JP2017058190A - 参照画像作成用の基準データ作成方法及びパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】参照画像の作成精度を向上させることが可能な基準データの作成方法を提供する。
【解決手段】参照画像作成用の基準データ作成方法は、検査対象基板の検査領域の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い小領域をユーザに選択させる工程Ｓ１１０と、基となる設計データに基づいて、選択された小領域内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する工程Ｓ１１４と、選択された小領域の光学画像と選択された小領域の展開画像とを用いて、選択された当該小領域を、参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する工程Ｓ１２２と、判定の結果、選択された当該小領域を基準領域に設定する場合に、選択された当該小領域の光学画像のデータと選択された当該小領域の展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして出力する工程Ｓ１２８と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、参照画像作成用の基準データ作成方法及びパターン検査装置に関する。例えば、半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査技術に関し、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フォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの極めて小さなパターンの欠陥を検査する方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計データ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、許容内に入らない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

上述したように、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、リソグラフィマージンを向上させる補助パターン（ＳＲＡＦ：Ｓｕｂ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅ）が必要となる。かかる補助パターンは、回路を構成するメインパターンに比べて、マスク基板上での形成精度が低い場合がある。そのため、補助パターンの出来、不出来によって、参照画像の作成精度にばらつきが生じる。その結果、マスク基板のパターン欠陥検査において、出来の良い補助パターンについても欠陥と判定される疑似欠陥を発生させてしまうという問題があった。そのため、出来の良い補助パターンについては欠陥と判定されない参照画像を作成することが求められている。

ここで、補助パターン近傍での検査感度を緩くすることで、出来の良い補助パターンの疑似欠陥だけでなく、出来の悪い補助パターンを含めて欠陥数を減少させることが検討されてきた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、かかる手法では、出来の良い補助パターンについては欠陥と判定されない参照画像を作成することは困難である。

特開２００７−０７１６２９号公報

そこで、本発明の一態様は、参照画像の作成精度を向上させることが可能な基準データの作成方法、及びこれを用いた検査装置を提供する。

本発明の一態様の参照画像作成用の基準データ作成方法は、
複数の図形パターンと複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターンとが形成された検査対象基板の検査領域の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い小領域をユーザに選択させる工程と、
ユーザによって選択された小領域の光学画像を取得する工程と、
検査対象基板に複数の図形パターンと複数の補助パターンとを形成するための基となる設計データに基づいて、選択された小領域内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する工程と、
選択された小領域の光学画像と選択された小領域の展開画像とを用いて、選択された当該小領域を、検査対象基板の複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比する複数の参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する工程と、
判定の結果、選択された当該小領域を基準領域に設定する場合に、選択された当該小領域の光学画像のデータと選択された当該小領域の展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、選択された小領域の光学画像内のパターン全体と、選択された小領域の展開画像内のパターン全体との一致度を演算する工程をさらに備え、
一致度が閾値以上の小領域を基準領域に設定すると判定するように構成すると好適である。

また、検査対象基板の検査領域の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い少なくとも１つの小領域をユーザに選択可能に表示する工程をさらに備えると好適である。

また、検査対象基板の検査領域の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い少なくとも１つの小領域を抽出する工程をさらに備えると好適である。

本発明の一態様のパターン検査装置は、
複数の図形パターンと複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターンとが形成された検査対象基板の検査領域の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い小領域をユーザに選択可能に表示する表示部と、
ユーザによって選択された小領域の光学画像を取得すると共に、検査対象基板の複数の小領域の複数の光学画像を得るための検査対象基板の光学画像を取得する光学画像取得部と、
検査対象基板に複数の図形パターンと複数の補助パターンとを形成するための基となる設計データに基づいて、選択された小領域内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する展開画像作成部と、
選択された小領域の光学画像と選択された小領域の展開画像とを用いて、選択された当該小領域を、検査対象基板の複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比する複数の参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する判定部と、
判定の結果、選択された当該小領域を基準領域に設定する場合に、選択された当該小領域の光学画像のデータと選択された当該小領域の展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして用いて、参照画像作成用のフィルタ関数の係数を演算するフィルタ係数演算部と、
演算された係数が定義されたフィルタ関数を用いて、複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比するための複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
複数の小領域の小領域毎に、当該小領域の光学画像と当該光学画像に対応する参照画像とを画素毎に比較して、パターンの欠陥を検査する比較部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、参照画像の作成精度を向上できる。よって、出来の良い補助パターンについては欠陥と判定されない、或いは判定される可能性を低減させた参照画像を作成できる。その結果、検査精度を向上させることができる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１における基準データ作成回路の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。 実施の形態１におけるパターンモニタの表示画面の一例を示す図である。 実施の形態１における展開画像と形成パターンとセンサ画像との一例を示す図である。 実施の形態１におけるフィルタ関数の係数を演算する手法の一例を説明するための図である。 実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。 実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、試料、例えばマスクに形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。

光学画像取得部１５０は、光源１０３、照明光学系１７０、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、及びフォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、ウェハ等の半導体基板にパターンを転写する露光用のフォトマスクが含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形パターン及びかかる複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターン（ＳＲＡＦ）によって構成されたパターンが形成されている。補助パターンを配置することによりリソグラフィマージンを向上させることができる。試料１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてＸＹθテーブル１０２に配置される。

制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、係数演算回路１４０、基準データ作成回路１４２、磁気ディスク装置１０９，１４４、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。

なお、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、係数演算回路１４０、及び基準データ作成回路１４２といった一連の「〜回路」は、少なくとも１つの電気回路、少なくとも１つのコンピュータ、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの回路基板、或いは、少なくとも１つの半導体装置等といった、少なくとも１つの回路で構成され、実行される。一連の「〜回路」の各「〜回路」は、上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成されても良いし、異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。或いは、一連の「〜回路」の一部の「〜回路」が上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成され、残りの「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の異なる回路若しくは異なる同じ回路群で構成されてもよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、係数演算回路１４０、及び基準データ作成回路１４２といった一連の「〜回路」は、制御計算機１１０によって構成され、実行されても良い。

検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１０２は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ＸＹθテーブル１０２上に配置された試料１０１の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。

被検査試料１０１のパターン形成の基となる設計データ（描画データ）が検査装置１００の外部から入力され、磁気ディスク装置１０９に格納される。また、補助パターンの形状、配置位置等を示す補助パターン情報が検査装置１００の外部から入力され、磁気ディスク装置１０９に格納される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における基準データ作成回路の内部構成の一例を示す構成図である。図２において、基準データ作成回路１４２内には、磁気ディスク装置等の記憶装置６２，７２，７４，８０，８６、広域画像表示処理部６３、基準候補フレーム抽出部６４、基準候補フレームリスト作成部６５、基準候補フレームリスト表示処理部６６、選択情報受信部６７、展開画像作成部６８、フレーム分割部７０、一致度演算部７６、判定部７８、フレーム画像表示処理部８２、展開画像表示処理部８４、及び出力部８６が配置されている。広域画像表示処理部６３、基準候補フレーム抽出部６４、基準候補フレームリスト作成部６５、基準候補フレームリスト表示処理部６６、選択情報受信部６７、展開画像作成部６８、フレーム分割部７０、一致度演算部７６、判定部７８、フレーム画像表示処理部８２、展開画像表示処理部８４、及び出力部８６といった一連の「〜部」は、少なくとも１つの電気回路、少なくとも１つのコンピュータ、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの回路基板、或いは、少なくとも１つの半導体装置等といった、少なくとも１つの回路で構成され、実行される。一連の「〜部」の各「〜部」は、上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成されても良いし、異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。或いは、一連の「〜部」の一部の「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成され、残りの「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。例えば、図２に示す一連の「〜部」は、制御計算機１１０によって構成され、実行されても良い。広域画像表示処理部６３、基準候補フレーム抽出部６４、基準候補フレームリスト作成部６５、基準候補フレームリスト表示処理部６６、選択情報受信部６７、展開画像作成部６８、フレーム分割部７０、一致度演算部７６、判定部７８、フレーム画像表示処理部８２、展開画像表示処理部８４、及び出力部８６に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度、図示しないメモリに記憶される。

図３は、実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す構成図である。図３において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、比較処理部６０、及び判定部６１が配置されている。フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、比較処理部６０、及び判定部６１といった一連の「〜部」は、少なくとも１つの電気回路、少なくとも１つのコンピュータ、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの回路基板、或いは、少なくとも１つの半導体装置等といった、少なくとも１つの回路で構成され、実行される。一連の「〜部」の各「〜部」は、上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成されても良いし、異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。或いは、一連の「〜部」の一部の「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成され、残りの「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。例えば、図３に示す一連の「〜部」は、制御計算機１１０によって構成され、実行されても良い。フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、比較処理部６０、及び判定部６１に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度、図示しないメモリに記憶される。

図４は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。試料１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図４に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＸ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図４に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）と相対移動しながら、検査光を用いて試料１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、Ｙ方向に次の検査ストライプ２０の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。

ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。

ここで、試料１０１から撮像される光学画像の画素データは、撮像に使用される光学系の解像特性等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の後述する展開画像（設計画像）とは異なっている。そのため、展開画像にフィルタ処理を施して、測定画像データに近づけた上で比較処理を実施する。そのためには、試料１０１の検査処理の実施に先だって、まずかかるフィルタ処理を行うためのフィルタ関数の係数を演算する必要がある。しかし、リソグラフィマージンを向上させるべく配置したウェハ上には解像されない補助パターン（ＳＲＡＦ；Ｓｕｂ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）は、回路を構成するメインパターン（複数の図形パターン）に比べて、試料１０１（マスク基板）上での形成精度が低い場合がある。そのため、補助パターンの出来、不出来によって、展開画像にフィルタ処理を施した結果得られる参照画像の作成精度にばらつきが生じる。その結果、試料１０１のパターン欠陥検査において、出来の良い補助パターンについても欠陥と判定される疑似欠陥を発生させてしまうという問題があった。そのため、出来の良い補助パターンについては欠陥と判定されない参照画像を作成することが求められている。そこで、実施の形態１では、展開画像から参照画像を作成するためのフィルタ関数の係数を求める際に用いる基準データ（参照画像作成用の基準データ）を作成する段階で基準データ自体の精度を高める。言い換えれば、試料１０１に実際に形成された出来の良い補助パターンが含まれる領域のデータを基準データとして用いる。すなわち、試料１０１に実際に形成された出来の悪い補助パターンが含まれる領域のデータを基準データとして用いないようにする。展開画像から参照画像を作成するためのフィルタ関数の係数を求める際に用いる基準データ（参照画像作成用の基準データ）を以下のように作成する。

図５は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程のうち、図５に示す一連の工程は、参照画像作成用の基準データの作成方法の工程を含む。図５において、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の一部は、光学画像取得工程（Ｓ１０２）と、広域センサ画像表示工程（Ｓ１０４）と、基準候補フレーム抽出工程（Ｓ１０６）と、基準候補フレームリスト表示工程（Ｓ１０８）と、基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）と、ストライプ光学画像取得工程（Ｓ１１１）と、基準候補フレームセンサ画像分割工程（Ｓ１１２）と、基準候補フレーム展開画像作成工程（Ｓ１１４）と、表示工程（Ｓ１１６）と、表示工程（Ｓ１１８）と、一致度演算工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、フィルタ係数演算工程（Ｓ１２６）と、参照画像作成工程（Ｓ１２８）と、比較工程（Ｓ１３０）と、判定工程（Ｓ１３２）と、いう一連の工程を実施する。

光学画像取得工程（Ｓ１０２）と、広域センサ画像表示工程（Ｓ１０４）と、基準候補フレーム抽出工程（Ｓ１０６）と、基準候補フレームリスト表示工程（Ｓ１０８）と、基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）と、ストライプ光学画像取得工程（Ｓ１１１）と、基準候補フレームセンサ画像分割工程（Ｓ１１２）と、基準候補フレーム展開画像作成工程（Ｓ１１４）と、表示工程（Ｓ１１６）と、表示工程（Ｓ１１８）と、一致度演算工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、は参照画像作成用の基準データの作成方法の内部工程でもある。

光学画像取得工程（Ｓ１０２）として、光学画像取得部１５０は、試料１０１の検査領域１０全体の広域センサ画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。試料１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３から、検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が照明光学系１７０を介して照射される。試料１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における試料１０１の位置を示すデータと共に基準データ作成回路１４２に送られる。測定データ（画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。基準データ作成回路１４２内に出力されたストライプ領域画像は、記憶装置６２に格納される。

ここでは、上述したように検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。但し、試料１０１の検査領域１０全体の広域では、そもそもサイズが小さい個々の図形パターンを認識困難なので、高い解像度は必要としない。そのため、例えば、各検査ストライプ２０を通常検査よりも高速でスキャンすればよい。そして、得られたすべての検査ストライプ２０の像を繋ぎ合わせることによって広域センサ画像が取得される。よって、広域センサ画像は、大まかなパターンレイアウト形状が認識できる程度のボケた画像で構わない。

広域センサ画像表示工程（Ｓ１０４）として、広域画像表示処理部６３（表示部の一例）は、取得された広域画像をパターンモニタ１１８（表示部の他の一例）に表示する。

基準候補フレーム抽出工程（Ｓ１０６）として、基準候補フレーム抽出部６４は、検査対象基板となる試料１０１の検査領域１０の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い少なくとも１つのフレーム領域（小領域）を基準候補フレームとして抽出する。各検査ストライプ２０のストライプ領域画像は、図３に示すように、例えば、スキャン幅で長手方向に向かって複数のフレーム画像３０に分割され、フレーム画像３０毎に検査を行っていく。各検査ストライプ２０のストライプ領域がかかるフレーム画像３０のサイズに分割された領域がフレーム領域となる。言い換えれば、各検査ストライプ２０のストライプ領域が、図３に示すように、例えば、スキャン幅で長手方向に向かって複数のフレーム領域に分割される。基準候補フレーム抽出部６４は、かかるフレーム領域単位で、検査領域１０の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い（推定される）少なくとも１つのフレーム領域（小領域）を抽出する。抽出の仕方は、磁気ディスク装置１０９から設計データを読み出し、設計データに定義された図形パターンのサイズ及び位置に基づいて補助パターンと推定される図形パターンが配置されるフレーム領域（小領域）を抽出すればよい。例えば、注目する図形パターンに対してサイズが大幅に小さく、かかる注目する図形パターンのエッジ位置付近に配置されている小図形パターンを補助パターンと推定する。例えば、注目する図形パターンの幅の１／２以下の幅の小図形パターン等が該当する。また、例えば、注目する図形パターンのエッジ部（端部）からかかる注目する図形パターンの幅の１／２以下の距離に配置される注目する図形パターンよりも小さい小図形パターン等が該当する。その他、注目する図形パターンの長手方向のエッジ部（端部）付近に配置されている注目する図形パターンよりも小さい小図形パターン等が該当する。抽出条件は、適宜設定すればよい。例えば、注目する図形パターン自体の形状等も抽出条件に入れることも好適である。例えば、左側端部の辺に平行な右側端部の辺が存在すること、同様に、上端部の辺に平行な下端部の辺が存在すること等が挙げられる。これにより、測定可能な４つのエッジ、或いは測定可能な４つのエッジのうちの対となる２エッジ（２辺）を持った図形パターンを基準候補フレーム内に含めることができる。なお、少なくとも１つのフレーム領域としたが、通常、マスクパターン全体で補助パターンは多数配置されるので、複数のフレーム領域が抽出される場合が多い。

或いは、抽出の仕方として、磁気ディスク装置１０９から設計データと補助パターンデータとを読み出し、補助パターンデータに定義された補助パターンが配置されるフレーム領域（小領域）を抽出してもよい。

基準候補フレームリスト表示工程（Ｓ１０８）として、まず、基準候補フレームリスト作成部６５は、抽出された少なくとも１つの基準候補フレームのリストを作成する。基準候補フレームリストでは、例えば、基準候補フレームの番号、ｘ、ｙ座標、及び推定された小図形パターンが補助パターンである可能性を示す割合値（％）が定義される。補助パターンである可能性を示す割合値（％）は、例えば、抽出条件の適合率を示せばよい。

次に、基準候補フレームリスト表示処理部６６（表示部の一例）は、検査対象基板となる試料１０１の検査領域１０の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い少なくとも１つの小領域をユーザに選択可能にパターンモニタ１１８（表示部の他の一例）に表示する。

図６は、実施の形態１におけるパターンモニタの表示画面の一例を示す図である。パターンモニタ１１８の表示画面３００には、例えば、画像モニタ３０２と、基準候補フレームリスト３０４と、確定アイコン３０６（確定スイッチ）と、リセットアイコン３０８（リセットスイッチ）と、実行アイコン３１０（実行スイッチ）と、抽出ＣＡＤ画アイコン３１１と、抽出センサ画アイコン３１２と、広域センサ画アイコン３１３と、が表示される。表示画面３００は、タッチパネルとなっており、基準候補フレームリスト３０４の基準候補フレームをタッチすることで当該基準候補フレームを選択可能に構成される。同様に、定アイコン３０６と、リセットアイコン３０８と、実行アイコン３１０と、抽出ＣＡＤ画アイコン３１１と、抽出センサ画アイコン３１２と、広域センサ画アイコン３１３と、をタッチすることでかかるアイコンに連動する機能を動作させる（ＯＮにする）ことができる。

基準候補フレームリスト３０４には、基準候補フレームリスト表示工程（Ｓ１０８）によって抽出された少なくとも１つ（ここでは複数）の基準候補フレームを補助パターンである可能性を示す割合値（％）が高い方から順にリスト表示される。図６の例では、基準候補フレームの番号１〜５までの基準候補フレームが順に示されている。画像モニタ３０２には、広域センサ画像表示工程（Ｓ１０４）によって、広域センサ画像３２０が表示される。広域センサ画像３２０には、抽出された基準候補フレームの位置が「×」印によって表示されている。

なお、表示画面３００には、その他の項目が表示されても構わない。例えば、基準候補フレームリスト３０４とは別に、上述した測定可能な４つのエッジ、或いは測定可能な４つのエッジのうちの対となる２エッジ（２辺）を持った図形パターンを含むフレーム領域のリスト（４エッジフレーム領域リスト）を作成して表示してもよい。

基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）として、複数の図形パターンとかかる複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターンとが形成された検査対象基板の検査領域１０の中から複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い基準候補フレーム（小領域）をユーザに選択させる。具体的には、パターンモニタ１１８の表示画面３００に表示された基準候補フレームリスト３０４の複数の基準候補フレームの中からユーザによって任意に決められた基準候補フレームをユーザにタッチさせることにより選択させる。ユーザは、できるだけ検査領域１０全体を網羅するようにいくつかの基準候補フレームを選択すると良い。例えば、図６の広域センサ画像３２０の中心を座標軸の中心とする第１〜第４象限の各象限から基準候補フレームを選択すると良い。これにより、位置に依存した補助パターンの形成精度に応じた基準データを作成できる。図６の例では、基準候補フレームリスト３０４の複数の基準候補フレームの中からユーザによって選択された番号１〜４の基準候補フレームに選択されたマークが表示されている状態を示している。

基準候補フレームをユーザにタッチさせた後、ユーザに確定アイコン３０６をタッチさせ、選択内容を確定させる。基準候補フレームを選び直す場合には、リセットアイコン３０８をタッチさせ、選択内容を白紙に戻した後に改めて基準候補フレームをユーザにタッチさせればよい。選択内容を確定させた後、ユーザに実行アイコン３１０をタッチさせる。これにより、選択情報受信部６７は、ユーザによって選択された基準候補フレームの情報（選択情報）を受信する。基準候補フレームの情報として、ｘ、ｙ座標が含まれる。そして、次に、選択された基準候補フレームのデータが参照画像作成用の基準データとしてふさわしいかどうかを見極める動作を開始する。

ストライプ光学画像取得工程（Ｓ１１１）として、光学画像取得部１５０は、ユーザによって選択された基準候補フレーム（小領域）の光学画像を取得する。ここでは、ユーザによって選択された基準候補フレーム（小領域）を含む検査ストライプ２０の光学画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。まず、選択された基準候補フレームを含む検査ストライプ２０が撮像可能な位置にＸＹθテーブル１０２を移動させる。試料１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３から、検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が照明光学系１７０を介して照射される。試料１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に光学像として結像し、入射する。

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における試料１０１の位置を示すデータと共に基準データ作成回路１４２に送られる。測定データ（画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。基準データ作成回路１４２内に出力されたストライプ領域画像は、記憶装置６２に格納される。

ストライプ光学画像取得工程（Ｓ１１１）では、参照画像作成用の基準データを得る必要があるので、検査時と同様の解像度でストライプ領域画像（光学画像）を取得すると好適である。

基準候補フレームセンサ画像分割工程（Ｓ１１２）として、フレーム分割部７０は、選択情報受信部６７によって受信された選択情報を基に基準候補フレームを特定する。そして、フレーム分割部７０は、ユーザによって選択された基準候補フレームを含む検査ストライプ２０のストライプ領域画像（光学画像）の中からユーザによって選択された基準候補フレームのフレーム画像３０（基準候補フレーム画像）を切り出すように、ｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）でストライプ領域画像を分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。分割された基準候補フレーム画像のデータは記憶装置７２に格納される。

基準候補フレーム展開画像作成工程（Ｓ１１４）として、展開画像作成部６８は、選択情報受信部６７によって受信された選択情報を基に基準候補フレームを特定する。そして、展開画像作成部６８は、特定された基準候補フレームの座標、サイズ等の領域を特定する情報を展開回路１１１に出力する。展開回路１１１（展開画像作成部の一例）は、検査対象基板となる試料１０１に複数の図形パターンと複数の補助パターンとを形成するための基となる設計データに基づいて、選択された基準候補フレーム内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する。具体的には、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出し、読み出された設計データに定義された基準候補フレームの領域の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換（画像展開）して展開画像（設計画像）を作成する。

ここで、設計データに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、及び辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データ（ベクトルデータ）が格納されている。

かかる図形データとなる設計パターンの情報が展開回路１１１に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、画素毎に８ビットの占有率データの展開画像を作成する。展開画像のデータは、基準データ作成回路１４２に出力され、基準データ作成回路１４２内の記憶装置７４に格納される。

表示工程（Ｓ１１６）として、フレーム画像表示処理部８２は、分割された基準候補フレーム画像をパターンモニタ１１８に表示させる。

表示工程（Ｓ１１８）として、展開画像表示処理部８４は、作成された基準候補フレームの展開画像をパターンモニタ１１８に表示させる。

なお、図６の例では、上述した広域センサ画像と基準候補フレーム画像と基準候補フレームの展開画像は、いずれも画像モニタ３０２に表示される。どの画像を画像モニタ３０２に表示させるかは、抽出ＣＡＤ画アイコン３１１（基準候補フレームの展開画像の選択スイッチ）と、抽出センサ画アイコン３１２（基準候補フレーム画像の選択スイッチ）と、広域センサ画アイコン３１３（広域センサ画像の選択スイッチ）と、のいずれかをユーザにタッチさせるかによって画面を切り替えればよい。

一致度演算工程（Ｓ１２０）として、一致度演算部７６は、選択された基準候補フレームの基準候補フレーム画像（光学画像）内のパターン全体と、選択された基準候補フレームの展開画像内のパターン全体との一致度を演算する。例えば、両画像内のパターン面積の比を演算する。具体的には、基準候補フレーム画像（光学画像）内のパターン全体の面積を、展開画像内のパターン全体の面積で割った値を演算する。各画像のパターン面積は、各画素の画素内の占有率を用いて演算すればよい。言い換えれば、各画素の階調値を最大階調値で割れば、当該画素内の占有率が演算できる。よって、各画像のパターン面積は、各画像内の各画素の占有率を累積加算すれば演算できる。

判定工程（Ｓ１２２）として、判定部７８は、選択された基準候補フレームの光学画像と選択された基準候補フレームの展開画像とを用いて、選択された当該基準候補フレームを、検査対象基板となる試料１０１の複数のフレーム領域（小領域）の複数のフレーム画像（光学画像）のいずれかと対比する複数の参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する。具体的には、判定部７８は、一致度が閾値Ｔｈ以上かどうかを判定する。さらに言えば、例えば、選択された基準候補フレームの光学画像と選択された基準候補フレームの展開画像の両画像内のパターン全体の面積の比が閾値（例えば８０％）以上かどうかを判定する。面積の比が閾値（例えば８０％）以上である場合に当該基準候補フレームを基準フレーム（基準領域）に設定されることになる。

判定の結果、一致度が閾値以上でない場合、基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）に戻る。そして、判定工程（Ｓ１２２）において一致度が閾値以上になる基準候補フレームが選択されるまで基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１２２）までの各工程を繰り返す。

判定の結果、選択された当該基準候補フレームを基準領域に設定する場合に、選択された当該基準候補フレームの基準候補フレーム画像（光学画像）のデータと選択された当該基準候補フレームの展開画像のデータとは、記憶装置８０に格納される。そして、出力部８６は、記憶装置８０に格納された選択された当該基準候補フレームの基準候補フレーム画像（光学画像）のデータと選択された当該基準候補フレームの展開画像のデータとを係数演算回路１４０に参照画像作成用の基準データとして出力する。

図７は、実施の形態１における展開画像と形成パターンとセンサ画像との一例を示す図である。図７（ａ）では、Ｌ字形の図形パターン４０と図形パターン４０の２つの補助パターン９０，９１の展開画像の一例を示している。展開画像は設計上の図形パターン形状になる。かかる図形パターン４０と図形パターン４０の２つの補助パターン９０，９１が試料１０１上に形成された場合の一例が図７（ｂ）に示されている。図７（ｂ）では、例えば、遮光膜が形成され、遮光膜上にレジストが塗布された試料１０１上に図形パターン４０と図形パターン４０の２つの補助パターン９０，９１を電子ビームで描画し、現像、エッチングによりパターン形成した場合を示している。図形パターン４０は、図形パターン４２に示すように角が丸くなってしまう。同様に、２つの補助パターン９０，９１についても２つの補助パターン９２，９３に示すように角が丸くなってしまう。一方、補助パターンの形成精度が悪いと、図７（ｃ）に示すように、２つの補助パターン９４，９５が互いにくっついてしまう場合がある。かかる不出来の補助パターン９４，９５は参照画像作成用の基準データから排除することが望ましい。よって、一致度を演算することで、かかる不出来の補助パターン９４，９５が撮像された基準候補フレーム画像（光学画像）の基準候補フレームを基準フレーム（基準領域）から除くことができる。他方、図７（ｂ）に示したように、２つの補助パターン９２，９３の変形が、図形パターン４２と同程度の変形であれば、特に問題はない。よって、かかる出来の良い補助パターン９２，９３が撮像された基準候補フレーム画像（光学画像）の基準候補フレームを基準フレームとして採用する。

以上のように実施の形態１における参照画像作成用の基準データ作成方法によれば、参照画像の作成精度を向上できる基準データを作成できる。

フィルタ係数演算工程（Ｓ１２６）として、係数演算回路１４０（フィルタ係数演算部）は、判定の結果、選択された当該基準候補フレームを基準フレームに設定する場合に、選択された当該基準候補フレームの光学画像のデータと選択された当該基準候補フレームの展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして用いて、参照画像作成用のフィルタ関数の係数を演算する。

図８は、実施の形態１におけるフィルタ関数の係数を演算する手法の一例を説明するための図である。例えば、図８（ａ）に示すように、基準フレーム領域の画素数よりも少ないｋ×ｋ個の要素で構成される未知の係数行列ａ（ｉ，ｊ）（係数の一例）を求める。例えば、５１２×５１２画素で構成されるフレーム領域の画像に対して、１５×１５の係数行列ａ（ｉ，ｊ）を求める。基準フレームの展開画像の注目画素ｄ（ｉ，ｉ）を中心にして、ｋ×ｋ画素の画素と係数行列ａ（ｉ，ｊ）との積の和を画素数Ｎ（＝ｋ×ｋ）で割った値が注目画素ｄ（ｉ，ｉ）に対応する基準フレームのフレーム画像（光学画像）の注目画素ｒ（ｉ，ｉ）により近づく係数行列ａ（ｉ，ｊ）を求める。かかる関係式（１）を以下に示す。

図８（ｂ）に示すように、注目画素を基準フレーム内で移動させながら、その都度、関係式（１）を演算する。そして、基準フレーム内のすべての画素についてそれぞれ得られた、未知の係数行列ａ（ｉ，ｊ）を用いて定義された関係式（１）を最も満足させる係数行列ａ（ｉ，ｊ）を求める。係数行列ａ（ｉ，ｊ）の要素数ｋ×ｋは、適宜設定すればよい。少ないと精度が劣化し、多すぎると演算時間が長くなる。また、注目画素が基準フレーム内を移動する際、端部に近いと端部側の周囲の画素が必要分存在しない場合もあるが、かかる場合には値が得られる周囲画素及び画素数Ｎで演算すればよい。

以上のようにして得られた係数行列ａ（ｉ，ｊ）（係数の一例）は参照回路１１２に出力され、フィルタ関数の係数として一時的に設定される。

参照画像作成工程（Ｓ１２８）として、参照回路１１２は、得られた係数行列ａ（ｉ，ｊ）（係数の一例）を用いて、基準フレームの展開画像をフィルタ処理して参照画像を作成する。

図９は、実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。センサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである展開画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにしてフレーム画像（光学画像）と比較する参照画像を作成する。作成された参照画像は比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された参照画像は、記憶装置５２に格納される。一方、基準フレームのフレーム画像（光学画像）も比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内の記憶装置５６に格納される。

比較工程（Ｓ１３０）として、比較回路１０８は、基準フレームの両画像内の画素毎にフレーム画像（光学画像）と参照画像とを比較する。具体的には、まず、位置合わせ部６２は、比較対象となるフレーム画像（光学画像）を記憶装置５６から読み出し、同様に比較対象となる参照画像を記憶装置５２から読み出す。そして、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。そして、比較処理部６０は、画素毎に両者を比較し、画素値（階調値）の差を演算する。例えば、画素毎に参照画像が画素値からフレーム画像の画素値を差し引いた差分値を演算する。

判定工程（Ｓ１３２）として、判定部６１は、基準フレーム内の参照画像とフレーム画像の画素値の最大誤差が閾値Ｔより小さいかどうかを判定する。

判定の結果、基準フレーム内の参照画像とフレーム画像の画素値の最大誤差が閾値Ｔより小さくない場合、基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）に戻る。そして、判定工程（Ｓ１３２）において基準フレーム内の参照画像とフレーム画像の画素値の最大誤差が閾値Ｔより小さくなるまで基準候補フレーム選択工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１３２）までの各工程を繰り返す。

判定の結果、基準フレーム内の参照画像とフレーム画像の画素値の最大誤差が閾値Ｔより小さい場合、当該基準フレームの基準データによって演算されたフィルタ係数が通常検査の参照画像作成用に用いられることになる。

なお、上述したように、選択される基準候補フレームは、１つとは限らない。よって、複数の基準フレームができる場合がある。その結果、判定工程（Ｓ１３２）において、基準フレーム内の参照画像とフレーム画像の画素値の最大誤差が閾値Ｔより小さくなる、判定条件をクリアした複数のフィルタ係数が取得される場合がある。複数のフィルタ係数が取得された場合には、そのうちの１つを選択しても良い。しかし、試料１０１の検査領域１０の位置に依存するパターン形状誤差もあり得る。よって、検査領域１０の位置が異なる複数のフィルタ係数を採用してもよい。例えば、上述したように、検査領域１０の中心を座標中心とする第１〜第４象限についてそれぞれフィルタ係数の設定を変更しても良い。判定工程（Ｓ１３２）での判定条件をクリアした少なくとも１つのフィルタ係数は、磁気ディスク装置１４４に格納される。そして、また、判定工程（Ｓ１３２）での判定条件をクリアした少なくとも１つのフィルタ係数は、参照回路１１２に出力され、フィルタ関数の係数として設定される。以上の前処理工程を経て、試料１０１のパターン検査を実施する。

図１０は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程のうち、図５に示す一連の工程に続く工程を示している。図１０において、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程の残部は、光学画像取得工程（Ｓ２０２）と、フレーム分割工程（Ｓ２０４）と、展開画像作成工程（Ｓ２０６）と、参照画像作成工程（Ｓ２０８）と、位置合わせ工程（Ｓ２１０）と、比較工程（Ｓ２１２）と、いう一連の工程を実施する。

光学画像取得工程（Ｓ２０２）として、光学画像取得部１５０は、試料１０１となるフォトマスクの光学画像を取得する。ストライプ画像の取得方法は、上述した内容と同様である。但し、ここでは、図４に示すように順にストライプ画像を取得していく。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、記憶装置５０に格納される。

フレーム分割工程（Ｓ２０４）として、比較回路１０８内では、フレーム分割部５４が、検査ストライプ２０毎にｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で、ストライプ領域画像（光学画像）を複数のフレーム画像３０（光学画像）に分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。言い換えれば、検査ストライプ２０毎のストライプ領域画像をそれぞれ検査ストライプ２０の幅と同様の幅、例えば、スキャン幅Ｗで複数のフレーム画像３０（光学画像）に分割する。かかる処理により、複数のフレーム領域に応じた複数のフレーム画像３０（光学画像）が取得される。複数のフレーム画像３０は、記憶装置５６に格納される。以上により、検査のために比較される一方の画像（測定された画像）データが生成される。

展開画像作成工程（Ｓ２０６）として、展開回路１１１（展開画像作成部）は、被検査試料１０１のパターン形成の基となる設計パターンデータに基づいて画像展開して展開画像を作成する。具体的には、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出し、読み出された設計データに定義された各フレーム領域の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。そして、画素毎に８ビットの占有率データの設計画像を作成する。展開画像のデータ（イメージデータ）は参照回路１１２に出力される。

参照画像作成工程（Ｓ２０８）として、参照回路１１２（参照画像作成部）は、演算されたフィルタ係数が定義されたフィルタ関数を用いて、複数のフレーム領域（小領域）の複数のフレーム画像（光学画像）のいずれかと対比するための複数の参照画像を作成する。言い換えれば、設定された係数行列ａ（ｉ，ｊ）（フィルタ係数の一例）を用いて、各フレーム領域の展開画像をフィルタ処理して参照画像を作成する。作成された各フレーム領域の参照画像は比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された参照画像は、記憶装置５２に格納される。

位置合わせ工程（Ｓ２１０）として、位置合わせ部６２は、比較対象となるフレーム画像（光学画像）を記憶装置５６から読み出し、同様に比較対象となる参照画像を記憶装置５２から読み出す。そして、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

比較工程（Ｓ２１２）として、比較処理部５９（比較部）は、複数のフレーム領域（小領域）のフレーム領域毎に、当該フレーム領域のフレーム画像（光学画像）と当該フレーム画像に対応する参照画像とを画素毎に比較して、パターンの欠陥を検査する。比較処理部５９は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

以上のように、実施の形態１では、フィルタ係数の最適値（或いは、従来の手法よりも適した値）を求めることができ、フィルタ処理の精度を向上させることができる。よって、参照画像の作成精度を向上できる。これにより、出来の良い補助パターンについては欠陥と判定されない、或いは判定される可能性を低減させた参照画像を作成できる。その結果、高精度なパターン欠陥検査ができ、検査精度を向上させることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、照明光学系１７０として、透過光を用いた透過照明光学系を示したが、これに限るものではない。例えば、反射光を用いた反射照明光学系であってもよい。或いは、透過照明光学系と反射照明光学系とを組み合わせて、透過光と反射光を同時に用いてもよい。

また、上述したフィルタ関数及びフィルタ関数の係数は一例であって、これに限るものではない。その他のフィルタ関数及びフィルタ関数の係数を用いる場合であっても良い。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての参照画像作成用の基準データ作成方法、参照画像作成用の基準データ作成装置、パターン検査装置、及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 検査領域
２０ 検査ストライプ
３０ フレーム画像
４０，４２ 図形パターン
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム分割部
５８ 位置合わせ部
５９ 比較処理部
６０ 比較処理部
６１ 判定部
６２，７２，７４，８０，８６ 記憶装置
６３ 広域画像表示処理部
６４ 基準候補フレーム抽出部
６５ 基準候補フレームリスト作成部
６６ 基準候補フレームリスト表示処理部
６７ 選択情報受信部
６８ 展開画像作成部
７０ フレーム分割部
７６ 一致度演算部
７８ 判定部
８２ フレーム画像表示処理部
８４ 展開画像表示処理部
８６ 出力部
９０，９１，９２，９３，９４，９５ 補助パターン
１００ 検査装置
１０１ 試料
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９，１４４ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ ストライプパターンメモリ
１４０ 係数演算回路
１４２ 基準データ作成回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
３００ 表示画面
３０２ 画像モニタ
３０４ 基準候補フレームリスト
３０６ 確定アイコン
３０８ リセットアイコン
３１０ 実行アイコン
３１１ 抽出ＣＡＤ画アイコン
３１２ 抽出センサ画アイコン
３１３ 広域センサ画アイコン

Claims (5)

1. 複数の図形パターンと前記複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターンとが形成された検査対象基板の検査領域の中から前記複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い小領域をユーザに選択させる工程と、
   ユーザによって選択された前記小領域の光学画像を取得する工程と、
   前記検査対象基板に前記複数の図形パターンと前記複数の補助パターンとを形成するための基となる設計データに基づいて、選択された前記小領域内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する工程と、
   選択された前記小領域の光学画像と選択された前記小領域の展開画像とを用いて、選択された当該小領域を、前記検査対象基板の複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比する複数の参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する工程と、
   判定の結果、選択された当該小領域を前記基準領域に設定する場合に、選択された当該小領域の光学画像のデータと選択された当該小領域の展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして出力する工程と、
   を備えたことを特徴とする参照画像作成用の基準データ作成方法。
2. 選択された前記小領域の光学画像内のパターン全体と、選択された前記小領域の展開画像内のパターン全体との一致度を演算する工程をさらに備え、
   前記一致度が閾値以上の小領域を前記基準領域に設定すると判定することを特徴とする請求項１記載の参照画像作成用の基準データ作成方法。
3. 前記検査対象基板の前記検査領域の中から前記複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い少なくとも１つの小領域をユーザに選択可能に表示する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の参照画像作成用の基準データ作成方法。
4. 前記検査対象基板の前記検査領域の中から前記複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い前記少なくとも１つの小領域を抽出する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の参照画像作成用の基準データ作成方法。
5. 複数の図形パターンと前記複数の図形パターンのいずれかを補助する複数の補助パターンとが形成された検査対象基板の検査領域の中から前記複数の補助パターンのうちの少なくとも１つの補助パターンを含む可能性が高い小領域をユーザに選択可能に表示する表示部と、
   ユーザによって選択された前記小領域の光学画像を取得すると共に、前記検査対象基板の複数の小領域の複数の光学画像を得るための前記検査対象基板の光学画像を取得する光学画像取得部と、
   前記検査対象基板に前記複数の図形パターンと前記複数の補助パターンとを形成するための基となる設計データに基づいて、選択された前記小領域内に配置されるパターンを画像展開した展開画像を作成する展開画像作成部と、
   選択された前記小領域の光学画像と選択された前記小領域の展開画像とを用いて、選択された当該小領域を、前記検査対象基板の前記複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比する複数の参照画像を作成するための基準領域に設定するかどうかを判定する判定部と、
   判定の結果、選択された当該小領域を前記基準領域に設定する場合に、選択された当該小領域の光学画像のデータと選択された当該小領域の展開画像のデータとを参照画像作成用の基準データとして用いて、参照画像作成用のフィルタ関数の係数を演算するフィルタ係数演算部と、
   演算された係数が定義されたフィルタ関数を用いて、前記複数の小領域の複数の光学画像のいずれかと対比するための複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
   前記複数の小領域の小領域毎に、当該小領域の光学画像と当該光学画像に対応する参照画像とを画素毎に比較して、パターンの欠陥を検査する比較部と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。

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