(57)【要約】【課題】再現性良くＳＥＭパターンの変形量を評価することができるパターン検査方法を提供する。【解決手段】ＳＥＭ画像上の比較候補パターン４２ｂとそれに対応する設計パターン５２ｂとを抽出する。次に、比較候補パターン４２ｂのエッジから複数の輪郭点４７ｂを抽出し、複数の輪郭点４７ｂの中の何れか１の輪郭点２００を測定ポイントとして選択する。さらに、測定ポイント２００の周囲の所定数の輪郭点１９８、１９９、１０１、１０２を抽出する。その後、測定ポイント及び抽出された輪郭点１９８、１９９、１０１、１０２に対する回帰直線４８ａと、その回帰直線４８ａに垂直であって、かつ測定ポイント２００を通る測定ライン４８ｂを求める。そして、測定ライン４８ｂに沿って、ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離を求める。【選択図】図１２
2014092509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンの中から比較候補パターンを選択するステップと、
前記比較候補パターンに対応する設計データ上の設計パターンを抽出するステップと、
前記設計パターン及び比較候補パターンの何れか一方のエッジの上に複数の輪郭点を設定するステップと、
前記複数の輪郭点の中の何れか１の輪郭点を測定ポイントとして選択するステップと、
選択された前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点を抽出するステップと、
前記測定ポイントと前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点とに対する回帰直線を求めるステップと、
前記回帰直線に垂直であって前記測定ポイントを通る測定ラインを求めるステップと、
前記測定ラインに沿った前記ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離を求めるステップと、
を有することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
前記測定ポイントの周囲から抽出する前記輪郭点の数は、前記測定ポイント及び抽出された前記輪郭点によって占められる部分の長さが、前記ＳＥＭパターンのエッジに現れるノイズ成分としての凹凸の周期よりも長くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載のパターン検査方法。
【請求項３】
前記エッジ間の距離を求めるステップに先立って、前記ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンの中から位置決めのためのＳＥＭパターンと位置決のためのＳＥＭパターンに対応する設計パターンとを抽出し、これらのパターンのエッジ位置の差が最小化するように前記設計データ又はＳＥＭ画像を移動させて、前ＳＥＭパターンと設計パターンとを位置合わせすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン検査方法。
【請求項４】
前記測定ラインに沿った前記ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離が所定値以上となる部分がある前記ＳＥＭパターンを欠陥候補パターンとして検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のパターン検査方法。
【請求項５】
試料表面に電子ビームを照射してＳＥＭ画像を撮像する電子走査部と、
前記ＳＥＭ画像のＳＥＭパターンと、前記試料を作製するための設計データ上の設計パターンとを比較して、前記ＳＥＭパターンの設計データに対する変形量を検出する制御部と、を備えたパターン検査装置であって、
前記制御部は、ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンの中から比較候補パターンを選択するステップと、前記比較候補パターンに対応する設計データ上の設計パターンを抽出するステップと、前記設計パターン及び比較候補パターンの何れか一方のエッジの上に複数の輪郭点を設定するステップと、前記複数の輪郭点の中の何れか１の輪郭点を測定ポイントとして選択するステップと、選択された前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点を抽出するステップと、前記測定ポイントと前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点とに対する回帰直線を求めるステップと、前記回帰直線に垂直であって前記測定ポイントを通る測定ラインを求めるステップと、前記測定ラインに沿った前記ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離を求めるステップと、を行うことにより前記ＳＥＭパターンの設計データに対する変形量を求めることを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡画像を用いたパターン検査方法及びパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程のリソグラフィ工程において、フォトマスク上に形成されたパターンが露光装置を用いて半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）の上に転写される。このようにしてウエハ上に転写されたパターンに欠陥や歪みがあると、半導体装置の故障や特性のばらつきが発生してしまう。
【０００３】
そこで、走査型走査電子顕微鏡を用いて撮影したウエハのＳＥＭ画像を利用した検査が行われている。
【０００４】
このようなＳＥＭ画像を利用した検査の一つとして、フォトマスクを作製するための設計データ上のパターン（以下、設計パターンと呼ぶ）と、ＳＥＭ画像上のパターン（以下、ＳＥＭパターンと呼ぶ）とを比較する方法がある。この方法では、設計パターン及びＳＥＭパターンのエッジ位置のずれの大きさを、ＳＥＭパターンの法線方向に引いた測定ラインに沿って求めてパターンの変形量の評価をおこなう。
【０００５】
ところが、ＳＥＭパターンのエッジに微細な凹凸があると、測定ラインの向きがばらついてしまい、再現性よくＳＥＭパターンの変形量を評価できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６４５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、再現性良くＳＥＭパターンの変形量を評価することができるパターン検査方法及びパターン検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一観点によれば、ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンの中から比較候補パターンを選択するステップと、前記比較候補パターンに対応する設計データ上の設計パターンを抽出するステップと、前記設計パターン及び比較候補パターンの何れか一方のエッジの上に複数の輪郭点を設定するステップと、前記複数の輪郭点の中の何れか１の輪郭点を測定ポイントとして選択するステップと、選択された前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点を抽出するステップと、前記測定ポイントと前記測定ポイントの周囲の所定数の輪郭点とに対する回帰直線を求めるステップと、前記回帰直線に垂直であって前記測定ポイントを通る測定ラインを求めるステップと、前記測定ラインに沿った前記ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離を求めるステップと、を有するパターン検査方法が提供される。    
【発明の効果】
【０００９】
上記観点のパターン検査方法によれば、測定ポイントしての輪郭点と、その前後の複数の輪郭点に対する回帰直線を求め、その回帰直線に対して垂直な測定ラインを用いてＳＥＭパターンと設計パターンのエッジ間の距離を求めている。
【００１０】
このように、複数の輪郭点から求めた回帰直線を用いて測定ラインを求めるため、パターンのエッジに微細な凹凸がある場合であっても、測定ラインの向きがばらつくのを抑制できる。これにより、再現性良くＳＥＭパターンの変形量を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係るパターン検査装置のブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るパターン検査方法の概要を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２のＳＥＭパターンの処理（ステップＳ１０）の具体的手順を説明するフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、比較候補パターンの選択方法の一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｅ）は、ＳＥＭパターンからの輪郭抽出方法を示す図である。
【図６】図６は、図２の設計データの加工（ステップＳ２０）の具体的手順を説明するフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、設計データの切り出し方法を示す図であり、図７（ｂ）は設計データのフラクチャリング図形の結合方法を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、設計データの位置合わせ方法を示す図である。
【図９】図９は、比較候補パターンと設計パターンとの対応付けの方法を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ＳＥＭパターンのエッジの法線ベクトルに基づく形状の比較方法（比較例）を示す図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の方法の問題点を示す図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係るＳＥＭパターンの変形量の求め方を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１に示す方法に基づいたＳＥＭパターンの変形量の求め方を説明する図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るＳＥＭパターンの変形量の求め方を示すフローチャートである。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３に示す方法に基づいたＳＥＭパターンの変形量の求め方を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る走査型電子顕微鏡のブロック図である。
【００１４】
この走査型電子顕微鏡１００は、電子走査部１と、制御部１０とに大別される。
【００１５】
電子走査部１は、電子銃３を備え、この電子銃３からは所定の加速電圧で電子が放出される。電子銃３から放出された電子はコンデンサレンズ４で収束されて１次電子ビーム３ａとなり、その電子ビーム３ａは偏向コイル５で偏向された後、対物レンズ６によって焦点合わせされて試料８の表面に照射される。電子走査部１は、偏向コイル５で電子ビーム３ａを偏向させることにより、電子ビーム３ａを試料８の表面の観察領域内で走査させる。
【００１６】
一次電子ビーム３ａの照射によって、試料８の表面からは二次電子が放出され、放出された二次電子は、試料ステージ７の上方に設けられた複数の電子検出器９によって検出される。
【００１７】
電子検出器９で検出された二次電子の量は、制御部１０の信号処理部１１に入力される。信号処理部１１は、入力された二次電子の量をＡＤ変換器でデジタル量に変換する。そして、二次電子の量と偏向コイル５による一次電子ビーム３ａの偏向位置とを対応づけて二次元配列上に並べて画像データ（ＳＥＭ画像）を生成する。
【００１８】
信号処理部１１で生成されたＳＥＭ画像は、記憶部２０に格納されるとともに、一部の画像は輝度信号に置き換えられて表示部２２で表示される。記憶部２０には、信号処理部１１で生成されたＳＥＭ画像とともに、観察対象となる試料のパターンの設計データが格納されている。
【００１９】
また、制御部１０は、設計データをＳＥＭ画像と比較しやすい形に加工する設計データ処理部１３と、ＳＥＭ画像からＳＥＭパターンの輪郭抽出等の処理を行うＳＥＭ画像処理部１２と、設計データ及びＳＥＭ画像とを比較する比較処理部１４とを備えている。
【００２０】
以下、図１に示すパターン検査装置１００を用いたパターン検査方法について説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態に係るパターン検査方法の概要を示すフローチャートである。
【００２２】
本実施形態のパターン検査方法では、図２に示すように、ＳＥＭ画像の処理（ステップＳ１０）、設計データの加工（ステップＳ２０）、及びＳＥＭパターンと設計パターンとの比較処理（ステップＳ３０）及び比較結果の表示（ステップＳ４０）の順で処理が進む。以下、上記のステップＳ１０〜Ｓ３０について更に説明する。
【００２３】
図３は、図２のＳＥＭ画像の処理（ステップＳ１０）の具体的な手順を示すフローチャートである。
【００２４】
先ず、図３のステップＳ１１において、パターン検査装置１００（図１参照）を用いてＳＥＭ画像を取得する。
【００２５】
次に、ステップＳ１２において、制御部１０のＳＥＭ画像処理部１２がステップＳ１１で取得したＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンの中から設計データとの比較を行う比較候補パターンの指定を行なう。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｄ）は、比較候補パターンの指定方法の一例を示す図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、パターン検査装置１００の表示部２２には、ステップＳ１１で取得したＳＥＭ画像４１が表示される。図中の符号４２ａ〜４２ｆは、ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンを表している。これらのパターン４２ａ〜４２ｆは、それ以外の部分と異なる材料で形成されているため、ＳＥＭ画像４１においてＳＥＭパターン４２ａ〜４２ｆは、それ以外の部分と異なる明度（トーン）で表示される。
【００２８】
ここでは、ＳＥＭパターンに固有のトーンを利用して比較候補パターンの指定を行う。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、操作者が入力部２１を使用してポインタ４３をＳＥＭパターン４２ｂの上に移動させてＳＥＭパターン４２ｂのトーンを指定する。これにともない、ＳＥＭ画像処理部２１は、ＳＥＭ画像４１においてＳＥＭパターン４２ｂと同一のトーンを有する領域を探索する。
【００３０】
そして、以下の図４（ｂ）〜図４（ｄ）の何れかに示す方法で比較候補パターンを指定する。なお、図中の太線で強調されたパターンは比較候補パターンに指定されたＳＥＭパターンを表し、破線で示すパターンは対象外となったＳＥＭパターンを表している。
【００３１】
図４（ｂ）の場合には、ＳＥＭ画像処理部１２はポインタ４３で指定されたＳＥＭパターン４２ｂと同一のトーンの全てのパターン４２ａ〜４２ｆを比較候補パターンに指定する。
【００３２】
図４（ｃ）の場合には、ＳＥＭ画像処理部１２はポインタ４３で指定されたＳＥＭパターン４２ｂのみを比較候補パターンとして指定する。
【００３３】
また、図４（ｄ）の場合には、ＳＥＭ画像処理部１２はポインタ４３が配置されたＳＥＭパターン４２ｂと、そのＳＥＭパターン４２ｂと形状が類似しているＳＥＭパターン４２ａ、４２ｃを比較候補パターンに指定する。
【００３４】
他のＳＥＭパターンがＳＥＭパターン４２ｂと形状が類似しているか否かの判断は、例えばＳＥＭパターンの縦方向及び横方向の大きさの比であるアスペクト比に基づいて行われる。また、ＳＥＭパターンのアスペクト比の代わりにＳＥＭパターンの面積が近いか否かを基準にして形状が類似しているか否かを判断してもよい。
【００３５】
以上のようにして、ステップＳ１２の比較候補パターンの指定（図３参照）が完了する。
【００３６】
次に、図３のステップＳ１３において、ＳＥＭ画像処理部１２が比較候補パターンの輪郭抽出を行う。以下、ＳＥＭパターン４２ｂを例に輪郭の抽出方法について説明する。
【００３７】
図５（ａ）〜（ｅ）はＳＥＭパターンの輪郭の抽出方法を示す図である。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、ＳＥＭ画像において、輪郭点を検出するＳＥＭパターン４２ｂの内側に含まれる点Ｍを設定する。点Ｍはトーンに基づいて設定することができ、その位置はＳＥＭパターン４２ｂの中であればどこであってもよい。
【００３９】
次に、その点Ｍを始点として矢印Ｃに示すように角度を変えながら複数のラインを引く。そして、それらのラインに沿ったラインプロファイルをそれぞれ求め、ＳＥＭパターン４２ｂのエッジを探索する。
【００４０】
ここでは、一例としてＸ方向に引いたラインプロファイル上のエッジＥ0を、最初の輪郭点として検出するものとする。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すように、エッジＥ0からＹ方向に指定ステップΔＬの２倍の距離だけ離れた位置に、Ｘ方向に延びるライン８１を設定する。なお、指定ステップΔＬは輪郭点の抽出間隔を指定するパラメータである。
【００４２】
続いて、そのライン８１に沿ったラインプロファイルを求め、そのラインプロファイルから仮検出エッジＰ1を求める。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示すように、エッジＥ0と仮検出エッジＰ1とを通るライン８２を設定する。続いて、そのライン８２に沿ってエッジＥ0から指定ステップΔＬだけ離れた位置でライン８２と直交するライン８３を設定する。また、ライン８２に沿ってエッジＥ0から指定ステップΔＬの２倍の距離だけ離れた位置でライン８２と直交するライン８４を設定する。
【００４４】
その後、ライン８３に沿ったラインプロファイルに基づいてエッジＥ1を２番目の輪郭点として検出する。また、ライン８４に沿ったラインプロファイルに基づいて再検出エッジＲ1を検出する。
【００４５】
次に図５（ｄ）に示すように、エッジＥ1と再検出エッジＲ1とを通るライン８５を設定する。続いて、ライン８５に沿って、エッジＥ1から指定ステップΔＬの２倍だけ離れた位置でライン８５と直交するライン８６を設定する。そして、そのライン８６に沿ったラインプロファイルから２番目の仮検出エッジＰ2を検出する。
【００４６】
次に図５（ｅ）に示すように、エッジＥ1と仮検出エッジＰ2とを通るライン８７を設定する。続いて、ライン８７に沿って、エッジＥ1から指定ステップΔＬの距離だけ離れた位置でライン８７と直交するライン８８を設定する。そしてライン８８に沿ったラインプロファイルに基づいて、３番目のエッジＥ2を検出する。
【００４７】
また、ライン８７に沿ってエッジＥ1から指定ステップΔＬの２倍の距離だけ離れた位置でライン８７と直交するライン８９を設定する。そして、ライン８９に沿ったラインプロファイルに基づいて、２番目の再検出エッジＲ2を検出する。
【００４８】
その後、図５（ｄ）及び図５（ｅ）で説明した手順を繰り返すことにより、ＳＥＭパターン４２ｂの周囲を一周するようにして輪郭点を検出してゆく。最後にエッジＥ1の直前に検出したエッジＥnを最終のエッジとして、ＳＥＭパターン４２ｂの輪郭抽出が完了する。
【００４９】
以上の方法により、ＳＥＭパターン４２ｂのエッジに概ね指定ステップΔＬと等しい間隔で輪郭点が検出されることになる。
【００５０】
さらに、以上に説明した方法を全ての比較候補パターンについても繰り返して輪郭点を求める。
【００５１】
以上の方法で抽出した輪郭点はＳＥＭパターン毎に集められて、輪郭点列データとして記憶部２０（図１参照）に格納される。
【００５２】
以上により図２のステップＳ１０におけるＳＥＭ画像の処理が完了する。
【００５３】
次に、ステップＳ２０において設計データの加工を行う。
【００５４】
図６は、図２のステップＳ２０の設計データの加工の具体的手順を示すフローチャートである。また、図７（ａ）は設計データの切り出しを示す図であり、図７（ｂ）は設計データのフラクチャリング図形の結合を示す図である。
【００５５】
まず、図６のステップＳ２１において、設計データ処理部１３が記憶部２０からＳＥＭ画像４１に対応する設計データを読み出す。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、設計データ５０にはＳＥＭ画像４１よりも広範囲のデータが格納されていることがある。このような場合には、ステップＳ２１において設計データ処理部１３がＳＥＭ画像４１の視野に対応する破線で示す部分の設計データ５１を切り出す。
【００５７】
なお、パターン検査装置１００のステージ７（図１参照）の精度の影響により、ＳＥＭ画像４１に回転がかかっている場合がある。
【００５８】
そこで、図６のステップＳ２２において、設計データ処理部１３はＳＥＭ画像４１の回転角度と同じ角度だけ切り出した設計データ５１を回転させる。
【００５９】
次にステップＳ２３において、設計データ処理部１３が設計パターンのフラクチャリング図形を結合させる。
【００６０】
図７（ｂ）に示すように、比較的複雑な形状の設計パターン５８では、矩形状の小領域５８ａ〜５８ｄによってフラクチャリング（台形分割）されて表されている。このままではＳＥＭパターンの輪郭との比較を行うことができないため、図示のようにフラクチャリング図形を結合させる。
【００６１】
次に、設計データ５１とＳＥＭ画像４１との位置合わせを行う。これは、ステージ７の精度により、ＳＥＭ画像４１と設計データ５１の位置がわずかにずれている場合があるためである。
【００６２】
図８（ａ）〜（ｃ）は、設計データの位置合わせ方法を示す図である。
【００６３】
ここでは、まずステップＳ２４（図６参照）において、設計データ処理部１３が設計データ５１から、設計データ５１の位置をＳＥＭ画像の位置に位置合わせする際に基準となる位置合わせ用パターンを抽出する。
【００６４】
この位置合わせ用パターンは、例えば、比較候補パターンの指定の際に用いたポインタ４３を利用して決めることができる。
【００６５】
図８（ａ）に示すように、ＳＥＭ画像上のＳＥＭパターン４２ｂの上にポインタ４３が配置された場合を例に説明する。この場合には、図８（ｂ）に示すように、ポインタ４３の位置座標に基づいて、対応するポインタ５３を設計データ５１上に配置する。そして、そのポインタ５３を含む設計パターン５２ｂを、位置合わせ用パターンとして抽出する。
【００６６】
なお、ポインタ５３が設計パターンの中に含まれていない場合には、ポインタ５３に最も近い設計パターンを位置合わせ用パターンとして抽出する。
【００６７】
次に、ステップＳ２５（図６参照）において、設計データ処理部１３は、位置合わせ用パターン５２ｂのエッジを抽出し、対応するＳＥＭパターン４２ｂの輪郭点列の位置と、位置合合わせ用パターン５２ｂのエッジ位置の差が最小化する設計データ５１の移動量を求める。
【００６８】
そして、図８（ｃ）において、矢印Ａに示すように、設計データを位置合わせ用パターン５２ｂと、対応するＳＥＭパターン４２ｂとの位置ずれが最小化するように移動させる。
【００６９】
以上により、設計データ５１の位置合わせが完了する。
【００７０】
その後、図６のステップＳ２６において、設計データ処理部１３が比較候補パターンと設計パターンとの対応付けを行う。
【００７１】
図９は、比較候補パターンと設計パターンとの対応付けの方法を示す図である。
【００７２】
図９に示すように、ＳＥＭ画像４１の上で比較候補パターンに指定されたＳＥＭパターン４２ａ、４２ｂ、４２ｃの中心にポインタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃを配置する。
【００７３】
次に、設計データ５１において、ポインタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの位置座標と同じ位置にポインタ５３ａ、５３ｂ、５３ｃを配置する。
【００７４】
そして、ポインタ５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む設計パターン５２ａ、５２ｂ、５２ｃを比較候補パターンに指定されたＳＥＭパターン４２ａ、４２ｂ、４２ｃとそれぞれ対応付ける。
【００７５】
以上により、図２のステップＳ２０における設計データの加工が完了する。
【００７６】
次に、ステップＳ３０において、比較候補パターンに指定されたＳＥＭパターンと設計パターンとの形状の比較を行う。
【００７７】
図１０（ａ）は、ＳＥＭパターンのエッジの法線ベクトルに基づく形状の比較方法（比較例）を示す図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の法線ベクトルを用いる方法の問題点を示す図である。
【００７８】
図１０（ａ）に示す方法では、まずＳＥＭパターン４２ｂとそれに対応する設計パターン５２ｂとを重ね合わせる。そして、ＳＥＭパターン４２ｂのエッジに所定の間隔で測定ポイントを設定する。
【００７９】
次に、図中の矢印に示すように、ＳＥＭパターン４２ｂの測定ポイントから、ＳＥＭパターン４２ｂのエッジの法線を引き、その法線方向に沿ってＳＥＭパターン４２ｂのエッジと設計パターン５２ｂのエッジとの距離を求める。
【００８０】
その後、上記の方法で求めたＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂのエッジ間の距離を集計することにより、ＳＥＭパターン４２ｂの変形量の大きさを定量化して評価する。
【００８１】
ところが、図１０（ｂ）に示すように、ＳＥＭパターン４２ｂのエッジには微細な凹凸が発生していることがある。このような凹凸があると、測定ポイントが配置された位置の局所的な凹凸によって、エッジの法線方向がばらついてしまう。そのため、測定ポイントの位置が僅かに変化するだけで、ＳＥＭパターン４２ｂと設計パターン５２ｂのエッジ間の距離の集計結果が変わってしまい、再現性よく変形量の大きさを求めることができない。
【００８２】
そこで、本実施形態では、以下に説明するようにＳＥＭパターン４２ｂのエッジではなく、ＳＥＭパターン４２ｂから抽出した複数の輪郭点を利用して、ＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂのエッジ間の距離を求める。
【００８３】
図１１は、本実施形態に係るＳＥＭパターンの設計パターンに対する変形量の測定手順を示すフローチャートであり、図１２は同じくＳＥＭパターンの変形量の測定方法を示す図である。
【００８４】
本実施形態のＳＥＭパターンの変形量の評価は、パターン検査装置１００の比較処理部１４（図１参照）によって行われる。まず、図１１のステップＳ３０１において、比較処理部１４は、比較候補パターンの中から変形量評価を行う最初のＳＥＭパターン４２ｂを選択する。
【００８５】
次に、ステップＳ３０２において、比較処理部１４は記憶部２０からステップＳ３０１で選択されたＳＥＭパターン４２ｂに対応する設計パターン５２ｂと、ＳＥＭパターン４２ｂの輪郭点列データを取得する。そして、設計パターン５２ｂと輪郭点列とを重ね合わせる。
【００８６】
図１２（ａ）では、最初のパターンとしてＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂが比較対象として選択された例を示している。図示のように、ステップＳ３０２において、ＳＥＭパターン４２ｂの輪郭点列４７ｂが、設計パターン５２ｂと重ね合わせられる。
【００８７】
次に、ステップＳ３０３において、比較処理部１４は輪郭点列４７ｂの中から最初の輪郭点を測定ポイントとして選択する。
【００８８】
最初の輪郭点は、輪郭点列４７ｂの中のいずれの輪郭点であっても構わない。図１２（ｂ）の例では、左端の輪郭点２００を最初の輪郭点として選択する。
【００８９】
次に、ステップＳ３０４において、比較処理部１４はステップＳ３０３で選択した輪郭点の周囲の４つの輪郭点を抽出する。
【００９０】
図１２（ｂ）の場合には、輪郭点２００の手前の２つの輪郭点１９８、１９９と、輪郭点２００の後ろの輪郭点１０１、１０２とを抽出する。
【００９１】
なお、ここで抽出する輪郭点の数は４つに限定されるものではない。輪郭点の抽出数は、少なくとも、測定ポイント及びステップＳ３０４で抽出される輪郭点とによってカバーされる領域の長さが、ＳＥＭパターンのエッジのノイズ成分としての凹凸の周期よりも大きくなるように設定される。
【００９２】
このような輪郭点の数は、ＳＥＭパターンの観察結果に基づいて手動で設定してもよいし、比較処理部１４において自動的に求めて設定するようにしてもよい。
【００９３】
自動的に求める場合には、予め抽出する輪郭点の数と回帰直線の変化の関係を求めておき、輪郭点の増減に対する回帰直線の変化が一定値以下となるような輪郭点数を求めることで行えばよい。
【００９４】
このような条件を満たす数の輪郭点を抽出することで、後述する回帰直線の向きが安定し、測定結果のばらつきを抑制できる。
【００９５】
次に、ステップＳ３０５において、比較処理部１４はステップＳ３０３で選択した輪郭点及び、ステップＳ３０４で抽出した輪郭点に対する回帰直線を求める。
【００９６】
すなわち、図１２（ｂ）に示すように、輪郭点２００、１０１、１０２、１９８、１９９の位置座標に基づいて、回帰直線４８ａを求める。本実施形態では、この回帰直線４８ａをパターン４２ｂの輪郭点２００における接線の方向とみなす。この回帰直線４８ａは複数の輪郭点を使用して求めるため、ＳＥＭパターンのエッジの局所的な凹凸の影響を受けにくくなり、接線方向のばらつきが抑制される。
【００９７】
そして、次のステップＳ３０６において、比較処理部１４はステップＳ３０５で求めた回帰直線４８ａに対して垂直で、且つステップＳ３０３で選択した測定ポイントである輪郭点２００を通過する測定ライン４８ｂを求める。
【００９８】
本実施形態では、この測定ライン４８ｂをＳＥＭパターン４２ｂの輪郭点２００における法線とみなす。
【００９９】
次に、ステップＳ３０７において、比較処理部１４は測定ライン４８ｂと設計パターン５２ｂのエッジとの交点５０１を求める。続いて、その交点５０１とステップＳ３０３で選択した輪郭点２００との距離を求める。
【０１００】
これにより、輪郭点２００におけるＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂのエッジ間の距離が求まる。
【０１０１】
次に、ステップＳ３０８において、比較処理部１４は測定ポイントとして選択された輪郭点が最後か否かを判断する。
【０１０２】
ステップＳ３０８において、測定ポイントとして選択された輪郭点が最後の輪郭点ではないと判断された場合（ＮＯ）には、ステップＳ３０９に移行する。そして、図１２（ｃ）に示すように、比較処理部１４は次の輪郭点１０１を測定ポイントとして選択する。
【０１０３】
その後、ステップＳ３０４〜ステップＳ３０７で説明した処理を行って、次の輪郭点１０１について、ＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂのエッジ間の距離を求める。
【０１０４】
比較処理部１４は、上記のステップＳ３０４〜ステップＳ３０７の処理を、最後の輪郭点が測定ポイントについての処理が完了するまで繰り返すことで、全ての輪郭点について、ＳＥＭパターン４２ｂ及び設計パターン５２ｂのエッジ間の距離を求める。
【０１０５】
最後の輪郭点について、ステップＳ３０４〜Ｓ３０７の処理が完了すると、比較処理部１４はステップＳ３０８においてＹＥＳと判定し、ステップＳ３１０に移行する。
【０１０６】
ステップＳ３１０では、比較処理部１４は、全ての比較候補パターンについてエッジ間距離の算出が完了したか否かを判断する。
【０１０７】
ステップＳ３１０で、全ての比較候補パターンについてエッジ間距離の算出が完了していないと判断された場合（ＮＯ）には、ステップＳ３１１に移行して、比較処理部１４は次の比較候補パターンを選択する。そして、ステップＳ３０２〜Ｓ３０９の処理を行う。
【０１０８】
一方、全ての比較候補パターンについてエッジ間距離の算出が完了したと判断された場合（ＹＥＳ）には、比較処理部１４による比較処理を終了する。
【０１０９】
以上により、図２のステップＳ３０における比較処理が完了する。
【０１１０】
その後、図２のステップＳ４０において、制御部１０がＳＥＭパターンと設計パターンとの比較結果を表示する。
【０１１１】
例えば、制御部１０は、ＳＥＭパターンの各輪郭点におけるエッジ間距離を集計して、そのＳＥＭパターンの変形量を求め、その変形量をＳＥＭ画像上のＳＥＭパターンと共に表示させる。
【０１１２】
また、ＳＥＭパターン及び設計パターンのエッジ間の距離が所定の値を超えるＳＥＭパターンを欠陥候補パターンとして、ＳＥＭ画像上において着色させて表示させてもよい。
【０１１３】
以上のように、本実施形態のパターン検査方法では、ＳＥＭパターンのエッジ上の複数の輪郭点に対して回帰直線を求め、その回帰直線に垂直な方向の測定ラインに沿って、ＳＥＭパターンと設計パターンと間のエッジ間距離を求めている。
【０１１４】
このように、複数の輪郭点を利用してエッジ間距離を求めることで、ＳＥＭパターンのエッジに微細な凹凸があっても、測定結果のばらつきを抑制することができ、ＳＥＭパターンの変形量を再現性よく測定できる。
【０１１５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、ＳＥＭパターンから見て設計パターンがどの程度かけ離れているかを求めたが、本実施形態では、設計パターンから見てＳＥＭパターンがどの程度かけ離れているかを求める。
【０１１６】
以下、本実施形態のパターン検査方法について説明する。
【０１１７】
なお、本実施形態のパターン検査方法も、図１に示すパターン検査装置１００によって行われ、比較処理を除く図２〜図９を参照して説明した処理も同様であるので、これらの構成についての説明は省略する。
【０１１８】
図１３は、第２実施形態に係る比較処理の手順を示すフローチャートである。
【０１１９】
まず、図１３のステップＳ３２１に示すように、比較処理部１４は最初の比較対象パターンを選択する。
【０１２０】
次に、ステップＳ３２２において、比較処理部１４はステップＳ３２１で選択された比較対象パターン（ＳＥＭパターン４２ｂ）の画像データと設計パターン５２ｂとを記憶部２０から抽出する。
【０１２１】
ここで抽出された設計パターン５２ｂは、角部のみに配置された輪郭点によって規定されているため、輪郭点の数が少なく、そのままでは正確な測定を行うことができない。
【０１２２】
そこで、ステップＳ３２３において、比較処理部１４は設計パターン５２ｂのエッジに沿って一定の間隔で輪郭点を補完する。
【０１２３】
これにより、図１４（ａ）に示すように、設計パターン５２ｂのエッジに沿って複数の輪郭点からなる輪郭点列５７ｂが配置されたことになる。
【０１２４】
次に、ステップＳ３２４に移行して、比較処理部１４は、輪郭点列５７ｂから最初の輪郭点を測定ポイントとして選択する。
【０１２５】
最初の輪郭点の選び方は特に限定されるものではないが、図１４（ｂ）の例では、設計パターン５２ｂの左下の角部の輪郭点５７１を測定ポイントして選ぶものとする。
【０１２６】
次に、ステップＳ３２５において、比較処理部１４は、測定ポイントとして選択された輪郭点５７１の周囲の所定数の輪郭点を抽出する。
【０１２７】
図１４（ｂ）の例では、測定ポイントである輪郭点５７１の手前の２つの輪郭点５９８、５９９と、輪郭点５７１の後ろの２つの輪郭点５７２、５７３とを抽出する。
【０１２８】
次に、ステップＳ３２６において、比較処理部１４は、ステップＳ３２５で抽出した輪郭点及び測定ポイントについての回帰直線を求める。
【０１２９】
これにより、図１４（ｂ）に示すように、５つの輪郭点５９８、５９９、５７１、５７２、５７３に基づいた回帰直線５８ａが求まる。
【０１３０】
次に、ステップＳ３２７において、比較処理部１４は回帰直線５８ａに垂直で、且つ測定ポイント（輪郭点５７１）を通る測定ライン５８ｂを算出する。
【０１３１】
次に、ステップＳ３２８において、比較処理部１４は測定ライン５８ｂに沿った設計パターン５２ｂ及びＳＥＭパターン４２ｂのエッジ間の距離を求める。
【０１３２】
ここでは、図１４（ｂ）に示すように、測定ライン５８ｂとＳＥＭパターン４２ｂのエッジとの交点４０１を求める。そして、その交点４０１と輪郭点５７１との距離を求めることで、測定ライン５８ｂに沿った設計パターン５２ｂ及びＳＥＭパターン４２ｂのエッジ間の距離が求まる。
【０１３３】
次に、ステップＳ３２９に移行し、比較処理部１４は測定ポイントが最後の輪郭点か否かを判断する。ここで、図１４（ｂ）において最後の輪郭点は最初の輪郭点５７１の手前側の輪郭点５９９である。ステップＳ３２９において、比較処理部１４が測定ポイントが最後の輪郭点ではないと判断した場合（ＮＯ）には、全ての輪郭点について処理が完了していないものとして、ステップＳ３３０に移行する。
【０１３４】
ステップＳ３３０において、比較処理部１４は次の輪郭点を測定ポイントに選択する。すなわち、図１４（ｃ）の例では、最初の輪郭点５７１の一つ後の輪郭点５７２を測定ポイントに選択する。その後、ステップＳ３２５〜Ｓ３２８の処理を繰り返して、輪郭点５７２について設計パターン及びＳＥＭパターンのエッジ間の距離が求める。
【０１３５】
以上のステップＳ３２５〜Ｓ３３０の処理を全ての処理を最後の輪郭点５９９になるまで繰り返す。
【０１３６】
最後の輪郭点５９９についての処理が完了すると、ステップＳ３２９において、比較処理部１４は、測定ポイントが最後の輪郭点であると判断して（ＹＥＳ）、ステップＳ３３１に移行する。
【０１３７】
ステップＳ３３１では、比較処理部１４が全ての比較候補パターンについて設計パターンとの比較処理が完了したか否かを判断する。
【０１３８】
ステップＳ３３１において全ての比較候補パターンについて設計パターンとの比較処理が完了していないと判断した場合には、ステップＳ３３２に移行して次の比較候補パターンを選択した後、ステップＳ３２２に移行する。
【０１３９】
そして、次の比較候補パターンについて設計パターンから見たＳＥＭパターンの変形量を求める。
【０１４０】
一方、ステップＳ３３１において、全ての比較候補パターンについて比較候補パターンについて設計パターンとＳＥＭパターンとの比較処理が完了したと判断した場合には、比較処理を終了する。
【０１４１】
以上により本実施形態の比較処理が完了する。
【０１４２】
以上のように、本実施形態によれば、設計パターン側に輪郭点を補完することにより、設計パターンから見たＳＥＭパターンの変形量を求めることができる。また、本実施形態においても複数の輪郭点を利用して測定ラインを求めるため、設計パターンに対するＳＥＭパターンの変形量を再現性良く測定することができる。
【０１４３】
なお、上記の説明では５つの輪郭点を用いて回帰直線５８ａを求めていたが、本実施形態はこれに限られるものではない。設計データについては、ノイズの影響を受けないため３つの輪郭点を用いて回帰直線５８ａを求めてもよい。
【０１４４】
また、回帰直線５８ａの算出に用いる輪郭点の数を５つ以上としてもよく、例えば輪郭点の増減に対する回帰直線５８ａの変化がある程度少なくなるように、多数の輪郭点を用いて回帰直線５８ａを算出してもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１…電子走査部、２…チャンバー、３…電子銃、３ａ…電子ビーム、４…収束レンズ、５…偏向器、６…対物レンズ、７…ステージ、８…試料、９…検出器、１０…制御部、１１…信号処理部、１２…ＳＥＭ画像処理部、１３…設計データ処理部、１４…比較処理部、２０…記憶部、２１…入力部、２２…表示部、４１…ＳＥＭ画像、４２ａ〜４２ｆ…ＳＥＭパターン、４３、４３ａ〜４３ｃ、５３、５３ａ〜５３ｃ…ポインタ、４７ｂ、５７ｂ…輪郭点列、４８ａ、５８ａ…回帰直線、４８ｂ、５８ｂ…測定ライン、５０、５１…設計データ、５２ａ〜５２ｆ、５８…設計パターン、５８ａ〜５８ｄ…小領域、１００…走査型電子顕微鏡（パターン検査装置）、１０１〜１９９、５７１〜５９９…測定ポイント、４０１、４０２、５０１、５０２…交点。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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