(57)【要約】【課題】検査対象パターン画像と容易に取得できる情報のみを使ってコンタクトホール、ラインアンドスペースパターンを検査できるようにする方法を提供する。【解決手段】本方法は、前記検査対象パターン画像から検査対象パターンの重心、幅、高さを取得し、得られた前記検査対象パターンの重心、幅、高さから検査対象パターンの一定間隔、幅、高さの平均値を、設計データの情報として取得し前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する工程を含む。【選択図】図５
2018004632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔、同一幅、同一高さを持った検査対象パターンを検査対象パターン画像を使って検査する方法において、
前記検査対象パターン画像から検査対象パターンの重心、幅、高さを取得し、
得られた前記検査対象パターンの重心、幅、高さから検査対象パターンの一定間隔、幅、高さの平均値を、設計データの情報として取得し
前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターンは、検査対象パターン、または島パターンであることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターンの重心、幅、高さを取得するときに２値化画の輪郭を使用することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項４】
請求項１に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターンの重心を配列方向に投影して得られた位置を使って前記検査対象パターンの一定間隔を求めることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項５】
請求項１に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターンの検査に使用する測定値として、
(i)設計データの長方形の重心の位置、幅、高さと、検査対象パターンの前記の値
(ii)設計データの長方形の内接楕円の周長と、検査対象パターンの輪郭の周長
(iii)設計データの長方形の内接円の周長と、検査対象パターンの輪郭の周長
(iv)設計データの長方形の内接楕円の以下の項目
(a)面積
(b)長径と短径
(c)長軸の方向
と、設計データの情報に対応する検査対象パターン画像から得られた検査対象パターンの輪郭を最小二乗法で近似して得られた楕円の前記の値
(v)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られたコンタクトホールの輪郭を最小二乗法で近似して得られた円の前記の値
(vi)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られた検査対象パターンの輪郭の最大空円の前記の値
(vii)設計データの長方形の幅、高さと、検査対象パターンの輪郭の任意方向最小外接長方形の長辺の長さ、短辺の長さ
の内、少なくとも一つの項目を使用することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項６】
請求項１に記載のパターン検査方法において、検査領域を同一の一定間隔、同一幅、同一高さを持つ領域に分割して、分割された領域ごとに前記検査対象パターンを検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項７】
請求項１に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターン画像以外のリファレンス画像から設計データの情報を取得することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターン画像と複数の前記リファレンス画像から得られた設計データの情報を使って検査結果を得て、検査結果の統計量を検査結果として使うことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項９】
請求項７に記載のパターン検査方法において、複数の前記リファレンス画像から複数の設計データの情報を得て、複数の設計データの情報の統計量を設計データの情報として使うことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１０】
検査対象である同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンを検査対象パターン画像を使って検査する方法において、
検査対象パターン画像のライン部分とスペース部分を認識し、
ライン部分から得られた線幅の平均値とスペース部分から得られた線幅とスペース幅の平均値を設計データの線幅とスペース幅とし、
前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のパターン検査方法において、ライン部分とスペース部分を、
(i)同じラインの配置方向の座標を持つ検査対象パターン画像の画素の値を加算して得られた一次元データ
(ii)同じラインの配置方向の座標を持つ検査対象パターン画像から得られたエッジ情報を加算して得られた一次元データ
のいずれか一つを使用して認識することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターンの検査に使用する測定値として、
(i)ショートオープンの検出
(ii)許容変形量を越えた線幅の検出
(iii)許容変形量を越えたスペース幅の検出
(iv)ラインエッジラフネス、ラインウィズスラフネスの検出
の内、少なくとも一つを使用することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のパターン検査方法において、前記線幅もしくスペース幅が変わる所で領域を分割して、得られた領域ごとに前記検査対象パターンを検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターン画像以外のリファレンス画像から設計データの情報を取得することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のパターン検査方法において、前記検査対象パターン画像と複数の前記リファレンス画像から得られた設計データの情報を使って検査結果を得て、検査結果の統計量を検査結果として使うことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載のパターン検査方法において、複数の前記リファレンス画像から設計データの情報を得て、設計データの情報の統計量を使って、検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１７】
一定間隔、同一幅、同一高さを持った検査対象パターンを検査対象パターン画像を使って検査する装置において、
前記検査対象パターン画像を生成する画像生成装置と、
前記検査対象パターン画像から検査対象パターンの重心、幅、高さを取得し、
得られた前記検査対象パターンの重心、幅、高さから検査対象パターンの一定間隔、幅、高さの平均値を、設計データの情報として取得し、
前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する主制御部を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１８】
検査対象である同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンを検査対象パターン画像を使って検査する装置において、
前記検査対象パターン画像を生成する画像生成装置と、
検査対象パターン画像のライン部分とスペース部分を認識し、
ライン部分から得られた線幅の平均値とスペース部分から得られた線幅とスペース幅の平均値を設計データの線幅とスペース幅とし、
前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する主制御部を備えた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、パターン検査方法およびパターン検査装置に関し、より具体的には、例えば、設計データに基づき製造された、半導体集積回路（ＬＳＩ）やホトマスク（レチクル）などの微細なパターンを検査するためのパターン検査方法およびパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ上の半導体集積回路の検査対象パターンの検査には、ダイ・ツー・データベース比較と呼ばれる検査方法が使用されている。この方法は、設計データのエッジと、検査対象パターン画像から得られたエッジを比較して検査対象パターンを検査するする方法である。当該技術は、たとえば米国特許第６８６８１７５号（特許文献１）“Pattern inspection apparatus, pattern inspection method, and recording medium”に記載されている。
【０００３】
設計データがない場合にダイ・ツー・データベース比較方法を使用するために、設計データに相当する情報を生成して検査対象パターンを検査する。同一の一定間隔、同一幅、同一高さを持ったコンタクトホールの場合は、その間隔と、コンタクトホールの幅、高さを設計データなどから入手するか、検査対象パターン画像のコンタクトホールを測長して得る。次に、得られた間隔で配置された得られたコンタクトホールの幅、高さを持った長方形を配置した形状を表す線分情報を作成して設計データとして使用する。
【０００４】
同様に、ラインアンドスペースパターンの場合は、線幅とスペース幅を設計データなどから入手するか、検査対象パターン画像のラインアンドスペースパターンを測長して得る。次に、得られた線幅とスペース幅を持つように長方形を配置した形状を表す線分情報を設計データとして使用する。
【０００５】
検査対象パターン画像のコンタクトホールが同一の一定間隔、同一幅、同一高さを持っている場合は、前述の方法が使用できる。しかし、コンタクトホールの間隔もしくは幅、高さが検査対象パターン画像の位置で異なる場合、または、配列の境界が検査対象パターン画像に含まれる場合に、前述の方法を使用すると検出すべきでない欠陥が得られる。同様に、ラインアンドスペースパターンの線幅もしくはスペース幅の間隔が検査対象パターン画像の位置で異なる場合に検出すべきでない欠陥が得られる。
【０００６】
図１は、コンタクトホールの間隔が検査対象パターン画像の位置で異なる場合に、検出すべきではない欠陥が得られる例を示す模式図である。破線の円101は、検査対象パターン画像にある同一の一定間隔、同一幅、同一高さを持つコンタクトホールである。実線の円102は、検査対象パターン画像にある同一の一定間隔、同一幅、同一高さごとに形成されたコンタクトホールを表している。破線の円101の一定間隔と実線の円102の一定間隔は異なる。点線の長方形103は、破線円101、実線の円102と同じ幅、高さを持った長方形で実線の円102と同じ一定間隔を持っている。長方形103を設計データとして使用する。円101と長方形103がずれているので、円101と長方形103が一致しない場所から欠陥が得られる。
【０００７】
図２は、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅が検査対象パターン画像の位置で異なる場合に欠陥ではない欠陥が検出される例を示す模式図である。ラインアンドスペースパターンのライン部分は、一般に検査対象パターン画像より大きいので、検査対象パターン画像のラインアンドスペースパターンは検査対象パターン画像の大きさで切りだされて長方形として得られる。同様に、ラインアンドスペースパターンに対応する設計データは検査対象パターン画像の大きさで切りだされて長方形になる。
【０００８】
破線の長方形201は、検査対象パターン画像にあるラインアンドスペースパターンのライン部分を表し、実線の長方形202は、検査対象パターン画像にある同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンのライン部分を表している。破線の長方形201の線幅と実線の長方形202の線幅は異なっている。点線の長方形203は、長方形202の線幅とスペース幅を持った長方形であり、設計データとして使用する線分情報である。破線の長方形201と点線の長方形203が一致しないので、破線の長方形201と点線の長方形203が一致しない場所から欠陥が得られる。
【０００９】
この対策として、コンタクトホールの間隔もしくは幅、高さが検査対象パターン画像の位置で異なる場合、または、配列の境界が検査対象パターン画像に含まれる場合に、これらの形状を表す情報を付加するが、複雑な設計データの場合は、時間を要する作業になり実用的ではない。ラインアンドスペースパターンの線幅もしくはスペース幅の間隔が検査対象パターン画像の位置で異なる場合も同じ問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６８６８１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、検査対象パターン画像と容易に取得できる情報のみを使って、前述のコンタクトホール、ラインアンドスペースパターンを検査できるようにすることである。前記情報として、検査対象パターンがコンタクトホール、ラインアンドスペースパターンの区別が必要である。コンタクトホールの間隔、幅、高さの候補、または、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅の候補が使えれば、より厳密な検査が可能になるが必ずしも必要としない。
【００１２】
検査対象パターン画像に後述の条件を課して処理を単純化し、欠陥の誤検出率が少ない検査をする。コンタクトホールの検査対象パターン画像の条件として、コンタクトホールの内部が、コンタクトホールの外部より暗いことが課せられる。この画像から得た２値化画像を使ってコンタクトホールの輪郭が取得できる。前述の条件を使えば、テンプレート画像を使わずに、コンタクトホールが認識できる。
【００１３】
以下の要件を満せば、前述の条件を満足する画像を得ることができる。
（１）撮像装置としてＣＤ−ＳＥＭ(Critical Dimension Scanning Electron Microscope)などの電子顕微鏡を使用すること。
（２）検査対象パターンであるコンタクトホールの直径が電子顕微鏡の電子線スポットの直径の数十倍以下であること。
【００１４】
ラインアンドスペースパターンの検査対象パターン画像の条件として、ラインアンドスペースパターンの検査対象パターン画像のライン部分がスペース部分より明るい画像であることが課せられる。この画像から得た２値化画像を使ってライン部分の輪郭が取得可能になる。この条件を課して、テンプレート画像を使わずに、ライン部分を認識する。
【００１５】
前述の条件を満足するには、前述の（２）に代わって以下の（３）の要件を満たす必要がある。
（３）電子顕微鏡の加速電圧等を調整しスペース部分がライン部分より明るい検査対象パターン画像にすること。
加速電圧を数百ボルトにするとエッジのみが明るい検査対象パターン画像が得られるが、加速電圧をそれ以上に高くすると材質の違いがコントラストになり、ライン部分とスペース部分にコントラストが付く検査対象パターン画像が得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施形態では、一定間隔、同一幅、同一高さを持った検査対象パターンを検査対象パターン画像を使って検査する方法において、前記検査対象パターン画像から検査対象パターンの重心、幅、高さを取得し、得られた前記検査対象パターンの重心、幅、高さから検査対象パターンの一定間隔、幅、高さの平均値を、設計データの情報として取得し前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する方法が提供される。
一実施形態では、前記検査対象パターンは、検査対象パターン、または島パターンであることを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターンの重心、幅、高さを取得するときに２値化画の輪郭を使用することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターンの重心を配列方向に投影して得られた位置を使って前記検査対象パターンの一定間隔を求めることを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターンの検査に使用する測定値として、
(i)設計データの長方形の重心の位置、幅、高さと、検査対象パターンの前記の値
(ii)設計データの長方形の内接楕円の周長と、検査対象パターンの輪郭の周長
(iii)設計データの長方形の内接円の周長と、検査対象パターンの輪郭の周長
(iv)設計データの長方形の内接楕円の以下の項目
(a)面積
(b)長径と短径
(c)長軸の方向
と、設計データの情報に対応する検査対象パターン画像から得られた検査対象パターンの輪郭を最小二乗法で近似して得られた楕円の前記の値
(v)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られたコンタクトホールの輪郭を最小二乗法で近似して得られた円の前記の値
(vi)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られた検査対象パターンの輪郭の最大空円の前記の値
(vii)設計データの長方形の幅、高さと、検査対象パターンの輪郭の任意方向最小外接長方形の長辺の長さ、短辺の長さ
の内、少なくとも一つの項目を使用することを特徴とする。
一実施形態では、検査領域を同一の一定間隔、同一幅、同一高さを持つ領域に分割して、分割された領域ごとに前記検査対象パターンを検査することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターン画像以外のリファレンス画像から設計データの情報を取得することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターン画像と複数の前記リファレンス画像から得られた設計データの情報を使って検査結果を得て、検査結果の統計量を検査結果として使うことを特徴とする。
一実施形態では、複数の前記リファレンス画像から複数の設計データの情報を得て、複数の設計データの情報の統計量を設計データの情報として使うことを特徴とする。
【００１７】
一実施形態では、検査対象である同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンを検査対象パターン画像を使って検査する方法において、検査対象パターン画像のライン部分とスペース部分を認識し、ライン部分から得られた線幅の平均値とスペース部分から得られた線幅とスペース幅の平均値を設計データの線幅とスペース幅とし、前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する方法が提供される。
一実施形態では、ライン部分とスペース部分を、
(i)同じラインの配置方向の座標を持つ検査対象パターン画像の画素の値を加算して得られた一次元データ
(ii)同じラインの配置方向の座標を持つ検査対象パターン画像から得られたエッジ情報を加算して得られた一次元データ
のいずれか一つを使用して認識することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターンの検査に使用する測定値として、
(i)ショートオープンの検出
(ii)許容変形量を越えた線幅の検出
(iii)許容変形量を越えたスペース幅の検出
(iv)ラインエッジラフネス、ラインウィズスラフネスの検出
の内、少なくとも一つを使用することを特徴とする。
一実施形態では、前記線幅もしくスペース幅が変わる所で領域を分割して、得られた領域ごとに前記検査対象パターンを検査することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターン画像以外のリファレンス画像から設計データの情報を取得することを特徴とする。
一実施形態では、前記検査対象パターン画像と複数の前記リファレンス画像から得られた設計データの情報を使って検査結果を得て、検査結果の統計量を検査結果として使うことを特徴とする。
一実施形態では、複数の前記リファレンス画像から設計データの情報を得て、設計データの情報の統計量を使って、検査することを特徴とする。
【００１８】
一実施形態では、一定間隔、同一幅、同一高さを持った検査対象パターンを検査対象パターン画像を使って検査する装置において、前記検査対象パターン画像を生成する画像生成装置と、前記検査対象パターン画像から検査対象パターンの重心、幅、高さを取得し、得られた前記検査対象パターンの重心、幅、高さから検査対象パターンの一定間隔、幅、高さの平均値を、設計データの情報として取得し、前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する主制御部を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。
一実施形態では、検査対象である同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンを検査対象パターン画像を使って検査する装置において、前記検査対象パターン画像を生成する画像生成装置と、検査対象パターン画像のライン部分とスペース部分を認識し、ライン部分から得られた線幅の平均値とスペース部分から得られた線幅とスペース幅の平均値を設計データの線幅とスペース幅とし、前記設計データの情報と検査対象パターン画像のエッジを使って検査対象パターンを検査する主制御部を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の上述した実施形態によれば、設計データやテンプレート画像を使用せずに同じ間隔・幅、高さを持ったコンタクトホール、同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンの検査対象パターン画像から、ダイ・ツー・データベース比較方法で得られる検査結果と同等の検査結果を得ることができる。
コンタクトホールの間隔・幅、高さが変化する場所が特定でき、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅の間隔が変化する場所が特定できる。また、ダイ・ツー・データベース比較で行っている設計データと検査対象パターン画像のマッチングが、検査対象パターン画像から設計データを推定する方法に代わる。これらの結果として、処理が単純になり、マッチングエラーなどに起因する欠陥の誤検出を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、コンタクトホールの間隔が途中で変わる場合に欠陥ではない欠陥が検出される例を示す模式図である。
【図２】図２は、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅の間隔が異なる場合に欠陥ではない欠陥が検出される例を示す模式図である。
【図３】図３は、パターン検査装置の一実施形態を示す模式図である。
【図４】図４は、パターン検査装置の画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。
【図５】図５は、コンタクトホールの間隔・幅、高さを求める方法を示す模式図である。
【図６】図６は、コンタクトホールに対応する設計データの情報の例を示す模式図である。
【図７】図７は、３つの間隔を持ったコンタクトホールが存在する領域の例を示す模式図である。
【図８】図８は、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅を求める方法を示す模式図である。
【図９】図９は、ラインショート、ラインオープンがあるラインアンドスペースパターンの例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、同じ線幅とスペース幅を持ったラインアンドスペースパターンに対応する設計データの情報の例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、検査対象パターン画像からエッジを検出して、得られたエッジ情報をパターン方向に投影した一次元データを使用して、ライン部分を認識する方法を示す模式図である。
【図１２】図１２は、検査対象パターン画像とリファレンス画像を使った検査方法を示す模式図である。
【図１３】図１３は、検査対象パターン画像とリファレンス画像を使った別の検査方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳しく説明する。
図３は、パターン検査装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態におけるパターン検査装置は、主制御部１、記憶装置２、入出力制御部３、入力装置４、表示装置５、印刷装置６、および画像生成装置７を備える。
【００２２】
主制御部１はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等により構成され、装置全体を統括的に制御する。主制御部１には記憶装置２が接続されている。記憶装置２は、ハードディスク、フレキシブルディスク、光ディスク等の形態をとることができる。また、主制御部１には、入出力制御部３を介して、キーボード、マウス等の入力装置４、入力データ、計算結果等を表示するディスプレイ等の表示装置５、および検査結果等を印刷するプリンタ等の印刷装置６が接続されている。
【００２３】
主制御部１は、ＯＳ（Operating  System）等の制御プログラム、パターン検査のためのプログラム、および所要データ等を格納するための内部メモリ（内部記憶装置）を有し、これらプログラム等によりパターン検査を実現している。これらのプログラムは、フレキシブルディスク、光ディスク等に記憶しておき、実行前にメモリ、ハードディスク等に読み込ませて実行されるようにすることができる。
【００２４】
図４は、パターン検査装置の画像生成装置７の一実施形態を示す模式図である。図４に示すように、画像生成装置７は、照射系装置１０と試料室２０と２次電子検出器３０とから構成されている。本実施形態では、画像生成装置７は、走査型電子顕微鏡である。
【００２５】
照射系装置１０は、電子銃１１と、電子銃１１から放出された１次電子を集束する集束レンズ１２と、電子線（荷電粒子線）を，Ｘ方向，Ｙ方向に偏向するＸ偏向器１３およびＹ偏向器１４と、対物レンズ１５とから構成されている。試料室２０はＸ方向，Ｙ方向に可動のＸＹステージ２１を備えている。試料室２０にはウェーハ搬送装置４０によって試料であるウェーハＷが搬出入されるようになっている。
【００２６】
照射系装置１０においては、電子銃１１から放出された１次電子は集束レンズ１２で集束された後に、Ｘ偏向器１３およびＹ偏向器１４で偏向されつつ対物レンズ１５により集束されて試料であるウェーハＷの表面に照射される。
【００２７】
ウェーハＷに１次電子が照射されるとウェーハＷからは２次電子が放出され、２次電子は２次電子検出器３０により検出される。集束レンズ１２および対物レンズ１５はレンズ制御装置１６に接続され、このレンズ制御装置１６は制御コンピュータ５０に接続されている。２次電子検出器３０は画像取得装置１７に接続され、この画像取得装置１７も同様に制御コンピュータ５０に接続されている。２次電子検出器３０で検出された２次電子強度が画像取得装置１７によって検査対象パターン画像に変換される。歪みの無い最大の検査対象パターン画像を取得できる１次電子の照射領域を視野と定義する。
【００２８】
前記Ｘ偏向器１３およびＹ偏向器１４は、偏向制御装置１８に接続され、この偏向制御装置１８も同様に制御コンピュータ５０に接続されている。ＸＹステージ２１は、ＸＹステージ制御装置２２に接続され、このＸＹステージ制御装置２２も同様に制御コンピュータ５０に接続されている。またウェーハ搬送装置４０も同様に制御コンピュータ５０に接続されている。制御コンピュータ５０は、操作コンピュータ６０に接続されている。
【００２９】
次に、パターン検査方法の一実施形態について説明する。
・コンタクトホールの場合
図５は、コンタクトホールの一定間隔、同一幅、同一高さを求める方法を示す模式図である。破線の円と実線の円は、図１のコンタクトホール101、102と同じである。
本実施形態では、コンタクトホール101、102がX方向、Y方向に一定間隔で配置している。
【００３０】
点で示された重心301は、コンタクトホール101の重心である。重心は以下の手順で取得される。
検査対象パターン画像を２値化し２値化画像を追跡して輪郭を取得する。追跡の方法としてFreemanのChain Codeを使用することができる。得られた輪郭は、コンタクトホールのエッジを頂点とする多角形である。輪郭多角形の重心を重心301として得る。他の方法として、２値化画像をラベリングして得られた画素から重心301を取得してもよい。重心を求めるときに得られた輪郭からコンタクトホール101、102の幅、高さも同時に求める。
同様に、図１の実線のコンタクトホール102の重心302、幅、高さを求める。
【００３１】
点で示されたX軸の位置311は、複数の重心301をX軸に投影して得られた位置である。X軸の位置312は、複数の重心302をX軸に投影した位置である。同様に、Y軸の位置321は、複数の重心301をY軸に投影した位置である。Y軸の位置322は、複数の重心302をY軸に投影した位置である。X軸の位置330は、X軸の位置311を拡大して表示した位置である。X軸の位置330には、６つのX軸の位置311がある。
【００３２】
X方向の間隔を以下の手順で求める。
ステップ１：コンタクトホールの検査対象パターン画像にラインパターン、欠陥などが存在しうる場合は、以下の処理をする。コンタクトホールと認識する検査対象パターンの幅、高さの範囲を予め指定しておき、輪郭から得られた幅、高さが指定された範囲外であればコンタクトホールとて認識しない。幅、高さの範囲の代わりに面積の範囲を使用してもよい。
【００３３】
ステップ２：X軸の位置330の一番左から右方向にX軸の位置を探していく。得られたX軸の位置がX軸の位置330の一番左から予め決められた許容量δ未満ならX軸の位置の組みとして登録する。許容量δは、コンタクトホールの重心の許容ずれ量程度とする。本実施形態ではX軸の位置330の一番左から6番目までのX軸の位置がX軸の位置の組みとして登録される。7番目以降のX軸の位置は異なるX軸の位置の組みとして登録される。この場合は、X軸の位置330の一番左の代わりに、7番目のX軸の位置が使われる。
【００３４】
得られた位置の組みにある位置の平均位置を求める。得られた平均位置をgx[i]とする。本実施形態では、インデックスiは０から９までの整数である。最初のX軸の位置の平均位置gx[0]はX軸の位置311の近くにある。X軸の位置の平均位置gx[4]はX軸の位置312の近くにある。
【００３５】
ステップ３：前述のステップ１で説明した場合と同じ場合は、平均位置を求めるときに使用したX軸の位置の個数に制限を設ける。一般に、複数の欠陥がX座標の許容量δ未満の範囲に存在することはないので、使用したX軸の位置の個数が１なら、平均位置を求めるときに使用した検査対象パターンはコンタクトホールと認識しない。安全率を考慮して２程度にしても良い。
【００３６】
ステップ４：得られた平均位置と次の平均位置から間隔(gx[i+1] - gx[i]), i=0〜8を求める。間隔の違いが許容量δ未満の間隔を間隔の組に登録する。本実施形態では、間隔(gx[1] - gx[0]), (gx[2] - gx[1]), (gx[3] - gx[2])が間隔の組の一つになる。また、間隔(gx[5] - gx[4]), (gx[6] - gx[5]), (gx[7] - gx[6]), (gx[8] - gx[7]), (gx[9] - gx[8])が他の間隔の組になる。
【００３７】
ステップ５：一つの間隔の組の平均位置gxから、一定間隔pxと開始座標sxを次の式で求める。
【数１】
2018004632.tif 000003
istartは、得られた間隔の組の中の平均位置gxが最初に得られたときに使われたインデックスであり、iendは、最終に得られたときに使われたインデックスである。得られた一定間隔pxと開始座標sxは、設計データとして使われる。一定間隔pxは、間隔の組の間隔の平均値である。
【００３８】
例として、一定間隔を持つ平均位置のインデックスistart=0、iend=3であるgx[0]からgx[3]の座標値を使ってX方向の一定間隔pxと開始座標sxを求める。
【数２】
2018004632.tif 000004
開始座標sxはX軸の位置311の近くにある。
【００３９】
ステップ６：次に、Y方向の一定間隔を前述のステップ２からステップ５で求める。ここでは、前記ステップの中のX軸をY軸に換える。本実施形態では、異なる２つのY方向の一定間隔が存在している。単純に前記ステップを使うと一定間隔が求められない。この問題を解決するために、検査領域を一定間隔、同一幅、同一高さを持つ領域に分割して、分割された領域ごとに前記ステップを使って検査する。
【００４０】
逆に、X方向に複数の一定間隔が存在していると、前記と同様に一定間隔が得られない。この問題を解決するために、X方向の一定間隔、Y方向の一定間隔のどちらを先に得るか決める。X方向の間隔の組の数、Y方向の間隔の組の数を求める。X方向の間隔の組がY方向の間隔間隔の組の数より小さい場合は、X方向を先に一定間隔を得る方向にする。そうでなければ、Y方向を先に一定間隔を得る方向にする。
【００４１】
ステップ７：輪郭を得たときに得られた幅、高さの平均値を、設計データの幅、高さとして使用する。
図６は、コンタクトホールの設計データの例を示す模式図である。図６には、設計データである長方形401、402と、設計データに対応する検査対象パターン画像のコンタクトホール101、102が示されている。
【００４２】
ステップ８：得られた設計データと検査対象パターン画像のエッジ情報から得られた輪郭を使ってダイ・ツー・データベース比較方法で使用する検査を実施する。以下の測定値が検査に使用される。
(i)設計データの長方形の重心の位置、幅、高さと、コンタクトホールの前記の値
(ii)設計データの長方形の内接楕円の周長と、コンタクトホールの輪郭の周長
(iii)設計データの長方形の内接円の周長と、コンタクトホールの輪郭の周長
(iv)設計データの長方形の内接楕円の以下の項目
(a)面積
(b)長径と短径
(c)長軸の方向
と、設計データの情報に対応する検査対象パターン画像から得られたコンタクトホールの輪郭を最小二乗法で近似して得られた楕円の前記の値
(v)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られたコンタクトホールの輪郭を最小二乗法で近似して得られた円の前記の値
(vi)設計データの長方形の内接円の半径もしくは面積と、検査対象パターン画像から得られたコンタクトホールの輪郭の最大空円の前記の値
(vii)設計データの長方形の幅、高さと、コンタクトホールの輪郭の任意方向最小外接長方形の長辺の長さ、短辺の長さ
【００４３】
ステップ９：コンタクトホールに対応する長方形の幅、高さに、必要に応じて以下の処理を追加する。
(i)輪郭から得られた幅、高さのいずれかの分布が局在していない場合は、前記分布を層別してから、層ごとに幅、高さのいずれかの平均値を求める。
(ii)設計データが正方形であることが既知である場合は、正方形の一辺の長さを使用する。
(iii)得られた幅、高さに他の方法で得られた量を加えて補正する。
ステップ１０：終了
【００４４】
X方向に異なる間隔があり、Y方向にも異なる間隔がある場合は、検査領域を同一の一定間隔を持った領域に分割してから、分割した領域ごとにX方向の間隔とY方向の一定間隔を求める。この処理は、前述の１次元処理を以下の２次元処理に拡張したものである。図７は、同一の一定間隔を持ったコンタクトホールが存在する領域が３つある例を示す模式図である。図７には、図５になかった一点鎖線で示したコンタクトホールが図示されている。一定間隔を持ったコンタクトホールが存在する領域を以下の手順で得る。
【００４５】
(i)コンタクトホールごとに隣り合うコンタクトホール間のX方向、Y方向の間隔を求める。コンタクトホールまでのX方向の間隔を求めるときにコンタクトホールがY方向に許容量δずれていてもよい。同様にY方向の間隔も処理する。
【００４６】
(ii)X座標の負の方向の間隔と正の方向の間隔の差の絶対値が許容量δ以上の場合は、一定間隔を持つコンタクトホールの領域の境界と判断される。Y座標の境界も同様に決められる。
矢印501が示す間隔は、一点鎖線で示されたコンタクトホールのX方向の間隔である。矢印502の位置から許容量δ未満下の位置に、コンタクトホールがある。しかし、矢印502が示す間隔と矢印501が示す間隔の差が許容量δ以上大きいので、矢印502の部分は一定間隔を持つコンタクトホールの領域の境界である。
矢印503が示す間隔は実線で示されたコンタクトホールのY方向の間隔として扱われるが、矢印504で示した方向には隣り合うコンタクトホールが見つからないので、矢印504の部分は一定間隔を持つコンタクトホールの領域の境界として扱われる。
【００４７】
(iii)隣り合うコンタクトホールまでのX方向、Y方向の間隔が等しいコンタクトホールを含む領域を求める。矢印502、504以外の矢印で示した間隔は、実線、点線もしくは１点鎖線で示されたコンタクトホールの一定間隔である。
【００４８】
コンタクトホールが傾斜した方向に配置している場合は、自己相関法などで傾斜方向を得て、得られた方向とそれに垂直の方向を、以上の実施形態で使用したX方向、Y方向の代わりに使用すれば良い。
【００４９】
コンタクトホールから得られる輪郭情報の精度を向上する以下の方法が使用できる。
（１）コンタクトホールの近傍の検査対象パターン画像を２値化し、輪郭を再度取得してコンタクトホールの間隔、幅、高さの精度を向上する。
【００５０】
（２）ダイ・ツー・データベース比較方法で使用するプロファイルを使ったエッジ検出で得られたエッジをつなげて輪郭を取得してコンタクトホールの間隔、幅、高さの精度を向上する。エッジは、ピクセルごとに開始点（サブピクセル精度）、方向、および強度の情報を有するベクトルで表現される。
（３）コンタクトホールの間隔、幅、高さの選択肢が予め分かっている場合は、得られた値に最も近い選択肢を使用する。
【００５１】
検査対象パターン画像に一定間隔、同一幅、同一高さを持つコンタクトホールがない場合は、後述の他の実施形態の方法を使って検査する。
本実施形態では、コンタクトホールの内部がパターンの外部に対して暗い検査対象パターン画像を使って検査方法を説明したが、島パターンなどパターンの内部が明るい場合でも使用可能である。
【００５２】
・ラインアンドスペースパターンの場合
図８は、ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅を求める方法を示す模式図である。破線で示された長方形601は、図２で破線で示された長方形201を拡大して表示した長方形である。実線で示された長方形602は、図２の実線の長方形202を拡大して表示した長方形である。長方形600,601,602, 603, 604は、検査対象パターン画像にあるライン部分である。
本実施形態では、Y方向のラインアンドスペースパターンがX方向に配置している場合を説明する。
【００５３】
矢印610, 611, 612, 613, 614は、それぞれ、長方形600, 601, 602, 603, 604の線幅を表している。線幅の許容変形量程度の許容量εを予め決定する。線幅を表す矢印612, 613, 614間の違いは、許容量ε未満であるが、線幅を表す矢印611と、線幅を表す矢印612と違いは許容量ε以上である。矢印611, 610についても同様である。
太矢印（thick arrow）631, 632, 633, 634は、ラインアンドスペースパターンのスペース幅を表している。本実施形態では、説明を単純にするために、スペース幅は全て同じ幅とする。
線幅の違いが許容量ε未満であり、スペース幅の違いが許容量ε未満の場合は、これらのライン部分は、同じ線幅とスペース幅を持つラインアンドスペースパターンと判断される。
【００５４】
折れ線621は、同じX座標を持つ検査対象パターン画像の画素の値を加算して得られた一次元データを表わしている。折れ線621を使用して次の手順でライン部分とスペース部分を認識する。
ステップ１：折れ線621に対応する一次元データから２値化用のしきい値を求める。位置625が、しきい値の値に対応する。しきい値より大きな値を持つ１次元データの部分がライン部分であり、そうでなければスペース部分である。
ステップ２：一次元データと等しい位置を得る。一点鎖線622は、得られた位置を通る縦方向の線分である。
ステップ３：一点鎖線622で挟まれた線幅を表す矢印610, 611, 612, 613, 614がある部分が、ライン部分として認識される。
【００５５】
折れ線621を使う理由を以下の項目に列挙する。
（１）２本のラインパターンが部分的に短絡した場合でも、２本のラインパターンとして認識できる。ショートした２本のラインパターンは、２値化画像のトレースでは１つのパターンとして認識される。
図９は、短絡、断線を含むラインアンドスペースパターンの例を示す模式図である。短絡は短絡701で示され、断線は断線702で示されている。折れ線721は、図８の折れ線621に対応する。短絡701は、ラインパターンに比べてかなり小さいので、折れ線721の、スペースに対応する部分711は、短絡701がある場合とない場合で大きく異ならない。
【００５６】
（２）同様に、断線して１本のラインパターンが２本のラインパターンに分離した場合でも、これら２本のラインパターンは１本のラインパターンとして認識できる。断線702で分離された２本のラインパターンは、２値化画像のトレースでは２つのパターンとして認識される。
断線702はラインパターンに比べて小さいので、曲線721の、ラインパターンに対応する部分712は、断線702がある場合とない場合で大きく異ならない。
（３）一次元データは、加算により得られるので、ノイズに対して堅牢である。
【００５７】
線幅とスペース幅を以下の手順で求める。
ステップ１：同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンの開始位置を得るために、一番左のラインパターン600と隣のラインパターン601の線幅の差が許容量ε未満か調べる。この場合は、線幅の差が許容量ε未満ではないので、ラインパターン600とラインパターン601は、同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンとは見なされない。同様に、ラインパターン601とラインパターン602は、同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンとは見なされない。
【００５８】
ステップ２：ラインパターン602と603の線幅の差が許容量ε未満か調べる。この場合は、線幅の差が許容量ε未満なるので、ラインパターン602は、同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンの始まりと見なす。ラインパターン602,603を同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンの組に新規に登録する。
【００５９】
ステップ３：ラインパターン603と604の線幅の差が許容量ε未満か調べる。同様にスペース幅の差が許容量ε未満か調べる。この場合は、線幅とスペース幅とも条件を満足しているので、ラインパターン604をラインパターンの組に登録する。
【００６０】
この処理を繰り返してラインパターンの組を得る。線幅とスペース幅の条件のいずれかを満足しない場合は、ラインパターンの組の追加を終了し、ステップ１に戻り、新しいラインパターンの組を求める。
【００６１】
図１０は、同じ線幅とスペース幅を持ったラインパターンに対応する設計データの例を示す模式図である。長方形800~808は、設計データの情報に含まれるラインパターンを表し、長方形600~608は、検査対象パターン画像のラインパターンを表している。長方形600~604は、図８の長方形600~604と同じである。長方形800と長方形801はそれぞれ単独のラインパターンであり、長方形802から長方形808は、同じ線幅とスペース幅をもったラインパターンである。
検査領域は、線幅、スペース幅が変わる所で領域を分割して、
(i)長方形800が存在する領域、
(ii)長方形801が存在する領域、
(iii)長方形802から長方形808が存在する領域
が得られる。分割された領域ごとに設計データの情報を得て検査する。
【００６２】
ステップ４：得られた設計データと検査対象パターン画像から得られたエッジ情報を使ってダイ・ツー・データベース比較方法で使用する検査を実施する。以下の検査に可能である。
(i)短絡、断線の検出
(ii)許容変形量を越えた線幅の検出
(iii)許容変形量を越えたスペース幅の検出
(iv)ラインエッジラフネス、ラインウィズスラフネスの検出
【００６３】
ラインアンドスペースパターンから得られる輪郭情報の精度を向上する方法として以下の方法が使用できる。
（１）ダイ・ツー・データベース比較方法で使用するラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅を取得する方法の出力を使って線幅とスペース幅を更新する。
（２）ラインアンドスペースパターンの線幅とスペース幅の候補が予め分かっている場合は、得られた値に最も近い選択肢を使用する。
【００６４】
以上の実施形態では、Y方向のラインアンドスペースパターンのラインパターンがX方向に配置している場合を説明した。Y方向に配置している場合も同様に処理すればよい。ラインパターンの配置方向がX方向、Y方向であるか不明な場合は、以下の手順で配置の方向を認識する。
（１）折れ線621と同様の方法で、同じY座標を持つ検査対象パターン画像の画素の値を加算して得られた一次元データを表わす折れ線630を得る。
（２）折れ線621の変化が折れ線630の変化より大きければ、ラインパターンの配置方向はX方向と判断される。そうでなければ、Y方向と判断される。この場合は、折れ線621の変化が折れ線630より大きいのでX方向に配置されていると認識される。変化の大きさは、一次元データの標準偏差や、レンジ等で求める。
【００６５】
ラインアンドスペースパターンのラインパターンが傾斜した方向に配置している場合は、自己相関法などで傾斜方向を得て、得られた方向とそれに垂直の方向を、以上の実施形態で使用したX方向、Y方向の代わりに使用すれば良い。
【００６６】
本実施形態では、検査対象パターン画像の画素の値を加算した一次元データを使用したが、検査対象パターン画像から検出したエッジを情報を加算した一次元データを使用してもよい。
図１１は、検査対象パターン画像からエッジを検出して、得られたエッジ情報を加算した一次元データを使用して、ライン部分を認識する方法を示す模式図である。
【００６７】
X方向Y方向の空間1次微分をSobel operatorで得て、それらの二乗平均平方根をエッジ情報として使用する。エッジ情報は、画素の値と近傍の画素の値の違いを表している。横線部分901は、二乗平均平方根の値が大きな場所である。折れ線902は、同じX座標を持つ二乗平均平方根の値検査対象パターン画像の画素の値を加算して得られた一次元データを表わしている。折れ線902の極大点をライン部分とスペース部分の境界と認識する。隣り合う境界間の部分に存在する画素値が平均画素値より大きい部分をライン部分とし、小さい部分をスペース部分にする。
【００６８】
同じ線幅とスペース幅を持ったライン部分が検査対象パターン画像にない場合は、後述の他の実施形態の方法を使って検査する。
【００６９】
・他の実施形態
ウェーハ上の２つ以上のダイにある同じ形状をしたパターンを検査する場合に、ダイ・ツー・ダイ比較と呼ばれる検査方法が使われている。この方法は、検査対象パターン画像の画素の値とリファレンス画像の画素の値を比較して、欠陥を認識する方法である。リファレンス画像とは検査対象パターン画像を取得した位置と異なる位置にある同じ形状をしたパターンの画像である。
【００７０】
この方法の代わりに、リファレンス画像から設計データの情報を得て、得られた情報を使って検査することができる。検査対象パターン画像に一定間隔、同一幅、同一高さを持つコンタクトホールがない場合、もしくは、同じ線幅とスペース幅を持ったライン部分が検査対象パターン画像にない場合でも、検査が可能になる。
【００７１】
検査方法として以下の２方法のいずれか使用できる。
（１）検査対象パターン画像とリファレンス画像から得られた設計データの情報を使って検査結果を得る。複数のリファレンス画像から検査結果を得て、得られた検査結果を統計量を得るために処理し、得られた統計量を検査結果として使用する。統計量として、平均値、中央値、最小値や最大値などを使用する。中央値を使うと検査結果は飛び値に対して堅牢になる。リファレンス画像を多く使えば、より検査結果が正確になる。
【００７２】
図１２は、検査対象パターン画像とリファレンス画像を使った検査方法を示す模式図である。図１２を使って、コンタクトホールの重心のズレ量を求める例を示す。リファレンス画像1001のコンタクトホール1013から重心・幅、高さを求めて設計データの情報を表す長方形1011を求める。長方形1011に対応する検査対象パターン画像1010のコンタクトホール1021の重心1020を求める。コンタクトホール1013の重心とコンタクトホール1021の重心1020を比較して重心のズレ量S1を得る。同様に、リファレンス画像1002のコンタクトホール1014の重心と、コンタクトホール1021の重心1020とのズレ量S2を得る。得られた重心のズレ量S1、S2の平均値がコンタクトホール1021の重心1020のズレ量になる。リファレンス画像が３枚以上の場合も同様に処理する。
【００７３】
（２）ダイ原点に対して同じ位置にあるコンタクトホールの重心・幅、高さをリファレンス画像から得て、得られた量の統計量を設計データの情報として使用する。
【００７４】
図１３は、検査対象パターン画像とリファレンス画像を使った別の検査方法を示す模式図である。図１３を使って、コンタクトホールの重心のズレ量を求める別の例を示す。リファレンス画像1101のコンタクトホール1113から重心・幅、高さを求めて設計データの情報を表す長方形1111を求める。同様に、リファレンス画像1102のコンタクトホール1114を使って、長方形1112を求める。得られた重心の位置・幅、高さの平均値を持った長方形1130を求める。他のコンタクトホールについても同様の処理をして設計データの情報を表す長方形の集合1120を得る。
長方形1130に対応する検査対象パターン画像1110のコンタクトホール1121から重心1123求める。長方形1130の重心とコンタクトホール1121の重心1123を比較して重心のズレ量を得る。
【００７５】
ラインアンドスペースパターンの場合は、前述の（１）（２）のコンタクトホールの重心・幅、高さの代わりに、線幅とスペース幅が使用される。
【００７６】
パターン検査装置は、上述のようにしてリファレンス画像から得られた設計データの情報を表す長方形を記憶して、ウェーハ上の異なるダイで同じ位置にある同じ形状をしたパターンや、ウェーハ上の異なるショットで同じ位置にある同じ形状をしたパターンなどを検査することができる。
【００７７】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【図１】
2018004632.tif 000005
【図２】
2018004632.tif 000006
【図３】
2018004632.tif 000007
【図４】
2018004632.tif 000008
【図５】
2018004632.tif 000009
【図６】
2018004632.tif 000010
【図７】
2018004632.tif 000011
【図８】
2018004632.tif 000012
【図９】
2018004632.tif 000013
【図１０】
2018004632.tif 000014
【図１１】
2018004632.tif 000015
【図１２】
2018004632.tif 000016
【図１３】
2018004632.tif 000017