(57)【要約】【課題】所望の部分のみの画像データを高速に取得し、検査することにより短時間で効率良い検査を実施可能な外観検査装置を提供する。【解決手段】ＲＯＩ検査機能を備えた外観検査装置において、設定された領域指定条件に基づき、半導体ウェーハ上に配置する走査ストライプの画像から参照画像形成用の画像データを位置合わせ用のマージンを含んで切り出す。切り出された複数枚の画像データを加算平均してＲＯＩ検査用の参照画像を合成する。更に、参照画像用の画像データの切出しの際に所定の禁則条件を設けて、誤判定を防止する。【選択図】  図３
2011158439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査試料上に電子線を走査して二次信号を検出し、当該二次信号から形成される画像データに対して所定参照画像との比較演算処理を実行することにより欠陥を検出する検査装置において、
前記被検査試料上での検査位置情報と前記参照画像の取得位置情報とを設定する設定画面が表示される上位制御装置と、
前記検査位置情報または前記参照画像の取得位置情報をもとに前記被検査試料の画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像手段から出力される検査用画像データと前記参照画像との比較演算処理を行い、前記欠陥を検出する画像処理手段と、
前記画像処理手段は、前記参照画像用の画像データを、前記比較演算に使用する領域の周囲に位置合わせ用のアライメント領域が含まれるように前記画像データから切出す分配制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記分配制御部は、
前記アライメント領域が前記二次信号から形成される画像データの領域からはみ出た場合、当該はみ出た分を画像データが存在する方向にずらして前記切出しを実行することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記分配制御部は、
前記比較演算に使用する領域が前記二次信号から形成される画像データの領域からはみ出た場合、前記参照画像用の画像データの切出し処理を行わないことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記比較演算により欠陥と判定された欠陥の画像を蓄積する画像サーバを備え、
前記上位制御装置は、前記画像サーバに蓄積された複数の参照画像用の画像データから、参照画像を合成し、当該参照画像を記憶することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記被検査試料を移動させる試料ステージと、
当該試料ステージの移動速度を制御するステージ制御手段とを備え、
前記上位制御装置は、
前記検査位置情報を用いて、前記走査が実行される走査領域と前記走査が実行されない走査スキップ領域とを計算し、
前記ステージ制御手段は、
前記試料ステージの移動方向に対する前記走査領域の長さと前記走査スキップ領域の長さとの比に対応して、前記試料ステージの移動速度を制御することを特徴とする電子線装置。
【請求項６】
試料ステージにより被検査試料を連続的に移動させ、当該試料ステージの移動方向と交差する方向に電子線を走査することにより形成される走査ストライプからの二次信号を検出し、当該二次信号から形成される画像データに対して所定参照画像との比較演算処理を実行することにより欠陥を検出する検査装置において、
前記参照画像の取得位置情報と前記走査ストライプ上での検査位置情報とを設定するための設定画面が表示される上位制御装置と、
前記検査位置情報または前記参照画像の取得位置情報をもとに前記被検査試料の画像データを取得する撮像手段と、
前記被検査試料の画像データと前記参照画像との比較演算処理を行い、前記欠陥を検出する画像処理手段とを備え、
前記上位制御装置は、
前記検査位置情報を用いて、前記走査が実行される走査領域と前記走査が実行されない走査スキップ領域とを前記走査ストライプ上に設定し、
前記画像処理手段は、
前記参照画像用の画像データを、前記比較演算に使用する領域の周囲に位置合わせ用のアライメント領域が含まれるように前記画像データから切出す分配制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、
前記分配制御部は、
前記アライメント領域が前記走査領域からはみ出た場合、当該はみ出た分を画像データが存在する方向にずらして前記切出しを実行することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検査装置において、
前記分配制御部は、
前記比較演算に使用する領域が前記走査領域からはみ出た場合、前記参照画像用の画像データの切出し処理を行わないことを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記比較演算により欠陥と判定された欠陥の画像を蓄積する画像サーバを備え、
前記上位制御装置は、前記画像サーバに蓄積された複数の参照画像用の画像データから、参照画像を合成し、当該参照画像を記憶することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイスの半導体基板や液晶ディスプレイの偏向アレイ基板など、回路パターンが形成された基板を検査試料として、電子線を利用して当該基板を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの半導体基板や液晶ディスプレイの偏向アレイ基板などの基板上に微細な回路パターンを積層する際には、積層される各レイヤの形成プロセスで外観検査装置を用いて基板上の異物あるいは回路パターン上の欠陥の有無を検査することが従来から行われている。外観検査の際には、電子顕微鏡や光学式顕微鏡などの撮像装置を用いて検査箇所の画像データを取得し、回路パターンの周期性を利用した前後のパターンの画像比較あるいは適当な参照画像との画像比較を行い、差違がある部分を欠陥として抽出する。
【０００３】
外観検査においては、おおよそ基板一枚あたり１時間程度と、極めて速い検査速度（スループット）が要求されるため、画像比較の際に画素演算を実行する画像処理装置は、複数のプロセッサを備えるのが普通である。画像比較に使用される画像データは撮像手段から連続的に出力され、適当なサイズに分割された後、複数のプロセッサに逐次転送される。これにより並列処理が実行され、検査速度を高めている。
【０００４】
画像比較のために画像データを分割する際には、通常、実際に画像比較に使用する部分（以下、検査画像領域）の他、位置あわせ用のマージンを検査画像領域の周囲に含んだ状態で切出される。つまり、連続的に出力される画像データから、互いにオーバラップする領域を含むように検査画像領域を切出す。例えば、特許文献１には、連続する画像データを複数のプロセッサに分配する際に、切出す領域の前後にオーバラップ領域を含むように画像データを切出すことで、分割境界に検査不可能領域が発生することを防止する発明が開示されている。
【０００５】
上述の通り、外観検査は、基本的には画像同士の比較演算処理により欠陥を検出する。従って、外観検査装置の検査速度は基本的には画像の取得速度、言い換えれば撮像装置が一度に画像化できる面積の大きさによって律速される。一方で、外観検査装置に対するスループットの要求は、基板一枚あたりおおよそ１時間程度と非常に厳しい。そこで、撮像する基板の面積を適当に間引くことにより、検査精度を落とさずに検査時間の低減あるいは検査速度を向上させる手法が各種試みられている。例えば、文献２には、検査領域の設定時にサンプリング率を設定すると、サンプリング率の設定値に応じてチップ内に設定する走査ストライプ本数が自動設定される機能を備えた検査装置が開示されている。ここで走査ストライプとは、試料ステージを連続的に移動させて行う検査方式の場合に形成される電子線の照射領域のことである。連続移動中の検査試料に対し電子線をステージ移動方向と直交する方向に１次元走査させれば、試料上には、ステージ移動方向を長手方向とする帯状の照射領域が形成されることになる。
【０００６】
間引き検査を行う場合、全面検査に比べて検査対象試料の撮像面積が減ることになるが、統計的に意味のある手法でサンプリングされていれば、検出された欠陥候補の分布、又は欠陥候補の詳細解析により、試料全面の欠陥分布をほぼ正しく推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５９２２８号公報
【特許文献２】特開２００２−０２６０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の間引き検査は、間引く撮像領域を走査ストライプ単位で調整するが、これだけでは基板一枚あたりおおよそ１時間程度という検査スループットの要請を満たすことは不可能である。そこで出願人は、間引き率を更に大きく可能な検査方法を開発中であり、以下、この手法について説明する。
【０００９】
外観検査において欠陥が多発する領域は、チップ端部やメモリマット端部といった、回路パターン内に存在する周期構造の端部ないし境界部であることが経験的に知られている。そこで、チップ端部やメモリマット端部のみに電子線を照射して画像を取得する。この際、試料ステージは連続的に移動させるが、電子線を照射しない領域（ビーム照射のスキップ領域）がある分だけ、従来よりも試料ステージを高速に移動することが可能となる。以下では、このような検査手法をＲＯＩ（Region Of Interest）検査と称する。
【００１０】
しかしながら、ＲＯＩ検査では、チップ端部といったメモリマット端部といった周期構造の端部に特化して画像を取得するため、自画像と前後の画像との比較演算による欠陥検出を行うことはできない。そこで本発明は、ＲＯＩ方式による欠陥検出を実現可能な外観検査装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ＲＯＩ方式での欠陥検出方式として、自画像と前後の画像との比較演算ではなく参照画像との比較演算による検出方式を採用し、かつ検査レシピ作成の段階で参照画像を形成し、レシピとして格納しておくことにより上記の課題を解決する。ここで、検査レシピとは、撮像条件や画像取得領域など、事前に定められた検査条件の集合データのことである。
【００１２】
参照画像は、検査試料上の欠陥の無い領域の画像を複数枚取得し、位置合わせして平均化することにより形成される。従って、参照画像形成用の画像データを取得する際には、実際に比較演算に使用する領域の他に、位置合わせ用のマージン（アライメント領域）を含んで取得する必要がある。典型的には、レシピ作成時にある被検査チップについて１本の走査ストライプの画像を取得し、メモリマット端部やチップ端部の画像を複数枚切り出して平均化することにより、参照画像用の画像データを取得する。
【００１３】
更に、参照画像用の画像データの切出しの際に所定の禁則条件を設けて、誤判定を防止する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲＯＩ検査において、所望の部分のみの画像データを高速に取得し、検査することにより短時間で効率良い検査を実施可能な外観検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＲＯＩ検査方式の概念を示す図である。
【図２】ＲＯＩ検査方式における高速ステージ移動の説明図である。
【図３】本実施例の外観検査装置の全体構成図である。
【図４】分配制御部に備えられる画像分配テーブルの構成図である。
【図５】プロセッサエレメントの内部構成図である。
【図６】ＲＯＩ検査における参照画像の生成フローを示すフローチャートである。
【図７】レシピ設定画面におけるＲＯＩ領域設定画面の一例を示す図である。
【図８】参照画像形成時の禁則条件を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例について、以下に説明する。
【００１７】
はじめにＲＯＩ方式の検査の原理について説明する。図１（Ａ）は、半導体ウェーハ１０１上に走査ストライプ１０３が配置された様子を示す上面図である。被検査物であるウェーハ１０１上には、製造工程で加工されたパターンである複数のチップ１０２が格子状に配置されており、このチップ上に走査ストライプを複数形成することにより検査用画像を取得している。矢印１０４は試料ステージの連続移動方向を示し、一次荷電粒子ビームは矢印１０４と直交する方向に一次元走査される。あるチップ列について走査ストライプを形成し終えると、ステージ移動（矢印１０４とは直交する方向）により次のチップ列にビーム照射位置をずらしてウェーハ全面に走査ストライプを形成してウェーハ１０１全面の欠陥を検出する。
【００１８】
図１（Ｂ）は、あるチップ列上に走査ストライプ１０３が形成された様子を示す模式図であり、従来の外観検査においては、例えばｎ番目のチップを検査するためには、ｎ番目のチップから取得された画像とｎ−１番目のチップ画像およびｎ＋１番目のチップ画像との比較演算を行い、欠陥を検出している。チップとチップとを比較する比較検査方式はダイ比較検査方式と呼ばれており、後述のセル比較検査方式と並んで、代表的な欠陥検出方式の一つである。なお、図１（Ａ）および（Ｂ）では、強調のため走査ストライプの幅を実際よりも太く記載しているが、実際にはストライプの幅は１００から数１００μｍ程度であり、図示した幅よりもずっと狭い。
【００１９】
図１（Ｃ）は、半導体ウェーハ１０１上に形成されたあるチップのメモリマット領域１０５の一部を拡大した図で、図１（Ｄ）は、メモリマット領域に存在するあるメモリマットの一部を更に拡大した図である。図１（Ｃ）において、一点鎖線で示した四角はほぼ実寸大の走査ストライプ１０３を示す。メモリマット領域１０５内にはメモリマットと呼ばれる繰り返し性のあるパターン領域が複数配置され、メモリマット内には多数のメモリセル１０６が周期的に配置されている。前述のセル比較検査方式においては、走査ストライプ１０３の画像データからメモリセルの画像を一つ一つ切出し、位置合わせを行った上で前後の画像同士を比較する。
【００２０】
前述の通り、半導体回路パターンの欠陥多発領域は、メモリマットの端部であることが経験的に知られている。そこで、ＲＯＩ検査方式においては、欠陥が多発すると考えられるメモリマット端部の４角部分１０７，１０８，３０９，１１０のみの画像を取得し、四角部分の間の領域についてはビーム走査をスキップする。上述の４角部分１０７，１０８，１０９，１１０は、ＲＯＩ検査領域と称している。加えて、スキップ領域１１１の長さとＲＯＩ走査領域１０７〜１１０の長さの比に応じて試料ステージの移動速度を高速化する。これにより従来のセル比較検査方式よりも、短時間でウェーハ内欠陥分布を効率的にモニタすることができる。１１２，１１３に示すように、ＲＯＩ検査領域をメモリマットの両端部全てに設定しても良い。
【００２１】
次に、ＲＯＩ検査方式においてステージの移動速度を早くできる理由について、図２を用いて説明する。図２（Ａ），（Ｄ）は、所定のステージ移動速度におけるＲＯＩ走査領域の長さＬと配列ピッチＰの時間との関係を、図２（Ｂ），（Ｅ）は、実ウェーハにおける走査ストライプ上のＲＯＩ走査領域の配置の様子を、図２（Ｃ），（Ｆ）は、大きさがＭの視野領域における走査ラインの位置関係を、それぞれ示す模式図である。図２（Ａ），（Ｂ）および図２（Ｃ）は、従来と同じステージ移動速度Ｖ0の場合に、図２（Ｄ），（Ｅ）および図２（Ｆ）は、従来のステージ移動速度Ｖ0よりも早いＶｓにステージ移動速度が設定された場合にそれぞれ対応する。図２（Ｂ）に示すように、走査ストライプ２０１上には複数のＲＯＩ走査領域２０２がピッチＰで配置されたとし、ＲＯＩ走査領域２０２はステージの移動方向と平行な方向に配置されたｎ本の一次電子線の走査ラインにより構成されるとする。また、説明の簡単のため、各々のＲＯＩ走査領域の長さは等しくＬであり、走査ストライプの幅（ストライプの長手方向とは垂直な方向の長さ）はｌ、走査ストライプ２０１の中心（図２（Ｂ）中の点線）が、一次電子線の走査偏向中心であるとする。
【００２２】
上の場合において、一次電子線走査により走査ストライプの全画像を取得するためには、走査ライン１本の走査に要する時間の間に、走査ライン１本のステージ移動方向の長さ分（すなわち１画素分）だけステージが移動すればよい。走査ライン１本を一次電子線が走査する所要時間は、走査偏向器の偏向周波数をｆとして、１／ｆに等しい。通常、検査装置の二次荷電粒子検出器からは上記１／ｆの時間あたり走査ライン一本分の画像データが出力されるため、この１／ｆは１ラインの画像検出時間と称される。よって、通常のステージ移動速度Ｖ0とは、１ラインの画像検出時間に相当する時間に試料ステージが１画素サイズ分移動できる速度のことを意味する。本実施例では、このＶ0をビーム走査と同期したステージ移動速度と表現する場合もある。
【００２３】
さて、図２（Ｂ）の通り、複数のＲＯＩ走査領域がピッチＰで走査ストライプ上に配置され、ステージが速度Ｖ0で連続移動する場合を想定すると、図２（Ｃ）に示すように、ＲＯＩ走査領域に配置される１番目の走査ライン２０３ａとｎ番目の走査ライン２０３ｂは、視野領域Ｍの範囲内で、ｎ画素分、すなわちウェーハ上の実距離Ｌに相当する長さしか動かない。これは、前述の通り、ステージ移動速度とビームの走査速度が同期しているためである。
【００２４】
一方、試料ステージを移動速度Ｖ0より高速なＶｓで移動させた場合、一次電子線の照射位置は１ラインの走査が終了する前に隣接走査ラインに移動することになり、実ウェーハ上で撮像位置の取りこぼしが生じる。すなわち、ステージ移動速度Ｖｓが画像検出速度よりも速いと、走査ストライプの全面の画像を取得することはできない。ところが、図２（Ｅ）に示すように、走査ストライプ上で間欠的に設定されたＲＯＩ走査領域の画像のみを検出すればよい場合、図２（Ｆ）に示すように、１番目の走査ライン２０３ｃの先頭ピクセルに相当する実ウェーハ上の位置が視野領域Ｍ内に搬入されてきた時点で当該先頭ピクセルへの一次電子線の照射が開始され、ｎ番目の走査ライン２０３ｄの最終ピクセルが視野領域Ｍから搬出される時点で当該最終ピクセルへの一次電子線照射が終了していれば、画像の取りこぼしなくＲＯＩ走査領域全体を撮像できることになる。２０３ｅは、次のＲＯＩ走査領域の最初の走査ラインを示し、以下、設定された複数のＲＯＩ走査領域へのビーム走査が順次実行される。
【００２５】
ここで、視野領域の大きさＭは、通常、電子光学系の性能で決まる視野の最大値の範囲内で最大に設定される。電子光学系には一定の大きさの視野が有り、視野内であれば、収差などの影響や歪などがほぼ同等の画像の検出ができる。視野の最大値は、走査偏向器の偏向距離や像面湾曲収差の程度など、電子光学系の性能で定まり、設定する視野領域が大きいほど一度に撮像できる試料の領域は大きくなり、ＲＯＩ検査においても高速な検査が可能となる。
【００２６】
ただし、ステージ移動速度Ｖｓとビームの走査偏向周波数とは非同期であるので、何もしなければ、ＲＯＩ走査領域上でのビーム照射位置は、本来照射されるべき走査ラインの位置からステージ移動方向に対して徐々にずれることになる。そこで、本実施例の検査装置では、ステージ移動方向と同じ方向へのビーム偏向によりビームの走査偏向周波数とステージ移動速度の同期のずれを解消している。このビーム偏向を振り戻し偏向と呼ぶ場合もある。
【００２７】
もっとも、ステージ移動速度Ｖｓは無制限に大きくできるものではなく、ＲＯＩ走査領域の幅を大きくすればステージの移動速度は落とす必要がある。逆に、走査スキップ領域の長さが大きければステージの移動速度をスピードアップできる。このため、ステージ移動速度Ｖｓは、走査領域の幅とスキップ領域の幅との比によって定まることになる。
【００２８】
次に、本実施例の外観検査装置の全体構成図を図３に示す。被検査物であるウェーハ３０３は、試料室３０４内に格納されたステージに載置され、ステージを移動させながら照射器３０１から一次電子線３０２をウェーハ３０３の回路パターンに照射し、ウェーハ３０３から発生する２次電子または反射電子３０５を検出器３０６により検出する。図示していないが、照射器３０１とウェーハ３０３の間には、走査偏向器や対物レンズなど、ビーム照射制御のための光学手段が設けられている。以上説明した照射器３０１や光学手段、あるいはステージは、荷電粒子線画像を取得するための撮像手段を構成する。上記の光学手段やステージなど、撮像手段の各構成要素は撮像装置制御手段３１９により制御される。検出器３０６により検出された画像信号は、ＡＤ変換器３０７を通してデジタル化され、画像処理装置３０８に入力される。入力画像データは、画像処理装置３０８にある転送バッファ３０９に送られる。転送バッファ３０９に送られた画像データのうち分配制御部３１０で設定された所望の部分の画像データだけを選択し、経路スイッチ３１１を介し、並列プロセッサを構成するＰＥ（Processor Element）３１２，３１３，３１４に分配し、欠陥検出処理が行われる。抽出した欠陥画像は、通信バス３１６を介し、画像サーバ３１７に格納される。検出した欠陥情報は制御コンピュータ３１５に格納され、通信バス３１６を介し、欠陥検出結果がＥＷ（Engineering Work-station）３１８のディスプレイなどに表示されて検査が完了する。ＥＷ３１８はユーザインタフェースも兼ねており、ＥＷ３１８に備えられたディスプレイ上に検査条件を設定するためのレシピ設定画面が表示されるほか、設定されたレシピ内容もＥＷ３１８に内蔵された外部記憶装置に格納される。また、ＥＷ３１８は装置全体を統括的に制御する上位制御装置の役割も兼ねており、検査に必要な制御情報を画像処理装置３０８や撮像装置制御手段３１９に供給する。
【００２９】
図４は、図３の分配制御部３１０の内部説明図であり、転送バッファ３０９から転送された画像データの切出し処理と各並列プロセッサＰＥへの転送処理を実行する分配プロセッサ４０１と、切り出し処理と転送処理の実行条件を記述する画像分配テーブル４０２とが設けられている。画像分配テーブル４０２には、転送バッファ３０９から切り出す画像データの座標情報，切り出す画像データの容量，転送先の並列プロセッサＰＥの番号であるＰＥＮｏが格納されており、各パラメータは、制御コンピュータ３１５により事前に検査条件として設定される。
【００３０】
ここで制御コンピュータ３１５は、欠陥検出結果のデータを表示，解析するほか、検査前にオペレータから与えられた検査条件（レシピ情報）から、各並列プロセッサＰＥ３１２，３１３，３１４が処理すべき画像データの場所やサイズ，処理方法などの条件を計算し、画像処理をするための各種パラメータ情報として通信バス３１６を介して画像処理装置３０８の各部位に設定する役割を果たす。画像処理装置３０８は、ＡＤ変換器３０７からの入力画像データを転送バッファ３０９に入力する。分配制御部３１０の分配プロセッサ４０１は、検査前に制御コンピュータ３１５より設定された分配制御部３１０にある画像分配テーブル４０２の内容に従って、連続して入力される画像データの内、所望の部分の画像データのみを選択し、経路スイッチ３１１を介して各並列プロセッサＰＥ３１２，３１３，３１４に分配する。
【００３１】
図５は、並列プロセッサＰＥ３１２の内部構成例を示す図である。図３において、画像データの入出力を制御する入出力制御部５０１，経路スイッチ３１１から入出力制御部５０１を経由して入力される画像データは、アービタ５０２を介し、格納する画像メモリ５０３，画像データに対して欠陥検出処理を行う少なくとも１つ以上のプロセッサ５０４，５０５，５０６を備え、これらの間のデータアクセスは、アービタ５０２によって調停される。各プロセッサ５０４，５０５，５０６は、検査条件や参照画像の設定，欠陥情報の転送などに使用される通信バス５０７と、欠陥画像などを転送する通信バス５０８を備え、通信バス５０７は、制御コンピュータと通信し、通信バス５０８は、通信バス３１６を介し、画像サーバ１１７やＥＷ３１８と通信する。
【００３２】
図６には、本実施例のＲＯＩ検査における動作シーケンスの一例を示した。図６の左側図はＲＯＩのレシピ設定シーケンスを、右側図は設定されたレシピに基づくＲＯＩ検査の実行フローである。はじめに、レシピ設定シーケンスについて説明する。レシピ設定が開始されると（ステップ６０１）まず装置オペレータはＥＷ３１８の表示画面上にレシピ設定画面を呼び出し、参照画像取得領域を設定する（ステップ６０２）。
【００３３】
図７には、レシピ設定画面で呼び出される参照画像取得領域の設定画面の一例を示す。参照画像取得領域の設定画面の左側には第１の倍率の画像表示領域７０１が配置されており、図７においてはメモリマット領域の一部が表示される程度の視野倍率の画像が表示されている。この倍率は、走査ストライプの幅（一次電子ビームの走査幅）が視野内に表示される程度の倍率であるが、倍率を下げてダイ全体あるいはウェーハ全体を表示させることも可能である。図７の右半分には、第２の倍率の画像表示領域７０２が配置されており、一つのメモリマットの一部が拡大表示される。装置オペレータは、この第２の倍率の画像表示領域７０２上でトリミングツール７０３を操作して参照画像取得領域をマニュアル設定する。実際には、参照画像取得領域から画像切り出しを行うので、参照画像取得領域は実際の参照画像の視野サイズよりも多少大きめに設定する。図７では、左上の角部を表示させたメモリマット上の一部をトリミングツール７０３で囲むことにより参照画像取得領域を設定した様子を示している。装置オペレータは更に、第２の倍率の画像表示領域７０２上の表示画像を適当にスクロールさせ、他の角部の一部をトリミングツール７０３で囲む操作を行い、メモリマットの４つの角部に対して参照画像取得領域を設定する。
【００３４】
トリミングツール７０３により設定された参照画像取得領域の位置情報は、ＥＷ３１８により他のチップ内のメモリマットに展開され、半導体ウェーハ１０１上に存在する全チップについて参照画像取得領域が設定される。ウェーハ上に形成される回路パターンは全て同じ構造をしているので、原理的には一つの参照画像のみで検査を行うことが可能であるが、露光むらなどの理由により、形成される回路パターンの寸法や形状などは、ウェーハ上の領域毎に微妙に異なっているため、実際にはチップ単位で参照画像を設定した方がよい。チップ内に適当な領域を区切ってその単位で参照画像を設定しても良い。あるいは、参照画像を取得するチップまたはウェーハ上の領域を適当に指定して、指定領域からのみ参照画像を取得するようにしてもよい。
【００３５】
次に、設定された参照画像取得領域の位置情報に基づき、ステージおよび撮像手段を動作させ、走査ストライプの画像データを取得する（ステップ６０３）。この際、ステージは上述のように画像検出速度と非同期で移動させてもよいし、通常の同期速度で移動させても良い。検出器３０６から出力される画像信号はＡＤ変換器３０７でデジタル信号に変換された後、画像処理装置３０８の転送バッファ３０９に画像データを取り込まれる。分配制御部３１０は、走査偏向器の偏向情報とステージの駆動制御情報を用いて、転送バッファ３０９に取り込まれた走査ストライプの画像データから、参照画像取得領域の画像データを逐次切出し、制御コンピュータ３１５および通信バス３１６を介して画像サーバ３１７に転送する（ステップ６０４）。ここで、ステージを非同期で移動させる場合、転送バッファ３０９には、図１（Ｄ）の走査スキップ領域１１１が存在しない状態の走査ストライプ画像が取り込まれることになる。従って、参照画像を取得するチップの数が多い場合には、ステージを非同期で移動させた方が検査高速化の上で有利である。
【００３６】
ここで、外観検査装置の持つチップ内の位置情報は、例えばチップ左隅などの適当なチップ原点から検査に使用する画素単位で指定される相対量であるため、図７で示されるようにＳＥＭの実画像上で指定した参照画像取得領域の位置情報を他のチップに展開すると、参照画像取得領域が実際のメモリセルパターンとは微妙にずれる場合がある。これは、チップ内に形成されている回路パターンのサイズが、必ずしも画素サイズの整数倍とはならないためであり、誤差の累積によっては、数ピクセル分程度のずれが発生する場合もある。ずれた状態で切り出された画像データを用いて参照画像を生成すると、虚報発生の原因となるばかりか、実際に存在する欠陥に対しても参照画像と検査画像との差画像における欠陥中心がずれるため、欠陥位置を誤判定してしまう。そこで、本実施例の概観検査装置では、参照画像用画像データ切出しの際に以下の禁則条件を設けている。以下、図８（Ａ）および図８（Ｂ）を用いて禁則条件について説明する。
【００３７】
図８（Ａ）に示すように、参照画像は実際の比較演算に使用する領域８０１の周囲に位置合わせ用のアライメント領域８０２を設けて切出しを行っている。ここで、走査ストライプ８０３上のメモリマット８０４の画像データから設定された参照画像取得領域８０５，８０６の画像データを切り出す際には、実際のメモリセルパターンとずれる場合がある。図８（Ｂ）の右上図はずれ方の類型を示す図であり、類型８０８および８０９のように実際の比較演算に使用する領域８０１までずれる場合と、類型８１１および８１２のようにアライメント領域のみがずれる場合がある。
【００３８】
そこで、分配制御部３１０は、類型８０８および８０９の場合は参照画像用の画像データ切出しを行わず、その画像を不採用とする。また、類型８１１および８１２の場合はメモリマット８０４からはみ出た分だけ切出し位置をずらして画像切り出しを実行する。メモリマットの輪郭線８０７の位置情報はチップ原点の位置情報から計算できるため、分配制御部３１０はメモリマット輪郭線８０７の位置情報と設定された参照画像取得領域の位置情報とを比較して、上記の判断処理を実行する。また、類型８１１および８１２の場合のずらし領域８１６および８１７の領域計算もメモリマット輪郭線８０７の位置情報と設定された参照画像取得領域の位置情報とを比較することにより行われる。図１（Ｄ）の１１２および１１３に示すように、メモリマットの両端部全てにＲＯＩ検査領域を設定した場合であっても、同じ禁則条件が適用される。以上説明した禁則条件は、マイクロプログラムやソフトウェアの形で分配制御部３１０内の不揮発メモリに格納されており、必要に応じて読み出され実行される。
【００３９】
必要な枚数の参照画像用画像データが画像サーバ３１７に蓄積されると、画像サーバ３１７は画像データをＥＷ３１８に出力し、ＥＷ３１８は、受信した画像データを加算・平均化して参照画像を生成する。生成された参照画像は、ウェーハ上に形成されたチップの番号を示すチップＩＤと共にＥＷ３１８の外部記憶装置に検査レシピの一部として格納される（ステップ６０５）。参照画像の生成単位をチップの内部領域単位で指定した場合には、参照画像は、チップ内の領域情報を示すチップ内ＩＤと対応して格納される。参照画像の生成単位がウェーハ上に区切った領域単位で指定された場合には、複数のチップＩＤに対して同一の参照画像が登録されることになる。以上でレシピ設定は終了である（ステップ６０６）。
【００４０】
検査レシピの設定が終了すると、図６右側図に示す要領で、設定されたレシピに基づくＲＯＩ検査を実行する。装置オペレータは、ＥＷ３１８の表示画面から登録された検査レシピを読み出し（ステップ６０７）、次に検査対象であるＲＯＩ領域を設定する（ステップ６０８）。ＲＯＩ領域の設定画面は、図７に示した画面とほぼ同じであり、図７の下側に示された「検査」ボタンをオペレータがクリックすることにより表示される。ＲＯＩ領域の設定の際は、参照画像取得領域の設定と同じ要領で、第２の倍率の画像表示領域７０２に表示させたメモリマットの一部をトリミングツール７０３で囲むことにより設定する。あるいは、第２の倍率の画像表示領域７０２下側に表示されたＲＯＩ条件設定部に、「マット角」，「４角」，「１０μｍ」，「ゴールデン」などの情報を入力する。これらは、ＲＯＩ検査の詳細条件を意味する情報であり、メモリマットの４つの角部全てを検査対象とし、画像取得寸法が１０μｍであり、ゴールデン画像との比較検査により検査を行うことを意味している。トリミングツール７０３でＲＯＩ領域を設定した場合、ＲＯＩ条件設定部には、トリミングツール７０３で囲んだ領域に対応する詳細情報が表示される。
【００４１】
オペレータが検査開始ボタンをクリックすると本検査が開始され（ステップ６０９）、ステージ移動と一次電子ビーム走査により、ウェーハ上の指定領域から検査ストライプの画像データが取得される。同時にプロセッサＰＥ３１２，３１３，３１４には、ＥＷ３１８に格納されている参照画像のデータがチップＩＤやチップ内ＩＤの各情報とともに転送される。分配制御部３１０は、取得された走査ストライプの画像データからメモリマット４角部分１０７，１０８，１０９，１１０の画像データだけを切出し、経路スイッチ３１１を介し、各並列プロセッサＰＥ３１２，３１３，３１４へ分配する。そして、切り出された画像と参照画像との位置合わせ処理を行い、比較演算処理を行って欠陥を検出する。検出された欠陥画像は、通信バス３１６を介し、画像サーバ１１７に格納される。また、欠陥の位置情報（欠陥画像の視野中心の位置情報）は、制御コンピュータ３１５を介してＥＷ３１８に転送され、内蔵された外部記憶装置に蓄積される。全てのＲＯＩ領域について画像データを取得し終えると本検査は終了する（ステップ６１０）。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  半導体ウェーハ
１０２  チップ
１０３，２０１，８０３  走査ストライプ
１０４  ステージ移動方向
１０５  メモリマット領域
１０６  メモリセル
１０７，１０８，１０９，１１０，１１２，１１３，２０２  ＲＯＩ走査領域
１１１  走査スキップ領域
２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ  走査ライン
３０１  照射器
３０２  一次電子線
３０３  ウェーハ
３０４  試料室
３０５  ２次電子または反射電子
３０６  検出器
３０７  ＡＤ変換器
３０８  画像処理装置
３０９  転送バッファ
３１０  分配制御部
３１１  経路スイッチ
３１２，３１３，３１４  プロセッサエレメント（ＰＥ）
３１５  制御コンピュータ
３１６，５０７，５０８  通信バス
３１７  画像サーバ
３１８  ＥＷ
３１９  撮像装置制御手段
４０１  分配プロセッサ
４０２  画像分配テーブル
５０１  入出力制御部
５０２  アービタ
５０３  画像メモリ
５０４，５０５，５０６  プロセッサ
７０１  第１の倍率の画像表示領域
７０２  第２の倍率の画像表示領域
７０３  トリミングツール
８０１  参照画像の実際の比較演算に使用する領域
８０２  アライメント領域
８０４  メモリマット
８０５，８０６  参照画像取得領域
８０７  メモリマットの輪郭線
８０８，８０９，８１０，８１１，８１２，８１３，８１４，８１５  類型
８１６，８１７  ずらし領域
【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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