JP7215882B2 - パターン検査装置及びパターン検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。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。

ここで、上述したダイ－ダイ（ＤＤ）検査とダイ－データベース（ＤＢ）検査は、独立して動作する。そのため、１枚の基板を検査するにあたって、上述したダイ－ダイ検査を行いたい領域とダイ－データベース検査を行いたい領域とが混在する場合、わざわざ２回検査を実施する必要があった。そのため、両検査を行う場合、２度のスキャン動作と２度のセットアップ動作とが必要となり、検査時間が長期化してしまうといった問題があった。

ここで、ダイ－ダイ検査とダイ－データベース検査との両方ができる複数の検査比較部を配置して、１回の撮像で得られた画像データに対して、同じ検査比較部内で、まずはダイ－データベース検査を行う。そして、欠陥が無いと判断された場合にかかる画像データはｏｋであると判断される。そして、同じ検査比較部内で、ｏｋとなった画像データと他の画像データとの間でダイ－ダイ検査を行う。欠陥があると判定された場合にかかる他の画像データに欠陥があると判断されるといった技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる技術は、ダイ－ダイ検査に使用可能なマスターとなるダイの画像データをダイ－データベース検査で探しているにすぎない。

特開２００５－１３４３４７号公報

そこで、本発明の一態様は、ダイ－ダイ検査を行いたい領域とダイ－データベース検査を行いたい領域とが混在する場合があっても、検査処理を効率的に進めることが可能な検査装置および方法を提供する。

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が形成された基板からストライプ領域単位で光学画像データを取得する光学画像取得機構と、
光学画像データ同士を比較するダイ－ダイ検査処理と、光学画像データと設計パターンデータから作成される参照画像データとを比較するダイ－データベース検査処理と、の一方の処理を行う、並列処理が可能な複数の比較部と、
ストライプ領域毎に、複数の比較部のうちストライプ領域毎に可変に設定される数の比較部にそれぞれ当該ストライプ領域の光学画像データを出力し、光学画像データの出力先の各比較部に対してダイ－ダイ検査処理若しくはダイ－データベース検査処理を行うように制御する検査制御部と、
を備え、
各比較部は、前記処理が終了すると完了通知を出力し、
前記検査制御部は、
ストライプ領域毎に、各比較部から出力される完了通知に基づいて、当該ストライプ領域内で対象ストライプ領域に対して可変に設定される数以上の空き比較部が存在するかどうかを判定し、
ストライプ領域毎に、前記数以上の空き比較部が存在する場合に、前記数の空き比較部に対して、実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドを出力し、
前記指示コマンドが出力された空き比較部は、前記指示コマンドを入力するも対象ストライプ領域のデータの入力が無い場合に、比較処理を行わずに前記完了通知を前記検査制御部に出力する、
ことを特徴とする。

また、領域毎に、当該領域内でダイ－ダイ検査処理を行う部分とダイ－データベース検査処理を行う部分との面積比率を演算する面積比率演算部をさらに備え、
検査制御部は、面積比率に応じて光学画像データの出力先となるダイ－ダイ検査処理を行う比較部の数とダイ－データベース検査処理を行う比較部の数とを可変に制御すると好適である。

また、領域毎に、当該領域の設計パターンデータのデータサイズを演算するデータサイズ演算部と、
データサイズとデータ量閾値とのデータ量比率を演算するデータ量比率演算部と、
をさらに備え、
検査制御部は、領域毎に、データ量比率に応じて、ダイ－データベース検査処理を行う比較部の数を可変に制御すると好適である。

或いは、領域毎に、当該領域の設計パターンデータを用いて、当該領域の参照画像作成の困難度を演算する困難度演算部と、
困難度と困難度閾値との困難度比率を演算する困難度比率演算部と、
をさらに備え、
検査制御部は、領域毎に、困難度比率に応じて、ダイ－データベース検査処理を行う比較部の数を可変に制御するように構成しても好適である。

本発明の一態様のパターン検査方法は、
複数の図形パターンが形成された基板からストライプ領域単位で光学画像データを取得する工程と、
ストライプ領域毎に、光学画像データ同士を比較するダイ－ダイ検査処理と、光学画像データと設計パターンデータから作成される参照画像データとを比較するダイ－データベース検査処理と、の一方の処理を行う、並列処理が可能な複数の比較部のうちストライプ領域毎に可変に設定される数の比較部にそれぞれ当該ストライプ領域の光学画像データを出力する工程と、
光学画像データの出力先の各比較部により、当該ストライプ領域の光学画像データに対してダイ－ダイ検査処理若しくはダイ－データベース検査処理を行い、結果を出力する工程と、
各比較部において前記処理が終了した場合に完了通知を出力する工程と、
ストライプ領域毎に、各比較部から出力される完了通知に基づいて、当該ストライプ領域内で対象ストライプ領域に対して可変に設定される数以上の空き比較部が存在するかどうかを判定する工程と、
ストライプ領域毎に、前記数以上の空き比較部が存在する場合に、前記数の空き比較部に対して、実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドを出力する工程と、
前記指示コマンドが出力された空き比較部において、前記指示コマンドを入力するも対象ストライプ領域のデータの入力が無い場合に、比較処理を行わずに前記完了通知を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ダイ－ダイ検査を行いたい領域とダイ－データベース検査を行いたい領域とが混在する場合があっても、検査処理を効率的に進めることができる。

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における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における系統データ演算回路の内部構成の一例を示す図である。 実施の形態１におけるダイ－ダイ（ＤＤ）領域／ダイ－データベース（ＤＢ）領域との一例を示す図である。 実施の形態１におけるデータ量の違いによる領域分割数を説明するための図である。 実施の形態１における図形数の違いによる領域分割数を説明するための図である。 実施の形態１におけるパターン密度の違いによる領域分割数を説明するための図である。 実施の形態１におけるパターン線幅の違いによる領域分割数を説明するための図である。 実施の形態１における割当回路の内部構成の一例を示す図である。 実施の形態１における割当て処理工程の内部工程の一例を示すフローチャート図である。 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における各比較回路の内部構成を示す図である。 実施の形態１における割当て領域と検査時間との関係の一例を示す図である。

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、検査対象基板、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、光学画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。

光学画像取得機構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、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、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、オートローダ１３０から搬送された基板１０１が配置されている。基板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が形成されている。基板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、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、複数の比較回路１０８（１０８ａ～１０８ｎ）、複数の参照画像作成回路１１２（１１２ａ～１１２ｍ）、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、結合回路１４０、系統データ演算回路１４２、割当回路１４４、磁気ディスク装置１０９、グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）回路１１１、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、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎ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、複数の比較回路１０８（１０８ａ～１０８ｎ）、複数の参照画像作成回路１１２（１１２ａ～１１２ｍ）、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、結合回路１４０、系統データ演算回路１４２、及び割当回路１４４といった一連の「～回路」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。例えば、位置回路１０７、複数の比較回路１０８（１０８ａ～１０８ｎ）、複数の参照画像作成回路１１２（１１２ａ～１１２ｍ）、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、結合回路１４０、系統データ演算回路１４２、及び割当回路１４４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。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。

複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎは、ＤＤ検査用と、ＤＢ検査用とのいずれか一方を行うように予め区別しておいても良い。或いは、特に、区別せず、どちらの処理でも対応可能に構成しても良い。なお、ｎ，ｍは、２以上の整数、例えば、１０程度が好適である。

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上に配置された基板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。また、オートローダ１３０からＸＹθテーブル１０２への基板１０１の搬送、及びＸＹθテーブル１０２からオートローダ１３０への基板１０１の搬送処理は、オートローダ制御回路１１３によって制御される。

被検査基板１０１のパターン形成の基となる描画データ（設計データ）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。描画データには、複数の図形パターンが定義され、各図形パターンは、通常、複数の要素図形の組合せにより構成される。なお、１つの図形で構成される図形パターンがあっても構わない。被検査基板１０１上には、かかる描画データに定義された各図形パターンに基づいて、それぞれ対応するパターンが形成されている。

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における検査領域を説明するための概念図である。基板１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図２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。なお、画像の取りこぼしを防ぐために、複数の検査ストライプ２０は、隣接する検査ストライプ２０同士間が所定のマージン幅でオーバーラップするように設定されると好適である。

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２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、検査光を用いて基板１０１に形成された図形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。

また、実際の検査にあたって、各検査ストライプ２０のストライプ領域画像は、図２に示すように、例えば、スキャン幅の１／２のサイズの矩形の複数のフレーム画像３０に分割される。そして、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２に示すように、例えば、スキャン幅の１／２のサイズの矩形の複数のフレーム領域に分割される。例えば、５１２×５１２画素のサイズに分割される。よって、フレーム画像３０と比較される参照画像も同様にフレーム領域毎に作成されることになる。なお、複数のフレーム画像３０は、画像の取りこぼしを防ぐために、隣接するフレーム画像３０同士間が所定のマージン幅でオーバーラップするように設定されると好適である。

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。

図３は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における検査方法は、ダイ－ダイ（ＤＤ）領域／ダイ－データベース（ＤＢ）領域判定工程（Ｓ１０２）と、面積比率演算工程（Ｓ１０４）と、データ量比率演算工程（Ｓ１０６）と、領域分割工程（Ｓ１０７）と、系統数決定工程（Ｓ１０８）と、割当て処理工程（Ｓ１１０）と、ストライプ画像取得工程（Ｓ１２０）と、参照画像作成工程（Ｓ１３０）と、並列する複数の検査工程（Ｓ１４０ａ～Ｓ１４０ｄ）と、結合工程（Ｓ１６０）と、いう一連の工程を実施する。各検査工程（Ｓ１４０ａ～Ｓ１４０ｄ）は、内部工程として、モード判定工程（Ｓ２０２）と、領域判定工程（Ｓ２０４）と、フレーム画像作成工程（Ｓ２０６）と、位置合わせ工程（Ｓ２０８）と、比較処理工程（Ｓ２１０）と、いう一連の工程を実施する。図３の例では、２つの検査工程（Ｓ１４０ａ，１４０ｂ）においてＤＤ検査を実施する場合を示し、２つの検査工程（Ｓ１４０ｃ，１４０ｄ）においてＤＢ検査を実施する場合を示している。

図４は、実施の形態１における系統データ演算回路の内部構成の一例を示す図である。図４において、系統データ演算回路１４２内には、ダイ－ダイ（ＤＤ）領域／ダイ－データベース（ＤＢ）領域判定部４１と、面積比率演算部４２と、データサイズ演算部４３と、データ量比率演算部４４と、領域分割部４５、系統数決定部４６、困難度演算部４７、及び困難度比率演算部４８が配置される。データサイズ演算部４３及びデータ量比率演算部４４の組と、困難度演算部４７及び困難度比率演算部４８の組とは、一方が省略されても構わない。ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部４１と、面積比率演算部４２と、データサイズ演算部４３と、データ量比率演算部４４と、領域分割部４５、系統数決定部４６、困難度演算部４７、及び困難度比率演算部４８といった一連の「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部４１と、面積比率演算部４２と、データサイズ演算部４３と、データ量比率演算部４４と、領域分割部４５、系統数決定部４６、困難度演算部４７、及び困難度比率演算部４８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５は、実施の形態１におけるダイ－ダイ（ＤＤ）領域／ダイ－データベース（ＤＢ）領域との一例を示す図である。上述したように、１枚の基板１０１を検査するにあたって、ダイ－ダイ（ＤＤ）検査を行いたい領域とダイ－データベース（ＤＢ）検査を行いたい領域とが混在する場合がある。図５の例では、基板１０１の検査領域１０中、右半面の中央部から上方の部分を、ＤＤ検査を行いたい領域として示し、その他の部分を、ＤＢ検査を行いたい領域として示している。例えば、ラインアンドスペースパターン等の繰り返しパターンが形成される領域については、ＤＤ検査が望ましい。その他にも、同じパターンレイアウトが配置される２つの領域間ではＤＤ検査が望ましい。また、繰り返さない個別パターンが配置される領域ではＤＢ検査が望ましい。図５の例では、ＤＤ検査を行いたい領域の左半分をダイ１、右半分をダイ２として示している。一方、検査ストライプ２０は、ＤＤ検査を行いたい領域とＤＢ検査を行いたい領域とに関わらず、基板１０１の検査領域１０が短冊状に分割されて設定される。そのため、各検査ストライプ２０内には、ＤＤ検査を行いたい領域とＤＢ検査を行いたい領域との一方だけが存在する場合、或いは両方が混在する場合がある。さらに、検査ストライプ２０間において、ＤＤ検査を行いたい領域とＤＢ検査を行いたい領域との位置やサイズがまちまちになり得る。そこで、実施の形態１では、ＤＤ検査を行いたい領域についてはＤＤ検査を行い、ＤＢ検査を行いたい領域についてはＤＢ検査を行う。そのために、まず、ユーザにＧＵＩ回路１１１からＤＤ検査を行いたい領域（ＤＤ領域）とＤＢ検査を行いたい領域（ＤＢ領域）とを入力させ、かかるＤＤ領域／ＤＢ領域情報を磁気ディスク装置１０９等に登録しておく。

ＤＤ領域／ＤＢ領域判定工程（Ｓ１０２）として、ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部４１は、検査ストライプ２０（領域）毎に、当該検査ストライプ２０内でダイ－ダイ（ＤＤ）検査処理を行う領域部分とダイ－データベース（ＤＢ）検査処理を行う領域部分とを判定する。具体的には、以下のように動作する。ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部４１は、磁気ディスク装置１０９に格納されたＤＤ領域／ＤＢ領域情報を読み出し、検査ストライプ２０毎に、検査ストライプ２０内についてＤＤ領域とＤＢ領域とを判定する。図５の例では、例えば、検査ストライプ２０ａについては、すべての領域がＤＢ領域に判定される。一方、例えば、検査ストライプ２０ｂについては、左半分の領域がＤＢ領域２１ａ、右半分の領域がＤＤ領域２１ｂに判定される。ＤＤ領域２１ｂ内に形成されるパターンが単純な繰り返しパターンではない場合には、同じパターンレイアウトが配置される２つの領域が予め指定（登録）されていれば、ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部４１は、ＤＤ領域２１ｂ内をさらに２つの領域に分けて判定すればよい。

面積比率演算工程（Ｓ１０４）として、面積比率演算部４２は、検査ストライプ２０（領域）毎に、当該検査ストライプ２０内でダイ－ダイ（ＤＤ）検査処理を行う部分とダイ－データベース（ＤＢ）検査処理を行う部分との面積比率を演算する。図５の例では、検査ストライプ２０ａについては、ＤＤ領域が０％（或いは０）、ＤＢ領域が１００％（或いは１）と演算されることになる。或いは、ＤＤ領域／ＤＢ領域＝０と演算されることになる。検査ストライプ２０ｂについては、ＤＤ領域が５０％（或いは０．５）、ＤＢ領域が５０％（或いは０．５）と演算されることになる。或いは、ＤＤ領域／ＤＢ領域＝０．５と演算されることになる。

ＤＤ領域２１ｂとＤＢ領域２１ａとが混在する検査ストライプ２０において、ＤＤ領域２１ｂでは、ダイ１とダイ２との間で比較するため、検査に必要な領域はさらに１／２程度になる。よって、同じサイズのＤＢ領域２１ａをＤＢ検査するよりも処理が速く終了する。言い換えれば、ＤＢ領域２１ａのＤＢ検査は、ＤＤ領域２１ｂのＤＤ検査に比べて処理時間が長くなってしまう。例えば、ＤＤ領域２１ｂとＤＢ領域２１ａとの面積比が１：１の場合、ＤＢ検査は、ＤＤ検査に比べて例えば２倍の時間がかかってしまう。後述するように、実施の形態１では、ＤＤ検査を行う比較回路１０８と、ＤＢ検査を行う比較回路１０８とを並列に実行させる。そのため、一方の比較回路だけ早く処理が終了しても、他方の比較回路の処理が終了するまで、対象となる検査ストライプ２０の検査は終了しない。そのため、せっかく早く処理が終了した一方の比較回路は、他方の比較回路での処理が終了するまで待機状態となってしまい非効率である。そのため、上述したように、ＤＤ領域２１ｂとＤＢ領域２１ａとの面積比率を演算することで、ＤＤ検査とＤＢ検査の一方が他方になるべく処理が遅れないように１つの比較回路で処理する検査ストライプ２０内の領域を調整できる。図５の例では、ＤＢ領域２１ａをＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａとに分割する。

ＤＢ検査に時間がかかる他の要因として、設計パターンデータから参照画像を作成するための時間が長くかかることが挙げられる。ＤＢ検査では、スキャン動作による対象となる検査ストライプ２０の光学画像を取得するまでの間に、対象となる検査ストライプ２０の参照画像を作成する必要がある。参照画像の作成が光学画像の取得に対して遅れれば、その間、検査処理を待機することになってしまう。そこで、参照画像作成の遅れを生じさせないように、以下の演算を行う。

データ量比率演算工程（Ｓ１０６）として、データサイズ演算部４３は、検査ストライプ２０毎に、当該検査ストライプ２０の設計パターンデータのデータサイズを演算する。具体的には、データサイズ演算部４３は、磁気ディスク装置１０９から描画データを読み出し、対象となる検査ストライプ２０のＤＢ領域２１ａ内に配置される図形パターンのパターンデータのデータサイズを演算する。そして、次に、データ量比率演算部４４は、検査ストライプ２０毎に、データサイズとデータ量閾値Ｔｈ’とのデータ量比率を演算する。データ量閾値Ｔｈ’は所望の値を予め設定しておけばよい。例えば、検査ストライプ２０のスキャン時間内に画像展開できるデータ量に設定すると好適である。

図６は、実施の形態１におけるデータ量の違いによる領域分割数を説明するための図である。図６において、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのデータ量がデータ量閾値Ｔｈ’に対して小さい場合には、ＤＢ領域２１ａ全体の参照画像を１つの参照画像作成回路１１２で作成すれば足りる。これに対して、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのデータ量がデータ量閾値Ｔｈ’よりも大きい場合には、ＤＢ領域２１ａをＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａの２つの領域に分割して、２つの参照画像作成回路１１２で並列処理しないと間に合わなくなる場合も起こり得る。そのため、上述したように、データサイズの比率を演算することで、参照画像作成の遅れを生じさせないように調整できる。

ここで、データ量比率演算工程（Ｓ１０６）の代わりに、困難度比率演算工程（図示せず）を実施しても好適である。言い換えれば、ＤＢ領域２１ａ内の設計パターンデータのデータサイズの比率を演算する代わりに、困難度の比率を演算しても好適である。かかる場合、困難度演算部４６は、検査ストライプ２０毎に、当該検査ストライプ２０の設計パターンデータを用いて、当該検査ストライプ２０の参照画像作成の困難度を演算する。困難度の指標として、ＤＢ領域２１ａ内の図形数、パターン密度、或いはパターン線幅を用いると好適である。図形数が多いと参照画像を作成するための画像展開に時間がかかる。同様に、パターン密度が大きいと参照画像を作成するための画像展開に時間がかかる。また、パターン線幅が細いと参照画像を作成するための画像展開に時間がかかる。そして、次に、困難度比率演算部４８は、検査ストライプ２０毎に、困難度と困難度閾値との困難度比率を演算する。

図７は、実施の形態１における図形数の違いによる領域分割数を説明するための図である。図７において、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンの図形数（困難度の一例）が図形数閾値Ｔｈ”１（困難度閾値の一例）に対して小さい場合には、ＤＢ領域２１ａ全体の参照画像を１つの参照画像作成回路１１２で作成すれば足りる。これに対して、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンの図形数が図形数閾値Ｔｈ”１よりも大きい場合には、ＤＢ領域２１ａをＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａの２つの領域に分割して、２つの参照画像作成回路１１２で並列処理しないと間に合わなくなる場合も起こり得る。そのため、上述したように、困難度比率を演算することで、参照画像作成の遅れを生じさせないように調整できる。図形数閾値Ｔｈ”１は所望の値を予め設定しておけばよい。例えば、検査ストライプ２０のスキャン時間内に画像展開できる図形数に設定すると好適である。

図８は、実施の形態１におけるパターン密度の違いによる領域分割数を説明するための図である。図８において、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのパターン密度（困難度の一例）がパターン密度閾値Ｔｈ”２（困難度閾値の他の一例）に対して小さい場合には、ＤＢ領域２１ａ全体の参照画像を１つの参照画像作成回路１１２で作成すれば足りる。これに対して、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのパターン密度がパターン密度閾値Ｔｈ”２よりも大きい場合には、ＤＢ領域２１ａをＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａの２つの領域に分割して、２つの参照画像作成回路１１２で並列処理しないと間に合わなくなる場合も起こり得る。そのため、上述したように、困難度比率を演算することで、参照画像作成の遅れを生じさせないように調整できる。パターン密度閾値Ｔｈ”２は所望の値を予め設定しておけばよい。例えば、検査ストライプ２０のスキャン時間内に画像展開できるパターン密度に設定すると好適である。

図９は、実施の形態１におけるパターン線幅の違いによる領域分割数を説明するための図である。図９において、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのパターン線幅（困難度の一例）がパターン線幅閾値Ｔｈ”３（困難度閾値の他の一例）に対して広い（大きい）場合には、ＤＢ領域２１ａ全体の参照画像を１つの参照画像作成回路１１２で作成すれば足りる。これに対して、ＤＢ領域２１ａに配置される図形パターンのパターン線幅がパターン線幅閾値Ｔｈ”３よりも狭い（小さい）場合には、ＤＢ領域２１ａをＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａの２つの領域に分割して、２つの参照画像作成回路１１２で並列処理しないと間に合わなくなる場合も起こり得る。そのため、上述したように、困難度比率を演算することで、参照画像作成の遅れを生じさせないように調整できる。パターン線幅閾値Ｔｈ”３は所望の値を予め設定しておけばよい。例えば、検査ストライプ２０のスキャン時間内に画像展開できるパターン線幅に設定すると好適である。

領域分割工程（Ｓ１０７）として、領域分割部４５は、ＤＤ領域とＤＢ領域の面積比率に応じて、検査処理時間が長くかかる方の領域（例えば、ＤＢ領域２１ａ）を複数の小領域（例えば、ＤＢ領域２１－１ａ，ＤＢ領域２１－２ａ）に分割する。また、領域分割部４５は、ＤＢ領域２１ａについて、上述したデータ量比率或いは困難度比率に応じて、複数の小領域２１－１ａ，２１－２ａに分割する。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝１（すべてＤＤ領域２１ｂ）であれば、１領域のまま分割しない。すべてＤＤ領域２１ｂなのでデータ量比率（若しくは困難度比率）は存在しない。或いはゼロとなる。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝０．７であれば、ＤＤ領域２１ｂとＤＢ領域２１ａはそのまま１つの領域ずつに維持するように仮決定する。さらに、データ量比率（若しくは困難度比率）が１以下であれば、１領域ずつのまま分割しない。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計２領域となる。データ量比率（若しくは困難度比率）が１より大きく２以下であれば、ＤＢ領域２１ａを２領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計３領域となる。データ量比率（若しくは困難度比率）が２よりも大きい場合であれば、ＤＢ領域２１ａを３領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計４領域となる。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝０．５であれば、ＤＤ領域２１ｂはそのまま１つの領域に維持し、ＤＢ領域２１ａを２つの小領域に仮決定する。さらに、データ量比率（若しくは困難度比率）が２以下であれば、そのままＤＤ領域２１ｂに１領域、ＤＢ領域２１ａを２領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計３領域となる。データ量比率（若しくは困難度比率）が２よりも大きい場合であれば、ＤＤ領域２１ｂに１領域、ＤＢ領域２１ａを３領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計４領域となる。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝０（すべてＤＢ領域２１ａ）であれば、ＤＢ領域２１ａを１領域と仮決定する。さらに、データ量比率（若しくは困難度比率）が１以下であれば、１領域のまま分割しない。データ量比率（若しくは困難度比率）が１以下であれば、１領域のまま分割しない。データ量比率（若しくは困難度比率）が１より大きく２以下であれば、ＤＢ領域２１ａを２領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計３領域となる。データ量比率（若しくは困難度比率）が２よりも大きい場合であれば、ＤＢ領域２１ａを３領域に分割する。かかる場合、対象検査ストライプ２０は、合計４領域となる。

系統数決定工程（Ｓ１０８）として、系統数決定部４６は、検査ストライプ２０毎に、面積比率に応じて光学画像データの出力先となるＤＤ検査処理を行う比較回路１０８の数とＤＢ検査処理を行う比較回路１０８の数とを可変に決定する。同様に、系統数決定部４６は、検査ストライプ２０毎に、データ量比率若しくは困難度比率に応じて光学画像データの出力先となるＤＢ検査処理を行う比較回路１０８の数とを可変に決定する。具体的には、系統数決定部４６は、領域分割工程（Ｓ１０７）の結果、得られた領域数に系統数を決定することになる。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝０．５、さらに、データ量比率（若しくは困難度比率）が２以下であれば、ＤＤ検査に１系統、ＤＢ検査に２系統と決定する。データ量比率（若しくは困難度比率）が２よりも大きい場合であれば、ＤＤ検査に１系統、ＤＢ検査に３系統と決定する。

例えば、ＤＤ領域／ＤＢ領域（面積比率）＝０（すべてＤＢ領域２１ａ）で、データ量比率（若しくは困難度比率）が１以下であれば、ＤＤ検査に０系統、ＤＢ検査に１系統と仮決定する。データ量比率（若しくは困難度比率）が１より大きく２以下であれば、ＤＤ検査に０系統、ＤＢ検査に２系統と決定する。データ量比率（若しくは困難度比率）が２よりも大きい場合であれば、ＤＤ検査に０系統、ＤＢ検査に３系統と決定する。

割当て処理工程（Ｓ１１０）として、割当回路１４４（検査制御部）は、複数の検査ストライプ２０の検査ストライプ２０毎に、複数の比較回路１０８のうち検査ストライプ２０毎に可変に設定される数の比較回路１０８にそれぞれ当該検査ストライプ２０の光学画像データを出力し、光学画像データの出力先の各比較回路１０８に対してＤＤ検査処理若しくはＤＢ検査処理を行うように指示する。割当回路１４４は、検査ストライプ２０毎に、上述した面積比率に応じて光学画像データの出力先となるＤＤ検査処理を行う比較回路１０８の数とＤＢ検査処理を行う比較回路１０８の数とを可変に制御する。また、割当回路１４４は、検査ストライプ２０毎に、上述したデータ量比率に応じて、ＤＢ検査処理を行う比較回路１０８の数を可変に制御する。或いは、割当回路１４４は、検査ストライプ２０毎に、上述した困難度比率に応じて、ＤＢ検査処理を行う比較回路１０８の数を可変に制御する。以下、具体的な動作を説明する。また、以下に説明する割当回路１４４の処理内容は、制御計算機１１０が実施しても好適である。

図１０は、実施の形態１における割当回路の内部構成の一例を示す図である。図１０において、割当回路１４４内には、判定部５０、指示部５２、判定部５４、割当処理部５６、及び判定部５８が配置される。判定部５０、指示部５２、判定部５４、割当処理部５６、及び判定部５８といった一連の「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。判定部５０、指示部５２、判定部５４、割当処理部５６、及び判定部５８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１１は、実施の形態１における割当て処理工程の内部工程の一例を示すフローチャート図である。図１１において、割当て処理工程（Ｓ１１０）は、内部工程として、空き比較回路数判定工程（Ｓ１０）と、スキャン及び参照画像作成指示工程（Ｓ１２）と、ＤＤ／ＤＢ判定工程（Ｓ１４）と、割当処理工程（Ｓ１６）と、割当処理工程（Ｓ１８）と、スライプ処理判定工程（Ｓ２０）と、いう一連の工程を実施する。

空き比較回路数判定工程（Ｓ１０）として、判定部５０は、検査ストライプ２０毎に、面積比率、データ量比率、或いは困難度比率に応じて対象検査ストライプ２０に対して可変に決定された系統数ａ以上の空き比較回路１０８が存在するかどうかを判定する。各比較回路１０８からは、処理が終了すると完了通知が割当回路１４４に出力される。かかる完了通知により、どの比較回路が空いている（処理待ち）であるかを判定できる。決定された系統数ａ以上の空き比較回路１０８が存在しない場合には、決定された系統数ａ以上の比較回路１０８の処理が空くまで待機する。

スキャン及び参照画像作成指示工程（Ｓ１２）として、指示部５２は、対象となる検査ストライプ２０に対して決定された系統数ａ以上の空き比較回路１０８が存在する場合に、制御計算機１１０を介して次の検査ストライプ２０のスキャンを光学画像取得機構１５０に指示する。後述するように、光学画像取得機構１５０は、指示に沿って次の検査ストライプ２０のスキャンを開始する。必要な系統数の比較回路１０８が空くまで次の検査ストライプ２０のスキャン動作を待機させることにより、データ容量の大きなバッファの配置を不要にできる。また、指示部５２は、次の検査ストライプ２０のＤＢ領域２１ａの数の参照画像作成回路１１２に、担当する領域情報と共に次の検査ストライプ２０の参照画像作成を指示する。後述するように、参照画像作成回路１１２は、指示に沿って次の検査ストライプ２０の参照画像作成を開始する。対象となる検査ストライプ２０に対して、例えば、スキャン動作と参照画像作成処理とを並行して行い、かつスキャン動作中に参照画像作成が終了するように動作すれば、次のスキャン動作ができる状態であれば、同時に、複数の参照画像作成回路１１２による参照画像作成が可能な状態でもあることになる。よって、スキャン指示と参照画像作成指示を同時期に出力できる。

スキャン動作が指示された検査ストライプ２０ではスキャンを実施する。

ストライプ画像取得工程（Ｓ１２０）として、光学画像取得機構１５０は、複数の図形パターンが形成された基板１０１から複数の検査ストライプ２０（領域）の光学画像データを取得する。具体的には、スキャン動作が指示された検査ストライプ２０について、検査ストライプ２０毎に、光学画像データを取得する。具体的には、以下のように動作する。対象となる検査ストライプ２０が撮像可能な位置にＸＹθテーブル１０２を移動させる。基板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。基板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。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。

参照画像作成工程（Ｓ１３０）として、参照画像作成回路１１２ａ～１１２ｍ（参照画像作成部）は、複数の検査ストライプ２０（領域）のストライプ画像（光学画像）に対応する複数の参照画像を作成する。実施の形態１では、検査ストライプ２０毎の参照画像として、フレーム画像３０に対応するように、フレーム領域毎に参照画像を作成する。但し、これに限るものではない。検査ストライプ２０毎に参照画像を作成する場合であっても構わない。具体的には、以下のように動作する。参照画像作成回路１１２ａ～１１２ｍは、作成指示を入力し、対象となる検査ストライプ２０の指定されたＤＢ領域２１ａについて記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して描画データ（設計パターンデータ）を読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

設計パターン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）、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データが参照画像作成回路１１２ａ～１１２ｍ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パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、フレーム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（設計画像データ）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、８ビットの占有率データとして作成する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

次に、参照画像作成回路１１２ａ～１１２ｍは、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに、フィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。

図１２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。基板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、例えば、図１２に示すように、画像強度（濃淡値）がデジタル値の展開画像（設計画像）とは異なっている。そのため、参照画像作成回路１１２は、展開画像に画像加工（フィルタ処理）を施して光学画像に近づけた参照画像を作成する。これにより、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設計画像データを測定データ（光学画像）の像生成特性に合わせることができる。

以上のようにして、対象となる検査ストライプ２０の光学画像（ストライプデータ）が取得され、参照画像がされる。次に、これらの画像データを複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎに割り当てる。

複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎをＤＤ検査用と、ＤＢ検査用とに予め区別しておく場合、以下の工程を実施する。

ＤＤ／ＤＢ判定工程（Ｓ１４）として、判定部５４は、検査ストライプ２０毎に、対象検査ストライプ２０について、ＤＤ検査とＤＢ検査の一方だけを行うのか、両方を行うのか判定する。

割当処理工程（Ｓ１６）として、割当処理部５６は、検査ストライプ２０毎に、ＤＤ検査とＤＢ検査の両方と実施する場合に、決定された系統数の比較回路１０８に対して、比較処理を割当て、それぞれ実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドと、検査する領域の情報とを出力すると共に、ストライプパターンメモリ１２３からストライプデータ（ストライプ領域画像）を出力するように制御する。ストライプデータを出力する場合には、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における基板１０１の位置を示すデータを合わせて出力する。また、ＤＢ検査を実施する場合には、ＤＢ検査を実施する比較回路に、対応するＤＢ領域の参照画像を出力させるように参照画像作成回路１１２を制御する。

割当処理工程（Ｓ１８）として、割当処理部５６は、検査ストライプ２０毎に、ＤＤ検査とＤＢ検査の一方だけ実施する場合に、決定された系統数の比較回路１０８に対して、比較処理を割当て、実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドと、検査する領域の情報とを出力すると共に、ストライプパターンメモリ１２３からストライプデータ（ストライプ領域画像）を出力するように制御する。ストライプデータを出力する場合には、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における基板１０１の位置を示すデータを合わせて出力する。また、ＤＢ検査を実施する比較回路に、対応するＤＢ領域の参照画像を出力させるように参照画像作成回路１１２を制御する。検査を実施しない他方については、指示コマンドを、実施しない他方の検査を行う予定であった比較回路１０８に出力する。指示コマンドが入力されるもストライプデータの入力が無い比較回路１０８では、比較処理を行わずに完了通知を割当回路１４４に出力する。或いは、検査を実施しない他方については、指示コマンドを出力しないようにしても構わない。その場合には、実施しない他方の検査を行う予定であった比較回路１０８は単に待機状態が維持されることになる。

複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎをＤＤ検査用と、ＤＢ検査用とに予め区別せずに、どちらでも対応可能な構成にしておく場合、ＤＤ／ＤＢ判定工程（Ｓ１４）と割当処理工程（Ｓ１８）とを省略し、割当処理工程（Ｓ１６）を実施すればよい。

スライプ処理判定工程（Ｓ２０）として、判定部５８は、すべての検査ストライプ２０の検査が終了したかどうかを判定する。まだ、検査が終了していない検査ストライプ２０があれば、空き比較回路数判定工程（Ｓ１０）に戻り、すべての検査ストライプ２０の検査が終了するまで空き比較回路数判定工程（Ｓ１０）からスライプ処理判定工程（Ｓ２０）までの各工程を繰り返す。すべての検査ストライプ２０の検査が終了した場合には、割当処理工程（Ｓ１１０）は終了する。

以上のようにして、決定された系統数ａの各比較回路１０８には、対象となるストライプデータと、指示コマンドと、検査する領域の情報とが出力される。また、決定された系統数の比較回路１０８のうち、ＤＢ検査を実施させる比較回路１０８には、さらに、対応するＤＢ領域２１ａの参照画像が出力される。例えば、第１番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データは、比較回路１０８ａ～１０８ｃに出力される。第２番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データは、比較回路１０８ｄ～１０８ｇに出力される。第３番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データは、比較回路１０８ｈ～１０８ｊに出力される。第４番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データは、系統数ａの空き比較回路があれば、再度、比較回路１０８ａ～１０８ｃ等に出力される。以下、順に、ストライプ画像データが出力される。

図１３は、実施の形態１における各比較回路の内部構成を示す図である。図１３において、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎの各比較回路内には、磁気ディスク装置等の記憶装置７０，７１，７２，７６、モード判定部７３、フレーム画像作成部７４、領域判定部７５、完了通知出力部７７、位置合わせ部７８、及び比較処理部７９が配置されている。モード判定部７３、フレーム画像作成部７４、領域判定部７５、完了通知出力部７７、位置合わせ部７８、及び比較処理部７９といった一連の「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。モード判定部７３、フレーム画像作成部７４、領域判定部７５、完了通知出力部７７、位置合わせ部７８、及び比較処理部７９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。

各比較回路１０８（例えば、３系統であれば、例えば、１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ）に入力されたストライプデータ（光学画像データ）、指示コマンド、及び検査する領域情報は、それぞれ記憶装置７０に格納される。また、ＤＢ検査を実施させる各比較回路１０８（例えば、３系統中、２系統でＤＢ検査を行う場合であれば、例えば、１０８ａ，１０８ｂ）に入力された参照画像データは、記憶装置７２に格納される。

並列する複数の検査工程（Ｓ１４０ａ～Ｓ１４０ｄ）として、各比較回路１０８（比較部）は、光学画像データ同士を比較するダイ－ダイ（ＤＤ）検査処理と、光学画像データと設計パターンデータから作成される参照画像データとを比較するダイ－データベース（ＤＢ）検査処理と、の一方の処理を行う。各比較回路１０８は並列処理を行う。例えば、第１番目の検査ストライプ２０に３系統の比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃが割り当てられ、ＤＤ検査が１系統、ＤＢ検査が２系統であれば、３系統の検査工程（Ｓ１４０ａ，Ｓ１４０ｃ，Ｓ１４０Ｄ）が並列に実施されることになる。以下、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｎのＤＤ検査を実施する１つとＤＢ検査を実施する１つについてその処理内容を説明する。同種の検査を実施する各比較回路１０８ａ～１０８ｎの処理内容は同様で構わない。

モード判定工程（Ｓ２０２）として、モード判定部７３は、検査ストライプ２０毎に、記憶装置７０から指示コマンドを読み出し、指示コマンドが指示する検査モードがＤＤ検査なのか、ＤＢ検査なのかを付加されている識別情報から判定する。

領域判定工程（Ｓ２０４）として、領域判定部７５は、検査ストライプ２０毎に、記憶装置７０から領域情報を読み出し、対象検査ストライプ２０のうち、担当する領域を判定する。モード判定の結果、ＤＤ検査を実施する場合には、ＤＤ領域２１ｂの位置を判定する。ＤＢ検査を実施する場合には、ＤＢ領域２１ａの位置を判定する。例えば、ＤＢ領域２１ａがさらに細分化されている場合には、担当する例えばＤＢ領域２１－１ａの位置を判定する。

フレーム画像作成工程（Ｓ２０６）として、フレーム画像作成部７４は、検査ストライプ２０毎に、記憶装置７０からストライプデータを読み出し、担当する領域について、図２に示したフレーム領域毎のフレーム画像３０を作成する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像を作成する。複数のフレーム画像３０は、隣接するフレーム画像３０同士間が所定のマージン幅でオーバーラップするように作成される。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７６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。

位置合わせ工程（Ｓ２０８）として、位置合わせ部７８は、ＤＢ検査が指示されている場合には、比較対象となるフレーム画像３０（光学画像）を記憶装置７６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７２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。位置合わせ部７８は、ＤＤ検査が指示されている場合には、検査対象のフレーム画像３０（ダイ１）と同じパターンが配置される別のフレーム画像３０（ダイ２）を記憶装置７６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。

比較処理工程（Ｓ２１０）として、比較処理部７９（比較部）は、ＤＢ検査が指示されている場合には、フレーム領域（検査単位領域）毎に、光学画像と参照画像を比較する。言い換えれば、比較処理部７９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３０（光学画像）と当該フレーム画像３０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７９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。例えば、画素毎に参照画像の画素値からフレーム画像３０の画素値を差し引いた差分値を演算し、差分値が閾値Ｔｈより大きい場合を欠陥と判定する。そして、比較結果が記憶装置７１に出力される。

比較処理部７９（比較部）は、ＤＤ検査が指示されている場合には、同じパターンが配置されるダイ１のフレーム画像３０と、ダイ２のフレーム画像３０との組合せ毎に、光学画像同士を比較する。言い換えれば、比較処理部７９は、ダイ１，２の対応するフレーム領域（小領域）同士の組合せ毎に、ダイ１のフレーム画像３０（光学画像）とダイ２のフレーム画像３０（光学画像）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７９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。例えば、画素毎に光学画像の一方の画素値から他方の画素値を差し引いた差分値を演算し、差分値が閾値Ｔｈより大きい場合を欠陥と判定する。そして、比較結果が記憶装置７１に出力される。

ここでは、比較の結果、欠陥と判定された欠陥個所を含むフレーム画像３０のデータが欠陥画像データとして、記憶装置７１に一時的に格納される。また、欠陥位置の例えば座標データ（欠陥特定データ）が記憶装置７１に一時的に格納される。複数の欠陥が存在すれば、欠陥毎に、欠陥個所を含むフレーム画像３０のデータが欠陥画像データとして、記憶装置７１に一時的に格納される。また、同様に、欠陥毎に、欠陥位置の例えば座標データ（欠陥特定データ）が記憶装置７１に一時的に格納される。これらの欠陥画像データと欠陥特定データは、結合回路１４０に転送される。そして、転送した時点で、完了通知出力部７７は、当該比較回路１０８での処理が完了したことを示す完了通知を割当回路１４４に出力する。また、記憶装置７１に格納された各データは、転送後に次の検査ストライプ２０のデータに上書きされることになる。

図１４は、実施の形態１における割当て領域と検査時間との関係の一例を示す図である。図１４の例では、例えば、ＤＢ検査が２系統、ＤＤ検査が１系統の計３系統の比較回路１０８で検査する場合を示している。以上のように、ＤＢ領域２１ａ（ここでは、ＤＢ領域２１－１ａとＤＢ領域２１－２ａ）とＤＤ領域２１ｂとを並行して同時期に検査するため、検査時間を短縮できる。また、検査時間が長くなる傾向があるＤＢ領域２１ａについては、さらに、領域の細分化を行うことで、ＤＤ領域２１ｂの検査と同時期に終了させることができる。よって、効率的な検査ができる。さらに、決定された系統数ａの空き比較回路ができるまで、スキャン動作を待機させることで、バッファの小型化ができると共に、メモリオーバーになる事態を防止でき、メモリのスワップ動作等が生じてしまうことを抑制できる。よって、スワップ動作等が生じた場合の演算処理遅延等による検査時間の増大を抑制できる。

結合工程（Ｓ１６０）として、結合回路１４０は、比較の結果、欠陥と判定された欠陥画像データを含む欠陥転送用データの転送を受け、転送されたデータを基に欠陥情報を生成する。図１の例では、１つの結合回路１４０が示されているが、これに限るものではない。少なくとも１つの結合回路１４０が配置されればよい。結合回路１４０は、転送された座標データを基に、重複する欠陥画像データを判定する。結合回路１４０は、欠陥毎に、重複する複数の欠陥画像データ（フレーム画像３０）があれば、そのうち１つと欠陥座標とを結合させた欠陥情報を作成する。欠陥情報として、例えば、欠陥画像データ上の欠陥座標位置に欠陥座標を重ね合わせた画像を生成する。なお、同じ欠陥画像データ内に複数の欠陥が存在する場合には、１つの欠陥画像データ（フレーム画像３０）上に複数の欠陥の欠陥座標を重ね合わせた画像を生成しても好適である。作成された欠陥情報は、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に出力される、或いはプリンタ１１９から出力されればよい。

以上のように実施の形態１によれば、１回のスキャンでダイ－ダイ検査とダイ－データベース検査との両方を実施できる。よって、ダイ－ダイ検査を行いたい領域とダイ－データベース検査を行いたい領域とが混在する場合があっても、検査処理を効率的に進めることができる。

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、光源１０３は、紫外線（光）の光源に限るものではなく、電子ビームの放出源であっても良い。

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
２１ａ ＤＢ領域
２１ｂ ＤＤ領域
３０ フレーム画像
４１ ＤＤ領域／ＤＢ領域判定部
４２ 面積比率演算部
４３ データサイズ演算部
４４ データ量比率演算部
４５ 領域分割部
４６ 系統数決定部
４７ 困難度演算部
４８ 困難度比率演算部
５０ 判定部
５２ 指示部
５４ 判定部
５６ 割当処理部
５８ 判定部
７０，７１，７２，７６ 記憶装置
７３ モード判定部
７４ フレーム画像生成部
７５ 領域判定部
７７ 完了通知出力部
７８ 位置合わせ部
７９ 比較処理部
１００ 検査装置
１０１ 基板
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 ＧＵＩ回路
１１２ 参照画像作成回路
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
１３０ オートローダ
１４０ 結合回路
１４２ 系統データ演算回路
１４４ 割当回路
１５０ 光学画像取得機構
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系

Claims (6)

1. 複数の図形パターンが形成された基板からストライプ領域単位で光学画像データを取得する光学画像取得機構と、
   光学画像データ同士を比較するダイ－ダイ検査処理と、光学画像データと設計パターンデータから作成される参照画像データとを比較するダイ－データベース検査処理と、の一方の処理を行う、並列処理が可能な複数の比較部と、
   ストライプ領域毎に、前記複数の比較部のうち前記ストライプ領域毎に可変に設定される数の比較部にそれぞれ当該ストライプ領域の光学画像データを出力し、前記光学画像データの出力先の各比較部に対して前記ダイ－ダイ検査処理若しくは前記ダイ－データベース検査処理を行うように制御する検査制御部と、
   を備え、
   各比較部は、前記処理が終了すると完了通知を出力し、
   前記検査制御部は、
   ストライプ領域毎に、各比較部から出力される完了通知に基づいて、当該ストライプ領域内で対象ストライプ領域に対して可変に設定される数以上の空き比較部が存在するかどうかを判定し、
   ストライプ領域毎に、前記数以上の空き比較部が存在する場合に、前記数の空き比較部に対して、実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドを出力し、
   前記指示コマンドが出力された空き比較部は、前記指示コマンドを入力するも対象ストライプ領域のデータの入力が無い場合に、比較処理を行わずに前記完了通知を前記検査制御部に出力する、
   ことを特徴とするパターン検査装置。
2. 前記ストライプ領域毎に、当該ストライプ領域内で前記ダイ－ダイ検査処理を行う部分と前記ダイ－データベース検査処理を行う部分との面積比率を演算する面積比率演算部をさらに備え、
   前記検査制御部は、前記面積比率に応じて前記光学画像データの出力先となる前記ダイ－ダイ検査処理を行う比較部の数と前記ダイ－データベース検査処理を行う比較部の数とを可変に制御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. 前記ストライプ領域毎に、当該ストライプ領域の設計パターンデータのデータサイズを演算するデータサイズ演算部と、
   前記データサイズとデータ量閾値とのデータ量比率を演算するデータ量比率演算部と、
   をさらに備え、
   前記検査制御部は、前記ストライプ領域毎に、前記データ量比率に応じて、前記ダイ－データベース検査処理を行う比較部の数を可変に制御することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
4. 前記ストライプ領域毎に、当該ストライプ領域の設計パターンデータを用いて、当該ストライプ領域の参照画像作成の困難度を演算する困難度演算部と、
   前記困難度と困難度閾値との困難度比率を演算する困難度比率演算部と、
   をさらに備え、
   前記検査制御部は、前記ストライプ領域毎に、前記困難度比率に応じて、前記ダイ－データベース検査処理を行う比較部の数を可変に制御し、
   前記困難度の指標として、前記ダイ－データベース検査処理を行う部分内の図形数、パターン密度、及びパターン線幅のうち１つを用いる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
5. 複数の図形パターンが形成された基板からストライプ領域単位で光学画像データを取得する工程と、
   ストライプ領域毎に、光学画像データ同士を比較するダイ－ダイ検査処理と、光学画像データと設計パターンデータから作成される参照画像データとを比較するダイ－データベース検査処理と、の一方の処理を行う、並列処理が可能な複数の比較部のうち前記ストライプ領域毎に可変に設定される数の比較部にそれぞれ当該ストライプ領域の光学画像データを出力する工程と、
   前記光学画像データの出力先の各比較部により、当該ストライプ領域の光学画像データに対して前記ダイ－ダイ検査処理若しくは前記ダイ－データベース検査処理を行い、結果を出力する工程と、
   各比較部において前記処理が終了した場合に完了通知を出力する工程と、
   ストライプ領域毎に、各比較部から出力される完了通知に基づいて、当該ストライプ領域内で対象ストライプ領域に対して可変に設定される数以上の空き比較部が存在するかどうかを判定する工程と、
   ストライプ領域毎に、前記数以上の空き比較部が存在する場合に、前記数の空き比較部に対して、実施する検査の検査モードの識別情報が付加された検査を指示する指示コマンドを出力する工程と、
   前記指示コマンドが出力された空き比較部において、前記指示コマンドを入力するも対象ストライプ領域のデータの入力が無い場合に、比較処理を行わずに前記完了通知を出力する工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
6. 参照画像データを作成する複数の参照画像作成部をさらに備え、
   前記検査制御部は、対象となるストライプ領域に対して設定された数以上の空き比較部が存在する場合に、次のストライプ領域の光学画像データの取得を前記光学画像取得機構に指示し、
   前記光学画像取得機構は、指示に沿って次のストライプ領域の光学画像データの取得を開始し、
   前記検査制御部は、次のストライプ領域の前記ダイ－データベース検査処理を行う部分の数の参照画像作成部に次のストライプ領域の参照画像作成を指示する、
   ことを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。

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