JP5300670B2 - パターン検査装置及びパターンを有する構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターンを有する構造体の製造方法に関する。

半導体装置、フラットパネルディスプレイ、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)、回路基板、光学部品、機械部品などの分野においては、表面にパターンを有する構造体が製造されている。そして、近年においては、この様な構造体の微細化や高集積化などが進められており、表面に形成されるパターンもより精緻なものとなってきている。そのため、パターンに生じた微細な欠陥を高分解能で検出することができるパターン検査装置が求められるようになってきている。

ここで、構造体の表面に形成されたパターンを検査する方法としては、ダイ・ツー・データべース（ｄｉｅ−ｔｏ−ｄａｔａｂａｓｅ）法と呼ばれる検査方法が知られている。この検査方法においては、ＣＣＤセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などの受光面上にパターンの拡大光学像を結像させることで得られた検出データと、パターンの設計時に用いた設計データ（ＣＡＤデータ）などから作成された参照データとを比較して、両者の不一致点を欠陥部として検出するようにしている。

そして、この様なパターンの検査方法を用いるとともに、検査対象領域を透過する透過光の輝度値の総和に基づいて、微細パターンであるコンタクトホールパターンのミスサイズ欠陥や位置ずれ欠陥などを検出するパターン検査装置が提案されている（特許文献１を参照）。
しかしながら、特許文献１に開示がされた技術によれば、本来検査対象とすべきでない領域までもが検査対象領域に含まれてしまうので、検査結果に対する信頼性が低下してしまうおそれがある。

そのため、予め定められた形状、大きさを有するテンプレートを用いて、検査対象領域を限定する技術が開示されている（特許文献２、３を参照）。
しかしながら、特許文献２、３に開示がされた技術は比較的大きな領域を検査することを考慮したものであるため、近年の微細化されたパターンに生じた微細な欠陥を高分解能で検出することができないおそれがある。また、形状、大きさの異なるパターンが存在することや、パターンの形状、大きさが変更され得ることが考慮されておらず、検出データと参照データとを比較して欠陥を検出する際の検査アルゴリズムにおけるＳ／Ｎ比（欠陥部を含むパターンのデータから欠陥部のデータだけを検出する際のＳ／Ｎ比）が不足するおそれがある。そのため、充分な検出感度が得られず欠陥検出能力が不足するおそれがある。

特開平７−１２８２４８号公報 特開平１０−１４４７４７号公報 特開平２−２３６４０６号公報

本発明は、検出感度を向上させることができるパターン検査装置及びパターンを有する構造体の製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、被検査体に形成されたパターンの光学画像に基づいて検出データを作成する検出データ作成部と、前記パターンに関する参照データを作成する参照データ作成部と、テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートを複数有し、異なる論理設定がされた複数の前記可変テンプレートを用いて前記参照データに関するマッチング判定を行うテンプレートマッチング部と、前記マッチング判定の結果に基づいて、前記検出データと、前記参照データと、を比較して検出された欠陥部の判定結果の有効性を判断する欠陥検出部と、を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、構造体の表面にパターンを形成する工程と、前記パターンを検査する工程と、を有し、前記パターンを検査する工程において、前記パターンの光学画像に基づいて検出データを作成し、前記パターンに関する参照データを作成し、テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートを用いて前記参照データに関するマッチング判定を行い、前記検出データと、前記参照データと、を比較して欠陥部を検出するにあたり、前記欠陥部の検出において、前記検出データを構成する画素を任意に選択することで第１の演算領域を設定し、前記参照データを構成する画素を任意に選択することで第２の演算領域を設定し、前記第１の演算領域における前記検出データの総和と、前記第２の演算領域における前記参照データの総和と、の差を演算し、前記演算された総和差に基づいて欠陥部の判定を行うこと、を特徴とするパターンを有する構造体の製造方法が提供される。

本発明によれば、検出感度を向上させることができるパターン検査装置及びパターンを有する構造体の製造方法が提供される。

本実施の形態に係るパターン検査装置を例示するためのブロック図である。 パターン検査装置に設けられたテンプレートマッチング部、比較部を例示するためのブロック図である。 可変テンプレートについて例示をするためのブロック図である。 比較部について例示をするためのブロック図である。 テンプレートマッチングを例示するための模式図である。 総和演算領域の設定を例示するための模式図である。 比較部における欠陥部の検出を例示するための模式図である。 他の実施形態に係る比較部について例示をするためのブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係るパターン検査装置を例示するためのブロック図である。
図２は、パターン検査装置に設けられたテンプレートマッチング部、比較部を例示するためのブロック図である。
図１に示すように、パターン検査装置１には、検出データ作成部２、参照データ作成部３、テンプレートマッチング部４、欠陥検出部５が設けられている。

検出データ作成部２には、光源２１、照明光学系２２、載置部２３、投影光学系２４、検出部２５、変換部２６、位置検出部２７が設けられている。
検出データ作成部２は、被検査体１００に形成されたパターンの光学画像に基づいて検出データを作成する。
光源２１は、検査光２１ａを出射する。光源２１としては、白色光、単色光、コヒーレント光などを出射する各種光源を用いることができる。この場合、微細なパターンの検査を行うためには、波長の短い検査光２１ａを出射可能なものとすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、波長が２６６ｎｍの検査光２１ａを出射するＹＡＧレーザ光源などを例示することができる。ただし、レーザ光源に限定されるわけではなく、パターンの大きさなどに応じて適宜変更することができる。

照明光学系２２は、光源２１から出射した検査光２１ａを被検査体１００の検査領域に導くとともに照射部分の大きさを制御する。
投影光学系２４は、被検査体１００からの検査光２１ａを検出部２５の受光面に導くとともに受光面上に結像させる。

照明光学系２２、投影光学系２４は、例えば、図１に例示をしたようなレンズなどの光学要素から構成されるものとすることができる。ただし、光学要素やその配置は例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、例えば、ミラー、絞り、ビームスプリッタ、倍率チェンジャ、ズーム機構などの他の光学要素を適宜設けるようにすることもできる。
また、図１に例示をした投影光学系２４は、被検査体１００を透過した検査光２１ａを検出部２５に導くものであるが、被検査体１００により反射された検査光２１ａを検出部２５に導くものとすることもできる。

載置部２３は、被検査体１００を載置、保持するためのものである。また、載置部２３には図示しない移動手段が設けられ、載置部２３に載置された被検査体１００の位置を移動させることで検査が行われる位置を変化させることができるようになっている。なお、図示しない移動手段を必ずしも載置部２３に設ける必要はなく、検査が行われる位置が相対的に変化するようになっていればよい。例えば、図示しない移動手段により照明光学系２２、投影光学系２４、検出部２５などの位置が変化するようになっていてもよい。

検出部２５は、受光面に結像された光学像の光を光電変換する。検出部２５としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＣＤラインセンサなどを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、結像された光学像の光を光電変換できるものを適宜選択することができる。
変換部２６は、検出部２５から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換する。また、Ａ／Ｄ変換された電気信号を図形解釈することで検出データを作成する。

位置検出部２７は、載置部２３の位置情報を取得して後述する抽出部３４に位置情報を提供する。位置検出部２７としては、例えば、レーザ干渉計やリニアエンコーダなどを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、載置部２３の位置情報を電気信号に変換できるものを適宜選択することができる。

参照データ作成部３には、データ格納部３１、データ展開部３２、データ作成部３３、抽出部３４が設けられている。
参照データ作成部３は、データ格納部３１に格納された設計データなどに基づいて参照データを作成する。すなわち、参照データ作成部３は、被検査体に形成されたパターンに関する参照データを作成する。
データ格納部３１は、パターンの形成に用いられる作画データや作画データに変換する前の設計データなどを格納する。

データ展開部３２は、データ格納部３１から提供された設計データなどをビットパターンに展開する。
データ作成部３３は、ビットパターンに展開されたデータを図形解釈することで参照データを作成する。この際、検出データの分解能に合わせて参照データが作成される。
抽出部３４は、位置検出部２７から提供された載置部２３の位置情報に基づいて、参照データから対象となる部分の参照データを抽出する。すなわち、載置部２３の位置情報から載置部２３に保持された被検査体１００の検査領域に関する位置情報を取得し、検査領域の位置（検出部２５によるデータの取り込み位置）に合せて参照データから対象となる部分の参照データを抽出する。

図２に示すように、テンプレートマッチング部４には、テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレート４_１〜４_ｎが複数設けられている。すなわち、テンプレートマッチング部４には論理を任意に設定することができる可変テンプレートが複数設けられ、所望の論理１１０を入力することで所望の論理を有するテンプレートを容易に設定することができるようになっている。そのため、形状や大きさなどが異なるパターンが複数存在する場合であっても適切なマッチングを行うようにすることができる。また、検査対象となるパターンの形状や大きさが変更された場合には、必要に応じて再設定を行うことにより迅速な対応を図ることができる。
なお、可変テンプレートに関する詳細は後述する。

欠陥検出部５は、検出データと、抽出部３４により抽出された参照データと、を比較して欠陥部を検出する。
欠陥検出部５には、複数の比較部５_１〜５_ｎと、論理和演算部６とが設けられている。また、比較部５_１〜５_ｎには、総和演算部７、総和差演算部８、判定部９がそれぞれ設けられている。
総和演算部７においては、演算領域を任意に設定することができるようになっている。そして、画素の選定１２０_１〜１２０_ｎを総和演算部７にそれぞれ入力することで、任意に設定された演算領域におけるデータの総和が演算できるようになっている。また、検出データ側において任意に設定された演算領域におけるデータの総和と、参照データ側において任意に設定された演算領域におけるデータの総和と、がそれぞれ演算されるようになっている。

総和差演算部８は、検出データ側において演算されたデータの総和と、参照データ側において演算されたデータの総和との差を演算する。
判定部９は、演算された総和差を所定の閾値を用いて判定することにより欠陥部を検出する。また、所望の閾値１３０_１〜１３０_ｎを判定部９に入力することで、閾値の値を変更することができるようになっている。
また、判定部９は、閾値と共に、テンプレートマッチング部のマッチング結果である判定有効フラグに基づき、欠陥判定の有効性を判定している。
なお、比較部に関する詳細は後述する。

論理和演算部６は、各比較部５_１〜５_ｎから出力された判定結果を論理和演算し、欠陥データとして外部に出力する。なお、出力された欠陥データを図示しない表示手段に表示させたり、図示しない格納手段に格納させたりすることもできる。

次に、テンプレートマッチング部４に設けられた可変テンプレートについてさらに例示をする。
図３は、可変テンプレートについて例示をするためのブロック図である。なお、図３は、一例として、テンプレートマッチング部４に設けられた可変テンプレート４_１の場合を例示するためのブロック図である。
図３に示すように、可変テンプレート４_１には、遅延回路１０、バッファ部１１、二値化部１２、マッチング部１３、論理積演算部１６が設けられている。
遅延回路１０は、参照データ作成部３から提供された参照データの電気信号の波形を変えずに伝達に一定の時間遅れを作る。
バッファ部１１は、遅延回路１０を介して入力された参照データをＮ×Ｎ画素のデータとして蓄積する。

二値化部１２には、変換部１２ａ、１２ｂが設けられている。変換部１２ａ、１２ｂは、それぞれ異なる値の閾値を用いて二値化を行う。用いられる閾値としては、例えば、ホール部分などの透過部（明部）を二値化する場合に適した閾値Ｔ_１、ホール部分などの周辺の遮光部（暗部）を二値化する場合に適した閾値Ｔ_２などを例示することができる。
バッファ部１１に蓄積されたＮ×Ｎ画素のデータは、二値化部１２において異なる値の閾値を用いて二値化され、Ｎ×Ｎ画素の各画素に対応する画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１にそれぞれ提供される。なお、閾値は、テンプレートマッチング部４に設けられた可変テンプレート４_１〜４_ｎ毎に変更することができるようになっている。

マッチング部１３には、Ｎ×Ｎ画素の各画素に対応する画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１が設けられている。また、各画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１には、論理演算部１４ａ、１４ｂ、論理積演算部１５がそれぞれ設けられている。
論理演算部１４ａ、１４ｂにおける論理は任意に設定することができるようになっている。すなわち、論理演算部１４ａ、１４ｂにおける論理を任意に設定することで、テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートが構成されるようになっている。
例えば、論理演算部１４ａにおいては、「当該画素の値＞閾値Ｔ_１、当該画素の値≦閾値Ｔ_１、演算不要」のいずれかが選択、設定されるようになっている。また、論理演算部１４ｂにおいては、「当該画素の値＞閾値Ｔ_２、当該画素の値≦閾値Ｔ_２、演算不要」のいずれかが選択、設定されるようになっている。そして、二値化部１２から提供されたデータが、設定された論理により判定されるようになっている。

この場合、「演算不要」は、当該画素の値がどのようなものであるのかが明らかな場合に選択、設定するものとすることができる。例えば、ホールパターンのホール部分（透過部）に位置する画素のように「明」であることが明らかな場合には、図中の「１」を選択、設定することで常に「ＯＮ（明）」と判定するようにすることができる。

論理積演算部１５は、論理演算部１４ａ、１４ｂから出力された判定結果を論理積演算することで当該画素におけるマッチング結果を出力する。
論理積演算部１６は、各画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１における論理積演算部１５のマッチング結果をさらに論理積演算し、マッチングがされた場合には「テンプレートマッチング結果」を出力する。「テンプレートマッチング結果」は、後述する欠陥検出部５に設けられた判定部９に「判定有効フラグ」として入力される。

次に、欠陥検出部５に設けられた比較部についてさらに例示をする。
図４は、比較部について例示をするためのブロック図である。なお、図４は、一例として、欠陥検出部５に設けられた比較部５_１を例示するためのブロック図である。
前述したように、比較部５_１には、総和演算部７、総和差演算部８、判定部９が設けられている。そして、図４に示すように、総和演算部７には、バッファ部１７ａ、１７ｂ、選択部１８ａ、１８ｂ、総和演算部１９ａ、１９ｂが設けられている。

バッファ部１７ａは、入力された検査データをＮ×Ｎ画素のデータとして蓄積する。選択部１８ａには、Ｎ×Ｎ画素の各画素に対応して画素選択部１８ａ_０〜１８ａ_Ｎ−１が設けられている。また、画素選択部１８ａ_０〜１８ａ_Ｎ−１において当該画素に関するデータを選択するか否かの設定（画素の選定）を行うことができるようになっている。

すなわち、選択部１８ａは、検出データを構成する画素を任意に選択することで演算領域（総和演算を行う領域；総和演算領域）を設定することができるようになっている。そして、設定された演算領域における検出データの総和が総和演算部１９ａにより演算されるようになっている。

また、バッファ部１７ｂは、入力された参照データをＮ×Ｎ画素のデータとして蓄積する。選択部１８ｂには、Ｎ×Ｎ画素の各画素に対応して画素選択部１８ｂ_０〜１８ｂ_Ｎ−１が設けられている。また、画素選択部１８ｂ_０〜１８ｂ_Ｎ−１において当該画素に関するデータを選択するか否かの設定（画素の選定）を行うことができるようになっている。

すなわち、選択部１８ｂは、参照データを構成する画素を任意に選択することで演算領域（総和演算を行う領域；総和演算領域）を設定することができるようになっている。そして、設定された演算領域における参照データの総和が総和演算部１９ｂにより演算されるようになっている。

総和差演算部８は、総和演算部１９ａにより演算されたデータの総和と、総和演算部１９ｂにより演算されたデータの総和との差を演算する。すなわち、総和差演算部８は、選択部１８ａにより設定された演算領域における検出データの総和と、選択部１８ｂにより設定された演算領域における参照データの総和と、の差を演算する。

判定部９は、総和差演算部８により演算された総和差を所定の閾値を用いて判定することにより欠陥部を検出する。すなわち、判定部９は、演算された総和差に基づいて欠陥部の判定を行う。また、所望の閾値１３０_１を判定部９に入力することで、閾値の値を変更することができるようになっている。

また、判定部９にはテンプレートマッチング部４に設けられた論理積演算部１６からの「判定有効フラグ（テンプレートマッチング結果）」が入力されるようになっている。すなわち、テンプレートマッチング部４は、異なる論理設定がされた複数の可変テンプレートを用いて参照データに関するマッチング判定を行い、欠陥検出部５は、マッチング判定の結果に基づいて欠陥部の判定結果の有効性を判断するようになっている。
前述したように、「判定有効フラグ」は、テンプレートマッチング部４においてマッチングがされた際に出力される。そのため、「判定有効フラグ」が判定部９に入力された場合に閾値判定の結果が有効となるようにすることで、テンプレートによるマッチングがされたパターンに対する閾値判定が行えるようになっている。

また、可変テンプレートにおける論理、選択部１８ａにより設定される演算領域、選択部１８ｂにより設定される演算領域、欠陥部の判定における閾値、からなる群より選ばれた少なくとも１つの設定データを格納した図示しない設定データ格納部をさらに備えるようにすることもできる。この様な設定データ格納部を備えるようにすれば、検査するパターン、ひいてはフォトマスクやウェーハのレイヤなどに合せて検査レシピを設定することができるので、適切な検査感度となるような設定をレイヤ毎にすることが可能となる。

次に、パターン検査装置１の作用とともにパターン検査方法について例示をする。
まず、図示しない搬送装置や作業者などにより被検査体１００が載置部２３に載置される。次に、光源２１から検査光２１ａを出射させる。光源２１から出射した検査光２１ａは、照明光学系２２により被検査体１００の検査領域に導かれるとともに照射部分の大きさが制御される。そして、載置部２３に載置された被検査体１００の検査が行われる位置を図示しない移動手段などにより相対的に変化させる。

被検査体１００からの検査光２１ａは、投影光学系２４により検出部２５の受光面に導かれるとともに受光面上に結像される。受光面に結像された光学像の光は検出部２５により光電変換される。そして、検出部２５により光電変換された電気信号は変換部２６によりＡ／Ｄ変換されるとともに図形解釈がされ、検出データが作成される。

一方、被検査体１００の検査の進行に合わせて、参照データ作成部３に設けられたデータ格納部３１からデータ展開部３２に設計データなどが提供され、ビットパターンに展開される。ビットパターンに展開されたデータは、データ作成部３３により図形解釈されて参照データが作成される。そして、抽出部３４により検査領域の位置（検出部２５によるデータの取り込み位置）に合せて対象となる部分の参照データが抽出される。

また、抽出された参照データはテンプレートマッチング部４に提供され、テンプレートマッチングが行われる。この際、所望の論理を可変テンプレートに予め入力することで得られた複数のテンプレートを用いてテンプレートマッチングが行われる。
図５は、テンプレートマッチングを例示するための模式図である。
図５に例示をしたものは、２種類のパターン、すなわち、パターン１４０とパターン１５０とに対してテンプレートを設定し、テンプレートマッチングを行う場合を例示するものである。

図５（ａ）はホールパターンであるパターン１４０を例示するための模式図、図５（ｂ）はパターン１４０のテンプレートマッチングに用いられる可変テンプレート４ａを例示するための模式図である。また、図５（ｃ）はテンプレートマッチングの様子を例示するための模式図である。
図５（ａ）に示すパターン１４０の参照データ（抽出部３４により抽出された参照データ）は、遅延回路１０を介してバッファ部１１に入力される。入力された参照データはＮ×Ｎ画素のデータとして蓄積される。バッファ部１１に蓄積されたＮ×Ｎ画素のデータは、二値化部１２において異なる値の閾値を用いて二値化され、Ｎ×Ｎ画素の各画素に対応する画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１にそれぞれ提供される。

また、各画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１に設けられた論理演算部１４ａ、１４ｂにおける論理を設定することで可変テンプレート４ａが構成される。例えば、図５（ｂ）に示すように、中央の画素１４１ａについては「当該画素の値＞閾値Ｔ_１」と設定し、周辺の画素１４１ｂについては「当該画素の値≦閾値Ｔ_２」と設定することで可変テンプレート４ａを構成する。

二値化部１２から提供されたデータは、この設定された論理により判定される。判定結果は、論理積演算部１５により論理積演算されて各画素におけるマッチング結果が出力される。各画素マッチング部１３_０〜１３_Ｎ−１における論理積演算部１５からのマッチング結果は、論理積演算部１６によりさらに論理積演算され、マッチングがされた場合には「テンプレートマッチング結果」が出力される。すなわち、図５（ｃ）に示すような可変テンプレート４ａを用いたマッチングが行われ、マッチングがされた場合には「テンプレートマッチング結果」が出力される。「テンプレートマッチング結果」は、欠陥検出部５に設けられた判定部９に「判定有効フラグ」として入力される。

図５（ｄ）に示すパターン１５０の場合も同様にしてテンプレートマッチングが行われ、マッチングがされた場合には「テンプレートマッチング結果」が出力される。
この場合、図５（ｅ）に示すように、中央部分の４つの画素１５１ａについては「当該画素の値＞閾値Ｔ_１’」と設定し、周辺の画素１５１ｂについては「当該画素の値≦閾値Ｔ_２’」と設定することで可変テンプレート４ｂを構成する。
そして、図５（ｆ）に示すような可変テンプレート４ｂを用いたマッチングが行われ、マッチングがされた場合には「テンプレートマッチング結果」が出力される。「テンプレートマッチング結果」は、欠陥検出部５に設けられた判定部９に「判定有効フラグ」として入力される。
このように可変テンプレート４ａ、４ｂを用いるようにすれば、図５（ｇ）に示すように２種類のパターン１４０、１５０が存在するデータであっても、パターン１４０とパターン１５０とを同時にテンプレートマッチングすることができる。

一方、検出データ作成部２から出力された検出データと、参照データ作成部３から出力された参照データ（抽出部３４により抽出された参照データ）とは欠陥検出部５に入力され欠陥の検出が行われる。
欠陥検出部５に入力された検査データは、Ｎ×Ｎ画素のデータとしてバッファ部１７ａに蓄積される。バッファ部１７ａに蓄積された検査データは選択部１８ａに入力され、当該画素に関するデータを選択するか否かの設定（画素の選定）に従ってデータが選択される。そして、総和演算部１９ａにより選択されたデータの総和が演算される。

欠陥検出部５に入力された参照データは、Ｎ×Ｎ画素のデータとしてバッファ部１７ｂに蓄積される。バッファ部１７ｂに蓄積された参照データは選択部１８ｂに入力され、当該画素に関するデータを選択するか否かの設定（画素の選定）に従ってデータが選択される。そして、総和演算部１９ｂにより選択されたデータの総和が演算される。

ここで、選択部１８ａ、１８ｂにおいては、各画素に対して当該画素に関するデータを選択するか否かの設定（画素の選定）を任意に行うことができる。すなわち、総和演算を行う領域（以下、総和演算領域と称する）を任意に設定することができる。

図６は、総和演算領域の設定を例示するための模式図である。
図６に例示をしたものは、２種類のパターン、すなわち、パターン１４０とパターン１５０とに対する総和演算領域を設定する場合を例示するものである。

図６（ａ）はホールパターンであるパターン１４０を例示するための模式図、図６（ｂ）はパターン１４０に対する総和演算領域１４２を例示するための模式図である。また、図６（ｃ）はパターン１４０と総和演算領域１４２とを重ねた状態を例示するための模式図である。
図６（ａ）に示すパターン１４０の場合には、ホール部分とその周辺に位置する画素に関するデータを選択するような「画素の選定」を行うようにすることができる。この場合、「画素の選定」が行われた領域が、図６（ｂ）に示す総和演算領域１４２となる。また、図６（ｃ）に示すように、パターン１４０のホール部分とその周辺が総和演算領域１４２に含まれることになる。

図６（ｄ）はホールパターンであるパターン１５０を例示するための模式図、図６（ｅ）はパターン１５０に対する総和演算領域１５２を例示するための模式図である。また、図６（ｆ）はパターン１５０と総和演算領域１５２とを重ねた状態を例示するための模式図である。
図６（ｄ）に示すパターン１５０の場合には、ホール部分とその周辺に位置する画素に関するデータを選択するような「画素の選定」を行うようにすることができる。この場合、「画素の選定」が行われた領域が、図６（ｅ）に示す総和演算領域１５２となる。また、図６（ｆ）に示すように、パターン１５０のホール部分とその周辺が総和演算領域１５２に含まれることになる。

このようにそれぞれのパターンに対して総和演算領域を独立に設定するようにすれば、図６（ｇ）に示すように２種類のパターン１４０、１５０が存在する場合であっても、必要最小限の領域において演算を行うようにすることができる。

総和演算部１９ａにより演算されたデータの総和と、総和演算部１９ｂにより演算されたデータの総和とが総和差演算部８に入力され、その差が総和差演算部８により演算される。
総和差演算部８により演算された総和差は判定部９に入力され、判定部９において所定の閾値を用いた判定が行われることで欠陥部が検出される。なお、所望の閾値を判定部９に入力することで、閾値の値を変更することができるようになっている。
また、判定部９にはテンプレートマッチング部４に設けられた論理積演算部１６からの「判定有効フラグ（テンプレートマッチング結果）」が入力されるようになっている。前述したように、「判定有効フラグ」は、テンプレートマッチング部４においてマッチングがされた際に出力される。そのため、「判定有効フラグ」が判定部９に入力された場合に閾値判定の結果が有効となるようにすることで、テンプレートによるマッチングがされたパターンに対する閾値判定が行えるようになっている。

図７は、比較部における欠陥部の検出を例示するための模式図である。
図７（ａ）はパターン１４０と総和演算領域１４２とを例示するための模式図、図７（ｂ）は参照データに関する断面プロファイルを例示するための模式図、図７（ｃ）は検出データに関する断面プロファイルを例示するための模式図、図７（ｄ）は参照データに関する断面プロファイルと検出データに関する断面プロファイルとの差を例示するための模式図である。
テンプレートによるマッチングがされたパターン１４０に対して、図７（ｂ）に示すように総和演算領域１４２内における参照データの断面プロファイル（総和）が演算される。また、図７（ｃ）に示すように総和演算領域１４２内における検査データの断面プロファイル（総和）が演算される。そして、図７（ｄ）に示すように、参照データの断面プロファイルと検出データの断面プロファイルとの差を演算することで断面プロファイルの差、すなわち欠陥部に対応する電気信号成分が検出される。そして、検出された電気信号成分を閾値を用いて判定することで欠陥部を検出する。

図７（ｅ）はパターン１５０と総和演算領域１５２とを例示するための模式図、図７（ｆ）は参照データに関する断面プロファイルを例示するための模式図、図７（ｇ）は検出データに関する断面プロファイルを例示するための模式図、図７（ｈ）は参照データに関する断面プロファイルと検出データに関する断面プロファイルとの差を例示するための模式図である。

テンプレートによるマッチングがされたパターン１５０に対して、図７（ｆ）に示すように総和演算領域１５２内における参照データの断面プロファイル（総和）が演算される。また、図７（ｇ）に示すように総和演算領域１５２内における検査データの断面プロファイル（総和）が演算される。そして、図７（ｈ）に示すように、参照データの断面プロファイルと検出データの断面プロファイルとの差を演算することで断面プロファイルの差、すなわち欠陥部に対応する電気信号成分が検出される。そして、検出された電気信号成分を閾値を用いて判定することで欠陥部を検出する。

本実施の形態によれば、微細なパターンや、形状や大きさの異なるパターンなどに対して検査アルゴリズムのＳ／Ｎ比を改善することができるので、パターン検査装置の検出感度を向上させることができる。
また、論理を任意に設定することができる可変テンプレートが複数設けられているので、パターンの形状、大きさなどに合せてテンプレートを任意に設定することができる。そのため、検査対象となるパターンに合せて適切なテンプレートを容易に設定することができる。
また、パターンの形状、大きさなどに合せて総和演算領域を任意に設定することができる。そのため、検査対象となるパターンに合せて適切な広さを有する領域を任意に設定することができる。その結果、例えば、検査対象領域を必要以上に広くすることにより生じ得る検査データ、参照データの出力のばらつきやそれに起因するノイズ成分などの低減を図ることができるので、欠陥検出のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

また、パターンの形状、大きさなどに合せて適切なテンプレートを設定したり、総和演算領域、および閾値を独立に設定したりすることができるので、検査対象となるパターン毎に適切な検査感度を設定することができる。
また、テンプレート、総和演算領域、閾値をそれぞれ任意に設定することができるので、例えば、フォトマスクやウェーハのレイヤに合せて検査レシピを設定し、レイヤ毎に適切な検査感度の設定をすることが可能となる。

図８は、他の実施形態に係る比較部について例示をするためのブロック図である。
比較部５５には、総和演算部５７、総和差演算部８、判定部９が設けられている。そして、総和演算部５７には、バッファ部１７ａ、１７ｂ、データ変換部５６ａ、５６ｂ、選択部１８ａ、１８ｂ、総和演算部１９ａ、１９ｂが設けられている。
図４に例示をした比較部５_１とはデータ変換部５６ａ、５６ｂがさらに設けられている点が異なる。
図８に示すように、データ変換部５６ａ、５６ｂは、バッファ部１７ａ、１７ｂと選択部１８ａ、１８ｂとの間に設けられている。データ変換部５６ａ、５６ｂは、所定の値以下のデータを所定の定数のデータに変換する機能を有する。例えば、所定の閾値以下となったデータを閾値と同じ値を有するデータに変換する機能を有するものとすることができる。

この様な機能を有するデータ変換部５６ａ、５６ｂを設けるものとすれば、暗レベル近傍など、出力レベルが低い領域においてばらつきがあるデータを除くことができる。そのため、判定部９における判定（欠陥部の検出）に関するＳ／Ｎ比を改善することができる。

次に、本実施の形態に係るパターンを有する構造体の製造方法について例示をする。
本実施の形態に係るパターンを有する構造体の製造方法においては、前述した本実施の形態に係るパターン検査装置、パターン検査方法を用いることができる。例えば、構造体の表面にパターンを形成する工程と、本実施の形態に係るパターン検査装置やパターンの検査方法を用いてパターンを検査する工程と、を有するものを例示することができる。

すなわち、本実施の形態に係るパターンを有する構造体の製造方法は、構造体の表面にパターンを形成する工程と、パターンを検査する工程と、を有し、パターンを検査する工程において、パターンの光学画像に基づいて検出データを作成し、パターンに関する参照データを作成し、テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートを複数用いて参照データに関するマッチング判定を行い、検出データと、参照データと、を比較して欠陥部を検出するようにすることができる。

また、欠陥部の検出において、検出データを構成する画素を任意に選択することで第１の演算領域を設定し、参照データを構成する画素を任意に選択することで第２の演算領域を設定し、第１の演算領域における検出データの総和と、第２の演算領域における参照データの総和と、の差を演算し、演算された総和差に基づいて欠陥部の判定を行うようにすることができる。

また、マッチング判定において、異なる論理設定がされた複数の可変テンプレートを用いて参照データに関するマッチングを判定し、欠陥部の検出において、マッチング判定の結果に基づいて欠陥部の判定結果の有効性を判断するようにすることができる。

対象となるパターンを有する構造体としては特に限定されるわけではなく、表面にパターンが形成されるものの製造に対して広く適用させることができる。例えば、回路基板（プリント配線板）、光学部品、機械部品、半導体装置、フォトマスク、フラットパネルディスプレイなどの製造に適用させることができる。この場合、表面に微細なパターンが形成されるものの製造に適用させるようにすることがより好ましい。
表面に微細なパターンが形成されるものとしては、ウェーハ（半導体装置）、フラットパネルディスプレイのパネル、リソグラフィ工程において用いられるフォトマスクやレチクル、ＭＥＭＳ分野におけるマイクロマシーン、精密光学部品などを例示することができる。ただし、これらのものに限定されるわけではなく、表面に微細なパターンが形成されるものの製造に対して広く適用させることができる。

ここで、一例として半導体装置の製造方法の場合を例示する。
半導体装置の製造方法は、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などにより基板（ウェーハ）表面にパターンを形成する工程などの複数の工程を繰り返すことにより実施される。ここで、本実施の形態に係るパターンを有する構造体の製造方法（ここでは半導体装置の製造方法）においては、基板（ウェーハ）表面に形成されたパターンの検査を行う検査工程において前述した本実施の形態に係るパターン検査装置、パターン検査方法を用いるようにすることができる。

この場合、検査結果（欠陥部の程度）に応じてパターンを形成する工程のプロセス条件を見直したり、フォトマスクなどの修正を行うようにすることができる。また、判定部９における閾値を適宜選択することで製品の等級などの選別を行ったりすることもできる。

本実施の形態によれば、微細なパターンや、形状や大きさの異なるパターンに対して検査アルゴリズムのＳ／Ｎ比を改善することができるので、パターンの検査精度を向上させることができる。その結果、生産性、歩留まり、製品品質の向上を図ることができる。
なお、前述した本実施の形態に係るパターン検査装置、パターン検査方法以外は、各工程における既知の技術を適用することができるのでそれらの例示は省略する。

以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、パターン検査装置１が備える各要素の形状、寸法、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ パターン検査装置、２ 検出データ作成部、３ 参照データ作成部、４ テンプレートマッチング部、４_１〜４_ｎ 可変テンプレート、５ 欠陥検出部、５_１〜５_ｎ 比較部、６ 論理和演算部、７ 総和演算部、８ 総和差演算部、９ 判定部、１０ 遅延回路、１１ バッファ部、１２ 二値化部、１２ａ 変換部、１２ｂ 変換部、１３ マッチング部、１３_０〜１３_Ｎ−１ 画素マッチング部、１４ａ 論理演算部、１４ｂ 論理演算部、１５ 論理積演算部、１６ 論理積演算部、１７ａ バッファ部、１７ｂ バッファ部、１８ａ 選択部、１８ｂ 選択部、１９ａ 総和演算部、１９ｂ 総和演算部、５６ａ データ変換部、５６ｂ データ変換部、５７ 総和演算部、１００ 被検査体、１４０ パターン、１４１ａ 画素、１４１ｂ 画素、１５０ パターン、１５１ａ 画素、１５１ｂ 画素

Claims (5)

1. 被検査体に形成されたパターンの光学画像に基づいて検出データを作成する検出データ作成部と、
   前記パターンに関する参照データを作成する参照データ作成部と、
   テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートを複数有し、異なる論理設定がされた複数の前記可変テンプレートを用いて前記参照データに関するマッチング判定を行うテンプレートマッチング部と、
   前記マッチング判定の結果に基づいて、前記検出データと、前記参照データと、を比較して検出された欠陥部の判定結果の有効性を判断する欠陥検出部と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
2. 前記欠陥検出部は、
   前記検出データを構成する画素を任意に選択することで第１の演算領域を設定する第１の選択部と、
   前記参照データを構成する画素を任意に選択することで第２の演算領域を設定する第２の選択部と、
   前記第１の演算領域における前記検出データの総和と、前記第２の演算領域における前記参照データの総和と、の差を演算する総和差演算部と、
   前記演算された総和差に基づいて欠陥部の検出を行うとともに、前記テンプレートマッチング部からの前記マッチング判定の結果が入力され、前記マッチング判定の結果に基づいて前記欠陥部の判定結果の有効性を判断する判定部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
3. 前記欠陥検出部は、前記複数の可変テンプレートに対応する総和差演算部と欠陥部の判定を行う判定部を有し、前記マッチング判定の結果に基づいて前記欠陥部の判定結果の有効性を判断すること、を特徴とする請求項２記載のパターン検査装置。
4. 前記可変テンプレートにおける論理、前記第１の演算領域、前記第２の演算領域、前記欠陥部の判定における閾値、からなる群より選ばれた少なくとも１つの設定データを格納した設定データ格納部をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
5. 構造体の表面にパターンを形成する工程と、
   前記パターンを検査する工程と、
   を備え、
   前記パターンを検査する工程において、
   前記パターンの光学画像に基づいて検出データを作成し、
   前記パターンに関する参照データを作成し、
   テンプレートを構成する画素における論理を任意に設定することができる可変テンプレートを用いて前記参照データに関するマッチング判定を行い、
   前記検出データと、前記参照データと、を比較して欠陥部を検出するにあたり、
   前記欠陥部の検出において、
   前記検出データを構成する画素を任意に選択することで第１の演算領域を設定し、
   前記参照データを構成する画素を任意に選択することで第２の演算領域を設定し、
   前記第１の演算領域における前記検出データの総和と、前記第２の演算領域における前記参照データの総和と、の差を演算し、
   前記演算された総和差に基づいて欠陥部の判定を行うこと、
   を特徴とするパターンを有する構造体の製造方法。