JP2017133868A - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】虚報を低減しつつ、擬似欠陥の周囲の欠陥を精度よく検出する。
【解決手段】パターン検査装置１の撮像部２１３では、エッチング処理により設計データ４８に基づく実パターンが形成された基板を撮像することにより、実パターンを示す実パターン画像が取得される。制限領域特定部４１２では、実パターン画像と設計データが示す設計パターンとを比較することにより抽出領域が取得され、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として設計パターンに基づいて設定された注目領域と、抽出領域とが重なる領域が制限領域として特定される。欠陥検出部４１３では、設計データに基づく実パターンが形成された他の基板の実パターン画像において、制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度を設定しつつ欠陥領域が検出される。これにより、虚報を低減しつつ擬似欠陥の周囲の欠陥を精度よく検出することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査する技術に関する。

プリント基板の外観検査では、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）データ等の設計データを基準として検査が行われる。例えば、設計データが示す設計パターンと、プリント基板の配線パターンを示す画像とを比較し、一定以上の相違がある場所が欠陥として抽出される。このような手法は、比較検査法と呼ばれる。

なお、特許文献１では、レチクルまたは半導体ウエハに形成されたパターンに対する欠陥検査手法が開示されている。当該手法では、基準パターン（設計パターン）の角部の数や、角部の角度に応じて検出感度が設定され、被検査パターンの画像と基準パターンとを比較しつつ、当該検出感度を使用してパターン欠陥が検出される。特許文献１の手法では、擬似欠陥の検出数を減少する、すなわち、虚報を低減することが実現される。

特許第４６４４２１０号公報

ところで、プリント基板の製造では、樹脂基板の表面に形成された銅膜においてエッチング処理により不要部分を除去することにより、配線パターンが形成される（サブトラクティブ工法と呼ばれる）。この場合に、配線パターンの凹凸部において、設計パターンとは形状が異なるが、欠陥ではない部分が発生することがある。具体的には、配線パターンのパターン凹部では、アンダーエッチングにより設計パターン通りに除去されない銅膜の部分が残り、配線パターンのパターン凸部では、オーバーエッチングにより設計パターンよりも過度に除去される銅膜の部分が生じる。このような配線パターンの画像と設計パターンとを比較すると、欠陥として検出する必要がない多数の疑似欠陥が検出される、すなわち、多数の虚報が発生する。アンダーエッチングまたはオーバーエッチングによる虚報を低減するために、配線パターンの全体の検出感度を下げることも考えられるが、真の欠陥を見逃しやすくなる。

プリント基板の検査において、特許文献１の手法を採用することにより、虚報を低減することも考えられる。しかしながら、この場合、パターン凸部およびパターン凹部における広範囲に対して、他の領域とは異なる検出感度が設定されるため、擬似欠陥の周囲に存在する真の欠陥を見逃してしまう。また、アンダーエッチングおよびオーバーエッチングの状態は、エッチング液の濃度や温度等のエッチング条件、あるいは、プリント基板上の位置（パターン領域の密度）等によっても異なるため、比較検査に用いられる設計パターンを予め修正することは困難である。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、虚報を低減しつつ、擬似欠陥の周囲の欠陥を精度よく検出することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査するパターン検査装置であって、設計パターンを示す設計データを記憶する記憶部と、エッチング処理により前記設計データに基づく実パターンが形成された基板を撮像することにより、前記実パターンを示す実パターン画像を取得する撮像部と、前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより取得される抽出領域と、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として前記設計パターンに基づいて設定された注目領域とが重なる領域を、制限領域として特定する制限領域特定部と、前記設計データに基づく実パターンが形成された他の基板の実パターン画像において、前記制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度を設定しつつ、欠陥領域を検出する欠陥検出部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン検査装置であって、前記設計パターンのパターン凹部における背景領域の一部が、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域として設定され、前記設計パターンのパターン凸部におけるパターン領域の一部が、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域として設定される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のパターン検査装置であって、前記設計パターンに基づいて前記第１注目領域および前記第２注目領域を取得する注目領域取得部をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のパターン検査装置であって、前記制限領域特定部が、前記抽出領域のうち前記実パターン画像のパターン領域に含まれる部分である第１抽出領域と、前記第１注目領域とが重なる領域を第１制限領域として特定し、前記抽出領域のうち前記実パターン画像の前記パターン領域に含まれない部分である第２抽出領域と、前記第２注目領域とが重なる領域を第２制限領域として特定する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン検査装置であって、前記欠陥検出部が、前記他の基板の前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより、各欠陥候補領域を欠陥候補画素の集合として示す二値の候補領域画像を取得し、前記候補領域画像において所定のサイズのウィンドウを移動しつつ前記ウィンドウ内に含まれる欠陥候補画素の個数に基づいて前記欠陥領域に含まれる欠陥画素を特定する欠陥検出処理を行い、前記欠陥検出処理において、前記制限領域に含まれる欠陥候補画素に対して他の欠陥候補画素よりも低い重みが付与される。

請求項６に記載の発明は、基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査するパターン検査方法であって、ａ）設計パターンを示す設計データを準備する工程と、ｂ）エッチング処理により前記設計データに基づく実パターンが形成された基板を撮像することにより、前記実パターンを示す実パターン画像を取得する工程と、ｃ）前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより取得される抽出領域と、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として前記設計パターンに基づいて設定された注目領域とが重なる領域を、制限領域として特定する工程と、ｄ）前記設計データに基づく実パターンが形成された他の基板の実パターン画像を取得する工程と、ｅ）前記他の基板の前記実パターン画像において、前記制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度を設定しつつ、欠陥領域を検出する工程とを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のパターン検査方法であって、前記設計パターンのパターン凹部における背景領域の一部が、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域として設定され、前記設計パターンのパターン凸部におけるパターン領域の一部が、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域として設定される。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のパターン検査方法であって、前記ｃ）工程において、前記抽出領域のうち前記実パターン画像のパターン領域に含まれる部分である第１抽出領域と、前記第１注目領域とが重なる領域が第１制限領域として特定され、前記抽出領域のうち前記実パターン画像の前記パターン領域に含まれない部分である第２抽出領域と、前記第２注目領域とが重なる領域が第２制限領域として特定される。

請求項９に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載のパターン検査方法であって、前記ｅ）工程において、前記他の基板の前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより、各欠陥候補領域を欠陥候補画素の集合として示す二値の候補領域画像が取得され、前記候補領域画像において所定のサイズのウィンドウを移動しつつ前記ウィンドウ内に含まれる欠陥候補画素の個数に基づいて前記欠陥領域に含まれる欠陥画素を特定する欠陥検出処理が行われ、前記欠陥検出処理において、前記制限領域に含まれる欠陥候補画素に対して他の欠陥候補画素よりも低い重みが付与される。

本発明によれば、注目領域を実パターンに基づいて狭めた制限領域を用いることにより、虚報を低減しつつ、擬似欠陥の周囲の欠陥を精度よく検出することができる。

パターン検査装置の構成を示す図である。 コンピュータの構成を示す図である。 パターン検査装置における機能構成を示すブロック図である。 基板を検査する処理の流れを示す図である。 設計パターンの二値画像を示す図である。 第１注目領域を取得する処理を説明するための図である。 第１注目領域を取得する処理を説明するための図である。 第１注目領域を取得する処理を説明するための図である。 設計パターンの二値画像を示す図である。 第２注目領域を取得する処理を説明するための図である。 第２注目領域を取得する処理を説明するための図である。 第２注目領域を取得する処理を説明するための図である。 第１制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第１制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第１制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第１制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第２制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第２制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第２制限領域を特定する処理を説明するための図である。 第２制限領域を特定する処理を説明するための図である。 修正検査領域画像を示す図である。 候補領域画像を示す図である。 比較例の処理における実パターン画像を示す図である。 最初の基板の実パターン画像を示す図である。 他の基板の実パターン画像を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係るパターン検査装置１の構成を示す図である。パターン検査装置１は、例えば、電子部品が実装される前のプリント基板（プリント配線基板とも呼ばれる。）の外観を検査する装置である。

ここで、プリント基板は、樹脂基板９（以下、単に「基板９」という。）の表面に、銅等の導電性材料により配線パターンが形成されたものである。プリント基板の製造では、基板９の表面に導電性材料の膜（導電膜）が設けられる。導電膜上には、感光材料であるレジスト膜が形成され、当該レジスト膜に設計データに基づくパターンの画像が描画装置（直描装置）により直接的に描画される。パターンが描画された基板９には、現像処理、エッチング処理、レジスト剥離処理等が施される。これにより、基板９上に配線パターンが形成される。基板９に対するエッチング処理は、例えば、基板９に対してエッチング液を付与することにより行われるウェットエッチングである。基板９に対するエッチング処理として、例えば、プラズマ等を利用したドライエッチングが行われてもよい。また、設計パターンを示すフォトマスクを用いてレジスト膜にパターンが形成（露光）されてもよい。

パターン検査装置１は、基板９を撮像する装置本体２、および、パターン検査装置１の全体動作を制御するとともに、後述の演算部等を実現するコンピュータ３を備える。装置本体２は、基板９を撮像して多階調の撮像画像（のデータ）を取得する撮像デバイス２１、基板９を保持するステージ２２、および、撮像デバイス２１に対してステージ２２を相対的に移動するステージ駆動部２３を有する。撮像デバイス２１は、照明光を出射する照明部２１１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系２１２、および、光学系２１２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像部２１３を有する。ステージ駆動部２３はボールねじ、ガイドレール、モータ等により構成される。コンピュータ３がステージ駆動部２３および撮像デバイス２１を制御することにより、基板９上の所定の領域が撮像される。

図２は、コンピュータ３の構成を示す図である。コンピュータ３は各種演算処理を行うＣＰＵ３１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ３２および各種情報を記憶するＲＡＭ３３を含む一般的なコンピュータシステムの構成となっている。コンピュータ３は、情報記憶を行う固定ディスク３４、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ３５、操作者からの入力を受け付けるキーボード３６ａおよびマウス３６ｂ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置３７、並びに、パターン検査装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部３８をさらに含む。

コンピュータ３では、事前に読取装置３７を介して記録媒体８からプログラム８０が読み出されて固定ディスク３４に記憶されている。ＣＰＵ３１は、プログラム８０に従ってＲＡＭ３３や固定ディスク３４を利用しつつ演算処理を実行する。

図３は、パターン検査装置１における機能構成を示すブロック図であり、図３では、コンピュータ３のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、固定ディスク３４等により実現される機能構成を、符号３を付す破線の矩形にて囲んでいる。コンピュータ３は、演算部４１および記憶部４９を有する。演算部４１は、注目領域取得部４１１、制限領域特定部４１２および欠陥検出部４１３を有する。記憶部４９は、ＣＡＭデータ（またはＣＡＤデータ）等の設計データ４８を記憶する。これらの構成が実現する機能の詳細については後述する。なお、これらの機能は専用の電気回路により構築されてもよく、部分的に専用の電気回路が利用されてもよい。

図４は、パターン検査装置１が基板９を検査する処理の流れを示す図である。ここでは、１つのロット（以下、「対象ロット」という。）として製造される複数の基板９が検査対象であるものとする。対象ロットに含まれる複数の基板９は同一の製品の製造に用いられ、同じ条件にて同じ配線パターンが形成される。

パターン検査装置１では、まず、基板９の表面の配線パターン（以下、実際の基板９上の配線パターンを「実パターン」という。）を形成する際に利用された設計データ４８が記憶部４９に入力されて準備される（ステップＳ１１）。本実施の形態における設計データ４８は、設計パターンを示すベクトルデータである。設計データ４８は、ラスタデータであってもよい。対象ロットに含まれる複数の基板９上の実パターンは、設計データ４８に基づいてエッチング処理により形成される。

注目領域取得部４１１では、設計パターン６を示す二値画像が図５に示すように生成される（図５では、設計パターン６の一部のみを示す。以下同様。）。設計パターン６を示す画像では、複数の画素が行方向および列方向に配列され、以下の説明では、パターン領域６１（以下、「設計パターン領域６１」という。）に含まれる各画素の値が１であり、背景領域６２に含まれる各画素の値が０であるものとする（以下同様）。続いて、設計パターン６における設計パターン領域６１に含まれない各画素、すなわち、背景領域６２に含まれる各画素を対象画素として、４５度間隔にて設定される８方向のそれぞれに関して、対象画素から設計パターン領域６１のエッジまでの距離（以下、「背景測定距離」という。）が測定される。図５では、画素８２を対象画素とする場合における８方向の背景測定距離を矢印８１（１つの矢印に符号８１ａを付している。）にて示している。

対象画素において、１方向の背景測定距離のみが所定の判定距離以上であり、かつ、他の７方向の背景測定距離が判定距離未満である場合に、対象画素が凹部画素として特定される。図５中の画素８２では、矢印８１ａにて示す背景測定距離のみが判定距離以上であるため、画素８２は凹部画素である。実際には、互いに隣接する凹部画素の集合が、凹部領域として取得される。凹部領域は、設計パターン領域６１の凹部６３（以下、「パターン凹部６３」という。）を示す。なお、背景測定距離の上限が予め定められており、図５中の矢印８１ａは上限の背景測定距離となっている。

図６Ａないし図６Ｃは、凹部領域から後述の第１注目領域を取得する処理を説明するための図である。例えば、図６Ａ中にて平行斜線を付す凹部領域８３が取得される場合、凹部領域８３に対して所定回数の膨張処理が施され、図６Ｂに示すように、膨張済み凹部領域８４が取得される。そして、図６Ｃに示すように、膨張済み凹部領域８４のうち設計パターン６の設計パターン領域６１に含まれない部分、すなわち、膨張済み凹部領域８４のうち背景領域６２に含まれる部分が、第１注目領域８５として取得される（ステップＳ１２）。図６Ｃでは、第１注目領域８５を実線にて示し、他の領域を破線にて示している。第１注目領域８５は、設計パターン６のパターン凹部６３における背景領域６２の一部であり、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい領域である。実際には、実パターンにおいてアンダーエッチングが生じる領域が、第１注目領域８５内にほぼ確実に存在するように、凹部領域８３に対する膨張処理の回数等が決定される（後述の第２注目領域の取得において同様）。

注目領域取得部４１１では、さらに、図７に示す設計パターン６の画像において、設計パターン領域６１に含まれる各画素を対象画素として、４５度間隔にて設定される８方向のそれぞれに関して、対象画素から設計パターン領域６１のエッジまでの距離（以下、「パターン測定距離」という。）が測定される。図７では、画素７２，７２Ａを対象画素とする場合における８方向のパターン測定距離を矢印７１（３個の矢印に符号７１ａ，７１ｂ，７１ｃを付している。）にて示している。

そして、対象画素において、１方向のパターン測定距離のみが所定の判定距離以上であり、かつ、他の７方向のパターン測定距離が判定距離未満である場合に、対象画素が凸部画素として特定される。図７中の画素７２では、矢印７１ａにて示すパターン測定距離のみが判定距離以上であるため、画素７２は凸部画素（図７では、パッドの先端を示す凸部画素）である。また、画素７２Ａでは、矢印７１ｂ，７１ｃにて示す２つのパターン測定距離が判定距離以上であるため、画素７２Ａは凸部画素ではない。実際には、互いに隣接する凸部画素の集合が、凸部領域として取得される。凸部領域は、設計パターン領域６１の凸部６４（以下、「パターン凸部６４」という。）を示す。なお、パターン測定距離の上限が予め定められており、図７中の矢印７１ａ，７１ｂは上限のパターン測定距離となっている。

図８Ａないし図８Ｃは、凸部領域から後述の第２注目領域を取得する処理を説明するための図である。例えば、図８Ａ中にて平行斜線を付す凸部領域７３が取得される場合、凸部領域７３に対して所定回数の膨張処理が施され、図８Ｂに示すように、膨張済み凸部領域７４が取得される。そして、図８Ｃに示すように、膨張済み凸部領域７４のうち設計パターン６の背景領域６２に含まれない部分、すなわち、膨張済み凸部領域７４のうち設計パターン領域６１に含まれる部分が、第２注目領域７５として取得される（ステップＳ１３）。図８Ｃでは、第２注目領域７５を実線にて示し、他の領域を破線にて示している。第２注目領域７５は、設計パターン６のパターン凸部６４における設計パターン領域６１の一部であり、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい領域である。

装置本体２では、対象ロットに含まれる複数の基板９のうち最初の基板９がステージ２２（図１参照）上に載置され、ステージ駆動部２３により、基板９上の所定の領域が撮像部２１３による撮像領域に配置される。そして、撮像部２１３により実パターンを示す撮像画像（以下、「実パターン画像」という。）が取得され、演算部４１に出力される（ステップＳ１４）。実パターン画像では、設計パターン６の画像と同様に、複数の画素が行方向および列方向に配列される。

制限領域特定部４１２では、実パターン画像が所定に閾値にて二値化され、図９Ａ中に実線にて示すように、実パターンを示す二値画像５０（以下、「実パターン二値画像５０」という。）が生成される。図９Ａは、図６Ａないし図６Ｃに示す設計パターン６と同じ部分を示す画像である。図９Ａでは、設計パターン６も破線にて示している（後述の図１０Ａ、並びに、図１３ないし図１５において同様）。

続いて、実パターン二値画像５０におけるパターン領域５１（以下、「実パターン領域５１」という。）のうち設計パターン６の設計パターン領域６１と重ならない領域（すなわち、実パターン領域５１のみが存在する領域）が、図９Ｂに示すように第１抽出領域５５として抽出される。第１抽出領域５５は、設計パターン６を示す二値画像と実パターン二値画像５０との符号付差分画像における一方の符号の値を有する領域として、容易に抽出可能である（後述の第２抽出領域５７において同様）。実パターン領域５１のみが存在する領域である第１抽出領域５５では、大部分が、対象ロットの最初の基板９において実際にアンダーエッチングが発生している実パターンの領域を示す。

続いて、図９Ｂの第１抽出領域５５を示す画像に対して、図６Ｃの第１注目領域８５が図９Ｃに示すように重ねられる。図９Ｃでは、第１注目領域８５に平行斜線を付している。そして、第１抽出領域５５に含まれ、かつ、第１注目領域８５に含まれる画素を示す画像、すなわち、図９Ｂの画像と図６Ｃの画像の互いに対応する画素の論理積（ＡＮＤ）を示す画像が、図９Ｄに示すように取得される。図９Ｄの画像において特定される領域５６を、以下、「第１制限領域５６」という。このようにして、第１抽出領域５５と第１注目領域８５とが重なる領域である第１制限領域５６が特定される（ステップＳ１５）。

第１制限領域５６は、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域８５を、実パターンにおいて実際にアンダーエッチングが発生している領域を示す第１抽出領域５５により制限した領域である。第１制限領域５６では、エッチング液の濃度や温度等の実際のエッチング条件、および、基板９上の位置（パターン領域の密度）等によるアンダーエッチングへの影響（アンダーエッチングの状態の分布）が反映されていると捉えることができる。

制限領域特定部４１２では、さらに、図１０Ａに示す実パターン二値画像５０において破線にて示す設計パターン６の設計パターン領域６１のうち、実パターン領域５１と重ならない領域（すなわち、設計パターン領域６１のみが存在する領域）が、図１０Ｂに示すように第２抽出領域５７として抽出される。図１０Ａは、図８Ａないし図８Ｃに示す設計パターン６と同じ部分を示す画像である。設計パターン領域６１のみが存在する領域である第２抽出領域５７では、大部分が、対象ロットの最初の基板９において実際にオーバーエッチングが発生している領域を示す。

ここで、既述の第１抽出領域５５（図９Ｂ参照）および第２抽出領域５７を「抽出領域」と総称すると、第２抽出領域５７は、抽出領域のうち実パターン領域５１に含まれない部分である。また、第１抽出領域５５は、抽出領域のうち実パターン領域５１に含まれる部分である。なお、抽出領域は、実パターン二値画像５０と設計パターン６の二値画像との相違部分であり、例えば、両画像において各位置における値の排他的論理和（または差の絶対値）を求めることにより特定可能である。実際には、第１抽出領域５５および第２抽出領域５７は、設計パターン領域６１と実パターン領域５１との位置ずれにより生じる領域も含む。

続いて、図１０Ｂの第２抽出領域５７を示す画像に対して、図８Ｃの第２注目領域７５が図１０Ｃに示すように重ねられる。図１０Ｃでは、第２注目領域７５に平行斜線を付している。そして、第２抽出領域５７に含まれ、かつ、第２注目領域７５に含まれる画素を示す画像、すなわち、図１０Ｂの画像と図８Ｃの画像の互いに対応する画素の論理積（ＡＮＤ）を示す画像が、図１０Ｄに示すように取得される。図１０Ｄの画像において特定される領域５８を、以下、「第２制限領域５８」という。このようにして、第２抽出領域５７と第２注目領域７５とが重なる領域である第２制限領域５８が特定される（ステップＳ１６）。

第２制限領域５８は、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域７５を、実パターンにおいて実際にオーバーエッチングが発生している領域を示す第２抽出領域５７により制限した領域である。第２制限領域５８では、実際のエッチング条件、および、基板９上の位置等によるオーバーエッチングへの影響（オーバーエッチングの状態の分布）が反映されていると捉えることができる。

本実施の形態では、欠陥検出部４１３による後述の欠陥検出において検査領域画像が利用される。検査領域画像は、基板９上の検査対象領域を示す画像である。検査領域画像の行方向および列方向の解像度は、実パターン画像の行方向および列方向の解像度と同じである。すなわち、検査領域画像の一の画素が示す基板９上の領域のサイズが、実パターン画像の一の画素が示す基板９上の領域のサイズと同じである。ステップＳ１５，Ｓ１６において第１制限領域５６および第２制限領域５８（以下、「制限領域」と総称する。）が特定されることにより、検査領域画像において制限領域に含まれる画素が検査対象領域から除外され、修正検査領域画像が取得される（ステップＳ１７）。修正検査領域画像では、制限領域が非検査領域に含められる。図１１では、修正検査領域画像９１を示しており、ステップＳ１７の処理にて非検査領域９２に含められる領域を平行斜線を付して示している。

続いて、検査対象の基板９の実パターン画像が取得される（ステップＳ１８）。ここでは、対象ロットの最初の基板９も検査対象であるため、ステップＳ１８の処理は省略され、ステップＳ１４にて取得された実パターン画像が利用される。

欠陥検出部４１３では、実パターン画像を所定に閾値にて二値化することにより取得される画像（ここでは、既述の実パターン二値画像５０）と、設計パターン６を示す二値画像との相違を示す画像が、図１２に示すように候補領域画像５３として取得される。候補領域画像５３は、位置が合わせられた両画像において互いに対応する画素の値の排他的論理和を示す二値画像であり、候補領域画像５３において特定される画素は欠陥候補画素である。互いに隣接する欠陥候補画素の集合が欠陥候補領域５４となる。すなわち、候補領域画像５３は、各欠陥候補領域５４を欠陥候補画素の集合として示す。

続いて、候補領域画像５３において所定のサイズのウィンドウＷを用いた欠陥検出処理が行われる。詳細には、ウィンドウＷが候補領域画像５３上に設定される。ウィンドウＷでは、候補領域画像５３における画素と同じサイズの複数の要素（図１２中にて細い実線の矩形にて示す。）が行方向および列方向に配列される。そして、修正検査領域画像９１の検査対象領域に対応する候補領域画像５３の各画素を対象画素として、ウィンドウＷの中央の要素（他の要素であってもよい。）が対象画素に重なるようにウィンドウＷを配置した状態において、ウィンドウＷ内に含まれる欠陥候補画素の個数がカウントされる。なお、修正検査領域画像９１の非検査領域９２に対応する候補領域画像５３の画素は、対象画素から除外される。図１２では、非検査領域９２（に対応する領域）に平行斜線を付している。

ここで、既述の制限領域に含まれる欠陥候補画素は、エッチング処理におけるアンダーエッチングまたはオーバーエッチングに起因する擬似欠陥を示すものであると捉えられる。したがって、ウィンドウＷ内に含まれる欠陥候補画素の個数のカウントでは、図１１の修正検査領域画像９１が参照され、非検査領域９２に含まれる欠陥候補画素はカウントされない（無視される）。つまり、ウィンドウＷ内に含まれ、かつ、非検査領域９２に含まれない欠陥候補画素の個数がカウントされ、対象画素に対する欠陥評価値として取得される。そして、欠陥評価値が所定の閾値以上である場合に、対象画素が欠陥画素として特定される。互いに隣接する欠陥画素の集合は、欠陥を示す欠陥領域となる。以上のように、欠陥検出部４１３では、候補領域画像５３においてウィンドウＷを移動しつつ、ウィンドウＷ内の制限領域に含まれない欠陥候補画素の個数をカウントすることにより、制限領域に対する欠陥の検出感度を他の領域よりも実質的に低くして欠陥領域が検出される（ステップＳ１９）。

最初の基板９に対する検査が完了すると、対象ロットに含まれる２番目の基板９が撮像部２１３により撮像され、実パターン画像が取得される（ステップＳ２０，Ｓ１８）。そして、上記と同様に、当該実パターン画像からの候補領域画像５３の取得、および、候補領域画像５３におけるウィンドウＷを用いた欠陥検出処理が行われる（ステップＳ１９）。既述のように、対象ロットに含まれる複数の基板９は同じ条件にて製造されるため、２番目の基板９においても、実際にアンダーエッチングおよびオーバーエッチングが発生している領域（擬似欠陥の領域）は、最初の基板９と近似する。したがって、非検査領域９２に含まれる欠陥候補画素を無視する（制限領域に対する検出感度を低くする）上記欠陥検出処理により、擬似欠陥の領域が欠陥領域として検出される虚報が抑制される。上記ステップＳ１８，Ｓ１９の処理が、対象ロットに含まれる全ての基板９に対して行われると、パターン検査装置１における処理が完了する（ステップＳ２０）。

ここで、修正検査領域画像において第１注目領域８５および第２注目領域７５（以下、「注目領域」と総称する。）を非検査領域に含める比較例の処理について述べる。比較例の処理では、例えば、図１３中に破線にて示す設計パターン６に対して、平行斜線を付して示す注目領域（第２注目領域）７５が設定され、修正検査領域画像において注目領域７５が非検査領域に含められる。実際には、他の注目領域も設定されるが、図１３では、図示を省略している。図１３中に実線にて示す実パターン画像５に対する欠陥検出処理では、注目領域７５内の欠陥候補画素が無視されるため、擬似欠陥を示す擬似欠陥領域Ｄ０と共に、注目領域７５に含まれる欠陥領域Ｄ１も検出されない。このように、比較例の処理では、擬似欠陥領域Ｄ０の周囲の欠陥領域Ｄ１を検出することが困難となる。

これに対し、パターン検査装置１では、最初の基板９の実パターン画像と設計パターン６とを比較することにより取得される抽出領域と、注目領域とが重なる領域が、制限領域として特定される。したがって、図１４に示す最初の基板９の実パターン画像５の例では、注目領域７５（図１３参照）を狭めた制限領域５８（平行斜線を付して示す。）が取得される。そして、他の基板９の欠陥領域の検出では、当該他の基板９の実パターン画像において、制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度が設定される。図１５に示す他の基板９の実パターン画像５の例では、欠陥検出処理において制限領域５８に含まれる擬似欠陥領域Ｄ０は検出されないが、制限領域５８と重ならない欠陥領域Ｄ１は検出可能となる。このように、一の基板９の実パターンに基づいて注目領域を狭めた制限領域を、他の基板９に対する欠陥領域の検出に用いることにより、虚報を低減しつつ、擬似欠陥の周囲の欠陥を精度よく検出することが実現される。また、制限領域以外の領域における検出感度を高くすることもでき、欠陥をさらに精度よく検出することも可能となる。

第１制限領域５６の取得では、設計パターン６のパターン凹部６３における背景領域６２の一部が、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域８５として設定される。また、抽出領域のうち実パターン領域５１に含まれる部分が第１抽出領域５５として抽出される。そして、第１注目領域８５と第１抽出領域５５とが重なる領域が第１制限領域５６として特定される。これにより、アンダーエッチングに係る第１制限領域５６を精度よく取得することができる。

第２制限領域５８の取得では、設計パターン６のパターン凸部６４における設計パターン領域６１の一部が、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域７５として設定される。また、抽出領域のうち実パターン領域５１に含まれない部分が第２抽出領域５７として抽出される。そして、第２注目領域７５と第２抽出領域５７とが重なる領域が第２制限領域５８として特定される。これにより、オーバーエッチングに係る第２制限領域５８を精度よく取得することができる。

パターン検査装置１では、注目領域取得部４１１により設計パターン６に基づいて注目領域（第１注目領域８５および第２注目領域７５）が取得され、制限領域特定部４１２により制限領域（第１制限領域５６および第２制限領域５８）が取得される。これにより、操作者の入力に従って注目領域または制限領域を取得する場合に比べて、作業性を向上することができる。

上記パターン検査装置１では様々な変形が可能である。

設計パターン６に基づく注目領域は、他の手法により取得されてもよい。例えば、市販のエッチングシミュレーション用のソフトにより、注目領域が特定されてもよく、また、操作者によりマウス３６ｂ等を介して特定されてもよい。注目領域は、実パターンにおいてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが生じる領域をほぼ確実に含む大雑把な領域であってよい。

上記実施の形態では、実パターン画像と設計パターン６とを比較して抽出領域を取得する際に、実パターン二値画像５０が生成されるが、多階調の実パターン画像がそのまま設計パターン６と比較されてもよい。例えば、設計パターン領域６１および背景領域６２に、実パターン画像におけるパターン領域の平均的な値および背景領域の平均的な値がそれぞれ付与された設計パターン６の画像と、実パターン画像との差分画像が求められ、当該差分画像を所定に閾値にて二値化することにより抽出領域が取得されてもよい（候補領域画像５３の取得において同様）。

欠陥検出処理では、必ずしも制限領域が非検査領域に含められる必要はなく、例えば、制限領域に含まれる画素に対して、０よりも大きく、かつ、１未満の重み（係数）が掛けられて、ウィンドウＷ内に含まれる欠陥候補画素の個数がカウントされてもよい。一方、制限領域が非検査領域に含められる上記処理例では、重みが０であると捉えられる。このように、欠陥検出処理において、制限領域に含まれる欠陥候補画素に対して他の欠陥候補画素よりも低い重みが付与されることにより、制限領域に対して他の領域よりも低い検出感度を設定しつつ、欠陥領域を検出することが容易に可能となる。

上記実施の形態では、候補領域画像５３においてウィンドウＷを移動しつつウィンドウＷ内に含まれる欠陥候補画素の個数に基づいて欠陥領域に含まれる欠陥画素が特定されるが、欠陥領域は、ウィンドウＷを用いることなく検出されてもよい。例えば、候補領域画像５３において各欠陥候補領域５４をラベリング処理により抽出し、当該欠陥候補領域５４の幅や高さ等を用いた評価値と判定閾値とを比較することにより、当該欠陥候補領域５４が欠陥領域であるか否かが判定される。このとき、当該欠陥候補領域５４が制限領域と重なる場合に、判定閾値が他の領域よりも低く設定される。すなわち、制限領域に対して他の領域よりも低い検出感度が設定される。また、第１制限領域５６および第２制限領域５８において互いに異なる検出感度が設定されてもよい。

基板９の用途によっては、第１制限領域５６または第２制限領域５８の一方のみが特定されてもよい。すなわち、制限領域は、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として設計パターン６に基づいて設定された注目領域と、抽出領域とが重なる領域であればよい。

アンダーエッチングおよびオーバーエッチングの状態は、エッチング液の濃度や温度等のエッチング条件に大きく依存するため、ロットが異なると、アンダーエッチングおよびオーバーエッチングの状態も相違する場合がある。したがって、上記手法は、同一のロットにて製造される複数の基板９のうち最初の基板９を用いて制限領域を特定し、当該制限領域を利用して当該ロットの他の基板９の欠陥領域を検出する場合に特に適しているといえる。エッチング条件が一定に保たれている場合等には、対象ロットに対して取得された制限領域が他のロットの基板９の検査に用いられてもよい。

パターン検査装置１における検査対象の基板は、半導体基板やガラス基板等であってもよい。パターン検査装置１では、様々な基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査することが可能である。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ パターン検査装置
５ 実パターン画像
６ 設計パターン
９ 基板
４８ 設計データ
４９ 記憶部
５１ 実パターン領域
５３ 候補領域画像
５４ 欠陥候補領域
５５ 第１抽出領域
５６ 第１制限領域
５７ 第２抽出領域
５８ 第２制限領域
６１ 設計パターン領域
６２ 背景領域
６３ パターン凹部
６４ パターン凸部
７５ 第２注目領域
８５ 第１注目領域
２１３ 撮像部
４１１ 注目領域取得部
４１２ 制限領域特定部
４１３ 欠陥検出部
Ｄ１ 欠陥領域
Ｓ１１〜Ｓ２０ ステップ
Ｗ ウィンドウ

Claims (9)

1. 基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査するパターン検査装置であって、
   設計パターンを示す設計データを記憶する記憶部と、
   エッチング処理により前記設計データに基づく実パターンが形成された基板を撮像することにより、前記実パターンを示す実パターン画像を取得する撮像部と、
   前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより取得される抽出領域と、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として前記設計パターンに基づいて設定された注目領域とが重なる領域を、制限領域として特定する制限領域特定部と、
   前記設計データに基づく実パターンが形成された他の基板の実パターン画像において、前記制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度を設定しつつ、欠陥領域を検出する欠陥検出部と、
   を備えることを特徴とするパターン検査装置。
2. 請求項１に記載のパターン検査装置であって、
   前記設計パターンのパターン凹部における背景領域の一部が、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域として設定され、前記設計パターンのパターン凸部におけるパターン領域の一部が、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域として設定されることを特徴とするパターン検査装置。
3. 請求項２に記載のパターン検査装置であって、
   前記設計パターンに基づいて前記第１注目領域および前記第２注目領域を取得する注目領域取得部をさらに備えることを特徴とするパターン検査装置。
4. 請求項２または３に記載のパターン検査装置であって、
   前記制限領域特定部が、前記抽出領域のうち前記実パターン画像のパターン領域に含まれる部分である第１抽出領域と、前記第１注目領域とが重なる領域を第１制限領域として特定し、前記抽出領域のうち前記実パターン画像の前記パターン領域に含まれない部分である第２抽出領域と、前記第２注目領域とが重なる領域を第２制限領域として特定することを特徴とするパターン検査装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン検査装置であって、
   前記欠陥検出部が、前記他の基板の前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより、各欠陥候補領域を欠陥候補画素の集合として示す二値の候補領域画像を取得し、前記候補領域画像において所定のサイズのウィンドウを移動しつつ前記ウィンドウ内に含まれる欠陥候補画素の個数に基づいて前記欠陥領域に含まれる欠陥画素を特定する欠陥検出処理を行い、
   前記欠陥検出処理において、前記制限領域に含まれる欠陥候補画素に対して他の欠陥候補画素よりも低い重みが付与されることを特徴とするパターン検査装置。
6. 基板上にエッチング処理により形成されたパターンを検査するパターン検査方法であって、
   ａ）設計パターンを示す設計データを準備する工程と、
   ｂ）エッチング処理により前記設計データに基づく実パターンが形成された基板を撮像することにより、前記実パターンを示す実パターン画像を取得する工程と、
   ｃ）前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより取得される抽出領域と、エッチング処理においてアンダーエッチングまたはオーバーエッチングが発生しやすい領域として前記設計パターンに基づいて設定された注目領域とが重なる領域を、制限領域として特定する工程と、
   ｄ）前記設計データに基づく実パターンが形成された他の基板の実パターン画像を取得する工程と、
   ｅ）前記他の基板の前記実パターン画像において、前記制限領域に対して他の領域とは異なる検出感度を設定しつつ、欠陥領域を検出する工程と、
   を備えることを特徴とするパターン検査方法。
7. 請求項６に記載のパターン検査方法であって、
   前記設計パターンのパターン凹部における背景領域の一部が、エッチング処理においてアンダーエッチングが発生しやすい第１注目領域として設定され、前記設計パターンのパターン凸部におけるパターン領域の一部が、エッチング処理においてオーバーエッチングが発生しやすい第２注目領域として設定されることを特徴とするパターン検査方法。
8. 請求項７に記載のパターン検査方法であって、
   前記ｃ）工程において、前記抽出領域のうち前記実パターン画像のパターン領域に含まれる部分である第１抽出領域と、前記第１注目領域とが重なる領域が第１制限領域として特定され、前記抽出領域のうち前記実パターン画像の前記パターン領域に含まれない部分である第２抽出領域と、前記第２注目領域とが重なる領域が第２制限領域として特定されることを特徴とするパターン検査方法。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載のパターン検査方法であって、
   前記ｅ）工程において、前記他の基板の前記実パターン画像と前記設計パターンとを比較することにより、各欠陥候補領域を欠陥候補画素の集合として示す二値の候補領域画像が取得され、前記候補領域画像において所定のサイズのウィンドウを移動しつつ前記ウィンドウ内に含まれる欠陥候補画素の個数に基づいて前記欠陥領域に含まれる欠陥画素を特定する欠陥検出処理が行われ、
   前記欠陥検出処理において、前記制限領域に含まれる欠陥候補画素に対して他の欠陥候補画素よりも低い重みが付与されることを特徴とするパターン検査方法。

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