(57)【要約】【課題】試料の設計情報を用いて形成される回路パターンの配置や上下関係などの構造を解析し、解析結果をもとに欠陥画像から良品画像を作成し、比較検査により欠陥を検出することができる欠陥観察装置を提供する。【解決手段】欠陥観察装置において、観察対象の試料１０６の設計情報を記憶部１１４から入力し、１つ以上のレイヤを含む設計情報に基づいて、観察対象の試料に対して予め設定された観察可能なレイヤ情報を記憶部１１４から入力し、他の検査装置により検出された試料上の欠陥座標を記憶部１１４から入力し、欠陥座標に基づいた観察対象の試料１０６上の欠陥について、欠陥座標の周辺領域における回路パターンの構造を、設計情報およびレイヤ情報に基づいて解析し、回路パターンの構造の解析結果を用いて良品画像を推定し、良品画像および画像取得部からの画像情報の比較検査により欠陥を検出する演算部１２０を備えた。【選択図】図１
2010197221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の画像を取得する画像取得部と、記憶部および演算部を含み前記画像取得部からの画像情報が入力され、前記演算部による処理により前記試料上の欠陥を観察する信号処理部を有する欠陥観察装置における欠陥観察方法であって、
観察対象の前記試料の設計情報を前記記憶部から入力するステップと、
１つ以上のレイヤを含む前記設計情報に基づいて、観察対象の前記試料に対して予め設定された観察可能なレイヤ情報を前記記憶部から入力するステップと、
他の検査装置により検出された試料上の欠陥座標を前記記憶部から入力するステップと、
前記欠陥座標に基づいた観察対象の前記試料上の欠陥について、前記欠陥座標の周辺領域における回路パターンの構造を、前記設計情報および前記レイヤ情報に基づいて解析するステップと、
前記回路パターンの構造の解析結果を用いて良品画像を推定するステップと、
前記良品画像および前記画像取得部からの前記画像情報の比較検査により欠陥を検出するステップとを備えたことを特徴とする欠陥観察方法。
【請求項２】
請求項１記載の欠陥観察方法において、
前記他の検査装置により検出された試料上の欠陥座標とは、以下のいずれかの欠陥座標であることを特徴とする欠陥観察方法。
（ｉ）光学的な手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置で検出された欠陥座標。
（ｉｉ）試料に荷電粒子ビームを照射する手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置で検出された欠陥座標。
【請求項３】
請求項１記載の欠陥観察方法において、
前記欠陥座標の周辺領域は、前記他の検査装置により検出された欠陥座標を中心とし、撮像領域と撮像する際の位置ずれ誤差量をもとに設定される領域であり、撮像領域よりも広い領域であることを特徴とする欠陥観察方法。
【請求項４】
請求項１記載の欠陥観察方法において、
前記回路パターンの構造の解析では、前記欠陥座標を中心とした周辺領域を局所的な局所領域に分割し、各前記局所領域において同様の外観を持つように設計された前記局所領域を探索し、その結果として得られる以下の情報の１つ以上を解析結果として、前記記憶部に記憶させることを特徴とする欠陥観察方法。
（ａ）前記局所領域の領域の大きさと座標。
（ｂ）探索により見つかった前記局所領域の大きさと座標。
（ｃ）前記局所領域と同様の外観を持たせるために必要な回転角度。
（ｄ）前記局所領域と同様の外観を持たせるために必要な拡大縮小倍率。
【請求項５】
請求項１記載の欠陥観察方法において、
前記回路パターンの構造の解析を以下の１つ以上の処理と並列に実行することを特徴とする欠陥観察方法。
（１）前記試料を前記画像取得部のステージ上に設置する設置処理。
（２）１つ前の欠陥検出処理において前記欠陥を検出した後の観察画像の撮像処理。
（３）前記欠陥を検出するための欠陥画像の撮像処理。
【請求項６】
試料の画像を取得する画像取得部と、記憶部および演算部を含み前記画像取得部からの画像情報が入力され、前記試料上の欠陥を観察する信号処理部を有する欠陥観察装置であって、
前記演算部は、観察対象の前記試料の設計情報を前記記憶部から入力し、１つ以上のレイヤを含む前記設計情報に基づいて、観察対象の前記試料に対して予め設定された観察可能なレイヤ情報を前記記憶部から入力し、他の検査装置により検出された試料上の欠陥座標を前記記憶部から入力し、前記欠陥座標に基づいた観察対象の前記試料上の欠陥について、前記欠陥座標の周辺領域における回路パターンの構造を、前記設計情報および前記レイヤ情報に基づいて解析し、前記回路パターンの構造の解析結果を用いて良品画像を推定し、前記良品画像および前記画像取得部からの前記画像情報の比較検査により欠陥を検出することを特徴とする欠陥観察装置。
【請求項７】
請求項６記載の欠陥観察装置において、
前記他の検査装置とは、以下のいずれかの装置であることを特徴とする欠陥観察装置。
（ｉ）光学的な手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置。
（ｉｉ）試料に荷電粒子ビームを照射する手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置。
【請求項８】
請求項６記載の欠陥観察装置において、
前記欠陥座標の周辺領域は、前記他の検査装置により検出された欠陥座標を中心とし、撮像領域と撮像する際の位置ずれ誤差量をもとに設定される領域であり、撮像領域よりも広い領域であることを特徴とする欠陥観察装置。
【請求項９】
請求項６記載の欠陥観察装置において、
前記回路パターンの構造の解析では、前記欠陥座標を中心とした周辺領域を局所的な局所領域に分割し、各前記局所領域において同様の外観を持つように設計された前記局所領域を探索し、その結果として得られる以下の情報の１つ以上を解析結果として、前記記憶部に記憶させることを特徴とする欠陥観察装置。
（ａ）前記局所領域の領域の大きさと座標。
（ｂ）探索により見つかった前記局所領域の大きさと座標。
（ｃ）前記局所領域と同様の外観を持たせるために必要な回転角度。
（ｄ）前記局所領域と同様の外観を持たせるために必要な拡大縮小倍率。
【請求項１０】
請求項６記載の欠陥観察装置において、
前記回路パターンの構造の解析を以下の１つ以上の処理と並列に実行することを特徴とする欠陥観察装置。
（１）前記試料を前記画像取得部のステージ上に設置する設置処理。
（２）１つ前の欠陥検出処理において前記欠陥を検出した後の観察画像の撮像処理。
（３）前記欠陥を検出するための欠陥画像の撮像処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料上の欠陥等を観察する欠陥観察方法および欠陥観察装置に関し、特に、そのスループット向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の歩留まり向上のため、製造工程における欠陥の発生原因を早急に究明することが重要となっている。現在、半導体の製造現場では欠陥検査装置と欠陥観察装置を用いて欠陥の解析を行っている。
【０００３】
欠陥検査装置とは光学的な手段もしくは電子線を用いてウェーハを観測し、検出された欠陥座標を出力する装置である。欠陥検査装置は広範囲を高速に処理することが重要であるため、可能な限り取得する画像の画素サイズを大きく（つまり低解像度化）することによる画像データ量の削減を行っており、多くの場合、検出した低解像度の画像からは欠陥の存在は確認できても、その欠陥の種類を詳細に判別することはできない。
【０００４】
そこで、欠陥観察装置が用いられる。欠陥観察装置とは、欠陥検査装置の出力を用い、ウェーハの欠陥座標を高解像度に撮像し、画像を出力する装置である。半導体製造プロセスは微細化が進み、それに伴い欠陥サイズも数十ｎｍのオーダに達していることもあり、欠陥を詳細に観察するためには数ｎｍオーダの分解能が必要である。
【０００５】
そのため、近年では走査型電子顕微鏡を用いた欠陥観察装置（レビューＳＥＭ）が広く使われている。
【０００６】
半導体の量産ラインでは観察作業の自動化が望まれており、レビューＳＥＭは、試料内の欠陥座標における画像を自動収集するＡＤＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｒｅｖｉｅｗ）機能を搭載している。
【０００７】
ＡＤＲは欠陥検査装置により得られた欠陥座標を用いて欠陥部位を高い倍率で撮像した画像を自動で収集する機能である。ここで課題となるのが、欠陥検査装置が出力する欠陥座標と実際の欠陥座標の誤差である。
【０００８】
一般的には誤差として±４［μｍ］程度のばらつきが存在するため、欠陥検査装置が出力した欠陥座標を視野２．５［μｍ］程度の高倍率（例えば、５０，０００倍）で撮像した場合、欠陥が視野内に入らない可能性がある。
【０００９】
そこで、まず視野９［μｍ］程度の第１の倍率（例えば１５，０００倍）で撮像し、次に低倍画像から欠陥を検出し、最後に検出した欠陥を第２の倍率（例えば５０，０００倍）で撮像する。
【００１０】
欠陥を検出する方式として、欠陥部位を低倍率で撮像した欠陥画像と欠陥部位と同一のパターンが形成されている部位を低倍率で撮像した良品画像を比較し、これら２枚の画像間の差異を欠陥として検出する比較検査の方法が特許第３８９３８２５号公報（特許文献１）に公開されている。
【００１１】
半導体ウェーハにおいては、同一チップが複数配置されているため、欠陥が存在する座標から１チップ分移動した場所を撮像した画像を良品画像として用いることが可能である。
【００１２】
近年、半導体ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハ１枚あたりにおけるレビューすべき欠陥数が増大していること、レビューＳＥＭが欠陥検査装置に比べスループットが低いため、ＡＤＲの高速化が必要となってきている。
【００１３】
一般にＡＤＲでは初期位置から目的位置までステージ移動および良品・欠陥画像の撮像に多くの時間がかかっている。ＡＤＲの高速化において、これらの処理の高速化だけでなくこれらの画像撮像手順のうち、いくつかを省略する方法が有効となる。
【００１４】
通常、省略する手順は良品画像の撮像となる。例えば、良品画像を事前に用意する方法や欠陥画像から良品画像を合成し、比較検査する方法が提案されている。
【００１５】
前者として、特開２０００−６７２４３号公報（特許文献２）に開示されているように、メモリ領域などにおいて、周期的パターンを予め良品画像として記憶しておき、この画像と欠陥画像を用いて比較検査を行い、欠陥を検出する方式がある。
【００１６】
後者としては特開２００３−９８１１４号公報（特許文献３）に開示されているように欠陥画像上の外観の類似した局所領域同士等の比較を行い、正常部であることを確率分布に基づき、その差分領域の欠陥検出に対する信頼度を算出し、信頼度の高い差分領域を欠陥として検出する方式と、特開２００７−４０９１０号公報（特許文献４）に開示されているように欠陥画像に撮像されている回路パターンの繰り返し周期を利用し良品画像を合成し、合成した良品画像との比較検査により欠陥を検出する方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３８９３８２５号公報
【特許文献２】特開２０００−６７２４３号公報
【特許文献３】特開２００３−９８１１４号公報
【特許文献４】特開２００７−４０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
試料上の欠陥を高スループットで検出するためには良品画像の撮像を省略することが効果的である。良品画像なしに欠陥を検出する方式として、良品画像なしに欠陥を検出する方式が、特許文献３に公開されているが、特許文献３では、欠陥画像を局所領域に分割し、試料上に形成する回路パターンの設計情報をもとに、各局所領域に対し同一の外観を持つように設計された領域を探索し、欠陥画像から良品画像を作成する方法が記されている。ただし、設計情報をもとに局所領域を探索する際に、設計情報に含まれる複数のレイヤを考慮する方法が記されていない。
【００１９】
また、撮像した画像をもとに参照レス方式が適用可能かを自動判別する方法として特許文献４が公開されているが、特許文献４では撮像した画像から判定するため、結果が画質に影響されやすいという課題がある。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、試料の設計情報を用いて形成される回路パターンの配置や上下関係などの構造を解析し、解析結果をもとに欠陥画像から良品画像を作成し、比較検査により欠陥を検出することができる欠陥観察方法および欠陥観察装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００２３】
すなわち、代表的なものの概要は、観察対象の試料の設計情報を記憶部から入力し、１つ以上のレイヤを含む設計情報に基づいて、観察対象の試料に対して予め設定された観察可能なレイヤ情報を記憶部から入力し、他の検査装置により検出された試料上の欠陥座標を記憶部から入力し、欠陥座標に基づいた観察対象の試料上の欠陥について、欠陥座標の周辺領域における回路パターンの構造を、設計情報およびレイヤ情報に基づいて解析し、回路パターンの構造の解析結果を用いて良品画像を推定し、良品画像および画像取得部からの画像情報の比較検査により欠陥を検出する演算部を備えたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２５】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、試料の設計情報を用いて回路パターンの構造を解析することにより、画質などに影響を受けずに構造の解析が可能となり、安定に欠陥画像から良品画像を合成することが可能となる。その結果、良品画像の撮像なしに高スループットに欠陥観察を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の演算部の詳細およびデータの流れを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥観察時の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の設計情報に含まれるレイヤと撮像画像の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の可視レイヤ情報を設定するためのインターフェースの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理の処理例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１および図２により、本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の構成を示す構成図、図２は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の演算部の詳細およびデータの流れを示す図である。
【００２９】
図１において、欠陥観察装置は、ＳＥＭ画像取得部１２５と信号処理部１２６で構成され、ＳＥＭ画像取得部１２５と信号処理部１２６の間がバス１２７で繋がれている。
【００３０】
ＳＥＭ画像取得部１２５は、１次電子１０８を発生させる電子源１０１、１次電子を加速するための加速電極１０２、１次電子を収束するための集束レンズ１０３、１次電子を２次元走査偏向する偏向器１０４、１次電子を試料１０６上に収束させるための対物レンズ１０５、試料を搭載するＸＹ平面内で移動可能なステージ１０７、試料より発生した２次電子１０９を検出する検出器１１０、試料面で反射した反射した１次電子を検出する検出器１１１、検出された信号をデジタル化（Ａ／Ｄ変換）するためのデジタル化手段１１２から構成され、これらの各部位は、バス１２７を通じて欠陥観察装置全体を制御する全体制御部１１３に接続されている。
【００３１】
信号処理部１２６は、全体制御部１１３、演算部１２０、記憶部１１４、装置に対し指示を与えるためのキーボードやマウスなどのデバイス、および装置からのデータを出力するモニタやプリンタなどからなる入出力部１２４を備えて構成されており、それらの間はバス１２７により互いに接続されている。
【００３２】
演算部１２０には、試料の設計情報から回路パターンの構造を解析する構造解析部１２１、欠陥を含むように撮像した画像から欠陥を検出する欠陥検出部１２２を含んでいる。
【００３３】
また、記憶部１１４には、撮像した画像データを格納する画像記憶部１１５、試料の設計情報を格納する設計情報記憶部１１６、試料の設計情報から回路パターンの構造を解析した結果を格納する構造解析結果記憶部１１７、他の検査装置により検出された欠陥座標を格納する欠陥座標記憶部１１８、画像撮像する際の各種の電子光学系条件や欠陥検出する際の画像処理パラメータをレシピとして格納するレシピ記憶部１１９を含んでいる。
【００３４】
図２において、演算部１２０の構造解析部１２１は、欠陥座標記憶部１１８に記憶された観察対象の欠陥座標ごとに、レシピ記憶部１１９に記憶された可視レイヤ情報と設計情報記憶部１１６に記憶された設計情報をもとに、回路パターンの構造解析結果を構造解析結果記憶部１１７に保存する。
【００３５】
欠陥検出部１２２は、撮像した欠陥画像と周辺領域の設計情報との位置合わせを行う位置合わせ部３０１、構造解析結果記憶部１１７から読み出した構造解析結果をもとに良品画像を作成する良品画像作成部３０２、推定した良品画像と欠陥画像を比較検査することで欠陥位置を特定する比較検査部３０３からなり、検出した欠陥位置情報を全体制御部１１３に出力する。
【００３６】
次に、図３〜図８により、本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥観察方法について説明する。図３は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥観察時の処理を示すフローチャート、図４は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャート、図５は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の設計情報に含まれるレイヤと撮像画像の一例を示す図、図６は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の可視レイヤ情報を設定するためのインターフェースの一例を示す図、図７は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理を示すフローチャート、図８は本発明の実施の形態１に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理の処理例を示す図である。
【００３７】
本実施の形態での欠陥観察装置により、自動に欠陥を観察する欠陥観察方法としては、まず、撮像に先立ち、試料１０６をステージ１０７に搭載する。
【００３８】
オペレータは、入出力部１２４を通して、レシピ記憶部１１９に登録された複数のレシピから、撮像に用いるレシピを選択し、そこに格納された条件でＡＤＲを行うように全体制御部１１３に指示を与える。
【００３９】
レシピには画像撮像する際の各種の電子光学系条件（例えば、加速電圧、プローブ電流、撮像倍率）や欠陥検出する際の画像処理パラメータ（欠陥検出感度、可視レイヤ情報）等が格納されているものとする。
【００４０】
その後、全体制御部１１３は、自動観察対象となる欠陥の座標情報を欠陥座標記憶部１１８から読み込む。読み込んだ各欠陥の座標を用いて、図３に示すＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を行うことで試料上の欠陥の詳細を観察するための画像（以下、観察画像）の収集を行う。
【００４１】
ここで、自動観察対象となる欠陥の座標は、他の検査装置により検出された欠陥の座標であり、他の検査装置とは、以下に示す装置などを用いれば良い。
【００４２】
（ｉ）光学的な手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置。
【００４３】
（ｉｉ）試料に荷電粒子ビームを照射する手段を用いて信号を取得し、欠陥を検出する装置。
【００４４】
試料上の欠陥についてその詳細を観察可能な画像を撮像するためには、以下のような段階に分けて撮像する必要がある。
【００４５】
まず、電子光学系の撮像範囲に欠陥座標が含まれるようにステージ１０７を移動させる。次に、撮像を行うが、記憶部１１４から読み出した予め他の欠陥検査装置で検査して検出した欠陥座標と実際の欠陥座標には±４［μｍ］程度の誤差があるのが一般的である。
【００４６】
そのため、欠陥が視野内に入るように視野が９［μｍ］程度の第１の倍率（例えば１５、０００倍）で撮像する。ただし、第１の倍率で撮像した場合、欠陥の詳細を観察することができないため、撮像した画像から欠陥座標を検出し、検出した欠陥の座標を第２の倍率（例えば５０、０００倍）で撮像する。
【００４７】
観察画像を自動収集するための流れとしては、図３に示すように、他の欠陥検査装置で検査して検出した欠陥座標のうち、ユーザが指定した観察対象の欠陥座標全てについて、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の処理を観察対象欠陥について撮像が終了するまで繰り返すことで観察画像を自動収集する。
【００４８】
Ｓ２０１では、第１の倍率で欠陥を含む画像（以下、欠陥画像）を撮像する。
【００４９】
また、撮像と並列して、Ｓ２０２では、構造解析部１２１を用いて撮像対象欠陥の周辺領域における回路パターンの構造を解析する。
【００５０】
次の、Ｓ２０３では撮像した欠陥画像と解析した回路パターン構造をもとに欠陥検出部１２２を用いて欠陥を検出する。最後に、Ｓ２０４では検出した欠陥位置について第２の倍率で画像を撮像し、観察画像を得る。
【００５１】
以上の処理を実施した場合のタイミングチャートは図４に示す通りである。
【００５２】
図４に示すタイミングチャートでは、回路パターン構造解析と欠陥画像撮像が同時に行われ、回路パターン構造解析が終わった後、欠陥を検出し、観察画像撮像が行われている。
【００５３】
ここで、構造解析部１２１の入力となる可視レイヤ情報について説明する。
【００５４】
半導体は多数の工程を得て製造され、各工程において形成した回路パターンが積層されている構造を持つ。そのため、設計情報にも各工程に対応した回路パターン情報が複数記述されているのが一般的である（以下、工程毎の回路パターン情報をレイヤと記載する）。
【００５５】
欠陥観察は製造工程で随時行われるのが一般的であり、レビュー対象試料の製造工程の段階により、画像として観察可能なレイヤが異なる。また、設定された撮像条件により画像として観察可能なレイヤが異なる場合が存在する。可視レイヤ情報とは、設定された撮像条件により画像を撮像したときに、外観として観察可能なレイヤを記述したものである。
【００５６】
例えば、図５に示す一例は、半導体ウェーハの一部の領域における設計情報（５０１〜５０３）と、対応した領域を撮像した画像（５０４）を示したものである。設計情報としては、レイヤＡ〜レイヤＣが含まれている。しかし、撮像画像からは上層のレイヤＡ（５０１）〜Ｂ（５０２）に含まれる回路パターンしか観察できず、レイヤＣ（５０３）に含まれる回路パターンは観察することができない。
【００５７】
次に、可視レイヤ情報の設定方法について説明する。本実施の形態の欠陥観察装置では可視レイヤ情報はレシピとして設定可能なものとしている。そのための方法として、設定された撮像条件に従い撮像した画像と、撮像した領域に対応する設計情報を並べて表示し、外観として観察可能なレイヤをユーザが指定することが可能な、図６に示すようなインターフェースを備えている。
【００５８】
図６に示すようなインターフェースにより、入出力部１２４から可視レイヤ選択の情報を入力することにより、可視レイヤ情報の設定している。
【００５９】
なお、この可視レイヤの情報は、設計情報などにより自動的に設定することも可能である。
【００６０】
次に、図３におけるＳ２０２での回路パターンの構造解析処理について説明する。
【００６１】
構造解析処理は、可視レイヤ情報と欠陥座標および設計情報を入力とし、構造解析部１２１で行う。
【００６２】
まず、設計情報のうち周辺領域をメッシュ状の局所領域に分割する。ここで、周辺領域とは、他の検査装置により検出された欠陥座標を中心に、撮像領域と撮像する際の位置ずれ誤差量をもとに設定される領域であり、撮像領域よりも広い領域である。
【００６３】
そして、各局所領域について、可視レイヤ情報をもとに統合した設計情報を用いて、回転や拡大縮小を考慮して同一の外観を持つように設計された領域を探索する。領域を探索する際には、可視レイヤ情報をもとに統合された設計情報の幾何的な情報を用いても良いし、幾何的な情報をもとに画像化したものを用いても良い。
【００６４】
そして、領域を探索した結果得られる、以下の情報のうち１つ以上を構造解析結果として記憶する。
（ａ）局所領域の領域の大きさと座標。
（ｂ）探索により見つかった領域の大きさと座標。
（ｃ）局所領域と同様の外観を持たせるために必要な回転角度。
（ｄ）局所領域と同様の外観を持たせるために必要な拡大縮小倍率。
【００６５】
次に、図３におけるＳ２０３での欠陥検出処理について説明する。
【００６６】
欠陥検出処理は、欠陥が含まれるように撮像した欠陥画像と、対応する周辺領域の回路パターンの構造解析結果を入力とし欠陥検出部１２１で行う。
【００６７】
まず、図７に示すように、Ｓ４０１の位置合わせ処理において位置合わせ部３０１を用いて周辺領域の回路パターンと撮像した欠陥画像の位置合わせを行う。
【００６８】
Ｓ４０２の良品画像作成処理では、図３のＳ２０１において撮像された画像をメッシュ状に分割した局所領域における良品画像を良品画像作成部３０２を用いて作成する。
【００６９】
具体的には、構造解析結果をもとに対象としている局所領域と同一の外観を持つように設計された１つ以上の領域の画像を切り出し、構造解析結果をもとに必要であれば回転や拡大縮小の変形を加え、平均画像を作成し、対象としている局所領域における良品画像とする。
【００７０】
全ての局所領域についてＳ４０２を繰り返し行い、画像全面の良品画像を作成する。
【００７１】
最後にＳ４０３の比較検査処理において、比較検査部３０３を用いて、欠陥画像と作成した良品画像の比較検査を行う。比較検査は、例えば、前述の特許文献１に示されているような手法を用いれば良い。
【００７２】
次に、図８により、１欠陥に対する回路パターン構造解析から欠陥検出までの例について説明する。
【００７３】
図８の７０１は周辺領域における設計情報をメッシュ状の局所領域に分割した結果である。図３のＳ２０２での回路パターン構造解析処理において局所領域７０２に着目し、同様の外観を持つ領域を探索すると、結果として領域７０３と領域７０４および領域７０５が見つかり、局所領域７０２に対する構造解析結果として７０６が得られる（ｘ７０２〜ｘ７０５、ｙ７０２〜ｙ７０５、ｗ７０２〜ｗ７０５、ｈ７０２〜ｈ７０５はそれぞれ領域７０２〜７０５におけるｘ座標、ｙ座標、領域の幅、領域の高さを表す）。
【００７４】
図３のＳ２０３での欠陥検出処理では、まず撮像した欠陥画像と、周辺領域の設計情報の位置合わせを行い、図８の７０７に示す結果を得る。
【００７５】
図７のＳ４０２での良品画像作成処理において、局所領域７０８に着目した場合を例に取ると、構造解析結果７０６をもとに局所領域７０８と同一の外観を持つ回路パターンが形成されている領域について欠陥画像から画像を切り出すと、図８の７０９、７１０、７１１に示す結果を得る。
【００７６】
次に、構造解析結果７０６より、切り出した画像それぞれに変形を加え、図８の７１２、７１３、７１４に示す結果を得る。
【００７７】
最後に、これらの平均的な画像を作成し、局所領域７０８に対応した良品画像７１５を得る。
【００７８】
図８の７１６に示す結果は、途中まで良品画像を合成した結果であり、全ての局所領域について良品画像を作成することで、撮像画像の全面に対応した良品画像を得ることができる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態では、試料の設計情報を用いて回路パターンの構造を解析することにより、画質などに影響を受けずに構造の解析が可能となり、安定に欠陥画像から良品画像を合成することが可能となる。その結果、良品画像の撮像なしに高スループットに欠陥観察を行うことが可能となる。
【００８０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１において、メッシュ状に分割した各局所領域において、良品画像が作成されると逐次、欠陥画像の局所領域に相当する領域において比較検査を行い、欠陥の検出を行うようにしたものであり、欠陥観察装置の構成および欠陥検出処理以外の処理については、実施の形態１と同様である。
【００８１】
図９により、本発明の実施の形態２に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理について説明する。図９は本発明の実施の形態２に係る欠陥観察装置の欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【００８２】
実施の形態１では、欠陥検出処理において、欠陥画像の画像全面に相当する良品画像を合成した後、比較検査により欠陥を検出していたが、図９に示すように、Ｓ４０１の位置合わせ処理において位置合わせ部３０１を用いて周辺領域の回路パターンと撮像した欠陥画像の位置合わせを行った後、Ｓ４０２の良品画像作成処理とＳ４０３の比較検査処理を、画像全面について、メッシュ状に分割した各局所領域において、実行する。
【００８３】
これにより、本実施の形態では、良品画像が作成されると逐次、欠陥画像の局所領域に相当する領域において比較検査を行い、欠陥の検出を行うことが可能となり、処理時間を短縮することが可能となる。
【００８４】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１において、処理時のタイミングを変更したものであり、欠陥観察装置の構成および処理のタイミング以外の処理については、実施の形態１と同様である。
【００８５】
図１０により、本発明の実施の形態３に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングについて説明する。図１０は本発明の実施の形態３に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【００８６】
実施の形態１では、欠陥画像の撮像と並列して回路パターンの構造解析を行っていたが、本実施の形態では、図１０に示すように、直前の欠陥の観察画像撮像時から回路パターンの構造解析を開始するようにしている。
【００８７】
本実施の形態では、欠陥の観察画像を撮像しているときに、次の欠陥の回路パターンの構造解析を行うため、処理時間を短縮することが可能となる。
【００８８】
（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態１において、処理時のタイミングを変更したものであり、欠陥観察装置の構成および処理のタイミング以外の処理については、実施の形態１と同様である。
【００８９】
図１１により、本発明の実施の形態４に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングについて説明する。図１１は本発明の実施の形態４に係る欠陥観察装置の処理時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【００９０】
実施の形態１では、欠陥画像の撮像と並列して回路パターンの構造解析を行っていたが、本実施の形態では、図１１に示すように、観察する試料をステージに設置する時間も、回路パターンの構造解析に用いるようにしている。
【００９１】
本実施の形態では、回路パターンの構造解析を観察する試料をステージに設置する時間も行うため、処理時間を短縮することが可能となる。
【００９２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、試料上の欠陥等を観察する欠陥観察装置に関し、そのスループット向上が必要な装置やシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０１…電子源、１０２…加速電極、１０３…集束レンズ、１０４…偏向器、１０５…対物レンズ、１０６…試料、１０７…ステージ、１０８…１次電子、１０９…２次電子、１１０…検出器、１１１…検出器、１１２…デジタル化手段、１１３…全体制御部、１１５…画像記憶部、１１６…設計情報記憶部、１１７…構造解析結果記憶部、１１８…欠陥座標記憶部、１１９…レシピ記憶部、１２０…演算部、１２１…構造解析部、１２２…欠陥検出部、１２４…入出力部、１２５…ＳＥＭ画像取得部、１２６…信号処理部、１２７…バス、３０１…位置合わせ部、３０２…良品画像作成部、３０３…比較検査部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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