特許 7202959 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-28

(45)【発行日】2023-01-12

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20230104BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20230104BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

G01N21/88 J

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019077542

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020176858

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000115902

【氏名又は名称】レーザーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100129953

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 康弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 弘修

(72)【発明者】

【氏名】杉山 淳

(72)【発明者】

【氏名】真継 至

(72)【発明者】

【氏名】加藤 芳裕

【審査官】越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－００８０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５４４５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４７９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３００７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７０１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８０６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２３４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第７５５８４１９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第４９２８３１３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０６Ｔ ７／００ － Ｇ０６Ｔ ７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を照明する照明光学系と、
照明された前記試料の画像を撮像する撮像素子と、
撮像された前記画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力する画像分岐部と、
前記リファレンス画像を圧縮する画像圧縮部と、
圧縮された前記リファレンス画像を記憶する記憶媒体と、
前記記憶媒体に記憶された前記リファレンス画像を復号する画像復号部と、
前記検査画像と、復号された前記リファレンス画像とを比較して、欠陥候補を出力する画像比較部と、
前記欠陥候補が欠陥か判定する欠陥判定部と、
を備え、
前記画像圧縮部は、
前記リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、前記試料に形成されたパターンのエッジを撮像したエッジ画素を抽出するエッジ抽出部と、
抽出された前記エッジ画素から前記エッジ画素の近傍の画素まで含むように拡げた興味領域を規定する膨張部と、
前記リファレンス画像における前記興味領域で区切られた複数の非興味領域に含まれる前記画素の輝度を、各前記非興味領域に設定された所定の一定値に置き換える置換部と、
前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像を圧縮して前記記憶媒体に記憶させる圧縮部と、
を有する検査装置。

【請求項2】

前記エッジ抽出部は、前記リファレンス画像における一方向及び前記一方向に直交する他方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素を抽出する、
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記膨張部は、前記エッジ画素から、前記エッジ画素の周囲における所定の画素数の画素を含むように拡げた興味領域を規定する、
請求項１または２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記膨張部は、前記一方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素から前記他方向及び前記一方向に所定の画素数の前記画素を含むように拡げ、前記他方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素から前記一方向及び前記他方向に所定の画素数の前記画素を含むように拡げた前記興味領域を規定する、
請求項２に記載の検査装置。

【請求項5】

前記所定の画素数は、０～３画素である、
請求項３または４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記置換部は、前記所定の一定値を、各前記非興味領域に含まれる前記画素の平均の輝度とする、
請求項１～５のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項7】

前記撮像素子により撮像された前記画像のシェーディング補正を行うシェーディング補正部をさらに備え、
前記置換部は、前記所定の一定値を、シェーディング補正したブライト及びダークの２つの値のいずれかの値とする、
請求項１～５のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項8】

前記画像復号部は、前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えられた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像に復号する、
請求項１～７のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項9】

試料を照明するステップと、
照明された前記試料の画像を撮像するステップと、
撮像された前記画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力するステップと、
前記リファレンス画像を圧縮するステップと、
圧縮された前記リファレンス画像を記憶媒体に記憶させるステップと、
前記記憶媒体に記憶された前記リファレンス画像を復号するステップと、
前記検査画像と、復号された前記リファレンス画像とを比較して、欠陥候補を出力するステップと、
前記欠陥候補が欠陥か判定するステップと、
を備え、
前記リファレンス画像を圧縮するステップは、
前記リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、前記試料に形成されたパターンのエッジを撮像したエッジ画素を抽出するステップと、
抽出された前記エッジ画素から前記エッジ画素の近傍の画素まで含むように拡げた興味領域を規定するステップと、
前記リファレンス画像における前記興味領域で区切られた複数の非興味領域に含まれる前記画素の輝度を、各前記非興味領域に設定された所定の一定値に置き換えるステップと、
前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像を圧縮するステップと、
を有する検査方法。

【請求項10】

前記エッジ画素を抽出するステップにおいて、前記リファレンス画像における一方向及び前記一方向に直交する他方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素を抽出する、
請求項９に記載の検査方法。

【請求項11】

前記興味領域を規定するステップにおいて、前記エッジ画素から、前記エッジ画素の周囲における所定の画素数の画素を含むように拡げた前記興味領域を規定する、
請求項９または１０に記載の検査方法。

【請求項12】

前記興味領域を規定するステップにおいて、前記一方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素から前記他方向及び前記一方向に所定の画素数の前記画素を含むように拡げ、前記他方向に延びた前記エッジを撮像した前記エッジ画素から前記一方向及び前記他方向に所定の画素数の前記画素を含むように拡げた前記興味領域を規定する、
請求項１０に記載の検査方法。

【請求項13】

前記所定の画素数は、０～３画素である、
請求項１１または１２に記載の検査方法。

【請求項14】

前記一定値に置き換えるステップにおいて、前記所定の一定値を、各前記非興味領域に含まれる前記画素の平均の輝度とする、
請求項９～１３のいずれか１項に記載の検査方法。

【請求項15】

撮像された前記画像のシェーディング補正を行うステップをさらに備え、
前記一定値に置き換えるステップにおいて、前記所定の一定値を、シェーディング補正したブライト及びダークの２つの値のいずれかの値とする、
請求項９～１３のいずれか１項に記載の検査方法。

【請求項16】

前記リファレンス画像を復号するステップにおいて、前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像に復号する、
請求項９～１５のいずれか１項に記載の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置及び検査方法に関するものであり、例えば、半導体製造工程で利用されるフォトマスクの欠陥を検査する検査装置及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、パターンが形成されたマスクの欠陥を検査する方法として、マスクパターンと設計データとを比較するＤｉｅ－ｔｏ－Ｄａｔａｂａｓｅ比較法、２つの同形状の回路パターンを比較するＤｉｅ－ｔｏ－Ｄｉｅ比較法、及び、同じ設計パターンの異なるマスクを比較するＭａｓｋ－ｔｏ－Ｍａｓｋ比較法が広く知られている。

【0003】

一方、マスクの露光処理前後における同一のマスクの経時変化を検査する方法をＭａｓｋ－ｔｏ－Ｍａｓｋ比較法と呼ぶ場合もある。このようなＭａｓｋ－ｔｏ－Ｍａｓｋ比較法では、露光処理前のマスクを撮像したリファレンス画像を圧縮して記憶媒体に記憶させ、露光処理後の所定の時間経過後のマスクを、復号したリファレンス画像と比較して検査する。

【0004】

いずれの方法においても、マスクパターンを対物レンズによって拡大し、その拡大された光学像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の撮像素子で撮像することにより検査を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－０７１６２９号公報

【文献】特開２０１４－５１９５９８号公報

【文献】特開２０１５－５０８５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

リファレンス画像を記憶媒体に記憶させる際に、自然静止画の画像圧縮を適応した場合には、圧縮率は５０％程度が限度である。記憶媒体に記憶させる画像数を増やすため、画像の圧縮率の向上が望まれている。

【0007】

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像の圧縮率を向上させることができる検査装置及び検査方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る検査装置は、試料を照明する照明光学系と、照明された前記試料の画像を撮像する撮像素子と、撮像された前記画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力する画像分岐部と、前記リファレンス画像を圧縮する画像圧縮部と、圧縮された前記リファレンス画像を記憶する記憶媒体と、前記記憶媒体に記憶された前記リファレンス画像を復号する画像復号部と、前記検査画像と、復号された前記リファレンス画像とを比較して、欠陥候補を出力する画像比較部と、前記欠陥候補が欠陥か判定する欠陥判定部と、を備え、前記画像圧縮部は、前記リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、前記試料に形成されたパターンのエッジを撮像したエッジ画素を抽出するエッジ抽出部と、抽出された前記エッジ画素から前記エッジ画素の近傍の画素まで含むように拡げた興味領域を規定する膨張部と、前記リファレンス画像における前記興味領域で区切られた複数の非興味領域に含まれる前記画素の輝度を、各前記非興味領域に設定された所定の一定値に置き換える置換部と、前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像を圧縮して前記記憶媒体に記憶させる圧縮部と、を有する。このような構成により、画像の圧縮率を向上させることができる。

【0009】

また、本発明に係る検査方法は、試料を照明するステップと、照明された前記試料の画像を撮像するステップと、撮像された前記画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力するステップと、前記リファレンス画像を圧縮するステップと、圧縮された前記リファレンス画像を記憶媒体に記憶させるステップと、前記記憶媒体に記憶された前記リファレンス画像を復号するステップと、前記検査画像と、復号された前記リファレンス画像とを比較して、欠陥候補を出力するステップと、前記欠陥候補が欠陥か判定するステップと、を備え、前記リファレンス画像を圧縮するステップは、前記リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、前記試料に形成されたパターンのエッジを撮像したエッジ画素を抽出するステップと、抽出された前記エッジ画素から前記エッジ画素の近傍の画素まで含むように拡げた興味領域を規定するステップと、前記リファレンス画像における前記興味領域で区切られた複数の非興味領域に含まれる前記画素の輝度を、各前記非興味領域に設定された所定の一定値に置き換えるステップと、前記興味領域及び前記所定の一定値に置き換えた前記非興味領域を有する前記リファレンス画像を圧縮して前記記憶媒体に記憶させるステップと、を有する。このような構成により、画像の圧縮率を向上させることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、画像の圧縮率を向上させることができる検査装置及び検査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る検査装置の構成を例示した図である。

【図2】実施形態に係る検査装置の検査部及び記憶媒体を例示したブロック図である

【図3】実施形態に係る検査装置の撮像素子が取得した画像を例示した図である。

【図4】実施形態に係る検査装置のエッジ抽出部が抽出したエッジを例示した図である。

【図5】実施形態に係る検査装置の膨張部が規定した興味領域及び非興味領域を例示した図である。

【図6】実施形態に係る検査装置の置換部が形成したリファレンス画像を例示した図である。

【図7】実施形態に係る検査方法を例示したフローチャート図である。

【図8】実施形態に係るリファレンス画像の圧縮及び記憶方法を例示したフローチャート図である。

【図9】実施形態の別の例に係る検査装置の構成を例示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

【0013】

（実施形態）
実施形態に係る検査装置を説明する。本実施形態の検査装置は、例えば、半導体製造工程で用いられるマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査する。なお、検査装置は、フォトマスクの検査に限らず、例えば、配線パターンが形成されたウェハ等、パターンが形成された他の試料の検査に適用可能である。図１は、実施形態に係る検査装置の構成を例示した図である。

【0014】

図１に示すように、検査装置１は、照明光学系１０と、検査部２０と、記憶媒体３０と、を備えている。照明光学系１０は、照明光Ｌ１０で試料４０を照明する。照明光学系１０は、試料４０に対して、反射照明を用いて照明しているが、後述するように、透過照明を用いて照明してもよい。照明光学系１０は、光源１１、ビームスプリッタ１２、対物レンズ１３、及び、投影レンズ１４を有している。照明光学系１０は、これ以外に図示しないミラー、レンズ等の光学部材を含んでもよい。

【0015】

光源１１から生成された照明光Ｌ１０は、ビームスプリッタ１２によって一部が反射し、試料４０のマスクへ向かう。試料４０へ向かう照明光Ｌ１０は、対物レンズ１３によって集光され、パターン４１が形成された試料４０のパターン面４２を照明する。

【0016】

照明光Ｌ１０がパターン面４２で反射された反射光Ｒ１０は、対物レンズ１３を透過し、再び、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッタ１２に入射した反射光Ｒ１０の一部は透過し、投影レンズ１４で集光される。投影レンズ１４で集光された反射光Ｒ１０は、検査部２０に入射する。

【0017】

図２は、実施形態に係る検査装置の検査部及び記憶媒体を例示したブロック図である。図２に示すように、検査部２０は、撮像素子２１、シェーディング補正部２２、画像分岐部２３、画像圧縮部２４、画像復号部２５、画像比較部２６、欠陥判定部２７を有している。

【0018】

撮像素子２１は、照明光Ｌ１０で照明された試料４０の画像を撮像する。撮像された画像は、シェーディング補正部２２に出力される。

【0019】

シェーディング補正部２２は、撮像した画像のシェーディング補正を行う。具体的には、シェーディング補正部２２は、撮像した画像における照明光Ｌ１０の強度の分布ムラ等の補正を行う。また、シェーディング補正部２２は、画像の各画素の輝度を、ブライト及びダーク等のグレースケールに変換する。シェーディング補正部２２は、シェーディング補正した画像を画像分岐部２３に出力する。

【0020】

画像分岐部２３は、撮像された画像を、リファレンス画像とするか検査画像とするか分別する。画像分岐部２３は、分別した画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力する。リファレンス画像はリファレンスとなる画像である。検査画像は検査される画像である。例えば、検査装置１は、露光処理前の所定時のマスクを撮像した画像をリファレンス画像とし、露光処理後の所定の時間経過後のマスクを、検査画像とする。そして、検査装置１は、リファレンス画像と検査画像とを比較することにより、試料４０を検査する。画像分岐部２３は、リッファレンス画像とした画像を画像圧縮部２４に出力する。一方、画像分岐部２３は、検査画像とした画像を画像比較部２６に出力する。

【0021】

画像圧縮部２４は、リファレンス画像を圧縮する。画像圧縮部２４は、圧縮したリファレンス画像を記憶媒体３０に記憶させる。これにより、記憶媒体３０は、圧縮されたリファレンス画像のデータを記憶する。記憶媒体３０は、例えば、ディスクであるが、画像データを記憶できるものであればこれに限らない。画像圧縮部２４は、エッジ抽出部２４ａ、膨張部２４ｂ、置換部２４ｃ、圧縮部２４ｄを有している。画像圧縮部２４の各構成は後述する。

【0022】

画像復号部２５は、記憶媒体３０に記憶されたリファレンス画像を復号する。画像復号部２５は、画像圧縮部２４の圧縮部２４ｄが圧縮する前の状態に復号する。画像比較部２６は、検査画像と、復号されたリファレンス画像とを比較して、欠陥候補を欠陥判定部２７に出力する。欠陥判定部２７は、画像比較部２６によって出力された欠陥候補が欠陥か判定する。

【0023】

次に、検査装置１における検査部２０の動作を説明する。図３は、実施形態に係る検査装置の撮像素子が取得した画像を例示した図である。図３に示す画像には、パターン４１の輪郭線、並びに、パターン４１及びパターン間４３の輝度（２３０／２５５、１００／２５５）を表示している。また、図３には、画像のＡ－Ａ線における輝度のプロファイルと、輝度プロファイルから抽出したエッジも示している。

【0024】

図３に示すように、撮像素子２１は、試料４０のパターン面４２の画像を撮像する。パターン面４２の画像には、パターン４１が撮像されている。パターン４１の部分における画素の代表的な輝度は、２５５段階のグレースケールで２３０となっている。代表的な輝度は、例えば、平均値である。一方、パターン４１とパターン４１との間のパターン間４３における画素の代表的な輝度は、２５５段階のグレースケールで１００になっている。なお、パターン間４３とは、パターン４１とパターン４１との間だけでなく、パターン４１の周囲も含む。Ａ－Ａ線における輝度のプロファイルは、おおまかに言えば、パターン間４３における輝度と、パターン４１における輝度を交互に示している。パターン４１とパターン間４３との間の境界部分は、パターン４１のエッジ４４である。

【0025】

撮像素子２１で撮像された画像は、シェーディング補正部２２でシェーディング補正された後に、画像分岐部２３でリファレンス画像か検査画像か分別される。画像分岐部２３は、例えば、あらかじめ設定された条件により、リファレンス画像及び検査画像を分別する。例えば、露光処理前はリファレンス画像に分別され、露光処理後は検査画像に分別される。また、画像分岐部２３は、検査画像として検査後の画像をリファレンス画像に分別してもよい。画像分岐部２３において、リファレンス画像に分別された画像は、画像圧縮部２４で圧縮処理される。

【0026】

画像圧縮部２４は、画像分岐部２３から出力されたリファレンス画像を受け取る。画像圧縮部２４におけるエッジ抽出部２４ａは、リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、試料４０に形成されたパターン４１のエッジ４４を撮像した画素を抽出する。エッジ４４を撮像した画素をエッジ画素と呼ぶ。エッジ抽出部２４ａは、輝度のプロファイルをもとに、エッジ画素を抽出する。

【0027】

図４は、実施形態に係る検査装置のエッジ抽出部が抽出したエッジを例示した図である。図４に示すように、エッジ抽出部２４ａは、例えば、垂直ソーベルフィルタを用いて、パターン面４２の画像における垂直方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。同様に、エッジ抽出部２４ａは、例えば、水平ソーベルフィルタを用いて、パターン面４２の画像における水平方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。なお、垂直及び水平は、図４に示すように、パターン面４２に平行な面における一方向及び一方向に直交する他方向を意味する。このように、エッジ抽出部２４ａは、リファレンス画像における一方向及び一方向に直交する他方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。なお、エッジ抽出部２４ａは、一方向及び他方向に延びたエッジ４４に限らず、任意の形状をしたエッジ４４のエッジ画素を抽出してもよい。例えば、垂直方向及び水平方向から傾いた方向に延びたエッジ４４のエッジ画素を抽出してもよいし、点状または円形のエッジ４４のエッジ画素を抽出してもよい。

【0028】

図５は、実施形態に係る検査装置の膨張部が規定した興味領域及び非興味領域を例示した図である。図５に示すように、膨張部２４ｂは、エッジ抽出部２４ａにより抽出されたエッジ画素からエッジ画素の近傍の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。例えば、膨張部２４ｂは、エッジ画素を中心にして近傍の周囲の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。具体的には、膨張部２４ｂは、垂直方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素から、エッジ画素の周囲の画素まで拡げた興味領域４５を規定する。例えば、エッジ画素から水平方向及び垂直方向に所定の画素数の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。また、膨張部２４ｂは、水平方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素から、エッジ画素の周囲の画素まで拡げた興味領域４５を規定する。例えば、エッジ画素から垂直方向及び垂直方向に所定の画素数の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。膨張部２４ｂは、エッジ画素から周囲の所定の画素数の画素を含むように、一方向の両側及び他方向の両側に、例えば、０～３画素（ピクセル）拡げる。

【0029】

膨張部２４ｂは、興味領域４５以外の部分を非興味領域４６及び４７と規定する。非興味領域４６及び４７は、興味領域４５で区分されている。例えば、興味領域４５で区切られたパターン４１の内部は、非興味領域４６である。興味領域４５で区切られたパターン間４３は、非興味領域４７である。このように、リファレンス画像における複数の非興味領域４６及び４７は、興味領域４５で区切られている。

【0030】

置換部２４ｃは、リファレンス画像における興味領域４５で区切られた複数の非興味領域４６及び４７に含まれる画素の輝度を、各非興味領域４６及び４７に設定された所定の一定値に置き換える。例えば、置換部２４ｃは、所定の一定値を、各非興味領域４６及び４７に含まれる画素の平均の輝度とする。置換部２４ｃは、所定の一定値を、シェーディング補正したブライト及びダークの２つの値のいずれかの値としてもよい。

【0031】

図６は、実施形態に係る検査装置の置換部が形成したリファレンス画像を例示した図である。図６に示すように、置換部２４ｃは、興味領域４５及び所定の一定値に置き換えた非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像を形成する。興味領域４５は、撮像素子２１が撮像したままの状態となっている。非興味領域４６は、パターン４１の代表値で一定のベタ値に置き換えられ、非興味領域４７は、パターン間４３の代表値で一定のベタ値に置き換えられている。例えば、非興味領域４６は、２５５段階のグレースケールで２３０の一定のベタ値に置き換えられている。非興味領域４７は、２５５段階のグレースケールで１００の一定のベタ値に置き換えられている。

【0032】

圧縮部２４ｄは、興味領域４５及び所定の一定値に置き換えた非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像を圧縮して記憶媒体３０に記憶させる。例えば、圧縮部２４ｄは、興味領域４５を含むリファレンス画像をＪＰＥＧ２０００等の自然静止画の画像圧縮法により圧縮する。これにより、圧縮部２４ｄは、興味領域４５における撮像イメージの諧調を何も加工せず、そのままの画像情報として圧縮することができる。よって、興味領域４５は、画像復号部２５によって復号された場合に、撮像時の画像そのままの状態に復号される。一方、圧縮部２４ｄは、非興味領域４６及び４７を一定のベタ値として圧縮する。よって、非興味領域４６及び４７は、ベタ値に自動的に置き換わるので、画像のエントロピーを低減させ、画像の圧縮率を向上させることができる。また、圧縮部２４ｄは、置換部２４ｃにおいて、非興味領域４６及び４７を２値化された場合には、２次元のＭＭＲ圧縮を適用してもよい。圧縮部２４ｄは、圧縮したリファレンス画像を記憶媒体３０に記憶させる。

【0033】

画像復号部２５は、記憶媒体３０からリファレンス画像を復号する際には、興味領域４５及び所定の一定値に置き換えられた非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像に復号する。画像復号部２５で復号されたリファレンス画像は、画像分岐部２３で検査画像に分別された画像と、画像比較部２６において比較される。

【0034】

画像比較部２６は、画像分岐部２３から出力された検査画像と、画像復号部２５によって復号されたリファレンス画像とを比較する。具体的には、画像比較部２６は、検査画像におけるパターン４１のエッジ４４近傍と、リファレンス画像における興味領域４５とを比較する。そして、画像比較部２６は、検査画像とリファレンス画像との差異から、興味領域４５における欠陥候補を出力する。また、画像比較部２６は、検査画像におけるパターン４１と、リファレンス画像における非興味領域４６とを比較する。さらに、画像比較部２６は、検査画像におけるパターン間４３と、リファレンス画像における非興味領域４７とを比較する。そして、画像比較部２６は、検査画像とリファレンス画像との差異から、非興味領域４６及び４７における欠陥候補を出力する。

【0035】

画像比較部２６は、非興味領域４６及び４７においても、検査画像の輝度と、リファレンス画像におけるベタ値との差異から、欠陥候補を出力することができる。すなわち、非興味領域４６及び４７に欠陥が存在する場合には、検査画像の輝度とリファレンス画像のベタ値との差異となって欠陥が検出される。画像比較部２６は欠陥候補を欠陥判定部２７に出力する。

【0036】

欠陥判定部２７は、画像比較部２６が出力した欠陥候補が欠陥か判定する。例えば、欠陥判定部２７は、検査画像の輝度とリファレンス画像の輝度との差があらかじめ設定した閾値よりも大きい場合に欠陥と判定する。このようにして、検査装置１は、試料４０のパターン面４２を検査する。

【0037】

次に、実施形態に係る検査方法及びリファレンス画像の圧縮・記憶方法を説明する。図７は、実施形態に係る検査方法を例示したフローチャート図である。図７のステップＳ１１に示すように、まず、試料４０を照明する。具体的には、照明光学系１０により、試料４０のパターン面４２を照明する。

【0038】

次に、ステップＳ１２に示すように、試料４０の画像を撮像する。具体的には、撮像素子２１を用いて試料４０のパターン面４２を撮像する。次に、ステップＳ１３に示すように、撮像された画像のシェーディング補正を行う。次に、ステップＳ１４に示すように、撮像された画像をリファレンス画像及び検査画像に分岐させて出力する。次に、ステップＳ１５に示すように、リファレンス画像を圧縮する。

【0039】

図８は、実施形態に係るリファレンス画像の圧縮及び記憶方法を例示したフローチャート図である。図８のステップＳ２１に示すように、パターン４１のエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。具体的には、エッジ抽出部２４ａにより、リファレンス画像に含まれた複数の画素のうち、試料４０に形成されたパターン４１のエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。エッジ画素を抽出する際に、リファレンス画像における垂直方向及び水平方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素を抽出する。なお、エッジ画素は、垂直方向及び水平方向に延びたエッジ４４に限らず、垂直方向及び水平方向から傾いた方向に延びたエッジ４４でもよいし、点状または円形のエッジ４４でもよい。

【0040】

次に、ステップＳ２２に示すように、興味領域４５及び非興味領域４６、４７を規定する。具体的には、エッジ抽出部２４ａにより抽出されたエッジ画素からエッジ画素の近傍の画素まで含むように拡げた興味領域４５を膨張部２４ｂによって規定する。それとともに、膨張部２４ｂによって、リファレンス画像における興味領域４５で区切られた複数の非興味領域４６、４７を規定する。興味領域４５を規定する際には、垂直方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素、エッジ画素の周囲の画素まで拡げた興味領域４５を規定する。例えば、エッジ画素からから水平方向及び垂直方向に所定の画素数の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。また、水平方向に延びたエッジ４４を撮像したエッジ画素から、エッジ画素の周囲の画素まで拡げた興味領域４５を規定する。例えば、エッジ画素から垂直方向及び水平方向に所定の画素数の画素を含むように拡げた興味領域４５を規定する。

【0041】

次に、ステップＳ２３に示すように、非興味領域４６、４７に含まれる画素の輝度を一定値に置き換える。具体的には、置換部２４ｃによって、複数の非興味領域４６、４７に含まれる画素の輝度を、各非興味領域４６及び４７に設定された所定の一定値に置き換える。一定値に置き換える際に、所定の一定値を、各非興味領域４６、４７に含まれる画素の平均の輝度としてもよいし、シェーディング補正したブライト及びダークの２つの値のいずれかの値としてもよい。

【0042】

次に、ステップＳ２４に示すように、興味領域４５及び非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像を圧縮する。具体的には、圧縮部２４ｄによって、興味領域４５及び所定の一定値に置き換えた非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像を圧縮する。

【0043】

このようにして、図７のステップＳ１５に示すようにリファレンス画像を圧縮する。そして、ステップＳ１６に示すように、圧縮されたリファレンス画像を記録媒体３０に記憶させる。具体的には、圧縮部２４ｄによって、圧縮されたリファレンス画像は、記録媒体３０に記憶される。

【0044】

次に、図７のステップＳ１７に示すように、画像復号部２５によって、記憶媒体３０に記憶されたリファレンス画像を復号する。具体的には、例えば、画像復号部２５は、記憶媒体３０に記憶されたリファレンス画像を、興味領域４５及び所定の一定値に置き換えた非興味領域４６、４７を有するリファレンス画像に復号する。

【0045】

次に、ステップＳ１８に示すように、画像比較部２６によって、検査画像と、復号されたリファレンス画像とを比較して、欠陥候補を出力する。次に、図７のステップＳ１９に示すように、欠陥判定部２７によって、欠陥候補が欠陥か判定する。このようにして、試料４０を検査する。

【0046】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態では、置換部２４ｃは、非興味領域４６及び４７を一定のベタ値に置き換えるので、リファレンス画像のエントロピーを低減することができる。よって、リファレンス画像の圧縮率を向上させることができる。

【0047】

膨張部２４ｂは、エッジ画素を中心にして膨張させた興味領域４５を規定する。そして、興味領域４５は、撮像時の画像そのままの状態で記憶及び復号される。よって、画像比較部２６は、露光時に最も影響を受けるパターン４１のエッジ４４の欠陥候補を、撮影時の状態で検出することができる。

【0048】

画像比較部２６は、非興味領域４６及び４７においても、検査画像の輝度と、リファレンス画像におけるベタ値との差異から、欠陥候補を出力することができる。例えば、所定の閾値を設定することにより、欠陥判定部２７は、検査画像の輝度と、リファレンス画像におけるベタ値との差異が閾値を超えた場合に欠陥を検出することができる。

【0049】

画像圧縮部２４におけるこのようなレファレンス画像の圧縮・記憶方法により、パターンの構造にもよるが、例えば、５０％の圧縮率を、２０～３０％の圧縮率まで向上させることができる。

【0050】

上述した検査装置１の照明光学系１０は、反射照明を用いていたが、透過照明を用いた照明光学系でもよい。図９は、実施形態の別の例に係る検査装置の構成を例示した図である。図９に示すように、検査装置１ａは、透過照明を用いた照明光学系１０ａを備えている。照明光学系１０ａは、光源１１、ミラー１５、コンデンサレンズ１６、対物レンズ１３、投影レンズ１４を備えている。

【0051】

光源１１から取り出された照明光Ｌ１０は、試料４０のパターン面４２と反対側に導かれ、ミラー１５で反射して試料４０に向かって進む。そして、照明光Ｌ１０はコンデンサレンズ１６を通った後、試料４０の基板を透過し、パターン面４２におけるパターン４１を照明する。

【0052】

試料４０を透過した光は、対物レンズ１３を通り、投影レンズ１４を透過する。投影レンズ１４で集光された光は、検査部２０に入射する。そして、撮像素子２１において受光される。このようにして、検査装置１ａの照明光学系１０ａは、試料４０を照明する。検査部２０の構成及び動作は反射照明を用いた検査装置１と同様である。

【0053】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。

【符号の説明】

【0054】

１、１ａ 検査装置
１０、１０ａ 照明光学系
１１ 光源
１２ ビームスプリッタ
１３ 対物レンズ
１４ 投影レンズ
１５ ミラー
１６ コンデンサレンズ
２０ 検査部
２１ 撮像素子
２２ シェーディング補正部
２３ 画像分岐部
２４ 画像圧縮部
２４ａ エッジ抽出部
２４ｂ 膨張部
２４ｃ 置換部
２４ｄ 圧縮部
２５ 画像復号部
２６ 画像比較部
２７ 欠陥判定部
３０ 記憶媒体
４０ 試料
４１ パターン
４２ パターン面
４３ パターン間
４４ エッジ
４５ 興味領域
４６、４７ 非興味領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】