JP2016173247A - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの欠陥を高精度で検査することができるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。【解決手段】パターン検査装置は、撮像部１０と、生成部５０とを備える。撮像部１０は、第１パターンを有する被検査対象物を拡大することにより得られる該被検査対象物（拡大コピーテンプレート１３０）の第２パターンを撮像する。判定出力部６０は、第１パターンの設計データから生成される参照画像と撮像部１０により生成される撮像画像との間の相違箇所に対応した第１または第２パターンの位置情報のうち、被検査対象物の拡大の際に発生する第１欠陥の予測位置以外の位置情報を出力する。【選択図】図１

Description

本発明による実施形態は、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。

半導体装置等において微細パターンを形成するためにナノインプリント技術が開発されている。ナノインプリント技術では、原版（マスタテンプレート）を転写対象物に押し当てることによって、原版のパターンを転写対象物へ等倍率で転写する。従って、半導体装置の微細化とともに、原版のパターンも微細化される。このように微細化された原版のパターンの欠陥は、ＤＵＶ（Deep UV）光等の短波長光を用いても検出することが困難になってきている。また、電子線を用いた検査では光学的検査よりも時間が掛かってしまう。

そこで、原版の微細パターンの欠陥を検出するために、膨張樹脂材料を用いる手法が考えられている。この手法では、原版に膨張樹脂材料を押し当てて原版のパターンを膨張樹脂材料に転写する。その後、膨張樹脂材料を膨張させ、あるいは引張することによって、膨張樹脂材料に転写されたパターンを拡大させる。このように拡大されたパターンにおいて光学的に検査を行うことによって、原版のパターンの欠陥を検出可能にする。

しかし、膨張樹脂材料を膨張させ、あるいは、引張する際に、膨張樹脂材料に転写されたパターンに新たな欠陥が発生する場合がある。原版には存在せず、膨張樹脂材料に新たに発生した新規の欠陥が多いと、原版のパターンの欠陥を検出することが困難になってしまう。

特開２０１４−１６５２０３号公報

パターンの欠陥を高精度で検査することができるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供する。

本実施形態によるパターン検査装置は、撮像部と、生成部とを備える。撮像部は、第１パターンを有する被検査対象物を拡大することにより得られる該被検査対象物の第２パターンを撮像する。出力部は、第１パターンの設計データから生成される参照画像と撮像部により生成される撮像画像との間の相違箇所に対応した第１または第２パターンの位置情報のうち、被検査対象物の拡大の際に発生する第１欠陥の予測位置以外の位置情報を出力する。

第１の実施形態によるパターン検査装置１の構成の一例を示すブロック図。 リソグラフィ原版１００のレイアウトの一例を示す図。 拡大コピーテンプレート１３０の形成方法を示す断面図。 図３に続く、拡大コピーテンプレート１３０の形成方法を示す断面図。 図４に続く、拡大コピーテンプレート１３０の形成方法を示す断面図。 図５に続く、拡大コピーテンプレート１３０の形成方法を示す断面図。 コピーテンプレート１２０または拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンを示す平面図。 パターン検査装置１を用いたパターン検査方法の一例を示すフロー図。 参照画像の生成および欠陥検出の一例を示すイメージ図。 第２の実施形態によるパターン検査装置２の構成の一例を示すブロック図。 補正参照画像の生成および欠陥検出の一例を示すイメージ図。 新規欠陥の欠陥モードの一例を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるパターン検査装置１の構成の一例を示すブロック図である。パターン検査装置１は、撮像部１０と、ステージ制御部２０と、センサ部３０と、記憶部４０と、演算部４１と、生成部５０と、判定出力部６０と、Ａ／Ｄ変換部７０と、記憶部８０とを備えている。

撮像部１０は、光源１１と、集光レンズ１２と、ＸＹステージ１３と、対物レンズ１４と、画像センサ１５とを含む。撮像部１０は、ＸＹステージ１３上に搭載された拡大コピーテンプレート１３０のパターンを撮像して撮像画像を生成する。拡大コピーテンプレート１３０は、図５および図６を参照して説明するように、コピーテンプレート１２０を引張しまたは膨張させることによって拡大させたテンプレートである。

光源１１は、水銀ランプやアルゴンレーザ等である。ＸＹステージ１３は、拡大コピーテンプレート１３０を搭載可能であり、拡大コピーテンプレート１３０を水平２軸方向（ＸＹ方向）に移動させることができる。ＸＹステージ１３は、ステージ制御部２０により制御される。

画像センサ１５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を１次元または２次元に配列したＣＣＤセンサである。画像センサ１５には、拡大コピーテンプレート１３０のパターン像が、集光レンズ１２、対物レンズ１４等の光学系により、例えば、数百倍に拡大されて結像される。

画像センサ１５の受光面積が小さい場合、拡大コピーテンプレート１３０を画像センサ１５に対してＸ方向およびＹ方向に相対的に移動（走査）させることによって、画像センサ１５は、拡大コピーテンプレート１３０全体のパターン像を撮像することができる。画像センサ１５は、拡大コピーテンプレート１３０のパターン像をセンサ回路３０へ出力する。なお、図１は透過光を用いた例を示しているが、拡大コピーテンプレート１３０の特性に応じて、反射光を用いてもよいし、透過光と反射光を混合したものを用いてもよい。

ステージ制御部２０は、ＸＹステージ１３の移動先を示す座標を記憶部４０から得て、ＸＹステージ１３の動作を制御する。

センサ回路３０は、画像センサ１５から出力されたパターン像に応じた光学像（撮像画像）を出力する。撮像画像の画素サイズは、例えば、５０ｎｍ×５０ｎｍである。センサ回路３０は、撮像画像をＡ／Ｄ変換部７０へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器７０は、撮像画像をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、判定出力部６０へ出力する。Ａ／Ｄ変換された撮像画像は、画素単位の２値または多値の階調データを有する。階調データは、色の濃淡または明度を２値または多値のデジタル値で表現したデータである。Ａ／Ｄ変換７０は、複数の画素を含むブロック単位に撮像画像をＡ／Ｄ変換してもよい。

記憶部４０は、ＸＹステージ１３の移動先を示す座標およびマスタテンプレート（図２の１００）の凹凸パターンの設計データ等を格納する。設計データは、例えば、ＣＡＤにより作成される。

生成部５０は、パターン展開部５１と、参照画像生成部５２とを備えている。パターン展開部５１は、記憶部４０からマスタテンプレートの凹凸パターンの設計データを受け取り、この設計データを画像センサ１５の画素単位データに展開する。展開は、画像センサと同程度の分解能を有する画素単位に設計データを区切る処理である。また、撮像画像が複数の画素を含むブロック単位でＡ／Ｄ変換されている場合、展開は、ブロック単位に設計データを区切る処理である。

参照画像生成部５２は、パターン展開部５１により展開された設計データを、画像センサと同程度の分解能を有する多値の階調データに変換する。例えば、撮像画像が２値の場合、参照画像生成部５２は、設計データを２値の階調データにする。また、例えば、設計データが画素単位で展開されている場合、参照画像生成部５２は、画素単位で階調データを生成する。設計データがブロック単位で展開されている場合には、パターン展開部５１は、ブロック単位で階調データを生成する。

さらに、参照画像生成部５２は、展開されかつ多値の階調データに変換された設計データに対してフィルタ処理等を施し、撮像画像と比較可能な参照画像を生成する。このフィルタ処理は、光学的な特性や、マスタテンプレートに凹凸パターンを形成するエッチングプロセス等によって生じる形状変化を考慮したものである。参照画像の画素サイズまたはブロック内の画素数は、撮像画像の画素サイズまたはブロック内の画素数と同じである。

なお、本実施形態では、生成部５０が設計データから参照画像を生成している。しかし、設計データに応じた参照画像を予め記憶部４０に記憶させておき、記憶部４０から読み出すようにしてもよい。あるいは、参照画像は、パターン検査装置１の外部から入力部６１を介して判定出力部６０へ入力してもよい。

出力部としての判定出力部６０は、Ａ／Ｄ変換器７０から受け取った撮像画像と、生成部５０で生成された参照画像とを比較し、撮像画像と参照画像との間の差画像（差分画像（difference image））を生成する。差画像とは、撮像画像のそれぞれの領域（画素）の輝度とそれらに対応する参照画像の領域（画素）の輝度との差を示す画像である。判定出力部６０は、この差画像に基づいてパターン欠陥の有無を判定する。即ち、判定出力部６０は、撮像画像と参照画像との間の相違箇所をマスタテンプレート１００のパターンの欠陥と判定する。

このとき、判定出力部６０は、コピーテンプレート１２０を拡大したときに発生するパターンの第１欠陥（以下、新規欠陥ともいう）の予測位置を記憶部８０から得る。判定出力部６０は、撮像画像と参照画像との間の相違箇所（不一致箇所）のうち、上記新規欠陥の予測位置以外の相違箇所を、マスタテンプレート１００のパターン欠陥として判定する。即ち、判定出力部６０は、コピーテンプレート１２０の拡大に起因して発生すると予測される新規欠陥の座標を、撮像画像と参照画像との間の相違箇所から除く。このように、判定出力部６０は、新規欠陥の予測位置の座標を除き、撮像画像と参照画像との間の相違箇所の座標（位置情報）をマスタテンプレート１００における欠陥の座標として出力する。この相違箇所の位置情報は、マスタテンプレート１００のパターンにおける座標であってもよく、拡大コピーテンプレート１３０の拡大されたパターンにおける座標であってもよい。

記憶部８０は、拡大コピーテンプレート１３０にある新規欠陥の予測位置の座標を格納している。本実施形態において、記憶部８０は、パターン検査装置１内に組み込まれていてもよい。しかし、記憶部８０は、パターン検査装置１の外部に設けられていてもよい。この場合、拡大コピーテンプレート１３０の欠陥の予測位置の座標は、パターン検査装置１の外部から入力部６１を介して、判定出力部６０に入力される。

拡大コピーテンプレート１３０の新規欠陥の予測位置は、弾性変形または塑性変形シミュレーションを実行することによって得られる。例えば、剛塑性有限要素法による変形シミュレーションを用いることによって得られる。上記シミュレーションを用いることによって、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率、マスタテンプレート１００の設計データのパターンの形状、該パターンの粗密等により、拡大コピーテンプレート１３０に発生する新規欠陥を予測することができる。尚、拡大コピーテンプレート１３０の新規欠陥の予測位置は、コピーテンプレート１２０に転写されるパターンによって異なる。従って、新規欠陥の予測位置は、パターンの設計データごとに上記シミュレーションを実行することによって得られ、予測位置記憶部８０に登録される。尚、新規欠陥の位置が統計的に判明している場合、シミュレーションによって得られた新規欠陥の予測位置をその統計に基づいて補正してもよい。

生成部５０および判定出力部６０は、画素単位またはブロック単位で同一のデータ処理を繰り返し実行する。従って、生成部５０および判定出力部６０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のロジック回路を用いて実現され得る。これにより、生成部５０および判定出力部６０は、高速に参照画像の生成および欠陥の判定を実行することができる。勿論、生成部５０および判定出力部６０は、汎用のＣＰＵおよびソフトウェアを用いてデータ処理を実行してもよい。

次に、コピーテンプレート１３０の作成について説明する。

図２は、リソグラフィ原版１００のレイアウトの一例を示す図である。リソグラフィ原版１００は、メインパターン１０１と、複数のアライメントマーク１０２とを備えている。リソグラフィ原版１００は、例えば、全透明な石英基板の一方の面にプラズマエッチングで第１パターンとしての凹凸パターン（メインパターン１０１及びアライメントマーク１０２）を形成したものである。

メインパターン１０１は、例えば、約１０ｎｍ以下の微細な凹凸パターンを有する。アライメントマーク１０２は、専用に配置されたパターンでもよいし、メインパターン１０１に含まれるデバイスパターンでもよい。例えば、アライメントマーク１０２はリソグラフィ原版１００の四隅に配置されている。

リソグラフィ原版１００は、例えばインプリント処理に用いられるテンプレートや、リソグラフィ処理に用いられるフォトマスクなどである。本実施形態では、リソグラフィ原版１００は、インプリント処理で用いられるテンプレート（以下、マスタテンプレートと呼ぶ）であるものとする。尚、本実施形態は、半導体プロセス技術に用いられるリソグラフィ原版のパターンの欠陥検出だけでなく、パターンを有する任意の材料の欠陥検出に適用することができる。

まず、図３に示すように、マスタテンプレート１００のパターン面に、液状樹脂１１０を塗布する。液状樹脂１１０は、毛細管現象により、マスタテンプレート１００の凹凸パターンに充填される。ここで用いられる液状樹脂１１０は、パターン転写成分、パターン保持成分、および、延伸成分を含有している。各成分については後述する。

次に、図４に示すように、液状樹脂１１０がマスタテンプレート１００の凹凸パターンに充填された後、液状樹脂１１０に対して光照射または加熱を行う。これにより、液状樹脂１１０が硬化する。光照射の場合は例えば紫外線を照射する。

次に、図５に示すように、硬化した液状樹脂１１０をマスタテンプレート１００から離型する。これにより、硬化した液状樹脂１１０からなるコピーテンプレート１２０が得られる。液状樹脂１１０には、パターン転写成分が含まれているため、マスタテンプレート１００の微細な凹凸パターン（第１パターン）がコピーテンプレート１２０に転写される。パターン転写成分は、例えば、液状シリコーン（silicone）樹脂であり、シリコーンポリマーやシルセスキオキサン等を用いることができる。

次に、図６に示すように、コピーテンプレート１２０を加熱して引き延ばす。コピーテンプレート１２０が軟らかくなり、かつコピーテンプレート１２０の凹凸パターンの形状が崩れない程度に加熱する。図６では凹凸パターンの図示を省略している。

コピーテンプレート１２０の材料（液状樹脂１１０）には延伸成分が含まれているため、延伸により伸びて拡大する。これにより、被検査対象物としての拡大コピーテンプレート１３０が得られる。また、コピーテンプレート１２０の材料（液状樹脂１１０）にはパターン保持成分が含まれているため、コピーテンプレート１２０を加熱および延伸しても凹凸パターンの形状は崩れずに保持されたままとなる。例えば、コピーテンプレート１２０を１．５倍以上に拡大して拡大コピーテンプレート１３０を得る。

延伸成分は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。

パターン保持成分は、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。

尚、コピーテンプレート１２０および拡大コピーテンプレート１３０は、積層構造を有していてもよい。例えば、コピーテンプレート１２０および拡大コピーテンプレート１３０は、延伸成分を含むベース層と、該ベース層上に設けられパターン保持成分を含むパターン転写層とを備えてもよい。

拡大コピーテンプレート１３０は、コピーテンプレート１２０を一方向に引き延ばすことによって形成されてもよいし、直交する２方向に引き延ばして形成されてもよい。さらに、拡大コピーテンプレート１３０は、コピーテンプレート１２０を３以上の方向に引き延ばしてもよい。複数方向に引き延ばす場合は、同時に複数方向に引き延ばしてもよいし、一方向ずつ順に引き延ばしてもよい。また、コピーテンプレート１２０を加熱した状態で回転させることで、全方向に引き延ばしてもよい。

図７（Ａ）は、コピーテンプレート１２０に転写された凹凸パターン（第１パターン）を示す平面図である。図７（Ｂ）は、拡大コピーテンプレート１３０の拡大された凹凸パターン（第２パターン）を示す平面図である。図７（Ｃ）は、拡大コピーテンプレート１３０の新規欠陥の予測位置を示す平面図である。図７（Ｄ）は、新規欠陥を除いた拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンを示す平面図である。

マスタテンプレート１００の凹凸パターンに欠陥が存在する場合を考える。この場合、図７（Ａ）に示すように、コピーテンプレート１２０の凹凸パターンにも、欠陥１４１が転写される。欠陥１４１は、マスタテンプレート１００におけるライン部の欠落やスペース部の欠落等の欠陥である。

図７（Ｂ）に示すように、欠陥１４１は、コピーテンプレート１２０を引張または膨張させることによって拡大することで、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンに拡大欠陥１４３として現れる。拡大欠陥１４３は、欠陥１４１よりも大きく拡大されているため、パターン検査装置１によって光学的に容易に発見することができる。パターン検査装置１は、拡大コピーテンプレート１３０の拡大欠陥１４３を検出することによって、マスタテンプレート１００の欠陥１４１を検出する。

一方、コピーテンプレート１２０を引き延ばして拡大する際に、コピーテンプレート１２０の凹凸パターンに新たな欠陥（新規欠陥）１４５が発生する場合がある。マスタテンプレート１００や拡大前のコピーテンプレート１２０には存在せず、拡大コピーテンプレート１３０に新たに発生した新規欠陥１４５が多いと、マスタテンプレート１００の凹凸パターンの欠陥１４１を検出することが困難になってしまう。

そこで、本実施形態によるパターン検査装置１は、シミュレーションによって得られた拡大コピーテンプレート１３０の新規欠陥の予測位置（図７（Ｃ）の１４７）を参照画像と撮像画像との相違箇所から除く。例えば、参照画像と撮像画像との相違箇所は、図７（Ｂ）に示すように、拡大欠陥１４３だけでなく、新規結果１４５を含む。本実施形態による判定出力部６０は、参照画像と撮像画像との相違箇所の座標から新規結果１４５の座標を除き、拡大欠陥１４３の座標をマスタテンプレート１００のパターン欠陥として出力する。これにより、パターン検査装置１は、図７（Ｂ）に示す拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンから新規欠陥１４５を除き、図７（Ｄ）に示すように、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンにある拡大欠陥１４３を検出することができる。

図８は、パターン検査装置１を用いたパターン検査方法の一例を示すフロー図である。

まず、演算部４１が、マスタテンプレート１００の設計データからアライメントマーク１０２の座標を抽出する（Ｓ１０１）。

次に、拡大コピーテンプレート１３０をＸＹステージ１３に載置し、拡大コピーテンプレート１３０におけるアライメントマークの座標を計測する（Ｓ１０２）。

次に、演算部４１は、マスタテンプレート１００におけるアライメントマーク１０２の座標と、拡大コピーテンプレート１３０におけるアライメントマークの座標とを用いて、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率を求める。拡大率だけでなく、回転角、直交度、歪などを求めてもよい。拡大コピーテンプレート１３０の拡大率、回転角等は、設計データの大きさや角度等を、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンの大きさや角度等に適合させるために用いられる。

次に、撮像部１０が拡大コピーテンプレート１３０を撮像し、センサ回路３０が撮像画像を生成する（Ｓ１０４）。また、生成部５０が、記憶部４０からマスタテンプレート１００の設計データを得て、この設計データから参照画像を生成する（Ｓ１０５）。

次に、判定出力部６０が、撮像画像と参照画像との差画像を生成し、この差画像から欠陥を検出する（Ｓ１０６）。

ここで、判定出力部６０における欠陥検出について説明する。図９は、参照画像の生成および欠陥検出の一例を示すイメージ図である。演算部４１または生成部５０は、上述のように、記憶部４０からの設計データを、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率や回転角等を用いて、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンの大きさや角度等に適合するように補正する。補正された設計データは、生成部５０において参照画像に変換される。参照画像は、判定出力部６０に出力される。

一方、判定出力部６０は、Ａ／Ｄ変換７０から撮像画像を得る。また、判定出力部６０は、記憶部８０から新規欠陥の予測位置の座標を得る。

判定出力部６０は、参照画像と撮像画像とを比較し、それらの相違箇所の座標を検出する。さらに、判定出力部６０は、参照画像と撮像画像との相違箇所の座標から新規欠陥の予測位置の座標を除く。判定出力部６０は、新規欠陥の予測位置の座標を除いた相違箇所の座標を、拡大欠陥の座標として検出する。

図８を再度参照する。ステップＳ１０６で検出された拡大欠陥の座標に基づいて、マスタテンプレート１００における欠陥の座標を出力する（Ｓ１０７）。ここで、パターン検査装置１は、マスタテンプレート１００における欠陥の座標とともに、拡大コピーテンプレート１３０における拡大欠陥の座標も出力してよい。マスタテンプレート１００における欠陥の座標は、拡大コピーテンプレート１３０における拡大欠陥の座標と、ステップＳ１０３で求めた拡大率等とから算出することができる。なお、マスタテンプレート１００における欠陥座標は、判定出力部６０から出力された拡大欠陥の座標に基づいて外部装置が算出してもよい。

このように、マスタテンプレート１００上の欠陥座標を出力することで、ＳＥＭによる欠陥レビューを行ったり、電子ビーム修正装置を用いてマスタテンプレート１００の欠陥を修正することができる。

本実施形態によるパターン検査装置１は、設計データから生成される参照画像と撮像画像との間の相違箇所（不一致箇所）のうち、コピーテンプレート１２０の拡大によって発生する新規欠陥１４７の予測位置以外の相違箇所（不一致箇所）を、拡大欠陥１４５として判定する。従って、マスタテンプレート１００には存在せず、拡大コピーテンプレート１３０に新たに発生した新規欠陥１４７を検査結果から除外することができる。その結果、パターン検査装置１は、マスタテンプレート１００の微細パターンの欠陥を精度良く検出することができる。

上記実施形態では、拡大コピーテンプレート１３０の撮像画像と、マスタテンプレート１００の設計データから得られた参照画像とを比較するデータ比較型欠陥検査について説明した。しかし、本実施形態は、検査領域内に同一パターンを有する複数のダイが配置されている場合、これらのダイ同士のパターンを比較するダイ比較型欠陥検査に適用してもよい。

また、上記実施形態では、加熱および延伸によりコピーテンプレート１２０を拡大させていた。しかし、コピーテンプレート１２０を有機溶媒に浸し、有機溶媒を吸収させ、膨張させることで、コピーテンプレート１２０を拡大してもよい。あるいは、液状樹脂１１０にアゾ化合物等の発泡成分を含有させ、コピーテンプレート１２０中において発泡を起こすことで膨張させて拡大させてもよい。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態によるパターン検査装置２の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態において、記憶部８０からの新規欠陥の情報は、判定出力部６０ではなく、生成部５０に入力される。記憶部８０からの新規欠陥の情報は、設計データにおける新規欠陥の予測パターンデータである。予測パターンデータは、設計データと同じデータ形式で記憶部８０に格納されている。予測パターンデータについての詳細は後述する。

生成部５０は、予測パターンデータを設計データと同様に展開し、展開された予測パターンデータおよび設計データに基づいて、新規欠陥を予め含めた補正参照画像（第２参照画像）を生成する。判定出力部６０は、補正参照画像と撮像画像とを比較し、補正参照画像と撮像画像との間の相違箇所(不一致箇所)を、マスタテンプレート１００の欠陥として検出する。

このように、第２の実施形態は、新規欠陥を予め含めた補正参照画像と撮像画像とを比較する。従って、補正参照画像と撮像画像とは新規欠陥の箇所においてほぼ一致するので、新規欠陥がマスタテンプレート１００の欠陥として検出されない。これにより、第２の実施形態は、マスタテンプレート１００の欠陥を精度良く検出することができる。第２の実施形態のその他の構成および動作は、第１の実施形態の対応する構成および動作と同様でよい。

図１１は、補正参照画像の生成および欠陥検出の一例を示すイメージ図である。演算部４１とまたは生成部５０は、記憶部４０からの設計データを、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率や回転角等を用いて、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンの大きさや角度等に適合するように補正する。補正された設計データは、生成部５０において展開され参照画像（第１参照画像）になる。

一方、生成部５０は、記憶部８０から欠陥パターンデータを受け取る。欠陥パターンデータは、拡大コピーテンプレート１３０において拡大によって発生する新規欠陥を、欠陥の種類（欠陥モード）ごとに分類したパターンデータである。

図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、新規欠陥の欠陥モードの一例を示す説明図である。例えば、図１２（Ａ）に示すように、パターン１２０ａと接続するパターン１２０ｂを有するコピーテンプレート１２０をＤ１方向に拡大したときに、拡大コピーテンプレート１３０の枠Ｃａ内のパターンが離れた（切断された）状態が生じる。このような拡大によって離れる（切断される）欠陥モードを第１欠陥モードとする。図１２（Ｂ）に示すように、コピーテンプレート１２０をＤ１方向に拡大したときに、拡大コピーテンプレート１３０の枠Ｃｂ内のパターンが交差する部分が丸く変形する状態が生じる。このような拡大によって変形する欠陥モードを第２欠陥モードとする。図１２（Ｃ）に示すように、互いに離れたパターンを有するコピーテンプレート１２０をＤ１方向に拡大したときに、拡大コピーテンプレート１３０の枠Ｃｃ内においてパターンは接している。このような拡大によって離れていたパターンが接する欠陥モードを第３欠陥モードとする。

第１欠陥モードでは、コピーテンプレート１２０において本来接続されているパターンが拡大コピーテンプレート１３０において切断されている。この場合、画像の階調データは、切断箇所において大きくピークを有する。これは、パターンの存在する部分に対して切断箇所にはパターンが無いので、切断箇所では、色の濃淡または明度が大きく変化するからである。

逆に、第３欠陥モードでは、コピーテンプレート１２０において本来切断されているパターンが拡大コピーテンプレート１３０において接続されている。この場合、画像の階調データは、接続箇所においてピークが無くなってしまう。

第２欠陥モードでは、拡大コピーテンプレート１３０において変形されている。この場合、画像の階調データは、変形箇所においてピークの位置またはピークの領域が変化してしまう。このように、欠陥モードによって、画像の階調データの変化を或る程度予測することができる。

第２の実施形態では、第１欠陥パターンデータは、弾性変形または塑性変形シミュレーションによって得られた第１欠陥モードの予測位置の座標を含む。第２欠陥パターンデータは、上記シミュレーションによって得られた第２欠陥モードの予測位置の座標を含む。第３欠陥パターンデータは、上記シミュレーションによって得られた第３欠陥モードの予測位置の座標を含む。尚、欠陥モードの数（分類数）は、３つに限定されず、２つ以下または４つ以上にしてもよい。補正画像生成部（ロジック回路）は、欠陥モードの数（欠陥パターンデータの分類数）に対応するように設ければよい。

次に、図１１を再度参照し、生成部５０および判定出力部６０の動作を説明する。

パターン展開部５１は、第１〜第３欠陥パターンデータを記憶部８０から受け取り、第１〜第３欠陥パターンデータのそれぞれを設計データと同様に展開する。

参照画像生成部５２は、第１〜第３欠陥パターンデータのそれぞれに対応した第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３を含む。第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３は、それぞれ第１〜第３欠陥モードに対応したロジック回路でよい。第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３は、それぞれ、展開された第１〜第３欠陥パターンデータを多値の階調データに変換する。これにより、第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３は、第１〜第３欠陥パターン補正画像を生成する。このように、参照画像生成部５２は、展開された第１〜第３欠陥パターンデータを個別に多値の階調データに変換する。

ここで、第１〜第３欠陥パターンデータは、それぞれ上記第１〜第３欠陥モードに分類されており、階調データの補正の手法を共通化することができる。例えば、第１欠陥パターン補正画像では、補正箇所の階調データが大きくピークを有するように、補正箇所の階調データをその周辺の階調データから大きくずらす。このとき、補正箇所の階調データのピークは、パターンが切断させている箇所の階調データのピークと同様のピークとすればよい。

第３欠陥パターン補正画像では、補正箇所の階調データがピークを有さないように、補正箇所の階調データをその周辺の階調データに合わせる。このとき、補正箇所の階調データは、パターンの存在する箇所の階調データと同様にすればよい。

第２欠陥パターン補正画像では、補正箇所の階調データの領域を変更する。このとき、補正箇所の階調データは、パターンの存在する箇所の階調データの領域を広げ、あるいは、狭くすればよい。

同一の欠陥モードを有する欠陥パターンデータは、同一のロジック回路で処理されることが好ましい。例えば、生成部５０内の第１補正画像生成部５２＿１が、展開後の第１欠陥パターンデータを処理し、第１欠陥パターン補正画像を生成する。生成部５０内の第２補正画像生成部５２＿２が、展開後の第２欠陥パターンデータを処理し、第２欠陥パターン補正画像を生成する。生成部５０内の第３補正画像生成部５２＿３が、展開後の第３欠陥パターンデータを処理し、第３欠陥パターン補正画像を生成する。第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３は、上述のとおり、いずれもロジック回路で構成されている。これにより、第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３は、それぞれ第１〜第３欠陥パターン補正画像を高速に生成することができる。

次に、生成部５０は、第１〜第３補正画像生成部５２＿１〜５２＿３によって生成された補正画像としての第１〜第３欠陥パターン補正画像を、設計データから生成された第１参照画像に組み込む。即ち、生成部５０は、第１〜第３欠陥パターン補正画像の補正箇所の階調データを用いて、第１参照画像の対応する箇所の階調データを補正（更新または上書き）する。これにより、新規欠陥を予め含む第２参照画像が生成される。即ち、第２参照画像は、新規欠陥の予測箇所に、新規欠陥と同様の階調データを有する参照画像となる。

その後、判定出力部６０は、第２参照画像とＡ／Ｄ変換７０からの撮像画像とを比較し、それらの相違箇所の座標を検出する。第２実施形態では、判定出力部６０は、第２参照画像と撮像画像との相違箇所の座標を、拡大欠陥の座標として検出する。このとき、補正参照画像と撮像画像とは新規欠陥の箇所においてほぼ一致するので、新規欠陥がマスタテンプレート１００の欠陥として検出されない。即ち、補正参照画像はコピーテンプレート１２０の拡大によって発生した新規欠陥の画像を予め含むので、判定出力部６０は、相違箇所から新規欠陥の予測位置を除く必要が無く、単に相違箇所を拡大欠陥の座標として出力してよい。これにより、第２の実施形態は、マスタテンプレート１００の欠陥を精度良く検出することができる。第２の実施形態のその他の構成および動作は、第１の実施形態の対応する構成および動作と同様でよい。

このように、パターン検査装置２は、設計データから生成される第１参照画像に新規欠陥の画像を予め含めた補正参照画像を生成し、補正参照画像と撮像画像とを比較して拡大欠陥を検出する。このような構成であっても、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２の実施形態において、生成部５０は、設計データと同じデータ形式の第１〜第３予測パターンデータを変換することによって第１〜第３欠陥パターン補正画像を生成している。しかし、記憶部８０は、第１〜第３欠陥パターン補正画像を予め格納し、生成部５０に第１〜第３欠陥パターン補正画像を提供するようにしてもよい。これにより、生成部５０は、予測パターンデータを変換する必要がなくなるので、生成部５０の回路規模を小さくすることができ、あるいは、生成部５０の負荷を低減させることができる。

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。

１・・・パターン検査装置、１０・・・撮像部、２０・・・ステージ制御部、３０・・・センサ部、４０・・・記憶部、４１・・・演算部、５０・・・生成部、５１・・・パターン展開部、５２・・・参照画像生成部、６０・・・判定出力部、７０・・・Ａ／Ｄ変換部、８０・・・記憶部、１００・・・マスタテンプレート、１２０・・・コピーテンプレート、１３０・・・拡大コピーテンプレート

Claims (6)

1. 第１パターンを有する被検査対象物を拡大することにより得られる該被検査対象物の第２パターンを撮像する撮像部と、
   前記第１パターンの設計データから生成される参照画像と前記撮像部により生成される撮像画像との間の相違箇所に対応した前記第１または第２パターンの位置情報のうち、前記被検査対象物の拡大の際に発生する第１欠陥の予測位置以外の位置情報を出力する出力部とを備えたパターン検査装置。
2. 前記第１欠陥の予測位置の情報を予め格納する記憶部をさらに備えた、請求項１に記載のパターン検査装置。
3. 前記第１欠陥の予測位置の情報を当該パターン検査装置の外部から入力する入力部をさらに備えた、請求項１に記載のパターン検査装置。
4. 第１パターンを有する被検査対象物を拡大することにより得られる該被検査対象物の第２パターンを撮像する撮像部と、
   前記第１パターンの設計データから生成される第１参照画像に、前記被検査対象物の拡大によって発生すると予測される第１欠陥の画像を含めた第２参照画像を生成する生成部と、
   前記第２参照画像と前記撮像部により生成される撮像画像との間の相違箇所に対応した前記第１または第２パターンの位置情報を出力する出力部とを備えたパターン検査装置。
5. 前記生成部は、前記第１欠陥の種類ごとに補正画像を生成し、該補正画像を用いて前記第１参照画像を補正して前記第２参照画像を生成する、請求項４に記載のパターン検査装置。
6. 前記生成部は、前記第１参照画像のうち前記第１欠陥の箇所に前記補正画像を用いる、請求項５に記載のパターン検査装置。

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