(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料表面の観察領域に照射するとともに、前記観察領域内で前記電子ビームを走査させる電子走査部と、
前記電子ビームの光軸の周りに配置され、前記電子ビームの照射によって前記試料の表面から放出される電子を検出する複数の電子検出器と、
前記電子検出器の検出信号に基づいて、前記観察領域をそれぞれ異なる方向から写した複数の画像データを生成する信号処理部と、
前記複数の画像データの各々の差分をとった差分画像を生成し、該差分画像に基づいて前記観察領域内の欠陥を検出する欠陥検査部と、
を備え、
前記欠陥検査部は、前記観察領域のパターンがラインパターンとスペースとからなるラインアンドスペースパターンである場合には、前記ラインパターンの延在方向に平行で且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの前記画像データの差分を取って前記差分画像を生成し、該差分画像に残ったパターンを欠陥として検出することを特徴とする欠陥レビュー装置。
【請求項２】
前記電子検出器は、前記電子ビームの光軸の周りに相互に均等な角度を開けて、少なくとも２台以上配置されていることを特徴とする請求項１に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項３】
前記観察領域は矩形状に設定され、前記電子検出器は、矩形状の前記観察領域の対角線方向に４台設けられていることを特徴とする請求項２に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、隣り合う前記電子検出器の検出信号を加算することにより前記各電子検出器の中間の方向から前記観察領域を写した画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項５】
前記観察領域のパターンがラインアンドスペースパターン以外のパターンである場合に、前記観察領域の画像データと前記観察領域の設計上のパターンを表す設計データとを比較することにより欠陥を検出する比較検査部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項６】
前記比較検査部は、前記観察領域の一方の対角線方向の画像データ同士の差分をとった画像と、前記観察領域の他方の対角線方向の画像データ同士の差分をとった画像とを加算することにより斜め方向のエッジを強調したエッジ強調画像を生成し、該エッジ強調画像と前記設計データのパターンのエッジとを比較することにより欠陥を検出することを特徴とする請求項５に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項７】
前記欠陥の凹凸を測定する欠陥凹凸測定部を備え、
前記欠陥凹凸測定部は、前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの画像データの差分値の分布を示す差分プロファイルを求め、さらに前記差分プロファイルを積分して前記積分プロファイルを求め、前記欠陥を反映して前記積分プロファイルに現れる形が凹であるか凸であるかに基づいて、前記欠陥が凹であるか凸であるかを判別することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項８】
前記欠陥凹凸測定部は、高さが既知の参照パターンについて前記積分プロファイルを求め、前記参照パターンについての前記積分プロファイルのピーク値と、前記欠陥を反映した前記積分プロファイルのピーク値とを比較することにより、前記欠陥の高さを算出することを特徴とする請求項７に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、隣り合う前記電子検出器の検出信号に前記ラインパターンの角度に応じて変化する係数を乗じて加算することにより、前記ラインパターンの延在方向に平行で、且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向から前記観察領域を写した画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
【請求項１０】
電子ビームを試料の表面の観察領域に照射しつつ走査させるとともに、前記電子ビームの照射によって前記試料の表面から放出される電子を前記電子ビームの光軸の周りに配置された複数の電子検出器で検出するステップと、
前記電子検出器からの検出信号に基づいて、前記観察領域をそれぞれ異なる方向から写した複数の画像データを生成するステップと、
前記複数の画像データの各々の差分をとった差分画像を生成し、該差分画像に基づいて前記観察領域内の欠陥を検出するステップと、
を有し、
前記欠陥を検出するステップは、
前記観察領域のパターンがラインパターンとスペースとからなるラインアンドスペースパターンである場合には、前記ラインパターンの延在方向に平行で且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの前記画像データの差分を取って前記差分画像を生成するステップと、
前記差分画像に残ったパターンを欠陥として検出するステップと、
を有することを特徴とする欠陥レビュー方法。
【請求項１１】
前記観察領域のパターンがラインアンドスペースパターン以外のパターンである場合には、前記観察領域の画像データと前記観察領域の設計上のパターンを表す設計データとを比較することにより欠陥を検出するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の欠陥レビュー方法。
【請求項１２】
検出された前記欠陥の凹凸を測定するステップを更に有し、
前記凹凸を測定するステップは、
前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの画像データの差分値の分布を示す差分プロファイルを求めるステップと、
前記差分プロファイルを積分して前記積分プロファイルを求めるステップと、
前記欠陥を反映して前記積分プロファイルに現れる形が凹であるか凸であるかに基づいて、前記欠陥が凹であるか凸であるかを判別するステップと、
を有することを特徴とする請求項１０乃至１１のいずれか１項に記載の欠陥レビュー方法。
【請求項１３】
前記前記欠陥の凹凸を測定するステップは、
高さが既知の参照パターンについて前記積分プロファイルを求めるステップと、
前記参照パターンについての前記積分プロファイルのピーク値と、前記欠陥を反映した前記積分プロファイルのピーク値とを比較することにより、前記欠陥の高さを算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１２に記載の欠陥レビュー方法。
【請求項１４】
前記画像データを生成するステップでは、
隣り合う前記電子検出器の検出信号に前記ラインパターンの角度に応じて変化する係数を乗じて加算することにより前記ラインパターンの延在方向に平行で、且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向から前記観察領域を写した画像データを生成することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の欠陥レビュー方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥レビュー装置及び欠陥レビュー方法に関し、特に電子ビームを試料表面に照射して欠陥の観察を行う欠陥レビュー装置及び欠陥レビュー方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置の微細化にともない、ウェハやフォトマスク等のパターンの微細化が進み、より微細な欠陥が製造歩留まりに大きく影響するようになっていることから、欠陥検査の重要性が増している。
【０００３】
このようなウェハやフォトマスクの欠陥検査では、まずスループットが高い光学式の検査装置を使用した検査を行なう。光学式の検査装置によれば、例えば１０ｎｍ以下といった非常に微細な欠陥を検出することもできるが、解像度の制約により欠陥の形状までは判別できない。
【０００４】
そこで、光学式の検査装置で欠陥が検出された場合には、次の欠陥レビュー工程で欠陥の位置、形状及び大きさを確認する。この欠陥レビュー工程では、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron microscope;ＳＥＭ）を使用し、高倍率のＳＥＭ画像に基づいて、光学式器の検査装置では捉えきれない微細な欠陥の形状の計測を行う。
【０００５】
また、引用文献１には、複数（２台）の電子検出器を設置した走査型電子顕微鏡により試料表面の形状を三次元的に観察する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１９２６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の欠陥レビュー工程では、まずＳＥＭ画像において欠陥を特定する必要がある。そのため、試料のＳＥＭ画像と、欠陥の無いパターンを表す設計データ等とのパターンマッチング（比較処理）を行なって欠陥を検出している。
【０００８】
しかし、パターンマッチングによる欠陥検出では多量の計算が必要とされ、欠陥の検出に比較的長い時間を要することから迅速に欠陥レビューを行うことができないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は迅速に欠陥レビューを行うことができる欠陥レビュー装置及び欠陥レビュー方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、電子ビームを試料表面の観察領域に照射するとともに、前記観察領域内で前記電子ビームを走査させる電子走査部と、前記電子ビームの光軸の周りに配置され、前記電子ビームの照射によって前記試料の表面から放出される電子を検出する複数の電子検出器と、前記電子検出器の検出信号に基づいて、前記観察領域をそれぞれ異なる方向から写した複数の画像データを生成する信号処理部と、前記複数の画像データの各々の差分をとった差分画像を生成し、該差分画像に基づいて前記観察領域内の欠陥を検出する欠陥検査部と、を備え、前記欠陥検査部は、前記観察領域のパターンがラインパターンとスペースとからなるラインアンドスペースパターンである場合には、前記ラインパターンの延在方向に平行で且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの前記画像データの差分を取って前記差分画像を生成し、該差分画像に残ったパターンを欠陥として検出する欠陥レビュー装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の観点によれば、電子ビームを試料の表面の観察領域に照射しつつ走査させるとともに、前記電子ビームの照射によって前記試料の表面から放出される電子を前記電子ビームの光軸の周りに配置された複数の電子検出器で検出するステップと、  前記電子検出器からの検出信号に基づいて、前記観察領域をそれぞれ異なる方向から写した複数の画像データを生成するステップと、前記複数の画像データの各々の差分をとった差分画像を生成し、該差分画像に基づいて前記観察領域内の欠陥を検出するステップと、を有し、前記欠陥を検出するステップは、前記観察領域のパターンがラインパターンとスペースとからなるラインアンドスペースパターンである場合には、前記ラインパターンの延在方向に平行で且つ前記電子ビームの光軸を挟んで対向する２方向からの前記画像データの差分を取って前記差分画像を生成するステップと、前記差分画像に残ったパターンを欠陥として検出するステップと、を有する欠陥レビュー方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記の欠陥レビュー装置及び欠陥レビュー方法によれば、複数の画像データの各々の差分を取ることにより、欠陥のみが現れた差分画像を生成する。これにより、欠陥を容易かつ迅速に検出でき、欠陥レビューを迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の欠陥レビュー装置の電子検出器の配置を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置を用いた欠陥レビュー方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、信号処理部が生成する画像データの一例を示す模式図である。
【図５】図５は、試料表面のパターンの一例を示す平面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置による欠陥の検出方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置によるラインアンドスペースパターン上の欠陥検出の原理を説明する模式図である。
【図８】図８は、ラインアンドスペースパターンの方向に応じた差分画像の生成方法を説明する模式図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置における欠陥の凹凸及び高さの測定の原理を説明する模式図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置による欠陥の凹凸及び高さの測定方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る欠陥の凹凸及び高さの測定方法を説明する図である。
【図１２】図１２は、実験例１の試料のＳＥＭ画像及び差分画像を示す図である。
【図１３】図１３は、実験例１の欠陥の差分プロファイル及び積分プロファイルを示す図である。
【図１４】図１４は、実験例１の参照パターンの差分画像、差分プロファイル及び積分プロファイルを示す図である。
【図１５】図１５は、実験例２の試料のＳＥＭ画像及び差分画像を示す図である。
【図１６】図１６は、実験例２の欠陥の差分プロファイル及び積分プロファイルを示す図である。
【図１７】図１７は、実験例２の参照パターンの差分画像、差分プロファイル及び積分プロファイルを示す図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の変形例に係る欠陥レビュー装置の電子検出器の配置を示す模式図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す変形例における差分画面の生成方法を説明する模式図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係る欠陥レビュー方法を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係る画像の生成方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、第２の実施形態におけるラインパターンの角度の定義を示す図である。
【図２３】図２３は、第２の実施形態における左画像、右画像、上画像及び下画像の生成方法を説明する模式図である。
【図２４】図２４は、第２の実施形態における左画像、右画像、上画像及び下画像の生成に用いる係数を示す図である。
【図２５】図２５は、第２の実施形態に係る欠陥の検出方法を示すフローチャートである。
【図２６】図２６（ａ）〜（ｄ）は、実験例３の試料の左下画像、左上画像、右上画像及び右下画像をそれぞれ示す図である。
【図２７】図２７（ａ）〜（ｄ）は、実験例３の試料の左画像、右画像、上画像及び下画像の輝度の分布をそれぞれ示す図である。
【図２８】図２８は、実験例３の試料の差分プロファイルを示す図である。
【図２９】図２９は、実験例３の試料の積分プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置を示すブロック図であり、図２は、第１の実施形態に係る欠陥レビュー装置の電子検出器の配置を示す模式図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の欠陥レビュー装置１００は、試料８を収容するチャンバー２と、試料８に電子線を照射する電子走査部１と、電子走査部１及びチャンバー２内のステージ７の制御並びに測定データの処理を行う制御部１０とに大別される。
【００１８】
電子走査部１は、電子銃３を備え、電子銃３からは電子ビーム３１が放出される。この電子ビーム３１はコンデンサレンズ４で集束され、偏向コイル５で位置決めされた後、対物レンズ６による焦点合わせを経て試料８の表面に照射される。
【００１９】
また、電子走査部１には、試料表面から放出される電子を検出するための４つの電子検出器９ａ〜９ｄが設けられている。
【００２０】
図２に示すように、第１〜第４の電子検出器９ａ〜９ｄは、電子ビーム３１の照射方向から見て、電子ビーム３１の光軸の周りに相互に９０°の角度を開けて対称に配置されている。ここでは、各電子検出器９ａ〜９ｄは矩形状の観察領域８１の対角線方向に配置されるものとする。これらの電子検出器９ａ〜９ｄは、例えばシンチレータ等よりなり、試料８の上に電子ビーム３１を照射することによって発生する二次電子や反射電子を捕捉して、各検出器の設置位置における電子量を、それぞれ信号ｃｈ１〜ｃｈ４として出力する。
【００２１】
図１のように、チャンバー２には、支持体７ａを上部に備えたステージ７が設けられている。このステージ７は支持体７ａを介してウェハやフォトマスク等の試料８を保持するとともに、不図示の駆動機構により試料８を移動させることができる。
【００２２】
制御部１０は、試料８の表面の観察対象となる領域（観察領域）８１（図２参照）を設定する欠陥座標処理部１４と、観察領域８１に対応する部分の設計データを抽出する設計データ処理部１５とを備える。設計データは、試料であるフォトマスクやウェハのパターンの形状を表すデータであり、欠陥を含まないパターンの基準として、観察領域８１のパターンの形状の判別や欠陥の検出等に用いられる。
【００２３】
さらに、制御部１０は、電子検出器９ａ〜９ｄからの信号を処理して画像データ（ＳＥＭ画像）を生成する信号処理部１１と、信号処理部１１で生成された画像データに基づいて欠陥の検出を行う欠陥検査部１２及び比較検査部１３と、欠陥の凹凸及び高さを測定する欠陥凹凸測定部１６とを備える。
【００２４】
以下、欠陥レビュー装置１００を用いた欠陥レビュー方法について説明する。図３は、欠陥レビュー装置１００による欠陥レビュー方法を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、図３のステップＳ１１のように、制御部１０の欠陥座標処理部１４が欠陥座標データに基づいて試料８の表面に矩形状の観察領域８１を設定する。なお、欠陥座標データは、光学式の検査装置等で検出された欠陥の位置を表す座標データであり、通信回線などを通じて欠陥座標処理部１４に入力される。
【００２６】
次のステップＳ１２において、制御部１０の設計データ処理部１５が欠陥座標処理部１４で設定された観察領域８１の設計データを抽出し、これを記憶部（不図示）に記憶させる。
【００２７】
次に、ステップＳ１３において、制御部１０の制御の下で電子走査部１及びステージ７を駆動させて試料８の観察を行う。ここでは、制御部１０がステージ７に制御信号を出力して、試料８の位置決めを行なう。その後、制御部１０が電子走査部１に制御信号を出力して電子ビーム３１を試料８の観察領域８１内に照射して走査させる。このとき試料表面から放出される電子は電子検出器９ａ〜９ｄによって捕捉され、電子検出器９ａ〜９ｄは検出した電子の量を信号ｃｈ１〜ｃｈ４として信号処理部１１に送出する。
【００２８】
次のステップＳ１４において、制御部１０の信号処理部１１は、電子検出器９ａ〜９ｄから送出された信号ｃｈ１〜ｃｈ４をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、このデジタル信号に基づいて画像データ（ＳＥＭ画像）を生成する。
【００２９】
図４は、信号処理部１１が生成する画像データを示す模式図である。
【００３０】
図４に示すように、信号処理部１１は、信号ｃｈ１〜ｃｈ４に基づいて左下画像ａ１、左上画像ａ２、右上画像ａ３及び右下画像ａ４を生成する。左下画像ａ１、左上画像ａ２、右上画像ａ３及び右下画像ａ４は、観察領域８１をそれぞれ左下、左上、右上及び右下の各方向から写したＳＥＭ画像に相当する。
【００３１】
また、信号処理部１１は、隣接する電子検出器からの信号同士を加算することにより、各電子検出器９ａ〜９ｄの中間方向（左、右、下、及び上）から観察領域８１を写したＳＥＭ画像に相当する、左画像ａ５、右画像ａ６、下画像ａ７及び上画像ａ８を生成する。
【００３２】
さらに、信号処理部１１は、ｃｈ１〜ｃｈ４を全て加算することにより、全加算画像ａ９を生成する。この全加算画像ａ９は、通常の走査型電子顕微鏡による二次電子像と同様な画像であり、全ての方向のエッジが略同一の高い輝度で表示されるため、欠陥の平面形状の測定等に用いられる。
【００３３】
信号処理部１１で生成された画像ａ１〜ａ８は、それぞれ異なる向きのエッジ（斜面）が強調されて表示される。ここに、図５は試料８の表面の凸状のパターンの一例を示す図である。図５において、７１は左下、左上、右上及び右下の各方向を向いたエッジ７１ａ〜７１ｄを有する凸状のパターンを示し、７２は左、右、下及び上の各方向を向いたエッジ７２ａ〜７２ｄを有する凸状のパターンを示す。
【００３４】
図５のような試料を観察すると、左下画像ａ１では左下を向いたエッジ７１ａが最も高い輝度を示し、左上画像ａ２では左上を向いたエッジ７１ｂが最も高い輝度を示す。また、右上画像ａ３及び右下画像ａ４では、それぞれエッジ７１ｃ、エッジ７１ｄが最も高い輝度を示す。そして、左画像ａ５、右画像ａ６、下画像ａ７及び上画像ａ８では、それぞれエッジ７２ａ、エッジ７２ｂ、エッジ７２ｃ及びエッジ７２ｄが最も高い輝度を示す。
【００３５】
以上のようにして、信号処理部１１で生成された画像データは記憶部（不図示）に記憶される。
【００３６】
その後、図３のステップＳ１５において、欠陥検査部１２又は比較検査部１３で欠陥の検出を行い、ステップＳ１６において、欠陥凹凸測定部１６が欠陥の凹凸及び高さの測定を行う。
【００３７】
以下、ステップＳ１５の欠陥の検出方法及びステップＳ１６の欠陥の凹凸及び高さの測定方法について更に詳しく説明する。
【００３８】
図６は欠陥レビュー装置１００による欠陥の検出方法を示すフローチャートである。図７は、欠陥レビュー装置１００によるラインアンドスペースパターン上の欠陥検出の原理を説明する模式図である。図８は、ラインアンドスペースパターンの方向に応じた差分画像の生成方法を説明する模式図である。
【００３９】
図６に示すように、先ずステップＳ２１において、制御部１０は、観察領域８１の設計データを参照して、観察領域８１のパターンが、縦、横、斜め４５°及び斜め１３５°のラインアンドスペースパターンであるか否かを判断する。観察領域８１のパターンが縦、横、斜め４５°及び斜め１３５°のラインアンドスペースパターンである場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に移行して欠陥検査部１２による欠陥の検出を行う。
【００４０】
ステップＳ２２では、欠陥検査部１２がラインパターンの延在方向に平行であって、電子ビーム３１の光軸を挟んで向かい合う２方向からの画像データを記憶部から取得し、これらの画像データの差分を取って差分画像を生成する。
【００４１】
例えば、図７に示すように、観察領域８１のパターンが横方向のラインアンドスペースパターンである場合には、欠陥検査部１２は、左画像ａ５と、右画像ａ６を記憶部から取得してこれらの差分をとる。なお、図７において、符号９９ａ、９９ｂは、それぞれ左画像ａ５及び右画像ａ６に対応する仮想的な電子検出器の位置を示すものとする。
【００４２】
図示のように、ラインパターン８３の縁にはエッジ８３ａ、８３ｂ存在するが、これらのエッジ８３ａ、８３ｂの向き（法線方向）は、電子検出器９９ａ及び電子検出器９９ｂの間の方向を向いている。そのため、これらのエッジ８３ａ、８３ｂは、左画像ａ５及び右画像ａ６においてほぼ同じ輝度を示す。また、ラインパターン８３の上面及びスペース８２の向き（法線方向）は、電子検出器９９ａ及び電子検出器９９ｂの中間の方向であるため、これらの部分も左画像ａ５及び右画像ａ６において同じ輝度で表される。そのため、左画像ａ５及び右画像ａ６との差分を取ると、エッジ８３ａ、８３ｂ、ラインパターン８３、及びスペース８２が相殺されてラインアンドスペースパターンが消去される。
【００４３】
一方、欠陥８５には電子検出器９９ａ側を向いたエッジ８５ａと、電子検出器９９ｂ側を向いたエッジ８５ｂとが存在する。この場合、左画像ａ５ではエッジ８５ａの輝度がエッジ８５ｂの輝度よりも高くなる。また、右画像ａ６ではエッジ８５ｂの輝度がエッジ８５ａの輝度よりも高くなる。そのため、左画像ａ５と右画像ａ６との差分をとると、欠陥８５のエッジ８５ａ、８５ｂが除去されずに残る。
【００４４】
したがって、左画像ａ５と右画像ａ６との差分を取ることにより、ラインアンドスペースパターンが消去され、欠陥８５のみが現れた差分画像が得られる。
【００４５】
なお、図８（ａ）のようにラインアンドスペースパターンの向きが縦（０°）の場合には、下画像ａ７と上画像ａ８との差分を取れば、欠陥のみが残った差分画像が得られる。また、図８（ｂ）のような斜め４５°のラインアンドスペースパターンの場合は、左下画像ａ１と右上画像ａ３との差分をとれば良く、図８（ｃ）のような斜め１３５°のラインアンドスペースパターンの場合は、左上画像ａ２と右下画像ａ４との差分をとればよい。
【００４６】
その後、図６のステップＳ２３において、欠陥検査部１２は、ステップＳ２２で求めた差分画像に基づいて欠陥を検出する。この場合、例えば差分画像からエッジを抽出する処理を行うことにより迅速に欠陥を検出できる。
【００４７】
一方、ステップＳ２１において、観察領域８１のパターンが縦、横、斜め４５°及び斜め１３５°のラインアンドスペースパターンではないと判断された場合（ＮＯ）には、ステップＳ２４に移行して比較検査部１３による欠陥の検出を行う。
【００４８】
ステップＳ２４では、比較検査部１３が斜め方向のエッジを強調したエッジ強調画像を生成する。ここでは、左下画像ａ１及び右上画像ａ３の差分を取ることで、左上と右下とを結ぶ対角線方向のエッジを強調した画像を生成する。また、左上画像ａ２及び右下画像ａ４の差分を取ることで、左下と右上とを結ぶ対角線方向のエッジを強調した画像を生成する。そして、左下画像ａ１及び右上画像ａ３の差分を取った画像と、左上画像ａ２及び右下画像ａ４の差分を取った画像とを加算することにより、斜め方向のエッジを強調したエッジ強調画像を生成する。
【００４９】
次に、ステップＳ２５において、比較検査部１３は、ステップＳ２４で生成したエッジ強調画像と、設計データとを重ね合わせ比較して、エッジ強調画像と設計データとのエッジ位置の相違部分に基づいて欠陥を検出する。このように、比較検査部１３による検出処理により、所定方向のラインアンドスペースパターン以外の任意のパターンの欠陥を検出できる。
【００５０】
次に、上記の方法で検出した欠陥の凹凸及び高さ（又は深さ）の測定方法について説明する。図９は、欠陥の凹凸及び高さの測定の原理を説明する模式図である。
【００５１】
一般に、凹凸を有する試料表面を電子ビーム３１で走査したときに、電子検出器からの信号の強度は電子ビーム３１が照射されている部分の試料表面の向きに応じて変化する。すなわち、電子ビーム３１が照射されている部分の試料表面の向き（法線方向）が電子検出器の設置方向に近い程、電子検出器からの信号の強度が大きくなる。
【００５２】
したがって、図９（ａ）のような断面を有する試料の表面に沿って電子ビーム３１を走査させ、電子ビーム３１を挟んで向かい合う２台の電子検出器９９ａ、９９ｂで試料表面から放出される電子を検出すると、電子検出器９９ａからは図９（ｂ）の信号波形が得られ、電子検出器９９ｂからは図９（ｃ）の信号波形が得られる。
【００５３】
図９（ｂ）に示すように、電子検出器９９ａの信号波形は、電子検出器９９ａ側を向いた凹凸８７の左側の斜面で高くなり、電子検出器９９ａの設置方向から離れた方向を向いた凹凸８７の右側の斜面で低くなる。すなわち、図９（ｂ）の信号波形は、電子検出器９９ａの設置方向に対する試料表面の向き（法線方向）を反映している。
【００５４】
また、図９（ｃ）に示すように、電子検出器９９ｂからの信号波形は、電子検出器９９ｂの設置方向と離れた方向を向いた凹凸８７の左側の斜面で低くなり、電子検出器９９ｂの設置方向側を向いた凹凸８７の右側の斜面で高くなる。すなわち、図９（ｃ）の信号波形は、電子検出器９９ｂの設置方向に対する試料表面の向き（法線方向）を反映している。
【００５５】
図９（ｂ）、（ｃ）の信号波形の差分をとると、図９（ｄ）のような試料の表面の差分プロファイルが得られる。この差分プロファイルでは、試料表面の平坦部分からの信号が消去される。上記のように、図９（ｂ）、（ｃ）の信号波形は、それぞれ電子検出器９９ａ及び電子検出器９９ｂに対する凹凸８７の表面の向きを反映しており、図９（ｂ）、（ｃ）の差分を取った差分プロファイルは試料表面の平坦部分に対する凹凸８７の表面の傾斜の大きさを反映したものとなる。
【００５６】
したがって、図９（ｄ）の波形を積分することにより、図９（ｅ）のように、試料表面の凹凸８７の形状を反映した積分プロファイルが得られる。この凹凸８７を反映した積分プロファイルが凹であるか凸であるかを調べることにより、凹凸８７が試料表面から突出した凸状のものか、試料表面がえぐられた凹状のものかを判別することができる。
【００５７】
また、予め高さが判明しているパターン（以下、参照パターンと呼ぶ）について、上記と同様の手順で積分プロファイルを求め、その参照パターンの積分プロファイルと凹凸８７を反映した積分プロファイルとの高さを比較することにより、凹凸８７の実際の高さを求めることができる。
【００５８】
そこで、本実施形態では、下記の方法により欠陥の高さを検出する。図１０は、欠陥レビュー装置１００による欠陥の凹凸及び高さの測定方法を示すフローチャートであり、図１１は、同じく欠陥の凹凸及び高さの測定方法を説明する模式図である。なお、図１１において、符号３１は電子ビームを示し、符号８３はラインパターンを示し、符号８５は欠陥を示す。
【００５９】
まず、図１０のステップＳ３１のように、制御部１０の欠陥凹凸測定部１６が欠陥の差分プロファイルを取得する。例えば図１１（ａ）に示すように、欠陥凹凸測定部１６が電子ビーム３１を挟んで向かい合う２方向からの画像データ（左画像ａ５及び右画像ａ６）を抽出する。そして、図１１（ｂ）に示すように、それらの画像データの差分を取ることにより差分画像ｂ１を求める。次に、その差分画像ｂ１において、左画像ａ５及び右画像ａ６の方向（左右方向）に平行で欠陥８５を通るラインＡを設定し、そのラインＡに沿った部分の差分値を抽出する。これにより、図１１（ｃ）に示すように欠陥の差分プロファイルが求まる。
【００６０】
次に、図１０のステップＳ３２において、欠陥凹凸測定部１６はステップＳ３１で求めた差分プロファイルを積分して欠陥を反映した積分プロファイルを算出する。すなわち、図１１（ｃ）の差分プロファイルを積分してゆくことにより、図１１（ｄ）のように積分プロファイルを算出する。この積分プロファイルは、ラインＡに沿った断面における欠陥の高さの分布を反映している。
【００６１】
次のステップＳ３３において、欠陥凹凸測定部１６は、欠陥を反映した積分プロファイルが上に凸であるか凹であるかを調べることにより、欠陥が試料表面から突出した凸状のものであるか、試料表面がえぐれて形成された凹状のものであるかを判別する。例えば、図１１（ａ）の欠陥８５は、図１１（ｄ）の積分プロファイルに基づいて、凸状であると判別される。
【００６２】
次に、ステップＳ３４で、欠陥凹凸測定部１６は、参照パターンの差分プロファイルを求める。例えば図１１（ａ）に示す試料において、高さが判明しているラインパターン８３がある場合には、そのラインパターン８３を参照パターンとする。この場合には、ラインパターン８３と直交する方向の画像データ（下画像ａ７及び上画像ａ８）の差分を取った差分画像を生成する。そして、図１１（ａ）のような、ラインパターン８３と直交するラインＢを設定し、そのラインＢに沿った部分の差分値を差分画像から抽出して、参照パターンの差分プロファイルを求める。
【００６３】
次いで、ステップＳ３５で、欠陥凹凸測定部１６は、ステップＳ３４で求めた参照パターンの差分プロファイルを積分して、参照パターンの積分プロファイル（図１１（ｅ）参照）を求める。
【００６４】
その後、ステップＳ３６において、欠陥を反映した積分プロファイルのピーク値と、参照パターンの積分プロファイルのピーク値とを比較することにより、欠陥の高さＨを算出する。例えば、図１１（ｄ）、（ｅ）に示すように、欠陥を反映した積分プロファイルのピーク値がＩ１であり、参照パターンの積分プロファイルのピーク値がＩ２である場合には、欠陥及び参照パターンの積分プロファイルのピーク値の比がＩ１／Ｉ２と求まる。そして、図１１（ａ）に示すように参照パターン（ラインパターン８３）の実際の高さがＨ０である場合には、欠陥及び参照パターンの積分プロファイルの比Ｉ１／Ｉ２に参照パターンの高さＨ０を乗ずることにより、欠陥８５の高さＨ（＝Ｉ１／Ｉ２×Ｈ０）が求まる。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、観察領域８１がラインアンドスペースパターンである場合には、差分画像に基づいて欠陥を迅速に検出できる。また、本実施形態によれば、試料の回転させることなく縦、横、斜め４５°及び斜め１３５°の４方向のラインアンドスペースパターン上の欠陥を検出できるので、欠陥の検出処理がより一層迅速化される。
【００６６】
さらに、欠陥を反映した積分プロファイルに基づいて、欠陥が凹であるか又は凸であるかを判別できるとともに、参照パターンの積分プロファイルと比較することにより欠陥の高さを検出できる。
【００６７】
（実験例１）
実験例１の試料は、ガラス基板の上に厚さが約８０ｎｍ及び幅が約８０ｎｍのクロム（Ｃｒ）からなる複数のラインパターンを形成したものであり、各ラインパターンの間には幅が約８０ｎｍのスペースが設けられている。ここでは、ラインパターンは観察領域８１において横方向に伸びているものとする。
【００６８】
図１２（ａ）は実験例１の試料の右画像ａ６を示し、図１２（ｂ）は実験例１の試料の左画像ａ５を示し、図１２（ｃ）は実験例１の試料の全加算画像ａ９を示し、図１２（ｄ）は右画像ａ６と左画像ａ５との差分をとった差分画像を示す。
【００６９】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、観察領域８１の中央部に矩形状のパターンが現れているが、従来であれば、この矩形状のパターンが欠陥であるか否かは設計データや正常なパターンの観察結果とのパターンマッチング（比較処理）を行うまで判別できない。
【００７０】
しかし、本実験例では、図１２（ｄ）のように、左画像ａ５と右画像ａ６との差分を取ることにより、ラインアンドスペースパターンが消去され、欠陥のみが現れた差分画像が得られる。これにより、欠陥を容易に検出できることが分かる。
【００７１】
次に、検出した欠陥の差分プロファイル及び積分プロファイルを求めた結果を図１３に示す。図１３（ａ）は、図１２（ｄ）のＩ−Ｉ線における差分プロファイルを示すグラフであり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の差分プロファイルを積分して得た積分プロファイルを示すグラフである。
【００７２】
図１３（ｂ）のように、欠陥の積分プロファイルは上に凸状であることから、欠陥が凸状であることが分かる。また、欠陥の積分プロファイルのピーク値は約６００（輝度値）であった。
【００７３】
次に、参照パターンの積分プロファイルを算出し、欠陥の高さを求めた結果について説明する。図１４は、実験例１の試料の差分画像、差分プロファイル及び積分プロファイルを示す図である。
【００７４】
図１４（ａ）に示すように、実験例１では、ラインパターンを参照パターンとし、ラインパターンの延在方向と直交する方向に向かい合う上画像ａ８及び下画像ａ７の差分を取った差分画像を生成した。そして、その差分画像からラインパターンを横切るＩＩ−ＩＩ線での差分値を抽出することにより、図１４（ｂ）に示す差分プロファイルを得た。また、図１４（ｂ）の差分プロファイルを積分することにより、図１４（ｃ）に示すような参照パターンの積分プロファイルを求めた。
【００７５】
図１４（ｃ）に示すように、参照パターンの積分プロファイルのピーク値は約１０００（輝度値）であることが分かる。また、この参照パターンの（ラインパターン）の高さは８０ｎｍであることが分かっている。したがって、欠陥を反映した積分プロファイル及び参照パターンの積分プロファイルのピーク値の比は、６００／１０００であり、これに参照パターンの高さ８０ｎｍを乗ずることにより、欠陥の高さが約４８ｎｍ（＝６００／１０００×８０ｎｍ）と求まる。
【００７６】
（実験例２）
実験例２では、凹状の欠陥を有する試料の欠陥レビューを行った例について説明する。
【００７７】
実験例２の試料は、実験例１と同様に、ガラス基板の上に高さが約８０ｎｍ及び幅が約８０ｎｍ及びのクロム（Ｃｒ）からなる複数のラインパターンを設けたものであり、各ラインパターンの間には幅が約８０ｎｍのスペースが設けられている。実験例２においても、ラインパターンは横方向に配置されているものとする。
【００７８】
図１５（ａ）は、実験例２の試料の全加算画像ａ９を示す図であり、図１５（ｂ）は、実験例２の試料の左画像ａ５と右画像ａ６との差分画像を示す図である。
【００７９】
図１５（ａ）に示すように、観察領域８１の中央部に矩形状のパターンが確認できる。また、図１５（ｂ）の差分画像により、図１５（ａ）の矩形状のパターンが欠陥であることが分かる。
【００８０】
次に、欠陥の差分プロファイル及び積分プロファイルを求めた結果を図１６に示す。図１６（ａ）は、図１５（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線での差分プロファイルを示す図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の差分プロファイルを積分して得られる欠陥の積分プロファイルを示す図である。
【００８１】
図１６（ｂ）に示すように、欠陥の積分プロファイルは凹状であり、この欠陥は、ラインアンドスペースパターンの一部が削れてできた凹状のパターンであることが分かる。また、欠陥の積分プロファイルのピーク値は約−２８０（輝度値）であった。
【００８２】
次に、参照パターン（ラインパターン）の差分プロファイル及び積分プロファイルを求めた。図１７（ａ）は、実験例２の試料の上画像ａ８及び下画像ａ７の差分をとった差分画像を示す図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における差分プロファイルを示す図であり、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の差分プロファイルを積分して得られる参照パターンの積分プロファイルを示す図である。
【００８３】
図１７（ｃ）に示すように、参照パターンの積分プロファイルのピーク値は約５６０（輝度値）であった。また、参照パターンの高さは８０ｎｍであることが分かっている。したがって、欠陥及び参照パターンの積分プロファイルのピーク値の比は−２８０／５６０であり、これに参照パターンの高さ（８０ｎｍ）を乗ずることにより、図１５（ａ）の欠陥の高さ（深さ）が約−４０ｎｍ（＝−２８０／５６０×８０ｎｍ）と求まる。
【００８４】
（第１の実施形態の変形例）
上記の欠陥レビュー装置１００では電子検出器を４台設けているが、これに限定されるものではなく、電子検出器９は少なくとも２台以上の任意の台数とすることができる。
【００８５】
図１８は、第１の実施形態の変形例に係る欠陥レビュー装置１００の電子検出器の配置を示す模式図であり、電子検出器を３台とした場合の配置を示している。
【００８６】
図１８に示すように、電子検出器を３台とする場合には、第１〜第３の電子検出器９ａ〜９ｃは電子ビーム３１の照射方向から見て電子ビーム３１の光軸の周りに相互に１２０°の角度を開けて配置する。
【００８７】
また、信号処理部１１は、各電子検出器９ａ〜９ｃからの信号ｃｈ１〜ｃｈ３に基づいて、各電子検出器９ａ〜９ｃの設置方向から観察領域を写した第１の画像ｃ１、第２の画像ｃ２及び第３の画像ｃ３を生成する。さらに信号処理部１１は、隣接する電子検出器からの信号同士を加算して第４の画像ｃ４、第５の画像ｃ５及び第６の画像ｃ６を生成するとともに、ｃｈ１〜ｃｈ３を加算して全加算画像ｃ７を生成する。なお、第４〜第６の画像ｃ４、ｃ５、ｃ６は、各電子検出器９ａ、９ｂ、９ｃの中間の方向から観察領域を写したＳＥＭ画像に相当する。
【００８８】
図１９は、図１８に示す変形例における差分画像の生成方法を説明する模式図である。
【００８９】
本変形例では、６０°及び１２０°のラインアンドスペースパターンである場合に、欠陥検査部１２による欠陥の検出を行なう。
【００９０】
この場合、図１９（ａ）のように、縦方向（０°）のラインアンドスペースパターンに対しては、第４の画像ｃ４と第１の画像ｃ１との差分をとってラインアンドスペースパターンが消去された差分画像を生成し、その差分画像に基づいて欠陥を検出する。また、図１９（ｂ）のように、６０°方向のラインアンドスペースパターンに対しては、第６の画像ｃ６と第３の画像ｃ３との差分をとった差分画像に基づいて欠陥を検出する。さらに、図１９（ｃ）のように、１２０°方向のラインアンドスペースパターンの場合には、第５の画像ｃ５と第２の画像ｃ２との差分を取った差分画像に基づいて欠陥を検出する。
【００９１】
なお、本変形例の欠陥検査装置１００において、電子検出器を２台としてもよい。この場合には、電子検出器を電子ビーム３１の光軸を挟んで対向するように配置すればよく、ステージ７に回転機構を設けて任意の方向のラインアンドスペースパターン上の欠陥を検出できるようにしてもよい。
【００９２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、任意の方向のラインパターンについて差分画像に基づいて欠陥を検出する方法について説明する。なお、本実施形態でも、図１に示す欠陥レビュー装置１００により欠陥の検出を行う。
【００９３】
図２０は本実施形態における欠陥レビュー方法を示すフローチャートである。
【００９４】
図２０に示すように、欠陥レビュー装置１００は、ステップＳ４１において観察領域８１を設定する。その後、ステップＳ４２に移行して、観察領域８１の設計データを抽出する。さらに、ステップＳ４３において観察領域８１に電子ビーム３１を照射しつつ走査させて試料表面の観察を行う。なお、上記のステップＳ４１〜Ｓ４３は図３を参照しつつ説明したステップＳ１１〜Ｓ１３と同様である。
【００９５】
次に、ステップＳ４４において欠陥レビュー装置１００の信号処理部１１は各電子検出器９ａ〜９ｄからの検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４に基づいて観察領域８１を複数の方向から写した画像を生成する。
【００９６】
図２１は、ステップＳ４４における画像の生成方法を示すフローチャートである。
【００９７】
まず、図２１のステップＳ５１において、信号処理部１１は各電子検出器９ａ〜９ｄからの検出信号ｃｈ１〜ｃｈ４に基づいて、左下画像ａ１、左上画像ａ２、右上画像ａ３及び右下画像ａ４を生成する。これらの画像は、観察領域８１をそれぞれ、左下、左上、右上及び右下の各方向から写したＳＥＭ画像に相当する。
【００９８】
次に、ステップＳ５２において、信号処理部１１は、設計データを参照して、観察領域８１上のパターンがラインアンドスペースパターンか否かを判断する。ステップＳ５２において、信号処理部１１が観察領域８１上のパターンがラインアンドスペースパターンであると判断した場合（ＹＥＳ）にはステップＳ５３に移行し、ラインアンドスペースパターンでないと判断した場合（ＮＯ）には画像の生成を終了する。
【００９９】
次に、ステップＳ５３において、信号処理部１１は、設計データに基づいて、ラインアンドスペースパターンに含まれるラインパターンの角度αを検出する。
【０１００】
ここで、図２２は、本実施形態におけるラインパターンの角度αの定義を示す図である。
【０１０１】
本実施形態では、図２２のように左右方向に延在する直線Ｍと、ラインパターン８３の延在方向とのなす角度をラインパターンの角度αとする。また、１８０°以上の角度のラインパターンは、その角度から１８０°を差し引いた角度のラインパターンと同じものとして扱う。たとえば、２００°のラインパターンは２０°のラインパターンとして扱うものとする。
【０１０２】
次に、ステップＳ５４に移行して、信号処理部１１は、ラインパターンの角度αが４５°〜１３５°であるか否かを判断する。ステップＳ５４において信号処理部１１がラインパターンの角度αが４５°〜１３５°であると判断した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５５に移行する。
【０１０３】
図２３（ａ）は、本実施形態において、ラインパターンの角度αが４５°〜１３５°の場合の左画像、右画像、上画像及び下画像の生成方法を説明する模式図である。また、図２４（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態での左画像、右画像、上画像及び下画像の生成に用いる係数ｒ１〜ｒ４をそれぞれ示す図である。
【０１０４】
ステップＳ５５では、信号処理部１１は、図２３（ａ）に示すように左画像ｄ１を、係数ｒ１を乗じた信号ｃｈ１と係数ｒ２を乗じた信号ｃｈ２とを加算して生成する。また、右画像ｄ２を、係数ｒ３を乗じた信号ｃｈ３と係数ｒ４を乗じた信号ｃｈ４とを加算して生成する。
【０１０５】
さらに、信号処理部１１は、上画像ｄ３を、係数ｒ３を乗じた信号ｃｈ２と係数ｒ２を乗じた信号ｃｈ３とを加算して生成し、下画像ｄ４を、係数ｒ４を乗じた信号ｃｈ１と係数ｒ１を乗じた信号ｃｈ４とを加算して生成する。
【０１０６】
上記各画像ｄ１〜ｄ４の生成に用いる係数ｒ１〜ｒ４は、図２４（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示すように、ラインパターンの角度αに応じて０〜１の間で周期的に変化する。ここでは、係数ｒ１、ｒ３は（１＋ｓｉｎ２α）／２で表され、係数ｒ２、ｒ４は（１−ｓｉｎ２α）／２で表わされるものとする。
【０１０７】
上画像ｄ３の生成に用いる係数ｒ２、ｒ３に着目すると、図２４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ラインパターンの角度αが、信号ｃｈ３に対応する電子検出器９ｃの設置方向である１３５°に近づくほど、信号ｃｈ３に係る係数ｒ２が増大し、信号ｃｈ２に係る係数ｒ３が減少する。これとは逆に、ラインパターンの角度αが信号ｃｈ２に対応する電子検出器９ｂの設置方向である４５°に近づくと、信号ｃｈ２に係る係数ｒ３が増大し、信号ｃｈ３に係る係数ｒ２が減少する。このようにして、ラインパターンの角度αが電子検出器９ｃの設置方向に近づくと、上画像ｄ３において電子検出器９ｃからの信号ｃｈ３の割合が増加する。また、ラインパターンの角度αが電子検出器９ｂの設置方向に近づくと上画像ｄ３において電子検出器９ｂからの信号ｃｈ２の割合が増加する。
【０１０８】
そして、上画像ｄ３が観察領域を写す方向は、角度αが４５°〜１３５°のラインパターンに対してラインパターンの延在方向に平行な方向となる。
【０１０９】
同様に、下画像ｄ４はラインパターンの延在方向に平行な方向から写した画像となる。
【０１１０】
一方、左画像ｄ１及び右画像ｄ２は、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した画像となる。
【０１１１】
以上のように、ステップＳ５５において信号処理部１１は、ラインパターンの延在方向に平行な方向から写した上画像ｄ３及び下画像ｄ４と、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した左画像ｄ１及び右画像ｄ２とを生成する。
【０１１２】
図２１のステップＳ５４において、信号処理部１１がラインパターンの角度αが４５°〜１３５°でないと判断した場合（ＮＯ）、すなわちラインパターンの角度αが０°〜４５°又は１３５°〜１８０°の場合は、ステップＳ５６に移行する。
【０１１３】
図２３（ｂ）は、ラインパターンの角度αが０°〜４５°または１３５°〜１８０°の場合における左画像、右画像、上画像及び下画像の生成方法を説明する模式図である。
【０１１４】
ステップＳ５６において、信号処理部１１は図２３（ｂ）に示すように左画像ｄ１を、係数ｒ２を乗じた信号ｃｈ１と係数ｒ１を乗じた信号ｃｈ２とを加算して生成する。また、右画像ｄ２を、係数ｒ４を乗じた信号ｃｈ３と係数ｒ３を乗じた信号ｃｈ４とを加算して生成する。
【０１１５】
さらに、信号処理部１１は、上画像ｄ３を、係数ｒ２を乗じた信号ｃｈ２と係数ｒ３を乗じた信号ｃｈ３とを加算して生成し、下画像ｄ４を、係数ｒ１を乗じた信号ｃｈ１と係数ｒ４を乗じた信号ｃｈ４とを加算して生成する。
【０１１６】
ここでは、左画像ｄ１及び右画像ｄ２がラインパターンの延在方向に平行な方向から写した画像となり、上画像ｄ３及び下画像ｄ４はラインパターンの延在方向に直交する方向から写した画像となる。
【０１１７】
このようにして、ステップＳ５６において信号処理部１１は、ラインパターンの延在方向に平行な方向から写した左画像ｄ１及び右画像ｄ２と、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した上画像ｄ３及び下画像ｄ４とを生成する。
【０１１８】
以上により、信号処理部１１による画像の生成（ステップＳ４４、図２０）が完了する。
【０１１９】
次に、図２０のステップＳ４５に移行して、欠陥検査部１２及び比較検査部１３により欠陥の検出を行う。
【０１２０】
図２５は、ステップＳ４５における欠陥の検出方法を示すフローチャートである。
【０１２１】
まず、図２５のステップＳ６１において、欠陥検査部１２は観察領域８１のパターンがラインアンドスペースパターンか否かを判断する。ステップＳ６１において、欠陥検査部１２が観察領域８１のパターンがラインアンドスペースパターンであると判断した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６２に移行する。
【０１２２】
次に、ステップＳ６２において、欠陥検査部１２は、ラインアンドスペースパターンを構成するラインパターンの延在方向に平行であって、電子ビーム３１の光軸を挟んで向かい合う２方向からの画像データの差分をとって差分画像を生成する。
【０１２３】
ここでは、ラインパターンの角度αが０°＜α＜４５°又は１３５°＜α＜１８０°の場合には、左画像ｄ１と右画像ｄ２との差をとって差分画像を生成する。
【０１２４】
また、ラインパターンの角度αが４５°＜α＜１３５°の場合には、上画像ｄ３と下画像ｄ４との差をとって差分画像を生成する。
【０１２５】
さらに、ラインパターンの角度αが４５°の場合には、左上画像ａ２と右下画像ａ４との差をとって差分画像を生成する。また、ラインパターンの角度αが１３５°の場合には左下画像ａ１と右上画像ａ３との差をとって差分画像を生成する。
【０１２６】
これにより、図７を参照しつつ説明したように、ラインパターンのエッジが消去されて欠陥８５のみが残った差分画像が得られる。
【０１２７】
次に、図２５のステップＳ６３において、欠陥検査部１２は、ステップＳ６２で生成した差分画像に残ったパターンを欠陥として検出する。この場合、例えば差分画像において、所定の輝度値以上のエッジを検出することにより、欠陥のみを迅速に検出できる。
【０１２８】
一方、ステップＳ６１で、欠陥検査部１２が観察領域８１のパターンがラインアンドスペースパターンでないと判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ６４に移行して比較検査部１３によりエッジ強調画像を生成する。
【０１２９】
その後、ステップＳ６５において、比較検査部１３がエッジ強調画像と設計データとを重ね合わせて比較して、エッジ強調画像のエッジが設計データのエッジと異なる部分を欠陥として検出する。
【０１３０】
以上により、欠陥の検出が完了する。
【０１３１】
その後、図２０のステップＳ４６に移行して、欠陥凹凸測定部１６が欠陥の凹凸及び高さの測定を行う。なお、本実施形態の欠陥凹凸測定部１６による欠陥の凹凸及び高さの測定は図９〜図１１を参照しつつ説明した方法で行う。この場合、参照パターンの積分プロファイルは、ラインパターンの延在方向に直交する２方向からの画像に基づいて求めればよい。
【０１３２】
以上のように、本実施形態によれば、隣接する信号同士にラインパターンの角度αに応じて変化する係数を乗じた上で加算することにより、任意の角度のラインパターンに対して、ラインパターンの延在方向に平行な方向から写した画像を生成する。これにより、任意の角度のラインパターンに対して、差分画像に基づいて迅速に欠陥を検出できる。
【０１３３】
（実験例３）
実験例３の試料は、ガラス基板の上に厚さが約８０ｎｍ及び幅が約４００ｎｍのクロム（Ｃｒ）からなる複数のラインパターンを形成したものであり、各ラインパターンの間には、幅が約４００ｎｍのスペースが設けられている。本実験例において、ラインパターンの角度は１０５°とした。
【０１３４】
図２６（ａ）は、実験例３の試料の左下画像ａ１を示し、図２６（ｂ）は実験例３の試料の左上画像ａ２を示し、図２６（ｃ）は実験例３の試料の右上画像ａ３を示し、図２６（ｄ）は実験例３の試料に右下画像ａ４を示す。
【０１３５】
次に、係数ｒ１、ｒ３を０．２５とし、係数ｒ２、ｒ４を０．７５として、図２３（ａ）に示す方法で左画像ｄ１、右画像ｄ２、上画像ｄ３及び下画像ｄ４を生成した。続いて、生成した各画像ｄ１〜ｄ４から図２６（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に対応する部分の輝度の分布を抽出した。
【０１３６】
図２７（ａ）は、左画像ｄ１における輝度の分布を示し、図２７（ｂ）は右画像ｄ２における輝度の分布を示す。また、図２７（ｃ）は上画像ｄ３における輝度の分布を示し、図２７（ｄ）は下画像ｄ４における輝度の分布を示す。
【０１３７】
次に、図２７（ａ）の輝度の分布と図２７（ｂ）の輝度の分布との差分をとることにより、左画像ｄ１及び右画像ｄ２の差分プロファイルを求めた。また、図２７（ｃ）の輝度の分布と図２７（ｄ）の輝度の分布との差分をとることにより、上画像ｄ３及び下画像ｄ４の差分プロファイルを求めた。
【０１３８】
図２８（ａ）は、左画像ｄ１及び右画像ｄ２の差分プロファイルを示し、図２８（ｂ）は上画像ｄ３及び下画像ｄ４の差分プロファイルを示す。
【０１３９】
図２８（ａ）に示すように、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した左画像ｄ１及び右画像ｄ２の差分プロファイルでは、ラインパターンのエッジが強調されて、エッジ部分に比較的大きな差分値の凸部及び凹部が表れている。
【０１４０】
これに対し、図２８（ｂ）に示すように、ラインパターンの延在方向に平行な方向から写した上画像ｄ３及び下画像４の差分プロファイルでは、ラインパターンのエッジ部分の差分値の凹凸が図２８（ａ）よりも小さくなり、ラインパターンのエッジがほぼ消去される。
【０１４１】
以上の結果から、ラインパターンの角度αが１０５°の場合でも、差分画像でラインパターンを消去できることが確認できた。
【０１４２】
次に、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した左画像ｄ１及び右画像ｄ２の差分プロファイルを積分して積分プロファイルを求めた。図２９は、図２８（ａ）の差分プロファイルを積分して求めた積分プロファイルを示している。
【０１４３】
図２９に示すように、ラインパターンの延在方向に直交する方向から写した左画像ｄ１及び右画像ｄ２の積分プロファイルでは、ラインパターンの形状を反映して上に凸のピークが現れる。この積分プロファイルは参照パターンの積分プロファイルとして、欠陥の高さの測定に使用できる。
【符号の説明】
【０１４４】
１…電子走査部、２…チャンバー、３…電子銃、４…コンデンサレンズ、５…偏向コイル、６…対物レンズ、７…ステージ、７ａ…保持部材、８…試料、９ａ〜９ｄ…電子検出器、１０…制御装置、１１…信号処理部、１２…欠陥検査部、１３…比較検査部、１４…欠陥座標処理部、１５…設計データ処理部、１６…欠陥凹凸測定部、１７…記憶部、２０…表示部、３１…電子ビーム、８１…観察領域、８２…スペース、８３…ラインパターン、８３ａ、８３ｂ、８５ａ、８５ｂ…エッジ、８５…欠陥、８７…凹凸。
【図１】
0005548159.tif 000002
【図２】
0005548159.tif 000003
【図３】
0005548159.tif 000004
【図４】
0005548159.tif 000005
【図５】
0005548159.tif 000006
【図６】
0005548159.tif 000007
【図７】
0005548159.tif 000008
【図８】
0005548159.tif 000009
【図９】
0005548159.tif 000010
【図１０】
0005548159.tif 000011
【図１１】
0005548159.tif 000012
【図１２】
0005548159.tif 000013
【図１３】
0005548159.tif 000014
【図１４】
0005548159.tif 000015
【図１５】
0005548159.tif 000016
【図１６】
0005548159.tif 000017
【図１７】
0005548159.tif 000018
【図１８】
0005548159.tif 000019
【図１９】
0005548159.tif 000020
【図２０】
0005548159.tif 000021
【図２１】
0005548159.tif 000022
【図２２】
0005548159.tif 000023
【図２３】
0005548159.tif 000024
【図２４】
0005548159.tif 000025
【図２５】
0005548159.tif 000026
【図２６】
0005548159.tif 000027
【図２７】
0005548159.tif 000028
【図２８】
0005548159.tif 000029
【図２９】
0005548159.tif 000030