JP4185515B2 - 試料検査方法、プログラム及び試料検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料検査方法、試料検査装置、或いは、かかる方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに係り、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）を製作する際に使用するリソグラフィ用マスクの欠陥を検査するためのパターン検査で用いることに適した画像補正方法、およびこれを用いたパターン欠陥検査方法に関する。

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。電子ビーム描画装置については、文献にも記載されている（例えば、特許文献１参照）。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おり、文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。

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。

一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査する試料検査装置の開発も急務となってきている。

ここで、従来のパターン検査装置では、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ことが知られている（例えば、特許文献３参照）。
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同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査」や、光学画像とマスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータ（設計データ）とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ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、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

ここで、近年、設計データの線幅の微細化等に伴い、設計データから作成された参照画像と測定データとなる光学画像とを一致させることが困難になってきた。従来、検査領域が同じ検査基準で検査されているため、例えば、寸法精度が要求されず、本来欠陥と判定してほしくないものも欠陥と判定してしまう（擬似欠陥）ケースが散見されるようになってきた。そのため、描画パターンを複数の検査精度に分けて比較検査することが求められてきている。

例えば、描画パターンを複数のランクに分類して比較検査するという技術が文献に開示されている（例えば、特許文献４参照）。しかし、かかる文献には、どのようにして描画パターンを複数のランクに分類して装置に具現化するのかその手法が具体的でなく、実用性の観点から不十分であり、その解決手法が望まれている。
特開２００２−２３７４４５号公報 米国特許５３８６２２１号公報 特開平８−７６３５９号公報 特開２００４−１９１９５７号公報

パターン検査は、測定データとなる光学画像と基準データとなる設計データから作成された参照画像とを比較することによって行われる。その場合に、設計データから得られる様々な付加情報を用いることにより、高精度な比較を行うことができる。さらに、付加情報の種類や位置の分解能を高めることにより、精度を高めることができる。例えば、付加情報を用いて、上述したような描画パターンを複数の検査精度に分けて比較検査することができる。
しかしながら、付加情報の種類や位置分解能の増加は、データ量の増加に繋がり、付加情報の伝送を困難にする問題がある。

本発明は、上述した問題点を克服し、付加情報を用いたパターン検査を行う方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の試料検査方法は、
試料の検査領域中に形成されるパターンの光学画像と前記光学画像の比較対象となる参照画像とを比較検査する試料検査方法において、
前記検査領域中に予め設定された１つ以上の領域を示す領域データを入力する入力工程と、
前記検査領域を所定の寸法を単位とするマス目に仮想分割し、仮想分割されたマス目ごとに前記１つ以上の領域のうち含まれている領域種別を判定する判定工程と、
前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された前記マス目の占有率を、判定された結果含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算する加算工程と、
前記加算工程により加算された合計値に基づくデータを前記マス目ごとにｎビットデータに変換する変換工程と、
変換された前記ｎビットデータに基づいて、前記参照画像と前記光学画像とを比較する比較工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、かかる方法を、コンピュータを実行させるためのプログラムにより構成する場合には、
試料の検査領域中に予め設定された１つ以上の領域を示す領域データを記憶装置に記憶する記憶処理と、
前記検査領域を所定の寸法を単位とするマス目に仮想分割された各マス目ごとに前記１つ以上の領域のうち含まれている領域種別を判定する判定処理と、
前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された前記マス目の占有率を、判定された結果含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算する加算処理と、
前記加算処理により加算された合計値に基づくデータを前記マス目ごとにｎビットデータに変換する変換処理と、
前記試料の検査領域中に形成されるパターンの光学画像と前記光学画像の比較対象となる参照画像とを入力し、変換された前記図形データにおけるｎビットデータに基づいて、前記参照画像と前記光学画像とを比較する比較処理と、
を備えればよい。

そして、本発明の一態様の試料検査装置は、
第１の図形データが含まれる設計データと前記第１の図形データが示す図形が配置される検査領域中に１つ以上の領域を設定した領域データとを記憶する記憶部と、
前記設計データを読み込み、前記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各マス目ごとに前記第１の図形データが示す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第１の占有率演算部と、
前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された占有率を、前記マス目に含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算した合計値を該当するマス目の占有率とした図形を示す第２の図形データを作成する図形データ作成部と、
前記図形データ作成部により作成された第２の図形データを読み込み、前記マス目ごとに前記第２の図形データが示す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第２の占有率演算部と、
前記設計データに基づいて前記第１の図形データが示す図形が描画された試料における光学画像を取得する取得部と、
前記第１の占有率演算部により出力された各マス目ごとのｎビットの占有率データに基づいて作成された参照画像と前記光学画像とを、前記第２の占有率演算部により出力された各マス目ごとのｎビットの占有率データに基づいて比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、付加情報としての前記１つ以上の領域を設定した領域データを、試料の参照画像と光学画像との比較検査に用いることができる。特に、ｎビットデータの各位のビット値により各マス目ごとに含まれる領域種別を識別可能になるように各領域種別ごとの占有率を設定すれば、比較検査する場合に各マス目ごとに所望する検査精度に変更することができる。よって、擬似欠陥を低減させることができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における試料検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、マスクやウェハ等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査する試料検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、照明光学系１７０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、展開回路１４０、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、磁気ディスク装置１０９、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、プリンタ１１９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。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。試料検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における試料検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図２において、試料検査方法は、光学画像取得工程（Ｓ２０２）、設計データ入力工程（Ｓ２１２）、展開工程（Ｓ２１４）、フィルタ処理工程（Ｓ２１６）、領域データ入力工程（Ｓ２２２）、判定工程（Ｓ２２４）、加算工程（Ｓ２２６）、図形データ作成工程（Ｓ２２８）、展開工程（Ｓ２３０）、比較工程（Ｓ２４０）という一連の工程を実施する。

Ｓ（ステップ）２０２において、光学画像取得工程として、光学画像取得部１５０は、設計データに基づいて設計データに含まれる図形データが示す図形が描画された試料となるフォトマスク１０１における光学画像を取得する。具体的には、光学画像は、以下のように取得される。
被検査試料となるフォトマスク１０１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に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置され、フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている適切な光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射される光束は、照明光学系１７０を介して試料となるフォトマスク１０１を照射する。フォトマスク１０１の下方には、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が配置されており、露光用マスクなどの試料となるフォトマスク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に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。

図３は、光学画像の取得手順を説明するための図である。
被検査領域は、図３に示すように、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に仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に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３に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。

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。フォトダイオードアレイ１０５には、ＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなセンサが設置されている。ステージとなるＸＹθテーブル１０２をＸ軸方向に連続的に移動させることにより、ＴＤＩセンサは試料となるフォトマスク１０１のパターンを撮像する。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、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。

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。そして、ＸＹθテーブル１０２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。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。

センサ回路１０６から出力された測定パターンデータ（被検査パターン画像データ（光学画像））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ともに比較回路１０８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、各画素の明るさの階調を表現している。

一方、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計データは、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。
そして、Ｓ２１２において、設計データ入力工程として、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１に読み出される。
Ｓ２１４において、展開工程として、展開回路１１１は、読み出された被検査試料となるフォトマスク１０１の設計図形データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。

図４は、展開回路の構成の一例を示す図である。
図４において、展開回路１１１は、階層構造展開回路２０２、調停回路２０４、パターン発生回路２０６、パターンメモリ２０８、パターン読み出し回路２１０を有している。そして、パターン発生回路２０６とパターンメモリ２０８とで１つの組となって、複数段配置されている。
ここで、設計データは長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の２つの頂点位置における座標（ｘ、ｙ）や、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が格納されている。かかる図形データとなる設計データが展開回路１１１に入力されると、階層構造展開回路２０２は、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、パターン発生回路２０６において、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値ないしは多値の図形パターンデータを展開する。そして、展開された図形パターンデータは、パターンメモリ２０８に一時的に蓄積される。言い換えれば、占有率演算部の一例となるパターン発生回路２０６では、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各マス目ごとに設計データにおける図形データが示す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パターンメモリ２０８に出力する。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、８ビットの占有率データとしてパターンメモリ２０８に出力する。

ここで、効率よく複数のパターン発生回路２０６で並列処理動作を行なわせるため、調停回路２０４が、各パターン発生回路２０６への入力データ（図形データ）を配分する。そして、パターン読み出し回路２１０がパターンメモリ２０８に記憶された占有率データを読み出す。パターン読み出し回路２１０では、同一画素内の占有率データが存在すれば、かかる占有率データを加算して読み出す。これにより各画素内の図形占有率（階調値）がわかる。

Ｓ２１６において、フィルタ処理工程として、参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータに適切なフィルタ処理を施す。
センサ回路１０６から得られた光学画像としての測定パターンデータは、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にあると言える。この状態では両者の特性に差異があるので、設計側のイメージデータにもフィルタ処理を施すことにより、測定パターンデータに合わせることができる。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。

ここで、このまま参照画像と光学画像とを比較すると、上述したように擬似欠陥が生じてしまう。そこで、本実施の形態１では、かかる参照画像と光学画像とを比較する場合に付加情報を用いて例えば擬似欠陥を低減させる。付加情報として、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計データにおける図形データが示す図形が配置される検査領域中に１つ以上の領域を設定した領域データをユーザ側にて用意する。領域データは、それぞれが異なる特徴を表す幾つかの領域を定義している。そして、領域情報を記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９や磁気テープ装置１１５といった記憶装置に記憶しておく。

Ｓ２２２において、領域データ入力工程として、入力部の一例となる制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９や磁気テープ装置１１５といった記憶装置から領域データを読み出して入力する。

Ｓ２２４において、判定工程として、判定部の一例となる制御計算機１１０は、領域データにおける検査領域を所定の寸法を単位とするマス目に仮想分割し、仮想分割されたマス目ごとに前記１つ以上の領域のうち含まれている領域種別を判定する。
図５は、仮想分割されたマス目の一例を示す図である。
図５では、上述したように、検査領域を所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目に仮想分割した様子を示す概念図である。ここでは、ＴＤＩセンサの画素サイズに区切り、１つのマス目を１画素として設定する。
図６は、所定の画素領域付近の状態の一例を示す図である。
ここでは、例えば、領域データとして、８つの領域種別を定義した場合を示している。そして、図６では、ある所定の画素領域について見た場合に、かかる画素領域には、８つの領域種別のうち、領域２と領域４と領域８との一部と領域６とが含まれている。よって、図６では、領域２と領域４と領域６と領域８とが含まれていると判定されることになる。

図７は、各領域に設定された占有率の一例を示す図である。
領域データは、パターンの重要度や特定の図形の存在を現すｎ個の層からなっている。この領域データは、後述するように制御計算機１１０において単層の図形データへと変換される。
図７では、画素領域を２^８、すなわち、２５６の小領域に分割した場合を一例として示している。そして、各領域は、予め、種別ごと（領域１、領域２、・・・）に２のべき乗値を２^ｎで除した値を設定しておく。図７の例では、領域１について２^０／２^８（＝１／２５６）、領域２について２^１／２^８（＝２／２５６）、領域３について２^２／２^８（＝４／２５６）、領域４について２^３／２^８（＝８／２５６）、領域５について２^４／２^８（＝１６／２５６）、領域６について２^５／２^８（＝３２／２５６）、領域７について２^６／２^８（＝６４／２５６）、領域８について２^７／２^８（＝１２８／２５６）に設定している。すなわち、言い換えれば、各領域について、領域ｉに対してそれぞれ２^ｉ−１／２^ｎに設定する。ここでは、便宜上、領域番号順に大きな値としているが、これに限るものではない。順序は、後々把握できれば任意に設定しても構わない。図７では、かかる設定された値を画素領域を占有する占有率として示している。そして、図７の例では、図６に示す画素領域に含まれる領域２と領域４と領域６と領域８とについて斜線で示している。

Ｓ２２６において、加算工程として、加算部の一例となる制御計算機１１０は、上述した判定工程にて判定された結果含まれるすべての領域種別についてそれぞれ予め設定された画素領域に対する占有率を前記マス目ごとに加算する。例えば、図６の例では、領域２と領域４と領域６と領域８とが対象となる画素領域に含まれているので、領域２についての２^１／２^８（＝２／２５６）と、領域４についての２^３／２^８（＝８／２５６）と、領域６についての２^５／２^８（＝３２／２５６）と、領域８についての２^７／２^８（＝１２８／２５６）とを加算する。
図８は、領域の占有率を加算する加算式を示す図である。
図８に示すように、領域ｉが対象となる画素領域に含まれる場合、ａ（ｉ）＝１、それ以外の場合、ａ（ｉ）＝０として、領域ｉ（１〜ｋ）までについて、上述した２^ｉ−１／２^ｎを加算する。ただし、画素領域を２^ｎ個の小領域に分解している場合の占有率であるので、ｋ≦ｎとなればよい。すなわち、領域種別数が１以上ｎ以下であればよい。
図９は、図６及び図７の例での占有率加算値を示す図である。
図９に示すように、図６及び図７の例では、ｎ＝ｋ＝８の場合で、領域２と領域４と領域６と領域８とが対象となる画素領域に含まれているので、加算した合計値は、２^１／２^８＋２^３／２^８＋２^５／２^８＋２^７／２^８＝１７０／２５６となる。

Ｓ２２８において、図形データ作成工程として、図形データ作成部の一例となる制御計算機１１０は、上述した加算工程により加算された合計値に基づいて、合計値を該当する画素領域の占有率とした図形データを作成する。
図１０は、合計値を占有率とした図形データの一例を示す図である。
図６及び図７の例では、加算工程により加算された結果、合計値が１７０／２５６となったので、占有率が１７０／２５６となる例えば四角形の図形データを作成する。図７に示すような画素領域中に含まれる領域ごとの図形をそれぞれ図形データとして用いる場合に比べ、図１０に示すように１つの図形として処理した方が、データ量を小さくすることができる。例えば、各領域の占有率の図形に対し、それぞれその座標や図形コードを定義するために、例えば、２点の位置の座標を特定するために３２ビットずつ、図形コードに８ビットのデータ量が必要になるとすると１つの図形に７２ビット分のデータ量が必要となる。そして、図７の例では、領域２と領域４と領域６と領域８とが対象となる画素領域に含まれているので、７２×４＝２８８ビット分のデータ量が必要となってしまう。しかしながら、図形データ作成工程により４つの図形を１つの図形として処理することができるため、例えば、上述した例では図形データとして７２ビット分のデータ量で済ますことができる。その結果、処理速度を向上させることができる。

Ｓ２３０において、展開工程として、図形データ作成工程により作成された図形データが制御計算機１１０を介して展開回路１４０に読み出され、展開回路１４０は、読み出された領域データに基づく図形データを多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが比較回路１０８に送られる。言い換えれば、占有率演算部の一例となる展開回路１４０は、図形データ作成工程により作成された図形データを読み込み、画素領域ごとに図形データが示す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。ここで、展開回路１４０は、展開回路１１１と同様の回路構成により構成することができる。すなわち、図４に示す構成でよい。図形データ作成工程により設計データにおける図形データと同様なフォーマットでデータが作成されているため、既存の回路と同じ回路を用いることができる。すなわち、展開回路１４０は、図４に示すように、階層構造展開回路２０２、調停回路２０４、パターン発生回路２０６、パターンメモリ２０８、パターン読み出し回路２１０を有している。そして、パターン発生回路２０６とパターンメモリ２０８とで１つの組となって、複数段配置されている。

ここで、領域データに基づく図形データは、設計データと同様、長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の２つの頂点位置における座標（ｘ、ｙ）や、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が格納されている。かかる図形データとなる設計データが展開回路１４０に入力されると、階層構造展開回路２０２は、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、パターン発生回路２０６において、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目、ここでは画素領域内に配置されるパターンとして多値の図形パターンデータを展開する。そして、展開された図形パターンデータは、パターンメモリ２０８に一時的に蓄積される。言い換えれば、占有率演算部の一例となるパターン発生回路２０６では、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（画素領域）として仮想分割してできた各画素領域ごとに領域データにおける図形データが示す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パターンメモリ２０８に出力する。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、８ビットの占有率データとしてパターンメモリ２０８に出力する。そして、パターン読み出し回路２１０がパターンメモリ２０８に記憶された占有率データを読み出す。

ここでは、展開回路１４０が、展開回路１１１と同様の回路を用いているために、複数段のパターン発生回路２０６とパターンメモリ２０８との組と調停回路２０４とが配置されているが、これに限るものではない。

図１１は、展開後の８ビット占有率データの一例を示す図である。
図１１では、上述した図６の例について示している。図７に示したように、各領域を予め、種別ごと（領域１、領域２、・・・）に２のべき乗値を２^ｎで除した値を設定しておくことにより、ｎビットデータの各位の値により各領域の有無を判断することができる。言い換えれば、８ビットデータの１番目の位の値が領域１の有無、８ビットデータの２番目の位の値が領域２の有無、８ビットデータの３番目の位の値が領域３の有無、８ビットデータの４番目の位の値が領域４の有無、８ビットデータの５番目の位の値が領域５の有無、８ビットデータの６番目の位の値が領域６の有無、８ビットデータの７番目の位の値が領域７の有無、８ビットデータの８番目の位の値が領域８の有無を示している。「１」が立っている位に定義された領域が対象となる画素領域に含まれていることがわかる。図１１では、上述した図６の例について示しているので、８ビットデータの２番目と４番目と６番目と８番目の位の値に「１」が立っている。すなわち、対象となる画素領域に領域２と領域４と領域６と領域８とが含まれていることが識別できる。また、ここでは、ｎ＝８とした８ビットデータで示しているがこれに限るものではなく、識別したい領域種別数ｋより大きなビット数ｎのデータであればよい。

以上のように、図形データ作成工程により領域データを図形データに変換することにより展開回路で処理することができる。そして、展開回路で展開させることによりデータ量を低減させることができる。ここでは、展開前の１つの図形に７２ビット分のデータ量が必要となるとすると、展開することにより８ビット分のデータ量で済ますことができる。その結果、データ量の増加を抑制し、付加情報の伝送を効率的に行なうことができる。その結果、装置に実用性ある付加情報機能を持たせることができる。

Ｓ２４０において、比較工程として、比較回路１０８は、試料となるフォトマスク１０１から得られる透過画像に基づいてセンサ回路１０６で生成された被検査パターン画像となる光学画像と、展開回路１１１と参照回路１１２で生成した検査基準パターン画像となる参照画像と、展開回路１４０で生成された画素データなるｎビットデータに変換された領域データを取り込み、ｎビットデータに変換された領域データに基づいて、所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。ｎビットデータに変換された領域データは、例えばその画素の重要度を示し、その区分に応じて比較処理の内容を変更することができる。例えば、上述したように検査精度（検査閾値（感度））を変更することができる。例えば、画素領域ごとに、領域１が含まれる場合には、高精度（検査閾値を厳しくする）に比較し、領域２が含まれる場合で、高精度（検査閾値を厳しくする）な領域（例えば領域１）が含まれない場合には、検査閾値を緩くして比較するといった検査が可能となる。また、特定の領域、例えば、コンタクト領域を識別することができる。このような処理を行うことにより欠陥の誤検出を抑制して擬似欠陥を低減し、高精度の検査を行うことができる。

以上のように構成することで、検査付加情報を高い位置分解能と情報量で伝送することができ、信頼性の高いパターン検査方法を実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、画素領域に含まれる領域データについて、各画素領域ごとに１つの図形データを作成していたが、実施の形態２では、隣接する画素領域同士の図形データを繋げて１つの図形データを作成する場合について説明する。装置構成等は、実施の形態１と同様で構わないため説明を省略する。
図１２は、隣り合う図形データの一例を示す図である。
図１２（ａ）には、画素領域（１）について含まれる領域の占有率を合計した値を占有率とした四角形の図形データ（１）と、画素領域（１）に隣接した画素領域（２）について含まれる領域の占有率を合計した値を占有率とした四角形の図形データ（２）とが示されている。１つの図形に例えば７２ビット分のデータ量が必要となるとすると、このままでは、図形データ（１）用に７２ビット分のデータ量と図形データ（２）用に７２ビット分のデータ量とが必要となる。そこで、図１２（ｂ）に示すように、図形データ（２）をその占有率を変えずに図形データ（１）が示す四角形に寸法を合わせて繋げることで、２つの画素領域に対して１つの図形データ（１＋２）にすることができる。その結果、１つの図形に例えば７２ビット分のデータ量が必要となるとすると、２つの画素領域に対して７２ビット分のデータ量で済ますことができ、データ量を低減させることができる。そして、かかる２つの画素領域に対して１つの図形データを展開回路１４０で展開する際に、それぞれの画素ごとのｎビットデータに変換すればよい。ここでは、隣接する２つの画素領域について図形データを繋げているが、これに限るものではなく、隣接する３つ以上の画素領域について図形データを繋げても構わない。

以上の説明において、領域データは、制御計算機１１０によりＳ２０２〜Ｓ２２８までの処理が実行されているが、ハードウェアにより処理されても構わない。
図１３は、制御処理部の構成を示すブロック図である。
図１３において、制御計算機１１０の代わりとなる制御処理部３００は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路３０２、判定回路３０４、加算回路３０６、図形データ作成回路３０８を有している。そして、それぞれの回路が、制御計算機１１０の代わりＳ２０２〜Ｓ２２８までの各処理を行なってもよい。

図１４は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。
図１の構成では、スキャン幅Ｗの画素数（例えば２０４８画素）を同時に入射するフォトダイオードアレイ１０５を用いているが、これに限るものではなく、図１４に示すように、ＸＹθテーブル１０２をＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをＹ方向に走査し、透過光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。

以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、演算制御部を構成するテーブル制御回路１１４、展開回路１１１、展開回路１４０、参照回路１１２、比較回路１０８等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。

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、各実施の形態では、透過光を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いてもよい。検査基準パターンデータとなる参照画像は設計データから生成しているが、フォトダイオードアレイ等のセンサにより撮像した同一パターンのデータを用いても良い。言い換えれば、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査でもｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査でも構わない。また、各実施の形態では、領域データの展開用に設計データの展開用の展開回路１１１とは別系統の展開回路１４０を備えているが、これに限るものではなく、検査時間を延ばしても構わなければ設計データの展開用の展開回路１１１を流用しても構わない。また、単層データの場合やｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査では、特に、新たに別系統の展開回路１４０を備えなくても、設計データの展開用の展開回路１１１を流用することができる。

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。

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検査装置或いは検査方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における試料検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における試料検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 光学画像の取得手順を説明するための図である。 展開回路の構成の一例を示す図である。 仮想分割されたマス目の一例を示す図である。 所定の画素領域付近の状態の一例を示す図である。 各領域に設定された占有率の一例を示す図である。 領域の占有率を加算する加算式を示す図である。 図６及び図７の例での占有率加算値を示す図である。 合計値を占有率とした図形データの一例を示す図である。 展開後の８ビット占有率データの一例を示す図である。 隣り合う図形データの一例を示す図である。 制御処理部の構成を示すブロック図である。 別の光学画像取得手法を説明するための図である。

符号の説明

１００ 試料検査装置
１０１ フォトマスク
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 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１，１４０ 展開回路
１１２ 参照回路
１１５ 磁気テープ装置
１５０ 光学画像取得部
３００ 制御処理部
３０２ Ｉ／Ｆ回路
３０４ 判定回路
３０６ 加算回路
３０８ 図形データ作成回路

Claims (9)

1. 試料の検査領域中に形成されるパターンの光学画像と前記光学画像の比較対象となる参照画像とを比較検査する試料検査方法において、
   前記検査領域中に予め設定された１つ以上の領域を示す領域データを入力する入力工程と、
   前記検査領域を所定の寸法を単位とするマス目に仮想分割し、仮想分割されたマス目ごとに前記１つ以上の領域のうち含まれている領域種別を判定する判定工程と、
   前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された前記マス目の占有率を、判定された結果含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算する加算工程と、
   前記加算工程により加算された合計値に基づくデータを前記マス目ごとにｎビットデータに変換する変換工程と、
   変換された前記ｎビットデータに基づいて、前記参照画像と前記光学画像とを比較する比較工程と、
   を備えたことを特徴とする試料検査方法。
2. 前記加算工程において、前記１つ以上の領域に対して２^ｎの値以下で領域種別ごとにそれぞれ予め設定された２のべき乗値を２^ｎで除した値を、判定された結果含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算することを特徴とする請求項１記載の試料検査方法。
3. 前記試料検査方法は、さらに、前記加算工程により加算された合計値に基づいて図形データを作成する図形データ作成工程を備え、
   前記変換工程において、前記図形データ作成工程により作成された図形データを前記マス目ごとにｎビットデータに変換することを特徴とする請求項２記載の試料検査方法。
4. 前記図形データ作成工程において、前記合計値を該当するマス目の占有率とした前記図形データを作成することを特徴とする請求項３記載の試料検査方法。
5. 前記図形データ作成工程において、隣接するマス目同士で図形を繋げて前記隣接するマス目同士に対して１つの前記図形データを作成することを特徴とする請求項４記載の試料検査方法。
6. 前記マス目として、画素を用いることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の試料検査方法。
7. 試料の検査領域中に予め設定された１つ以上の領域を示す領域データを記憶装置に記憶する記憶処理と、
   前記検査領域を所定の寸法を単位とするマス目に仮想分割された各マス目ごとに前記１つ以上の領域のうち含まれている領域種別を判定する判定処理と、
   前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された前記マス目の占有率を、判定された結果含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算する加算処理と、
   前記加算処理により加算された合計値に基づくデータを前記マス目ごとにｎビットデータに変換する変換処理と、
   前記試料の検査領域中に形成されるパターンの光学画像と前記光学画像の比較対象となる参照画像とを入力し、変換された前記図形データにおけるｎビットデータに基づいて、前記参照画像と前記光学画像とを比較する比較処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 第１の図形データが含まれる設計データと前記第１の図形データが示す図形が配置される検査領域中に１つ以上の領域を設定した領域データとを記憶する記憶部と、
   前記設計データを読み込み、前記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各マス目ごとに前記第１の図形データが示す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第１の占有率演算部と、
   前記１つ以上の領域に対して領域種別ごとにそれぞれ予め設定された占有率を、前記マス目に含まれるすべての領域種別について前記マス目ごとに加算した合計値を該当するマス目の占有率とした図形を示す第２の図形データを作成する図形データ作成部と、
   前記図形データ作成部により作成された第２の図形データを読み込み、前記マス目ごとに前記第２の図形データが示す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第２の占有率演算部と、
   前記設計データに基づいて前記第１の図形データが示す図形が描画された試料における光学画像を取得する取得部と、
   前記第１の占有率演算部により出力された各マス目ごとのｎビットの占有率データに基づいて作成された参照画像と前記光学画像とを、前記第２の占有率演算部により出力された各マス目ごとのｎビットの占有率データに基づいて比較する比較部と、
   を備えたことを特徴とする試料検査装置。
9. 前記第２の占有率演算部は、前記第１の占有率演算部と同様の回路を用いることを特徴とする請求項８記載の試料検査装置。

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