(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121593
(43)【公開日】2024-09-06
(54)【発明の名称】パターン検査装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/956 20060101AFI20240830BHJP
G01N 21/84 20060101ALI20240830BHJP
【ＦＩ】
G01N21/956 A
G01N21/84 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023028773
(22)【出願日】2023-02-27
(71)【出願人】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】井上 貴文
【テーマコード（参考）】
2G051
【Ｆターム（参考）】
2G051AA56
2G051AB02
2G051AC21
2G051BA05
2G051CA03
2G051DA08
2G051DA20
(57)【要約】
【課題】 試料の同じ位置に光が当たり続けることを抑制する。
【解決手段】 一実施形態によるパターン検査装置は、試料が載置されるステージと、試料に向けて光を照射する光源と、光に基づいて、試料の検査画像を取得する撮影機構と、ステージの位置を制御する、ステージ制御回路と、撮影機構によって取得された検査画像と、試料が有するパターンを記述するデータに基づく参照画像又は別の検査画像と、を比較する比較回路と、ステージ制御回路によって所定の位置へ制御されたステージ上の試料の第１領域の検査画像の取得の終了から、試料の第２領域の検査画像の取得の開始までの間、試料の同じ位置に光が当たり続けない状態を維持する制御部と、を含む。
【選択図】 図１
【解決手段】 一実施形態によるパターン検査装置は、試料が載置されるステージと、試料に向けて光を照射する光源と、光に基づいて、試料の検査画像を取得する撮影機構と、ステージの位置を制御する、ステージ制御回路と、撮影機構によって取得された検査画像と、試料が有するパターンを記述するデータに基づく参照画像又は別の検査画像と、を比較する比較回路と、ステージ制御回路によって所定の位置へ制御されたステージ上の試料の第１領域の検査画像の取得の終了から、試料の第２領域の検査画像の取得の開始までの間、試料の同じ位置に光が当たり続けない状態を維持する制御部と、を含む。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料が載置されるステージと、
前記試料に向けて光を照射する光源と
前記光に基づいて、前記試料の検査画像を取得する撮影機構と、
前記ステージの位置を制御する、ステージ制御回路と、
前記撮影機構によって取得された前記検査画像と、前記試料が有するパターンを記述するデータに基づく参照画像又は別の検査画像と、を比較する比較回路と、
前記ステージ制御回路によって所定の位置へ制御された前記ステージ上の前記試料の第１領域の検査画像の取得の終了から、前記試料の第２領域の検査画像の取得の開始までの間、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態を維持する制御部と、
を備えるパターン検査装置。
前記試料に向けて光を照射する光源と
前記光に基づいて、前記試料の検査画像を取得する撮影機構と、
前記ステージの位置を制御する、ステージ制御回路と、
前記撮影機構によって取得された前記検査画像と、前記試料が有するパターンを記述するデータに基づく参照画像又は別の検査画像と、を比較する比較回路と、
前記ステージ制御回路によって所定の位置へ制御された前記ステージ上の前記試料の第１領域の検査画像の取得の終了から、前記試料の第２領域の検査画像の取得の開始までの間、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態を維持する制御部と、
を備えるパターン検査装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記試料の前記第１領域の前記検査画像の前記取得の終了から、前記比較回路が比較を開始できる状態になるまでの間、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態を維持する、
請求項１に記載のパターン検査装置。
請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記試料の前記第１領域の前記検査画像の前記取得の終了後、前記比較回路が比較を開始できない状態を第１期間に亘って維持すると、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態を開始する、
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
【請求項4】
前記光源と前記ステージとの間に位置できるシャッターをさらに備え、
前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態の間、前記制御部は、前記シャッターを前記光源と前記ステージとの間に維持するように前記シャッターを制御する、
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態の間、前記制御部は、前記シャッターを前記光源と前記ステージとの間に維持するように前記シャッターを制御する、
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
【請求項5】
前記ステージ制御回路は、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態の間、前記ステージを続けて又は散発的に移動する、
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
【請求項6】
前記ステージ制御回路は、前記試料の同じ位置に前記光が当たり続けない状態の間、前記試料の外側に前記光が当たり続ける位置に前記ステージを維持する、
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
請求項１又は２に記載のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、パターン検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造工程では、露光装置を用いて、半導体基板（「ウェハ」とも称される）の上方に形成された感光材層（レジスト）にパターンが転写され、感光材層を使用したエッチング工程によって絶縁体及び導電帯等の微細なパターンが形成される。転写のために、マスク又はレチクルが用いられる。マスクは、絶縁体及び導電体に転写されるパターンの原画パターンを有する。絶縁体及び導電体に微細なパターンを形成するために、マスクの原画パターンも微細であることが要求される。このため、マスクのパターン検査装置は、微細な原画パターンでの欠陥を検出できることを求められる。
【0003】
検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィ用の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とを比較すること、あるいは光学画像と試料上の同一パターンを撮像した別の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、「die to die（ダイ－ダイ）検査」や、「die to database（ダイ－データベース）検査」がある。ダイ－ダイ検査では、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が比較される。ダイ－データベース検査では、マスクのパターンを定義するＣＡＤ（Computer-Aided Design）データが、マスクにパターンが描画される時に描画装置に入力される装置入力フォーマットに変換されることによって得られる描画データ（設計データ）が検査装置に入力され、設計データに基づいて設計画像（参照画像）が生成され、参照画像とパターンを撮像した光学画像とが比較される。
【0004】
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され、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、試料の検査対象の領域の全体が仮想的に分割されることにより定義される複数の領域が使用される。撮影及び比較は、このような領域ごとに行われ、複数の領域の検査画像が次々に取得されるとともに、取得された検査画像についての比較が次々に行われる。また、撮影及び比較は、複数の領域に対して並行して行われ得る。画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとが適切なアルゴリズムに従って比較され、許容内に入らない場合には、パターンが欠陥を有すると判定される。
【0005】
ここでのマスクの撮影は、光を使用し、マスクを光で走査しながら照射するとともにマスクを透過した光を検出することも含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２１－１１０５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
パターン検査装置の状態によっては、光の走査が停止せざるを得ない場合がある。この場合、光の走査が再開されるまでの間、試料の同じ位置に光が当たり続ける。これは、試料のうちの光を受け続ける位置にダメージを起こし得る。なお、光源は、試料への光の照射を停止するために短時間に亘ってオフされた後にオンと同時に光の射出を再開するような動作を行えない。
【0008】
よって、試料の同じ位置に光が当たり続けることよって試料にダメージが生じることを抑制するパターン検査装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
一実施形態によるパターン検査装置は、試料が載置されるステージと、上記試料に向けて光を照射する光源と、上記光に基づいて、上記試料の検査画像を取得する撮影機構と、上記ステージの位置を制御する、ステージ制御回路と、上記撮影機構によって取得された上記検査画像と、上記試料が有するパターンを記述するデータに基づく参照画像又は別の検査画像と、を比較する比較回路と、上記ステージ制御回路によって所定の位置へ制御されたステージ上の上記試料の第１領域の検査画像の取得の終了から、上記試料の第２領域の検査画像の取得の開始までの間、上記試料の同じ位置に光が当たり続けない状態を維持する制御部と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に実施形態が図面を参照して記述される。或る実施形態での略同一の機能及び構成を有する複数の構成要素は、互いに区別されるために、参照符号の末尾にさらなる数字又は文字が付加される場合がある。
【0012】
１．第１実施形態
第１実施形態のパターン検査装置について、記述される。以下、第１実施形態のパターン検査装置が検査画像として受光素子（フォトダイオード）を用いた光学画像を取得する場合について記述される。しかしながら、パターン検査装置は、検査画像として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた電子線画像を取得してもよい。第１実施形態のパターン検査装置は、ダイ－ダイ検査及びダイ－データベース検査のいずれにも適用されることが可能である。
第１実施形態のパターン検査装置について、記述される。以下、第１実施形態のパターン検査装置が検査画像として受光素子（フォトダイオード）を用いた光学画像を取得する場合について記述される。しかしながら、パターン検査装置は、検査画像として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた電子線画像を取得してもよい。第１実施形態のパターン検査装置は、ダイ－ダイ検査及びダイ－データベース検査のいずれにも適用されることが可能である。
【0013】
【0014】
撮影機構１０は、光を試料５に照射し、試料５を透過する光を検出することによって、試料５の画像を取得する。制御機構２０は、撮影機構１０を制御する。
【0015】
試料５は、板状の形状を有し、幾何学形状のパターン（図形）を有する。試料５の例は、マスク、ウェハ（半導体基板）、及び液晶表示装置に使用される基板を含む。
【0016】
撮影機構１０は、ステージ１００、光源１０１、ステージ駆動機構１０２、シャッター１０３、シャッター駆動機構１０４、レンズ１０７及び１０８、フォトダイオードアレイ１１２、センサ回路１１３、レーザー測長システム１１４、並びにオートローダ１１５を含む。
【0017】
ステージ１００の上には、試料５が載置される。ステージ１００は、試料５を実質的に水平に保持した状態で、ステージ１００の表面（試料５が載置される面）に平行かつ互いに直交するｘ軸及びｙ軸に沿って移動できる。ステージ１００はまた、ステージ１００の表面に垂直なｚ軸に沿って移動できる。ステージ１００は、さらに、ｚ軸を中心としてｘｙ平面に沿って回転できるようになっていてもよい。
【0018】
ステージ駆動機構１０２は、ステージ１００をｘ軸及びｙ軸に沿って移動するための機構である。ステージ駆動機構１０２は、ｘ軸モータ１２０及びｙ軸モータ１２１を含む。ｘ軸モータ１２０は、ステージ１００をｘ軸に沿って移動する。ｙ軸モータ１２１は、ステージ１００をｙ軸に沿って移動する。
【0019】
光源１０１は、光を放射する。光は、例えば、紫外線である。
【0020】
シャッター１０３は、光源１０１からの光を遮ることができる。シャッター１０３は、例えば、板状の形状を有し、光を吸収する素材からなる。シャッター１０３は、光源１０１と、後述のレンズ１０７との間を含む領域に位置し、ｘ軸及び（又は）ｙ軸に沿って移動することができる。シャッター１０３は開閉されることができる。すなわち、シャッター１０３は、光源１０１からの光の光路と交わる位置と、光源１０１からの光の光路と交わらない位置と、の間をｘ軸及び(又は)ｙ軸に沿って移動できる。シャッター１０３が閉じている間、シャッター１０３は、光源１０１とレンズ１０７との間に位置し、光を遮る。シャッター１０３が開いている間、シャッター１０３は光源１０１からの光の光路と交わる位置に位置せず、光はレンズ１０７に到達する。一方。試料５の画像が取得されている間、シャッター１０３は開いている。
【0021】
シャッター駆動機構１０４は、シャッター１０３をｘ軸及び(又は)ｙ軸に沿って移動させる。
【0022】
レンズ１０７は、光源１０１からのシャッター１０３を試料５の表面（光源１０１と面する面）上に集束させる。レンズ１０７は、光源１０１とステージ１００の間に位置する。
【0023】
レンズ１０８は、試料５を透過した光を、フォトダイオードアレイ１１２の上に結像させる。レンズ１０８は、ステージ１００とフォトダイオードアレイ１１２の間に位置する。
【0024】
フォトダイオードアレイ１１２は、受け取った光に基づく、アナログの電気信号を生成する。フォトダイオードアレイ１１２は、生成された電気信号をセンサ回路１１３に送信する。具体的には、フォトダイオードアレイ１１２は、画像センサを含む。画像センサの例は、一列に並べられたＣＣＤ（Charge-coupled Device）カメラを含んだラインセンサを含む。ラインセンサの例は、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを含む。
【0025】
センサ回路１１３は、フォトダイオードアレイ１１２から受信したアナログ電気信号をデジタル信号に変換する。センサ回路１１３は、デジタル信号に基づいて、光学画像を示すデータ(光学画像データ)を生成する。センサ回路１１３は、光学画像データを出力する。光学画像は、試料５のパターンに基づく。光学画像は、光学画像が取得された対象の領域（撮影領域）をｘｙ面に沿って分割することによって得られる各画素の輝度を階調値で表現する。例えば、階調値が８ビットデータで表される場合、各画素の画素値は、０以上２５５以下の範囲にある階調値を有する。試料５の光学画像は、以下、検査画像と称される場合がある。
【0026】
レーザー測長システム１１４は、ステージ１００のｘ軸上での位置及びｙ軸上での位置を測定する。ステージ１００のｘ軸上での位置及びｙ軸上での位置は、以下、ステージ位置と称される場合がある。レーザー測長システム１１４は、ステージ位置を示すデータ（ステージ位置データ）を出力する。
【0027】
オートローダ１１５は、複数の試料５を保持し、検査対象の１つの試料５をステージ１００上に移動する。また、オートローダ１１５は、検査画像の取得が終了した試料５をステージ１００上から、オートローダ１１５中に移動する。
【0028】
制御機構２０は、制御計算機（制御部）２００、記憶装置２０１、表示装置２０２、入力装置２０３、通信装置２０４、オートローダ制御回路２０５、光源制御回路２０６、シャッター制御回路２０７、ステージ制御回路２０８、参照画像生成回路２０９、比較回路２１０、及び位置回路２１１を含む。これらは、バスを介して互いに接続されている。
【0029】
オートローダ制御回路２０５、光源制御回路２０６、シャッター制御回路２０７、ステージ制御回路２０８、参照画像生成回路２０９、比較回路２１０、及び位置回路２１１の１つ又は複数は、制御計算機（制御部）２００によって実行されるプログラムによって構成されてもよい。すなわち、制御計算機（制御部）２００によってプログラムが実行されることによって、これらの回路の１つ又は複数が実現される。オートローダ制御回路２０５、光源制御回路２０６、シャッター制御回路２０７、ステージ制御回路２０８、参照画像生成回路２０９、比較回路２１０、及び位置回路２１１は、制御計算機（制御部）２００が備えるハードウェアまたはファームウェアによって実現されてもよいし、制御計算機（制御部）２００によって制御される個別の回路によって実現されてもよい。以下の記述は、これらの回路が、制御計算機（制御部）２００によって実行されるプログラムに基づいて、その機能が実現される例に基づく。
【0030】
制御計算機（制御部）２００は、パターン検査装置１の全体を制御する。より具体的には、制御計算機（制御部）２００は、記憶装置２０１、表示装置２０２、入力装置２０３、通信装置２０４、オートローダ制御回路２０５、光源制御回路２０６、シャッター制御回路２０７、ステージ制御回路２０８、参照画像生成回路２０９、比較回路２１０、及び位置回路２１１を制御する。
【0031】
制御計算機（制御部）２００は、撮影機構１０を制御して、試料５の光学画像を取得する。制御計算機（制御部）２００は、制御機構２０を制御して、参照画像を生成する。制御計算機（制御部）２００は、光学画像と参照画像とを比較して、試料５のパターンを検査する。
【0032】
制御計算機（制御部）２００は、待機時間計測回路２００１及び比較回路判断回路２００２を含む。待機時間計測回路２００１は、時間を計測し、例えば、処理の中断の開始からの時間を計測する。比較回路判断回路２００２は、比較回路２１０が使用可能な状態であるかを判断する。
【0033】
制御計算機（制御部）２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。ＣＰＵは、例えば、後述の検査プログラム２２３を実行する。制御計算機（制御部）２００は、例えば、マイクロプロセッサなどのＣＰＵ装置であってもよいし、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置であってもよい。制御計算機（制御部）２００の少なくとも一部の機能が、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Alley）、または、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ:Graphics Processing Unit）等の他の集積回路によって担われてもよい。
【0034】
記憶装置２０１は、パターン検査に関する情報を記憶する。具体的には、記憶装置２０１は、設計データ２２０、検査条件２２１、検査データ２２２、及び検査プログラム２２３等のデータを記憶する。記憶装置２０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び（又は）非一時的な記憶媒体を含む。記憶装置２０１は、外部ストレージとして、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の種々の１又は複数の記憶装置を含んでいてもよい。
【0035】
検査条件２２１は、検査パラメータ及びフィルタ係数などの検査に関する条件、並びに撮影機構１０による撮影の条件を含み得る。
【0036】
検査データ２２２は、参照画像、光学画像、及び検出された欠陥に関するデータを含む。欠陥に関するデータは、欠陥の座標及びサイズ等の情報を含む。
【0037】
検査プログラム２２３は、検査を実行するためのプログラムである。例えば、検査プログラム２２３は、記憶装置２０１によって、非一時的な記憶媒体を使用して記憶される。
【0038】
表示装置２０２は、情報を表示する装置である。表示装置２０２の例は、ＣＲＴ（Cathode-ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、及び有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイを含む。表示装置２０２は、音声を出力する装置を含んでいてもよい。
【0039】
入力装置２０３は、パターン検査装置１の外部からの入力を受け取る装置である。入力装置２０３の例は、キーボード、マウス、タッチパネル、及びボタンスイッチを含む。
【0040】
通信装置２０４は、パターン検査装置１が、パターン検査装置１の外部の装置との間でデータの送受信を行うためにパターン検査装置１をネットワークに接続する。通信装置２０４は、任意の通信規格を使用し得る。例えば、通信装置２０４は、外部装置から設計データを受信し、パターン検査の結果を外部装置に送信する。
【0041】
オートローダ制御回路２０５は、オートローダ１１５の動作を制御する。オートローダ制御回路２０５は、オートローダ１１５を操作して、検査対象の試料５をステージ１００に移動する。また、オートローダ制御回路２０５は、オートローダ１１５を操作して、ステージ１００から試料５を移動する。
【0042】
光源制御回路２０６は、光源１０１を制御する。
【0043】
シャッター制御回路２０７は、シャッター駆動機構１０４を制御する。具体的には、シャッター制御回路２０７は、シャッター駆動機構１０４を駆動制御して、シャッター１０３を所望の位置に移動する。
【0044】
ステージ制御回路２０８は、ステージ駆動機構１０２を制御する。より具体的には、ステージ制御回路２０８は、位置回路２１１を介して、レーザー測長システム１１４から、ステージ位置データを取得する。ステージ制御回路２０８は、ステージの位置データに基づいて、ステージ駆動機構１０２を駆動制御する。
【0045】
参照画像生成回路２０９は、試料５に形成されるパターンを記述する設計データ２２０に基づいて参照画像を生成する。例えば、参照画像生成回路２０９は、設計データ２２０を記憶装置２０１から受け取り、設計データ２２０をパターン毎のデータに展開し、展開されたデータに含まれるパターンの形状を示すコード及びパターンの寸法などを解釈する。参照画像生成回路２０９は、設計データ２２０を、所定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値または多値（例えば、８ｂｉｔ）の画像（展開画像）に展開（変換）する。参照画像生成回路２０９は、展開画像の画素毎に図形が占有する率を演算する。演算された各画素内の図形占有率は、当該画素についての階調値として機能する。参照画像生成回路２０９は、各画素の階調値に基づいて、展開画像のパターンから参照画像を生成する。参照画像生成回路２０９は、生成された参照画像を比較回路２１０及び記憶装置２０１に送信する。
【0046】
比較回路２１０は、試料５のパターンを検査する。すなわち、ダイ－データベース検査の場合、比較回路２１０は、センサ回路１１３から検査画像のデータを受け取る。また、比較回路２１０は、試料５のうちの検査画像が取得された領域のパターンを定義（記述）する設計データから取得された参照画像を、参照画像生成回路２０９から受け取る。比較回路２１０は、検査画像と参照画像とを、或るアルゴリズムを用いて比較する。比較回路２１０は、光学画像の階調値と参照画像の階調値との差が予め設定された閾値を超える画素がある場合、試料５のうちのこの画素に対応する位置に欠陥があると判断する。以下、試料５のうちの検査画像が取得された領域のパターンを定義する設計データから取得された参照画像は、検査画像に「対応する」参照画像と称される場合がある。
【0047】
ダイ－ダイ検査の場合、比較回路２１０は、検査画像が取得された領域を含んだ試料５のうちで、検査画像が取得された領域のパターンと同じパターンを有する領域の検査画像を、例えば、記憶装置２０１から受け取る。検査画像が取得された領域のパターンと同じパターンを有する領域の取得済みの検査画像は、以下、比較対象画像と称される場合がある。比較回路２１０は、検査画像と比較対象画像とを、或るアルゴリズムを用いて比較する。比較回路２１０は、光学画像の階調値と比較対象画像の階調値との差が予め設定された閾値を超える画素がある場合、試料５のうちのこの画素に対応する位置に欠陥があると判断する。
【0048】
位置回路２１１は、レーザー測長システム１１４からステージ位置データを受け取り、ステージ位置データに基づいて、ステージ１００のｘ軸上及びｙ軸上の座標に関する位置データを生成する。
【0049】
図２は、第１実施形態のパターン検査装置１によって検査される試料５の領域の例を示す。試料５は、図示せぬパターンを有する。図２に示されるように、試料５の検査対象の領域は、複数のストライプＳＰを有し、複数のストライプＳＰに仮想的に分割されている。図２は、試料５がＮ＋１個のストライプＳＰ＿０～ＳＰ＿Ｎを有する例を示す。Ｎは正の偶数である。ストライプＳＰは、ｙ軸に沿って延びる四辺形状を有し、試料５のｘｙ面に亘って分布する。ストライプＳＰ＿０～ＳＰ＿Ｎは、この順で、ｙ軸上の座標のより小さい方向（－ｙ方向）に並ぶ。各ストライプＳＰは、試料５のｘ軸に沿って並ぶ２つの端（左端及び右端）のそれぞれの近傍に亘る。ｙ軸に沿って並ぶストライプＳＰは、互いに接する。
【0050】
試料５の画像の取得は、ストライプＳＰごとに行われる。図２は、太線によって、ストライプＳＰの画像が取得される順序の例を示す。まず、ストライプＳＰ＿０の画像が取得される。次に、ストライプＳＰ＿１の画像が取得される。以下、同様にして、ストライプＳＰ＿２～ＳＰ＿Ｎの順に画像が取得される。ｎを０以上Ｎ以下の整数として、例えば、ｎが偶数のストライプＳＰ＿ｎでは、画像の取得は＋ｘ方向に向かって行われる。ｎが奇数のストライプＳＰ＿ｎでは、画像の取得は－ｘ方向に向かって行われる。例えば、各ストライプＳＰはストライプＳＰの延びる方向に並ぶ複数の矩形領域ＲＡに仮想的に分割され、このストライプＳＰについて取得された画像のうちの矩形領域ＲＡの部分ごとに検査画像が生成されることができる。
【0051】
画像の取得の対象の領域の変更は、ステージ１００の移動による相対的な移動によって行われる。すなわち、画像の取得の方向が＋ｘ方向である場合、ステージ１００は－ｘ方向に移動し、画像の取得の方向が－ｘ方向である場合、ステージ１００は＋ｘ方向に移動する。
【0052】
【0053】
比較サブ回路２１００は、互いに独立して動作でき、並行して動作できる。各比較サブ回路２１００は、検査画像と参照画像又は比較対象画像とを比較して欠陥を検出する。すなわち、比較回路２１０は、センサ回路１１３から検査画像のデータを受け取る。また、比較回路２１０は、ダイ－データベース検査の場合、試料５のうちの検査画像が取得された領域のパターンを定義する設計データから取得された参照画像を、参照画像生成回路２０９から受け取る。比較回路２１０は、ダイ－ダイ検査の場合、比較対象画像を受け取る。比較サブ回路２１００は、検査画像と参照画像又は比較対象画像とを、或るアルゴリズムを用いて比較する。比較サブ回路２１００は、光学画像の階調値と参照画像又は比較対象画像の階調値との差が予め設定された閾値を超える画素がある場合、試料５のうちのこの画素に対応する位置（ｘ軸上及びｙ軸上でのステージ位置）に欠陥があると判断する。
【0054】
図４は、第１実施形態のパターン検査装置１による検査のフローを示す。図４のフローは、制御計算機２００の制御により行われる。図４に示されるように、制御計算機２００は、撮影機構１０を制御して、キャリブレーションを実行する（Ｓ１）。キャリブレーションにより、センサ回路１１３において取得される光学画像の階調値が調整される。
【0055】
制御計算機２００は、試料５の検査対象の或る領域の検査画像を取得する（Ｓ２）。取得された検査画像は、比較回路２１０に送信される。
【0056】
参照画像生成回路２０９は、設計データ２２０から参照画像を生成する（Ｓ３）。より具体的には、参照画像生成回路２０９は、記憶装置２０１に記憶されている設計データ２２０を読み出し、読み出された設計データ２２０を展開画像に展開する。参照画像生成回路２０９は、生成された展開画像から参照画像を生成する。ステップＳ３は、ダイ－データベース検査の場合に行われ、ダイ－ダイ検査の場合、スキップされる。
【0057】
比較回路２１０は、比較を行う（Ｓ４）。具体的には、比較回路２１０は、まず、検査画像と参照画像又は比較対象画像との位置合わせを実行し、検査画像内のパターンと、参照画像内のパターンとの位置合わせを行う。次に、比較回路２１０は、検査画像と参照画像又は比較対象画像とを比較する。比較回路２１０は、例えば、検査画像と参照画像又は比較対象画像の画素ごとの階調値の差を算出し、この差が予め設定された閾値以上である画素に欠陥があると判定する。
【0058】
制御計算機２００は、検査対象の全ての領域についての検査が完了しているかを判断する（Ｓ５）。検査対象の全ての領域についての検査が完了していない場合（Ｓ５＿Ｎｏ）、処理はステップＳ２に移行する。ステップＳ２からＳ４は、検査が完了していない領域に対して行われる。
【0059】
検査対象の全ての領域についての検査が完了していている場合（Ｓ５＿Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６に移行する。制御計算機２００は、比較結果（検査データ）を出力する（Ｓ６）。制御計算機２００は、検査結果を記憶装置２０１において記憶する。制御計算機２００は、検査結果を表示装置２０２に表示してもよいし、通信装置２０４を介して外部の装置（例えば、レビュー装置等）に出力してもよい。
【0060】
複数の領域についてのステップＳ２～Ｓ４の処理の複数の組が並行に行われてもよい。
【0061】
図５は、第１実施形態のパターン検査装置１の比較回路２１０による比較の対象を示す。図５に示されるように、各比較サブ回路２１００は、１つのストライプＳＰについての比較を行う。複数の比較サブ回路２１００は、並行して、それぞれのストライプＳＰについての比較を行う。すなわち、或る第１の比較サブ回路２１００は、この第１の比較サブ回路２１００が比較を行う対象である第１のストライプＳＰの複数の矩形領域ＲＡのそれぞれの検査画像を受け取りながら、各検査画像を、この検査画像に対応する参照画像又は比較対象画像と比較する。そして、第１の比較サブ回路２１００が、第１のストライプＳＰについての検査画像と対応する参照画像又は比較対象画像との比較を行っている間に、別の第２のストライプＳＰの矩形領域ＲＡの検査画像が取得される。そして、第１の比較サブ回路２１００が第１のストライプＳＰについての検査画像と対応する参照画像又は比較対象画像との比較を行っている間に、第２の比較サブ回路２１００は、第２のストライプＳＰについての検査画像と対応する参照画像又は比較対象画像の比較を行う。同様にして、複数の比較サブ回路２１００は、並行して、それぞれのストライプＳＰについて比較を行う。
【0062】
各比較サブ回路２１００は、自身が比較を行う対象のストライプＳＰの全体についての比較が完了すると、完了を通知する信号を制御計算機２００に送信する。完了を通知する信号は、比較回路判断回路２００２によって受け取られる。比較回路判断回路２００２が完了を通知する信号を或る比較サブ回路２１００から受け取ると、制御計算機２００は、この比較サブ回路２１００を、別のストライプＳＰについての比較に割り当てる。或るストライプＳＰについての比較が完了すると、どのストライプＳＰにも割り当てられていない（すなわち、使用可能な）比較サブ回路２１００が、次のストライプＳＰに割り当てられる。使用可能な比較サブ回路２１００がない状態は、すなわち、比較回路２１０が比較を行えない状態である。
【0063】
図５は、第１実施形態のパターン検査装置での比較サブ回路２１００のストライプＳＰへの割当ての例を示す。図５に示されるように、比較サブ回路２１００＿０～２１００＿Ｊは、それぞれ、ストライプＳＰ＿０～ＳＰ＿Ｊについての比較を行う。ストライプＳＰ＿０についての比較が完了すると、制御計算機２００は、比較サブ回路２１００＿０を、ストライプＳＰ＿Ｊ＋１の比較に割り当てる。
【0064】
或るストライプＳＰについての検査画像の取得が完了した時点で、使用可能な（空きの）比較サブ回路２１００がない場合、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの待機時間が生じ得る。しかしながら、パターン検査装置１が十分な数の比較サブ回路２１００を有することによって、待機時間の発生は防止されることが可能である。すなわち、検査画像の取得（光の走査）の速度及び各比較サブ回路２１００による比較の速度に基づいて、或るストライプＳＰの検査画像の取得が完了した時点で次のストライプＳＰのための使用可能な比較サブ回路２１００が存在できることを可能にする数の比較サブ回路２１００が設けられる。一方、大きな余裕を可能にする数の比較サブ回路２１００が設けられることは非現実的である。このため、検査画像の取得の速度及び各比較サブ回路２１００による比較の速度に基づいて、或るストライプＳＰの検査画像取得が完了した時点で１つの空きの比較サブ回路２１００が存在することを可能にする数の比較サブ回路２１００が設けられる。
【0065】
比較サブ回路２１００は、故障又は不具合を起こし得る。この場合、故障又は不具合を起こしている比較サブ回路２１００は使用されない。代わりに、別の比較サブ回路２１００が使用される。具体的な例として、比較サブ回路２１００＿１が動作できない場合、比較サブ回路２１００＿２、…２１００＿Ｊは、それぞれ、ストライプＳＰ＿１、…、ＳＰ＿Ｊ－１に割り当てられる。比較サブ回路２１００＿０は、ストライプＳＰ＿０についての比較が完了すると、ストライプＳＰ＿Ｊに割り当てられる。
【0066】
動作できない比較サブ回路２１００がある場合、使用可能な（未割当ての）比較サブ回路２１００が生じるのを待つ時間が生じ得る。すなわち、上記のように、或るストライプＳＰの検査画像取得が完了した時点で１つの使用可能な比較サブ回路２１００が存在することを可能にする数の比較サブ回路２１００が設けられる。換言すると、そのような数の比較サブ回路２１００が動作できていると、或るストライプＳＰの検査画像取得が完了した時点で、次のストライプＳＰの検査画像取得、及び使用可能な比較サブ回路２１００による後続の比較がすぐに開始できる。このため、使用可能な比較サブ回路２１００の発生を待つ時間は生じない。一方、動作できない比較サブ回路２１００がある場合、或るストライプＳＰについての検査画像の取得が完了した時点で、使用可能な比較サブ回路２１００が存在しない。よって、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまで、制御計算機２００は、検査画像の取得を停止する。
【0067】
図６は、第１実施形態のパターン検査装置１の検査画像取得の間の一部のフローを示す。具体的には、図６は、或るストライプＳＰの検査画像の取得が完了してから、次のストライプＳＰの検査画像の取得が開始されるまでのフローを示す。図６のフローは、或るストライプＳＰの検査画像の取得が完了するとともに検査画像が取得される予定の次のストライプＳＰが存在する場合に開始する。図６のフローは、例えば、制御計算機２００の制御により起こる。
【0068】
図６に示されるように、フローが開始すると、制御計算機２００は、比較回路判断回路２００２を使用して、使用可能な（未割当の）比較サブ回路２１００があるかを判断する（Ｓ１１）。使用可能な比較サブ回路２１００があることは、比較回路２１０が比較を行えることと同じ意味を有する。サブ回路使用可能な比較サブ回路２１００がある場合（Ｓ１１＿Ｙｅｓ）、制御計算機２００は、次のストライプＳＰの検査画像の取得を開始する（Ｓ１９）。併せて、次のストライプＳＰの比較に、使用可能な比較サブ回路２１００が割り当てられる。ステップＳ１９が終了すると、図６のフローは終了する。
【0069】
使用可能な比較サブ回路２１００がない場合（Ｓ１１＿Ｎｏ）、制御計算機２００は、一定時間、待機する（Ｓ１２）。ステップＳ１２の間、例えば、制御計算機２００は、ステージ１００を、ステップＳ１２の直前の位置に維持する。ステージ１００は、一定の位置にとどまっていなくてもよい。制御計算機２００は、待機の開始とともに、待機時間計測回路２００１による時間の計測を開始して、待機の継続時間（待機時間）を計測する。
【0070】
制御計算機２００は、ステップＳ１２として一定時間の待機後、図６のフローの開始からの累積の待機時間が閾値以上であるかを判断する（Ｓ１３）。累積の待機時間は、ステップＳ１２が行われた回数に依存する。累積待機時間が閾値以上でない場合（Ｓ１３＿Ｎｏ）、制御計算機２００は、ステップＳ１１を実行し、すなわち、使用可能な比較サブ回路２１００があるかを判断する。このように、制御計算機２００は、ステップＳ１１、Ｓ１２、及びＳ１３の組のループによって累積待機時間が閾値以上に達するまで、使用可能な比較サブ回路２１００があるかを定期的に繰り返し判断する。
【0071】
累積待機時間が閾値以上である場合（Ｓ１３＿Ｙｅｓ）、制御計算機２００は、試料５の同じ個所に光が当たり続けない状態を維持する、又は、光が当たることを防ぐ措置を取る（Ｓ１４）。ステップＳ１４の具体的な例については後述される。ステップＳ１４で取られた措置によって形成される状態は、後続のステップＳ１８まで継続する。
【0072】
制御計算機２００は、比較回路判断回路２００２を使用して、使用可能な比較サブ回路２１００があるかを判断する（Ｓ１６）。使用可能な比較サブ回路２１００がない場合（Ｓ１６＿Ｎｏ）、制御計算機２００は、一定時間、待機する（Ｓ１７）。ステップＳ１６の間、例えば、制御計算機２００は、ステージ１００を移動させずに現在の位置に維持する。ステップＳ１７は、ステップＳ１６に継続する。すなわち、使用可能な比較サブ回路２１００が生じたかが定期的に判断され、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまで、ステップＳ１４で取られた措置によって形成される状態が継続する。
【0073】
使用可能な比較サブ回路２１００がある場合（Ｓ１６＿Ｙｅｓ）、制御計算機２００は、ステップＳ１４の直前の状態を復元する（Ｓ１８）。すなわち、ステップＳ１４で取られた措置によって形成された状態が終了される。ステップＳ１４で取られる措置の種類によっては、ステップＳ１８は行われず、使用可能な比較サブ回路２１００がある場合（Ｓ１６＿Ｙｅｓ）、制御計算機２００は、ステップＳ１９を行う。
【0074】
制御計算機２００は、次のストライプＳＰのスキャンを開始する（Ｓ１９）。これにより、図６のフローは終了する。
【0075】
【0076】
図７に示されるように、第１例では、ステップＳ１４として、制御計算機２００は、シャッター制御回路２０７にシャッター１０３を閉じる指示を与える。シャッター制御回路２０７は、その指示内容に基づき、シャッター駆動機構１０４を制御し、シャッター１０３を閉じる（Ｓ１４＿１）。ステップＳ１６及びＳ１７の組のループによって使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間に亘って、シャッター１０３は閉じている。これにより、ステップＳ１６及びＳ１７の組のループによって使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間に亘って、光は試料５に到達しない。ステップＳ１８として、制御計算機２００は、シャッター制御回路２０７にシャッター１０３を開ける指示を与える。シャッター制御回路２０７は、その指示内容に基づき、シャッター駆動機構１０４を制御し、シャッター１０３を開ける（Ｓ１８＿１）。
【0077】
図８に示されるように、第２例では、ステップＳ１４として、制御計算機２００は、ステージ制御回路２０８にステージ１００をランダムに動かす指示を与える。ステージ制御回路２０８は、その指示内容に基づき、ステージ駆動機構１０２を制御し、ステージ１００を、ランダムに動かす（Ｓ１４＿２）。例えば、制御計算機２００は、ステップＳ１４の直前のステージ１００の位置を中心とする領域中でステージ１００をランダムに動かす指示を与える。ステージ１００をランダムに動かすことの例は、ステージ１００をランダムに動かし続けること、及び一定或いはランダムな期間で散発的にステージ１００をランダムに動かすことを含む。制御計算機２００は、ステップＳ１６及びＳ１７の組のループによって使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間に亘って、ステージ１００を、移動させ続けるか、又は散発的に繰り返し移動する指示を与える。これにより、ステップＳ１６及びＳ１７の組のループによって使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間に亘って、光が試料５の同じ個所に到達することは回避される。第２例では、ステップＳ１８は行われない。
【0078】
図９に示されるように、第３例では、ステップＳ１４として、制御計算機２００は、ステージ制御回路２０８にステージ１００を光が試料５の外側に当たる位置に移動する指示を与える。ステージ制御回路２０８は、その指示内容に基づき、ステージ駆動機構１０２を制御し、ステージ１００を、光が試料５の外側に当たる位置に移動する（Ｓ１４＿３）。ステージの位置は、ステップＳ１６及びＳ１７の組のループによって使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間に亘って維持される。第３例では、ステップＳ１８は行われない。
【0079】
第１実施形態によれば、以下に記述されるように、試料５にダメージが及ぶことが抑制される。図５を参照して上記されるように、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるのを待つことが起こり得る。この場合、次のストライプＳＰの検査画像の取得が開始できない。よって、ステージ１００は、次のストライプＳＰの検査画像の取得のための位置に移動できず、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの間、光源１０１からの光が試料５に当たり続ける。これは、試料５にダメージを起こし得る。例えば、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの間、単純にステージ１００の位置が維持されたとすると、同じ個所に光が当たり続け得る。
【0080】
第１実施形態のパターン検査装置１は、或るストライプＳＰの検査画像の取得が完了した時点で使用可能な比較サブ回路２１００がない状態が一定の時間以上続くと、試料５の同じ位置に光が当たり続けない状態を維持する。そして、使用可能な比較サブ回路２１００が生じると、制御計算機２００は、必要に応じて試料５の同じ位置に光が当たり続けない状態を解除するとともに、次のストライプＳＰの検査画像の取得を開始する。よって、使用可能な比較サブ回路２１００が生じるまでの期間の間に光の当たる必要のない箇所に光が当たって、試料５がダメージを受けることが抑制又は防止される。
【0081】
２．その他
図１を参照して、パターン検査装置１が、試料５を透過した光による光学画像を取得する例が記述されている。パターン検査装置１は、試料５によって反射された光による光学画像を取得してもよい。また、パターン検査装置１は、試料５によって反射された光による光学画像と、試料５を透過した光による光学画像との、両方を取得してもよい。
図１を参照して、パターン検査装置１が、試料５を透過した光による光学画像を取得する例が記述されている。パターン検査装置１は、試料５によって反射された光による光学画像を取得してもよい。また、パターン検査装置１は、試料５によって反射された光による光学画像と、試料５を透過した光による光学画像との、両方を取得してもよい。
【0082】
また、ここまで、パターン検査装置１が試料５の光学画像を取得する例が記述されている。パターン検査装置１は、電子ビームを使用して検査画像を取得してもよい。この場合、光源１０１に代えて、電子銃を含む。
【0083】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0084】
１…パターン検査装置、１０…撮影機構、２０…制御機構、５…試料、１００…ステージ、１０１…光源、１０２…ステージ駆動機構、１０３…シャッター、１０４…シャッター駆動機構、１０７…レンズ、１０８…レンズ、１１２…フォトダイオードアレイ、１１３…センサ回路、１１４…レーザー測長システム、１１５…オートローダ、１２０…ｘ軸モータ、１２１…ｙ軸モータ、２００…制御計算機（制御部）、２０１…記憶装置、２０２…表示装置、２０３…入力装置、２０４…通信装置、２０５…オートローダ制御回路、２０６…光源制御回路、２０７…シャッター制御回路、２０８…ステージ制御回路、２０９…参照画像生成回路、２１０…比較回路、２１１…位置回路、
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
