(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域及び第２の領域を有するチップが複数個形成された基板を検査する方法であって、
前記基板を撮像することによって画像信号を取得する第１のステップと、
前記第１のステップにより取得される着目点のパターンの画像信号と該着目点のパターンに対して同一のパターンであることが期待されるＸ方向及びＹ方向からなる複数の比較点のパターンの画像信号とを十字比較して第１の欠陥候補画像を算出する第２のステップと、
前記第１のステップにより隣接するチップの各々から取得される画像信号同士を比較して第２の欠陥候補画像を算出する第３のステップと、
前記第２のステップにより算出された第１の欠陥候補画像と第３のステップから算出された第２の欠陥候補画像とから、前記第１の領域の座標データに基づいて第１の領域における第１の欠陥候補画像を選択し、前記第２の領域の座標データに基づいて第２の領域における第２の欠陥候補画像を選択する第４のステップと、
該第４のステップにおいて選択された第１の領域における第１の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第１の領域における真の欠陥を抽出し、前記第４のステップにおいて選択された第２の領域における第２の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第２の領域における真の欠陥を抽出する第５のステップと、
該第５のステップで抽出された第１の領域における真の欠陥の情報と第２の領域における真の欠陥の情報を出力する第６の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】
前記第１の領域には繰返しパターンが周期的に配列して形成され、前記第２の領域には周期性にない非繰返しパターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
【請求項３】
繰返しパターンが形成された第１の領域及び非繰返しパターンが形成された第２の領域を有するチップが複数個形成された基板を検査する方法であって、
前記基板を撮像することによって画像信号を取得する第１のステップと、
前記第１のステップにより取得される着目点のパターンの画像信号と該着目点のパターンに対して同一のパターンであることが期待されるＸ方向及びＹ方向からなる複数の比較点のパターンの画像信号とを十字比較して第１の欠陥候補画像を算出する第２のステップと、
前記第１のステップにより隣接するチップの各々から取得される画像信号同士を比較して第２の欠陥候補画像を算出する第３のステップと、
前記第２のステップにより算出された第１の欠陥候補画像と第３のステップから算出された第２の欠陥候補画像とから、前記第１の領域の座標データに基づいて第１の領域における第１の欠陥候補画像を選択し、前記第２の領域の座標データに基づいて第２の領域における第２の欠陥候補画像を選択する第４のステップと、
該第４のステップにおいて選択された第１の領域における第１の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第１の領域における真の欠陥を抽出し、前記第４のステップにおいて選択された第２の領域における第２の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第２の領域における真の欠陥を抽出する第５のステップと、
該第５のステップで抽出された第１の領域における真の欠陥の情報と第２の領域における真の欠陥の情報を出力する第６の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４】
前記第１のステップにおいて、前記撮像を、集束させた電子線を前記基板に照射して走査し、前記基板から発生する２次電子を前記走査と同期させて検出することにより行うことを特徴とする請求項１又は３記載のパターン検査方法。
【請求項５】
前記第４のステップにおいて、それぞれの欠陥候補画像の特徴量の情報には、更に濃淡値の差および欠陥サイズを示す情報を含むことを特徴とする請求項１又は３記載のパターン検査方法。
【請求項６】
第１の領域及び第２の領域を有するチップが複数個形成された基板を検査する装置であって、
前記基板を撮像することによって画像信号を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により取得される着目点のパターンの画像信号と該着目点のパターンに対して同一のパターンであることが期待されるＸ方向及びＹ方向からなる複数の比較点のパターンの画像信号とを十字比較して第１の欠陥候補画像を算出する第１の画像処理部と、
前記撮像手段により隣接するチップの各々から取得される画像信号同士を比較して第２の欠陥候補画像を算出する第２の画像処理部と、
前記第１の画像処理部により算出された第１の欠陥候補画像と第２の画像処理部から算出された第２の欠陥候補画像とから、前記第１の領域の座標データに基づいて第１の領域における第１の欠陥候補画像を選択し、前記第２の領域の座標データに基づいて第２の領域における第２の欠陥候補画像を選択する欠陥候補選択部と、
該欠陥候補選択部において選択された第１の領域における第１の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第１の領域における真の欠陥を抽出し、前記欠陥候補選択部において選択された第２の領域における第２の欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第２の領域における真の欠陥を抽出する特徴量抽出部と、
該特徴量抽出部で抽出された第１の領域における真の欠陥の情報と第２の領域における真の欠陥の情報を出力する出力部とを備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項７】
繰返しパターンが形成された第１の領域及び非繰返しパターンが形成された第２の領域を有するチップが複数個形成された基板を検査する装置であって、
前記基板を撮像することによって画像信号を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により取得される着目点のパターンの画像信号と該着目点のパターンに対して同一のパターンであることが期待されるＸ方向及びＹ方向からなる複数の比較点のパターンの画像信号とを十字比較して第１の欠陥候補画像を算出する第１の画像処理部と、
前記撮像手段により隣接するチップの各々から取得される画像信号同士を比較して第２の欠陥候補画像を算出する第２の画像処理部と、
前記第１の画像処理部により算出された第１の欠陥候補画像と第２の画像処理部から算出された第２の欠陥候補画像とから、前記第１の領域の座標データに基づいて第１の領域における第１の欠陥候補画像を選択し、前記第２の領域の座標データに基づいて第２の領域における第２の欠陥候補画像を選択する欠陥候補選択部と、
該欠陥候補選択部で選択された第１の領域における第１の欠陥候補画像に基づいて算出される欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第１の領域における真の欠陥を抽出し、前記欠陥候補選択部で選択された第２の領域における第２の欠陥候補画像に基づいて算出される欠陥候補画像の位置座標情報を含む特徴量の情報を用いて第２の領域における真の欠陥を抽出する特徴量抽出部と、
該特徴量抽出部で抽出された第１の領域における真の欠陥の情報と第２の領域における真の欠陥の情報を出力する出力部とを備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項８】
前記撮像手段を、集束させた電子線を前記基板に照射して走査し、前記基板から発生する２次電子を前記走査と同期させて検出する電子光学的な検出手段で構成したことを特徴とする請求項６又は７記載のパターン検査装置。
【請求項９】
前記特徴量抽出部において、それぞれの欠陥候補画像の特徴量の情報には、更に濃淡値の差および欠陥サイズを示す情報を含むことを特徴とする請求項６又は７記載のパターン検査装置。
【請求項１０】
前記第１の画像処理部には、前記着目点のパターンの画像信号と前記複数の比較点のパターンの画像信号とを十字比較する差画像抽出部を有することを特徴とする請求項６又は７記載のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光又は電子線等を用いて半導体ウエハ等の対象物の物理的性質を現した画像又は波形を得、該画像又は波形を設計情報又は得られた画像と比較することによりパターンを検査するパターン検査方法及びその装置並びに半導体ウエハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパターン検査の方法としては、特開平６―２９４７５０号公報に記載されているように、隣接チップ同士では同一のパターンを持っていることが期待できる性質を利用して隣接チップ同士でパターンを比較して、差があればいずれかのチップのパターンに欠陥があると判定する第１の方式と、特開昭５７―１９６５３０記載のようにチップ内のメモリセルが同一のパターンであることが期待できる性質を利用して隣接セル同士でパターンを比較して、差があればいずれかのセルのパターンに欠陥があると判定する第２の方式とが知られている。
【０００３】
更に特開平３−２３２２５０号公報に記載されているように、チップ内のパターン配置情報をもとに、一次元センサの走査方向およびチップの開始点からのステージ走査方向各々につき、チップ比較検査領域と繰返しパターン（メモリセルのパターン）比較検査領域のデータを記憶する記憶部を有し、センサ走査位置、ステージ検査位置に同調して、チップ比較検査の欠陥出力および繰返しパターン比較検査の欠陥出力の出力可否を制御する第３の方式が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第１の方式では、比較対象となるパターンが異なるチップであるため２種類の誤差が混入し、正常部であっても差を生じ、微細欠陥との識別が困難となる。第１の誤差は、対象物起因で、露光装置がウエハ全面を同時に露光できないため異なるチップでは露光条件が異なっている、またはＣＶＤ装置などではウエハは全面を同時に処理できるが比較する距離が長いと特にウエハ周辺で膜厚が異なり異なったパターンとなる。第２の誤差は、検査装置起因で、同時に大面積を検出することが困難であるため時間差をおいてパターンを検出し比較するが、時間間隔が長いと装置ドリフト、振動等の影響を受けやすく信頼性を確保するには装置構成が複雑になり価格が増大する。
【０００５】
従来の第２の方式または第３の方式では、比較すべき対象のパターンが必ず存在する、つまりメモリセルの規則正しく配列されているメモリマット内部と比較方向の一致しているメモリ間と部の分割線上に検査領域が限定され、しかも領域指定を厳密に行う必要があり、特にメモリマット部内部が細かく分割されている最近のパターンレイアウトでは分割された領域内部にのみに検査領域を設定する必要があり、領域設定に多大な時間を費やし、検査可能領域が限定されることが予想される。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、簡便な検査領域指定で、半導体ウエハ等の被検査対象物上の小さく繰り返される部分の全ての領域を信頼性高く検査できるようにしたパターン検査方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
また本発明の他の目的は、メモリマット部と直接周辺回路とからなる繰り返しパターンを形成した半導体ウエハに対して欠陥を高信頼度で検査して高品質の半導体ウエハを製造できるようにした半導体ウエハの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号と該着目点のパターンに対して同一なパターンであることが期待されるＸ方法及びＹ方向からなる複数の比較点の参照画像信号（この参照画像信号は、設計情報に基づいて作成しても良い。）の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号といずれの比較点のデジタル画像信号との間に差がある場合には欠陥候補または欠陥として抽出することを特徴とするパターン検査方法である。
【０００９】
また本発明は、被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号と該着目点のパターンに対して同一なパターンであることが期待されるＸ方法及びＹ方向からなる複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補または欠陥を抽出することを特徴とするパターン検査方法である。
【００１０】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補または欠陥を抽出することを特徴とするパターン検査方法である。
【００１１】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出することを特徴とするパターン検査方法である。
【００１２】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して粗く一致度を判定して２次元に繰り返される領域、Ｘ方向のみ繰り返される領域、およびＹ方向のみ繰り返される領域の何れかであるかを判定し、前記着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号（この比較点のデジタルが増進号は設計情報に基づいて作成しても良い。）の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて前記判定された領域に応じて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出することを特徴とするパターン検査方法である。
【００１３】
また本発明は、メモリマット部と直接周辺回路とからなる繰り返しパターンを形成した半導体ウエハの物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出して半導体ウエハを製造することを特徴とする半導体ウエハの製造方法である。
【００１４】
また本発明は、メモリマット部と直接周辺回路とからなる繰り返しパターンを形成した半導体ウエハの物理量を２次元の画像信号として検出し、該検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換し、該変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して粗く一致度を判定して２次元に繰り返される領域、Ｘ方向のみ繰り返される領域、およびＹ方向のみ繰り返される領域の何れかであるかを判定し、前記着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号（この比較点のデジタルが増進号は設計情報に基づいて作成しても良い。）の各々との差画像信号を抽出し、この抽出された複数の差画像信号に基づいて前記判定された領域に応じて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出して半導体ウエハを製造することを特徴とする半導体ウエハの製造方法である。
【００１５】
また本発明は、被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出する画像信号検出手段と、該画像信号検出手段により検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号と該着目点のパターンに対して同一なパターンであることが期待されるＸ方法及びＹ方向からなる複数の比較点の参照画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号といずれの比較点のデジタル画像信号との間の差画像信号を抽出する差画像抽出手段と、該差画像抽出手段により抽出された着目点のデジタル画像信号といずれの比較点のデジタル画像信号との間の差画像信号に差がある場合には欠陥候補または欠陥として抽出する欠陥候補または欠陥の抽出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置である。
【００１６】
また本発明は、被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出する画像信号検出手段と、該画像信号検出手段により検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号と該着目点のパターンに対して同一なパターンであることが期待されるＸ方法及びＹ方向からなる複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出する差画像抽出手段と、該差画像抽出手段により抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補または欠陥を抽出する欠陥候補または欠陥の抽出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置である。
【００１７】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出する画像信号検出手段と、該画像信号検出手段により検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出する差画像抽出手段と、該差画像抽出手段により抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補または欠陥を抽出する欠陥候補または欠陥の抽出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置である。
【００１８】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出する画像信号検出手段と、該画像信号検出手段により検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出する差画像抽出手段と、該差画像抽出手段により抽出された複数の差画像信号に基づいて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出する欠陥抽出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置である。
【００１９】
また本発明は、繰り返しパターンを形成した被検査対象物の物理量を２次元の画像信号として検出する画像信号検出手段と、該画像信号検出手段により検出された２次元の画像信号を２次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における着目点のデジタル画像信号とＸ方法及びＹ方向に繰り返しピッチの整数倍である複数の比較点のデジタル画像信号の各々とを比較して粗く一致度を判定して２次元に繰り返される領域、Ｘ方向のみ繰り返される領域、およびＹ方向のみ繰り返される領域の何れかであるかを判定する領域判定手段と、前記着目点のデジタル画像信号と複数の比較点のデジタル画像信号の各々との差画像信号を抽出する差画像抽出手段と、該差画像抽出手段により抽出された複数の差画像信号に基づいて前記領域判定手段で判定された領域に応じて欠陥候補を抽出し、この抽出された欠陥候補が被検査対象物上で不規則に発生した場合真の欠陥として検出する欠陥抽出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置である。
【００２０】
また本発明は、前記パターン検査装置において、前記差画像抽出手段には、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換された２次元のデジタル画像信号における少なくとも前記複数の比較点のデジタル画像信号の各々を記憶する記憶手段を有することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置において、前記欠陥抽出手段には、前記欠陥候補から欠陥の特徴量を抽出する特徴量抽出手段を有することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置において、前記欠陥抽出手段には、被検査対象物上で規則的に発生した欠陥候補を消去する座標照合手段を有することを特徴とする。
【００２１】
以上説明したように、前記構成により、容易な領域設定で、小さく繰り返される部分の全ての領域を、信頼性高く欠陥を検査することができる。
【００２２】
また前記構成により、容易な領域設定で、小さく繰り返される部分の全ての領域を、高速で、且つ信頼性高く欠陥を検査することができる。
【００２３】
また前記構成により、メモリマット部と直接周辺回路とからなる繰り返しパターンを形成した半導体ウエハに対して欠陥を高信頼度で検査して高品質の半導体ウエハを製造することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る被検査対象物の一実施の形態である半導体メモリにおける製造工程途中の半導体ウエハのパターンレイアウトの模式図を図１に示す。ウエハ１は、最終的に同一の製品となるチップ２が多数配列されている。チップ２の内部のパターンレイアウトは、図２に示すように、パターンの極めてラフな間接周辺回路６と、メモリセルが２次元的に繰り返しピッチＸ方向Ｐｘ、Ｙ方向Ｐｙで規則的に配列しているメモリマット部３と、該メモリマット部と同程度のパターン密度を有し、メモリマット部の周辺に存在するセンスアンプ、Ｉ／Ｏ回路、デコーダ回路などからなる直接周辺回路４、５とで形成されている。メモリマット部３は更に細かくブロック毎に分割されている（分割線上では繰り返しは１方向に限定されている）。直接周辺回路は、メモリマット部のＸ方向に存在する繰り返しがＹ方向のみで繰り返しピッチがメモリセルの繰り返しピッチＰｙの整数倍のｎ＊Ｐｙである部分（Ｙ方向直接周辺回路）５と、メモリマット部のＹ方向に存在する繰り返しがＸ方向のみで繰り返しピッチがメモリセルの繰り返しピッチの整数倍のｍ＊Ｐｘである部分（Ｘ方向直接周辺回路）４とよりなっている。
【００２５】
更に、メモリマット部３と直接周辺回路４、５は、３２〜１２８ライン毎にグルーピングされている。そしてこれらのうちパターンが０．３μｍ以下の最小線幅で形成されるため、致命的な欠陥の寸法が小さく、高感度に微細欠陥を検出すべき領域は、メモリマット部３と直接周辺回路４、５である。これ以外の領域の間接周辺回路は線幅が太いため致命的な欠陥の寸法も大きく、必ずしも最高感度で欠陥検出をする必要はない。
【００２６】
このような被検査対象物に対する本発明の基本思想について説明する。即ち、本発明は、着目点１０１に対して比較対象の比較点１０２を１つのみでなく複数用意し、着目点１０１の画像とそれらの比較点１０２の画像と比較し、着目点のパターンがいずれかの比較点のパターンと許容値をもって一致したら着目点のパターンは欠陥ではないと判定する。例えば図２に示す被検査対象パターンにおいて、図３に示す黒丸の着目点１０１のパターンを検査するために、比較対象として白丸で示した十字状の比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、つまりＹ方向に直接周辺回路の繰り返しピッチＱｙの整数倍の距離にあるパターン（図では＋／−１倍の例を示す）、及び直接周辺回路のＸ方向の繰り返しピッチＱｘの整数倍（図では＋／−１倍の例を示す）の距離にあるパターンと比較（第１回目の比較）する。この比較結果において、着目点１０１のパターンがいずれかの比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターンと許容値をもって一致したら着目点１０２のパターンは欠陥ではない（正常パターン）と判定する。例えば図３に示す如くＸ方向およびＹ方向に繰り返しを有するメモリマット部３のような被検査対象パターンにおいては、比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの何れかに欠陥が存在したとしても、着目点１０１とこれら比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの何れかにおいて一致がみられ、正常パターンとして判定されることになる。そして、着目点１０１に欠陥が存在すると比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの何れにおいても不一致がみられることになり、着目点１０１に欠陥が存在すると判定することができる。また図６に示す如く一方向のみ繰り返しを有する直接周辺回路４、５のような被検査対象パターンにおいても、比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの何れかに欠陥が存在したとしても、着目点１０１とこれら比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの何れかにおいて一致がみられ、正常パターンとして判定されることになる。そして、着目点１０１に欠陥が存在する場合には、比較点１０２ａおよび比較点１０２ｂに対して不一致がみられ、比較点１０２ｃおよび比較点１０２ｄに対しても通常不一致がみられ、着目点１０１に欠陥が存在すると判定することができる。しかし、着目点１０１に欠陥が存在し、比較点１０２ｃおよび比較点１０２ｄの画像と同じ濃淡レベルになって一致がみられるときには着目点１０１に欠陥が存在すると判定することができない。即ち、検出される欠陥の形状が変化する場合が考えられる。そこで、一致度の演算結果に応じて比較結果の選択をすることによって、欠陥の形状をできるだけ維持した状態で、欠陥を検出することができる。
【００２７】
これによりメモリマット部３と直接周辺回路４、５とについて、検査領域設定をすることなく、図４に示すように、２次元的な繰り返しパターンの角部など右斜線で示した繰返しのない場所９以外は十字比較検査が可能となる。繰返し性のない角部などの場所では差を生ずるが、各チップで差を生ずる場所は共通であり、チップ間でこれらを比較し、共通部分を除去することでこれら領域を排除できる。一方、欠陥は２段階の比較検査（第２回目の比較検査）においていずれでも差を生じることから、排除されることなく欠陥として認識できる。
【００２８】
また、上記比較においては必要に応じて複数段階の判定基準を用いた比較を行うか、または一致度を出力する。これは実際のウエハはパターンではパターンを形成する露光装置が解像限界で用いられているため隣接部のパターンの有無によりパターン形状に微妙な差異（現状の露光技術では０．１μｍよりやや小さい程度）を生ずる。検出すべき欠陥寸法がこれより小さいまたは同程度の場合には隣接部にパターンの無い繰返しの端点で検出感度を低下させないと正常部を欠陥と判定する虚報となる可能性がある。この虚報は通常の判定基準を用いた場合には基準ぎりぎりで不安定であり、すべてのチップで共通的に生じない場合が想定され、第２回目の比較では排除されない可能性がある。このため、第２回目の比較に於いて、欠陥判定の基準を１回目の比較の結果が許容しうる範囲で一致していれば欠陥とは判定しない処理を行う。
【００２９】
これらについて図３、および図５乃至図８を用いて詳細に説明する。着目点１０１のパターン（デジタル画像信号）を、着目点１０１から一定距離離れた比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターン（デジタル画像信号）と比較する。図３に示すような二次元的な一定の繰返し部分の内部では、着目点１０１のパターンと一定距離隔てた比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターンは全て一致し、欠陥と判定しない。即ち着目点１０１のパターンに欠陥が存在すると、比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターンとの間において全て不一致として検出され、欠陥と判定することができる。
【００３０】
図５に示すようような二次元的な一定の繰返し部分の辺に当る周辺部分では、着目点１０１のパターンと一定距離れた比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのパターンは全てのパターンが正常部であれば一致し、欠陥と判定しない。即ち、着目点１０１のパターンに欠陥が存在すると、比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターンとの間において全て不一致として検出され、欠陥と判定することができる。但し、１０２ｃについては繰返しの端であるためパターンの寸法が微妙に着目点のパターン１０１とは異なっている。このため、着目点１０１と点１０２ｃとのパターン比較では正常部であってもある程度の差異を生じる。着目点１０１と比較点１０２ａ、及び着目点１０１と比較点１０２ｂの比較においては、繰返しの端でないため正常部であれば完全に同一のパターンであることが予想される。
【００３１】
図６に示すような一次元的な一定の繰返し部分では、着目点１０１のパターンと一定距離れた比較点１０２ａ、１０２ｂのパターンは全てのパターンが正常部であれば一致している。図７に示すような一次元的な一定の繰返しの端部では、着目点のパターン１０１と一定距離れた比較点１０２ａのパターンは、パターンが正常部であれば一致している。但し、繰返しの端であるためパターンの寸法が微妙に着目点１０１とは異なっている。このため、着目点１０１と比較点１０２ａとの比較では、正常部であってもある程度の差異を生じる。着目点１０１と比較点１０２ｃ、および着目点１０１と比較点１０２ｄとの比較においては、繰返しの端でないため正常部であれば完全に同一のパターンであることが予想される。以上説明したように図３、および図５乃至図７で説明した二次元的な繰返しの内部、辺、一次元的な繰返しでは、いずれにおいても着目点１０１に存在する欠陥部のみが欠陥候補となり、正常部は欠陥候補とはならない。
【００３２】
一方、図８に示すような二次元的な一定の繰返し部分の角部分または孤立点では、着目点１０１のパターンと一定距離れた比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのパターンは、全て正常部であったとしても一致しておらず、欠陥候補となる。
【００３３】
これら欠陥候補を、２回目の比較検査にかける。２回目の比較検査では、チップ内の原点を基準とした座標系で同一の欠陥候補座標を持ち、一致度が許容範囲で一致しているものを擬似欠陥として排除する。これにより、図８で示した二次元的な一定の繰返し部分の角部分または孤立点が排除され、真の欠陥のみが抽出される。
【００３４】
また、２回目の比較検査の替りに、予め求めておいた繰返し性のない場所の情報と照合することで孤立点などの疑似欠陥を排除することもできる。
【００３５】
以上説明したように、Ｘ方向直接周辺回路４はメモリセルの繰り返しピッチの整数倍（ｍ＊Ｐｘ）でＸ方向のみで繰り返され、Ｙ方向直接周辺回路５もメモリセルの繰り返しピッチの整数倍（ｎ＊Ｐｙ）でＹ方向のみで繰り返されているため、上記十字比較を用いることによってメモリマット部３と直接周辺回路４、５とについて共通して比較検査をすることができる。なお、被検査対象である半導体メモリを製造するための半導体ウエハの種類（メモリの品種）に応じて、上記メモリセルの繰り返すピッチ（Ｐｘ，Ｐｙ）が変わるため、着目点１０１に対する上記十字状の比較点１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄまでの距離を変える必要がある。しかしながら、メモリマット部３と直接周辺回路４、５とについて検査領域設定をすることなく、最小線幅（０．３μｍ以下）の半分以下の致命的な微細欠陥を高感度で検出することができる。
【００３６】
本発明に係るパターン検査方法および装置の第１の実施の形態を図９を用いて説明する。図９はパターン検査装置の第１の実施の形態の構成を示したものである。本発明に係るパターン検査装置は、被検査対象物であるウエハ１のパターンの物理的性質をＹ方向に走査して検出するための電子光学的な検出手段１１と、ウエハ１をＸ方向に移動させて二次元の画像を形成するためのステージ１２と、検出手段１１で検出される二次元のパターン画像信号を二次元のデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段１３と、該Ａ／Ｄ変換手段１３でＡ／Ｄ変換した二次元のデジタル画像１４を一定時間だけ遅延させた画像１５を得る遅延回路１６と、前記Ａ／Ｄ変換手段１３でＡ／Ｄ変換した二次元の画像１４を所定の二次元の走査領域に亘って記憶する例えば二次元のシフトレジスタで構成される記憶手段（画像メモリ）１７と、該記憶手段１７に格納された画像から、直接周辺回路４、５のＸ、Ｙ方向の繰返しピッチＱｘ、Ｑｙの整数倍Ｄｘ、Ｄｙの正方向及び負方向の距離にある複数の画像１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを選択取出す選択手段１９と、画像１５と１８ａ、画像１５と１８ｂ、画像１５と１８ｃ、画像１５と１８ｄをそれぞれ比較して差の有無を抽出する差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを抽出する差画像抽出部（差画像抽出手段）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、これら差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄより欠陥候補画像２３を演算する欠陥候補抽出部（欠陥候補抽出手段）２４ａと、欠陥候補画像２３より欠陥候補に関する欠陥の発生位置情報を示す欠陥の座標、欠陥の立体形状を示す濃淡値の相違に基づく不一致度（図１０（ｅ）に斜線領域で示す濃淡の不一致に基づく濃淡値の差６２）、２次元の欠陥サイズを示す欠陥の面積Ｓ（図１０（ｂ）に斜線領域で示す。）並びにＸ方向及びＹ方向の投影長Ｌｘ，Ｌｙ等の特徴量２５を抽出する特徴量抽出部（特徴量抽出手段）２６と、特徴量２５より真の欠陥を抽出する欠陥抽出部（欠陥抽出手段）２７とこれら全体を制御する全体制御部２８よりなる。なお、ステージ１２上に搭載された被検査対象物であるウエハ１を、検出手段１１の光軸に対して位置整合（アライメント）するため、ウエハ１の周囲の少なくとも３箇所に露光用として形成されたアライメントマークを光学顕微鏡で撮像して光電変換手段で画像信号に変換して３箇所のアライメントマークの位置をステージに備えられた変位計またはレーザ測長器のステージの変位量に基づいて算出し、この算出された３箇所のアライメントマークの位置座標に基づいて検出手段１１の光軸に対してウエハ１をＸ方向、Ｙ方向および回転（θ）方向について１セル範囲内の１０μｍ以下の精度でアライメントが行われる。回転方向については、ウエハの外周において１セル範囲内の１０μｍ以下の精度でアライメントが行われるため、十字比較においては、画像同士の位置ずれは無視できる程度になる。
【００３７】
上記電子光学的な検出手段１１は、例えば電子線を発生させる電子線源１１ａと、電子線源１１ａから出射した電子ビームを走査させて画像化するためのビーム偏向器１１ｃと、電子線を被検査対象物であるウエハ１上に０．０２〜０．２μｍのビーム径で結像させる対物レンズ１１ｂと、ウエハ１上で発生した二次電子を二次電子検出器１１ｅに集めるためのＥｘＢ１１ｄと、高さ検出センサ１１ｆと対物レンズ１１ｂとの焦点位置を調整する焦点位置制御部（図示せず）と、ビーム偏向器１１ｃを制御してビーム走査を実現する走査制御部（図示せず）とから構成される。電子線の電流は１０〜２００ｎＡで、検出画素寸法は被検査対象物上換算で０．２〜０．０５μｍ、被検査対象物上の加速電圧は０．３ｋＶである。検出画素寸法は、被検査対象物のパターンの線幅の約半分以下に設定する必要がある。
【００３８】
なお、上記電子光学的な検出手段１１は、光学的な画像検出手段であってもよい。この光学的な画像検出手段の場合でも、検出画素寸法等については同様となる。
【００３９】
そして、ウエハ１上のパターンは、例えば図３において左の方からＹ方向に所定の走査幅で走査されながら、Ｘの正の方向に走査されて、２次元の画像信号が電子光学的な検出手段１１によって検出され、Ａ／Ｄ変換手段１３でデジタル画像信号に変換される。そして上記遅延回路１６は、Ａ／Ｄ変換手段１３から得られるデジタル画像において、十字比較する着目点も含め、４点のデジタル画像全てが上記記憶手段（画像メモリ）１７に記憶されるまでの一定時間遅延させるものである。即ち、Ａ／Ｄ変換手段１３から図３に示す×点のデジタル画像信号が出力されたとき、遅延回路１６から着目点１０１のデジタル画像が出力されるように×点と着目点との間の走査量、上記遅延回路１６で遅延させるものである。その結果記憶手段１７には、全体制御部２８から得られる基準アドレス信号３４に基づいて図３に示す×点までの所定の二次元の走査領域についてのデジタル画像信号が記憶される。従って、×点と着目点との間の走査量は既知の値であるので、選択手段１９は、内部にウエハ１の複数の品種に対して異なる値で設定されたピッチＤｘ，Ｄｙの中から全体制御部２８から入力されるウエハ１の品種情報３５に応じて選択された所望のピッチＤｘ，Ｄｙに基づいて着目点１０１のアドレスに対する比較点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄのアドレスが記憶手段１７に対して指定され、記憶手段１７から比較点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄのデジタル画像信号が出力されることになる。なお、ウエハ１の品種情報については、直接キーボード等の入力手段を用いて全体制御部２８に入力しても良いし、またウエハ１に形成された品種を示す記号または文字またはコード等を読み取ることによって入力しても良い。
【００４０】
これらは以下のように動作して検査するものである。つまり、ステージ１２の走査に同期してウエハ７のパターンを検出手段１１で二次元画像信号として検出し、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル画像信号に変換することでデジタル画像信号１４とそれを一定量だけ遅延させた着目点１０１のデジタル画像信号１５を得る。同時に得られたデジタル画像信号１４を逐次所定の走査領域に亘って記憶手段１７に格納する。従って、既に記憶手段１７に所定の走査領域に亘って格納されたデジタル画像信号には、遅延させた着目点１０１のデジタル画像信号１５と座標的にＸ方向の正方向及び負方向にＤｘ画素の距離にある比較点１０２ａ，１０２ｂのデイジタル画像信号が含まれていることになる。
【００４１】
着目点１０１のアドレスに対するこれら比較点１０２ａ，１０２ｂのアドレスを、内部に各種設定されたピッチＤｘ，Ｄｙの中から全体制御部２８から入力されるウエハ１の品種情報３５に応じて選択手段１９で選択されたピッチＤｘ，Ｄｙに基づいて記憶手段１７に対して指定することによって、遅延させた着目点１０１のデジタル画像信号１５と同期させて記憶手段１７から比較点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄにおけるデジタル画像信号１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを読出して抽出する（切出す）ことができる。このとき、Ｄｘ、Ｄｙをそれぞれ直接周辺回路４、５のＸ、Ｙ方向の繰返しピッチＱｘ、Ｑｙの整数倍に選定しておく。
【００４２】
次に差画像抽出部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの各々では、それぞれ抽出された着目点１０１のデジタル画像信号１５と比較点１０２ａのデジタル画像信号１８ａとを、着目点１０１のデジタル画像信号１５と比較点１０２ｂのデジタル画像信号１８ｂとを、着目点１０１のデジタル画像信号１５と比較点１０２ｃのデジタル画像信号１８ｃとを、着目点１０１のデジタル画像信号１５と比較点１０２ｄのデジタル画像信号１８ｄとを比較し、パターンが正常の時の形状の微妙な変化に基づく明るさの変動許容値（濃淡許容値）、位置ずれに起因する明るさの変動許容値（位置ずれ許容値）および純粋のノイズ成分を比較パラメータとして取り除いて（減算して）その差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを抽出する（出力する）。即ち、差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにおいて、比較パラメータ以下の差の値の場合、差がなく（差を“０”とし）、一致したとみなす。
【００４３】
欠陥候補画像抽出部２４ａは、上記抽出した差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの全てに亘っての差（不一致）の最小値を示す（最も一致度を示す）差画像を演算し、差の最小値が“０”（一致した）以外の差そのものを欠陥候補画像信号２３として算出する。特徴量抽出部２６は、欠陥候補画像２３より図１０（ｂ）に示すように欠陥候補領域（欠陥形状）６１を抽出し、欠陥の立体形状を示す不一致度（図１０（ｅ）に斜線領域で示す濃淡の不一致に基づく濃淡値の差６２）、欠陥の発生位置情報を示す欠陥領域６１の位置座標（例えば重心位置Ｇ）、２次元の欠陥サイズを示す欠陥領域６１の面積Ｓ（図１０（ｂ）に斜線領域で示す。）並びにＸ方向及びＹ方向の投影長Ｌｘ，Ｌｙなどの欠陥候補の特徴量２５を抽出する。これら欠陥候補の特徴量１５をプロセッサである欠陥抽出部（欠陥抽出手段）２７のメモリ領域に格納する。格納した欠陥候補の特徴量２５を、欠陥の発生位置情報を示す欠陥領域６１の位置座標（例えば重心位置Ｇ）に基づいてチップ内座標で整列させ、例えば一定の座標範囲内で、不一致度の平均値に許容すべき閾値を加えたものより大きい不一致度または許容すべき閾値を加えたものより大きい面積若しくはＸ方向及びＹ方向の投影長を持つ欠陥候補のみを真の欠陥として抽出し、出力手段（記録媒体、プリンタ、表示手段等）で出力したり、ネットワークを介してプロセス全体を管理しているコンピュータに送信する。
【００４４】
図１０（ａ）には、比較する正常の配線パターン６３を示し、図１０（ｂ）には欠陥候補６１が存在する配線パターン６３を示す。図１０（ｃ）には、図１０（ａ）に示す走査線ａ−ａから得られる明るさを表す濃淡画像信号６４を示し、図１０（ｄ）には、図１０（ｂ）に示す走査線ｂ−ｂから得られる明るさを表す濃淡画像信号６５を示す。図１０（ｅ）には、濃淡画像信号６４と濃淡画像信号６５との不一致度（斜線領域で示す不一致に基づく濃淡値）６２を示す。
【００４５】
本第１の実施の形態における第１の変形例は、十字状に比較する替りに、図１１に示すように着目点１０１のパターンに対してＸ、Ｙ方向の２カ所の比較点１０２ａ、１０２ｃのパターンと比較するものである。これにより、検査可能な領域はやや減少するが、より簡便な方法、装置構成で検査が実現できる特徴がある。即ち、図９に示す構成において、差画像抽出部２２ｂ、２２ｄを無くすことができる。
【００４６】
本第１の実施の形態における第２の変形例は、十字状に比較する替りに、図１２に示すように十字に加え、Ｘ方向の２カ所の比較点１０２ｅ、１０２ｆのパターンと比較する。これにより、繰返しピッチが複数ある場合にも対応可能である特徴がある。同様に、ＸおよびＹ方向に複数カ所の比較点を加えることも考えられる。この第２の変形例の場合、差画像抽出部２２ｅ、２２ｆを加える必要がある。
【００４７】
以上説明した本発明に係る第１の実施の形態によれば、半導体メモリを構成する繰返し性のあるメモリマット部３および直接周辺回路４、５の部分のみの欠陥を検査可能領域の座標指定無しで抽出でき、簡便な着目点１０１と比較点１０２との間の距離Ｄｘ、Ｄｙからなるパラメータの設定で検査が可能となる。
【００４８】
次に本発明に係るパターン検査方法および装置の第２の実施の形態を図１３を用いて説明する。図１３はパターン検査装置の第２の実施の形態を示したものである。本発明に係るパターン検査装置の第２の実施の形態は、図９に示す第１の実施の形態に対して、更に着目点１０１のデジタル画像信号１５と各比較点１０２ａ〜１０２のデジタル画像信号１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄとの一致度Ｄｉｆｆａ、Ｄｉｆｆｂ、Ｄｉｆｆｃ、Ｄｉｆｆｄを演算し、この演算された一致度Ｄｉｆｆａ、Ｄｉｆｆｂ、Ｄｉｆｆｃ、Ｄｉｆｆｄに対して許容値を大きくし、着目点と比較点との間のパターンが近傍も含めて大幅に違わない限り一致と見なして各一致度Ｄｉｆｆａ、Ｄｉｆｆｂ、Ｄｉｆｆｃ、Ｄｉｆｆｄを“０”とする（Ｄｉｆｆａ＝０、Ｄｉｆｆｂ＝０、Ｄｉｆｆｃ＝０、Ｄｉｆｆｄ＝０）一致度演算部（一致度演算手段）３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄと、該各一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから得られる一致の信号３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄに応じて、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて差画像抽出部（差画像抽出手段）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの各々から得られる差画像（Ｃｏｍｐａ）２１ａ、（Ｃｏｍｐｂ）２１ｂ、（Ｃｏｍｐｃ）２１ｃ、（Ｃｏｍｐｄ）２１ｄから欠陥候補と判定する選択を行わせるための選択信号３８を出力する比較対象選択部３７とを加えた構成である。なお、差画像抽出部（差画像抽出手段）２２ａ〜２２ｄで差画像を抽出するための比較点１０２ａ〜１０２ｄのデジタル画像は、メモリマット部３、直接周辺回路４、５に合わせて設計情報から作成して記憶手段１７に記憶させても良い。ただし、設計情報に基づいて作成された比較点１０２ａ〜１０２ｄのデジタル画像を記憶手段１７から読み出す際、比較対象選択部３７から得られる選択信号３８によって選択する必要がある。
【００４９】
一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの各々は、差画像抽出部（差画像抽出手段）２２ａ〜２２ｄの各々とほぼ同様に比較パラメータを除去（減算）した差画像Ｄｉｆｆａ、Ｄｉｆｆｂ、Ｄｉｆｆｃ、Ｄｉｆｆｄを例えば５×５の画素メモリ範囲に切出し、この切出された５×５の画素メモリ範囲において最小の差画像を中央の画素の値にすることによって、ほぼ一致（５×５の画素メモリ範囲において濃淡差が最も小さい：最小の差画像）で示される差画像信号に対して２次元に拡大処理し、大きい閾値で二値化することによってこの大きい閾値を越えない限り一致とし、大きくパターンが違わない点とその近傍（５×５の画メモリ範囲）を確実に一致として出力する。即ち一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの各々は、許容値（閾値）を大きくし、着目点と比較点との間のパターンが近傍も含めて大幅に違わない限り一致と見なして一致信号を出力する。これにより比較対象選択部３７は、微細な欠陥が存在したとしても、着目点１０１が二次元の繰返しの状態であるか、横（Ｘ）方向の繰返しの状態であるか、縦（Ｙ）方向の繰返しの状態であるか、繰返しの端点の状態であるか、孤立点の状態であるかを判定することができる。即ち、比較対象選択部３７は、４つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから一致信号が出力された（Ｄｉｆｆａ〜Ｄｉｆｆｄ＝０）とき、二次元の繰返しの状態と判定し、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて４つの差画像（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力するように選択信号を出力する。また比較対象選択部３７は、４つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの内、一致度演算部３５ａ、３５ｂから一致信号が出力された（Ｄｉｆｆａ＝０、Ｄｉｆｆｂ＝０）とき、横（Ｘ）方向の繰返しの状態と判定し、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて４つの差画像の内、横（Ｘ）方向の２つの差画像（Ｃｏｍｐａ，Ｃｏｍｐｂ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ，Ｃｏｍｐｂ））を欠陥候補として出力するように選択信号を出力する。また比較対象選択部３７は、４つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの内、一致度演算部３５ｃ、３５ｄから一致信号が出力された（Ｄｉｆｆｃ＝０、Ｄｉｆｆｄ＝０）とき、縦（Ｙ）方向の繰返しの状態と判定し、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて４つの差画像の内、縦（Ｙ）方向の２つの差画像（Ｃｏｍｐｃ，Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐｃ，Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力するように選択信号を出力する。また比較対象選択部３７は、４つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの内、何れか１つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄのみから一致信号が出力された（Ｄｉｆｆａのみ０、またはＤｉｆｆｂのみ０、またはＤｉｆｆｃのみ０、またはＤｉｆｆｄのみ０）とき、繰返しの端点の状態と判定し、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて４つの差画像の内、端点と判定された差画像そのもの（ＣｏｍｐａまたはＣｏｍｐｂまたはＣｏｍｐｃまたはＣｏｍｐｄ）を欠陥候補として出力するように選択信号を出力する。比較対象選択部３７は、４つの一致度演算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから不一致信号が出力され���（Ｄｉｆｆａ〜Ｄｉｆｆｄ≠０）とき、孤立点の状態と判定し、欠陥候補抽出部２４ｂにおいて４つの差画像（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力するように選択信号を出力する。これにより、欠陥候補画像抽出部２４ｂは、二次元の繰返しの状態においては４つの差画像（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力し、横（Ｘ）方向の繰返しの状態において横（Ｘ）方向の２つの差画像（Ｃｏｍｐａ，Ｃｏｍｐｂ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ，Ｃｏｍｐｂ））を欠陥候補として出力し、縦（Ｙ）方向の繰返しの状態においては縦（Ｙ）方向の２つの差画像（Ｃｏｍｐｃ，Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐｃ，Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力し、繰返しの端点の状態においては端点と判定された差画像そのもの（ＣｏｍｐａまたはＣｏｍｐｂまたはＣｏｍｐｃまたはＣｏｍｐｄ）を欠陥候補として出力し、孤立点の状態においては４つの差画像（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ）の最小値（ｍｉｎ（Ｃｏｍｐａ〜Ｃｏｍｐｄ））を欠陥候補として出力することになる。そして特徴抽出部（特徴抽出手段）２６および欠陥抽出部（欠陥抽出手段）２７についての処理は、前記図９に示すパターン検査装置の第１の実施の形態と同様である。
【００５０】
前記図９に示すパターン検査装置の第１の実施の形態においては、欠陥候補画像抽出部２４ａから、差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの全てに亘っての差（不一致）の最小値を示す（最も一致度を示す）差画像を欠陥候補画像信号２３として出力される。この場合、図１４に模式的に示すように微小欠陥１４１の輪郭（微小な段差を有して濃淡信号に大きく変化が生じる。）１４２は失われることなく欠陥候補信号として出力されるが、微小欠陥１４１において平坦な部分１４３については比較点１０２ｄのパターンと一致して失われることが生じる可能性もあり、その結果微小欠陥の形状が変化した状態の欠陥候補信号が出力する可能性も生じることになる。特に微小欠陥１４１が欠け欠陥の場合には、着目点１０１の微小欠陥による画像と繰り返さない比較点１０２ｄのパターンによる画像とが一致することが考えられ、その結果第１の実施の形態では、微小欠陥１４１の輪郭だけが抽出されることが生じる可能性が大きい。
【００５１】
しかし、前記図１３に示すパターン検査装置の第２の実施の形態においては、欠陥の形状等において変化することなく、欠陥そのものを忠実に欠陥候補信号２３として出力することができ、第１の実施の形態に比べて微小欠陥の高信頼度の検査を十字比較によって実現することができる。
【００５２】
次に本発明に係るパターン検査方法および装置の第３の実施の形態を図１５を用いて説明する。図１５はパターン検査装置の第３の実施の形態を示したものである。本発明に係るパターン検査装置の第３の実施の形態において、前記図９に示すパターン検査装置の第１の実施の形態と相違するところは、差画像抽出部２２ａから得られる着目点１０１と比較点１０２ａとの間の差画像２１ａを、差画像抽出部２２ｂから得られる差画像を、例えば１ラスタのシフトレジスタ等で構成される遅延回路２９ａによって、画像検出する際のＸ方向の走査において着目点１０１から比較点１０２ａまでの距離要する時間遅延させることによって得るものである。遅延回路２９ａから差画像２１ａが出力されるとき、当然差画像抽出部２２ｂから着目点１０１と比較点１０２ｂとの間の差画像２１ｂが出力されることになる。即ち、差画像抽出部２２ｂから得られる差画像には、第１の実施の形態で説明した差画像２１ａと２１ｂの情報が含まれている。差画像２１ｂは着目点１０１と着目点１０１よりＸ方向の正方向にＤｘ画素の距離にある比較点１０２ｂの画像を比較したものであり、差画像２１ａは着目点１０１と着目点１０１よりＸ方向の負方向にＤｘ画素の距離にある比較点１０２ａの画像を比較したものであり、これは言換えれば差画像２１ａの着目点と比較対象を入替えれば、差画像２１ｂをＤｘ画素だけＸ方向の負方向にずらした画像と等価となる。
【００５３】
更に差画像抽出部２２ｃから得られる着目点１０１と比較点１０２ｃとの間の差画像２１ｃを、差画像抽出部２２ｄから得られる差画像を、例えば１ラスタのシフトレジスタをＹ方向に多数並べて構成した遅延回路２９ｃによって、画像検出する際のＹ方向の走査において着目点１０１から比較点１０２ｃまでの距離要する時間遅延させることによって得るものである。遅延回路２９ｃから差画像２１ｃが出力されるとき、当然差画像抽出部２２ｄから着目点１０１と比較点１０２ｄとの間の差画像２１ｄが出力されることになる。即ち、差画像抽出部２２ｄから得られる差画像には、同様に差画像２１ｃと２１ｄの情報が含まれている。差画像２１ｄは着目点１０１と着目点１０１よりＹ方向の正方向にＤｙ画素の距離にある比較点１０２ｄの画像を比較したものであり、差画像２１ｃは着目点１０１と着目点１０１よりＹ方向の負方向にＤｙ画素の距離にある比較点１０２ｃの画像を比較したものであり、これは言換えれば差画像２１ｃの着目点と比較対象を入替えれば、差画像２１ｄをＤｙ画素だけＹ方向の負方向にずらした画像と等価となる。
【００５４】
しかしながら、被検査対象物であるウエハ１の品種によって着目点１０１とＸ方向およびＹ方向の比較点１０２までの距離が変化する場合がある。そのため、選択手段１９から得られる着目点１０１とＸ方向およびＹ方向の比較点１０２までの距離の情報に基づいて、遅延回路２９ａおよび２９ｃの各々における遅延時間を変える必要がある。
【００５５】
以上説明したように図９に示す第１の実施の形態と同様に、第１の実施の形態より、比較パラメータの抽出など複雑な処理が必要な差画像抽出部の数を半減し、簡単な構成の遅延回路を設けるだけで、繰返し性のあるメモリマット部３、Ｘ直接周辺回路４、Ｙ直接周辺回路５の部分のみの欠陥を検査可能領域の座標指定無しで抽出でき、簡便なパラメータの設定で検査を行うことができる。
【００５６】
当然この第３の実施の形態を上記第２の実施の形態にも適用することができることは明らかである。
【００５７】
次に本発明に係るパターン検査方法および装置の第４の実施の形態を図１６を用いて説明する。図１６はパターン検査装置の第４の実施の形態を示したものである。本発明に係るパターン検査装置の第４の実施の形態において、前記図１６に示すパターン検査装置の第３の実施の形態と相違するところは、欠陥抽出部２７の代わりに、予め繰返し性のない場所の座標を記憶しておく孤立点記憶部３１と、欠陥候補ののうち、予め記憶しておいた繰返し性のない場所の座標情報と一致した座標を持つものを排除して真の欠陥を抽出する座標照合部３２と備えたことにある。この座標照合部３２は、第１乃至第３の実施の形態における欠陥抽出分２７と同じ機能を有するものである。
【００５８】
そして、特徴量抽出部２６は、欠陥候補画像２３より図１０（ｂ）に示すように欠陥候補領域（欠陥形状）６１を抽出し、欠陥の立体形状を示す不一致度（図１０（ｅ）に斜線領域で示す濃淡の不一致に基づく濃淡値の差６２）、欠陥の発生位置情報を示す欠陥領域６１の位置座標（例えば重心位置Ｇ）、２次元の欠陥サイズを示す欠陥領域６１の面積Ｓ（図１０（ｂ）に斜線領域で示す。）並びにＸ方向及びＹ方向の投影長Ｌｘ，Ｌｙなどの欠陥候補の特徴量２５を抽出する。これら欠陥候補の特徴量１５をプロセッサである座標照合部３２のメモリ領域に格納する。座標照合部３２において、格納した欠陥候補の特徴量２５を、欠陥の発生位置情報を示す欠陥領域６１の位置座標（例えば重心位置Ｇ）に基づいてチップ内座標で整列させ、例えば一定の座標範囲内で、予め座標記憶部３１に記憶しておいた孤立点の座標と一致する欠陥候補を排除して真の欠陥を抽出し、出力手段（記録媒体、プリンタ、表示手段等）で出力したり、またはネットワークを介してプロセス全体を管理しているコンピュータに送信する。
【００５９】
なお、座標記憶部３１に記憶しておいた孤立点の座標データは、検査対象の設計情報、又は検査して作業者が登録した場所、又はそれらの組合わせで、例えば全体制御部２８に設けられた入力手段を用いて登録することができる。
【００６０】
この第４の実施の形態においても、第１の実施の形態における第１の変形を適用して、第２回目の比較検査を行い、更に排除できない疑似欠陥の座標を登録しておき、排除する。これにより、座標記憶部３１に対してより少ない工数で登録すべき座標の指定をすることができる。
【００６１】
この第４の実施の形態によれば、予め記憶しておいた座標と比較しているため、疑似欠陥を確実に排除することができる。
【００６２】
当然この第４の実施の形態を上記第１および第２の実施の形態にも適用することができることは明らかである。
【００６３】
次に本発明に係るパターン検査方法および装置の第５の実施の形態を図１７を用いて説明する。図１７はパターン検査装置の第５の実施の形態を示したものである。第１の実施の形態と相違するところは、チップ比較の欠陥候補画像２０６を検出するためのＡ／Ｄ変換した画像１４を記憶しておく記憶手段２０１と、該記憶手段２０１に格納された画像からチップの整数倍の距離前の画像を選択して取出す選択手段２０２と、該選択手段２０２で選択したチップの整数倍距離前の画像２０７と現在の検出画像１４とを比較して欠陥候補画像２０６を算出する画像処理手段２０３と、全体制御部２８で得られる検査場所の座標データを基づいて、欠陥候補抽出手段２４から得られる十字比較の欠陥候補画像２３とチップ比較の欠陥候補画像２０６とを選択する欠陥候補選択手段２０４とを設けたことである。
【００６４】
欠陥候補画像抽出手段２４において、差画像抽出手段２２ａ〜２２ｄの各々で抽出した差画像２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに亘っての最小値（最も一致する差画像）を演算することで十字比較の欠陥候補画像２３を算出する。
【００６５】
一方、デジタル画像１４を記憶手段２０１に記憶してある１チップ前の画像とデジタル画像１４を画像処理手段２０３で画像処理してチップ比較の欠陥候補画像２０６を計算する。欠陥候補選択部２０４においては、十字比較の欠陥候補画像２３とチップ比較の欠陥候補画像２０６によりチップ上のメモリマット部３および直接周辺回路４、５の領域と間接周辺回路６の領域との座標データに基づいて選択された欠陥候補画像２０８を取り出す。即ち、欠陥候補選択部２０４は、チップ上のメモリマット部３および直接周辺回路４、５の領域については十字比較の欠陥候補画像２３を選択し、間接周辺回路６の領域についてはチップ比較の欠陥候補画像２０６を選択し、欠陥候補画像２０７として出力する。
【００６６】
特徴量抽出部２６は、このように選択された欠陥候補画像１０７より図１０（ｂ）に示すように欠陥候補領域（欠陥形状）６１を抽出し、欠陥の立体形状を示す不一致度（図１０（ｅ）に斜線領域で示す濃淡の不一致に基づく濃淡値の差６２）、欠陥の発生位置情報を示す欠陥領域６１の位置座標（例えば重心位置Ｇ）、２次元の欠陥サイズを示す欠陥領域６１の面積Ｓ（図１０（ｂ）に斜線領域で示す。）並びにＸ方向及びＹ方向の投影長Ｌｘ，Ｌｙなどの欠陥候補の特徴量２５を抽出する。これら欠陥候補の特徴量１５をプロセッサである特徴抽出部２６のメモリ領域に格納する。特徴抽出部２６は、格納した欠陥候補の特徴量２５をチップ内座標で整列させ、例えば一定の座標範囲内で、不一致度の平均値に許容すべき閾値を加えたものより大きい不一致度を持つ欠陥候補のみを真の欠陥として抽出する。尚欠陥候補選択部（欠陥候補選択手段）２０４では検査場所の座標データをもとに、繰返し性のあるメモリマット部３、Ｘ直接周辺回路４、Ｙ直接周辺回路５では十字比較の欠陥候補画像２３、その外の間接周辺回路６ではチップ比較の欠陥候補画像２０６を選定する。
【００６７】
この第５の実施例によると十字比較とチップ比較と混合で検査することができ、繰返し性のあるメモリマット部３、Ｘ直接周辺回路４、Ｙ直接周辺回路５の部分のみならず、間接周辺回路６の欠陥を抽出することができる。
【００６８】
当然この第５の実施の形態を上記第２、第３および第４の実施の形態にも適用することができることは明らかである。
【００６９】
以上説明した第１〜第５の実施の形態では、全て電子光学的検出手段を用いる装置の場合について説明したが、光学的検出手段等、いかなる検出手段を用いる方式でも同様に実施できることは言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な検査領域指定で、信頼性の高い検査をすることができる効果を奏する。
【００７１】
また本発明によれば、容易な検査領域設定で、小さく繰り返される部分の全ての領域を、高速で、且つ信頼性高く欠陥を検査することができる効果を奏する。
【００７２】
また本発明によれば、メモリマット部と直接周辺回路とからなる繰り返しパターンを形成した半導体ウエハに対して欠陥を高信頼度で検査して高品質の半導体ウエハを製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体メモリを製造するためのウエハとチップのレイアウトを示す図である。
【図２】本発明に係るメモリマット部および直接周辺回路のレイアウトを示す図である。
【図３】本発明に係る二次元的な繰り返しパターン内部を比較検査するための説明図である。
【図４】本発明に係るメモリマット部および直接周辺回路における検査領域を示す図である。
【図５】本発明に係る二次元的な繰り返しパターンの辺を比較検査するための説明図である。
【図６】本発明に係る一次元的な繰り返しパターン内部を比較検査するための説明図である。
【図７】本発明に係る一次元的な繰り返しパターンの端を比較検査するための説明図である。
【図８】本発明に係る孤立点又は角部を比較検査するための説明図である。
【図９】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係る特徴量を説明するための図である。
【図１１】図９に示す第１の実施の形態における第１の変形を説明するための図である。
【図１２】図９に示す第１の実施の形態における第２の変形を説明するための図である。
【図１３】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第２の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１４】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第２の実施の形態においては、欠陥候補として欠陥の形状が忠実に抽出されるのを模式的に説明するための図である。
【図１５】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第３の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１６】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第４の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１７】本発明に係るパターン検査方法及びその装置の第５の実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（被検査対象物）、２…チップ、３…メモリマット部、４…Ｘ方向直接周辺回路、５…Ｙ方向直接周辺回路、６…間接周辺回路、９…繰返しのない場所、１１…検出手段、１２…ステージ、１３…Ａ／Ｄ変換手段、１４…デジタル画像、１５…画像、１６…遅延回路、１７…記憶手段、１８、１８ａ〜１８ｄ…画像、１９…選択手段、２１、２１ａ〜２１ｄ…差画像、２２…差画像抽出部（差画像抽出手段）、２３…欠陥候補画像、２４ａ、２４ｂ…欠陥候補抽出部（欠陥候補抽出手段）、２５…特徴量、２６…特徴抽出部（特徴抽出手段）、２７…欠陥抽出部（欠陥抽出手段）、２８…全体制御部、２９ａ、２９ｃ…遅延回路、３１…孤立点記憶部、３２…座標照合部（座標照合手段）、１０１…着目点、１０２ａ〜１０２ｄ…比較点、２０１…記憶手段、２０２…選択手段、２０３…画像処理部、２０４…欠陥候補選択部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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