例えば、光電変換装置72に照射される光の強度が強いほど大きい値にする。透過光が実質的にない画素は、不透過光の画素データとして0と表わす。0とは、コンピュータの処理上、数値で表しているが、本質は記号であり、ゼロ0より大きな値を使用することもできる。なお、被検査試料64は、フォトマスクやレチクルなどパターンを有するものであれば良く、例えば、多層位相シフトマスクがある。
(合成パターンデータ生成装置と方法)
合成パターンデータ生成装置28は、複数の展開パターンデータを受信して、合成パターンデータを生成するものである。合成パターンデータ生成装置28は、具体的には、複数の層の展開パターンデータの全ての画素に注目し、次のような処理を行う。各層の同座標の画素データを参照して、いずれかの層の画素データが不透過光の画素(0)でない場合には、上層の画素データを選択する。画素の値が画素データ(0)であれば、2番目に上層の画素を抽出し、更に、その画素の値が画素データ(0)であれば、3番目に上層の画素を抽出するように、繰り返して、画素の値が画素データ(0)でない画素を抽出する。透過光の画素が1層だけの場合、その層の同座標の画素を抽出する。いずれの層の画素データも不透過光の画素データ(0)である場合には、不透過光の画素データ(0)を選択する。このようにして、選択された画素データが合成パターンデータとして生成される。尚、展開パターンデータが1種類の場合には、展開パターンデータと合成パターンデータは一致する。尚、送られてくる展開パターンデータが、何層目のものであるかについては、設計データに示されており、データ転送経路、データフォーマット等から事前に知り得る情報である。
(層識別データ生成装置と方法)
層識別データ生成装置30は、合成パターンデータ生成と同時に、合成パターンデータの画素ごとに層を示す記号を、層識別データとして生成する。層識別データは、合成パターンデータの画素が抽出された、展開パターンデータの層を示すものである。具体的には、各層の同座標の画素データを参照して、いずれかの層の画素データが不透過光の画素(0)でない場合には、透過光の画素データのうちで、上層の層番号nを選択する。いずれの層の画素データも不透過光の画素である場合には、0とする。このようにして、選択された値が層識別データとして生成される。なお、合成パターンデータと層識別データの画素ごとの位置関係は同じである。また、層番号n〜0は、例えば、1画素あたり8bitの整数(−127〜128)で表現できる。
(被検査試料の単純化した例)
図3は、2層構造の被検査試料56の単純化した例を示しており、一例として、基板560はQzの透明基板であり、第1層562はHt膜であり、第2層564はCr膜である。
(合成パターンデータと層識別データの生成例)
図4は、被検査試料56の複数の展開パターンデータ、合成パターンデータと層識別データを示している。図4(A)と(B)は、被検査試料56を製造するための設計データの2層の展開パターンデータを示している。展開パターンデータには、透過光の画素(図では255から64のデータ値)と不透過光の画素(0のデータ値)で示され、8bit(ビット)の整数(0〜255)で表現されている。図4(A)の展開パターンデータは、図4(B)の展開パターンデータより、透過光の画素の領域が小さいので、最上層とし、層番号2(n=2)を付する。図4(B)の展開パターンデータは、次の上層(2番目に上層)とし、層番号1(n=1)を付する。
図4(C)は、第1層と第2層の展開パターンデータの合成パターンデータを示している。合成パターンデータの生成は、第1層と第2層の展開パターンデータの全ての画素に注目し、次のような処理を行う。各層の同座標の画素データを参照して、いずれかの層の画素データが不透過光の画素(0)でない場合には、より上層の画素データを選択する。いずれの層の画素データも不透過光の画素データ(0)である場合には、不透過光の画素データ(0)を選択する。上述したようにより上層の展開パターンデータが優先的に選ばれるので、合成パターンデータは、図4(C)のようになる。例えば、2番目の上層の展開パターン(図4(B))の144に注目すると、最上層の展開パターンの注目画素と同じ座標の画素は、不透過光の画素データ(0)であるので、より上層は144であり、これを選択することになる。
図4(D)は、層識別データを示している。層識別データの生成は、合成パターンデータの画素の層であり、上述したように上層の展開パターンデータが優先的に選ばれるので、層識別データは、図4(D)のようになる。例えば、合成パターン(図4(C))の144の画素は、2番目の上層であるから1となる。
(基準パターンデータ生成装置と方法)
基準パターンデータ生成装置32は、合成パターンデータから測定パターンデータに類似するパターンデータを生成する装置である。基準データ生成装置32は、図1において、層データ抽出装置320、リサイズ処理装置322、コーナー丸め処理装置324、光学フィルタ処理装置326を備えているが、すべてを備えている必要はない。基準データ生成装置32は、合成パターンデータに対して層データ抽出処理を行い、層データを用いてリサイズ処理、コーナー丸め処理、適当なフィルタ処理を施し、光学像と同等の画像に変換し、基準パターンデータを生成する。リサイズ処理は、被検査試料上に形成されたパターンの仕上がり寸法と設計値のずれを補正し、光学像の測定パターンと合うように、パターンのエッジ位置を移動する処理である。コーナー丸め処理は、光学像の測定パターンと合うように、コーナー部分を丸める処理である。
図5は、基準パターンデータ生成の処理の一部である、層データ抽出とその後のリサイズ処理の手順例の例を示している。まず、合成パターンデータと層識別データは、基準パターンデータ生成装置32に入力され(工程S11)、そこで、M×Nのリサイズ用層データが抽出され(工程S12)、リサイズ処理が行われ(工程S13)、この結果により、層識別データの再生成などの手順(工程S14〜S17)が行われる。
(層データ抽出装置と方法)
層データ抽出装置320は、合成パターンデータの全ての画素に注目し、各注目画素を中心として合成パターンデータのM×Nの画素領域と、その画素領域の同座標の層識別データのM×Nの領域とを用いて、M×Nの層データを抽出する。そのために、次のような処理を行う。M×Nの層識別データを参照して、M×Nの座標での最上層番号Uを求める。最上層番号Uである画素データのすべてを抽出する。M×Nの座標でUより下層の画素は、0とする。このようにして、抽出されたデータは配列D[M,N]に格納される。なお、Uとは、M×N内において、第1層〜第n層が存在するならばnとなり、第1層〜第2層が存在するならば2となり、第1層〜第n層が存在しなければ、0とする。
(リサイズ処理装置と方法)
リサイズ処理装置322は、合成パターンデータと測定パターンデータのサイズを合わせる処理であり、例えば合成パターンデータを拡大し(プラスリサイズ)、又は、縮小する(マイナスリサイズ)する。ここでは、合成パターンデータを測定パターンデータのサイズに拡大して合わせる例を示す。
リサイズ処理装置322は、パターンを拡大縮小する処理ならどのような処理でも良く、種々の方法が知られているが、例えば、一例として式(1)のようなリサイズ用のFIRフィルタ係数f(i,j)を用いて行うことができる。工程S13において、式(1)を利用することにより、リサイズ処理後の合成パターンデータDr(s,t)が生成される。なお、注目画素の層識別データを参照してフィルタ係数f(i,j)を変更することで、展開パターンデータの各層ごとに異なるリサイズ量でリサイズ処理が可能である。
Figure 2008224790
ここで、工程S14において、もし、注目画素のリサイズ処理の結果、リサイズ処理後の合成パターンデータDr(s,t)が0より大きいならば、層識別データの再生成に移行し、リサイズ処理後の合成パターンデータに対応する各画素の層識別データを求める(工程S15)。工程S14において、もし、リサイズ処理の結果、Dr(s,t)が0ならば、次のように、層データ抽出装置322で再び層データの抽出を行う。工程S13において、注目画素の層番号U0と、その配列内での2番目の上層番号Uと、Uである画素位置すべてとを求め、U層である画素は、その層の画素データを抽出し、U層より上層の画素は、255として抽出し、U層より下層の画素は0として抽出し、層識別データが0となる画素は0として抽出する。このようにして、再抽出されたデータは配列D[M,N]に格納される。
もし、再びリサイズ処理の結果、Dr(s,t)が0ならば、上述の再データ抽出を繰り返し行う。ただし、再データ抽出が行われるのは、U0≦Uが成立する場合のみである。U0=Uの場合は、リサイズ結果Dr(s,t)が0であっても層識別データ再生成の工程に移行する。層識別データの再生成は、注目画素のリサイズ後の層識別データの生成を行う。
このように、すべての注目画素に対して上述の処理を行う(工程S16)ことで、リサイズ処理後の合成パターンデータと、リサイズ処理後の層識別データが生成される。なお、さらにリサイズ処理が必要な場合(工程S17)は、リサイズ処理後の画素データとリサイズ処理後の層識別データを入力として、上記のデータ抽出工程(工程S12)とリサイズ処理工程(工程S13)と層識別データ再生成工程(工程S15)とを繰り返す(工程S16)。
図6は、本実施形態の層データ抽出(工程S12)とリサイズ処理(工程S13)と層識別データ再生(工程S15)の一例を示す。合成パターンデータを図6(A)とし、その層識別データを図6(B)として考える。M=N=3とし、注目画素が図6(A)の144の画素であるとすると、画素データの3×3の領域は図6(C)、同座標の層識別データの3×3の領域は図6(D)のようになる。上述した方法で画像抽出を行うと、図6(D)内の最上層の層番号Uは2であるので、配列D[3、3]に格納される抽出結果は図6(E)のようになる(工程S12)。この配列DにX方向とY方向のリサイズ量がともに1画素のリサイズ処理を行うと、注目画素の画素データは64となり(工程S13)、注目画素のリサイズ後の層識別データは2となる(工程S15)。以上の処理を、他の画素にも注目して処理を行うと(工程S16)、最終的に図6(F)のようなリサイズ処理後の合成パターンデータと、図6(G)のようなリサイズ処理後の層識別データが得られる。
(リサイズ処理を施した検査結果)
以上述べたように、本実施形態によれば、多層の展開パターンデータのリサイズ処理を施さなければならない画素データ量は、展開パターンデータの層数によらず、常に1層分となるので、層数によらず処理時間が一定になる。例えば、層数が2層の場合、従来方法では2層分の画素データに処理を施していたが、本実施形態では、その半分の1層分の画素データを処理するだけで、従来方法と同等の処理結果が得られる。
(リサイズ処理を施した検査結果)
以上述べたように本実施形態によれば、展開パターンデータの層数によらず、リサイズ処理を施さなければならない画素データ量は、常に1層分となるので、層数によらず処理時間が一定になる。
(コーナー丸め処理装置と方法)
コーナー丸め処理装置324は、コーナー丸め処理と、層識別データ再生成処理などを行うものである。コーナー丸め処理は、合成パターンデータと層識別データとから層データ抽出を行ったデータに対して行っても、又は、リサイズ処理の後の合成パターンデータと層識別データとから層データ抽出を行ったデータに対して行っても良い。コーナー丸め処理は、例えば、式(2)のようなコーナー丸め処理用のFIRフィルタh(i,j)で行われ、コーナー丸め処理後の合成パターンデータDc(s,t)が生成される。ここで、Dr(s,t)はリサイズ後の画素データであるが、リサイズ処理を行わない場合、Dr(s,t)の代わりに、D(s,t)を使用する。なお、リサイズ処理とコーナー丸め処理を1つの式で行うこともできる。
Figure 2008224790
(コーナー丸め処理を施した検査結果)
以上述べたように本実施形態によれば、展開パターンデータの層数によらず、コーナー丸め処理を施さなければならない画素データ量は、常に1層分となるので、層数によらず処理時間が一定になる。
(光学フィルタ処理装置と方法)
光学フィルタ処理装置は、展開パターンデータから得られた合成パターンデータD(s,t)、リサイズ処理後の合成パターンデータDr(s,t)、コーナー丸め処理後の合成パターンデータDc(s,t)、又は、リサイズ処理とコーナー丸め処理後の合成パターンデータDrc(s,t)に対して、例えば光学系のポイントスプレッドファンクション(PSF)を模擬したフィルタ演算を行う。その結果、合成パターンデータから、光学系で取得される像と同質の画像データ(基準パターンデータ)が作成される。フィルタ演算は、例えば式(3)のようなPSF処理用のFIRフィルタg(i,j)で行われ、基準パターンデータDp(s,t)が生成される。
Figure 2008224790
(比較処理)
比較装置70では、基準パターンデータ生成装置32で生成した基準パターンデータと、測定パターンデータ取得装置50で生成した同座標の測定パターンデータとを取り込み、位置合わせをした後に比較処理用の複数のアルゴリズムに従って比較し、所定の差が認められた場合に欠陥と判定する。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。特に言及していない項目については第1の実施形態に準ずるものとする。層識別データの生成では、合成パターンデータの画素ごとの層番号を示す値を、合成パターンデータの下位ビット側(LSB側)に埋め込む。具体的には次のように行う。例えば、最下位の1ビットを層識別データとして使用し、そのビットが0であれば1層を、1であれば2層目を表す場合を考える。もし、画素データが255(2進数では1111 1111)の画素は、値が255(層識別データのビットは0と考えて254とするなどしても構わない)で2層目のデータであることを示す。もし、画素データの値が254(2進数では1111 1110)の画素は、254で1層目のデータを示す。同様にして、さらに層数が増える場合は、使用する下位ビット数を増やすことで対応させる。
次に、層識別データが埋め込まれた合成パターンデータがリサイズ装置16へ送られる。リサイズ装置16では、合成パターンデータの下位ビットに埋め込まれた層識別データを参照して処理を行う。このような構成であっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。特に言及していない項目については第1〜2の実施形態に準ずるものとする。リサイズ量がマイナスの場合(縮小の場合)の合成パターンデータ生成、層識別データ生成、および、リサイズ処理について説明する。具体的には以下のように行う。
(マイナスリサイズ用合成パターンデータ生成)
図7は、マイナスリサイズ用の合成パターンデータ生成と層識別データ生成の手順を示している。合成パターンデータ生成装置28は、複数の層の展開パターンデータを入力する(工程S31)。マイナスリサイズ処理の場合、図7(A)のように、各層の展開パターンデータの白黒反転を行う(工程S32)。白黒反転とは、各画素データの明暗を反転することであり、各画素が表現可能な最大値から、展開パターンデータの各画素データを引けばよい。本実施形態では、画素データを8bit/pixel(0〜255)として考えているので、式(4)で行われる。なお、白黒反転後の画素データは、展開パターンデータの層の上下の関係も反転して考える。つまり、白黒反転後、複数の層の展開パターンデータは、上層と下層が反転する。例えば、白黒反転後、第1層展開パターンデータは、白黒反転後の第2層展開パターンデータよりも上層となる。以下では、このルールを前提に説明する。
Figure 2008224790
白黒反転後の各層の同座標の画素データを参照して、いずれかの層の画素データが0でない場合には、0でない画素データのうちで、最上層のものを選択する。いずれの層の画素データが0である場合には、0を選択する。このようにして、選択された画素データが合成パターンデータとして生成される(工程S33)。
これと同時に、層識別データ生成では、合成パターンデータの画素ごとの層番号を示す値を、層識別データとして生成する。具体的には、各層の同座標の画素データを参照して、いずれかの層の画素データが0でない場合には、0でない画素データのうちで、最上層の層番号を示す値Tnを選択する。いずれの層の画素データが0である場合には、そのことを表す値T0を選択する。このようにして、選択された値が層識別データとして生成される(工程S34)。尚、合成パターンデータと層識別データの画素ごとの位置関係は同じである。
図8に、本実施形態のマイナスリサイズのための合成パターンデータ生成とIDデータ生成の一例を示す。第1層目の展開パターンデータが図8(A)で、第2層目の展開パターンデータが図8(B)となる2層パターンデータで考える。白黒反転させると、図8(A)は、図8(C)となり、図8(B)は、図8(D)となる。図8(C)の展開パターンデータは、最上層で第2層目とする。図8(D)の展開パターンデータは、2番目の上層で第1層目とする。ここで、第1層目の反転展開パターンデータであることを示すIDデータをT1=1とし、第2層目の反転展開パターンデータであることを示すIDデータをT2=2とし、T0=0とする。上層の反転展開パターンデータが優先的に選ばれるので、合成パターンデータは、図8(E)となる。同様にして、IDデータは図8(F)となる。
(マイナスのリサイズ処理)
層データ抽出装置320は、図5の処理フローにおいて、反転された合成パターンデータの全ての画素に注目し、各注目画素を中心として合成パターンデータのM×Nの領域と、同座標の層識別データのM×Nの領域とを用いて、M×Nの層データを抽出する(工程S12)。そのために、次のような処理を行う。M×Nの層識別データを参照して、注目画素の層番号U0と、その配列内での最上層番号Uと、Uである画素位置すべてとを求め、Uである画素はその層の画素データを抽出し、Uより下層の画素は0として抽出し、層識別データがT0となる画素は0として抽出する。このようにして、抽出されたデータは配列D[M,N]に格納される(工程S13)。
リサイズ処理は、第1の実施形態と同様に式(1)で行われる。ここで、もし、リサイズ結果Dr(s,t)が0より大きいならば、層識別データの再生成に移行する(工程S14)。もし、リサイズ結果Dr(s,t)が0ならば、層データ抽出装置320で再データ抽出を行う(工程S14)。
注目画素の層番号U0と、その配列内での2番目の上層番号Uと、Uである画素位置すべてとを求め、U層である画素は、その層の画素データを抽出し、U層より上層の画素は、255として抽出し、U層より下層の画素は0として抽出し、層識別データがT0となる画素は0として抽出する。このようにして、再抽出されたデータは配列D[M,N]に格納される(工程S13)。
もし、再びリサイズ処理の結果、Dr(s,t)が0ならば、上述の再データ抽出を繰り返し行う(工程S14)。ただし、再データ抽出が行われるのは、U0≦Uが成立する場合のみである。U0=Uの場合は、リサイズ結果Dr(s,t)が0であっても層識別データ再生成の工程に移行する。層識別データ再生成は、注目画素のリサイズ後の層識別データの生成を行う(工程S15)。注目画素のリサイズ後の層識別データ(工程S16)は上記Uとなる。リサイズ処理を繰り返す場合(工程S17)は、リサイズ処理後の合成パターンデータとリサイズ処理後の層識別データを入力として繰り返される。
最後に、反転した展開パターンデータの明暗の関係と、層識別データの上下の関係を元にもどすために、それぞれ反転処理を行う。(図7(B))。具体的には次のように行われる(図10参照)。反転した展開パターンデータの明暗の関係については、図10の処理手順で行われる。ここで、展開パターンデータの総数をnとし、リサイズ処理後の層識別データをridとし、リサイズ処理後の合成パターンデータの注目画素の値をrdataとし、rdataの反転後の値をdataとする。
このようにして、白黒反転後のマイナスリサイズ後の合成パターンデータが求められる。層識別データの上下関係については図11の処理手順で行われる。リサイズ処理後の層識別データをridとし、上下関係を戻した後の層識別データをidとし、展開パターンデータの層数をnとする。
このようにして、上下関係を反転したマイナスリサイズ後の層識別データが求められる。このようにしてマイナスのリサイズ処理結果が得られる。
ここで、図9は、本実施形態のデータ抽出とマイナスリサイズ処理と層識別データ再生の一例を示す。リサイズ量が−k画素のリサイズを行うには、白黒反転後の展開パターンデータからなる合成パターンデータに対して+k画素のリサイズをしなければならない。白黒反転後の展開パターンデータからなる合成パターンデータを図9(A)とし、その層識別データを図9(B)として考える。M=N=3とし、注目画素が図9(A)の111の画素であるとすると、画素データの3×3の領域は図9(C)、同座標の層識別データの3×3の領域は図9(D)のようになる。上述した方法で画像抽出を行うと、図9(D)内の最上層の層番号は2であるので、配列D[3、3]に格納される抽出結果は図9(E)のようになる。この配列DにX方向とY方向のリサイズ量がともに−1画素のリサイズ処理を行う(今、白黒反転後の展開パターンデータに対してなので+1画素のリサイズ処理を行う)と、注目画素の画素データは255となり、注目画素のリサイズ後の層識別データは2となる。以上の処理を、他の画素にも注目して処理を行うと、最終的に図9(F)のようなリサイズ結果と図9(G)のようなマイナスリサイズ後の層識別データが得られる。前述した方法で、図9(F)に対して明暗の関係を戻し、図9(G)に対して上下関係を元に戻すと、最終的に図9(H)のようなマイナスリサイズ結果と図9(I)のようなマイナスリサイズ後の層識別データが得られる。
(変形例)
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。測定パターンデータ取得装置50の光電変換装置64に入射する光は、透過光に限定されず、反射光でも構わない。さらに、透過及び反射の両方の光を同時に用いても構わない。また、光電変換装置64は、単数に限らず、複数用いることができる。また、リサイズ処理装置322、コーナー丸め処理装置324、および光学フィルタ処理装置326で適用するフィルタ処理は、FIRフィルタに限らず、線形、非線形、任意のフィルタで行うことができる。また、リサイズ方法、コーナー丸め方法は、フィルタ処理に限らず、ある1種類の層に対して処理を行う方法であれば、任意の方法で行うことができる。ここで、ある1種類の層とは、例えば、処理すべき画素データのM×N領域内に含まれる層の種類が1つであることを指す。
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。試料の検査において、一般に透過光と反射光が利用され、上記記載では説明を簡単にするために主に透過光について説明しているが、反射光でも同様に扱うことができる。そのため、本発明において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で透過光の用語を反射光の用語に置き換えることができる。なお、上記説明において、各装置は、回路などのハードウエアで構成しても、又は、プログラムなどソフトウエアで構成しても、又は、これらの組み合わせで構成しても良い。
試料検査装置の概略を示すブロック図。 試料検査方法を示す処理フロー図。 簡単な被検査試料の説明図。 合成パターンデータの生成処理の一例を示す図。 リサイズ処理装置の処理フローを示す図。 層データ抽出と合成パターンデータの生成の一例を示す図。 マイナスリサイズの処理フローを示す図。 マイナスリサイズ処理の合成パターンデータ生成の一例を示す図。 マイナスリサイズ処理の層データ抽出と合成パターンデータ生成の一例を示す図。 マイナスリサイズ処理の手順を示す図。 マイナスリサイズ処理の手順を示す図。
符号の説明
20・・・ホスト計算機
22・・・ステージ制御装置
24・・・記憶装置
26・・・展開パターンデータ生成装置
28・・・合成パターンデータ生成装置
30・・・層識別データ生成装置
32・・・基準パターンデータ生成装置
320・・層データ抽出装置
322・・リサイズ処理装置
324・・コーナー丸め処理装置
326・・光学フィルタ処理装置
50・・・測定パターンデータ取得装置
52・・・光源
54・・・集光光学系
56・・・被検査試料
58・・・XYθモータ
60・・・試料ステージ
62・・・拡大光学系
64・・・光電変換装置
66・・・センサ装置
70・・・比較装置

Claims (15)

  1. パターンを有する被検査試料を検査する試料検査装置において、
    被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して測定パターンデータを取得する測定パターンデータ取得装置と、
    被検査試料の設計データから複数の層の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成装置と、
    透過光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータ、又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、
    複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成装置と、
    合成パターンデータの画素が抽出された、展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する層識別データ生成装置と、
    合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成装置と、
    測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較装置と、を備える、試料検査装置。
  2. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    基準パターンデータ生成装置は、合成パターンデータから特定の層の画素を抽出して層データとする層データ抽出装置と、層データをリサイズ処理し、リサイズ処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するリサイズ処理装置と、を備える、試料検査装置。
  3. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    基準パターンデータ生成装置は、合成パターンデータから特定の層の画素を抽出して層データとする層データ抽出装置と、層データをコーナー丸め処理し、コーナー丸め処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するコーナー丸め処理装置と、を備える、試料検査装置。
  4. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    基準パターンデータ生成装置は、合成パターンデータから特定の層の画素を抽出して層データとする層データ抽出装置と、層データをリサイズ処理し、リサイズ処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するリサイズ処理装置と、リサイズ処理後の合成パターンデータから特定の層の画素を抽出して、リサイズ処理後の層データとする層データ抽出装置と、リサイズ処理後の層データをコーナー丸め処理し、コーナー丸め処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するコーナー丸め処理装置と、を備える、試料検査装置。
  5. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    合成パターンデータ生成装置は、展開パターンデータの特定座標の画素において、透過光の画素が複数の層にある場合、最上層の同座標の画素を抽出し、透過光の画素が1層だけの場合、該層の同座標の画素を抽出し、合成パターンデータを生成する、試料検査装置。
  6. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    合成パターンデータ生成装置は、展開パターンデータの特定座標の画素において、透過光の画素が複数の層にある場合、上層の同座標の画素を抽出し、その画素の値が0であれば、2番目に上層の画素を抽出し、その画素の値が0であれば、3番目に上層の画素を抽出し、この手順を繰り返して、画素の値が0でない画素を抽出し、透過光の画素が1層だけの場合、該層の同座標の画素を抽出し、合成パターンデータを生成する、試料検査装置。
  7. 請求項2又は3に記載の試料検査装置において、
    層データ抽出装置は、合成パターンの特定の画素を中心にM×Nの画素について、特定の画素の層より上層の画素があれば、これらの画素の中で上層の画素データを抽出し、該上層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層より上層の画素がなければ、該層の画素データを抽出し、該層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層の層データを生成する、試料検査装置。
  8. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    層識別データ生成装置は、合成パターンデータの層識別データを合成パターンデータの下位ビットに埋め込む、試料検査装置。
  9. 請求項1に記載の試料検査装置において、
    合成パターンデータ生成装置は、複数の層の展開パターンデータの各画素の明暗を逆にした反転パターンデータの特定座標の画素において、複数の層の反転パターンデータに重なりがある場合、上層の反転パターンデータから同座標の画素データを選び、重なりがない1層だけの場合には、その層の反転パターンデータから同座標の画素データを選ぶことで、合成パターンデータを生成する、試料検査装置。
  10. パターンを有する被検査試料を検査する試料検査方法において、
    被検査試料からの透過光、又は反射光を検出して測定パターンデータを取得する測定パターンデータ取得ステップと、
    被検査試料の設計データから複数の層の展開パターンデータを生成する展開パターンデータ生成ステップと、
    透過光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータ、又は反射光の画素の領域が小さい方に相当する展開パターンデータを上層とし、
    複数の層の展開パターンデータの中の1つの層の画素を抽出して、測定パターンデータに対応した合成パターンデータを生成する合成パターンデータ生成ステップと、
    合成パターンデータの画素が抽出された展開パターンデータの層を示す層識別データを生成する層識別データ生成ステップと、
    合成パターンデータと層識別データから測定パターンデータに類似する基準パターンデータを生成する基準パターンデータ生成ステップと、
    測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較ステップと、を有する、試料検査方法。
  11. 請求項10に記載の試料検査方法において、
    合成パターンデータ生成ステップは、展開パターンデータの特定座標の画素において、透過光の画素が複数の層にある場合、最上層の同座標の画素を抽出し、透過光の画素が1層だけの場合、該層の同座標の画素を抽出し、合成パターンデータを生成する、試料検査方法。
  12. 請求項10に記載の試料検査方法において、
    合成パターンデータ生成ステップは、展開パターンデータの特定座標の画素において、透過光の画素が複数の層にある場合、上層の同座標の画素を抽出し、その画素の値が0であれば、2番目に上層の画素を抽出し、その画素の値が0であれば、3番目に上層の画素を抽出し、この手順を繰り返して、画素の値が0でない画素を抽出し、透過光の画素が1層だけの場合、該層の同座標の画素を抽出し、合成パターンデータを生成する、試料検査方法。
  13. 請求項10に記載の試料検査方法において、
    基準パターンデータ生成ステップは、合成パターンの特定の画素を中心にM×Nの画素について、特定の画素の層より上層の画素があれば、上層の画素の中で最上層の画素データを抽出し、該最上層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層より上層の画素がなければ、該層の画素データを抽出し、該層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層の層データを生成する、層データ生成ステップと、層データをリサイズ処理し、リサイズ処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するリサイズ処理ステップと、を有する、試料検査方法。
  14. 請求項10に記載の試料検査方法において、
    基準パターンデータ生成ステップは、合成パターンの特定の画素を中心にM×Nの画素について、特定の画素の層より上層の画素があれば、上層の画素の中で最上層の画素データを抽出し、最上層より下層の画素は0の画素データとし、特定の画素の層より上層の画素がなければ、該層の画素データを抽出し、該層より下層の画素は0の画素データとし、特定の画素の層の層データを生成する、層データ生成ステップと、層データをリサイズ処理し、特定の画素のリサイズ結果が0となる場合は、2番目に上層の層を取り出すために再度層データの生成を行い、リサイズ処理し、その際、2番目に上層の層より上層の層を255とし、再びリサイズ量が小さく特定の画素のリサイズ結果が0となる場合は、3番目に上層の層を取り出すために再度層データの生成を行い、リサイズ処理し、この手順を繰り返して、リサイズ結果が0でない場合にリサイズ処理後の合成パターンデータと層識別データを生成し、特定の画素の層より上層の画素がなければ、特定の画素のリサイズ結果が0であっても、リサイズ処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するリサイズ処理ステップと、を有する、試料検査方法。
  15. 請求項10に記載の試料検査方法において、
    基準パターンデータ生成ステップは、合成パターンの特定の画素を中心にM×Nの画素について、特定の画素の層より上層の画素があれば、上層の画素の中で最上層の画素データを抽出し、該最上層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層より上層の画素がなければ、該層の画素データを抽出し、該層より下層の画素は不透過光の画素データとし、特定の画素の層の層データを生成する、層データ生成ステップと、層データをコーナー丸め処理し、コーナー丸め処理後の合成パターンデータと層識別データを生成するコーナー丸め処理ステップと、を有する、試料検査方法。
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