KR20140026264A - 결함 검출 방법 - Google Patents

Abstract

광학계를 구성하는 광원으로부터의 광을 조사하여, 광학계의 해상도 이하의 치수의 반복 패턴을 갖는 시료의 광학 화상을, 광학계의 조건을 변경하며 복수 취득한다. 이어서, 복수의 광학 화상에 대해, 노이즈 필터 및 콘볼루션 필터 중 적어도 일방을 사용한 보정 처리를 실시한다. 다음으로, 복수의 광학 화상 중 어느 것을 기준으로 하여 다른 광학 화상의 위치를 시프트하고, 다른 광학 화상의 시프트량과, 복수의 광학 화상끼리에 있어서의 계조값의 상관 변화와의 관계를 구하고, 상관이 가장 높아질 때의 시프트량을 기초로 복수의 광학 화상의 위치 맞춤을 실시한다. 그 후, 위치 맞춤 후의 복수의 광학 화상을 사용하여 시료의 결함 검출을 실시한다. 결함 검출은, 복수의 광학 화상의 각 화소를 계조값 공간에 플롯하고, 결함이 있는 화소와 결함이 없는 화소를 분리함으로써 실시한다.

Description

결함 검출 방법{DEFECT DETECTING METHOD}

본 발명은, 결함 검출 방법에 관한 것이다.

대규모 집적 회로 (Large Scale Integration ; LSI) 의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 치수는 협소화의 일로를 걷고 있다. 예를 들어, 최첨단의 디바이스에서는, 십수 ㎚ 의 선폭의 패턴 형성이 요구되는 상황이 되어왔다.

다대한 제조 비용이 드는 LSI 에 있어서, 제조 공정에 있어서의 수율 향상은 빠뜨릴 수 없다. 반도체 소자의 경우, 그 제조 공정에 있어서, 스테퍼 또는 스캐너로 불리는 축소 투영 노광 장치에 의해, 회로 패턴이 형성된 원화 (原畵) 패턴 (마스크 또는 레티클을 가리킨다. 이하에서는, 마스크로 총칭한다) 이 웨이퍼 상에 노광 전사된다. 여기서, 반도체 소자의 수율을 저하시키는 큰 요인으로서, 마스크 패턴의 형상 결함을 들 수 있다.

웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴의 치수가 미세화되고 있는 것에 수반하여, 마스크 패턴의 형상 결함도 미세화되고 있다. 또, 마스크의 치수 정밀도를 높임으로써, 프로세스 여러 조건의 변동을 흡수하려고 한 경우도 있어, 마스크 검사에 있어서는, 매우 작은 패턴의 결함을 검출하는 것이 필요해졌다. 일본 특허공보 제4236825호에는, 마스크 상에 있어서의 미세한 결함을 검출할 수 있는 검사 장치가 개시되어 있다.

한편, 미세 패턴을 형성하는 기술로서, 나노 임프린트 리소그래피 (Nanoimprint Lithography ; NIL) 가 주목받고 있다. 이 기술은, 웨이퍼 상의 레지스트에 나노 스케일의 미세 구조를 갖는 몰드 (형) 를 압력 인가함으로써, 레지스트에 미세한 패턴을 형성하는 것이다.

나노 임프린트 기술에서는, 생산성을 높이기 위해, 원판이 되는 마스터 템플릿을 사용하여 복제의 템플릿 (레플리카 템플릿) 을 복수 제조하고, 각 레플리카 템플릿을 상이한 나노 임프린트 장치에 장착하여 사용한다. 레플리카 템플릿은, 마스터 템플릿에 정확하게 대응하도록 제조될 필요가 있다. 이 때문에, 마스터 템플릿은 물론이거니와, 레플리카 템플릿의 패턴 결함을 검출할 때에도 높은 정밀도가 요구된다.

그런데, 마스크는 일반적으로 회로 치수의 4 배의 치수를 갖고 형성된다. 이러한 마스크를 사용하여, 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼 상의 레지스트에 패턴을 축소 노광한 후, 현상함으로써 반도체의 회로 패턴이 형성된다. 그 반면, 나노 임프린트 리소그래피에 있어서의 템플릿은 회로 치수와 등배의 치수로 형성된다. 이 때문에, 템플릿의 패턴에 있어서의 형상 결함은, 마스크의 패턴에 있어서의 그것보다 웨이퍼 상에 전사되는 패턴에 대한 영향도가 크다. 따라서, 템플릿의 패턴 결함을 검출하는 데에 있어서는, 마스크의 패턴 결함을 검출하는 경우보다 더욱 높은 정밀도가 필요해진다.

그러나, 회로 패턴의 미세화가 진행되는 요즈음에는, 결함을 검출할 때에 사용되는 장치의 광학계의 해상도보다 패턴 치수 쪽이 미세해져 왔다. 예를 들어, 템플릿에 형성되는 패턴의 선폭이 약 100 ㎚ 이하인 조밀 패턴이면, DUV (Deep Ultraviolet radiation : 원자외) 광을 사용한 광원으로는 해상할 수 없다. 그래서, EB (Electron Beam : 전자빔) 를 사용한 광원이 사용되고 있는데, 스루풋이 낮아 양산에 적합하지 않다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 미세한 패턴의 결함을 검출할 수 있는 결함 검출 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 기재로부터 분명해질 것이다.

본 발명에 의하면, 미세한 패턴의 결함을 검출할 수 있는 결함 검출 방법이 제공된다.

본 발명의 결함 검출 방법은, 광학계를 구성하는 광원으로부터의 광을 조사하여, 상기 광학계의 해상도 이하의 치수의 반복 패턴을 갖는 시료의 광학 화상을, 상기 광학계의 조건을 변경하며 복수 취득하는 공정과, 상기 복수의 광학 화상에 대해, 노이즈 필터 및 콘볼루션 필터 중 적어도 일방을 사용한 보정 처리를 실시하는 공정과, 상기 복수의 광학 화상 중 어느 것을 기준으로 하여 다른 광학 화상의 위치를 시프트하고, 상기 다른 광학 화상의 시프트량과, 상기 복수의 광학 화상끼리에 있어서의 계조값의 상관 변화와의 관계를 구하고, 상기 상관이 가장 높아질 때의 상기 시프트량을 기초로 상기 복수의 광학 화상의 위치 맞춤을 실시하는 공정과, 상기 위치 맞춤 후의 상기 복수의 광학 화상을 사용하여 상기 시료의 결함 검출을 실시하는 공정을 갖는다.

도 1 은 본 실시형태의 결함 검출 방법에 사용되는 장치의 일례이다.
도 2 는 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도면이다.
도 3 은 시료에 조사하는 광의 편광 상태를 변경하며 광학 화상을 취득하는 방법의 설명도이다.
도 4 는 광학 화상의 각 화소를 계조값 공간에 나타낸 도면의 일례이다.
도 5 는 근사 직선을 사용하여 결함을 검출하는 방법의 설명도이다.

웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 대부분은 라인·앤드·스페이스 패턴 등의 반복 패턴, 즉, 주기성을 갖고 반복되는 규칙적인 패턴이다. 따라서, 나노 임프린트 리소그래피에서 사용되는 템플릿에도 이러한 반복 패턴이 형성된다.

DUV 광을 사용한 광학계에 의해, 선폭이 약 100 ㎚ 이하인 조밀 패턴을 결상시키고자 하는 경우, 이론 한계의 렌즈 (개구수 NA ＝ 1) 를 사용하였다 하더라도, 이 패턴을 해상할 수 없다. 그러나, 이러한 패턴이 반복 패턴인 경우에 있어서, 패턴의 일부에서 에지 러프니스가 커지거나, 패턴의 일부가 결손되거나 하면, 규칙성에 흐트러짐이 발생하여 광학 화상의 계조값이 변화하게 되므로, 이들을 결함으로서 검출할 수 있다.

그러나, 결함에 이르지 않는 에지 러프니스여도 계조값에 변동을 초래하기 때문에, 이 변동이 노이즈 (이하, 베이스 패턴 노이즈로 칭한다) 가 되어 결함을 판별하기 어렵게 한다는 문제가 있다. 또한, 베이스 패턴 노이즈의 다른 예로는, 전자빔 쇼트에 의해 묘화된 라인 패턴에 있어서, 쇼트 간의 어긋남에 의해 패턴에 변형이 발생한 것 등도 들 수 있다.

한편, 동일한 패턴의 광학 화상을 광학계의 조건을 변경하며 복수 취득하여 이들을 비교하면, 베이스 패턴 노이즈에 상관이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 그리고, 적절히 광학계의 조건을 설정하면, 결함에 대해서는 화상 간의 상관이 낮은 화상이 얻어지는 것도 판명되었다. 이와 같은 결함과 베이스 패턴 노이즈의 특성의 차이를 사용함으로써, 광학계의 해상 한계 이하의 치수를 갖는 패턴이어도, 복수의 광학 화상의 베이스 패턴 노이즈를 상쇄함으로써, 결함만을 검출할 수 있다.

이 수법을 사용하기 위해서는, 복수의 화상의 위치를 정확하게 맞출 필요가 있다. 그러나, 종래의 마스크 검사와 달리, 패턴 자체가 해상되지 않기 때문에, 패턴을 기준으로 위치 맞춤을 할 수 없다는 문제가 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 베이스 패턴 노이즈에는 상관이 얻어지는 조건이 있는 것을 알고 있다. 따라서, 이 상관을 이용하여 노이즈를 기준으로 하고 광학 화상의 위치 맞춤을 실시함으로써, 복수의 화상 간의 위치 맞춤을 할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 실시형태의 결함 검출 방법에 사용되는 장치의 일례이다. 본 실시형태에서는, 이 장치를 사용하여 시료의 광학 화상을 취득하여 결함을 검출할 수 있다.

도 1 의 장치 (100) 는, 광학 화상 취득부 (A) 와 제어부 (B) 를 갖는다.

광학 화상 취득부 (A) 는, 광원 (5) 과, 렌즈 (6, 8, 104) 와, 미러 (7) 와, 화상 센서 (105) 와, 센서 회로 (106) 에 의해 구성되는 광학계를 갖는다. 또, 광학 화상 취득부 (A) 는, 수평 방향 (X 방향, Y 방향) 으로 이동 가능한 XY 테이블 (3) 과, 레이저 측장 시스템 (122) 과, 오토로더 (130) 를 갖는다. 또한, XY 테이블 (3) 은 회전 방향 (θ 방향) 으로도 이동 가능한 구조로 할 수 있다.

결함 검출 대상이 되는 시료 (1) 는, 수직 방향으로 이동 가능한 Z 테이블 (도시 생략) 상에 재치 (載置) 되어 있다. Z 테이블은 XY 테이블 (3) 상에 형성되어 있다. 시료 (1) 에는, 라인·앤드·스페이스 패턴이나 홀 패턴 등의 반복 패턴, 즉, 주기성을 갖고 반복되는 규칙적인 패턴이 형성되어 있다. 또한, 시료 (1) 로는, 예를 들어, 나노 임프린트 기술에서 사용되는 템플릿을 들 수 있다.

시료 (1) 는, Z 테이블에 형성된 지지 부재에 의해 3 점에서 지지되는 것이 바람직하다. 시료 (1) 를 4 점에서 지지하는 경우에는, 지지 부재에 대하여 고정밀도의 높이 조정이 필요해진다. 또, 높이 조정이 불충분하면, 시료 (1) 가 변형될 우려가 있다. 그 반면, 3 점 지지에 의하면, 시료 (1) 의 변형을 최소한으로 억제하면서 시료 (1) 를 지지할 수 있다. 지지 부재는, 예를 들어, 헤드면 (頭面) 이 구상 (球狀) 인 볼 포인트를 사용하여 구성된다. 또, 예를 들어, 3 개의 지지 부재 중 2 개의 지지 부재는, 시료 (1) 의 4 코너 중의 대각이 아닌, 인접하는 두 코너에서 시료 (1) 에 접한다. 3 개의 지지 부재 중 나머지 1 개의 지지 부재는, 다른 2 개의 지지 부재가 배치되어 있지 않은 두 코너 간의 영역에 배치된다.

상기 서술한 광학계는, 시료 (1) 의 상방 및 하방에 배치되어 있다. 광학계의 해상 한계, 즉, 광원 (5) 으로부터의 광의 파장 (λ) 과 렌즈 (104) 의 개구수 (NA) 에 의해 정해지는 해상 한계 (R ＝ 0.61λ/NA) 는, 시료 (1) 에 형성된 패턴을 해상하지 않는 값이다.

광학계에 있어서, 광원 (5) 은 시료 (1) 에 대하여 그 광학 화상을 취득하기 위한 광을 조사한다. 본 실시형태에 있어서, 시료 (1) 에 형성된 메인 패턴의 선폭은 약 100 ㎚ 이하로 할 수 있으며, 광원 (5) 으로는, DUV (Deep Ultraviolet radiation : 원자외) 광을 조사하는 것을 사용할 수 있다.

광원 (5) 으로부터의 광은, 렌즈 (6) 를 투과하여, 미러 (7) 에 의해 방향이 바뀐 후, 렌즈 (8) 에 의해 시료 (1) 상에 집광된다. 시료 (1) 의 하방에는 화상 센서 (105) 가 배치되어 있고, 시료 (1) 를 투과한 광은 렌즈 (104) 에 의해 화상 센서 (105) 에 결상된다. 이로써, 시료 (1) 의 패턴의 광학 화상이 생성된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 시료 (1) 의 하방으로부터 광을 조사하여, 반사광을 렌즈에 의해 화상 센서 (105) 에 결상시켜도 된다.

도 2 는 시료 (1) 에 형성된 패턴의 결함을 검출하기 위한 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도면이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 시료 (1) 상의 평가 영역은, 단책상 (短冊狀) 의 복수의 프레임 (20₁, 20₂, 20₃, 20₄, …) 으로 가상적으로 분할되어 있다. 그리고, 각 프레임 (20₁, 20₂, 20₃, 20₄, …) 이 연속적으로 주사되도록, 도 1 의 XY 테이블 (3) 의 동작이 제어된다. 구체적으로는, XY 테이블 (3) 이 -X 방향으로 이동하면서 시료 (1) 의 광학 화상이 취득된다. 그리고, 화상 센서 (105) 에, 도 2 에 나타내는 바와 같은 주사폭 (W) 의 화상이 연속적으로 입력된다. 즉, 제 1 프레임 (20₁) 에 있어서의 화상을 취득한 후, 제 2 프레임 (20₂) 에 있어서의 화상을 취득한다. 이 경우, XY 테이블 (3) 이 제 1 프레임 (20₁) 에 있어서의 화상의 취득시와는 역방향으로 이동하면서 광학 화상을 취득하고, 주사폭 (W) 의 화상이 화상 센서 (105) 에 연속적으로 입력된다. 제 3 프레임 (20₃) 에 있어서의 화상을 취득하는 경우에는, 제 2 프레임 (20₂) 에 있어서의 화상을 취득하는 방향과는 역방향, 즉, 제 1 프레임 (20₁) 에 있어서의 화상을 취득한 방향으로 XY 테이블 (3) 이 이동한다. 또한, 도 2 의 사선 부분은, 상기와 같이 하여 광학 화상의 취득이 완료된 영역을 모식적으로 나타낸 것이다.

다음으로, 도 1 의 제어부 (B) 를 설명한다.

제어부 (B) 에서는, 장치 (100) 전체의 제어를 담당하는 제어 계산기 (110) 가, 데이터 전송로가 되는 버스 (120) 를 개재하여, 위치 회로 (107), 화상 처리 회로 (108), 결함 검출 회로 (112), 오토로더 제어 회로 (113), 테이블 제어 회로 (114), 기억 장치의 일례가 되는 자기 디스크 장치 (109), 네트워크 인터페이스 (115), 플렉시블 디스크 장치 (116), 액정 디스플레이 (117), 패턴 모니터 (118) 및 프린터 (119) 에 접속되어 있다.

XY 테이블 (3) 은, 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 제어된 X 축 모터 및 Y 축 모터에 의해 구동된다. 이들 모터에는, 예를 들어, 스텝 모터를 사용할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 도 1 의 광학 화상 취득부 (A) 는 시료 (1) 의 광학 화상을 취득한다. 광학 화상의 구체적인 취득 방법의 일례는 다음과 같다.

시료 (1) 는, 수직 방향으로 이동 가능한 Z 테이블 (도시 생략) 상에 재치된다. Z 테이블은 XY 테이블 (3) 에 의해 수평 방향으로도 이동 가능하다. XY 테이블 (3) 은, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향과 Y 방향으로 구동하는 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. X 축 모터와 Y 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, XY 테이블 (3) 의 이동 위치는 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 에 보내진다. 또, XY 테이블 (3) 상의 시료 (1) 는, 오토로더 제어 회로 (113) 에 의해 구동되는 오토로더 (130) 로부터 자동적으로 반송되어, 검사 종료 후에는 자동적으로 배출된다.

광원 (5) 은 시료 (1) 에 대하여 광을 조사한다. 광원 (5) 으로부터 출사된 광은, 렌즈 (6) 를 투과하여, 미러 (7) 에 의해 방향이 바뀐 후, 렌즈 (8) 에 의해 시료 (1) 상에 집광된다. 또한, 렌즈 (8) 와 시료 (1) 의 거리는, Z 테이블을 수직 방향으로 이동시킴으로써 조정된다.

광원 (5) 으로부터 조사되어 시료 (1) 를 투과한 광은, 렌즈 (104) 를 통하여 화상 센서 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

시료 (1) 의 검사 영역에 있어서의 광학 화상의 취득 순서는, 도 2 를 사용하여 설명한 바와 같다. 그리고, 도 1 의 화상 센서 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 화상 센서 (105) 에 의해 광전 변환되고, 추가로 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다. 화상 센서 (105) 로는, 예를 들어, 촬상 소자로서의 CCD 카메라를 일렬로 나열한 라인 센서가 사용된다. 라인 센서의 예로는, TDI (Time Delay Integration) 센서를 들 수 있다. XY 테이블 (3) 이 X 축 방향으로 연속적으로 이동하면서, TDI 센서에 의해 시료 (1) 의 패턴이 촬상된다.

이상과 같이 하여 얻어진 광학 화상은, 도 1 의 화상 처리 회로 (108) 에 보내진다.

화상 처리 회로 (108) 에서는, 광학 화상에 있어서의 화소 데이터를 화소마다의 계조값으로 나타낸다. 예를 들어, 256 단계의 계조값을 갖는 그레이 스케일로부터 0 계조 내지 255 계조 중 어느 값이 각 화소에 부여된다. 또, 화상 처리 회로 (108) 에서는, (후술하는) 광학 화상에 대한 보정 처리나 광학 화상끼리의 위치 맞춤이 실시된다.

화상 처리 회로 (108) 에 의해 보정 처리나 위치 맞춤이 된 광학 화상은, 계조값의 데이터와 함께 결함 검출 회로 (112) 에 보내진다. 결함 검출 회로 (112) 에서는, 화상 처리 회로 (108) 로부터의 데이터에 기초하여 시료 (1) 의 결함 검출이 실시된다.

다음으로, 본 실시형태의 결함 검출 방법에 대해 도 1 을 참조하면서 상세히 서술한다.

본 실시형태의 결함 검출 방법에 있어서는, 복수의 광학 조건을 사용하여 적어도 2 개의 광학 화상을 취득한다 (단계 1). 복수의 광학 조건으로는, 예를 들어, 다음과 같은 것을 들 수 있다.

<투과 및 반사>

도 1 의 장치 (100) 에 있어서, 상기 서술한 바와 같이, 광원 (5) 의 광을 시료 (1) 에 조사하고, 그 투과광을 렌즈 (104) 를 통하여 화상 센서 (105) 에 결상시킨다. 이로써, 제 1 광학 화상을 얻는다. 또, 도 1 에서는 도시되지 않은 광학계를 사용하여 시료 (1) 의 하방으로부터 광을 조사하고, 그 반사광을 화상 센서 (105) 에 결상시킨다. 이로써, 제 2 광학 화상을 얻는다.

<포커스 조건>

도 1 에 있어서, 광학 화상 취득부 (A) 는, 광원 (5) 과, 렌즈 (6, 8, 104) 와, 미러 (7) 와, 화상 센서 (105) 와, 센서 회로 (106) 에 의해 구성되는 광학계를 갖는다. 시료 (1) 의 포커스 조건은, 시료 (1) 와 광학계의 초점 위치에 의해 변경된다. 구체적으로는, 도 1 에 있어서, 시료 (1) 는 수직 방향으로 이동 가능한 Z 테이블 (도시 생략) 상에 재치되어 있으므로, 수직 방향에 있어서의 Z 테이블의 위치를 변경함으로써, 시료 (1) 와 광학계의 초점 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, Z 테이블이 소정 위치에 있는 상태에서 제 1 광학 화상을 취득하고, 이어서, Z 테이블의 위치를 이동시켜 제 2 광학 화상을 취득한다.

<명시야 및 암시야>

도 1 에 있어서, 광원 (5) 의 광을 시료 (1) 에 조사하고, 그 투과광을 렌즈 (104) 를 통하여 화상 센서 (105) 에 결상시킨다. 이로써, 명시야에 의한 제 1 광학 화상을 취득할 수 있다. 또, 도 1 에서는 도시되지 않은 광학계를 사용하여 시료 (1) 에 대하여 비스듬히 광을 조사하고, 시료 (1) 로부터의 산란광이나 반사광을 화상 센서 (105) 에 결상시킨다. 이로써, 암시야에 의한 제 2 광학 화상을 취득한다.

<편광>

시료 (1) 에 조사하는 광의 편광 상태를 변경하여, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상을 취득한다. 광의 편광 상태는, 도 3 에 나타내는 바와 같은 광학계를 도 1 의 광학 화상 취득부 (A) 에 형성함으로써 변경된다.

도 3 에 있어서, 하프 미러 (1001) 에 입사된 원 편광의 광속 (光束) 이 하프 미러 (1001) 에 의해 반사되어 1/4 파장판 (1002) 에 입사된다. 그러면, 1/4 파장판 (1002) 에 의해 원 편광은 직선 편광으로 변경되고, 렌즈 (1003) 에 의해 집속되어 시료 (1004) 에 조사된다. 시료 (1004) 에서 반사된 광은, 렌즈 (1003), 1/4 파장판 (1002), 하프 미러 (1001) 를 투과하고, 렌즈 (1005) 에 의해 집속되어 센서 (1006) 에 입사된다. 이로써, 제 1 광학 화상을 얻을 수 있다. 1/4 파장판 (1002) 의 각도를 변경함으로써, 입사되는 광과 1/4 파장판 (1002) 의 기준축을 변경하여, 편광 방향을 임의로 변경할 수 있다. 따라서, 제 1 광학 화상을 얻었을 때의 1/4 파장판 (1002) 의 각도와는 상이한 각도로 하여, 시료 (1004) 에서 반사된 광을 센서 (1006) 에 입사시켜 제 2 광학 화상을 얻는다. 또한, 시료 (1004) 는 도 1 의 시료 (1) 에, 센서 (1006) 는 도 1 의 화상 센서 (105) 에 각각 대응시킬 수 있다.

제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상을 취득한 후에는, 이들에 대하여 보정 처리를 실시한다 (단계 2). 구체적으로는, 도 1 의 장치 (100) 에 있어서, 광학 조건을 변경하여 촬상된 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상이 센서 회로 (106) 로부터 화상 처리 회로 (108) 로 보내진다.

화상 처리 회로 (108) 에서 보정을 실시하는 이유는 이하와 같다.

단계 1 에서 얻어진 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에는, 베이스 패턴 노이즈 이외의 노이즈도 포함되어 있다. 예를 들어, 화상 센서의 화이트 노이즈가 있다.

또, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상은 상이한 조건에 의해 얻어진 화상이므로, 동일한 패턴을 촬상한 것이라도 이들의 이미지 프로파일은 상이한 것이 된다. 또한, 서로 상이한 위치 변형이 발생했을 가능성도 있다. 따라서, 2 개의 이미지 프로파일이 동일해지는 보정이나, 위치 변형에 대한 보정도 필요해진다.

상기 보정의 구체예로는, 다음과 같은 것을 들 수 있다.

<노이즈 필터>

광학계는, 공간 주파수 필터로 생각되며, 어느 주파수 이상의 주파수 대역에 있어서의 신호를 감쇠시킨다. 이 때문에, 주파수가 높은 신호의 대부분은 노이즈, 구체적으로는 화이트 노이즈로 생각된다. 한편, 광학 화상에 있어서는, 낮은 주파수의 매우 완만한 변동이 보여지는 경우가 있다. 이러한 고주파의 성분이나 저주파의 성분은, 노이즈 필터를 사용함으로써 감쇠시킬 수 있다. 노이즈 필터로는, 예를 들어, 평균화 필터나 밴드 패스 필터 등을 들 수 있다.

평균화 필터는, 주목 화소와 그 주변의 화소에 대해 그것들의 휘도값을 평균화하고, 얻어진 값을 화상의 휘도값으로 하는 것이다.

예를 들어, 512 화소 × 512 화소로 이루어지는 광학 화상에 있어서, 각 화소에 0 계조 내지 255 계조 중 어느 값이 부여된 것으로 한다. 또, 광학 화상의 표시는 그레이 스케일에 의한 것으로 한다.

광학 화상 A 의 i 행 j 열의 화소를 A (i, j) 로 나타내는 것으로 하면, 평균화 처리 후의 화소 A' 는 식 (1) 로 나타낸다.

한편, 밴드 패스 필터는, 저주파수 성분과 고주파 성분을 감쇠시켜, 일정한 대역의 주파수 성분만을 통과시키는 것이다. 광학 화상 A 의 i 행 j 열의 화소를 A (i, j) 로 나타내는 것으로 하면, 밴드 패스 필터에 의한 처리 후의 화소 A' 는, 예를 들어, 식 (2) 로 나타낸다.

<콘볼루션 필터>

콘볼루션 필터는, 제 1 광학 화상의 이미지 프로파일과 제 2 광학 화상의 이미지 프로파일이 일치하도록 하는 것이다. 2 개의 이미지 프로파일의 차이는, 광학적으로는 PSF (Point Spread Function) 의 차이로 해석된다. 그래서, PSF 를 모방한 필터, 즉, 콘볼루션 필터에 의한 보정 처리를 실시함으로써, 2 개의 광학 화상을 어느 정도까지 일치시킬 수 있다.

광학 화상 A 의 i 행 j 열의 화소를 A (i, j) 로 나타내는 것으로 하면, 콘볼루션 필터에 의한 처리 후의 화소 A' 는, 예를 들어 식 (3) 으로 나타낸다. 또한, PSF 의 값은 소정값으로 할 수 있는데, 필터 처리 후의 화상의 차이가 최소가 되는 값을 화상마다 추정할 수도 있다. 그 경우의 추정 방법으로는, 최소 이승법 또는 최우법 (最尤法) 등을 들 수 있다.

<변형 보정>

제 2 광학 화상은 제 1 광학 화상과 상이한 광학 조건으로 취득되기 때문에, 이들 광학 화상에는 서로 상이한 위치 변형이 발생했을 가능성이 있다. 그래서, 이러한 변형이 발생한 경우에는, 예를 들어, 광학 화상의 면 내에 있어서의 변형량, 구체적으로는 위치의 이동량을 선형으로 보정한다.

예를 들어, 광학 화상에 있어서의 각 화소 (i, j) 의 변형량 벡터 D (i, j) 는, 식 (4) 로 나타낸다. 또한, (a₁ ＋ b₁i ＋ c₁j) 는 화상의 횡방향 (행 방향) 의 변형량을, (a₂ ＋ b₂j ＋ c₂i) 는 종방향 (열 방향) 의 변형량을 각각 나타낸다. 또, a₁, b₁, c₁, a₂, b₂, c₂ 는 각각 1 차의 변형을 나타내는 계수이다. 이들은 고정값으로서 설정할 수도 있고, 화상마다 추정할 수도 있다.

상기와 같이 하여 얻어진 변형량 벡터 D 에 따라, 각 광학 화상에 있어서의 각 화소를 이동시키는 처리를 실시한다. 또한, 서브 화소 단위 (1 화소 미만) 의 이동은, 보간 처리에 의해 구한 값에 따라 실시한다. 보완 처리로는, 예를 들어, 바이큐빅 보간을 사용할 수 있다.

또한, 단계 2 에 있어서는, 상기 보정 외에, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 있어서의 화소 간의 다이나믹 레인지를 맞추는 보정이나, 계조 반전 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

<다이나믹 레인지 보정>

제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 다이나믹 레인지, 즉, 각 광학 화상에 있어서의 식별 가능한 신호의 최소값과 최대값의 비율을 맞추기 위한 보정을 실시한다. 구체적으로는, 제 1 광학 화상 또는 제 2 광학 화상에 대하여 소정의 계수를 곱한다. 예를 들어, 광학 화상 A 에 계수 k 를 곱하여, 광학 화상 A' ＝ kA 를 얻는다. 광학 화상 A' 는 다이나믹 레인지 보정 후의 광학 화상이다. 계수 k 는 미리 정해진 고정값으로 할 수 있다. 또, 제 1 광학 화상 및 제 2 광학 화상을 취득할 때마다 최적의 계수 k 를 구해도 된다. 여기서, 계수 k 를 구하는 방법으로는, 예를 들어, 제 1 광학 화상의 계조값의 히스토그램과 제 2 광학 화상의 계조값의 히스토그램의 차이나, 이들 광학 화상의 분산 또는 표준 편차의 차이를 최소로 하는 방법 등을 들 수 있다.

<계조 반전>

제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상 간에 부 (負) 의 상관이 있는 경우, 제 2 광학 화상의 계조는 제 1 광학 화상의 계조를 흑백 반전한 것이 된다. 후술하는 광학 화상의 위치 맞춤이나, 광학 화상끼리의 비교를 용이하게 하려면, 어느 일방의 광학 화상의 계조를 반전시켜 다른 광학 화상과 맞추는 것이 바람직하다.

예를 들어, 각 화소에 0 계조 내지 255 계조 중 어느 값이 부여된다고 하면, 광학 화상 A 의 계조를 반전시킨 광학 회상 A' 를 얻으려면,

로 하면 된다.

상기와 같이 하여, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 보정 처리를 실시한 후에는, 도 1 의 화상 처리 회로 (108) 에 있어서, 이들 광학 화상의 위치 맞춤을 실시한다 (단계 3).

본 실시형태에서는, 베이스 패턴 노이즈를 사용하여 위치 맞춤을 실시한다. 구체적으로는, 제 1 광학 화상 및 제 2 광학 화상 중 어느 일방을 기준으로 하여, 타방의 광학 화상의 위치를 조금씩 시프트시킨다. 그리고, 각 위치에 있어서의 화소의 계조값에 대해, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 계조값의 상관, 구체적으로는 베이스 패턴 노이즈의 상관을 조사한다. 상관이 가장 높아질 때의 시프트량이 최적의 위치 맞춤량이 되므로, 이 시프트량을 사용하여 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 위치 맞춤을 실시할 수 있다. 요컨대, 이 방법에 의하면, 광학계의 해상 한계 이하의 치수의 패턴끼리를 위치 맞춤할 수 있다.

상관을 평가하는 지표로는, 예를 들어, 다음과 같은 것을 들 수 있다.

<공분산>

2 개의 변수 (양적 (量的) 과 양적), 즉, 2 개의 벡터 간의 공변동의 크기를 나타내는 지표이다. 일반적으로, 데이터가 (x₁, y₁), (x₂, y₂), …, (x_n, y_n) 으로 부여되었을 때의 공분산은 식 (5) 로 나타낸다.

2 개의 변수가 일방이 클수록 타방도 크다는 관계에 있으면, 공분산은 정(正) 이 된다. 반대로, 일방이 클수록 타방이 작다는 관계에 있으면, 공분산은 부가 된다. 또, 2 개의 변수 간에 공변 관계가 없는 경우, 공분산은 0 에 가까워진다. 요컨대, 식 (5) 에 있어서, x_i 가 평균보다 크고, y_i 도 평균보다 크면,

의 값은 정이 된다. x_i 가 평균보다 작고, y_i 도 평균보다 작은 경우에도 동일하다. 한편, x_i 가 평균보다 크고, y_i 가 평균보다 작은 경우에는,

의 값은 부가 된다. x_i 가 평균보다 작고, y_i 가 평균보다 큰 경우에도 동일하다. 그리고, 정이 되는 공분산의 수가 많을수록, 요컨대, 공분산의 값이 클수록, x 와 y 는 동일한 방향으로 공변동되었다고 할 수 있고, 부가 되는 공분산의 수가 많을수록, 요컨대, 공분산의 값이 작을수록, x 와 y 는 역방향으로 공변동되었다고 할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에 있어서, 제 1 광학 화상의 계조가 제 2 광학 화상의 계조를 반전한 것인 경우, 공분산의 부호는 부가 된다.

예를 들어, 제 1 광학 화상 A 와 제 2 광학 화상 B 를 벡터 표기하여, (V1, V2) 로 한다. 이 때, V1 과 V2 는 각각 식 (6) 과 식 (7) 로 나타낸다. 화상은 정방형으로 하고, N 은 화상의 사이즈를 나타낸다.

벡터 V1 과 벡터 V2 간의 공분산 CV 는 식 (8) 로 나타낸다. 여기서, mean(x) 는 x 의 평균값이다. 공분산 CV 의 절대값이 가장 커질 때, V1 과 V2 의 상관성은 가장 높아진다. 즉, 이 때의 제 2 광학 화상의 시프트량이 최적의 값이며, 본 실시형태에서는, 이 시프트량으로 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상을 위치 맞춤한다.

또, 공분산 CV 는 식 (9) 와 같이도 나타낸다.

식 (9) 에 있어서, mean(V1), mean(V2) 는 모두 화상 전체의 평균값이다. 이 때문에, 화상을 시프트시켜도 이들 값은 변함없다고 생각할 수 있다. 따라서, 식 (9) 에 있어서, 제 1 항의 V1 과 V2 의 내적을 최대화 또는 최소화함으로써도, V1 과 V2 의 상관성이 가장 높아지는 공분산 CV 의 값을 알아낼 수 있다. 그리고, 이 때의 제 2 광학 화상의 시프트량으로 제 2 광학 화상은 제 1 광학 화상과 위치 맞춤된다.

<상관 계수>

상관 계수는, 2 개의 변수 간 (양적과 양적), 즉, 2 개의 벡터 간의 상호 관계를 나타내는 지표이다. 상관 계수 CC 는 식 (10) 으로 부여된다. 또한, 식 (10) 에 있어서, std(x) 는 x 의 표준 편차를 나타낸다.

상관 계수도, 공분산과 동일하게 2 개의 광학 화상의 상관을 나타내는 양이 얻어지지만, 결과가 -1 ∼ 1 사이로 규격화되므로, 공분산보다 취급하기 쉽다는 이점이 있다. 상관 계수를 사용하는 경우에도, 공분산과 동일하게 그 절대값이 최대가 되는 제 2 광학 화상의 시프트량을 구한다. 그리고, 이 시프트량에 기초하여, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 위치 맞춤을 한다.

표 1 은, 광학 조건 Ⅰ 로 취득한 제 1 광학 화상의 계조값과 광학 조건 Ⅱ 로 취득한 제 2 광학 화상의 계조값에 대해, 이들의 상관 계수를 조사한 것이다. 또한, 광학 조건 Ⅰ 및 Ⅱ 는 단계 1 에서 서술한 예에서 선택할 수 있다.

표 1 에 있어서, X 시프트란, 제 1 광학 화상에 대한 제 2 광학 화상의 X 방향에 있어서의 시프트량을 화소 단위로 나타낸 것이다. 또, Y 시프트란, 제 1 광학 화상에 대한 제 2 광학 화상의 Y 방향에 있어서의 시프트량을 화소 단위로 나타낸 것이다.

표 1 로부터, 상관 계수의 절대값이 최대가 되는 것은 X 시프트 및 Y 시프트가 모두 0 일 때이다. 따라서, 이 경우, 제 1 광학 화상에 대한 제 2 광학 화상의 X 방향의 시프트량과 Y 방향의 시프트량을 모두 0 으로 하였을 때, 이들 화상의 위치가 가장 맞게 된다.

<차이의 제곱합 및 절대값합>

제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 차이의 제곱합 SSD 또는 절대값합 SAD 를, 식 (11) 또는 식 (12) 를 사용하여 산출한다. 또한, 식 (12) 에 있어서, abs(x) 는 x 의 절대값을 나타낸다.

이어서, 제곱합 SSD 또는 절대값합 SAD 의 값이 최소가 될 때의 시프트량을 구한다. 얻어진 제 2 광학 화상의 시프트량으로 제 2 광학 화상은 제 1 광학 화상과 위치 맞춤된다.

또한, 상기 서술한 단계 2 의 보정은 단계 3 의 후에 실시해도 된다. 즉, 복수의 광학 조건을 사용하여 적어도 2 개의 광학 화상을 취득하고, 이어서, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 위치 맞춤을 실시한 후, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 보정 처리를 실시해도 된다.

이상과 같이 하여, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 위치 맞춤을 실시한 후에는, 이들 화상을 사용하여 시료 (1) 의 결함을 검출한다 (단계 4).

도 1 의 장치 (100) 에서 보면, 화상 처리 회로 (108) 에 의해 보정 처리나 위치 맞춤이 된 광학 화상은, 계조값의 데이터와 함께 결함 검출 회로 (112) 에 보내진다. 결함 검출 회로 (112) 에서는, 화상 처리 회로 (108) 로부터의 데이터를 기초로 시료 (1) 의 결함 검출이 실시된다. 결함 검출의 결과는, 예를 들어, 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

결함 검출 회로 (112) 에 의해 실시되는 결함 검출의 구체적 방법으로는, 예를 들어, 이하와 같은 것을 들 수 있다.

<계조값 공간에 있어서의 클러스터링>

이미 서술한 바와 같이, 광학 화상에서는, 에지 러프니스 등에서 기인하는 계조값의 변동에 의해 광학 화상의 각 화소의 계조값에 편차가 발생한다. 이것이 베이스 패턴 노이즈이다. 한편, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상은 촬상시의 광학 조건이 상이하지만, 동일한 패턴을 촬상한 것이므로, 2 개의 광학 화상의 베이스 패턴 노이즈에는 상관성이 있다. 그래서, 각 광학 화상의 화소를 계조값 공간에 플롯하면, 이들에는 정 또는 부의 상관성이 보여지는 것이다.

여기서, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상이 위치 맞춤되어 있지 않으면, 상관성을 정확하게 평가하기 어렵다. 반대로, 2 개의 광학 화상끼리의 위치가 맞으면, 상관은 가장 높아지는 것이다. 그래서, 단계 3 에서 서술한 바와 같이, 제 2 광학 화상의 위치를 제 1 광학 화상에 대하여 시프트하여, 2 개의 광학 화상의 상관이 가장 높아지는 곳에서 위치 맞춤을 실시한다. 그리고, 이 위치에 있어서의 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 각 화소를 계조값 공간에 나타낸다. 구체적으로는, 이들 광학 화상에 있어서의 동일한 위치의 화소의 계조값을 그 화소의 좌표로서 표현한다.

예를 들어, 좌표 (i, j) 에 있어서의 제 1 광학 화상의 계조값을 A (i, j), 제 2 광학 화상의 계조값을 B (i, j) 로 하면, 이들은 계조값 공간에서는 점 (A (i, j), B (i, j)) 와 같이 나타낸다. 그래서, 모든 화소에 대하여 동일한 것을 실시하고, 얻어진 각 점을 계조값 공간에 플롯한다. 도 4 는 그 일례이다. 도 4 의 횡축은 제 1 광학 화상의 화소 계조값을 나타낸다. 또, 종축은 제 2 광학 화상의 화소 계조값을 나타낸다.

도 4 에 있어서, 주된 데이터 분포를 형성하고 있는 것은, 베이스 패턴 노이즈가 놓여져 있기는 하지만, 결함이 없는 화소의 계조값이다. 또한, 이 예에서는, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상 간에 부의 상관이 있다. 또, 도 4 에는 주된 데이터 분포와는 다른 데이터 분포가 보여진다. 이것은 결함이 있는 화소의 계조값에 대응한다.

이와 같이, 2 개의 광학 화상의 화소를 계조값 공간에 플롯함으로써, 결함이 있는 화소와 결함이 없는 화소를 분리할 수 있다. 즉, 도 4 에 보여지는 바와 같이, 결함이 있는 화소는 주된 데이터 분포의 외측에 플롯된다. 따라서, 이들 화소를 추출함으로써 결함을 검출할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 결함 검출은, 상기 계조값 공간에 있어서의 클러스터링에 한정되는 것이 아니며, 서포트 벡터 머신 (Support Vector Machine : SVM) 이나, 뉴럴 네트워크 (neural network) 등의 기회 학습 알고리즘 등의 수법을 사용해도 된다.

서포트 벡터 머신에는 다양한 수법이 있는데, 예를 들어, 선형 서포트 벡터 머신은, 선형 임계 소자를 사용하여 2 클래스의 패턴 식별기를 구성하는 수법이다.

선형 임계 소자의 예로서, 입력 특징 벡터에 대하여, 식별 함수 (선형 식별 함수)

에 의해 2 값의 출력값을 계산한다. 여기서, w 는 파라미터 벡터이고, b 는 바이어스 파라미터이다. 또, 함수 sign(u) 는, u ＞ 0 일 때 1 을 취하고, u ≤ 0 일 때 -1 을 취하는 부호 함수이다. 이 모델은, 입력 벡터와 파라미터 벡터의 내적과 바이어스 파라미터의 합이 정이면 1 을 출력하고, 부이면 -1 을 출력한다. 이것은, 기하학적으로는 식별 평면에 의해 입력 특징 공간을 2 개로 나누는 것에 상당한다.

예를 들어, N 개의 특징 벡터 x₁, …, x_N 과, 각 특징 벡터에 대응하는 정해 (正解) 의 클래스 라벨 t₁, …, t_N 이 부여된 것으로 한다. 또, 이들 특징 벡터는 선형 분리 가능한 것으로 한다. 요컨대, 선형 임계 소자의 파라미터를 잘 조정함으로써, 특징 벡터를 오류없이 나눌 수 있는 것으로 가정한다. 여기서, 일반적으로는 특징 벡터를 오류없이 나누는 파라미터는 일의적으로는 결정할 수 없다. 서포트 벡터 머신에서는, 가장 가까운 특징 벡터와의 사이의 마진이 최대가 되는 식별 평면이 구해진다.

특징 벡터가 선형 분리 가능한 경우,

를 만족시키는 파라미터가 존재한다. 이것은,

로 나타내는 2 장의 초평면에 의해 특징 벡터가 완전히 분리되어 있고, 2 장의 초평면 간에는 특징 벡터가 1 개도 존재하지 않음을 나타내고 있다. 이 때, 식별 평면과 이들 초평면의 거리 (마진과 크기) 는

가 된다. 따라서, 마진을 최대로 하는 파라미터 w 와 b 를 구한다는 것은, 제약 조건

하에서, 목적 함수

를 최소로 하는 파라미터를 구하는 것과 등가가 된다.

또, 결함은 상관 직선으로부터의 거리를 구하여 검출할 수도 있다.

예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같은 계조값 공간으로의 플롯에 있어서, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 상관이 있는 경우에는, 회귀 직선 등의 근사 직선을 그릴 수 있다. 도 5 는 근사 직선을 나타낸 것이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 근사 직선으로부터 법선 방향으로 각 점 (A (i, j), B (i, j)) 까지의 거리를 구하고, 그 값이 소정값을 초과한 화소를 결함이 있는 화소로 판정한다.

또한, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 차이에 상당하는 화상 (차이 화상) 을 사용하여 결함을 검출할 수도 있다. 구체적으로는, 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.

상기 단계 1 에서 서술한 바와 같이, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상을 취득한 후에는, 단계 2 에서 이들 광학 화상에 대하여 보정 처리를 실시한다. 다음으로, 단계 3 에서 서술한 바와 같이, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상의 위치 맞춤을 실시한다. 이 때, 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 있어서의 화소 간의 다이나믹 레인지를 맞추는 보정이나, 계조 반전 처리도 실시하도록 한다. 또, 화상끼리의 상관을 높이기 위해, 위치 맞춤을 실시한 후에 단계 2 의 콘볼루션 보정을 실시할 수도 있다. 이어서, 단계 4 에 있어서, 제 1 광학 화상으로부터 제 2 광학 화상을 빼서, 이들의 차이 화상을 생성한다. 얻어진 차이 화상에 있어서, 제 1 광학 화상의 각 화소와 제 2 광학 화상의 각 화소의 차이의 평균값과 각 화소의 차이를 구한다. 그리고, 이러한 차이의 절대값이 소정값을 초과한 화소를 결함이 있는 화소로 판정한다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 결함 검출 방법에 의하면, 해상 한계 이하의 치수의 패턴이어도 결함을 검출할 수 있다. 이 방법에 의하면, 예를 들어, 라인·앤드·스페이스 패턴에 있어서, 라인의 일부가 불연속으로 되어 있는 결함 등을 검출할 수 있다.

또, 본 실시형태의 결함 검출 방법에서는, 시료의 광학 화상을 취득하기 위한 관찰 광학계에 있어서, 광원으로부터 출사되는 광에 DUV (Deep Ultraviolet radiation : 원자외) 광을 사용할 수 있다. 따라서, EB (Electron Beam : 전자빔) 를 광원에 사용한 경우와 비교하여, 스루풋의 저하를 일으키지 않고 결함 검출을 실시할 수 있다.

본 발명의 특징과 이점은 다음과 같이 정리된다.

본 발명에 의하면, 미세한 패턴의 결함을 검출할 수 있는 결함 검출 방법이 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는 제 1 광학 화상과 제 2 광학 화상에 대해 서술하였지만, 광학 화상은 복수 있으면 되며, 제 3 광학 화상이나 제 4 광학 화상 등을 취득하고, 이들을 사용하여 결함 검출을 실시해도 된다. 광학 화상이 많아질수록 결함 검출의 정밀도는 향상되지만, 보정이나 위치 맞춤 등의 처리에 필요한 시간이 길어지므로, 이들을 비교 고려하여 적당한 수의 광학 화상을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 실시형태에서는, 장치 구성이나 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분에 대한 기재를 생략하였지만, 필요하다고 여겨지는 장치 구성이나 제어 수법을 적절히 선택하여 사용할 수 있음은 말할 필요도 없다. 그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 평가 방법 및 패턴 평가 장치는 본 발명의 범위에 포함된다.

1, 1004 : 시료
3 : XY 테이블
5 : 광원
6, 8, 104, 1003, 1005 : 렌즈
7 : 미러
20₁, 20₂, 20₃, 20₄ : 프레임
100 : 장치
105 : 화상 센서
106 : 센서 회로
107 : 위치 회로
108 : 화상 처리 회로
109 : 자기 디스크 장치
110 : 제어 계산기
112 : 결함 검출 회로
113 : 오토로더 제어 회로
114 : 테이블 제어 회로
115 : 네트워크 인터페이스
116 : 플렉시블 디스크 장치
117 : 액정 디스플레이
118 : 패턴 모니터
119 : 프린터
120 : 버스
122 : 레이저 측장 시스템
130 : 오토로더
1001 : 하프 미러
1002 : 1/4 파장판
1006 : 센서

Claims (12)

1. 광학계를 구성하는 광원으로부터의 광을 조사하여, 상기 광학계의 해상도 이하의 치수의 반복 패턴을 갖는 시료의 광학 화상을, 상기 광학계의 조건을 변경하며 복수 취득하는 공정과,
   상기 복수의 광학 화상에 대해, 노이즈 필터 및 콘볼루션 필터 중 적어도 일방을 사용한 보정 처리를 실시하는 공정과,
   상기 복수의 광학 화상 중 어느 것을 기준으로 하여 다른 광학 화상의 위치를 시프트하고, 상기 다른 광학 화상의 시프트량과, 상기 복수의 광학 화상끼리에 있어서의 계조값의 상관 변화와의 관계를 구하고, 상기 상관이 가장 높아질 때의 상기 시프트량을 기초로 상기 복수의 광학 화상의 위치 맞춤을 실시하는 공정과,
   상기 위치 맞춤 후의 상기 복수의 광학 화상을 사용하여 상기 시료의 결함 검출을 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결함 검출을 실시하는 공정은, 상기 복수의 광학 화상의 각 화소를 계조값 공간에 플롯하고, 결함이 있는 화소와 결함이 없는 화소를 분리하는 공정인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 결함이 있는 화소와 결함이 없는 화소를 분리하는 공정은, 상기 계조값 공간에 있어서의 상기 각 화소의 클러스터링, 상기 복수의 광학 화상의 상관 직선에서 상기 각 화소까지의 거리, 및 상기 복수의 광학 화상의 차이 화상 중 적어도 1 개를 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상관은, 상기 복수의 광학 화상끼리의 공분산, 상기 복수의 광학 화상끼리의 상관 계수, 상기 복수의 광학 화상의 차이의 제곱합 및 상기 복수의 광학 화상의 절대값합 중 적어도 1 개를 사용하여 평가되는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 광학 화상은, 상기 광원으로부터의 광이 상기 시료를 투과하여 촬상된 광학 화상과, 상기 광원으로부터의 광이 상기 시료에서 반사되어 촬상된 광학 화상인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 광학 화상은, 상기 광학계와 상기 시료의 초점 위치를 변경하며 촬상된 것인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 광학 화상은, 상기 광학계를 명시야로 하여 촬상된 광학 화상과, 상기 광학계를 암시야로 하여 촬상된 광학 화상인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 광학 화상은, 상기 광원으로부터의 광의 편광 상태를 변경하며 촬상된 것인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 광학 화상끼리의 다이나믹 레인지를 맞추는 보정을 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광학 화상의 계조값의 극성을 반전시키는 보정을 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광학 화상의 이미지면 변형을 보정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 광은, DUV (Deep Ultraviolet radiation) 광인 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.

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