JP2012112915A - 欠陥検査方法および欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数条件の画像を同時に検出して統合する構成を用いた場合、高レートのデータ転送手段と大容量のメモリや記憶媒体が必要となる。
【解決手段】
複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する工程と、前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを画像記憶部へ格納する工程と、前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を取得する工程と、前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記複数の画像データのいずれかで検出した前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す工程と、前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得した前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料表面に存在する微小な欠陥を高感度に検査する欠陥検査方法および欠陥検査装置に関する。

半導体ウェハ、液晶ディスプレイ、ハードディスク磁気ヘッドなどの薄膜デバイスは多数の加工工程を経て製造される。このような薄膜デバイスの製造においては、歩留まり向上および安定化を目的として、いくつかの一連の工程毎に外観検査が実施される。特許文献１（特許３５６６５８９号公報）には、「外観検査では本来同一形状となるように形成された２つのパターンの対応する領域を、ランプ光、レーザ光または電子線などを用いて得られた参照画像と検査画像を元に、パターン欠陥あるいは異物などの欠陥を検出する」方法が開示されている。また、特許文献２（特開２００６−９８１５５号公報）では「大多数のＮｕｉｓａｎｃｅの中に少数のＤＯＩが含まれる状況で、ＤＯＩを効率よく抽出し、教示する事により、最適な検査条件出しが可能となる検査方法」が開示されている。さらに検査感度を向上させる手法として、特許文献３（ＵＳ７２２１９９２）および特許文献４（ＵＳ２００８／０２８５０２３）にて、「複数の異なる光学条件による画像を同時検出し、参照画像との明るさの比較を条件ごとに行い、その比較値を統合して欠陥とノイズの判別を行う方法」が開示されているが、各光学条件にて高解像に取得した欠陥画像を欠陥判別部に送るための高いデータ転送レートが必要であることと、複数条件の画像を一度に処理するため、高い処理性能のプロセッサを必要とする点に課題がある。特許文献５（ＵＳ７２８３６５９）には、「プロセス情報などの非画像特徴による欠陥候補の分類と、欠陥画像特徴による分類の、二段階の判定により、効率的な欠陥分類を実施する方法」が開示されている。

特許３５６６５８９号公報 特開２００６−９８１５５号公報 ＵＳ７２２１９９２ ＵＳ２００８／０２８５０２３ ＵＳ７２８３６５９

上記従来技術に基づき、異なる光学条件の画像を同時に検出して統合する構成を用いた場合、各光学条件にて取得した画像を転送・保存するために、高レートのデータ転送手段と大容量のメモリや記憶媒体が必要となる。さらに、統合できる画像の光学条件は装置構成に依存して限定される。また、ステージ走査により被検査対象物の各光学条件による画像を時系列に撮像する場合、異なる光学条件の画像間には、ステージ走行誤差などによる位置のずれが生じており、画像間の位置を補正して統合する必要がある。しかし、光学条件が異なると被対象物のパターンの見え方が大きく異なることもあり、位置補正量を算出するためには、広い範囲の検出画像が必要となり、処理時間とメモリ容量の増大が課題となる。

処理対象の検出画像を限定するため、上記従来技術では、プロセス情報などの非画像特徴による欠陥候補の絞り込みを実施している。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
（１）複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する工程と、前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを画像記憶部へ格納する工程と、前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を取得する工程と、前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記複数の画像データのいずれかで検出した前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す工程と、前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得した前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法である。

本願において開示される発明によれば、試料表面に存在する微小な欠陥を高感度に検査する欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することが可能となる。

本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における画像取得部の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における欠陥候補抽出部の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における欠陥候補検出部の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態におけるチップの構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態におけるビットレート圧縮のための変換関数の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における欠陥候補選択部教示欠陥数と分類性能の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における欠陥候補選択部の特徴空間の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における後処理部の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における欠陥判定のフローの一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における、欠陥候補教示用のＧＵＩの拡張表示の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第二の実施の形態の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第二の実施の形態の統合欠陥候補抽出部の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第三の実施の形態の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第三の実施の形態における統合欠陥分類部の構成の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第三の実施の形態における位置ずれ検出・補正の一例を示す図である。 本発明に係る欠陥検査装置の第一から三の実施の形態におけるＳＥＭ式検査装置の構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下において、本発明の欠陥検査技術（欠陥検査方法および欠陥検査装置）の実施の形態１を図１から図１１により、詳細に説明する。

本発明のパターン検査技術の実施の形態１として、半導体ウェハを対象とした暗視野照明による欠陥検査装置および欠陥検査方法を例にとって説明する。

図１は実施の形態１の欠陥検査装置の構成の一例を示したものである。実施の形態１に係る欠陥検査装置は、画像取得部１１０（１１０−１，１１０−２，１１０−３）、画像格納バッファ１２０（１２０−１，１２０−２，１２０−２）、欠陥候補抽出部１３０（１３０−１，１３０−２，１３０−３）、欠陥候補選択部１４０、制御部１５０、統合後処理部１６０、結果出力部１７０を有して構成される。画像取得部１１０では、半導体ウェハの検査画像データを取得し、画像格納バッファ１２０と欠陥候補抽出部１３０に画像データを転送する。欠陥候補抽出部１３０は、画像取得部１１０から転送された画像データから、後述する処理にて欠陥候補を抽出し、欠陥候補を欠陥候補選択部１４０に転送する。欠陥候補選択部１４０では、前記欠陥候補からノイズなどの誤検出である虚報やユーザが検出を希望しないＮｕｉｓａｎｃｅを取り除き、残った欠陥候補情報を制御部１５０へ送信する。制御部１５０から画像格納バッファ１２０へ、前記残った欠陥候補の座標を送信し、画像格納バッファ１２０に格納されている、前記画像データから、欠陥候補を含む画像を切り出し、統合後処理部１６０へ欠陥候補画像を転送する。統合後処理部１６０では、前記欠陥候補画像を、後述の処理にてユーザが検出を希望する欠陥であるＤＯＩ（Ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）のみを抽出し、ＤＯＩを結果出力部１７０に出力する。

図１では、３つの異なる検査画像の取得条件にて画像取得を行う画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３に対し、画像格納バッファ１２０−１、１２０−２、１２０−３と欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３を有する。ここで、検査画像の取得条件とは、試料に対する照明条件や検出条件、異なる検出感度での検査画像取得などである。

図２は、実施の形態１における、暗視野照明による画像取得部１１０の構成の一例を示した図である。画像取得部１１０は、ステージ２１０、メカニカルコントローラ２３０、２つの照明光学系（照明部）２４０−１、２４０−２、検出光学系（上方検出系）２５０−１、（斜方検出系）２５０−２、イメージセンサ２６０−１、２６０−２を有し、前記検出光学系には、空間周波数フィルタ２５１、検光子２５２を有する。

試料２１０は例えば半導体ウェハなどの被検査物である。ステージ２２０は試料２１０を搭載してＸＹ平面内の移動および回転（θ）とＺ方向への移動が可能である。メカニカルコントローラ２３０はステージ２２０を駆動するコントローラである。照明部２４０の光を試料２１０に照射し、試料２１０からの散乱光を上方検出系２５０−１、斜方検出系２５０−２で結像させ、結像された光学像を各々のイメージセンサ２６０で受光して、画像信号に変換する。このとき、試料２１０をＸ‐Ｙ‐Ｚ‐θ駆動のステージ２２０に搭載し、該ステージ２２０を水平方向に移動させながら異物散乱光を検出することで、検出結果を２次元画像として得る。

照明部２４０の照明光源は、レーザを用いても、ランプを用いてもよい。また、各照明光源の波長の光は短波長であってもよく、また、広帯域の波長の光（白色光）であってもよい。短波長の光を用いる場合、検出する画像の分解能を上げる（微細な欠陥を検出する）ために、紫外領域の波長の光（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ：ＵＶ光）を用いることもできる。レーザを光源として用いる場合、それが単波長のレーザである場合には、可干渉性を低減する手段（図示せず）を照明部２４０の各々に備えることも可能である。

また、イメージセンサ２６０に複数の１次元イメージセンサを２次元に配列して構成した時間遅延積分型のイメージセンサ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ：ＴＤＩイメージセンサ）を採用しステージ２２０の移動と同期して各１次元イメージセンサが検出した信号を次段の１次元イメージセンサに転送して加算することにより、比較的高速で高感度に２次元画像を得ることが可能になる。このＴＤＩイメージセンサとして複数の出力タップを備えた並列出力タイプのセンサを用いることにより、センサからの出力を並列に処理することができ、より高速な検出が可能になる。また、イメージセンサ２６０に、裏面照射型のセンサを用いると表面照射型のセンサを用いた場合と比べて検出効率を高くすることができる。

イメージセンサ２６０−１、２６０−２から出力される検出結果は、制御部２７０を介し、画像格納バッファ１２０−１、１２０−２と、欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２に転送される。

図３は、実施の形態１における、欠陥候補抽出部の構成の一例を示す図である。欠陥候補抽出部１３０は、前処理部３１０、画像メモリ部３２０、欠陥候補検出部３３０、パラメータ設定部３４０、制御部３５０、記憶部３６０、入出力部３７０を備えてなる。

まず、前処理部３１０では、画像取得部１１０より入力した画像データに対してシェーディング補正、暗レベル補正、ビット圧縮等の画像補正を行い、一定単位の大きさの画像に分割し、画像メモリ３２０へ格納する。画像メモリ３２０に格納された被検査領域の画像（以下、検出画像と記載）と対応する領域の画像（以下、参照画像と記載）のデジタル信号を読み出す。ここで、参照画像は隣接するチップの画像としても良いし、隣接する複数のチップ画像から作成した、画像内に欠陥のない理想画像としても良い。さらに、隣接する複数のチップ欠陥候補検出部３３０において位置を合わせるための補正量を算出し、算出された位置の補正量を用いて、検出画像と参照画像の位置合せを行い、対応する画素の特徴量を用いて特徴空間上ではずれ値となる画素を欠陥候補として出力する。パラメータ設定部３４０は、外部から入力される、欠陥候補を抽出する際の特徴量の種類やしきい値などの検査パラメータを設定し、欠陥候補検出部３３０に与える。欠陥候補検出部３３０は制御部３５０を介し、欠陥候補選択部１４０へ抽出した欠陥候補の画像や特徴量などを出力する。制御部３５０は、各種制御を行うＣＰＵを備え、ユーザからの検査パラメータ（特徴量の種類、しきい値など）の変更を受け付けたり、検出された欠陥情報を表示したりする表示手段と入力手段を持つ入出力部３５１、検出された欠陥候補の特徴量や画像などを記憶する記憶装置３５２と接続されている。

ここで、前記制御部１５０、２７０、３５０はすべて同一の制御ユニットであっても良いし、それぞれ異なる制御ユニットにて構成され、それぞれが互いに接続されていても良い。

図４は、実施の形態１における、欠陥候補検出部３３０の構成の一例について示す。欠陥候補検出部３３０は位置合せ部４３０、特徴量演算部４４０、特徴空間形成部４５０、はずれ画素検出部４６０を備えてなる。位置合わせ部４３０は、画像メモリ部３２０から入力した、検出画像４１０と参照画像４２０の位置ずれを検出し、補正する。特徴量演算部４４０では、位置合わせ部４３０にて位置ずれを補正した検出画像４４０と参照画像４２０の対応する画素から特徴量を算出する。ここで算出する特徴量は、検出画像４４０と参照画像４２０の明度差や、一定領域内の明度差の総和やばらつき、などとする。特徴空間形成部４５０は、任意に選択した特徴量に基づき特徴空間を形成し、はずれ画素検出部４６０にて、特徴空間内で外れた位置にある画素を欠陥候補として出力する。特徴空間形成部４５０では、各欠陥候補のばらつきなどに基づき正規化を実施しても良い。ここで、欠陥候補を判定するための基準は、特徴空間内のデータ点のばらつきや、データ点の重心からの距離などを用いることができる。このとき、パラメータ設定部３４０から入力されたパラメータを利用し、判定基準を決定しても良い。

図５は、本発明に係る欠陥検査装置の第一の形態における、チップの構成の一例を示す図であり、欠陥候補検出部３３０での欠陥候補の検出について説明する。検査対象となる試料（半導体ウェハ、ウェハとも記す）２１０はメモリマット部５０１と周辺回路部５０２とを備えてなる同一パターンのチップ５００が多数、規則的に並んでいる。制御部２７０では試料である半導体ウェハ２１０をステージ２２０により連続的に移動させ、これに同期して、順次、チップの像をイメージセンサ２６０−１、２６０−２より取り込み、検出画像に対し、規則的に配列されたチップの同じ位置、例えば図５の検出画像の領域５３０に対し、領域５１０、５２０、５４０、５５０のデジタル画像信号を参照画像とし、参照画像の対応する画素や検出画像内の他の画素と比較し、差異の大きな画素を欠陥候補として検出する。

図６は前処理部３１０にて、画像取得部１１０から入力された画像データに対し、データの圧縮を実施する場合の、圧縮のための関数の一例を示す図である。図６では、１２ｂｉｔで入力された画像データを１０ｂｉｔに圧縮する例を示している。関数６１０は入力Ｉｉｎと出力Ｉｏｕｔの関係をＩｏｕｔ＝０．２５×Ｉｉｎとした場合で、画像データの比較的暗い部分も明るい部分も同一の圧縮を行った例である。一方、関数６２０，６３０は、画像の比較的暗い部分は圧縮率を下げ、明るい部分の圧縮率を上げた関数の一例である。データの圧縮を実施することで、前記欠陥候補抽出部１３０内での画像容量を削減することが可能となり、必要とするメモリ容量の削減と、画像転送効率の向上が実現できる。

図７は本発明に係る欠陥検査装置の第一の形態における、欠陥候補選択部１４０の構成の一例を示す図である。欠陥候補選択部１４０は、位置ずれ検出・補正部７１０と、欠陥候補対応付け部７２０と、外れ値検出部７３０とを備えてなる。位置ずれ検出・補正部７１０は、各欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３から複数の欠陥候補の画像や特徴量と、ウェハ上の検出位置を入力し、各欠陥候補におけるウェハ座標の位置ずれを検出して補正する。

欠陥候補対応付け部７２０は、位置ずれ検出・補正部７１０にて検出位置を補正した欠陥候補の対応付けをすることで、各欠陥判定部にて検出された欠陥候補が、単一の欠陥判定部で検出された欠陥候補（以下、単一欠陥）なのか、同一の欠陥を複数の欠陥判定部にて検出された欠陥候補（以下、共通欠陥）なのかを判定する。ウェハ座標上であらかじめ設定した範囲内で欠陥候補が重なるかどうかを判定する方法などにより、対応付けを実施する。

外れ値検出部７３０は、欠陥候補対応付け部７２０にて対応付けされた欠陥候補に対し、しきい値を設定し、特徴空間内で外れた位置にある欠陥候補を検出し、欠陥候補の特徴量や、検出位置などを制御部１５０に出力する。このとき、共通欠陥は、各欠陥判定部から出力された特徴量を線形または非線形の関数にて統合し、外れ値を決定してもよい。特徴量統合の一例として、各欠陥判定部から入力した特徴量をｘ１、ｘ２、ｘ３とし、任意に設定する重みをｗ１、ｗ２、ｗ３とすると、線形の統合関数はｇ＝ｗ１ｘ１＋ｗ２ｘ２＋ｗ３、非線形の統合関数は、ｇ＝ｘ１ｘ２ｘ３などとし、統合関数ｇが設定したしきい値以上であれば、外れ値と判定する。また、単一欠陥と、共通欠陥それぞれに対し、異なるしきい値を設定することもできる。単一欠陥には、高いしきい値を設定し、共通欠陥には低いしきい値を設定することもできる。また、制御部１５０に出力する欠陥候補数に上限を設定してもよく、上限を超えた場合、しきい値からの尤度が大きい欠陥から、制御部１５０に欠陥候補を出力してもよい。

図８は欠陥候補選択部１４０にて扱う特徴空間と、外れ値検出部７３０にて決定するしきい値の一例を示す図である。図では、２つの欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２（取得条件１、取得条件２）から出力された欠陥候補の特徴量による２次元の特徴空間の例を示す。欠陥候補抽出部１３０−１にてしきい値８３０―１以上であった欠陥候補のうち、欠陥候補抽出部１３０−１のみで検出された単一欠陥８１０−１、欠陥候補抽出部１３０−２にてしきい値８３０―２以上であった欠陥候補のうち、欠陥候補抽出部１３０−２のみで検出された単一欠陥８１０−２に対して、しきい値８４０−１、８４０−２にて外れ値の判定をし、欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２にて検出された共通欠陥８２０に対してしきい値８５０で外れ値の判定をする。各々のしきい値以上となった欠陥候補を外れ値（図中○で囲まれた欠陥候補）とする。

図９は本発明に係る欠陥検査装置の第一の形態における、画像格納バッファと、統合後処理部１６０の構成の一例を示す図である。制御部１５０は、欠陥候補選択部１４０から外れ値と判定された欠陥候補の検出位置を受け取り、画像切り出し位置を設定する。欠陥切り出しは、各欠陥候補それぞれに対し、欠陥候補を含む被検査領域の前記検出画像と、比較対象の前記参照画像を切り出す。このとき、欠陥候補選択部１４０にて単一欠陥と判定された欠陥候補に対しても、全ての画像格納バッファ１２０−１、１２０−２、１２０−３に対し同じ画像切り出し位置を設定する。統合後処理部１６０は、画像格納バッファ１２０−１、１２０−２、１２０−３から、制御部１５０にて決定した画像切り出し位置の部分画像データを受け取る。統合後処理部１６０は、前処理部９１０と、画像記憶部９２０、欠陥分類部９４０、ユーザインターフェース９５０とを備えて構成される。前処理部９１０は、入力された部分画像データに対し、各画像格納バッファ１２０の部分画像データに対し、サブピクセル単位の画像位置あわせや、各画像データ間の画像の明るさずれ補整などを実施する。特徴量抽出部９２０は、前処理部９１０から、各画像取得条件における前記検出画像と前記参照画像の部分画像データを受け取り、欠陥候補の特徴量を算出する。算出する特徴量は各（１）明るさ、（２）コントラスト、（３）濃淡差、（４）近傍画素の明るさ分散値、（５）相関係数、（６）近傍画素との明るさの増減、（７）２次微分値などとする。特徴量抽出部９２０は、一定数の欠陥候補数となるか、欠陥候補抽出部１３０においてウェハ内の一定面積の欠陥候補が抽出されるまで特徴量記憶部９３０に特徴量を格納する。欠陥分類部９４０は、特徴量記憶部９３０に格納された、一定数の欠陥候補の特徴量を入力し、特徴空間を作成し、特徴空間内での欠陥候補の分布に基づき分類を実施する。欠陥分類部９４０では、入力された欠陥候補を重要欠陥（ＤＯＩ）と非重要欠陥（Ｎｕｉｓａｎｃｅ）との分類、膜中欠陥と膜上欠陥の分類や異物やスクラッチなどの欠陥種に分類、実欠陥とノイズなどによる虚報の分離を含む。ここで、欠陥分類部９４０は、ユーザインターフェース９５０と接続されており、ユーザの教示を入力することもできる。ユーザはユーザインターフェースを介し、検出を希望するＤＯＩを教示することができる。結果出力部１７０では、欠陥分類部９４０にて分類した結果を出力する。

図１０は本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施の形態における、欠陥検査の処理フローの一例を示す図であり、ここでは、画像取得条件が２条件であった場合の処理フローを示す。各画像取得条件にて画像取得を実施し（１０００−１、１０００−２）、画像格納バッファ１２０−１、１２０−２へ格納する（１０１０−１、１０１０−２）。各々の条件にて取得した画像から欠陥候補を抽出する（１０２０−１、１０２０−２）。欠陥候補選択部１４０にて、各画像取得条件の欠陥候補の対応付けと、外れ値算出により、欠陥候補選択を実施（１０３０）。次に、欠陥候補選択部１４０は各画像格納バッファ１２０へ、部分画像切り出し位置を設定し（１０４０）、各画像格納バッファ１２０から統合後処理部１６０へ部分画像データを転送する（１０５０−１、１０５０−２）。統合後処理部では、各条件の画像を統合し、欠陥分類を実施（１０６０）。分類結果を出力する（１０７０）。

図１１は、本発明に係る欠陥検査装置の実施の形態１における、グラフィックユーザインターフェースの一例を示す図である。ユーザは、欠陥候補抽出部１３０にて、各画像取得条件の画像から欠陥候補抽出１３０を行った結果を示すウェハマップ１１１０や、欠陥候補選択部１４０にて、欠陥候補の外れ値を判定するための特徴空間１１２０や、欠陥候補選択の結果統合後処理部１６０へ出力される欠陥候補を示すウェハマップ１１３０や、統合後処理部１６０にて、実欠陥と虚報の分類を実施した場合の結果を示すウェハマップ１１４０や、各画像取得条件の欠陥候補画像１１５０を確認する事ができる。また、ユーザ教示を入力する事もできる。

以下において、本発明の欠陥検査技術（欠陥検査方法および欠陥検査装置）の実施の形態２を図１２、１３により説明する。

実施の形態１で説明した欠陥検査技術において、複数の画像取得条件の画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３にて取得した画像データを統合欠陥候補抽出部１８０へ入力する形態について説明する。

図１２は、実施の形態２の欠陥検査装置の構成の一例を示したものである。実施の形態２に係る欠陥検査装置は、画像取得部１１０、画像格納バッファ１２０、統合欠陥候補抽出部１８０、欠陥候補選択部１４０、制御部１５０、統合後処理部１６０、結果出力部１７０を有して構成される。画像取得部１１０は、実施の形態１と同様に複数の画像取得条件の画像データを取得する。統合欠陥候補抽出部１８０は、画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３から入力した画像データを統合し欠陥候補を抽出する。

欠陥候補選択部１４０では、前記欠陥候補からノイズなどの誤検出である虚報やユーザが検出を希望しないＮｕｉｓａｎｃｅを取り除き、残った欠陥候補情報を制御部１５０へ送信する。制御部１５０から画像格納バッファ１２０へ、前記残った欠陥候補の座標を送信し、画像格納バッファ１２０に格納されている、前記画像データから、欠陥候補を含む画像を切り出し、統合後処理部１６０へ欠陥候補画像を転送する。統合後処理部１６０では、前記欠陥候補画像を、後述の処理にてユーザが検出を希望する欠陥であるＤＯＩ（Ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）のみを抽出し、ＤＯＩを結果出力部１７０に出力する。

図１３は、実施の形態２の統合欠陥候補抽出部１８０の構成の一例を示したものである。統合画像作成部１３１０は画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３から入力した各画像データの位置ずれを検出・補正し、統合画像を作成する。統合画像は、各画像データ同士の重み付きの和を求める線形和としても良いし、非線形の統合を実施しても良い。統合画像作成部１３１０は、作成した統合画像を前処理部へ出力する。前処理部３２０以降の処理は実施の形態１と同様とする。

前記実施の形態２では、各画像データから統合画像を作成する形式で統合処理を実施する例を示したが、各画像から特徴量を抽出し、対応する画素の特徴量に基づき特徴空間を作成し、特徴空間内の外れ値を欠陥候補として抽出する方法を実施することもできる。

以下において、本発明の欠陥検査技術（欠陥検査方法および欠陥検査装置）の実施の形態３を図１４から図１６により説明する。

実施の形態１で説明した欠陥検査技術において、複数の画像取得条件の画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３にて取得し、それぞれの画像データから欠陥候補を抽出し、抽出した欠陥候補を統合欠陥分類部１８０へ入力する形態について説明する。

図１４は、実施の形態３の欠陥検査装置の構成の一例を示したものである。実施の形態３に係る欠陥検査装置は、画像取得部１１０、欠陥候補抽出部１３０、統合欠陥分類部１９０、結果出力部１７０を有して構成される。画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３は、実施の形態１と同様に、複数の画像取得条件の画像データを取得する。欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３は、実施の形態１と同様に、画像取得部１１０−１、１１０−２、１１０−３で取得したそれぞれの画像データから欠陥候補を抽出する。

統合欠陥分類部１９０は、欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３にて取得した欠陥候補を入力し、各欠陥候補の位置ずれを検出・補正し、欠陥分類を実施し、分類結果を結果出力部１７０に出力する。

図１５に実施の形態３の統合欠陥分類部１９０の構成の一例を示す図である。統合欠陥分類部１９０は、欠陥選択部１５１０、位置ずれ検出部１５２０、位置ずれ補正部１５３０、欠陥分類部１５４０とを備えて構成される。

欠陥選択部１５１０−１、１５１０−２、１５１０−３は、欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３から入力した欠陥候補から、位置合わせに利用する欠陥候補を選択する。欠陥候補選択の基準は、前記検出画像と前記参照画像の明度差や、欠陥のサイズ、形状やこれらの組合せなどである。

位置ずれ検出部１５２０は、欠陥選択部１５１０にて選択された欠陥候補に基づき、欠陥候補のずれ量を算出する。ずれ量算出の方法の一例として以下の方法を示す。
（１）各欠陥候補の最近傍点同士を仮対応付け
（２）仮対応付けされた欠陥候補同士の距離を最小とするような位置ずれ量を算出
（３）位置ずれを補正
（４）上記（１）〜（３）を位置ずれ量が収束するまで繰り返す
位置ずれ補正部１５３０は、位置ずれ検出部１５２０から入力した位置ずれ量を基に、欠陥候補抽出部１３０−１、１３０−２、１３０−３から入力した欠陥候補に対し、位置ずれ補正を実施する。

欠陥分類部１５４０は、位置ずれ補正部１５３０にて補正された欠陥候補から、特徴量を抽出し、欠陥候補の分類を実施する。欠陥候補の分類は、実施の形態１と同様の方法にて実施する。欠陥分類部１５４０にて求めた欠陥候補の分類結果を結果出力部１７０に出力する。

また、位置ずれ検出部１５２０で算出した位置ずれ量を記憶部１５５０に格納しておき、位置ずれ補正部１５３０にて、記憶部１５５０に格納した位置ずれ量を読み込み、位置ずれ補正を実施する事もできる。

図１６は、統合欠陥分類部１９０での欠陥候補の位置ずれ補正の一例を示すｆである。画像取得条件１、２の欠陥候補１６１０、１６２０それぞれから、位置ずれ検出に利用する欠陥候補１６３０、１６４０を選択し、選択した欠陥候補からずれ量を算出する。求めたずれ量を基に、画像取得条件１、２の欠陥候補１６１０、１６２０の位置ずれを補正する（１６５０）。
上記実施の形態１から３では、検査装置として暗視野検査装置による実施例を示したが、明視野検査装置、ＳＥＭ式検査装置など、全ての方式の検査装置に適用することができ、複数の画像取得条件として、上記複数の方式の検査装置により画像取得し、欠陥判定を実施する事ができる。

図１７は、ＳＥＭ式検査装置の構成の一例を示す図である。実施例１で説明した暗視野式検査装置と同じ、または同等の動作をする部分は同一の番号を付けた。電子線源１４１０から照射された電子ビームはコンデンサーレンズ１４２０、１４３０を通過した後、電子線軸調整器１４４０により非点収差やアライメントずれを補正される。走査ユニット１４５０、１４６０により電子ビームを偏向し、電子ビームを照射する位置を制御された後。電子ビームは対物レンズ１４７０により収束されてウェハ２１０の撮像対象１４００に対して照射される。撮像対象１４００からはこの結果、２次電子と反射電子が放出され、２次電子および反射電子は１４１０の一次電子線通過穴を有した反射板に衝突し，そこで発生した二次電子が１４９０の電子検出器により検出する。１４１０で検出された２次電子および反射電子はＡ／Ｄコンバータ１５００でデジタル信号に変換され、制御部２７０へ転送される。

１１０・・・画像取得部、１２０・・・画像格納バッファ、１３０・・・欠陥候補抽出部、１４０・・・欠陥候補選択部、１５０・・・制御部、１６０・・・統合後処理部、１７０・・・結果出力部、２１０・・・ウェハ、２２０・・・ステージ、２３０・・・コントローラ、２４０・・・照明系、２５０・・・検出系、３１０・・・前処理部、３２０・・・画像メモリ部、３３０・・・欠陥候補検出部、３４０・・・パラメータ設定部、３５０・・・制御部、４１０・・・検出画像、４２０・・・参照画像、４３０・・・位置合わせ部、４４０・・・特徴量演算部、４５０・・・特徴空間形成部、４６０・・・はずれ画素検出部、７１０・・・位置ずれ検出・補正部、７２０・・・欠陥候補対応付け部、７３０・・・外れ値検出部、９１０・・・前処理部、９２０・・・特徴量抽出部、９３０・・・特徴量記憶部、９４０・・・欠陥分類部、９５０・・・ユーザインターフェース

Claims (10)

1. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する工程と、
   前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを画像記憶部へ格納する工程と、
   前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を取得する工程と、
   前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記複数の画像データのいずれかで検出した前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す工程と、
   前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得した前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する工程と、
   を有することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する工程と、
   前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを画像記憶部へ格納する工程と、
   前記複数の画像データを統合し、欠陥候補を取得する工程と、
   前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す工程と、
   前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得した前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する工程と、
   を有することを特徴とする欠陥検査方法。
3. 請求項１または２に記載の欠陥検査方法であって、
   前記欠陥候補を取得する工程と、前記欠陥候補を分類する工程とが非同期であることを特徴とする欠陥検査方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の欠陥検査方法であって、
   前記部分画像を切り出す欠陥候補数に上限を設定することを特徴とする欠陥検査方法。
5. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する工程と、
   前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を検出する工程と、
   前記欠陥候補の位置ずれ量を算出するための欠陥候補を選択する工程と、
   前記選択した欠陥候補の位置のずれ量を基に、前記複数の画像データから取得した欠陥候補のずれ量を算出する工程と、
   前記ずれ量に基づき、それぞれの欠陥候補の対応関係を算出し、欠陥候補を分類する工程と、
   を有することを特徴とする欠陥検査方法。
6. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する検出光学系と、
   前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを格納する画像記憶部と、
   前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を検出する欠陥候補検出部と、
   前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記複数の画像データのいずれかで検出した前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す画像切り出し部と、
   前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得された前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する統合後処理部と、
   を有することを特徴とする欠陥検査装置。
7. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する検出光学系と、
   前記複数の撮像条件にて取得した複数の画像データを格納する画像記憶部と、
   前記複数の画像データを統合し欠陥候補を取得する欠陥候補検出部と、
   前記画像記憶部に格納された、少なくとも２つの撮像条件の前記画像データから、前記欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す画像切り出し部と、
   前記欠陥候補に対応する少なくとも２つの撮像条件で取得した前記部分画像を統合処理することで、欠陥候補を分類する統合後処理部と、
   を有することを特徴とする欠陥検査装置。
8. 請求項６または７に記載の欠陥検査装置であって、
   前記欠陥候補検出部と、前記統合後処理部とが非同期であることを特徴とする欠陥検査装置。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の欠陥検査装置であって、
   前記部分画像を切り出す欠陥候補数に上限を設定することを特徴とする欠陥検査装置。
10. 複数の撮像条件にて試料の画像データを取得する検出光学系と、
    前記複数の画像データのそれぞれより欠陥候補を検出する欠陥候補検出部と、
    前記欠陥候補の位置ずれ量を算出するための欠陥候補を選択する欠陥候補選択部と、
    前記選択した欠陥候補の位置のずれ量を基に、前記複数の画像データから取得した欠陥候補のずれ量を算出するずれ量算出部と、
    前記ずれ量に基づき、それぞれの欠陥候補の対応関係を算出し、欠陥候補を分類する統合処理部と、
    を有することを特徴とする欠陥検査装置。

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