JP2018501646A - プロセスウィンドウキャラクタライゼーションのための仮想検査システム - Google Patents

Abstract

試料上の欠陥を検出するための方法およびシステムが提供される。１つのシステムは、検査システムによって生成された試料の物理的バージョンに関する画像を記憶するように構成された記憶媒体を含む。少なくとも２つのダイが、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で試料上に形成される。システムはさらに、同じ設計上の特徴を有するパターンが少なくとも２つの異なる値で形成されている試料上の位置で生成された記憶画像の部分を比較するように構成されたコンピュータサブシステム（複数）をも含む。比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって拘束されない。コンピュータサブシステム（複数）はさらに、比較の結果に基づいてその位置で欠陥を検出するように構成される。

Description

本発明は一般に、持続性（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）ウェハイメージングを利用した自動プロセスウィンドウキャラクタライゼーションおよび系統的欠陥検出のための方法およびシステムに関する。

以下の説明と例は、このセクションに含まれるからといって先行技術とは認められない。

半導体製造プロセス中の種々のステップにおいて、製造プロセスにおけるより高い歩留まりを助長し、よって、より高い収益を助長するために、ウェハ上の欠陥を検出するための検査プロセスが用いられる。検査は常に、半導体デバイス製造の重要な部分であった。しかしながら、半導体デバイスの寸法が縮小するにつれ、より小さい欠陥でもデバイスを故障させ得るため、検査は、許容される半導体デバイスの製造を成功に導くために一層重要になっている。

プロセスウィンドウクォリフィケーション（ＰＷＱ）は、特定のチップ設計が製造され得るか（重要なホットスポットなしで）を検査し、リソグラフィ工程用の最適なパラメータ（例えば、フォーカス／露光）に関して決定するために必須な特定の方式で製造された試料に実行される１つの検査タイプである。現在用いられている方法では、リソグラフィクォリフィケーション手順は、非常に時間のかかるマニュアル方式の手順であり得る。通常、フォーカス−露光調整済のウェハが、異なるプロセスウィンドウ状況をシミュレートするために印刷される。次にウェハは比較的感度の高い明視野（ＢＦ）検査ツールを用いて検査される。検出された欠陥は、欠陥を印刷エラーのタイプによって分類する設計ベースのアルゴリズムによってビンに分けられる（特異な設計構造は各ビンと関連している）。異なるプロセス調整におけるチップ歩留まりに印刷エラーが如何に影響するかを判断するために、欠陥サンプリング戦略とそれに続く走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）レビューが実行される。例えば、各ビンからの少しの代表的欠陥が、異なるダイ調整時に顧みられてもよい。この、時間がかかる手順は、構造が、リソグラフィパラメータ（フォーカス／露光）の変化に如何に応答するかを検査し、最終的に、プロセスウィンドウの限度が決定される。感度を上げるために、時には第２の反復が実行される。その場合、以前に特定された印刷エラーが、ウェハ検査におけるケアエリアとして使用され得る。次に、手順全体が繰り返されてもよい。

しかしながら、現在用いられているＰＷＱの方法にはいくつかの不都合がある。例えば、現在用いられている方法は非常に時間がかかり（数日）、エンジニアリング上の専門技術とツール時間の利用可能性（光学検査装置および／またはＳＥＭレビュー）を要する場合がある。調整済ウェハ上の検査ツールの調節は、光学検査装置の欠陥カウント能力内で作用する多くの試行錯誤の試験を包含する。目標は、如何なる潜在的なホットスポットをも、それらの形成メカニズムを強調することによって検出することであるが（例えば、焦点はずれ）、同時に、検出システムは欠陥カウント飽和になってはならない。検査ツールの感度能力を下回る感度で検査を行うと、全体ウェハ分析に関して妥協が出る可能性がある。現在用いられている方法の別の不都合は、ＳＥＭレビューのサンプリング戦略に関する。系統的な印刷エラーは、ＳＥＭレビューを用いて観察された少しの選択された欠陥／位置によって正確に表されると仮定されている（代表的サンプリング）。この仮定が無効であれば、ホットスポットが見落とされ、プロセスウィンドウが誤って報告される可能性がある。現在用いられている方法のその他の欠点は、ウェハ上で同じであることを意図したパターンが、それらを印刷するために用いられるマスク上では同じでない場合があるという点である。この場合、ダイ比較（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄｉｅ）手法は、ばらつきの源を見落とす。

米国特許出願公開第２００８／００５６５５９号 米国特許出願公開第２００９／００８０７５９号

したがって、上記の不都合のうち１つ以上を備えない、試料上の欠陥を検出するシステムおよび方法を開発すれば有益である。

以下の、種々の実施形態の説明は、如何なる意味でも添付の特許請求の範囲の主題を限定するとは見做されない。

一実施形態は、試料上の欠陥を検出するように構成されたシステムに関する。システムは、検査システムによって生成された試料の画像を記憶するように構成された記憶媒体を含む。検査システムは、試料からのエネルギーを検出しながら、試料の物理的バージョン上でエネルギーを走査し、それにより試料の画像を生成するように構成される。少なくとも２つのダイが、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で試料の物理的バージョン上に形成される。システムはさらに、同じ設計上の特徴を有するパターンが少なくとも２つの異なる値で形成された試料上の位置で生成された記憶画像の部分を比較するように構成された１つ以上のコンピュータサブシステムを含む。比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって制約されない。コンピュータサブシステム（複数の場合あり）はさらに、比較の結果に基づいて、その位置での欠陥を検出するように構成される。システムはさらに、本明細書に記載されるように構成されてもよい。

別の実施形態は、試料上の欠陥を検出する方法に関する。方法は、上記のように構成された検査システムによって生成された試料の画像を記憶することを含む。試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成される。方法はさらに、上記の比較と検出を含む。方法のステップは１つ以上のコンピュータサブシステムによって実行される。

上記の方法のステップそれぞれはさらに、本明細書にさらに詳細に説明するように実行されてもよい。加えて、上記の方法の実施形態は、本明細書に説明される任意のその他の方法（複数の場合あり）の任意のその他のステップ（複数の場合あり）を含んでもよい。さらに、上記の方法は、本明細書に説明されるシステムのいずれによって実行されてもよい。

別の実施形態は、試料上の欠陥を検出するコンピュータ実装方法を実行するコンピュータシステム上で実行可能なプログラム命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。コンピュータ実装方法は、上記の方法のステップを含む。コンピュータ可読媒体はさらに、本明細書で説明されるように構成されてもよい。コンピュータ実装方法のステップは、本明細書により詳細に説明されるように実行されてもよい。加えて、プログラム命令が実行される対象のコンピュータ実装方法は、本明細書に説明される任意のその他の方法（複数の場合あり）の任意のその他のステップ（複数の場合あり）を含んでもよい。

本発明のさらなる利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明があれば、また、添付の図面を参照すれば、当業者には明らかとなろう。

本明細書に説明されるように構成されたシステムの実施形態の側面図を示す模式図である。 本明細書に説明されるように構成されたシステムの実施形態の側面図を示す模式図である。 試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが上に形成された、試料の一実施形態の平面図を示す模式図である。 １つの設計において同じ設計上の特徴を有し、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で試料上に形成されたパターンの一例の平面図を示す模式図である。 試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値に対する、パターンの特徴の異なる応答の一例を示すグラフである。 本明細書に説明される実施形態によって異なるグループに分類され得る異なる設計上の特徴を有するパターンの異なる例の平面図を示す模式図である。 コンピュータシステムに、本明細書に説明されるコンピュータ実装方法を実行させるためのプログラム命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体の一実施形態を示すブロック図である。

本発明は様々な変更および別の形態が可能であるが、その特定の実施形態が例として図面に示され、本明細書において詳細に説明される。図面は縮尺通りに描かれていないことがある。しかしながら、図面とその詳細な説明は、本発明を、開示される特定の形態に限定する意図はなく、反対に本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲に属する全ての変更、等価物および別形態を網羅することを意図していることを理解すべきである。

本明細書で使用される「設計」および「設計データ」という用語は一般に、ＩＣの物理的設計（レイアウト）、および、複雑なシミュレーションまたは単純な幾何学的演算およびブール演算による物理的設計から導出されたデータを指す。加えて、レチクル検査システムによって取得されたレチクルの画像および／またはその微分画像は、設計のための「プロキシ」または「プロキシ群」として用いられ得る。そのようなレチクル画像またはその微分画像は、設計を用いる、本明細書で説明される任意の実施形態における設計レイアウトの代替物として機能できる。この設計は、所有者が共通の、２００９年８月４日にＺａｆａｒらに発行された米国特許第７，５７０，７９６号および、２０１０年３月９日にＫｕｌｋａｒｎｉらに発行された米国特許第７，６７６，０７７号に記載される任意の別の設計データまたは設計データプロキシ群を含み、両特許は、あたかも完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。加えて、設計データは、標準的なセルライブラリデータ、統合レイアウトデータ、１つ以上のレイヤの設計データ、設計データの派生物、および完全または部分的チップ設計データであってよい。

しかしながら、一般に、設計情報またはデータは、ウェハをウェハ検査システムでイメージングすることによって生成され得ない。例えば、ウェハ上に形成された設計パターンは、ウェハの設計を正確に表していない可能性があり、また、ウェハ検査システムは、ウェハの設計に関する情報を判断するために画像が用いられ得るような十分な解像度でウェハ上に形成される設計パターンの画像を生成できない可能性がある。したがって、一般に、設計情報または設計データは、物理的なウェハを用いて生成され得ない。加えて、本明細書に説明される「設計」および「設計データ」は、半導体デバイス設計者によって設計プロセス中に生成される情報およびデータを指すため、本明細書に説明される実施形態において、如何なる物理的なウェハ上への設計の印刷より遥かに前から利用できる。

ここで図面を参照すると、図は縮尺通りに描かれていないことに留意すべきである。特に、図のいくつかの要素の縮尺は要素の特性を強調するために大きく誇張されている。図は同じ縮尺で描かれていないことにも留意すべきである。１つ以上の図で描かれた、同様に構成され得る要素は、同じ参照番号を用いて示されている。本明細書に別段明記されない限り、説明され図示される要素はいずれも、任意の適切な市販の要素を含んでもよい。

一実施形態は、試料上の欠陥を検出するように構成されたシステムに関する。そのようなシステムの一実施形態を図１に示す。システムは、検査システム１０によって生成された試料に関する画像を記憶するように構成された記憶媒体１００を含む。検査システムは、試料からのエネルギーを検出しながら、試料の物理的バージョンの上でエネルギーを走査し、それにより試料の画像を生成するように構成される。検査システムはさらに、走査と検出を多重モードで実行するように構成されてもよい。

一実施形態において、試料はウェハを含む。ウェハは、当技術分野で周知の任意のウェハを含んでもよい。

一実施形態において、試料の上で走査されるエネルギーは光を含み、試料から検出されるエネルギーは光を含む。例えば、図１に示すシステムの実施形態において、検査システム１０は、試料１４に光を向けるように構成された照射サブシステムを含む。照射サブシステムは少なくとも１つの光源を含む。例えば、図１に示すように、照射サブシステムは光源１６を含む。一実施形態において、照射サブシステムは、１つ以上の入射角で光を試料に向けるように構成され、その入射角は１つ以上の斜角および／または１つ以上の直角を含む。例えば、図１に示すように、光源１６からの光は、光学素子１８を通り次にレンズ２０を通って、斜めの入射角で試料１４に向けられる。斜めの入射角は、例えば試料の特徴と、試料上に検出される対象の欠陥の特徴によって変わり得る任意の適切な斜めの入射角を含み得る。

照射サブシステムは、異なる時点で異なる入射角で光を試料に向けるように構成されてもよい。例えば、検査システムは、照射サブシステムの１つ以上の要素の１つ以上の特徴を変更して、光が試料に、図１に示すのとは異なる入射角で向けられ得るように構成されてもよい。そのような１つの例において、検査システムは、光が試料に異なる斜めの入射角で、または直角（またはほぼ直角）入射角で向けられるように、光源１６、光学素子１８およびレンズ２０を移動させるように構成されてもよい。

いくつかの事例では、検査システムは、同時に１より多い入射角で光を試料に向けるように構成されてもよい。例えば、照射サブシステムは、１より多い照射チャネルを含んでもよく、その照射チャネルのうち１つは、図１に示すように、光源１６と、光学素子１８とレンズ２０を含んでもよく、照射チャネルのうち別の１つ（図示せず）は同様の要素を含んでもよく、それらの要素は、別の構成であっても同じ構成であってもよく、または、少なくとも１つの光源と、本明細書にさらに詳しく説明されるような１つ以上の別の構成部品を含む可能性もある。そのような光が別の光と同時に試料に向けられた場合、異なる入射角で試料に向けられた光の１つ以上の特徴（例えば波長、偏光特性等）は異なる可能性があり、その結果、異なる入射角での試料の照射から生じた光が、検出器（複数の場合あり）で互いから区別され得る。

別の事例では、照射サブシステムは１つのみの光源（例えば図１に示す光源１６）を含んでもよく、光源からの光は、照射サブシステムの１つ以上の光学素子（図示せず）によって異なる光路（例えば、波長、偏光特性等）に分離され得る。それぞれ異なる光路の光は次に試料に向けられ得る。複数の照射チャネルが、光を試料に同時に向けるように構成されてもよいし、別のタイミングで向けるように構成されてもよい（例えば、異なる照射チャネルを用いて試料を逐次照射する場合）。別の事例では、同じ照射チャネルが、異なる特徴で異なるタイミングで試料に光を向けるように構成されてもよい。例えば、いくつかの事例では、光学素子１８は、分光フィルタとして構成されてもよく、分光フィルタの特性は、異なる波長の光が、異なるタイミングで試料に向けられ得るように、種々の異なる方式（例えば、分光フィルタをスワップアウトすることによって）で変更され得る。照射サブシステムは、異なるまたは同じ特徴を有する光を、異なる入射角または同じ入射角で、逐次または同時に試料に向けるための当技術分野で周知の任意の別の適切な構成を有してもよい。

一実施形態において、光源１６はブロードバンドプラズマ（ＢＢＰ）光源を含み得る。このように、光源から生成され試料に向けられる光はブロードバンド光を含み得る。しかしながら、光源はレーザ等の任意の別の適切な光源を含み得る。レーザは、当技術分野で周知の任意の適切なレーザを含んでもよく、当技術分野で周知の任意の適切な波長または波長群で光を生成するように構成されてもよい。加えて、レーザは、単色またはほぼ単色である光を生成するように構成されてもよい。このように、レーザはナローバンドレーザであり得る。光源はさらに、複数の個別の波長または波長帯で光を生成する多色光源をも含み得る。

光学素子１８からの光は、レンズ２０によって試料１４に集束されてもよい。図１においてレンズ２０は単一の屈折型光学素子として示されているが、実際は、レンズ２０は、合同して光学素子からの光を試料に集束するいくつかの屈折型および／または反射型光学素子を含み得ることを理解すべきである。図１に示され本明細書で説明される照射サブシステムは、任意の別の適切な光学素子（図示せず）を含み得る。そのような光学素子の例は、限定するわけではないが、偏光構成部品（複数）、分光フィルタ（複数）、空間フィルタ（複数）、反射型光学素子（複数）、アポダイザ（複数）、ビームスプリッタ（複数）、開口（複数）等を含み、それらは、当技術分野で周知の任意のそのような適切な光学素子を含み得る。加えて、検査システムは、検査に用いられる照射のタイプに基づいて照射サブシステムの要素のうち１つ以上を変更するように構成されてもよい。

検査システムはさらに、光を試料上で走査させるように構成された走査サブシステムを含んでもよい。例えば、検査システムは、ステージ２２を含んでもよく、その上に、測定中に試料１４が配置される。走査サブシステムは、光が試料の上で走査され得るように、試料を移動させるように構成され得る任意の適切な機械的および／またはロボットアセンブリ（ステージ２２を含む）を含んでもよい。加えて、または代替的に、検査システムは、検査システムの１つ以上の光学素子が、試料の上での光の走査を実行するように構成されてもよい。光は試料の上で、蛇行様経路または螺旋経路等の任意の適切な様式で走査されてもよい。

検査システムはさらに、１つ以上の検出チャネルを含む。１つ以上の検出チャネルのうち少なくとも１つは、システムによる試料の照射に由来する試料からの光を検出し、検出された光に応答して出力を生成するように構成された１つの検出器を含む。例えば、図１に示した検査システムは、２つの検出チャネルを含み、一方はコレクタ２４、要素２６および検出器２８によって形成され、他方はコレクタ３０、要素３２および検出器３４によって形成される。図１に示すように、２つの検出チャネルは、光を異なる集光角度で集光し検出するように構成される。いくつかの事例では、両方の検出チャネルは、散乱光を検出するように構成され、検出チャネルは、試料から異なる角度で散乱された光を検出するように構成される。しかしながら、検出チャネルのうち１つ以上は、試料からの別のタイプの光（例えば反射光）を検出するように構成されてもよい。

図１にさらに示すように、両方の検出チャネルが、紙面に配置されて示され、照射サブシステムも同様に紙面に配置されて示されている。したがって、この実施形態において、両方の検出チャネルが、入射面内に配置される（例えば中心決めされている）。しかしながら、検出チャネルのうち１つ以上が入射面の外部に配置されてもよい。例えば、コレクタ３０、要素３２および検出器３４によって形成される検出チャネルは、入射面の外部に散乱した光を集光し検出するように構成されてもよい。したがって、そのような検出チャネルは一般に「側面」チャネルと呼ばれてもよく、そのような側面チャネルは入射面に対して実質的に垂直な面内に中心決めされてもよい。

図１は、２つの検出チャネルを含む検査システムの実施形態を示しているが、検査システムは、別の個数の検出チャネルを含んでもよい（例えば、１つのみの検出チャネルまたは２以上の検出チャネル）。そのような１つの事例では、コレクタ３０、要素３２および検出器３４により形成された検出チャネルは上記のような１つの側面チャネルを形成してもよく、検査システムは、入射面の対向する側に配置されたもう１つの側面チャネルとして形成された付加的な検出チャネル（図示せず）を含んでもよい。したがって、検査システムは、コレクタ２４、要素２６および検出器２８を含むとともに入射面内に中心決めされて、試料面に対して直角またはほぼ直角な散乱角（複数）で光を収集し検出するように構成された検出チャネルを含んでもよい。したがってこの検出チャネルは一般に「頂部」チャネルと呼ばれてもよく、検査システムは、上記のように構成された２つ以上の側面チャネルを含んでもよい。したがって、検査システムは少なくとも３つのチャネルを含んでもよく（すなわち、１つの頂部チャネルと２つの側面チャネル）、少なくとも３つのチャネルそれぞれは、他のコレクタそれぞれとは異なる散乱角で光を収集するように構成された専用のコレクタを有する。

上記に詳しく説明したように、検査システムに含まれる検出チャネルそれぞれは、散乱光を検出するように構成されてもよい。したがって、図１に示された検査システムは、試料の暗視野（ＤＦ）検査向けに構成され得る。しかしながら、検査システムはさらにまたは代替的に、試料の明視野（ＢＦ）検査向けに構成された検出チャネル（複数）を含んでもよい。言い換えると、検査システムは、試料から鏡面反射した光を検出するように構成された少なくとも１つの検出チャネルを含んでもよい。したがって、本明細書に説明される検査システムは、ＤＦ検査のみ、ＢＦ検査のみ、またはＤＦとＢＦ検査両方向けに構成されてもよい。図１に示されるコレクタそれぞれは、単一の屈折光学素子として示されているが、コレクタそれぞれは、１つ以上の屈折光学素子（複数）および／または１つ以上の反射光学素子（複数）を含み得ることが理解される。

１つ以上の検出チャネルは、当技術分野で周知の任意の適切な検出器を含んでもよい。例えば、検出器は、光電子倍増管（ＰＭＴ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）および時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラを含み得る。検出器は、当技術分野で周知の任意の別の適切な検出器をも含み得る。検出器は、非画像検出器または画像検出器をも含み得る。このように、検出器が非画像検出器である場合、検出器はそれぞれ、散乱光の、強度等の特定の特徴を検出するように構成され得るが、画像平面内の位置の関数としてのそのような特徴を検出するようには構成され得ない。そのため、検査システムの検出チャネルそれぞれに含まれる検出器それぞれによって生成される出力は、信号またはデータであり得るが、画像信号または画像データではあり得ない。そのような事例では、検査システムのコンピュータサブシステム３６等のコンピュータサブシステムは、検出器の非画像出力から試料の画像を生成するように構成されてもよい。しかしながら、別の事例では、検出器は、画像信号または画像データを生成するように構成された画像検出器として構成されてもよい。したがって、検査システムは、本明細書で説明される画像をいくつかの方式で生成するように構成されてもよい。

本明細書において図１は、本明細書で説明されるシステムの実施形態に含まれ得る、または本明細書に説明されるシステムの実施形態によって記憶され用いられる画像を生成し得る検査システムの１つの構成を一般的に示すために設けられていることに留意されたい。明らかに、本明細書で説明される検査システム構成は、商用計測システムを設計する際に通常実行されるように検査システムの性能を最適化するために変更されてもよい。加えて、本明細書で説明されるシステムは、カリフォルニア州ミルピタスのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されている２９ｘｘ／２８ｘｘシリーズツール等の既存の計測システムを用いて（例えば、本明細書で説明される機能を既存の計測システムに付加することにより）実施されてもよい。そのようないくつかのシステムに対して、本明細書で説明される方法は、検査システムのオプションの機能として提供されてもよい（例えば、検査システムの他の機能性に加えて）。代替的に、本明細書で説明される検査システムは、「最初から」設計されて、完全に新規の検査システムを提供してもよい。

検査システムのコンピュータサブシステム３６は、試料の走査中に検出器によって生成された出力をコンピュータサブシステムが受け取ることができるように、検査システムの検出器に任意の適切な方式で（例えば、「有線」および／または「無線」伝送媒体を含み得る１つ以上の伝送媒体を介して）結合されてもよい。コンピュータサブシステム３６は、検出器の出力を用いて幾つかの機能を実行するように構成されてもよい。例えば、コンピュータサブシステムは、検出器の出力を用いて試料上の欠陥を検出するように構成されてもよい。試料上の欠陥の検出は、検出器によって生成された出力に、何らかの欠陥検出アルゴリズムおよび／または方法を適用することによってコンピュータサブシステムによって実行されてもよい。欠陥検出アルゴリズムおよび／または方法は、当技術分野で周知の任意の適切なアルゴリズムおよび／または方法を含み得る。例えば、コンピュータサブシステムは、検出器の出力を閾値と比較してもよい。閾値を上回る値を有する出力はいずれも潜在的欠陥であると識別され得るのに対して、閾値未満の値を有する出力はいずれも、潜在的欠陥であるとは識別され得ない。別の例では、コンピュータサブシステムは、出力に欠陥検出を行わずに、記憶媒体１００等の記憶媒体に検出器の出力を送信するように構成されてもよい。検査システムのコンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載されるように構成されてもよい。

検査システムのコンピュータサブシステム（ならびに本明細書で説明されるその他のコンピュータサブシステム）は、本明細書ではコンピュータシステム（複数）とも呼ばれてもよい。本明細書で説明されるコンピュータサブシステム（複数）またはシステム（複数）それぞれは、パーソナルコンピュータシステム、イメージコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワーク機器、インターネット機器またはその他のデバイスを含む種々の形態を取ってもよい。一般に「コンピュータシステム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つ以上のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように広範に定義され得る。コンピュータサブシステム（複数）またはシステム（複数）はさらに、パラレルプロセッサ等の当技術分野で周知の任意の適切なプロセッサをも含んでもよい。加えて、コンピュータサブシステム（複数）またはシステム（複数）は、スタンドアローンまたはネットワークツールのいずれかとしての、高速処理およびソフトウェアを備えたコンピュータプラットフォームを含んでもよい。

システムが１つより多いコンピュータサブシステムを含む場合、異なるコンピュータサブシステムは、画像、データ、情報、命令等が本明細書にさらに詳細に説明されるようにコンピュータサブシステム間で送信され得るように、互いに結合されてもよい。例えば、検査システムのコンピュータサブシステム３６は、コンピュータサブシステム（複数）１０２に、当技術分野で周知の任意の適切な有線および／または無線伝送媒体を含み得る任意の適切な伝送媒体によって、図１の破線で示すように結合されてもよい。２つ以上のそのようなコンピュータサブシステムが、記憶媒体１００等の、１つの共有コンピュータ可読記憶媒体（図示せず）によって有効に結合され得る。

システムは、上記では光学または光に基づく検査システムとして説明されているが、検査システムは電子ビームに基づくシステムであってもよい。１つのそのような実施形態において、試料の上で走査されるエネルギーは電子を含み、試料から検出されたエネルギーは電子を含む。図１ａに示すそのような実施形態では、検査システムは、コンピュータサブシステム１２４に結合された電子柱１２２を含む。

図１ａにさらに示すように、電子柱は、１つ以上の要素１３０によって試料１２８に集束される電子を生成するように構成された電子ビーム源１２６を含む。電子ビーム源は、例えば、カソード源またはエミッタチップを含んでもよく、１つ以上の要素１３０は、例えば、ガンレンズ、アノード、ビーム制限開口、ゲートバルブ、ビーム電流選択開口、対物レンズおよび走査サブシステムを含んでもよく、それらは全て当技術分野で周知の適切な要素を含み得る。

試料から戻った電子（例えば二次電子）は、１つ以上の要素１３２によって検出器１３４に集束されてもよい。１つ以上の要素１３２は、例えば、要素（複数）１３０に含まれるのと同じ走査サブシステムであり得る走査サブシステムを含み得る。

電子柱は、当技術分野で周知の任意の別の適切な要素を含み得る。加えて、電子柱はさらに、２０１４年４月４日にＪｉａｎｇらに発行された米国特許第８，６６４，５９４号、２０１４年４月８日にＫｏｊｉｍａらに発行された米国特許第８，６９２，２０４号、２０１４年４月１５日にＧｕｂｂｅｎｓらに発行された米国特許第８，６９８，０９３号および２０１４年５月６日にＭａｃＤｏｎａｌｄらに発行された米国特許第８，７１６，６６２号に記載のように構成されてもよく、それらの特許はあたかも完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。

図１ａでは、電子柱は、電子が試料に斜めの入射角で向けられて、試料から別の斜角で散乱するように構成されたものとして示されているが、電子ビームは任意の適切な角度で試料に向けられ散乱されてよいことを理解すべきである。加えて、電子ビームに基づく検査システムは、本明細書にさらに説明するように多重モードを用いて試料の画像を生成するように構成されてもよい（例えば、異なる照射角、集光角等で）。電子ビームに基づく検査システムの多重モードは、検査システムのいずれの画像生成パラメータとも異なっていてもよい。

コンピュータサブシステム１２４は、上記のように検出器１３４に結合されてもよい。検出器は、試料の表面から戻った電子を検出し、それにより試料の電子ビーム画像を形成してもよい。電子ビーム画像は、任意の適切な電子ビーム画像を含み得る。コンピュータサブシステム１２４は、試料上の欠陥を、検出器１３４によって生成された出力を用いて検出するように構成されてもよい。コンピュータサブシステム１２４は、本明細書で説明される任意の付加的なステップ（複数）を実行するように構成されてもよい。図１ａに示す検査システムを含むシステムはさらに、本明細書で説明されるように構成されてもよい。

図１ａは、本明細書で説明される実施形態に含まれ得る電子ビームに基づく検査システムの１つの構成を一般的に示すために本明細書に設けられていることに留意すべきである。上記の光学検査システムでは、本明細書で説明される電子ビームに基づく検査システム構成は、商用検査システムを設計するにあたり通常実行されるように、検査システムの性能を最適化するために変更されてもよい。加えて、本明細書で説明されるシステムは、カリフォルニア州ミルピタスのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されているｅＳｘｘｘシリーズツールのような既存の検査システム（例えば、本明細書で説明される機能を既存の計測システムに付加することにより）を用いて実施されてもよい。そのようないくつかのシステムに関して、本明細書で説明される方法は、システムのオプションの機能として提供されてもよい（例えば、システムの他の機能性に加えて）。代替的に、本明細書で説明されるシステムは、「最初から」設計されて、完全に新規のシステムを提供してもよい。

上記のように、検査システムは、物理的バージョンの試料の上でエネルギーを走査するように構成される。このように、検査システムは、「仮想」検査システムというよりは、「実在」検査システムとして構成され得る。例えば、図１に示される記憶媒体１００とコンピュータサブシステム（複数）１０２は、「仮想」検査システムとして構成され得る。特に、記憶媒体とコンピュータサブシステム（複数）は検査システム１０の一部ではなく、試料の物理的バージョンを処理する能力を一切備えない。言い換えると、仮想検査システムとして構成される検査システムにおいて、その１つ以上の「検出器」の出力は、実在検査システムの１つ以上の検出器によって事前に生成され、仮想検査システムに記憶されたものであり得、「走査」中に仮想検査システムは、あたかも試料が走査されているかのように、記憶された出力を再生してもよい。こうして、仮想検査システムで試料を走査することは、物理的な試料が実際の検査システムで走査されるのと同じに見えるかもしれないが、実際は、「走査」は、試料が走査され得るのと同じ方式で試料の出力を単に再生することを包含する。「仮想」検査システムとして構成されたシステムおよび方法は、同一出願人による、２０１２年２月２８日にＢｈａｓｋａｒらに発行された米国特許第８，１２６，２５５号および２０１４年８月２８日に公開されたＤｕｆｆｙらによる米国特許出願公開第２０１４／０２４１６１０号に記載されており、これらは両方とも、参照により、あたかも完全に記載されたかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に説明される実施形態はさらに、この特許および特許出願に記載されるように構成されてもよい。

上記に詳しく説明したように、検査システムは試料の画像を多重モードで生成するように構成されてもよい。一般に、「モード」は、試料の画像を生成するために用いられる検査システム、または試料の画像を生成するために用いられる出力のパラメータの値によって規定され得る。したがって、異なるモードは、検査システムのイメージングパラメータのうち少なくとも１つに関する値において異なり得る。例えば、エネルギーが試料の上で走査され、試料から検出されるエネルギーが光である一実施形態では、多重モードのうち少なくとも１つは、試料の上で走査される光の少なくとも１つの波長を用いるが、その波長は、多重モードのうち少なくとも１つの別のモードで用いる、試料の上で走査される光の少なくとも１つの波長とは異なっている。モードは、本明細書にさらに説明するように試料の上で走査される波長において、異なるモードに関しては異なり得る（例えば、異なる光源、異なるスペクトルフィルター等を用いることによって）。別の実施形態では、多重モードのうち少なくとも１つは、検査システムの１つの照射チャネルを用いるが、そのチャネルは、多重モードのうち少なくとも別の１つで用いる検査システムの照射チャネルとは異なっている。例えば、上記のように、検査システムは１つより多くの照射チャネルを含み得る。そのため、異なるモードに関して異なる照射チャネルが用いられ得る。

別の実施形態において、多重モードのうち少なくとも１つは、多重モードのうち少なくとも１つの別のモードで用いられる検査システムの開口部の構成とは異なる、検査システムの開口部の構成を用いる。開口部は、図１に示す開口部３８等の照射開口部（すなわち、試料に向けられるエネルギーの進路に配置された開口部）または、図１に示す開口部４０等の収集開口部（すなわち、試料から収集されるエネルギーの進路に配置された開口部）であってよい。例えば、異なるモードではエネルギーが試料に異なる進路で向けられる場合、少なくとも１つの異なる特徴（例えば形状またはサイズ）を備えた異なる開口部が、異なる進路に配置されてもよい。別の例では、エネルギーが異なるモードで試料に同じ進路で向けられる場合、少なくとも１つの異なる特徴を備えた異なる開口部が、その進路に異なる時点で配置されて、試料の画像を逐次生成してもよい。同様に、試料からのエネルギーの進路にある開口部は、試料からの別のエネルギーの進路に、少なくとも１つの別の特徴を有する異なる開口部を備えることにより、または、異なるモードでの異なる走査間でエネルギーの進路内の開口部を切り替えることにより、異なるモードでは異なり得る。

したがって、上記のように、異なるモードは、照射および／または収集／検出において異なり得る。異なるモードはさらに、または代替的に、収集／検出において別の差異を有し得る。例えば、一実施形態では、多重モードのうち少なくとも１つは、多重モードのうち少なくとも他の１つに用いられる検査システムの検出チャネルとは異なる検査システムの検出チャネルを使用する。いくつかのそのような実施形態では、上記に詳しく説明したように、検査システムは多重検出チャネルを含み得る。したがって、検出チャネルのうち１つが１つのモードに用いられ、検出チャネルのうち別の１つが別のモードに用いられ得る。さらに、モードは、本明細書に説明される１つ以上の様式で互いから異なり得る（例えば、異なるモードは、１つ以上の異なる照射パラメータと１つ以上の異なる検出パラメータを有し得る）。

記憶媒体によって記憶される画像は、検査システムによって欠陥が検出されなかった試料上の位置に関して生成される画像を含む。言い換えると、欠陥または潜在的な欠陥が検出された試料上の位置の画像のみを記憶する多くの検査システムおよび方法とは違って、本明細書に説明される実施形態は好ましくは、画像内に欠陥が検出されたか否かに関わりなく、検査中に試料に関して生成された全ての画像を記憶する。こうして、いくつかの実施形態において、記憶媒体によって記憶される画像は、走査および検出中に検査システムによって試料に関して生成される全ての画像を含む。言い換えると、本明細書に説明される実施形態は、任意のモードで生成された、記憶された完全試料画像を用いてもよい。

加えて、試料上の１つ以上の（それでも少量程度の）離散した位置（関心の欠陥（ＤＯＩ）に対応する位置）に関する画像が、多重モードで生成され、次に記憶される方法およびシステムとは違って、本明細書に説明される実施形態によって記憶され、種々の機能を実行するために用いられる画像は、試料上の比較的大きな領域を走査（検査レシピ設定後の標準的試料検査で実行されるような）することにより生成された画像である。言い換えると、記憶媒体によって記憶される画像は好ましくは、試料上の比較的大きな領域（例えば、試料上の単一の欠陥よりも実質的に大きく、欠陥を含むまたは含まない可能性がある試料上の領域を含む、試料上の領域）の上でエネルギーが走査されるにつれ生成される画像である。そのため、画像が生成されて記憶される対象の試料上の領域は、未知の欠陥性を有する領域である。さらに、記憶される画像を生成する、本明細書に説明される走査および検出は、検査レシピまたはプロセス設定のためには実行されない。加えて、記憶される画像を生成する、本明細書に説明される走査および検出は、試料上の既知の欠陥の位置で実行されるのではなく、試料上に何らかの欠陥が存在するかどうかを判定するために実行される。

走査および検出中に生成された画像が本明細書に説明されるように記憶媒体に記憶された後で、コンピュータサブシステム（複数）が本明細書に説明される１つ以上の機能を実行するために用いる全ての画像は、記憶媒体から検索されてもよく、それは、付加的な画像生成のために試料を検査システムに戻す必要を排除することになる。例えば、本明細書にさらに説明するように、コンピュータサブシステム（複数）は、試料または試料上で検出された欠陥に関するいくつかの機能を実行してもよい。したがって、走査および検出中に生成された全ての画像またはその他の出力を、画像またはその他の出力内に欠陥が検出されたか否かに関わらず記憶することは、コンピュータサブシステムは、走査および検出後に、試料に関して生成されたいずれの画像にもアクセスできるということを意味する。そのため、現在利用可能であり得る別のシステムや方法とは違って、本明細書に説明される実施形態は、関心の的（ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）であると判断された試料上の各位置の点毎の（ｐｏｉｎｔ−ｂｙ−ｐｏｉｎｔ）画像またはその他のデータを、試料を検査手段に再装填して完全な再走査または点毎のイメージングによりデータ収集を繰り返して収集する必要がない。いずれにせよ、これは、試料の持続性画像（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｉｍａｇｅｓ）でこのことを実行することに比べて実質的に高価（例えば、仮想検査手段の構成にもよるが、仮想検査手段より５−１０倍高価）となり得る。

試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成される。例えば、図２に示すように、この実施形態の試料２００は、ウェハとして示されている。ウェハ上にいくつかのダイ２０２が形成される。この例では、製造プロセスの１つのみのパラメータに関する異なる値が示されている。特に、図２に示される異なる値は、リソグラフィ工程のフォーカスに関する異なる値である。図２にさらに示すように、フォーカスの値は、正の値および負の値両方ならびにゼロのフォーカスを含み得る。加えて、図２にはフォーカスの特定の値が示されているが、フォーカスの値は、リソグラフィ工程とウェハの任意の所与の組み合わせに関する任意の適切な値を含み得る。ゼロのフォーカス値はリソグラフィ工程のフォーカスの公称値であり得る。しかしながら、異なるフォーカス値もリソグラフィ工程のフォーカスの公称値であり得る。「公称」値は一般に、プロセスウィンドウの中心および／または、所与の製造プロセスおよび試料に関する最もよく知られたフォーカス値として定義され得る。

図２にさらに示すように、フォーカスパラメータの異なる値毎に、ウェハ上に１つのみのダイが形成される。このように、フォーカスの公称値でどのダイが形成されたかに関わらず、ウェハ上に、１つを越えるフォーカスの公称値でのダイが形成されることはない。本明細書にさらに説明するように、比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置または試料上のパターンの位置に拘束されないため、パラメータの公称値で１つのみのダイが形成されることが可能となる。

例えば、プロセスウィンドウ評価（ＰＷＱ）のための現在用いられている方法およびシステムにおいて、以前は検査システムの記憶および計算能力により、画像が無限期間にわたり記憶され得なかったため、試料上の位置で生成された、製造プロセスのパラメータの異なる値で形成された画像は、試料が走査されるにつれ互いと比較される。したがって、リソグラフィ工程のパラメータの調整された（または非公称の）値で形成された各ダイに関して、これらのダイに隣接する少なくとも１つのダイは、リソグラフィ工程のパラメータの公称値で形成されなければならず、その結果、調整済みダイおよび非調整済みダイが、同一の走査幅で走査され、そのような走査によって生成された画像が、試料が走査される間に比較され得るようになる。そのため、かなりの個数のダイが、調整されるパラメータの公称値で試料上に形成されなければならないことになる。特に、調整済みダイそれぞれに隣接する公称ダイが存在するように、調整済みダイと同程度の個数の公称ダイが少なくとも試料上に形成されなければならない。

対照的に、本明細書に説明される実施形態によって実行される比較は、走査中に試料に関して生成される全ての画像が本明細書に説明される実施形態によって記憶されることができ、したがって、走査が完了した後で比較のために利用可能であるため、試料が走査されている間に実行されなくてもよい。そのため、ＰＷＱプロセスで実行される比較のために、試料上により少ない公称ダイを形成すれば十分である。例えば、比較される画像は、試料が走査されている間に比較される必要はないため、試料上に１つのみの公称ダイを形成すればよく、その公称ダイに関して生成された画像は記憶され、次に、試料上に形成された任意の別のダイに関して生成された任意の別の画像と比較される。したがって、試料上に、ＰＷＱ法において従来可能であったよりも遥かに多くの調整済みダイが形成され得る。

図２に示す実施形態は、製造プロセスの１つのみのパラメータの異なる値でその上に形成されたダイを有するウェハを示しているが、試料は、いくつかの事例では、製造プロセスの１つを越えるパラメータの異なる値でその上に形成されたダイを有してもよい。例えば、いくつかの事例では、パラメータの値は、試料の行にわたり異なり得るのに対し、別のパラメータの値は、試料の列にわたり異なり得る。１つのそのような例では、リソグラフィ工程の一回分の値は、試料の列においてダイ毎に変わり得るのに対し、リソグラフィ工程のフォーカスの値は、試料の行においてダイ毎に変わり得る。しかしながら、一般に、試料上の１つを越えるパラメータの異なる値を有するダイは、当技術分野で周知の任意の適切なレイアウトを有し得る。

システムはさらに、同じ設計上の特徴を有するパターンが少なくとも２つの異なる値で形成された試料上の位置で生成された記憶画像の部分を比較するように構成された、図１に示すコンピュータサブシステム（複数）１０２等の１つ以上のコンピュータサブシステムを含む。比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、試料上のパターンの位置によって拘束されない。例えば、本明細書に説明される実施形態は、オフラインＰＷＱおよび本明細書に記載されるその他の機能のための大容量画像記憶およびコンピュータインフラストラクチャ（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されているＶＩ）を、従来の欠陥検査手段でのテスト画像および基準画像の現行の空間的制約を緩和するような方式で用いるように構成される。加えて、本明細書に説明される実施形態の全ての機能は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒによって提供される構成要素（例えばＶＩ）を含むソフトウェアおよびハードウェアフレームワーク並びに代替的ソース（例えば、電子設計自動化（ＥＤＡ）ツール）に統合されることができる。

こうして、試料上の１つの位置に形成されたパターンの一例が、試料上の任意の別の位置に形成された設計上のパターンの別の例と比較され得るが、それは、パターンの２つの事例が、ウェハ上の同じダイの異なる位置に形成されたか（すなわち、同じダイのダイ位置内において異なる）、ウェハ上の異なるダイか、ウェハ上の異なるダイの同じ位置（すなわち、異なるダイでのダイ内位置において同じ）か、または、ウェハ上の異なるダイの異なる位置（すなわち、異なるダイのダイ内位置において異なる）かに関わらず行われる。したがって、本明細書に説明される実施形態は、画像の部分が互いに比較されるパターンの事例において最大の融通性を提供する。言い換えると、ウェハ上に形成されたパターンの任意の１つの事例に関して生成された画像の部分は、ウェハ上に形成されたパターンの任意の別の事例に関して生成された画像の部分と比較され得る。記憶画像の部分の比較は、任意の適切な方式で別様に実行されてもよい。加えて、記憶画像の部分の比較は、記憶画像の任意の１つ以上の特徴を互いに比較することを含み得る。

したがって、同じ設計上の特徴を有するパターンは、設計上同じ特徴を備える、または同じ特徴を有するように設計されたパターンである。しかしながら、同じ設計上の特徴を備えたパターンは、試料上に同じ特徴を備える場合と備えない場合がある。例えば、比較されるパターンは、同一となるように設計されるが製造プロセスの少なくとも１つのパラメータの異なる値で形成されるため、比較されるパターンは試料上で異なる特徴を有し得る。本明細書にさらに説明するように、実施形態は、パターンの特徴におけるそのような差異を識別するために用いられ得る。加えて、同一となるように設計されて製造プロセスの全パラメータの同じ値で形成されたパターンであっても、試料上に形成されたものと異なる特徴を有することがある。例えば、試料にわたる位置に応じた試料の特徴のばらつきは、同じ設計上のパターンを、試料上の異なる位置において試料上に異なって形成させることがある。本明細書に説明される実施形態は、本明細書にさらに説明するように、そのような差異を識別するためにも用いられ得る。

画像の部分が比較される、同じ設計上の特徴を有するパターンは、試料の設計において１つのみのパターニングされたフィーチャを含んでもよいし、または設計において１つを越えるパターニングされたフィーチャを含んでもよい。例えばパターンの各事例は、単一のパターニングされたフィーチャを含んでもよいし、または、パターンの各事例は１つを越えるパターニングされたフィーチャを含んでもよい。本明細書で用いる「パターン」という用語は、ダイに含まれるパターン全体の実質的に小パーセンテージに過ぎないものとしても規定される。例えば、「パターン」はそれぞれ、ダイに含まれるパターン全体の約０．００１％のみを含んでもよい。別の例では、「パターン」はそれぞれ、ダイに含まれる約１００Ｋのパターン事例のうち１つのみを含んでもよく、それら全て同じパターンではない。したがって、パターンの単一の事例がそれにわたり形成されるダイのまたは試料上の領域は、ダイまたは試料の全領域よりも実質的に小さくあり得る。

比較される画像の部分に対応する少なくとも２つの異なる値は、少なくとも１つの公称値を含み得る。言い換えると、比較される画像の部分に対応するパターンにおいて、パターンのうち少なくとも１つは、パラメータ（複数）の公称値で形成されたものであり得る。このように、本明細書に説明される比較は、パラメータの１つの調整値で作られたパターンを、パラメータの公称値で作られたパターンと比較することを含む。しかしながら、いくつかの事例では、本明細書に説明される比較は、パラメータの１つの調整値で作られたパターンを、パラメータの異なる調整値で作られたパターンと比較することを含む。加えて、本明細書に説明される比較は一般に、試料上に形成されたパターンの２つの事例のみに関して生成された画像の部分を比較することを含む（必ずしもそうであるとは限らないが）。

図３は、試料に関する設計におけるパターンの一例と、そのパターンが、試料上に、製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値でどのように形成され得るかを示す。例えば、パターン３００は、パターン内のパターニングされたフィーチャが、試料に関する設計データにおいてどのように現れるかを示す。パターニングされたフィーチャは、接点３０２、ポリゴン３０４、ライン３０６およびポリゴン３０８を含むいくつかの異なるフィーチャを含む。図３に示す異なるフィーチャタイプは、試料の設計に含まれ得るフィーチャタイプのいくつかの例を示すことのみを意図している。いずれの所与の試料に関する特定のフィーチャタイプも、試料の設計に従って変わり、それは、その設計で試料上に形成されるデバイスの機能およびその他の特徴に従って変わる。加えて、図３でパターンは特定の個数のパターニングされたフィーチャを含むように示されているが、パターンは、任意の適切な個数のパターニングされたフィーチャ（すなわち１つ以上のパターニングされたフィーチャ）を含んでもよい。このように、１つを越えるパターニングされたフィーチャがパターン３００に含まれてもよく、したがって、本明細書にさらに説明するように、画像の部分がパターンに関して互いに比較されるときに、画像の部分は、パターン内に含まれる全てのパターニングされたフィーチャの（または少なくとも、試料上にある程度に形成されたパターニングされたフィーチャ）画像を含み得る。

図３にさらに示すように、パターンの異なる事例は、製造プロセスのパラメータの異なる値で試料上に形成されてもよく、それは、パターンの異なる特徴を生成し得る。例えば、図３に示すように、パターン３００の事例３１０は、比較的公称に近い製造プロセスのパラメータの第１の値で試料上に形成され得るのに対し、パターン３００の事例３１２は、第１の値よりも公称から乖離した製造プロセスのパラメータの第２の値で形成され得る。したがって、パターンの事例３１０は、パターンの事例３１２よりも、パターンの設計上の特徴により類似した特徴を備えて試料上に形成され得る。例えば、事例３１０に示すように、パターンに含まれるパターニングされたフィーチャそれぞれのコーナーは、パターンの設計におけるコーナーよりも丸まっている。しかしながら、パターンに含まれるパターニングされたフィーチャそれぞれは、パターンのこの事例における試料上に実際に形成される。対照的に、事例３１２に示すように、パターンに含まれるパターニングされたフィーチャそれぞれのコーナーは、パターンの設計と、事例３１０両方におけるコーナーよりもさらに丸まっている。加えて、パターンに含まれる全てのパターニングされたフィーチャが、パターンのこの事例における試料上に実際に形成されるわけではない。例えば、パターンの設計における接点３０２は、試料上に形成されるパターンのこの事例では、事例３１２に仮想的に示す接点によって示されるようには現れない。したがって、パターンの異なる事例が、公称からさらに離れた製造プロセスのパラメータの値で試料上に形成されると、パターンは、パターンの設計からより異なって現れる。

コンピュータサブシステム（複数）はさらに、比較の結果に基づいて、その位置での欠陥を検出するように構成される。欠陥の検出は、比較の結果に欠陥検出方法および／またはアルゴリズムを適用する等の任意の適切な方式で実行されてもよい。１つのそのような例では、比較の結果は閾値と比較されて、閾値を上回る比較の結果は欠陥または潜在的な欠陥として識別され得るのに対し、閾値を下回る比較の結果は、欠陥または潜在的な欠陥として識別され得ない。比較の結果に基づく欠陥の検出は、欠陥または潜在的な欠陥が検出された位置等の情報を、おそらくは欠陥または潜在的な欠陥に関するその他の情報と併せて生成することを含む。

一実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、検出された欠陥に基づいて製造プロセスのプロセスウィンドウを決定するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、持続性（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）試料イメージングを利用した自動化プロセスウィンドウキャラクタライゼーション向けに用いられ得る。特に、本明細書に説明される実施形態は、プロセスウィンドウ分析を実行するために用いられ得る。本明細書に説明される実施形態は、試料または試料の部分の持続性画像によって維持される特異なフィーチャに依存する。例えば、本明細書に説明される実施形態は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されている現在利用可能な仮想検査インフラストラクチャ上で実施され得る。製造プロセスのプロセスウィンドウを決定することは、欠陥または潜在的な欠陥が検出されたウェハ上のダイを印刷するために、１つ以上のパラメータの異なる値のうちいずれが用いられたかを識別することを含み得る。次にプロセスウィンドウは、欠陥または潜在的な欠陥が検出されなかった異なる値のみを含むように決定され得る。このように、プロセスが、決まったプロセスウィンドウの内部で稼動している場合、プロセスに用いられる１つ以上のパラメータの値は、試料上に欠陥または潜在的な欠陥を全く形成させない。

別の実施形態では、１つ以上のコンピュータサブシステムは、検出された欠陥のうちどれが系統的欠陥かを判断するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、持続性（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）試料イメージングを利用することによる系統的欠陥検出に用いられ得る。どの欠陥が系統的欠陥であるかを判断することは、ウェハ上の同じパターンの複数の事例に欠陥が繰り返し検出されるかどうかを判断することを含み得る。例えば、欠陥または潜在的な欠陥がウェハ上のパターンの複数の事例で検出された場合（その複数の事例が１つ以上のパラメータの同じ値で形成されたか、１つ以上のパラメータの異なる値で形成されたかに関わらず）、欠陥または潜在的な欠陥が複数の事例で識別されたという事実は、プロセスと設計の互換性に問題があるということを示唆し得る。言い換えると、そのような欠陥は、設計−プロセス相互作用の問題を示唆している可能性がある。対照的に、設計とプロセスに互換性があれば、欠陥または潜在的な欠陥は、繰り返しというよりも、同じパターンでランダムに現れることになる。

いくつかの実施形態において、１つ以上のコンピュータサブシステムは、試料の設計におけるホットスポットを、検出された欠陥に基づいて識別するように構成される。このように、本明細書に説明される実施形態は、ホットスポット（すなわち、プロセス／設計の非互換性）を識別するために用いられ得る。例えば、系統的欠陥が上記のように識別された設計における位置は、設計でのホットスポットとして識別され得る。「ホットスポット」という用語は、当技術分野において一般に、設計の他の部分よりも欠陥の影響を受けやすい、設計の部分を指すために用いられる。したがって、系統的欠陥の位置が識別されると、系統的欠陥の位置に対応する設計の位置が、ホットスポットとして識別され得る。本明細書にさらに説明するように、実施形態は、試料または試料の部分の持続性画像によって提供される独自のフィーチャに依存し、市販のＶＩシステムで実装される。本明細書に説明される実施形態は、改善された検出の可能性と、潜在的な生産性の改善を可能にする。加えて、本明細書に説明される実施形態は、ホットスポット発見のための簡便で自動化された手順を可能にする。

別の実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、試料の物理的バージョンの上にエネルギーが走査され、試料からエネルギーが検出される間に、２つの位置から生成される画像を比較し、生成した画像の比較の結果に基づいて付加的な欠陥を検出し、付加的な欠陥のうち１つに関して、パターンが２つの位置で形成されるときに同じ設計上の特徴を有するパターンの別の位置に関して試料の設計を探索するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態では、試料は、持続性画像情報が同時に記録される間に検査されてもよい。付加的な欠陥が報告され系統的な印刷エラーが識別されると、特定の印刷エラーの全ての発生が、設計空間内で探索され得る。対応する物理的試料位置を用いて、選択されたチップ（複数）上の位置に関わらず所与のパターンの多くまたは全ての事例の予め記録された記憶画像を探索（例えばその中の欠陥を検出）できる。設計は、パターンのその他の位置に関して任意の適切な方式（例えばパターンマッチングによって）で探索されてもよい。加えて、欠陥は、本明細書にさらに説明するように、設計探索によって識別された位置に対応する記憶画像内で検出されてもよい。

そのような１つの実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、２つの位置およびその他の位置で生成した記憶画像に基づいてパターンの１つ以上の統計を決定するように構成されてもよい。例えば、選択されたチップ（複数）上の位置に関わらず、所与のパターンの、多くまたは全ての事例に関する試料上で検出された欠陥に対応する物理的試料位置の、予め記録された記憶画像を探索できることは、分析に利用できる統計を増加させる。パターンに関して決定される統計は、任意の適切な統計を含んでもよく、特に、試料上へのパターンの形成に関する統計を含む（ウェハ上に形成されるパターンの多数の事例におけるパターニングされたフィーチャの寸法の中央値、平均値、または標準偏差）。

別のそのような実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、付加的な欠陥のうち１つの重度を、２つの位置およびその他の位置で生成した記憶画像に基づいて決定するように構成される。例えば、選択されたチップ（複数）上の位置に関わらず、所与のパターンの、多くまたは全ての事例に関する試料上で検出された欠陥に対応する物理的試料位置の、予め記録された記憶画像を探索できることは、分析に利用できる統計を増加させ、また、印刷エラーの重度を決定するために用いられ得る。例えば、試料上に形成されたパターンの１つ以上の特徴に、設計におけるパターンおよび試料上に形成されたパターンのかなりの事例の１つ以上の特徴と比べてかなりの偏差をもたらす欠陥は、試料上のパターンの少数のみの事例に影響を与える欠陥よりも一層重度が高いと判断され得る（それは、設計に含まれたパターンと比べた、ウェハ上に形成されたパターンの劇的な偏差、および、より劇的でない偏差の両方に該当する）。欠陥の重度は、定量的に、質的に、またはその他の方式で表現されてもよい。例えば、欠陥の重度は、設計通りと比べた、試料上に形成されたパターンの定量的差異を、非常に重度、それほど重度ではない、重度ではない、等の質的表現で表現されてもよいし、互いに比べた場合の異なる欠陥の重度のスコアまたはランキング等で表現されてもよい。

付加的なそのような実施形態では、コンピュータサブシステム（複数の場合あり）は、製造プロセスのプロセスウィンドウを、２つの位置またはその他の位置で生成された記憶画像に基づいて決定するように構成されてもよい。例えば、選択されたチップ（複数の場合あり）上の位置に関わらず、所与のパターンの、多くまたは全ての事例に関する試料上で検出された欠陥に対応する物理的試料位置の、予め記録された記憶画像を探索できることは、分析に利用できる統計を増加させ、印刷エラーの重度を決定するために用いることができ、また同時に、プロセスウィンドウの限度の予測を、記憶画像（光学またはｅビーム）から直接抽出するために用いることができる。プロセスウィンドウの限度は、本明細書にさらに説明するように決定され得る。

一実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、試料の物理的バージョン上に形成された同じ設計上の特徴を有するパターンの異なる事例が、その異なる事例を形成するために用いられる１つ以上のパラメータの異なる値が変化するにつれどのように変化するかを判断するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、特定の構造が、フォーカスと露光パラメータの変化にどのように応答するかを監視するために用いられ得る。１つのそのような例では、隣接する構造との相互作用（パターン架橋、倒壊または短絡）による壊滅的なパターン不良は、リソグラフィパラメータにおける変化への応答に誘導される非線形効果である。同じパターンで監視されたものであるが、リソグラフィ状態（例えばフォーカス）における漸次変化に関して監視された、記憶画像は、壊滅的な不良が発生している場合に非常に強いばらつきを示すことになる。記憶画像の対応する部分と、それらの遷移点（非欠陥から欠陥への）を識別することにより、任意の構造のプロセスウィンドウの限度を導出することが可能である。分析を完了するために、検出された壊滅的な不良は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で対処されて、厳密なプロセスウィンドウの限度を精錬することができる。

図４は、異なるパターンに関して変化するリソグラフィ状態への応答の比較を示すグラフである。例えば、図４のグラフ４００に示すように、ＳＥＭ上で測定された、またはシミュレートされたクリティカルディメンション（ＣＤ）における変化が、リソグラフィ工程の異なるフォーカス状態等の、ｘ軸上の製造工程のパラメータの関数としてｙ軸上にプロットされる。図４のｘ軸とｙ軸上に示される値は、任意の特定の試料上のパターンの特徴における実際の変化、または任意の特定の試料に用いられ得る任意の特定の製造プロセスの任意の実際のパラメータを示唆する意図はない。言い換えると、ｘ軸とｙ軸に示された値は完全に仮定上のものであり、本明細書に説明される実施形態の理解を助長するために示しているに過ぎない。

グラフにおいて曲線４０２で表すデータは、第１のパターンタイプ（すなわちパターンタイプ１）でのパラメータの変化への応答を示し、曲線４０４で表すデータは、第２のパターンタイプ（すなわちパターンタイプ２）でのパラメータの変化への応答を示す。グラフにおいて曲線間の差異で示すように、パターンタイプ２は、パターンタイプ１よりもより劇的にパラメータの変化に応答する。したがって、パターンタイプ２はパターンタイプ１よりもプロセス状況の変化に対してより安定性が低い。一般に、これらの挙動における相対差異を定量化することは、ＳＥＭまたは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の使用を要する。しかしながら、本明細書に説明される実施形態では、パターンタイプ１と２の相対挙動は、光学検査装置解像度での試料スケール画像上で動作する統計ベースのアルゴリズム演算で識別可能である。試料画像の持続性記憶は、パターンのダイ内位置および試料内位置に関わらず各パターンタイプに関して実質的に大きな試料を取得することを実用可能にする。

別の実施形態では、コンピュータサブシステム（複数）は、試料の設計を、記憶画像と位置合わせすることにより、記憶画像の部分を識別するように構成される。例えば、本明細書に詳しく説明したような、正確な記憶画像の探索を達成するためには、関心のある構造（設計空間におけるパターン探索）を、正確な記録された画素（複数）と相関することが有益であろう。正確な設計から画像の整合（サブピクセルレベルでの）は、したがって有益である。そのような１つの実施形態において、同じ設計上の特徴を有するパターンの位置に対応する記憶画像の部分を識別することは、多数の画像を、設計等の１つの共通の基準と位置合わせすることによって実行されてもよい。画像を試料の設計に位置合わせすることはさらに、２０１０年３月９日にＫｕｌｋａｒｎｉらに発行された米国特許第７，６７６，０７７号、２０１１年１０月１８日にＫｕｌｋａｒｎｉらに発行された米国特許第８，０４１，１０３号、２０１３年１２月１７日にＫｕｌｋａｒｎｉらに発行された米国特許第８，１３９，８４３号に記載のように実行されてもよく、それら特許はあたかも完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に説明される実施形態はさらに、これらの特許に記載される任意のステップ（複数）を実行するように構成されてもよく、また、これらの特許に記載されるようにさらに構成されてもよい。

このように、高度なプロセスに望まれる測位のレベルを可能にする、記憶された仮想検査画像の座標精度の改善は、現在用いられている技法を、設計座標に画像を整合させるために拡張することによって達成され得る。加えて、同じ試料位置で異なるモードで生成された画像データを正確に識別する能力は、入力画像（または検出器によって生成される画像）が、実質的に高い座標精度に見合うように（理想的には各画像で同じ画素サイズと位置で）、システムのイメージングとデータ処理を構成することによって補助され得る。加えて、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されているＶＩの持続性大容量記憶インフラストラクチャ手法は、このタイプの集中的オフライン演算を支援するようによく設計されている。しかしながら、ＩＶモジュールは本明細書に説明される実施形態での使用に特に適しているが、別の形態の大容量画像記憶も用いられてもよい。例えば、大容量記憶および関連する分析は、実際の検出器（すなわち、物理的試料処理能力を有する検出器）または分散型記憶およびコンピュータネットワークで実装されてもよい。

いくつかの実施形態では、試料の物理的バージョンは、トップ層と、そのトップ層の下に形成された１層以上の下部層を含み、コンピュータサブシステム（複数）は、試料のトップ層の設計を、欠陥のうち１つに対応する記憶画像の部分のうち１つと位置合わせして、欠陥のうち１つが、トップ層に関するのか、または１つ以上の下部層に関するのかを、位置合わせの結果に基づいて判断するように構成される。例えば、いくつかの事例では、検出される系統的欠陥は、検査されている層に関するものではない光学アーティファクト（例えば以前の層）に対応する。これらの状況を抽出するために、信号（例えば、欠陥−基準）を先ず設計にオーバーレイして、観測された信号が、レイアウトとプロセスの間の相互作用の結果であるということを確かめる（例えば、開放した領域で観測された信号は除外してもよい、等）。いくつかの事例では、欠陥が試料の１つの層に位置しているかまたは対応することを判断することは、欠陥位置に対応する記憶画像を、その１つの層に関する設計と比較することによって行われてもよい。しかしながら、別の事例において、欠陥位置に対応する記憶画像を別の層に関する設計とも比較することが有益であり得る。例えば、欠陥をトップ層の設計と比較した場合に、トップ層の設計のパターニングされたフィーチャと欠陥との間に相関関係がないことがわかれば、欠陥位置に関する記憶画像は、異なる層（例えば、下部層のうち１つ）に関する設計と比較されて、その他の層の設計のパターニングされたフィーチャと、欠陥との間に相関関係があるかどうかが判断されてもよい。こうして、欠陥は、検査されている層とは別の層に関する設計と、検査されている層を形成するために用いられたプロセスとの相互作用に関与する（例えば、それによって引き起こされる）ものとして判断され得る。しかしながら、別の事例では、欠陥は、検査されている層に対応しない（その層上またはその層内に位置していない等）と判断され、単に、実行されている検査に関して関与しないまたはニューサンス欠陥として除外される。

別の実施形態では、コンピュータサブシステム（複数）は、検査システムによって生成される試料の物理的バージョンに関する仮想画像の１つ以上の特徴と、試料の物理的バージョン上に形成されたパターンの１つ以上の特徴との間の関係性を決定し、１つ以上の記憶画像の部分または１つ以上の付加的な記憶画像の部分の１つ以上の特徴を決定し、１つ以上の記憶画像の部分または１つ以上の付加的な記憶画像の部分の１つ以上の決定された特徴を、その関係性に入力することにより、試料の物理的バージョン上の１つ以上のパターン不良モードを識別し、その関係性の出力を、パターンの設計上の特徴と比較するように構成される。例えば、非壊滅的パターン不良モード（例えば、ＣＤにおける特定のパーセンテージ偏差を上回るパターンの変化）において、例えば、接点相互接続付近の過度のラインエンドプルバック、または過度のコーナーの丸まりは、別個に考慮される必要があり得る。この場合、測定された信号と、あり得るＣＤばらつきとの間の較正が、その画像位置における設計内容に基づいて演繹的に推定されるか動的に計算されてもよい（例えば、プロセスシミュレーションによって）。このように、試料の物理的バージョン上のパターン特徴と、異なるパターン特徴に関して生成されるはずである画像の特徴との間の既知の関係性に基づいて、記憶画像の特徴を、関係性に入力して、試料上に形成されたパターンの特徴を決定できる。

別の実施形態では、記憶画像の部分が比較される試料上の位置は、試料上に印刷された同じレチクルフィールドの位置を含む。例えば、本明細書に説明される実施形態は、試料上で同一となるべきであるパターン事例が、種々の事由により（例えば、光近接効果補正（ＯＰＣ）のばらつきまたはマスクエラーにより）異なって（所与の印刷されるレチクルフィールド内でも）印刷されるが、ダイ毎の（調整毎の）比較がなされた場合に、特定の限度を超えて変動することはない場合を検出するために用いられ得る。言い換えると、一般に、ウェハ上の同じレチクルフィールド内の全ての位置は、一般にリソグラフィ工程のパラメータの同じ値で印刷される。したがって、同じレチクルフィールドが、同じ設計上のパターンの複数の事例を含む場合、パターンの複数の事例の位置に対応する記憶画像は、本明細書にさらに説明するように互いに比較されて、比較の結果は、本明細書にさらに説明するように用いられて、複数の事例の１つ以上の欠陥を検出するために用いられ得る。同じタイプの比較と検出は、例えば、同じレチクルフィールド内に形成されてはいなかも知れないが製造プロセスの全パラメータの同じ値で形成された所与のパターンの事例に関しても実行され得る。

別の実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、同じ設計上の特徴を有するパターンが、製造プロセスの１つ以上のパラメータの同じ値で形成された試料上の付加的な位置で生成された記憶画像の付加的な部分を比較して、その付加的な位置での欠陥を、付加的な部分の比較の結果に基づいて検出するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、設計内に存在するプリミティブ構造を監視するために適用され得る（典型的には、ロジック設計において、約２００ｎｍ平方のサイズを有する１００Ｋのみの異なるプリミティブが存在する）。この場合、レシピ調整と作成は完全に省略されて、試料の記憶画像のみが必要である。加えて、本明細書に説明される実施形態は、同じであることを意図した構造から、記憶画像を探索するために用いられ得るが、それは、それらのレチクルフィールド内の位置に関わらず、また、プロセスまたはマスクのばらつきによる意図せぬパターン差異を識別するための従来の欠陥検出閾値処理に頼らずに行われる。このように、本明細書に説明される実施形態は、調整にわたり独立して、各プリミティブ構造（それらが統合して試料の設計全体を構成する）を監視するために用いられ、「脆弱な」プリミティブ（すなわち、他のプリミティブよりも、プロセス条件の変化による欠陥の影響を受けやすいプリミティブ）が、統計的分析によって識別され得る。付加的な部分の比較は、部分の比較に関して本明細書に説明されるように、別途実行されてもよい。同様に、付加的な位置での欠陥の検出は、その位置での欠陥の検出に関して本明細書に説明されるように実行され得る。

いくつかの実施形態では、比較と検出は、試料上に形成された異なる設計上の特徴を有するパターンそれぞれに関して別個に実行され得る。例えば、多数の異なるプリミティブ構造が、上記のように逐次監視され得る。言い換えると、第１のプリミティブ構造が、第１のプリミティブ構造の２つ以上の事例に関して、本明細書に説明される比較および検出ステップを実行することによって検査され、次に、第１のプリミティブ構造とは異なる第２のプリミティブ構造が、第２のプリミティブ構造の２つ以上の事例に関して、本明細書に説明される比較および検出ステップを実行することによって検査され得る、等である。

別の実施形態では、パターンは、試料への印刷可能性が不確定である一組のパターンに含まれ、比較および検出は、その一組に含まれる１つ以上の付加的なパターンに関して別個に実行される。例えば、本明細書に説明される実施形態によって実行され得る機能は、シミュレーションによって識別された、または設計ルールチェック（ＤＲＣ）考慮を適用することによって生成した「不確定」構造のリストに適用され得る。このように、任意の所与の設計におけるプリミティブ構造のリストは広範であるため、設計における逐一のプリミティブ構造の検査は法外なものとなる。設計空間（例えばＤＲＣ）で実行される幾何学的ベースの分析が、パターニングモジュールにとってうまく印刷するのには「難しい」プリミティブ（例えば、それらの実質的に小さい寸法のため）を識別するために用いられ得る。したがって、設計における単一のプリミティブ全てに本明細書に説明される分析を実行するよりは、分析は、不確定または難しいプリミティブに集中（それに対してのみ実行される）してもよい。

さらに別の実施形態において、記憶画像は、検査システムの２つ以上の光学モードを用いて生成され、比較される記憶画像の部分は、２つ以上の光学モードのうち一方のみを用いて生成された記憶画像の部分を含み、比較と検出は、試料上の位置に、２つ以上の光学モードのうち他方のみで生成された記憶画像の部分に関して別個に実行される。例えば、異なる構造を探索するために用いられる画像の源は、単一の試料画像または多数の試料画像であり得る（例えば、検出可能性を高めるために、異なる光学またはｅビームモードが用いられてもよい）。本明細書に説明される大容量画像記憶とコンピュータインフラストラクチャは、異なっており相補的である光学またはｅビーム設定を用いて同じ試料を記録する能力を可能にする。しかしながら、異なるモードで生成された画像を互いに比較することは、製造プロセスのパラメータの異なるまたは同じ値での同じパターンの異なる事例の印刷における差異を表すものとは限らない結果をもたらす可能性がある。代わりに、そのような比較によって生成された画像間の差異は単に、画像を生成するために用いられた多重モードでの差異を示唆するものであり得る。したがって、比較される任意の画像は同じモードを用いて生成したものであった可能性がある。そのため、異なる比較および検出ステップが異なるモードに関して別個に実行されてもよい。しかしながら、異なるモードに関して実行されたそのようなステップの結果は、製造プロセスのパラメータの同じ値または異なる値でウェハ上に設計がどのように印刷されたかに関する情報を決定するために包括的に用いられ得る。例えば、検査システムの異なるモードで生成された画像を用いて生じた欠陥検出結果は組み合わせて用いられて、任意の１つのモードで検出された欠陥に関する情報を決定する。

さらに別の実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、同じ設計上の特徴を有するパターンが、１つ以上のパラメータの同じ値で形成された試料上の位置で生成された記憶画像の部分の特徴の完全分布に基づいて、欠陥サンプリングの１つ以上のパラメータを決定するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、現在用いられている欠陥手法のように、個別のダイ毎の比較イベントからのみでなく、同じであることを意図したパターン事例の比較的多数のパターン事例上で収集された信号の完全な分布を分析することによって得られた観測に基づいて欠陥サンプリングの基準を決定するために用いられ得る。１つのそのような例では、上記のような完全な分布に基づいて、サンプリングの基準は、分布内の特徴の特定の値を有する欠陥または位置が欠陥レビューに関して選択され、特定のタイプの分布を有する欠陥または位置がより多くまたはより少なく等でサンプリングされるように、決定され得る。このように、欠陥または位置（例えば、その欠陥または位置の全事例に関して生成され記憶された画像に基づいて決定された情報）に関する情報のかなりの量が、レビューに関する欠陥サンプリングの基準を設定するために用いられ得ることになり、それは、欠陥レビューによって生成された情報の質を高め、また、試料上のデバイスの製造を改善するために製造プロセスおよび／または設計を変更するためのその有用性を高めることができる。

いくつかの実施形態では、コンピュータサブシステム（複数）は、検出された欠陥が位置しているパターンの設計上の特徴に基づいて、検出された欠陥をグルーピングし、それにより、同じ設計上の特徴を有するパターン内に位置する検出された欠陥を、同じグループにグルーピングし、また、異なる設計上の特徴を有するパターン内に位置する検出された欠陥を、異なるグループにグルーピングし、そのグルーピングの結果に基づいて、試料上の関心パターン（ＰＯＩ）を識別するように構成される。例えば、試料の画像は、大容量画像記憶およびコンピュータインフラストラクチャ（例えばＶＩ）を用いて本明細書に説明されるように記録され、次に、検出された欠陥のリストが、設計意図に基づくグルーピングアルゴリズムおよび／または方法を用いて処理されて試料に関するＰＯＩの組を識別する。設計に基づくグルーピングアルゴリズムおよび／または方法は、２００９年８月４日にＺａｆａｒらに発行された米国特許第７，５７０，７９６号、２０１４年１２月３０日にＺａｆａｒらに発行された米国特許第８，９２３，６００号、および２０１５年６月４日にＺａｆａｒらに発行された米国特許出願公開第２０１５／０１５４７４６号等に記載されるような任意の適切なグルーピングアルゴリズムおよび／または方法を含んでもよく、それらは全て、あたかも完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に説明される実施形態はさらに、この特許およびこの公報に記載の任意の方法（複数）の任意のステップ（複数）を含んでもよく、さらに、これらの特許およびこの公報に記載されるように構成されてもよい。

このように異なるグループそれぞれは設計における１つのみのパターンに対応し得る。例えば、図５に示すように、検出された欠陥を、パターンの設計上の特徴に基づいてグルーピングすることは、４つの異なるグループを生成し得る。図５では４つのグループを示しているが、明らかに、異なるグループの個数は、検出された欠陥が位置しているパターンの異なる設計上の特徴の個数に依存して異なり得る。図５に示すように、グループ５００は、設計上の特徴の第１の組を有するパターン内に位置する欠陥（図５には示していない）を含む。加えて、グループ５０２は、設計上の特徴の第２の組を有するパターン内に位置する欠陥（図５には示していない）を含む。グループ５０４は、設計上の特徴の第３の組を有するパターン内に位置する欠陥（図５には示していない）を含むのに対し、グループ５０６は、設計上の特徴の第４の組を有するパターン内に位置する欠陥（図５には示していない）を含む。設計上の特徴の第１、第２、第３、第４の組はそれぞれ、設計上の特徴の他の組とは異なっている。特に、図５に示すように、異なるグループそれぞれに対応するパターンは、他のグループそれぞれに対応するパターンとは異なっている。加えて、各グループ内で、各グループ内の欠陥が位置するパターンの設計上の特徴は同じである。例えば、グループ５００にグルーピングされた各欠陥に関して、各欠陥が位置しているパターンの設計上の特徴は、そのグループにグルーピングされる１つおきの欠陥と同じである。

ＰＯＩは、グルーピングの結果に基づいて、任意の適切な方式で識別され得る。例えば、パターンの多数の欠陥または事例を含むグループは、そのパターンが試料上で大きな欠陥性を示しているということを示唆する。言い換えるとグループ内に含まれるパターンの事例の個数は、そのパターン内で欠陥が検出された事例の個数に等しいことになる。したがって、より多いパターンの事例の個数を含むグループに対応するパターンはＰＯＩとして識別され得るが、それは、それらが、設計内の別のパターンに比べて、試料上に形成されたデバイスの製造に対してより大きな関心の的であり得るからである。特に、これらのパターンは、他のパターンに比べて、試料上により多数の欠陥を引き起こし得るため、これらのより欠陥性の高いパターンはＰＯＩとして示され得る。ＰＯＩに関する情報は次に、試料上に形成された設計にまたは試料自体に関して実行されるプロセスの１つ以上のパラメータを変更するために用いられ得る。例えば、ウェハ上に形成されるダイ内のＰＯＩまたはウェハ自体の位置に関する情報が、試料上に実行されるべき欠陥レビュープロセスを変更するために用いられてもよく、その結果、設計における他のパターンに比べてより多数のＰＯＩが欠陥レビュー中にレビューされることができ、それにより、設計におけるその他のパターン内で検出される欠陥に比べて、ＰＯＩ内で検出される欠陥に関する情報をより多く判断できる。

そのような１つの実施形態において、コンピュータサブシステム（複数）は、試料の設計における全てのＰＯＩの事例を識別するように構成される。例えば、各ＰＯＩに関する事例の網羅的なリストが、設計探索ユーティリティを用いて生成され得る。例えばＰＯＩの設計の探索は、本明細書にさらに説明するように実行されてもよい。

本明細書に説明される実施形態は、試料上の欠陥を検出する、現在用いられている別の方法およびシステムに比べていくつかの利点を提供する。例えば、本明細書に説明される実施形態は、ＶＩを用いたオフライン計算に依存し、検査およびレビューツールを包含する多重の反復を必要としない。加えて、手順は、完全に自動であり、任意の個数の印刷エラーを探索し監視できる。さらに、それらの概算プロセスウィンドウの限度で識別された重要なホットスポットのみが、ＳＥＭレビュー確認および精細なプロセスウィンドウ設定のために送信され得る。

光学検査は比較的大面積で迅速な網羅能力を有するが、比較的低い解像度（例えばＳＥＭに比べて）を有する。本明細書に説明される実施形態は、光学検査製造業者が、彼らの光学的検査プラットフォームの能力を、測定学のような検査動作の領域まで拡張することを可能にするという点においても有益である。本明細書に説明される実施形態は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されているＶＩ等の、市販の大容量画像記憶およびコンピュータインフラストラクチャを用いて実装され得る。比較的大量の同じ構造（すなわち、比較的大きいサンプリングセット）の応答を包括的に分析して、光学情報を用いてばらつきを処理できることは一般的であり、異なる内容（例えばプロセス最適化、実験の設計等）に有意義であり得る。

上記のシステムの実施形態それぞれは、単一の実施形態に統合されてもよい。

別の実施形態は、試料上の欠陥を検出する方法に関する。方法は、検査システムによって生成された試料の画像を記憶することを含む。検査システムは本明細書に説明されるように構成される。試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成される。ダイは、本明細書にさらに説明するように試料上に形成されてもよい。方法はさらに、同じ設計上の特徴を有するパターンが形成されている試料上の位置に、少なくとも２つの異なる値で形成された記憶画像の部分を比較することを含む。比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって拘束されない。方法はさらに、比較の結果に基づいて、その位置で欠陥を検出することを含む。

方法のステップそれぞれは、本明細書でさらに説明されるように実行されてもよい。方法はさらに、本明細書で説明される検査システムおよび／またはコンピュータサブシステム（複数）で実行され得る任意の別のステップ（複数）を含んでもよい。記憶、比較および検出ステップは、本明細書で説明される実施形態のうちいずれに従って構成されてもよい１つ以上のコンピュータサブシステムによって実行される。加えて、上記の方法は、本明細書で説明されるシステム実施形態のうちいずれによって実行されてもよい。

別の実施形態は、試料上の欠陥を検出するコンピュータ実装方法を実行するためにコンピュータシステムで実行可能なプログラム命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。１つのそのような実施形態が図６に示されている。特に、図６に示すように、非一時的コンピュータ可読媒体６００は、コンピュータシステム６０４上で実行可能なプログラム命令６０２を含む。コンピュータ実装方法は、本明細書で説明される任意の方法（複数）の任意のステップ（複数）を含んでもよい。

本明細書で説明される方法等の方法を実行するプログラム命令６０２は、コンピュータ可読媒体６００に記憶されてもよい。コンピュータ可読媒体は、磁気または光学ディスク、磁気テープまたは、当技術分野で周知の任意の別の適切な非一時的コンピュータ可読媒体であってよい。

プログラム命令は、とりわけ、手順に基づく技法、コンポーネントに基づく技法、および／またはオブジェクト指向技法を含む種々の方法のうちいずれで実施されてもよい。例えば、プログラム命令は、アクティブＸコントロール、Ｃ＋＋オブジェクト、Ｊａｖａ（登録商標）ビーンズ、マイクロソフトファンデーションクラス（ＭＦＣ）、ＳＳＥ（ストリーミングＳＩＭＤ拡張命令）またはその他の技術または方法論を所望に用いて実施されてもよい。

コンピュータシステム６０４は、本明細書で説明される実施形態のうちいずれに従って構成されてもよい。

本発明の種々の態様のさらなる変更と代替実施形態は、この説明に鑑み当業者には明らかとなろう。例えば、試料上の欠陥を検出するための方法およびシステムが提供される。したがって、この説明は、単に説明として解釈されるべきであり、本発明を実行するための一般的な方式を当業者に提示する目的のためである。本明細書に示され説明される本発明の形式は、本発明の好適な実施形態として捉えられるべきであることを理解すべきである。要素および材料は、本明細書に図示され説明されるものと置き換えられてもよく、部品およびプロセスは逆転されてもよく、本発明の特定の特徴は個別に利用されてもよく、それは全て、本発明のこの説明があれば当業者には明白であろう。以下の特許請求の範囲に記載される本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、本明細書に記載される要素に変更がなされてもよい。

Claims (28)

1. 試料上の欠陥を検出するように構成されたシステムであって、
   検査システムによって生成された試料の画像を記憶するように構成された記憶媒体を備え、前記検査システムは、試料からのエネルギーを検出しながら、試料の物理的バージョンの上でエネルギーを走査し、それにより試料の画像を生成するように構成され、試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成され、
   さらに、１つ以上のコンピュータサブシステムを備え、前記１つ以上のコンピュータサブシステムは、
   同じ設計上の特徴を有するパターンが形成されている試料上の位置に、少なくとも２つの異なる値で形成された記憶画像の部分を比較するように構成され、比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって制約されず、
   前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、前記比較の結果に基づいて、その位置で欠陥を検出するように構成される、システム。
2. 前記記憶媒体と前記１つ以上のコンピュータサブシステムは、検査システムの一部ではなく、試料の物理的バージョンを処理する能力を有していない、請求項１に記載のシステム。
3. 前記記憶媒体と前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、仮想検査システムとして構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 記憶媒体によって記憶される画像は、走査および検出中に検査システムによって試料に関して生成される全ての画像を含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、製造プロセスのプロセスウィンドウを、検出された欠陥に基づいて決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、検出された欠陥のうちいずれが系統的欠陥であるかを判断するように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、試料の設計におけるホットスポットを、検出された欠陥に基づいて識別するように構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、エネルギーが試料の物理的バージョンの上で走査され、エネルギーが試料から検出される間に、２つの位置で生成した画像を比較し、付加的な欠陥を、生成された画像の比較の結果に基づいて検出し、付加的な欠陥のうち１つに関して、同じ設計上の特徴を有するパターンの他の位置に関する試料の設計を、その２つの位置で形成されたパターンとして探索するように構成される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、パターンの１つ以上の統計を、２つの位置またはその他の位置で生成された記憶画像に基づいて決定するように構成される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、付加的な欠陥のうち１つの重度を、２つの位置またはその他の位置で生成された記憶画像に基づいて決定するように構成される、請求項８に記載のシステム。
11. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、製造プロセスのプロセスウィンドウを、２つの位置またはその他の位置で生成された記憶画像に基づいて決定するように構成される、請求項８に記載のシステム。
12. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、試料の物理的バージョン上に形成された同じ設計上の特徴を有するパターンが、前記異なる事例を形成するために用いられた１つ以上のパラメータの異なる値が変化するにつれ如何に変化するかを、記憶画像に基づいて決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、試料の設計を記憶画像に位置合わせすることによって、記憶画像の部分を識別するように構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記試料の物理的バージョンは、トップ層と、前記トップ層の下に形成された１層以上の下部層を含み、前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、前記試料のトップ層の設計を、欠陥のうち１つに対応する記憶画像の部分のうち１つと位置合わせして、欠陥のうち１つが、トップ層に関するのか、または１つ以上の下部層に関するのかを、位置合わせの結果に基づいて判断するように構成される、請求項１に記載のシステム。
15. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、検査システムによって生成される試料の物理的バージョンに関する仮想画像の１つ以上の特徴と、試料の物理的バージョン上に形成されたパターンの１つ以上の特徴との間の関係性を決定し、１つ以上の記憶画像の部分または１つ以上の付加的な記憶画像の部分の１つ以上の特徴を決定し、１つ以上の記憶画像の部分または１つ以上の付加的な記憶画像の部分の１つ以上の決定された特徴を、その関係性に入力することにより、試料の物理的バージョン上の１つ以上のパターン不良モードを識別し、その関係性の出力を、パターンの設計上の特徴と比較するように構成される、請求項１に記載のシステム。
16. 前記記憶画像の部分が比較される試料上の位置は、試料上に印刷された同じレチクルフィールドにおける位置を含む、請求項１に記載のシステム。
17. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、同じ設計上の特徴を有するパターンが形成された付加的な試料上の位置で生成された付加的な記憶画像の部分を、製造プロセスの１つ以上のパラメータの同じ値と比較して、前記付加的な位置での欠陥を、前記付加的な部分の比較の結果に基づいて検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
18. 前記比較と前記検出は、試料上に形成された異なる設計上の特徴を有するパターンそれぞれに関して別個に実行される、請求項１に記載のシステム。
19. 前記パターンは、前記試料への印刷可能性が不確定であるパターンの組に含まれ、前記比較と前記検出は、前記組に含まれる１つ以上の付加的なパターンに関して別個に実行される、請求項１に記載のシステム。
20. 前記記憶画像は、検査システムの２つ以上の光学モードを用いて生成され、比較される記憶画像の部分は、２つ以上の光学モードのうち１つのみを用いて生成された記憶画像の部分を含み、前記比較と前記検出は、前記試料上の位置に、２つ以上の光学モードのうち別の１つのみで生成された記憶画像の部分に関して別個に実行される、請求項１に記載のシステム。
21. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、欠陥サンプリングの１つ以上のパラメータを、１つ以上のパラメータの同じ値で、同じ設計上の特徴を有するパターンが形成された試料上の位置で生成された記憶画像の部分の特徴の完全な分布に基づいて決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
22. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、前記検出された欠陥を、前記検出された欠陥が位置しているパターンの設計上の特徴に基づいてグルーピングし、それにより、同じ設計上の特徴を有するパターンに位置している検出された欠陥を同じグループにグルーピングし、また、異なる設計上の特徴を有するパターンに位置している検出された欠陥を異なるグループにグルーピングし、前記グルーピングの結果に基づいて、試料上の関心パターンを識別するように構成される、請求項１に記載のシステム。
23. 前記１つ以上のコンピュータサブシステムはさらに、試料の設計における関心パターンの全事例を識別するように構成される、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記試料はウェハを含む、請求項１に記載のシステム。
25. 前記試料の上で走査されるエネルギーは光を含み、前記試料から検出されるエネルギーは光を含む、請求項１に記載のシステム。
26. 前記試料の上で走査されるエネルギーは電子を含み、前記試料から検出されるエネルギーは電子を含む、請求項１に記載のシステム。
27. 試料上の欠陥を検出するコンピュータ実装方法を実行するためにコンピュータシステム上で実行可能なプログラム命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実装方法が、
    検査システムによって生成された試料の画像を記憶し、前記検査システムは、試料からエネルギーを検出しながら、前記試料の物理的バージョンの上でエネルギーを走査し、それにより、試料の画像を生成するように構成され、試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成され、
    同じ設計上の特徴を有するパターンが形成されている試料上の位置に、少なくとも２つの異なる値で形成された記憶画像の部分を比較し、比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって拘束されず、
    さらに、前記比較の結果に基づいて前記位置で欠陥を検出する、
    ことを含む非一時的コンピュータ可読媒体。
28. 試料上の欠陥を検出する方法であって、
    検査システムによって生成された試料の画像を記憶し、前記検査システムは、試料からエネルギーを検出しながら、前記試料の物理的バージョンの上でエネルギーを走査し、それにより、試料の画像を生成するように構成され、試料の物理的バージョン上に、試料上に実行される製造プロセスの１つ以上のパラメータの異なる値で、少なくとも２つのダイが形成され、
    同じ設計上の特徴を有するパターンが形成されている試料上の位置に、少なくとも２つの異なる値で形成された記憶画像の部分を比較し、比較される記憶画像の部分は、試料上のダイの位置、ダイ内のパターンの位置、または試料上のパターンの位置によって拘束されず、
    さらに、前記比較の結果に基づいて前記位置での欠陥を検出することを含み、前記記憶、前記比較および前記検出は、１つ以上のコンピュータサブシステムで実行される方法。

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