(57)【要約】【課題】ＳＥＭ画像では目視による識別が困難な欠陥を有するパターンを自動検出可能なパターン検査装置及びパターン検査方法を提供すること。【解決手段】パターン検査装置は、電子ビームを試料上に照射する照射手段と、電子ビームの照射によって、パターンが形成された前記試料上から発生する電子の電子量を検出する電子検出手段と、電子量を基に当該パターンのＳＥＭ画像を生成する画像処理手段と、光学式欠陥検査装置から試料上に形成されたパターンの欠陥位置情報を取得する制御手段と、を有する。制御手段は、欠陥位置情報を基にＳＥＭ画像から欠陥候補パターンを特定し、欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かを判定する。制御手段は、欠陥位置を基にＳＥＭ画像の視野を決定し、視野内のＳＥＭ画像に表示されているパターンの画像情報から欠陥候補パターンを特定する。【選択図】図４
2011002386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料上に照射する照射手段と、
前記電子ビームの照射によって、パターンが形成された前記試料上から発生する電子の電子量を検出する電子検出手段と、
前記電子量を基に当該パターンのＳＥＭ画像を生成する画像処理手段と、
光学式欠陥検査装置から前記試料上に形成されたパターンの欠陥位置情報を取得する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記欠陥位置情報を基に前記ＳＥＭ画像から欠陥候補パターンを特定し、当該欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かを判定することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記欠陥位置情報を基に前記ＳＥＭ画像の視野を決定し、当該視野内のＳＥＭ画像に表示されているパターンの画像情報から前記欠陥候補パターンを特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装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＳＥＭ画像に表示されているパターンから基準とする基準パターンを特定し、当該基準パターンと他の類似パターンとを比較して、少なくともパターンの面積の差が大きいパターンか又はパターンの形状の一致度の低いパターンのいずれかのパターンを欠陥候補パターンと特定することを特徴とする請求項２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記視野内の複数の類似パターンの面積の平均値を閾値とし、当該閾値との差が最小のパターンを前記基準パターンとすることを特徴とする請求項３に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析を行い、ヒット率が最低のパターン又は面積の差が最大のパターンを欠陥候補パターンと特定することを特徴とする請求項４に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記制御手段は、複数の欠陥パターンの候補が存在するとき、前記光学式欠陥検査装置における欠陥位置と比較して、最も近い位置のパターンを欠陥候補パターンと特定することを特徴とする請求項５に記載のパターン検査装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記基準パターンと前記欠陥候補パターンとの差分を抽出し、当該差分と予め規定した転写判定基準とを比較して、前記欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載のパターン検査装置。
【請求項８】
前記転写判定基準は、所定の形状及び大きさのパターンに対して、少なくとも前記差分における面積差分、Ｘ方向又はＹ方向の距離差分、差分内の内接円のいずれかで規定されることを特徴とする請求項７に記載のパターン検査装置。
【請求項９】
電子ビームを試料上に照射する照射手段と、前記電子ビームの照射によって、パターンが形成された前記試料上から発生する電子の電子量を検出する電子検出手段と、前記電子量を基に当該パターンの画像データを生成する画像処理手段と、を備えたパターン検査装置におけるパターン検査方法であって、
光学式欠陥検査装置から欠陥を有するパターンの欠陥位置情報を取得するステップと、
前記欠陥位置情報を基に、ＳＥＭ画像の視野を決定してＳＥＭ画像を取得するステップと、
前記ＳＥＭ画像に表示されているパターンから基準とする基準パターンを特定するステップと、
前記基準パターンと他のパターンとを比較して欠陥を有する欠陥候補パターンを特定するステップと、
前記特定された欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写される欠陥か否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１０】
前記基準パターンを特定するステップでは、前記視野内の複数の類似パターンの面積の平均値を閾値とし、当該閾値との差が最小のパターンを前記基準パターンとすることを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１１】
前記欠陥候補パターンを特定するステップでは、前記基準パターンの面積と前記視野内の他のパターンの面積との差が最大のパターンを前記欠陥候補パターンとすることを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１２】
前記欠陥候補パターンを特定するステップでは、前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析を行い、一致度が最低のパターンを前記欠陥候補パターンとすることを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１３】
前記欠陥候補パターンを特定するステップは、
前記基準パターンの面積と前記視野内の他のパターンの面積との差から前記欠陥を有する第１の欠陥候補パターンを抽出するステップと、
前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析から前記欠陥を有する第２の欠陥候補パターンを抽出するステップと、
前記光学式欠陥検査装置から取得した欠陥位置から前記第１の欠陥候補パターンの位置までの距離と、前記光学式欠陥検査装置から取得した欠陥位置から前記第２の欠陥候補パターンの位置までの距離のうち近い方のパターンを欠陥候補パターンとするステップと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１４】
前記特定された欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写される欠陥か否かを判定するステップでは、前記基準パターンと前記欠陥候補パターンとの差分を抽出し、当該差分と予め規定した転写判定基準とを比較して判定することを特徴とする請求項９に記載のパターン検査方法。
【請求項１５】
前記転写判定基準は、所定の形状及び大きさのパターンに対して、少なくとも前記差分における面積差分、Ｘ方向又はＹ方向の距離差分、差分内の内接円のいずれかで規定されることを特徴とする請求項１４に記載のパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関し、特に、ＳＥＭ画像で目視による識別が困難なパターンの欠陥を抽出可能なパターン検査装置及びパターン検査方法に関する。
【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ウエハ上に露光転写される。このフォトマスク上に形成されたパターンに欠陥や歪みがあると、所望の位置にパターンが転写されなかったり、パターンの形状が不正確になるなど露光精度が低下してしまう。このような露光精度の低下を防止するために、フォトマスクの位置誤差や欠陥について検査している。
【０００３】
フォトマスクを検査する方法として、走査型電子顕微鏡によるマスクのＳＥＭ画像を利用した検査方法がある。走査型電子顕微鏡では、電子線走査範囲内に入射電子を走査させながら照射し、シンチレータを介して試料から放出される２次電子を取得し、取得した電子の電子量を輝度に変換してＳＥＭ画像データを取得し、表示装置に表示している。
【０００４】
例えば、マスク上に形成されたパターンの線幅による検査は次のような手順によって行われている。フォトマスク上に形成されたパターンの所定範囲をディスプレイに表示した後、その表示範囲内の測定ポイントに照準を当てて電子ビームを照射し、測定ポイントから反射された二次電子に基づいて輝度分布の波形を取得する。そして、輝度分布波形を解析してパターンエッジ位置を求め線幅とする。この線幅が許容誤差の範囲内にあるか否かを判断し、フォトマスク品質の良否判定を行う。
【０００５】
また、パターンの欠陥は、パターンの画像をモニタ上に表示し、目視によって検査されている。このような目視による検査では、検査をする者によってパターンの良否判定のばらつきが生じ、正確な検査を行うことが困難である。
【０００６】
これに対して、特許文献１には、複数の良品画像データに基づいて濃度差や形状差のばらつきに応じた基準画像データを生成し、この基準画像データと被検査画像データとの画像間演算を行ってその差画像データを抽出し、この差画像データと予め定められた閾値とを比較して濃度の欠陥部分や形状の欠陥部分を抽出する微小パターンの形状を検査する技術が記載されている。
【０００７】
また、光学式欠陥検査装置でパターンの欠陥を検出し、検出された欠陥の画像をＳＥＭ等の観察装置で観察したり欠陥を分析したりする欠陥検査システムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２９４１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような欠陥検査システムにおける光学式検査装置では、欠陥を含むパターンを特定でき、欠陥の位置を座標データとして記憶している。そして、このような欠陥検査システムでは、検査装置で検出された欠陥が基板のどこにあるかを観察装置で迅速に位置決めできることが必要となる。
【００１０】
光学式検査装置とＳＥＭ等の観察装置の間で座標系を共有する処理として、例えば、基板上の予め定められたパターンの画像を検出し、このパターンの位置を基に座標系を補正する方法が行われている。
【００１１】
しかし、欠陥パターンの位置座標が光学式検査装置によって検出されたとしても、上記のように検査装置が光学式であり、観察装置が電子線式である場合など、パターンの検出方法が異なり検出精度が異なる場合には、同一のパターンを共通に検出できない場合もあり得るため、光学式検査装置で検出された座標位置であってもＳＥＭにおける座標位置では欠陥を有していないパターンの位置が指定されてしまうことも起こり得る。
【００１２】
また、近年、欠陥とされるサイズも微細になってきており、ＳＥＭ画像による目視での欠陥判定が非常に困難となり、現状ではＷＰＩ(Wafer Plane Inspection)などの、ウエハ上に転写するシミュレーション像で欠陥の有無を判定しており、欠陥の解析作業に膨大なコストが費やされている。
【００１３】
なお、例えば、孤立しているパターンであれば多少の座標のずれがあっても欠陥パターンを特定することは可能である。しかし、類似パターンが隣接して複数存在する場合には欠陥パターンを特定することは困難である。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、目的は、ＳＥＭ画像では目視による識別が困難な欠陥を有するパターンを自動検出可能なパターン検査装置及びパターン検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題は、電子ビームを試料上に照射する照射手段と、前記電子ビームの照射によって、パターンが形成された前記試料上から発生する電子の電子量を検出する電子検出手段と、前記電子量を基に当該パターンのＳＥＭ画像を生成する画像処理手段と、光学式欠陥検査装置から前記試料上に形成されたパターンの欠陥位置情報を取得する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記欠陥位置情報を基に前記ＳＥＭ画像から欠陥候補パターンを特定し、当該欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かを判定することを特徴とするパターン検査装置により解決する。
【００１６】
この形態に係るパターン検査装置において、前記制御手段は、前記欠陥位置情報を基に前記ＳＥＭ画像の視野を決定し、当該視野内のＳＥＭ画像に表示されているパターンの画像情報から前記欠陥候補パターンを特定するようにしてもよく、前記制御手段は、前記ＳＥＭ画像に表示されているパターンから基準とする基準パターンを特定し、当該基準パターンと他の類似パターンとを比較して、少なくともパターンの面積の差が大きいパターンか又はパターンの形状の一致度の低いパターンのいずれかのパターンを欠陥候補パターンと特定するようにしてもよく、前記制御手段は、前記視野内の複数の類似パターンの面積の平均値を閾値とし、当該閾値との差が最小のパターンを前記基準パターンとするようにしてもよく、前記制御手段は、前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析を行い、ヒット率が最低のパターン又は面積の差が最大のパターンを欠陥パターンと特定するようにしてもよく、前記制御手段は、複数の欠陥パターンの候補が存在するとき、前記光学式欠陥検査装置の座標と比較して、最も近い位置のパターンを欠陥候補パターンと特定するようにしてもよい。
【００１７】
また、この形態に係るパターン検査装置において、前記制御手段は、前記基準パターンと前記欠陥候補パターンとの差分を抽出し、当該差分と予め規定した転写判定基準とを比較して、前記欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かを判定するようにしてもよく、前記転写判定基準は、所定の形状及び大きさのパターンに対して、少なくとも前記差分における面積差分、Ｘ方向又はＹ方向の距離差分、差分内の内接円のいずれかで規定されるようにしてもよい。
【００１８】
本発明の他の形態によれば、上記の形態に係るパターン検査装置において実施されるパターン検査方法が提供される。その一形態に係るパターン検査方法は、電子ビームを試料上に照射する照射手段と、前記電子ビームの照射によって、パターンが形成された前記試料上から発生する電子の電子量を検出する電子検出手段と、前記電子量を基に当該パターンの画像データを生成する画像処理手段と、を備えたパターン検査装置におけるパターン検査方法であって、光学式欠陥検査装置から欠陥を有するパターンの欠陥位置情報を取得するステップと、前記欠陥位置情報を基に、ＳＥＭ画像の視野を決定してＳＥＭ画像を取得するステップと、前記ＳＥＭ画像に表示されているパターンから基準とする基準パターンを特定するステップと、前記基準パターンと他のパターンとを比較して欠陥を有する欠陥候補パターンを特定するステップと、前記特定された欠陥候補パターンの欠陥がウエハに転写される欠陥か否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この形態に係るパターン検査方法において、前記基準パターンを特定するステップでは、前記視野内の複数の類似パターンの面積の平均値を閾値とし、当該閾値との差が最小のパターンを前記基準パターンとするようにしてもよい。
【００２０】
また、この形態に係るパターン検査方法において、前記欠陥候補パターンを特定するステップでは、前記基準パターンの面積と前記視野内の他のパターンの面積との差が最大のパターンを前記欠陥候補パターンとするようにしてもよく、前記欠陥候補パターンを特定するステップでは、前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析を行い、一致度が最低のパターンを前記欠陥候補パターンとするようにしてもよく、前記欠陥候補パターンを特定するステップは、前記基準パターンの面積と前記視野内の他のパターンの面積との差から前記欠陥を有する第１の欠陥候補パターンを抽出するステップと、前記基準パターンと前記視野内の他のパターンとの相関解析から前記欠陥を有する第２の欠陥候補パターンを抽出するステップと、前記光学式欠陥検査装置から取得した欠陥位置から前記第１の欠陥候補パターンの位置までの距離と、前記光学式欠陥検査装置から取得した欠陥位置から前記第２の欠陥候補パターンの位置までの距離のうち近い方のパターンを欠陥候補パターンとするステップと、を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、光学式検査装置によって検出された欠陥を含むパターンをＳＥＭ画像で観察するために、光学式検査装置からそのパターンの欠陥の位置を取得する。この位置はＳＥＭにおける座標位置と完全には一致しないため、ＳＥＭにおいて欠陥を含むパターンを特定する。この特定は、ＳＥＭの視野内に存在する類似するパターンの面積を算出し、平均面積に最も近いパターンを基準パターンとし、基準パターンと他のパターンとの相関をとることによって、最も相関の低いパターンが欠陥を有するパターンとしている。そして、その欠陥がウエハ上に転写される欠陥か否かを判定するようにしている。
【００２２】
これにより、目視では不可能な欠陥を含むパターンを自動的に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態で使用される走査型電子顕微鏡の構成図である。
【図２】光学式検査装置の一例を示す構成図である。
【図３】欠陥を含むパターンの一例を示す図である。
【図４】欠陥を含むパターンを抽出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】欠陥の位置座標の一例を示す図である。
【図６】欠陥を含むパターンを抽出する処理（パターンの面積測定）を説明する図である。
【図７】パターンの面積測定を説明する図である。
【図８】欠陥を含むパターンを抽出する処理を説明する図である。
【図９】パターンの欠陥がウエハに転写されるか否かの処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
はじめに、パターン検査装置として使用される走査型電子顕微鏡の構成について説明する。次に、ＳＥＭ画像において欠陥を有するパターンを検出する処理について説明する。
【００２６】
（走査型電子顕微鏡の構成）
図１は、本実施形態に係る走査型電子顕微鏡の構成図である。
【００２７】
この走査型電子顕微鏡５０は、電子走査部１０と、鏡筒制御部２０と、ＳＥＭ像表示部３０と、電子走査部１０、鏡筒制御部２０、及びＳＥＭ像表示部３０の各部を制御するシステム制御部２１とに大別される。
【００２８】
電子走査部１０は、電子銃１１とコンデンサレンズ１２と偏向コイル１３と対物レンズ１４と移動ステージ１５と試料ホルダ１６とを有している。
【００２９】
電子銃１１から照射された荷電粒子１９をコンデンサレンズ１２、偏向コイル１３、対物レンズ１４を通して移動ステージ１５上の試料１７に照射するようになっている。
【００３０】
荷電粒子１９（１次電子ビーム）を試料１７上に２次元走査しながら照射し、照射部位から放出される２次電子は、シンチレータ等で構成される電子検出器１８によって検出される。検出された２次電子の電子量は、システム制御部２１のＡＤ変換器によってデジタル量に変換され、画像データとしてメモリに格納される。画像データは輝度信号に変換されてＳＥＭ像表示部３０で表示される。画像データは、試料１７上における１次電子ビームの走査位置と同じ配置になるように２次元配列上に並べられて、２次元デジタル画像が得られる。この２次元デジタル画像の各画素（ピクセル）は、それぞれ８ビットの情報量で輝度データを表わしている。
【００３１】
偏向コイル１３の電子偏向量とＳＥＭ像表示部３０の画像スキャン量は鏡筒制御部２０によって制御される。
【００３２】
また、システム制御部２１では、上記の信号処理や画像取得処理の他に、指定される視野のＳＥＭ像を取得できるようにステージを移動するステージ制御を行う。
【００３３】
また、後述するように、光学式欠陥検査装置から欠陥を有するパターンの位置に関する情報（ＸＹ座標）を取得して、座標変換を行う。さらに、ＳＥＭ画像表示されているパターンのエッジ検出やパターンの面積を算出するプログラムによりこれらの処理を行い、ＳＥＭ画像表示されているパターンから欠陥を有するパターンを特定し、それがウエハに転写される欠陥か否かを判定する処理を行う。
【００３４】
（ＳＥＭ画像における欠陥パターンの自動検出）
次に、ＳＥＭ画像における欠陥パターンの自動検出について説明する。
【００３５】
本実施形態では、（１）光学式検査装置からの欠陥パターンの座標情報等からＳＥＭ画像における欠陥パターンを特定し、（２）その特定されたパターンの欠陥がウエハに転写される欠陥か否かを判定する２段階の処理で欠陥パターンの自動検出を行っている。
【００３６】
図２は、光学式検査装置の一例を示す図である。図２に示すように、ＸＹステージ１０１上に設置されたＺθステージ１０２上には、被検査物であるウエハ１０３が載置されている。このウエハ１０３の上方には照明光源１０４からの照明光をウエハ１０３側へ向けるハーフミラー１０６が設けてあり、このハーフミラー１０６で反射された反射光は対物レンズ１０５を経てウエハ１０３を照明する。ウエハ１０３からの反射光は対物レンズ１０５、ハーフミラー１０６を経て検出光としてＣＣＤイメージセンサ等の検出器１０７で受光される。そして、検出器１０７で受光された検出光はＡ／Ｄコンバータ１０８によってデジタル画像に変換され、設計データパターン発生回路１０９によって生成されるデータと、信号比較手段１１０にて比較が行われる。この比較において両者の信号に不一致となる箇所があった場合に、欠陥があると判定される。
【００３７】
パターン検査装置は、この光学式検査装置によって検出されたパターンの欠陥位置の情報（ＸＹ座標）を取得し、そのＸＹ座標位置に基づいて視野を決定し、ＳＥＭ画像を取得する。取得したＳＥＭ画像として表示されているパターンのなかから光学式検査装置によって検出された欠陥パターンと同一のパターンを検出して欠陥候補パターンとする。さらに、検出された欠陥候補パターンに対してウエハ上に転写される欠陥か否かを判定する処理を行い、欠陥パターンを特定する。
【００３８】
なお、本実施形態では、複数の同一形状であるべきパターンが繰り返し形成されている場合を対象としている。
【００３９】
図３はＳＥＭ画像の表示の一例を示している。この図３では、視野内に９個の類似する同一形状であるべきパターンが表示されている。このＳＥＭ画像は、光学式検査装置から取得した欠陥の位置座標を中心位置とした画像である。
【００４０】
図３（ａ）は、欠陥パターンが含まれた同一形状であるべきパターンが表示されている例である。このように、同一形状のパターンが繰り返し表示されている場合は、表示されているＳＥＭ画像に対して目視では欠陥を見つけることが困難である。
【００４１】
この場合、光学式検査装置とＳＥＭとで座標系が完全に同一とは言えないため、たとえ、欠陥パターンの座標位置をＳＥＭ画像の中心位置にしたとしても、中心位置に表示されているパターンが欠陥パターンであるとすることはできない。
【００４２】
一方、図３（ｂ）はＳＥＭ画像の中心付近にその周囲のパターンとは明らかに相違するパターンが表示されている。このようなパターンであれば目視によって欠陥を検出できる。
【００４３】
本実施形態では、図３（ａ）のような同一パターンが繰り返し表示されるＳＥＭ画像の情報から、欠陥パターンを自動検出する。以下に、図４のフローチャート及び図５から図９を参照しながら、その方法を説明する。
【００４４】
図４は、ＳＥＭ画像において欠陥パターンを検出する処理のうち、欠陥候補パターンを特定する処理の一例を示したフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ１１において、光学式検査装置によって検出された欠陥のあるパターンの位置座標を取得する。図５（ａ）は、光学式検査装置における視野範囲で検出された欠陥の位置を示している。例えば、パターンの欠陥がＦ１からＦ８の８か所検出され、欠陥位置Ｆ１は図５（ａ）における視野範囲の左下を原点としたＸＹ座標において、（Ｘａ、Ｙａ）の位置である。
【００４６】
次のステップＳ１２において、ＳＥＭの視野を決定する。ステップＳ１１で取得した光学式検査装置における欠陥の座標位置を基にして、ＳＥＭ画像における視野を決定する。例えば、図５（ｂ）に示すように、Ｆ１の座標位置（Ｘａ、Ｙａ）を視野の中心位置とする。なお、図５（ｂ）ではパターンの表示は省略しているが、実際には複数のパターンのＳＥＭ画像が表示される。
【００４７】
次のステップＳ１３において、視野内の各パターンの面積を測定する。面積の測定に先立ち、ＳＥＭ画像表示されている各パターンをナンバリングする。図６（ａ）はＳＥＭ画像表示された９個のパターンをＮ１からＮ９にナンバリングした例を示している。
【００４８】
各パターンの面積の測定を精密に行うために、各パターン毎にパターンの輪郭を高精度に測定し、その輪郭データを基にして面積を算出する。各パターンの輪郭は、図６（ａ）の各パターンＮ１〜Ｎ９に示すように、周囲に直角になるように設定されたラインに沿ってラインプロファイル等からエッジ位置を算出する。
【００４９】
例えば、図７に示すようにパターンの周囲のエッジ位置がｎ＋１個検出されたものとし、ｋ番目のエッジの位置をＥＰk（ｘk、ｙk）とする。
【００５０】
検出されたすべてのエッジ位置を使用して台形則を適用し、次式によりパターンの面積Ｓを算出する。
【００５１】
図７の例では、パターンＰＡの上側のＴ2からＴ0までのエッジ位置で規定される台形形状の領域は、領域（ｘ1ｘ2ＥＰ1ＥＰ2）のようにパターンＰＡが分割された領域ＰＰＡ、及びパターンが含まれない領域を合わせた面積が算出される。また、パターンＰＡの下側のＴ1からＴ2までのエッジ位置で規定される台形形状の領域は、パターンＰＡを含まない領域の面積が算出される。
【００５２】
従って、パターンＰＡの上側のＴ2からＴ0までのエッジ位置で規定される台形形状の領域の面積を加算し、パターンＰＡの下側のＴ1からＴ2までのエッジ位置で規定される台形形状の領域の面積を減算することによって、パターンＰＡの面積が算出される。
【００５３】
すなわち、エッジ位置のＸ座標の値が、Ｘk−Ｘk-1＞０の範囲の台形形状の面積は加算し、Ｘk−Ｘk-1＜０の範囲の台形形状の面積は減算することによってパターンの面積を算出する。
【００５４】
図４のステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出されたパターンの面積測定結果に対してソーティング及びフィルタリングを行う。図６はパターンの面積測定の結果に対する処理の一例を示している。
【００５５】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の各パターンＮ１〜Ｎ９に対する面積測定結果を示している。また、図６（ｃ）は、各パターンＮ１〜Ｎ９の面積をソーティングしたものである。
【００５６】
なお、図６（ａ）の例では、ＳＥＭ画像として９個の各パターンがすべてパターンとして完全な状態で表示されているが、視野によってはパターンの一部だけが表示される場合もある。このようなパターンを検出の対象から外すようにする。例えば、予め設計データからパターンの面積の情報を取得しておき、その面積の５０％以下のパターンを検出対象から外すようにフィルタリングを行う。
【００５７】
次のステップＳ１５において、比較の基準とする基準パターンを特定する。基準パターンは表示されているパターンのうち最も正確なパターンであると推定されるパターンを選択する。本実施形態では次のようにして基準パターンを特定している。
【００５８】
まず、算出された各パターンの面積の平均値を算出し、この平均値を閾値とする。そして、各パターン毎に閾値と面積値との差分を算出する。図８（ａ）は、各パターンに対して閾値と面積値との差分を小さい順にソートした例である。閾値（平均値）はパターンＮ１からＮ９の面積を基に１２３４．８１ｎｍ２と算出される。また、パターンＮ３の面積と平均値との面積差が０．０３ｎｍ２となり、全パターンのうち最小となる。このように面積差が最小となるパターン、すなわち平均値に最も近いパターンを正確なパターンと推定して、基準パターンとする。
【００５９】
なお、この閾値は予め具体的な値が既知であれば、その値を使用するようにしてもよい。また、閾値を複数設定するようにしてもよい。例えば、上記の面積の平均値の他に、視野内にパターンの一部しか表示されないパターンを排除するための閾値を設定する。
【００６０】
次のステップＳ１６において、基準パターンと他のパターンとを比較して、欠陥候補パターンを特定する。
【００６１】
欠陥候補パターンの特定では、（ｉ）基準パターンとの面積差の最大のパターンを欠陥候補パターンとする場合、（ii）基準パターンとの形状の一致度が最低のパターンを欠陥候補パターンとする場合、及び（iii）面積差及び一致度の両方から欠陥候補パターンを特定する場合、の３通りの場合がある。
【００６２】
（ｉ）基準パターンとの面積差の最大のパターンを欠陥候補パターンとする場合
この場合は、図８（ａ）に対応し、基準パターンＮ３に対して面積の差が最大のパターンＮ５を欠陥候補パターンとする。
【００６３】
（ii）基準パターンとの形状の一致度が最低のパターンを欠陥候補パターンとする場合
この場合は、図８（ｂ）に対応する。図８（ｂ）は、パターンの形状の一致度を基準パターンとの比較により算出した例を示している。図８（ｂ）に示すように、基準パターンＮ３との比較によってパターンＮ５が最低のヒット率となり一致度が最も低い。このようなパターンを欠陥を含む可能性の高いパターンと特定する。なお、パターンの形状の一致度（相関解析）は、ＦＦＴを用いる畳込法など既知の手法を用いる。
【００６４】
（iii）面積差及び一致度の両方から欠陥候補パターンを特定する場合
面積差及び一致度の両方から欠陥パターンを検出する際に、面積差が最大のパターンと一致度が最低のパターンが同じであれば、そのパターンを欠陥候補パターンと特定する。また、面積差が最大のパターンと一致度が最低のパターンとが同一でなければ、光学式欠陥検出装置から取得した座標位置に近い方のパターンを欠陥候補パターンと特定する。
【００６５】
以上の欠陥候補パターンを特定する処理によって、視野範囲に表示されているＳＥＭ画像から欠陥を含んでいる蓋然性の高いパターンを特定する。この処理を光学式検査装置から取得する複数の欠陥位置に対して行い、ＳＥＭ画像におけるそれぞれの欠陥候補パターンを特定する。
【００６６】
次に、上記処理によって特定された欠陥候補パターンがウエハに転写される欠陥か否かを判定する処理について説明する。
【００６７】
図９（ａ）は、欠陥候補パターンＮ５と基準パターンＮ３とを重ねて表示したものである。この重ね合わせは、それぞれのパターンの重心を合わせるようにしてもよいし、相互相関から最も重なる位置に合わせるようにしてもよい。
【００６８】
図９（ｂ）は、パターンを重ね合わせた結果現れる差分領域Ｄを示している。この差分領域Ｄに対して差分面積を算出したり、Ｘ方向の距離差分ΔＸやＹ方向の距離差分ΔＹを算出したり、差分領域Ｄの内接円を算出する。
【００６９】
これらの差分面積、距離差分、内接円に対して、所定の形状及び大きさのパターンに対してどの程度の値のときにウエハに欠陥が転写されるかを示す基準値（転写判定値）を予め算出しておき、この基準値と比較することによって、欠陥パターンがウエハに転写されるものであるか否かを判定する。
【００７０】
転写判定値は、ＷＰＩシミュレーションで計算された値やＭＥＥＦ解析によって得られた値でもよいし、経験的に得られる値でもよい。これらの転写判定値を自動または手動で装置に入力する。
【００７１】
なお、ＷＰＩ(Wafer Plane Inspection)とは、フォトマスク検査装置用のマスク検査技術であり、マスクの透過光及び反射光のイメージより再生されたマスクパターンを基に、フォトレジスト表面上のエアリアルプレーンイメージを作り、エアリアルプレーンイメージからウエハプレーンイメージを算出して、マスクの欠陥とともに欠陥がウエハに転写される可能性を評価する技術である。
【００７２】
また、ＭＥＥＦ(Mask Error Enhancement Factor)とは、マスク上の誤差がウエハ上で拡大される比率であり、マスクの製造時に起こる誤差がウエハ上に形成されるパターンにおいて、より強調して出力される現象である。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態では、光学式検査装置によって検出された欠陥を含むパターンをＳＥＭ画像で観察するために、光学式検査装置からそのパターンの欠陥の位置を取得する。この位置はＳＥＭにおける座標位置と完全には一致しないため、ＳＥＭにおいて欠陥を含むパターンを特定する。この特定は、ＳＥＭの視野内に存在する類似する同一形状であるべき各パターンの面積を算出し、平均面積に最も近いパターンを基準パターンとし、基準パターンと他のパターンとの相関をとることによって、最も相関の低いパターンが欠陥を有するパターンとしている。そして、その欠陥がウエハ上に転写される欠陥か否かを判定するようにしている。
【００７４】
このように予め欠陥のないパターンを用意することなく、所定領域範囲内に表示されているパターンの画像情報から欠陥のあるパターンを特定している。
【００７５】
これにより、目視では不可能な欠陥を含むパターンを自動的に検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
５０…走査型電子顕微鏡、
１０…電子走査部、
１１…電子銃、
１２…コンデンサレンズ、
１３…偏向コイル、
１４…対物レンズ、
１５…移動ステージ、
１６…試料ホルダ、
２０…鏡筒制御部、
２１…システム制御部、
３０…ＳＥＭ像表示部。
【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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