JP7222671B2 - 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。

欠陥が検出されると、欠陥を含む画像データと欠陥位置特定情報とを結合してユーザが視認可能に出力される。そして、ユーザは、かかる結合された情報を確認することで、欠陥の状況を特定している。ここで、昨今のパターンの微細化に伴い、検査装置では、従来に比べて膨大な数の欠陥を検出するようになってきた。そのため、欠陥数の増大に伴って大容量となった欠陥に関するデータをデータ処理回路間で転送する必要が生じ、従来と同様のデータ処理を行っていたのでは、欠陥数が少なかった従来の場合に比べて検査時間が大幅に増大してしまうといった問題があった。よって、できるだけ検査時間の増大を低減することが求められる。

ここで、画像比較により判定された欠陥候補の代表画素の座標を記憶装置に記憶していき、記憶装置の容量がオーバーフローした場合に、検査を中止して、検査閾値を変更して欠陥数が少なくなるように検査感度を緩めた状態で欠陥候補の判定を継続す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）。しかしながら、かかる技術では、結局、膨大な欠陥数の欠陥抽出を諦めることになってしまう。

特開２０１１－０２２１００号公報

そこで、本発明の一態様は、欠陥個所のデータ量が大きい場合でも、検査時間の増大を低減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複数の領域の光学画像を取得する光学画像取得機構と、
複数の領域の光学画像に対応する複数の参照画像を用いて、対応する光学画像と参照画像との比較処理を複数の領域の少なくとも一部の領域間で並列処理する複数の比較部と、
比較の結果、欠陥と判定された欠陥画像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少なくとも１つの欠陥情報生成部と、
欠陥情報の生成処理状況に応じて、欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する転送部と、
を備え、
前記欠陥情報生成部は、さらに、記憶装置を有し、
前記転送部は、さらに、前記比較処理が先に終了した領域に対する前記記憶装置の空き容量が確保できていない場合、前記比較処理が後に終了した領域であっても、前記記憶装置の空き容量が確保できる領域の前記欠陥画像データの転送順序を先にすることを特徴とする。

また、転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が閾値を超えた場合に、光学画像の取得を一時停止すると好適である。

また、複数の比較部のうち、１つにおける転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が閾値を超えた場合に、光学画像の取得を一時停止すると好適である。

或いは、複数の比較部のうち、すべての比較部における転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が共に閾値を超えた場合に、光学画像の取得を一時停止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複数の領域の光学画像を取得する工程と、
複数の領域の光学画像に対応する複数の参照画像を用いて、対応する光学画像と参照画像との比較処理を複数の領域の少なくとも一部の領域間で並列処理する工程と、
比較の結果、欠陥と判定された欠陥画像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工程と、
欠陥情報の生成処理状況に応じて、欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する工程と、
を備え、
前記比較処理が先に終了した領域に対する転送先の記憶装置の空き容量が確保できていない場合、前記比較処理が後に終了した領域であっても、前記記憶装置の空き容量が確保できる領域の前記欠陥画像データの転送順序を先にすることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、欠陥個所のデータ量が大きい場合でも、検査時間の増大を低減できる。

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の一例を示す構成図である。 実施の形態１における転送回路の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における結合回路の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１におけるデータ転送処理工程の内部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における欠陥データの一例を説明するための図である。

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～１０８ｃ）、参照画像作成回路１１２、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、転送回路１４２、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、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～１０８ｃ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～１０８ｃ）、参照画像作成回路１１２、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、及び転送回路１４２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。また、データ転送の受け手である結合回路１４０を除く各「～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。例えば、位置回路１０７、複数の比較回路１０８（１０８ａ～１０８ｃ）、参照画像作成回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、及び転送回路１４２といった一連の「～回路」は、制御計算機１１０によって構成され、実行されても良い。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。

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、後述するように、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。

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、後述するように、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。

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、ストライプ画像取得工程（Ｓ１０２）と、参照画像作成工程（Ｓ１１０）と、並列する複数の検査工程（Ｓ１２０ａ～Ｓ１２０ｃ）と、データ転送処理工程（Ｓ１３０）と、結合工程（Ｓ１４０）と、いう一連の工程を実施する。各検査工程（Ｓ１２０ａ～Ｓ１２０ｃ）は、内部工程として、フレーム画像作成工程（Ｓ１２２）と、位置合わせ工程（Ｓ１２４）と、比較処理工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。

ストライプ画像取得工程（Ｓ１０２）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から複数の光学画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。まず、最初の検査ストライプ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。その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上における基板１０１の位置を示すデータと共に複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃのいずれかに送られる。測定データ（画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。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１０８ｂ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１０８ｃ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、再度、比較回路１０８ａ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。或いは、制御計算機１１０が、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃのデータ処理状況に応じて、データ処理がより進んでいる（空いている、或いは、先に空く）比較回路１０８ａ～１０８ｃを出力先として選定しても好適である。

参照画像作成工程（Ｓ１１０）として、参照画像作成回路１１２（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１１２は、まず、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１１２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１１２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４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４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。作成された参照画像の画像データは、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃのいずれかに送られる。具体的には、参照画像が示す領域が含まれる検査ストライプ２０のストライプ画像データの出力先と同じ比較回路１０８ａ（或いは、１０８ｂ、或いは１０８ｃ）に出力される。

並列する複数の検査工程（Ｓ１２０ａ～Ｓ１２０ｃ）として、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃ（比較部）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用いて、対応する光学画像と参照画像との比較処理を複数の検査ストライプ２０の少なくとも一部の領域間で並列処理する。例えば、比較回路１０８ａによる第１番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データの比較処理と、比較回路１０８ｂによる第２番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データの比較処理と、比較回路１０８ｃによる第３番目の検査ストライプ２０のストライプ画像データの比較処理と、を並列に実施する。検査処理が終了した比較回路１０８ａ（或いは１０８ｂ、或いは１０８ｃ）には、制御計算機１１０によって、次の検査ストライプ２０のストライプ画像の検査が割当られ、割り当てられた検査ストライプ２０のストライプデータが出力される。

図５は、実施の形態１における各比較回路の内部構成の一例を示す構成図である。図５において、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃ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、フレーム画像作成部７４、位置合わせ部７８、及び比較処理部７９が配置されている。フレーム画像作成部７４、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。フレーム画像作成部７４、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１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに入力されたストライプデータ（光学画像データ）は、それぞれ記憶装置７０に格納される。各比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに入力された参照画像データはそれぞれ記憶装置７２に格納される。以下、複数の比較回路１０８ａ～１０８ｃの１つについてその処理内容を説明する。各比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの処理内容は同様で構わない。

フレーム画像作成工程（Ｓ１２２）として、フレーム画像作成部７４は、検査ストライプ２０毎に、ストライプデータを用いて、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（Ｓ１２４）として、位置合わせ部７８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。

比較処理工程（Ｓ１２６）として、比較処理部７９（比較部）は、フレーム領域（検査単位領域）３０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。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。

なお、上述した例では、ダイ－データベース検査を行う場合を示しているが、ダイ－ダイ検査を行う場合であっても構わない。かかる場合には、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）を参照画像として用いればよい。

ここで、上述したように、欠陥が検出されると、欠陥を含む欠陥画像データと欠陥位置を特定する座標データ等とを結合してユーザが視認可能な欠陥情報を生成することになる。そのために、結合回路１４０に各欠陥画像データ及び各欠陥特定データを転送する必要がある。しかしながら、従来の例えば１万個程度であった欠陥に比べて膨大に増えた例えば１００万個程度の欠陥を検出するようになると、かかる転送および結合処理の時間が増大してしまう。例えば、検査処理順に単純にそのまま各欠陥画像データ等を転送したのでは、転送速度が追い付かず転送待ちのデータが蓄積されてしまう。また、転送後の処理においてもメモリのスワップ動作等が生じてしまう。その場合、転送および結合処理が停止してしまう時間が長くなり、結果的に検査時間が大幅に増大してしまうことになり得る。そこで、実施の形態１では、やみくもに転送せず、また転送待ちデータを増やさないようにする。具体的には以下のように動作する。

図６は、実施の形態１における転送回路の内部構成の一例を示す構成図である。図６において、転送回路１４２内には、総容量算出部４２、順序・タイミング決定部４３、転送処理部４４、判定部４５、一時停止処理部４６、再開処理部４７、及び判定部４８が配置されている。総容量算出部４２、順序・タイミング決定部４３、転送処理部４４、判定部４５、一時停止処理部４６、再開処理部４７、及び判定部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。総容量算出部４２、順序・タイミング決定部４３、転送処理部４４、判定部４５、一時停止処理部４６、再開処理部４７、及び判定部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７は、実施の形態１における結合回路の内部構成の一例を示す構成図である。図７において、結合回路１４０内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５６、欠陥判定部５２、及び結合処理部５４が配置されている。欠陥判定部５２、及び結合処理部５４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。欠陥判定部５２、及び結合処理部５４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。

データ転送処理工程（Ｓ１３０）として、転送回路１４２は、各比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの記憶装置７１に一時的に格納されている欠陥毎の欠陥画像データと、欠陥毎の座標データ（欠陥特定データ）と、を結合回路１４０に転送する。転送回路１４２（転送部）は、結合回路１４０内での欠陥情報の生成処理状況に応じて、欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する。具体的には以下のように動作する。

図８は、実施の形態１におけるデータ転送処理工程の内部工程を示すフローチャート図である。図８において、データ転送処理工程（Ｓ１３０）は、内部工程として、ストライプ毎の欠陥データ総容量算出工程（Ｓ１３２）と、転送順序・タイミング決定工程（Ｓ１３４）と、転送処理工程（Ｓ１３５）と、判定工程（Ｓ１３６）と、一時停止処理工程（Ｓ１３７）と、スキャン再開処理工程（Ｓ１３８）と、判定工程（Ｓ１３９）と、いう一連の工程を実施する。

ストライプ毎の欠陥データ総容量算出工程（Ｓ１３２）として、総容量算出部４２は、検査ストライプ２０毎に、対象の検査ストライプ２０内で生じたすべての欠陥の欠陥画像データと、欠陥の欠陥特定データと、のデータ容量を合計した、対象の検査ストライプ２０内で生じたすべての欠陥の欠陥データ総容量を算出する。

図９は、実施の形態１における欠陥データの一例を説明するための図である。図９において、各検査ストライプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ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。さらに、各検査ストライプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のフレーム領域についても各フレーム領域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。図９の例において、例えば、比較回路１０８ａにより、検査ストライプ２０ａのストライプデータの検査（比較処理）を行い、例えば、比較回路１０８ｂにより、検査ストライプ２０ｂのストライプデータの検査（比較処理）を行い、例えば、比較回路１０８ｃにより、検査ストライプ２０ｃのストライプデータの検査（比較処理）を行う場合を想定している。図９の例において、検査ストライプ２０ａでは、例えば、４つのフレーム画像３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが重なり合うマージン領域の位置に欠陥Ａが生じる場合を示している。かかる場合、欠陥Ａの欠陥画像データとして、４つのフレーム画像３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの各データが転送対象となる。また、４つのフレーム画像３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの画像毎に、欠陥Ａの座標データが転送対象となる。他方、図９の例において、検査ストライプ２０ｂでは、例えば、複数のフレーム領域が重ならない１つのフレーム画像３０ａ内の位置に欠陥Ｂが生じる場合を示している。かかる場合、欠陥Ｂの欠陥画像データとして、１つのフレーム画像３０ａのデータが転送対象となる。また、１つのフレーム画像３０ａにおける欠陥Ｂの座標データが転送対象となる。同様に、検査ストライプ２０ｃでは、例えば、複数のフレーム領域が重ならない１つのフレーム画像３０ｂ内の位置に欠陥Ｃが生じる場合を示している。かかる場合、欠陥Ｃの欠陥画像データとして、１つのフレーム画像３０ｂのデータが転送対象となる。また、１つのフレーム画像３０ｂにおける欠陥Ｃの座標データが転送対象となる。かかる場合に、検査ストライプ２０ａでの欠陥データ総容量が例えば１２００ＭＢと大容量になるのに対して、検査ストライプ２０ｂ及び検査ストライプ２０ｃでは欠陥データ総容量が例えば３００ＭＢずつと検査ストライプ２０ａに比べて小さくなる。このように、欠陥の発生位置によって、１つの欠陥あたりの転送に必要なデータ量が変動する。さらに、１つの検査ストライプ２０内に複数の欠陥が発生している場合、それに応じてデータ量が増えることになる。

転送順序・タイミング決定工程（Ｓ１３４）として、順序・タイミング決定部４３は、結合回路１４０内での欠陥情報の生成処理状況に応じて、欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する。具体的には以下のように動作する。欠陥画像データを含む欠陥転送用データの転送をスムーズに実行させるためには、いずれかの比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃと結合回路１４０との間で転送処理が行われていない期間を選択する必要がある。いずれかの比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃと結合回路１４０との間で転送処理が行われている場合には、他の比較回路１０８からの欠陥転送用データの転送が停滞してしまう。そのため、欠陥転送用データの転送が行われていない期間を転送のタイミングに決定する必要がある。また、欠陥転送用データの転送をスムーズに実行させるためには、転送のタイミング時点で、転送先の結合回路１４０内の記憶装置５０に格納できる記憶容量の空き容量が転送対象の検査ストライプ２０の欠陥データ総容量以上である必要がある。よって、欠陥転送用データの転送のタイミング時点で、先に転送された検査ストライプ２０の欠陥転送用データにおける結合回路１４０内での欠陥情報の生成処理状況が進んでおらず、記憶装置５０の空き容量が確保できていない場合、転送が停滞してしまうことになる。そこで、欠陥情報の生成処理状況が進んでおらず、比較処理が先に終了した検査ストライプ２０に対する記憶装置５０の空き容量が確保できていない場合、比較処理が後に終了した検査ストライプ２０であっても、記憶装置５０の空き容量が確保できる検査ストライプ２０の欠陥画像データの転送順序を先にする。例えば、図９の例において、記憶装置５０の空き容量が６００ＭＢ以上、１２００ＭＢ未満である場合、比較回路１０８ａでの検査ストライプ２０ａの比較処理が先に終了していたとしても、検査ストライプ２０ｂ或いは検査ストライプ２０ｃ、或いは、検査ストライプ２０ｂ，２０ｃの両方の欠陥転送用データの転送を優先するように転送順序及びタイミングを決定する。

転送処理工程（Ｓ１３５）として、転送処理部４４は、決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順序とタイミングに沿って、対象となる検査ストライプ２０の欠陥転送用データを結合回路１４０に転送する。これにより、転送の停滞を起こさずに、いずれかの比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの記憶装置７１の記憶容量を空けることができる。

以上のように、転送の停滞を起こさないように転送できるデータ総容量の検査ストライプ２０の欠陥転送用データを優先して結合回路１４０に転送する。しかし、かかる処理によって、転送順序が後ろに回された比較回路（例えば比較回路１０８ａ）では、次の検査ストライプ２０の比較処理結果が順次格納されてくるので、記憶装置７１の空き容量が少なくなっていく。記憶装置７１の空き容量が不足すると、今度は、比較回路（例えば比較回路１０８ａ）での比較処理（検査）が停滞することになる。そこで、実施の形態１では、以下のように動作する。

判定工程（Ｓ１３６）として、判定部４５は、各比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの記憶装置７１に格納されている転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が、それぞれ閾値を超えたかどうかを判定する。

一時停止処理工程（Ｓ１３７）として、一時停止処理部４６は、複数の比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃのうち、１つにおける転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が閾値Ｔｈを超えた場合に、制御計算機１１０を介して画像取得機構１５０にスキャンを一時停止させる。画像取得機構１５０は、かかる場合に、光学画像の取得を一時停止する。そして、スキャンの一時停止中に、結合回路１４０内での処理を進めると共に、転送待ちの欠陥画像データの結合回路１４０への転送処理を順次進めていく。各回路内での処理が停滞するよりも、スキャン動作を一時的に停止させて記憶装置の記憶容量を確保するように制御した方が結果的に検査時間を短縮できる。

或いは、複数の比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃのうち、すべての比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃにおける転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が共に閾値を超えた場合に、光学画像の取得を一時停止するように構成しても好適である。閾値を超えない比較回路１０８があれば、かかる比較回路１０８で処理を継続できる。

スキャン再開処理工程（Ｓ１３８）として、再開処理部４７は、複数の比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃのうちの１つ（或いは、複数の比較回路１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃのうちのすべて）における転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が閾値Ｔｈ以下に減少した時点で、制御計算機１１０を介して画像取得機構１５０にスキャン動作を再開させる。画像取得機構１５０は、かかる場合に、光学画像の取得を再開する。判定工程（Ｓ１３６）において、転送待ちの欠陥画像データのデータ容量が、閾値を超えたと最初に判定されるまでは、スキャン再開処理工程（Ｓ１３８）を省略すればよい。

判定工程（Ｓ１３９）として、判定部４８は、全ての検査ストライプ２０の欠陥転送用データの転送処理が終了したかどうかを判定する。全ての検査ストライプ２０の欠陥転送用データの転送処理が終了した時点でデータ転送処理工程（Ｓ１３０）は終了となる。まだ、転送処理が終わっていない検査ストライプ２０があれば、ストライプ毎の欠陥データ総容量算出工程（Ｓ１３２）に戻り、データ転送処理工程（Ｓ１３０）の内部工程を繰り返す。

結合工程（Ｓ１４０）として、結合回路１４０（欠陥情報生成部）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内に転送された欠陥転送用データは、記憶装置５０に一時的に格納される。

欠陥判定部５２は、記憶装置５０から座標データ（欠陥特定データ）を読み出し、座標データを基に、重複する欠陥画像データを判定する。図９において説明したように、欠陥の位置によって、複数の欠陥画像データが転送されてくる。そのため、欠陥判定部５２は、これらの重複する画像を判定し、抽出する。なお、図９に示したように、検査ストライプ２０同士間でも重複領域が存在するので、欠陥画像データの重複は、検査ストライプ２０間でも生じ得ることは言うまでもない。

次に、結合処理部５４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）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、記憶装置５６に格納されると共に、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。欠陥情報が作成された欠陥画像データを含む欠陥転送用データは、記憶装置５０から削除される。或いは空き容量と見做された上で、次のデータに上書きされる。

以上のように、実施の形態１によれば、欠陥個所のデータ量が大きい場合でも、検査時間の増大を低減できる。

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
３０ フレーム画像
４２ 総容量算出部
４３ 順序・タイミング決定部
４４ 転送処理部
４５ 判定部
４６ 一時停止処理部
４７ 再開処理部
４８ 判定部
５０，５６ 記憶装置
５２ 欠陥判定部
５４ 結合処理部
７０，７１，７２，７６ 記憶装置
７４ フレーム画像生成部
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
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 転送回路
１５０ 光学画像取得機構
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系

Claims (5)

1. 複数の図形パターンが形成された基板から複数の領域の光学画像を取得する光学画像取得機構と、
   前記複数の領域の光学画像に対応する複数の参照画像を用いて、対応する光学画像と参照画像との比較処理を前記複数の領域の少なくとも一部の領域間で並列処理する複数の比較部と、
   比較の結果、欠陥と判定された欠陥画像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少なくとも１つの欠陥情報生成部と、
   前記欠陥情報の生成処理状況に応じて、前記欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する転送部と、
   を備え、
   前記欠陥情報生成部は、さらに、記憶装置を有し、
   前記転送部は、さらに、前記比較処理が先に終了した領域に対する前記記憶装置の空き容量が確保できていない場合、前記比較処理が後に終了した領域であっても、前記記憶装置の空き容量が確保できる領域の前記欠陥画像データの転送順序を先にすることを特徴とするパターン検査装置。
2. 転送待ちの前記欠陥画像データのデータ容量が閾値を超えた場合に、前記光学画像の取得を一時停止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. 前記複数の比較部のうち、１つにおける転送待ちの前記欠陥画像データのデータ容量が閾値を超えた場合に、前記光学画像の取得を一時停止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。
4. 前記複数の比較部のうち、すべての比較部における転送待ちの前記欠陥画像データのデータ容量が共に閾値を超えた場合に、前記光学画像の取得を一時停止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。
5. 複数の図形パターンが形成された基板から複数の領域の光学画像を取得する工程と、
   前記複数の領域の光学画像に対応する複数の参照画像を用いて、対応する光学画像と参照画像との比較処理を前記複数の領域の少なくとも一部の領域間で並列処理する工程と、
   比較の結果、欠陥と判定された欠陥画像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工程と、
   前記欠陥情報の生成処理状況に応じて、前記欠陥画像データの転送順序とタイミングを決定する工程と、
   を備え、
   前記比較処理が先に終了した領域に対する転送先の記憶装置の空き容量が確保できていない場合、前記比較処理が後に終了した領域であっても、前記記憶装置の空き容量が確保できる領域の前記欠陥画像データの転送順序を先にすることを特徴とするパターン検査方法。

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