(57)【要約】      （修正有）【課題】回路の部位によって異なる製造ばらつきを許容し、効率的かつ正確な欠陥検査を行うことを目的とするパターン評価装置、及びコンピュータープログラムを提供する。【解決手段】検査対象パターンの製造に用いた設計パターンの形状が類似または同一の複数の検査対象パターンの計測データを統計処理し（１００２）、計測データの分布状態に応じて欠陥判定閾値を調整する手段（１００５）を有する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンの計測値と、所定の閾値との比較に基づいてパターンの欠陥を検出する演算処理装置を備えたパターン評価装置において、
前記パターンの計測値を記憶する記憶媒体を備え、
前記演算処理装置は、前記記憶媒体に記憶された設計データ上、同一パターンの複数の計測値のばらつきを示す指標値を求め、当該指標値に応じて前記閾値を設定することを特徴とするパターン評価装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記設計データ上、同一パターンの複数の計測値の統計値を求め、当該統計値から前記指標値を求めることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記演算処理装置は、前記指標値の標準偏差に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とするパターン評価装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記設計データを用いて前記複数の計測値を、パターンの部位の種類毎に分類することを特徴とするパターン評価装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記計測値にパターンの部位に応じた識別情報を付与し、同じ識別情報を有する計測値について前記指標値を求めることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記計測値は、寸法、基準データと輪郭線データとの差分、前記パターンの一部の曲率、円形パターンの長径、及び円形パターンの短径、円形パターンの面積の少なくとも１つであることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記曲率は、前記パターンを構成する複数の部位の曲率の統計演算によって求められることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記演算処理装置は、パターンの頂点を含む部位と、パターンの頂点を含まない部位とに、前記パターンを分類し、当該分類された部位単位で、前記ばらつきを求めることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記パターンのエッジを複数の領域に分割し、当該分割された領域単位で、前記計測値の統計処理を行うことを特徴とするパターン評価装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記計測値のヒストグラム中に、２以上のピークが存在する場合に、２以上のピークの内、設計基準から相対的に乖離した計測値を含むピークに属する計測値を、システマティック欠陥と定義することを特徴とするパターン評価装置。
【請求項１１】
コンピューターにパターンの計測値と、所定の閾値との比較演算を行わせることによって、パターンの欠陥を検出させるコンピュータープログラムにおいて、
当該プログラムは前記コンピューターに、前記記憶媒体に記憶された設計データ上、同一パターンの複数の計測値のばらつきを示す指標値を求めさせ、当該指標値に応じて前記閾値を設定させることを特徴とするコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、パターン評価装置、及びコンピュータープログラムに係り、特に、参照データとの比較に基づいて、欠陥判定を行うパターン評価装置、及びコンピュータープログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体は微細化、多層化が進み、論理も複雑化しているため、その製造が極めて困難な状況にある。その結果として、製造プロセスに起因する欠陥が多発する傾向にあり、その欠陥を正確に検査することが重要になっている。
【０００３】
光学式検査装置等で検出された欠陥の座標情報に基づいて、欠陥をレビューするレビューＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）や、検出された信号に基づいて形成される波形情報に基づいて、パターンの寸法を測定するＣＤ−ＳＥＭ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−ＳＥＭ）はこれら欠陥の詳細な検査や測定に用いられる。
これらのＳＥＭ検査装置は、半導体製造プロセスのシミュレーションに基づく検査座標や、光学式検査装置等の検査結果に基づく検査座標に対応するパターンを検査する。検査手法は様々提案されている。特許文献１には、設計データを基準パターンと、画像から得られたパターンを比較する比較検査法が開示され、更に配線の属性やパターンが込み入っている場所か否か応じて、パターンの変形の許容量を設定することが説明されている。また、特許文献２には、パターンの部位ごとに、その重要度が異なることに鑑み、パターンの部位に応じた許容値を設定することが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６３４２０号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，０４５，７８５）
【特許文献２】特開２００７−２４８０８７号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，０１９，１６１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微細化により、設計されたパターンの形状を忠実にウエハに製造することが困難になっている。特にコーナーやラインエンド等の曲線部位や、パターンが密集した部位は製造が難しく、製造ばらつきの抑制作業が行われるが、全パターンの製造ばらつきを一定に抑えることは困難であり、半導体デバイスの性能に影響を及ぼさない程度にまで調整され、生産が行われる。
【０００６】
このため、検査の段階でも、このような製造ばらつきを考慮して致命的な欠陥のみを検出することが求められている。特許文献１、２に説明されているようなパターンの比較検査法によれば、欠陥か否かを判定するための許容量を、パターン部位の重要度に応じて設定することができるが、ばらつきまで考慮した許容量設定を行うことは困難である。特に、ばらつきは、その抑制作業を経て、徐々に小さくなっていくが、当該抑制作業の段階に応じて、変化する欠陥とすべき形状誤差と、ばらつきを切り分けることは難しく、半導体デバイスを構成する全ての回路部位に適切な公差を設定する作業は非常に困難である。
【０００７】
以下に、パターンの部位によって異なる製造ばらつきを許容し、高効率かつ正確に欠陥検査を行うことを目的とするパターン評価装置、及びコンピュータープログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、検査対象パターンの製造に用いた設計パターンの形状が類似または同一の複数の検査対象パターンの計測データの分布状態に応じて欠陥判定閾値（許容値）を調整するパターン評価装置、及びコンピュータープログラムを提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、設計情報が同一もしくは類似の複数のパターンの計測値から欠陥を検出する閾値（許容値）を生成することによって、パターンの部位によって異なる製造ばらつきを許容し、致命的な欠陥のみを検出する検査を正確かつ効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】製造ばらつきを踏まえて回路の部位に適切な欠陥判定閾値を決定する手順を示すフローチャートである。
【図２】半導体検査システムの構成を示す図である。
【図３】検査対象パターンを示す図である。
【図４】設計パターンを示す図である。
【図５】パターンＩＤの決定手順を示すフローチャートである。
【図６】パターンによる計測手法の違いを示す図である。
【図７】計測参照テーブルを示す図である。
【図８】計測データのヒストグラムを示す図である。
【図９】計測データのヒストグラムと欠陥判定閾値の関係を示す図である。
【図１０】欠陥判定閾値を生成する手順を示すフローチャートである。
【図１１】欠陥判定手順を示すフローチャートである。
【図１２】システマティック欠陥判定手順を示すフローチャートである。
【図１３】システマティック欠陥を説明するための図である。
【図１４】検査パラメータの指示、検査結果を表示するＧＵＩの図である。
【図１５】検査結果のＧＵＩの一例を示す図である。
【図１６】検査システムの概要を示す図である。
【図１７】輪郭線検出の手順を示すフローチャートである。
【図１８】輪郭線抽出の概要を示した図である。
【図１９】検査手順を示すフローチャートである。
【図２０】配線端の輪郭点を示す図である。
【図２１】配線端の形状歪みの例を示す図である。
【図２２】曲率統計量の算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する実施例は、主に設計情報と検査パターンの撮影画像を用いて、パターンの測定や検査等の評価を行うパターン評価装置、当該評価を演算処理装置等に実行させるコンピュータープログラム、及び当該コンピュータープログラムを記憶した読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【００１２】
最初に検査オペレータが検査パターンに対応する設計パターンを定義する。次に設計パターンと検査パターンを重ね合わせる。重ね合わせは手動調整やパターンマッチングによる自動調整法を用いる。次に設計パターンの形状を参考に計測参照テーブルを生成し、計測値と検査座標を登録する。計測参照テーブルとは、検査対象パターンの計測値と検査座標を登録するデータベースである。検査対象パターンの理想形状が等価なパターン毎にグループ化して登録でき、検査パターンの製造に用いた設計パターンを参照することによって対象グループを決定し、計測値と検査座標を登録する。
【００１３】
計測参照テーブルの登録の際、既に対象グループが存在する場合はそのライブラリに計測値と検査座標を登録し、存在しなければ新たにグループを作成して計測値と検査座標を登録する。
【００１４】
以上の手順を検査ポイント毎に行うことで、計測参照テーブルに理想形状が同一のパターンのグループが形成され、各グループに検査パターンの計測値とそれに対応する検査座標が蓄積される。各グループの計測値が一定以上蓄積された後もしくは検査終了後に各ライブラリの計測値の平均と標準偏差を算出し、製造ばらつきを考慮した閾値を決定する。例えば計測値の（平均値−標準偏差）〜（平均値＋標準偏差）の範囲外の計測値のパターンを欠陥として判定するための閾値を生成する。最後にライブラリ毎に生成した閾値と計測値をそれぞれ比較し、欠陥を検出する。これにより回路の部位によって異なる製造ばらつきを許容した欠陥検査を実現する。以下の実施例にて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、図面を用いてパターン検査手法、及び半導体検査システムの具体例について説明する。
【００１６】
図２は半導体検査システムの概要を示す図である。半導体検査システムは回路パターンの画像データを取得する走査型電子顕微鏡２０１（ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ：以下、ＳＥＭ）と画像データの分析によって回路パターンを検査する制御装置２１４で構成されている。ＳＥＭ２０１は電子デバイスが製造されたウエハ等の試料２０３に電子線２０２を照射し、試料２０３から放出された電子を二次電子検出器２０４や反射電子検出器２０５、２０６で捕捉し，Ａ／Ｄ変換器２０７でデジタル信号に変換する。デジタル信号は制御装置２１４に入力されてメモリ２０８に格納され，ＣＰＵ２０９やＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の画像処理ハードウェア２１０で目的に応じた画像処理が行われ、回路パターンが検査される。
【００１７】
更に制御装置２１４は，入力手段を備えたディスプレイ２１１と接続され，ユーザに対して画像や検査結果等を表示するＧＵＩ（ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ）等の機能を有する。なお、制御装置２１４における制御の一部又は全てを，ＣＰＵや画像の蓄積が可能なメモリを搭載した電子計算機等に割り振って処理・制御することも可能である。また、制御装置２１４は，検査に必要とされる電子デバイスの座標，検査位置決めに利用するパターンマッチング用のテンプレート，撮影条件等を含む撮像レシピを手動もしくは，電子デバイスの設計データ２１３を活用して作成する撮像レシピ作成装置２１２とネットワークまたはバス等を介して接続される。
【００１８】
図１６は、制御部２１４に内蔵される演算処理装置をより詳細に示した図である。図１６に例示する半導体検査システムは、走査電子顕微鏡本体１６０１、走査電子顕微鏡本体を制御する制御装置１６０４、制御装置１６０４へ所定の動作プログラム（レシピ）に基づいて制御信号を伝達すると共に、走査電子顕微鏡によって得られた信号（二次電子や後方散乱電子等）からパターンの形状評価を実行する演算処理装置１６０５、半導体デバイスの設計データが格納された設計データ記憶媒体１６１５、設計データの作成やシミュレーションを用いた設計データの修正等を行う設計装置１６１６、及び所定の半導体評価条件を入力したり、測定結果や欠陥判定結果を出力したりする入出力装置１６１７が含まれている。
【００１９】
演算処理装置１６０５は、得られた画像からパターンの正常と欠陥を判定するためのデータ処理装置として機能する。制御装置１６０４は、レシピ実行部１６０６からの指示に基づいて、走査電子顕微鏡本体１６０１内の試料ステージや偏向器を制御し、所望の位置への走査領域（視野）の位置づけを実行する。制御装置１６０４からは設定倍率や視野の大きさに応じた走査信号が走査偏向器１６０２に供給される。走査偏向器１６０２は、供給される信号に応じて、所望の大きさに視野の大きさ（倍率）を変化させる。
【００２０】
演算処理装置１６０５に含まれる画像処理部１６０７は、走査偏向器１６０２の走査と同期して、検出器１６０３による検出信号を配列することによって得られる画像を処理する。また、演算処理装置１６０５には、必要な動作プログラムや画像データ、観測された特徴量等が記憶されるメモリ１６０９が内蔵されている。
【００２１】
また、画像処理部１６０７には、予め記憶されたテンプレートを用いて画像内の評価対象を特定するためのマッチング処理部１６１０、後述するように画像データから輪郭線を抽出する輪郭線抽出部１６１１、検査位置に対応する設計パターンを分析し、パターンライブラリを生成するパターンライブラリ生成部１６１２、検査パターンの寸法計測や、形状定量化や基準パターンとの比較量の算出を行う計測部１６１３、パターンライブラリ毎に計測値の統計量から欠陥を判定するための閾値を生成する欠陥判定閾値生成部１６１４、パターンライブラリ毎に計測値と閾値を比較して、パターンの正常・欠陥を判定する欠陥判定部１６１５が含まれている。
【００２２】
試料から放出された電子は、検出器１６０３にて捕捉され、制御装置１６０４に内蔵されたＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換される。画像処理部１６０７に内蔵されるＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の画像処理ハードウェアによって、目的に応じた画像処理が行われる。
【００２３】
演算処理装置１６０５は、入出力装置１６１７と接続され、当該入出力装置１６１７に設けられた表示装置に、操作者に対して画像や検査結果等を表示するＧＵＩ（ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ）等の機能を有する。
【００２４】
また、入出力装置１６１７は，測定、検査等に必要とされる電子デバイスの座標、位置決めに利用するパターンマッチング用のテンプレート、撮影条件等を含む撮像レシピを手動もしくは，電子デバイスの設計データ記憶媒体１６１５に記憶された設計データを活用して作成する撮像レシピ作成装置としても機能する。
【００２５】
入出力装置１６１７は、設計データに基づいて形成される線図画像の一部を切り出して、テンプレートとするテンプレート作成部を備えており、マッチング処理部１６１０におけるテンプレートマッチングのテンプレートとして、メモリ１６０９に登録される。テンプレートマッチングは、位置合わせの対象となる撮像画像と、テンプレートが一致する個所を、正規化相関法等を用いた一致度判定に基づいて特定する手法であり、マッチング処理部１６１０は、一致度判定に基づいて、撮像画像の所望の位置を特定する。なお、本実施例では、テンプレートと画像との一致の度合いを一致度や類似度という言葉で表現するが、両者の一致の程度を示す指標という意味では同じものである。また、不一致度や非類似度も一致度や類似度の一態様である。
【００２６】
また、画像処理部１６０７には、ＳＥＭによって得られた信号を積算して積算画像を形成する画像積算部１６０８が内蔵されている。電子を補足する検出器５０３が複数あるようなケースでは、複数の検出器によって得られた複数の信号を組み合わせた画像を作成する。これにより、検査の目的に応じた像を生成することができる。また、一つの検出器で得られた複数の画像を積算することで個々の画像に含まれるノイズを抑えた画像を生成できる。
【００２７】
輪郭線抽出部１６１１は、例えば図１７に例示するようなフローチャートに沿って画像データから輪郭線を抽出する。図１８はその輪郭線抽出の概要を示す図である。
【００２８】
まず、ＳＥＭ画像を取得する（ステップ１７０１）。次に、ホワイトバンドの輝度分布に基づいて、第１の輪郭線を形成する（ステップ１７０２）。ここではホワイトバンド法等を用いてエッジ検出を行う。次に、形成された第１の輪郭線に対して所定の方向に輝度分布を求め、所定の輝度値を持つ部分を抽出する（ステップ１７０３）。ここで言うところの所定の方向とは、第１の輪郭線に対して垂直な方向であることが望ましい。図９に例示するように、ラインパターン１８０１のホワイトバンド１８０２に基づいて、第１の輪郭線１８０３を形成し、当該第１の輪郭線９０３に対し、輝度分布取得領域（１８０４〜１８０６）を設定することによって、第１の輪郭線に対し垂直な方向の輝度分布（１８０７〜１８０９）を取得する。
【００２９】
第１の輪郭線１８０３は粗い輪郭線であるが、パターンのおおよその形状を示しているため、この輪郭線を基準としてより高精度な輪郭線を形成するために、当該輪郭線を基準として輝度分布を検出する。輪郭線に対し垂直方向に輝度分布を検出することによって、プロファイルのピーク幅を狭めることができ、結果として正確なピーク位置等を検出することが可能となる。例えばピークトップの位置を繋ぎ合わせるようにすれば、高精度な輪郭線（第２の輪郭線）を形成する（ステップ１８０５）ことが可能となる。また、ピークトップを検出するのではなく、所定の明るさ部分を繋ぎ合わせるようにして、輪郭線を形成するようにしても良い。
【００３０】
更に、第２の輪郭線を作成するために、第１の輪郭線１８０３に対して、垂直な方向に電子ビームを走査することによってプロファイルを形成（ステップ１８０４）し、当該プロファイルに基づいて、第２の輪郭線を形成することも可能である。
【００３１】
図１９は、パターンの検査手順を示すフローチャートである。本実施例では、外観検査装置や半導体のプロセスシミュレーションの評価等で予め特定されたウエハ上の欠陥可能性部位の検査に本発明の検査手法を適用する例を説明する。なお、欠陥可能性部位とは、欠陥の発生が予測される部位である。
【００３２】
最初にオペレータがレシピ作成装置２１２を利用してウエハ上の回路パターンを撮影、検査するための検査条件を設定する（ステップ１９０１）。検査条件とは，ＳＥＭ２０１の撮影倍率や検査対象となる回路パターンの座標（以下、検査座標とする）等である。次に設定された検査条件に基づき、撮影レシピを生成する（ステップ１９０２）。撮影レシピはＳＥＭ２０１を制御するためのデータであり、検査オペレータが設定した検査条件や、撮影画像から検査位置を特定するためのテンプレートが定義される。次にレシピに基づき，ＳＥＭ２０１で回路パターンを撮影し、位置決め用のテンプレートを用いてパターンマッチングを行って、撮影画像内の検査ポイントを特定する（ステップ１９０３）。次に設計パターンに基づき対象パターンに適した計測を行い、適合するパターンライブラリに計測データと検査座標を登録し、パターンライブラリの計測値が一定以上蓄積された後、計測値の統計量に基づき、欠陥を判定するための閾値を生成する（ステップ１９０４）。次に計測値と比較して欠陥を判定する(ステップ１９０５)。最後に結果をメモリ２１４やディスプレイ２１１に表示する（ステップ１９０６）。
【００３３】
以下、具体例を示してパターンの計測から欠陥判定閾値を生成するまでの手順（ステップ１９０４）と、欠陥を判定する手順（ステップ１９０４）の詳細を説明する。
【００３４】
図３は、ウエハ上の製造ポイントが異なる４つの検査パターン３０２を重ね合わせた図である。この４つの検査パターン３０２はいずれも同一形状の設計パターン３０１で製造されたものである。パターンの微細化に伴いその製造は困難となり、製造されるパターンは、破線エリア３０３、３０４のようにその形状はばらつく。また、ばらつきの大きさもパターンの形状や周囲のパターンによって異なる。これらのばらつきは製造プロセスの開発段階で半導体デバイスの性能に影響を及ぼさない程度に抑制されるが、完全に抑えることはできない。このため、特に量産に近い検査では、この製造ばらつきを欠陥と判定しない策が必要とされる。一方３０５のように多数のパターン形状がなす製造ばらつきよりも大きな変形は欠陥の可能性が高いため、検査で検出されるべき対象となる。
【００３５】
このようなパターンの部位によって異なる製造ばらつきを許容し、欠陥を検出するために、図１に示した手順で検査を行う。図１は、パターンの計測から欠陥判定までの手順を示すフローチャートであり、画像処理部１６０７で実行される。  図１（ａ）は欠陥判定のための閾値生成に関するフローチャートである。
【００３６】
まず検査座標に対応する設計パターンを分析し、検査座標に対応するパターンＩＤを決定する（ステップ１０１）。
【００３７】
パターンＩＤは同一の設計値になるように製造されたパターンの計測値と検査座標を識別するためのものであり、図５に示した手順で決定する。まず検査座標に対応する設計パターンを読み出す（ステップ５０１）。次に設計パターンを計測単位エリアに分割する（ステップ５０２）。計測単位エリアは、検査座標の欠陥を評価するための計測データを生成する領域単位に設定する。次に検査座標を含む全ての計測単位エリアにパターンＩＤを設定し、検査座標からパターンＩＤが参照できるようなデータとしてメモリに登録する（ステップ５０３，５０４）。以下図４を用いて具体的に説明する。
【００３８】
図４は、検査座標４０３，４０４，４０５を含む設計パターンと計測単位エリア（破線領域）の例を示した図である。図中のＷ１，Ｗ２，Ｈ１、Ｈ２、ＳＷ１、ＬＥ１，ＬＥ２、Ｈ１，Ｈ２がパターンＩＤであり、設計パターンの形状が同一の計測単位エリアには同一のＩＤ（識別情報）が設定される。例えば検査座標４０３，４０４を含む計測単位エリアの設計パターンは同一形状のため、同一のパターンＩＤが設定される。また、パターンＩＤの設定の際に、そのパターンに適した計測方法を定義することもできる。図６は各パターンの部位に適切な計測方法を示したものである。図６（ａ）は配線パターンの中央部に計測単位エリア６０１が設定された場合であり、このエリアに対応するパターンＩＤにはパターンの収縮を計測するためにパターン寸法６０２を計測する手法を定義する。図６（ｂ）は配線端に計測単位エリア６０３が設定された場合であり、このエリアに対応するパターンＩＤには配線端の後退量を計測するために、設計パターン６０４とパターンの差分（ＥＰＥ：Ｅｄｇｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｅｒｒｏｒ）６０５を計測する手法を定義する。ＥＰＥとは設計データ等から生成される基準パターン（基準データ）と、ＳＥＭ画像から抽出される輪郭線データの対応点間のずれであり、ＥＰＥを求めることによって、実際のパターンとパターンの理想形状との形状の乖離を評価することができる。
【００３９】
また、配線端は形状の歪み欠陥の検出も必要なことから、図６（ｃ）のように、配線端のパターンの曲率を計測する手法も定義する。
【００４０】
図２１に配線端の形状歪みの例を示す。図２１（ａ）（ｂ）は形状が歪んだ配線端であり、図２１（ｃ）は正常な形状の配線端である。配線端の位置に、その配線と上下層の配線をつなぐビアが存在する場合、図２１（ａ）（ｂ）のように形状が歪んでいるとビアの接続面積が小さくなり、半導体デバイスの性能に影響を及してしまう。このため、配線端の形状歪み量を正確に定量化することが求められる。配線端の形状歪みを定量化するひとつの例を以下に説明する。
【００４１】
図２０は配線端部のパターンの輪郭線を構成する輪郭点２０００の集合を示したものである。この輪郭点一点一点につき、数１を用いて曲率を求める。
【００４２】
【数１】
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【００４３】
図２１の２１０１〜２１０３に図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）の各輪郭点の曲率値をＸ座標に投影したグラフを示す。このように配線端の歪みが大きいほど曲率値が高くなっているのがわかる。ただし、一つの輪郭線の代表値を曲率値として採用した場合、輪郭に含まれたノイズ成分の影響で正確な形状歪みが曲率値に反映されない場合がある。このため、図２２のような手順で曲率統計量を求め、配線端等の曲線部位の計測データとする。以下、曲率統計量の生成手順を説明する。最初に配線端等の歪みを評価するパターンＩＤの輪郭データを読み出す（ステップ２２０１）。次に式１等を用いて輪郭点毎の曲率値を計測する（ステップ２２０２）。次に、複数の輪郭点の曲率の統計演算を行い、曲率統計量を算出する（ステップ２２０３）。最後のパターンＩＤの計測値として計測参照テーブルに保存する（ステップ２２０４）。曲率値の統計演算は例えば平均値、標準偏差、最大値、最大値から降順に並べた上記ｎ個分の曲率値の平均値等である。
【００４４】
図６（ｄ）はホールパターンに計測単位エリア６０８が設定された場合であり、このエリアに対応するパターンＩＤにはパターンの長径６０９や短径６１０や輪郭線で囲まれたエリアの面積を計測する手法を定義する。また、計測単位エリア内の設計パターンの形状を分析することによって、ターゲットとなる設計値を求めることもできる。
【００４５】
このようなパターンＩＤ、設計値、検査座標、計測手法の関係を図７のような計測参照テーブルとしてメモリに保存する。図７に例示する参照テーブルは、計測対象となるパターン部位の形状的特徴の特徴毎（例えばカテゴリと設計値の組み合わせ毎）に、複数の計測値を記憶できるようになっている。
【００４６】
次に検査座標位置の画像計測を行う（ステップ１０２）。具体例を以下に説明する。最初に計測参照テーブルを用いて検査座標に対応する計測種を決定し、その計測方法に基づいて画像解析による計測データを生成する。ライン幅やスペース幅の計測であれば、検査座標に対応するパターンの寸法を計測する。また、ラインエンド形状の計測であれば、設計パターンとの形状誤差（ＥＰＥ）や、曲率値を計測する。またホールの計測であれば、短径、長径、輪郭線によって囲まれたエリアの面積を計測する。
【００４７】
次に画像計測値を対応するパターンＩＤの計測参照テーブルに登録する（ステップ１０３）。以上のステップ１０１〜１０３の手順を全検査座標について行う（ステップ１０４）。
【００４８】
全検査終了後に全パターンＩＤについて、欠陥判定のための閾値を生成する（ステップ１０５）。近年の検査対象数は数千〜数万に及ぶが、パターン形状のバリエーションは少ないため、検査終了後に各パターンＩＤの形状のばらつきを評価する十分な計測データが蓄積される。図８に各計測手法による計測データのヒストグラム（横軸：計測値、縦軸：頻度）を示す。このような計測データの分布状態を分析して欠陥判定の閾値を生成する。欠陥判定の閾値の生成手順を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
図９はあるパターンＩＤの計測値のヒストグラムを示した図であり、横軸が計測値、縦軸がその頻度を示している。パターンＩＤは設計パターンが等価な計測単位エリア毎に設定されているため、理想的には計測値＝設計値だが、製造ばらつきのために、このような分布をとる。最初に計測参照テーブルから、ひとつのパターンＩＤに登録された全計測データを読み出す（ステップ１００１）。次に計測値の統計量を算出する（ステップ１００２）。計測値の統計量とは全計測値の平均値や標準偏差値等である。図９の例に平均値９０９、（平均値―標準偏差）９０８、（平均値＋標準偏差）９１０のポイントを示す。この平均値が現状の製造プロセスにおける平均値であり、その平均値から外れるに従って欠陥の可能性が高くなる。
【００５０】
ただし、マスク欠陥等のシステマティック欠陥の場合は、どのパターンにも同じ欠陥が生成されるため、計測データの平均値は設計値から大きく乖離した値になる。このため、閾値生成の前にこの設計値との乖離度を見積もってシステマティック欠陥の有無を判定する（ステップ１００３）。具体的なシステマティック欠陥判定手順を図１２に示す。まず、同パターンＩＤの計測値を全て読み出す（ステップ１２０１）。次に計測値の平均値、標準偏差等の統計量を算出する（ステップ１２０２）。次に設計値や予測値等の基準統計量と計測データからの統計量の差分を算出する（ステップ１２０３）。
【００５１】
図１３は計測データのヒストグラム１３０１と製造プロセスのシミュレーションにより求めた計測予測値のヒストグラム１３０２を示した図である。計測データの平均値１３０３はプロセスシミュレーションによる設計基準値１３０４に対し、大きく乖離している。このような乖離を統計量の差分値と所定の閾値との比較により特定し、システマティック欠陥として判定する（ステップ１２０４）
システマティック欠陥判定後に、例えば（平均値−標準偏差）〜（平均値＋標準偏差）の区間を正常な計測値と判定する閾値を生成する（ステップ１００４）。なお、パターンＩＤによって上記範囲に重み付けした閾値を生成することも可能である（ステップ１００５）。ステップ１００１〜ステップ１００５を対象パターンＩＤ毎に実施し、求めた欠陥判定閾値をメモリに登録する。また、上記閾値範囲の一定の区間９０５，９０７を設け、その部分に相当するパターンは欠陥可能性部位、それ以外の区間９０４，９０６を欠陥部位として識別するような閾値設定もありうる。このような閾値生成を全パターンＩＤについて行い、計測参照テーブルに登録する（ステップ１０６）。
【００５２】
なお、ＩＤを元に集計された統計値は、過去のデータであり、この統計値に基づいて求められる閾値は、これから行われる製造ばらつきの抑制作業の目標値としては低い場合が考えられる。よって、（平均値−標準偏差）〜（平均値＋標準偏差）より狭くなるように所定の係数を乗算して許容範囲を設定するようにしても良い。
【００５３】
次に欠陥の判定手順を図１（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。最初に計測参照テーブルを読み出す（ステップ１０７）。次に計測参照テーブルからパターンＩＤの閾値を読み出す（ステップ１０８）。同一のパターンＩＤの計測値を順次読み出して（ステップ１０９）、閾値との比較によって欠陥を判定し、検査座標とともにメモリに登録する（ステップ１１０）。以上のステップ１０８〜ステップ１１０をパターンＩＤ内の全ての計測データに対し実施する（ステップ１１１）。この手順を計測参照テーブル内の全パターンＩＤの計測データについて実施する（ステップ１１２）。
【００５４】
以上により、回路の部位によって異なる製造ばらつきを許容した欠陥検査を行う。
【００５５】
次に欠陥検査に有効なＧＵＩを説明する。このＧＵＩを通じてユーザに検査パラメータを設定させることもできるし、ユーザが欠陥検査結果を確認することもできる。図１４がＧＵＩの例である。このＧＵＩ１４０１にはパターンＩＤを示すウィンドウ１４０２、その詳細情報を示すウィンドウ１４０３、そのパターンＩＤに対応する計測値のヒストグラムを示すウィンドウ１４０４、ウエハ上の検査座標１４０８をビジュアル化したウィンドウ１４０５、チップやショット内の欠陥と判定された座標１４０９、欠陥可能性があると判定された検査座標１４１０を示すウィンドウ、検査対象パターン１４１４や設計パターン１４１１、計測単位エリア１４１２を示すウィンドウ１４０７で構成されており、検査座標や、パターンの撮影画像、設計パターン、計測参照テーブル、欠陥判定結果に基づきディスプレイに表示する。このＧＵＩプログラムはＣＰＵの実行プログラムとして起動する。また、欠陥判定のための閾値による重み１４１７や、閾値を調整するスライダ１４１５、パターンＩＤの切り替え等はユーザの指定が可能である。
【００５６】
このようなＧＵＩを活用することで、ユーザが欠陥判定結果を容易に確認することができる。
【００５７】
また、図１５のように欠陥と判定された数が多い順にパターンＩＤをランキングとしてＧＵＩに表示することで、ユーザが危険な欠陥部位を容易に確認することもできる。
【００５８】
以上のようなパターンの欠陥判定等は、専用のハードウェアによって実行するようにしても良いし、汎用のコンピューターに上述するような処理を実行させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５９】
２０１・・・ＳＥＭ，２０２・・・電子線，２０３・・・試料，２０４・・・二次電子検出器，２０５・・・反射電子検出器１，２０６・・・反射電子検出器２，２０７・・・Ａ／Ｄ変換器，２０８・・・メモリ，２０９・・・ＣＰＵ，２１０・・・ハードウェア，２１１・・・表示手段，２１２・・・レシピ生成システム，２１３・・・設計データ、２１４…制御装置、３０１・・・設計パターン，３０２・・・検査対象の複数のパターン、３０３・・・製造ばらつき１、３０４・・・製造ばらつき２、３０５・・・欠陥１、３０６・・・欠陥２、４０１…設計パターン１、４０２…設計パターン２、４０３・・・検査座標１、４０４・・・検査座標２、４０５・・・検査座標３、６０１・・・計測単位エリア、６０２・・・寸法計測部位、６０３・・・計測単位エリア、６０４・・・設計パターン、６０５・・・設計パターンと検査パターンの誤差量、６０６・・・計測単位エリア、６０７・・・パターンにフィッティングされた円、６０８・・・計測単位エリア、６０９・・・ホールの長径、６１０・・・ホールの短径、９０１・・・閾値内（正常）、９０２・・・閾値外（欠陥）、９０３・・・閾値外（欠陥）、９０４・・・欠陥エリア（下限）、９０５・・・欠陥可能性エリア（下限）、９０６・・・欠陥エリア（上限）、９０７・・・欠陥可能性エリア（上限）、９０８・・・欠陥判定閾値（下限）、９０９・・・計測データの平均値、９１０・・・欠陥判定閾値（上限）、１３０１・・・計測データのヒストグラム、１３０２・・・プロセスシミュレーション等による推定ヒストグラム、１３０３・・計測データの平均値、１３０４・・・推定ヒストグラムの平均値、１３０５・・・推定ヒストグラムの分布範囲、１４０１・・・ＧＵＩ画面、１４０２・・・パターンＩＤウィンドウ、１４０３・・・パターンＩＤ詳細データウィンドウ、１４０４・・・計測データヒストグラムウィンドウ、１４０５・・・ウエハマップウィンドウ、１４０６・・・チップマップウィンドウ、１４０７・・・検査パターンウィンドウ、１６０１…走査電子顕微鏡本体、１６０２…走査偏向器、１６０３…検出器、１６０４…制御装置、１６０５…演算処理装置、１６０６…レシピ実行部、１６０７…画像処理部、１６０８…画像積算部、１６０９…メモリ、１６１０…マッチング処理部、１６１１…輪郭線抽出部、１６１２…計測参照テーブル生成部、１６１３…計測部、１６１４…欠陥判定閾値生成部、１６１５…欠陥判定部、１６１６…設計データ格納部、１６１７…入出力装置、１６１８・・・設計装置、１８０１…ラインパターン、１８０２…ホワイトバンド、１８０３・・・第１の輪郭線、１８０４〜９０６・・・輝度分布取得領域、１８０７〜９０９・・・第１の輪郭線に対し垂直な方向の輝度分布
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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