(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを照射し、試料から放出される二次電子を検出し、検出信号を画像信号に変換し画面上に表示して前記試料を観察する走査電子顕微鏡を用い、前記電子ビームを複数のラインに沿って走査しながら試料に照射して検査対象領域の画像情報を取得する検査装置であって、
前記電子ビームを走査させるための２次元の座標生成部を、水平方向及び垂直方向毎に個別に座標変換する座標変換部で構成し、
前記座標変換部を、基準となるＸ座標及びＹ座標をＸ及びＹのスキャン座標に変換する、画像サイズと同等の小容量変換テーブルで構成し、且つ
前記座標生成部は、複数のスキャン種別に対応するためのスキャン種別毎の変換データを格納した、複数の画像サイズ容量を持つ大容量変換テーブルを備え、
スキャン動作中は前記小容量変換テーブルにて高速に座標変換を行い、スキャン停止中に前記大容量変換テーブルから前記小容量変換テーブルに前記変換データを転送することにより、
前記検査対象領域で任意の方向に前記電子ビームを走査させることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置であって、
前記座標変換部の前記小容量変換テーブルを、基準となるＸ座標及びＹ座標をＸ及びＹのスキャン座標に変換する、第１及び第２の各々２つ以上の小容量変換テーブルで構成し、
スキャン動作中は、前記第１の小容量変換テーブルにて座標変換を行うと同時に、前記第２の小容量変換テーブルに前記大容量変換テーブルから変換テーブルを転送し、スキャン完了後に前記第１の小容量変換テーブルと前記第２の小容量変換テーブルの入出力信号を切替え、スキャン毎に２つ以上の前記小容量変換テーブルを交互に使用することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の検査装置であって、
前記座標生成部で生成される前記スキャン座標に基づき、任意の方向にスキャンされた画像データを通常の一定方向にスキャンされた順番に並び替える並び替え部を備え、
前記並び替え部には、前記検査対象領域の画像データと同等の容量の並び替えメモリと、前記スキャン座標をメモリアドレスとして前記並び替えメモリに書き込みを行うメモリ制御部と、前記スキャン座標から画像演算を行う範囲を検出する画像範囲検出部とを備え、
前記並び替え部では画像演算を行う範囲毎に前記画像データを転送することで高速な並び替え及び転送を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１または３記載の検査装置であって、
前記電子ビームを常に一定方向で走査しながら画像取得するモードと、前記電子ビームを任意の方向で走査しながら画像取得するモードとを備え、前記画像取得モードを前記試料の帯電特性に応じて切替えることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の検査装置であって、
ＧＵＩ画面を表示する表示部を備え、
前記ＧＵＩ画面上で前記画像取得モードを前記試料の帯電特性に応じて切り替え、且つ前記画像取得モードを確認することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
電子ビームを用いた検査装置であって、
前記電子ビームを走査しながら試料に照射し、前記試料から放出される二次電子を検出する走査電子顕微鏡と、
前記走査電子顕微鏡に印加し、前記電子ビームを走査させるスキャン座標制御信号を生成し、前記二次電子を検出して得た、前記試料の検査対象領域の画像データを処理する画像処理システムと、
前記画像処理システムにおける前記画像データの処理結果を表示する表示部とを有し、
前記画像処理システムは、前記スキャン座標制御信号を生成するため、水平方向及び垂直方向毎に個別に基本座標をスキャン座標に変換する座標変換部を備えた座標生成部を有し、
前記座標変換部は、水平方向及び垂直方向毎に前記基本座標を前記スキャン座標に変換する、前記検査対象領域に対応する小容量変換テーブルを有し、且つ前記座標生成部は、複数のスキャン種別毎の座標変換データを格納する大容量変換テーブルを備え、
スキャン動作中は前記小容量変換テーブルにて座標変換を行い、スキャン停止中に前記大容量変換テーブルから前記小容量変換テーブルに前記座標変換データを転送することにより、
前記検査対象領域で任意の方向で前記電子ビームを走査させることを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の検査装置であって、
前記座標変換部の前記小容量変換テーブルを、水平方向及び垂直方向毎に前記基本座標を前記スキャン座標に変換する、第１及び第２の各々２つ以上の、前記検査対象領域に対応する小容量変換テーブルで構成し、
スキャン動作中は前記第１の小容量変換テーブルにて座標変換を行うと同時に、前記第２の小容量変換テーブルに前記大容量変換テーブルから前記座標変換データを転送し、スキャン完了後に前記第１の小容量変換テーブルと前記第２の小容量変換テーブルを切替え、スキャン毎に２つ以上の前記小容量変換テーブルを切替え使用することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項６記載の検査装置であって、
前記画像処理システムは、
前記画像データが入力される画像データ並び替え部を備え、
前記画像データ並び替え部は、前記座標変換部から出力される前記スキャン座標に基づき、前記電子ビームを任意の方向にスキャンして得た前記画像データを一定方向にスキャンされた順番に並び替えて出力することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の検査装置であって、
前記画像処理システムは、前記画像データ並び替え部からの画像データ出力が入力され、前記画像データ出力に画像演算を行う画像演算部を備え、
前記画像データ並び替え部は、前記検査対象領域の前記画像データに対応する容量の並び替えメモリと、前記スキャン座標をメモリアドレスとして前記並び替えメモリに書き込みを行うメモリ制御部と、前記スキャン座標に基づき、前記画像演算部で画像演算を行う範囲を検出する画像範囲検出部とを備え、前記画像演算部で画像演算を行う範囲毎に、前記画像データを前記画像演算部に転送することを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
電子ビームを用いた検査装置であって、
前記電子ビームを走査しながら試料に照射し、前記試料から放出される二次電子を検出する走査電子顕微鏡と、
前記走査電子顕微鏡に印加し、前記電子ビームを二次元的に走査させる制御信号を生成し、前記二次電子を検出して得た、前記試料の検査対象領域の画像データを処理する画像処理システムと、
前記画像処理システムにおける前記画像データの処理結果を表示する表示部とを有し、
前記画像処理システムは、水平方向及び垂直方向毎に個別にスキャン座標を生成する座標生成部を有し、
前記座標生成部は、水平方向及び垂直方向毎に、基本座標を前記スキャン座標に変換する、前記検査対象領域に対応する容量の小容量変換テーブルと、複数のスキャン種別毎の座標変換データを格納する大容量変換テーブルを備え、
スキャン動作中は前記小容量変換テーブルにて座標変換を行い、スキャン停止中に前記大容量変換テーブルから前記小容量変換テーブルに前記座標変換データを転送することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の検査装置であって、
前記画像処理システムは、
前記画像データが入力される画像データ並び替え部を備え、前記画像データ並び替え部は、前記座標生成部から出力される前記スキャン座標に基づき、前記電子ビームを任意の方向にスキャンして得た前記画像データを一定方向にスキャンされた順番に並び替え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、微細なパターンを有する半導体装置、基板、ホトマスク（露光マスク）、液晶等を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化が進む中で、これら半導体集積回路の製造過程における異常や不良発生を早期に、あるいは事前に検知するため、各製造過程の終了時に半導体ウエア上のパターン検査が行われる。この欠陥を検査する方法及び装置が実用化されており、これら検査装置では電子ビーム技術を用いた走査電子顕微鏡（Scanning  Electron  Microscope、以下ＳＥＭと略す）などを用いて検査対象領域の画像情報を取得することで検査が行われる。
【０００３】
半導体集積回路の製造におけるプロセスパターンの寸法管理においても、電子ビーム技術を用いたＳＥＭを半導体専用に特化した測長ＳＥＭ（Critical-Dimension  SEM、ＣＤ−ＳＥＭと略す）が用いられる。ＣＤ−ＳＥＭはプロセスパターンの観察や、精度の高い寸法測定を行うものである。
【０００４】
また、半導体集積回路の歩留り等のプロセス管理においても、電子ビーム技術を用いたＳＥＭによりチップの素子パターン上の欠陥を検出するために、例えば欠陥検査ＳＥＭ（Defect  Review  SEM、ＤＲ−ＳＥＭ）といった検査装置が使用されている。
【０００５】
これらＳＥＭを用いた装置においては、複数の走査ラインに沿って所定の加速電圧で順次電子ビームを照射して、半導体ウエハ上の検査対象領域を走査（スキャン）し、出射される二次電子を検出して検査対象領域の画像情報を取得し、取得された画像情報に基づいて検査対象領域の検査を行っているが、近年の半導体ウエハの大口径化と回路パターンの微細化に追随して装置の高スループット化が求められている。高スループット化では、電子ビームを走査（スキャン）するためのスキャン制御の高速化と、取得した画像情報を演算する画像処理の高速化が必須である。
【０００６】
一方、電子ビームを用いて画像取得を行う検査装置においては、帯電（チャージアップ）現象による影響が問題となっており、これにより高精度な画像情報を取得することが難しくなっている。帯電現象とは、電子ビームを試料に照射した場合に、試料に入射した電子はエネルギーを失って試料中に吸収される。試料が導体であれば、電子はそのまま試料ステージに流れるが、非導電性試料の場合は試料中に止まり、帯電が起こる。
【０００７】
帯電が起こると、電子ビームを試料に照射した際に帯電した電荷の反発を受けて曲げられ、本来の照射位置からずれてしまい、この結果、取得した画像が歪んでしまう。また帯電によって二次電子の発生量が変化するため、二次電子の検出効率の違いや、軌道の乱れによって取得した画像が部分的に明るくなったり暗くなったりする、いわゆる電位コントラストが生じる。
【０００８】
これら帯電を防止する方法としてはいつくかの方法があるが、特許文献１では、電子ビームを照射する際に２つの加速電圧を用いて、走査ライン上の画像取得をする前に、少なくともその走査ライン上に第２の加速電圧で電子ビームを照射しておくことで二次電子を出射されやすくしている。この場合、検査対象領域の部分が不自然に帯電される可能性があり、また、２つの加速電圧を用いるため装置における制御が複雑になり高価となる課題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１４２０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年の半導体ウエハの大口径化と回路パターンの微細化に追随して装置の高スループット化が求められている。上述の通り高スループット化では、電子ビームを走査（スキャン）するためのスキャン制御の高速化と、取得した画像情報を演算する画像処理の高速化が必須である。また、電子ビームを用いて画像取得を行う検査装置においては、帯電（チャージアップ）現象による影響が問題となっており、これら帯電に対応することが必須である。
【００１１】
本発明の目的は、電子ビームを用いた検査装置を高スループット化すると共に、帯電制御に対応したスキャン方式用いた検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、電子ビームを走査させるための２次元の座標生成部において、水平（Ｘ）方向及び垂直（Ｙ）方向毎に個別に座標変換してスキャン座標を得るＸ、Ｙ座標変換部を備え、検査対象領域で任意の方向に電子ビームを走査させることを特徴とした検査装置を提供する。
【００１３】
また本発明は、スキャン座標を生成する座標生成部であるスキャン制御部において、基準となるＸ座標及びＹ座標をそれぞれ任意のスキャン座標に変換する変換テーブル（Lookup Table、以下、ＬＵＴと略す）を備え、Ｘ座標及びＹ座標を個別に座標変換することで任意の方向に電子ビームを走査（スキャン）することを特徴とする電子ビームを用いた検査装置を提供する。
【００１４】
更に本発明は、スキャン制御部において、Ｘ及びＹのスキャン座標を高速に変換する画像サイズと同等の小容量の変換テーブル（ＬＵＴ）と、複数のスキャン種別に対応するためのスキャン種別毎の変換データを格納した、複数の画像サイズ容量を持つ大容量の格納部である変換テーブル（ＬＵＴ）を備え、スキャン動作中は小容量の変換テーブルにて高速に座標変換を行い、スキャン停止中に大容量の変換テーブル（ＬＵＴ）から小容量の変換テーブル（ＬＵＴ）に変換データを転送することで、複数のスキャン種別に対応でき、且つ、任意の座標に変換可能で高速なスキャン制御を行うことを特徴とする電子ビームを用いた検査装置を提供する。
【００１５】
また更に本発明は、スキャン制御部において、前記の小容量の変換テーブル（ＬＵＴ）として、Ｘ座標及びＹ座標毎に第１及び第２の各々２つ以上の変換テーブル（ＬＵＴ）を備え、スキャン動作中は、第１の小容量変換テーブル（ＬＵＴ）にて座標変換を行うと同時に第２の小容量変換テーブル（ＬＵＴ）に大容量変換テーブル（ＬＵＴ）から変換テーブルを転送し、スキャン完了後に第１の小容量変換テーブル（ＬＵＴ）と第２の小容量変換テーブルの入出力信号を切替え、スキャン毎に２つ以上の小容量変換テーブル（ＬＵＴ）を交互に使用することで、スキャン動作中に次のスキャン用の変換データを大容量変換テーブルから小容量変換テーブルに転送し、転送時間の短縮によりスループットを向上したことを特徴とする電子ビームを用いた検査装置を提供する。
【００１６】
更にまた本発明は、スキャン制御部によって生成されたスキャン座標に基づき、任意の方向にスキャンされた画像データを通常の一定方向にスキャンされた順番に並び替える並び替え部を備え、この並び替え部には、画像データと同等の容量の並び替えメモリと、スキャン座標をメモリアドレスとして並び替えメモリに書き込みを行うメモリ制御部と、スキャン座標から画像演算を行う範囲を検出する画像範囲検出部とを備え、この並び替え部では画像演算を行う範囲毎に画像演算部へ画像データを転送することで高速な並び替え及び転送を行うことを特徴とした電子ビームを用いた検査装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数のスキャン種別に対応でき、且つ、任意の座標に変換可能で高速なスキャン制御を行うことで帯電制御に対応でき、且つ、高速に半導体集積回路の検査を行うことができる。
また、本発明によれば、好適にはスキャン毎に２つ以上の小容量変換テーブル（ＬＵＴ）を交互に使用することで、スキャン動作中に次のスキャン用の変換データを大容量変換テーブルから小容量変換テーブルに転送することで、転送時間の短縮により検査装置のスループットを向上することができる。
【００１８】
更に好適には、本発明によれば、画像データ並び替え部において画像演算を行う範囲毎に画像演算部へ画像データを転送することで高速な並び替え及び転送を行い、検査装置のスループットを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明するに先立ち、本発明に係るスキャン制御方式及びそれを用いた画像処理システム及び検査装置の基本構成を図１を用いて説明する。
【００２０】
図１において、電子ビームを用いた検査装置は、ＳＥＭ１、画像生成部２、電子ビーム制御部３、画像処理システム１３、及び表示部であるディスプレイを有するパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す）などの全体制御部１４で構成される。画像処理システム１３は、ＡＤ変換器４、画像データ並び替え部５、画像演算部６、及びスキャン制御部１２で構成され、スキャン座標を生成する座標生成部として機能するスキャン制御部１２は、出力部７、Ｘ座標変換部８、Ｙ座標変換部９、基本座標生成部１０、制御回路１１から構成される。ＳＥＭ１は、電子ビームを出射する電子銃と、電子銃から出射された電子ビームの照射位置を制御する走査コイルと、電子ビームの焦点を制御することによりビーム径を制御するために対物レンズと、電子ビームの照射により試料から出射される二次電子を検出する二次電子検出部などから構成されるが、ＳＥＭ１の構成は一般的であり、ここでは説明を省略する。半導体集積回路の製造過程における異常や不良発生を早期に、あるいは事前に検知するため、各製造過程の終了時に検査装置を使用して検査が行われるが、検査方法としては、複数のラインに沿って電子ビームを走査しながら試料に照射して検査対象領域の画像情報を取得することで行う。
【００２１】
画像情報の取得は、検査装置にて処理が行える単位で行う。例えば、半導体集積回路のウエハを検査する場合、一度にウエハ全体の画像を取得することができないため、５１２×５１２等の画像サイズに分割して画像を取得する。分割された画像サイズを一つの単位とし、この範囲、即ち検査対象領域で電子ビームを走査（スキャン）させて画像を取得する。分割された単位の基準点へは、ＳＥＭ内部のステージ（検査対象となる試料を搭載している部分）を動かすことで行われる。画像サイズは、検査対象となる半導体集積回路の微細化に伴い、５１２×５１２から４０９６×４０９６のサイズへと拡大している。
【００２２】
以下、分割された単位である、一つの画像サイズ内で行われる走査（スキャン）について説明する。
【００２３】
まず、スキャン制御部１２の基本座標生成部１０より、取得する画像サイズの基本となるＸ・Ｙ座標（データ）を生成する。例えば画像サイズが５１２×５１２の場合、基本座標（データ）は、まず、Ｙ座標を０とし、Ｘ座標を０から５１１まで順番に生成する。次にＹを１とし、同様にＸ座標を０から５１１まで順番に生成する。これを繰り返してＹ座標が５１１になるまで座標を生成する。通常ではこの基本座標（データ）をそのまま使用して電子ビーム制御部３にスキャン座標を入力して電子ビームを走査（スキャン）させる。なおここで、任意の方向にスキャンさせる場合には、Ｘ座標変換部８及びＹ座標変換部９を使用して基本座標を任意のスキャンのためのＸ・Ｙ座標に変換し、出力部７を介して電子ビーム制御部３にスキャン座標制御信号を入力して電子ビームを走査（スキャン）させる。なお、任意の方向にスキャンさせる場合を、フラットスキャンと呼ぶ場合がある。画像処理システム１３の出力部７に、任意の方向にスキャンさせるフラットスキャンの一例を模式的に図示した。
【００２４】
ＳＥＭ１では電子ビーム制御部３からのスキャン座標制御信号に基づき、半導体ウエハ等の試料に電子ビームを照射し、試料から出射された二次電子を検出し、検出信号を画像生成部２に出力する。画像生成部２では、検出信号を画像情報としての画像信号に変換して画像処理システム１３に入力する。画像処理システム１３では、入力された画像信号がアナログ信号であるため、まずＡＤ変換器４によりデジタル信号に変換して画像データとする。
【００２５】
変換された画像情報である画像データは画像データ並び替え部５によって並び替えられる。ここで、通常のスキャンでは入力された画像データを並び替える必要がないため、そのまま画像演算部６に出力するが、任意の方向にスキャン（フラットスキャン）した場合、スキャン制御部１２で生成されたスキャン座標に基づいて通常の順番に並び替えを行う。この画像並び替えの方法については、後で説明する。画像演算部６では、入力された画像データを演算して画像処理を行い、全体制御部１４にデータを転送する。全体制御部１４では、画像処理された画像データを表示部であるディスプレイ画面上に表示して、異常や不良発生の検知、プロセスパターン寸法測定等、取得された画像情報に基づいて検査を行う。
【００２６】
以上説明した本発明の基本構成により明らかな通り、スキャン制御部１２にＸ座標変換部８、Ｙ座標変換部９をそれぞれ備えることで、電子ビームを任意の方向にスキャン（フラットスキャン）させることが可能となり、この任意の方向にスキャンすることで、帯電を防止することが可能となる。
【００２７】
前述したように帯電現象が起こると、電子ビームを試料に照射した際に帯電した電荷の反発を受けて曲げられ、本来の照射位置からずれてしまい、この結果、取得した画像が歪んでしまう。上述した本発明の基本構成によれば、スキャン制御部を用いてスキャン制御を用い、電子ビームを試料の任意の方向にスキャン（フラットスキャン）することで帯電の影響を抑え、取得した画像の歪みを低減することが可能となる。
【実施例１】
【００２８】
図２は、第一の実施例の構成を示す図である。本実施例では、図１に示したＸ座標変換部８、Ｙ座標変換部９に、Ｘ及びＹのスキャン座標に高速に変換する小容量の変換テーブル（ＬＵＴ）１５a、１５ｂと、複数のスキャン種別に対応するためのスキャン種別毎の変換データを格納した、複数の画像サイズ容量を持つ大容量の変換テーブル（ＬＵＴ）１７を用いる。Ｘ座標及びＹ座標の変換は、これら変換テーブル（ＬＵＴ）に予め変換するデータを格納しておくことで行う。これら変換テーブル（ＬＵＴ）はメモリ（格納部）であり、メモリに変換データを格納しておき、基本座標生成部１０で生成された基本座標をメモリのアドレスとして、そのアドレスに格納されたデータを読み出すことで座標変換を行い、Ｘ・Ｙスキャン座標を得る。なお、図２においては、画像生成部２及び電子ビーム制御部３の図示は省略されていること留意されたい。
【００２９】
ここで、小容量変換テーブル（ＬＵＴ）１５a、１５ｂの容量は、画像サイズと関係しており、例えば、画像サイズが５１２×５１２の場合、Ｘ及びＹ座標は各々９ｂｉｔあればよく、変換テーブルは、９ｂｉｔ×２＾９深さ＝９ｂｉｔ×５１２＝４６０８ｂｉｔの容量が２式あればよい。画像サイズが４０９６×４０９６の場合、同様にＸ座標及びＹ座標は各々１２ｂｉｔあればよく、変換テーブルは、１２ｂｉｔ×２＾１２深さ＝４９１５２ｂｉｔ（４９ｋｂｉｔ）の容量が２式あればよい。今後の画像サイズの拡大に対応するためにＸ座標及びＹ座標を各々１６ｂｉｔ（画像サイズとしては６５５３６×６５５３６まで対応可能）とした場合でも、変換テーブルは、１６ｂｉｔ×２＾１６深さ＝１６ｂｉｔ×６５５３６＝１Ｍｂｉｔの容量が２式あればよい。これは例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等に内蔵可能な容量である。
【００３０】
一方、大容量変換テーブル（ＬＵＴ）１７には、複数のスキャン種別に対応するためのスキャン種別毎の変換データを格納する格納部として機能し、大容量変換テーブルの容量は、前述した小容量変換テーブルをスキャン種別毎にした容量である。例えば、スキャン種別を３２種類とした場合、Ｘ座標及びＹ座標を各々１６ｂｉｔ（画像サイズとしては６５５３６×６５５３６まで対応可能）とした場合の小容量変換テーブルの容量が１Ｍｂｉｔであるため、１Ｍｂｉｔ×３２＝３２Ｍｂｉｔの容量が２式あればよい。３２Ｍｂｉｔかける２式＝６４Ｍｂｉｔの容量のメモリはＤＲＡＭ等のメモリを使用することができる。
【００３１】
図２に示す実施例の構成において、スキャン動作中は小容量の変換テーブル１５ａ、１５ｂにて高速に座標変換を行い、スキャン停止中に大容量の変換テーブル（ＬＵＴ）１７から小容量の変換テーブル１５ａ、１５ｂに変換データを転送する。
【００３２】
変換テーブルを小容量変換テーブル（ＬＵＴ）１５a、１５ｂと大容量変換テーブル（ＬＵＴ）１７とし、スキャン動作中は小容量変換テーブル（ＬＵＴ）１５a、１５ｂにて座標変換を行うことで高速に座標変換が可能となる。例えば、上述のようにＸ座標及びＹ座標を各々１６ｂｉｔ（画像サイズとしては６５５３６×６５５３６まで対応可能）とした場合、小容量変換テーブルであるメモリのアドレスは１６ｂｉｔであるため、メモリアドレスの制御には１６ｂｉｔのカウンタを使用することができる。これら変換テーブルを一括して一つの変換テーブルとした場合には、１６ｂｉｔ×３２種類＝５１２ｂｉｔのメモリアドレスが必要となり、メモリアドレスの制御に５１２ｂｉｔのカウンタを使用する必要がある。このように、メモリアドレスのｂｉｔ数を減らすことでメモリのアクセスが高速化できるため、高速に座標変換が可能なる。また、前述したように小容量変換テーブルはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等に内蔵可能な容量であるため、外部メモリが不要となり、外部メモリとのアクセス時間が不要であるため高速動作が可能である。
【００３３】
以上により、複数のスキャン種別に対応でき、且つ、任意の座標に変換可能で高速なスキャン制御を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００３４】
図３は画像処理システムを構成するスキャン制御部の第二の実施例の構成を示す図である。本実施例では、図２の座標変換部１６において、Ｘ座標及びＹ座標毎に各々２つ以上の変換テーブル（ＬＵＴ）を備えた構成を有する。この構成において、スキャン動作中は、第１の小容量変換テーブル（Ｘ１またはＹ１）１５ａ、１５ｂにて座標変換を行うと同時に第２の小容量変換テーブル（Ｘ２またはＹ２）１５ｃ、１５ｄに大容量変換テーブル（ＬＵＴ）１７から変換テーブルを転送し、スキャン完了後に第１の小容量変換テーブル（Ｘ１またはＹ１）１５ａ、１５ｂと第２の小容量変換テーブル（Ｘ２またはＹ２）１５ｃ、１５ｄの入出力信号を切替え部１８ａ，１９ａ、１８ｂ、１９ｂにより切替え、スキャン毎に２つの小容量変換テーブルを交互に使用する。
【００３５】
本実施例の構成により、スキャン動作中に次のスキャン用の変換データを大容量変換テーブルから小容量変換テーブルに転送することで転送時間を短縮し、検査装置のスループットを向上することが可能となる。
【００３６】
図４は図１の画像処理システムにおける画像データ並び替え部５の具体的実施例の構成を示す図である。画像データ並び替え部５は、並び替えメモリ２０、メモリ制御部２３、画像範囲検出部２６で構成され、メモリ制御部２３は、ライト制御部２１、リード制御部２２で構成される。画像範囲検出部２６は、画像範囲設定部２４、比較部２５で構成される。画像データ並び替え部５は、スキャン座標を生成するスキャン制御部１２によって生成されたＸ・Ｙスキャン座標に基づき、任意の方向にスキャンされた画像データを通常の一定方向にスキャンされた順番に並び替えを行う。メモリ制御部２３のライト制御部２１では、スキャン制御部１２で生成されたＸ・Ｙスキャン座標を入力し、並び替えメモリ２０のアドレスとして入力された画像データを並び替えメモリ２０に書き込む。スキャン座標は画像範囲検出部２６にも入力され、画像範囲設定部２４に予め設定された画像範囲と比較部２５によって比較される。比較した結果が一致した場合には、リードイネーブル信号と画像範囲設置値をリード制御部２２に入力し、リード制御部２２にて並び替えメモリ２０から画像データの読み出しを行う。
【００３７】
ここで、画像範囲設定部２４に格納する値は、画像処理を行う単位の画像範囲を設定する。例えば、３×３フィルタ処理を行う場合、着目する画像データの周囲８個の画像データがあれば処理ができるため、スキャン座標の周囲８個の座標を画像範囲設定部２４に格納しておく。通常では任意の方向にスキャンされた場合には、全ての画像データを一旦画像メモリ等に格納しておく必要があるため、例えば５１２×５１２の画像サイズの場合、２６２１４４個の画像データが入力されるまで待つことになる。そのため、スキャンを開始してから画像処理を行うまでの転送時間が増大し、高速化が困難となる。これに対し、本実施例の画像データ並び替え部５の構成では、画像処理を行う単位が入力される時間で画像処理が開始できるため画像データの転送時間を短縮することが可能になる。
【００３８】
図８は、図４の並び替えメモリ２０を用いた画像データ並び替え部５の実施例による並び替えの動作概要を説明するための図である。並び替えメモリ２０はＸ及びＹの２次元マップで構成される。前述したように並び替えメモリ２０では、スキャン制御部１２からのＸ及びＹのスキャン座標を並び替えメモリのＸ及びＹのライト（書き込み）アドレスとし、ＳＥＭ１から入力された画像データを並び替えメモリ２０のライトデータとする。これにより、並び替えメモリ２０はＳＥＭ１からの画像データをスキャン座標と同様のアドレスに書き込みを行う。並び替えメモリ２０への書き込み完了後、画像データを順番に読み出すことで並び替えを行う。例えば、Ｘ座標が０、２、４、１、３の順番でスキャンされ、Ｙ座標も同様に０、２、４、１、３の順番でスキャンされた場合、ＳＥＭ１からの画像データは、ａ（Ｘ＝０，Ｙ＝０），ｂ（Ｘ＝２，Ｙ＝２）、ｃ（Ｘ＝４，Ｙ＝４）、ｄ（Ｘ＝１，Ｙ＝１）、ｅ（Ｘ＝３，Ｙ＝３）の順番で入力される。このように、並び替えメモリ２０へは、Ｘ及びＹのスキャン座標をライトアドレスとして書き込みを行い、読み出す際にはＸ及びＹアドレスを０，１，２，３，４の順番で読み出すことで、通常の一定方向にスキャンされた順番の画像データに並び替えを行うことができる。
【００３９】
以上説明した画像データ並び替え部５の実施例の構成により、任意の方向にスキャンされた画像データであっても画像演算を行う範囲毎に画像演算部６へ画像データを転送することで高速な転送を行うことが可能となる。
【００４０】
図５Ａ、Ｂ、Ｃは、上述した各実施例で実行される各種のスキャンの概要を示した図である。図５Ａのノン・インターレースはＸ座標、Ｙ座標共に順番にスキャンすることを示し、図５ＢのインターレースはＸ座標を順番にスキャンし、Ｙ座標は一つまたはそれ以上を飛ばしてスキャンすることを示している。上述の各実施例の構成では、スキャン制御部１２において、Ｘ座標、Ｙ座標共に個別に座標変換が可能であるため、図５Ｃに示す任意の座標でスキャンすることが可能である。なお、図５Ｃでは任意の座標でのスキャンを図示しているが、これは任意の方向にスキャンするフラットスキャンの一形態であり、フラットスキャンは任意の座標でスキャンする場合のみに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４１】
図６Ａ、Ｂ、Ｃは、図５Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれのスキャンに対応し、各実施例の座標変換部１６の変換テーブル（ＬＵＴ）への格納を示した図である。変換テーブルには、予め変換するデータを格納しておき、基本座標生成部１０から入力された基本座標をリードアドレスとして、そのアドレスに対応したデータを読み出すことで座標変換を行う。このとき、通常のスキャンであるノン・インターレース及びインターレーススキャンの場合でも変換テーブルに座標データを格納しておくことで、任意スキャンを含めた全ての場合で同じ構成とすることができる。図６Ａ、Ｂ、Ｃから明らかなように、変換テーブル（ＬＵＴ）に格納される座標は、それぞれノン・インターレース、インターレース、フラットスキャンに対応している。
【００４２】
ここで、図５Ｃで示した任意の方向にスキャン（フラットスキャン）された画像データであっても画像演算を行う範囲毎に画像演算部６へ画像データを転送することで高速な転送を可能にする構成と、任意スキャンを含めた全ての場合で同じ座標変換の構成とすることにより、検査装置においては、試料の帯電特性に応じて走査モードを任意方向に走査するモードに切替えが可能であり、この場合であっても、通常の一定方向で走査するモードと画像取得のスループットが劣化しないようにすることができる。
【００４３】
図７は、電子ビームを使用した検査装置の各実施例における全体制御部１４の表示部（ディスプレイ）に表示されるＧＵＩ（グラフィックユーザインタフェース）画面の概略を示した図である。本実施例における検査装置では、電子ビームを常に一定方向で走査しながら画像取得するモード（通常スキャンモード）と、電子ビームを任意の方向で走査しながら画像取得するモード（フラットスキャンモード）とを備え、画像取得モード、即ち走査（スキャン）モードを試料の帯電特性に応じて切替え、全体制御部１４の表示部に表示されるＧＵＩ画面２７にて走査モードを確認する。なお、先に述べたように全体制御部１４はＰＣなどで構成されるため、内部の中央処理部（以下、ＣＰＵと略す。）で動作するプログラムで表示部上のＧＵＩ画面を制御することができることは言うまでもない。
【００４４】
例えば、半導体集積回路の所定検査対象領域の検査を行うに際し、ユーザが検査装置におけるこのＧＵＩ画面を用い、任意方向にスキャン（フラットスキャン）するモードに設定することで、半導体集積回路上で帯電の影響を抑え、取得した画像の歪みを低減し、検査の精度向上を図ることが可能となる。
【００４５】
以上、本発明の検査装置を、電子ビームを用いたＳＥＭを例示して説明してきたが、本発明は、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた検査装置にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る電子ビームを用いた検査装置の基本構成を示す図。
【図２】第一の実施例の構成を示す図であり、スキャン制御部の座標変換部として変換テーブル（ＬＵＴ）を用いた構成を示す図。
【図３】第二の実施例のスキャン制御部の構成を示す図であり、その座標変換部に各々２つの変換テーブル（ＬＵＴ）を用いた構成を示す図。
【図４】各実施例の構成における画像データ並び替え部の一実施例の構成を示す図。
【図５Ａ】各実施例における走査モードの一つであるインターレーススキャンの概要を示す図。
【図５Ｂ】各実施例における走査モードの一つであるノン・インターレーススキャンの概要を示す図。
【図５Ｃ】各実施例において可能となる走査モードであるフラットスキャンの概要を示す図。
【図６Ａ】各実施例における走査モードの一つであるインターレーススキャンにおける変換テーブル（ＬＵＴ）への格納を説明する図。
【図６Ｂ】各実施例における走査モードの一つであるノン・インターレーススキャンにおける変換テーブル（ＬＵＴ）への格納を説明する図。
【図６Ｃ】各実施例において可能となる走査モードであるフラットスキャンにおける変換テーブル（ＬＵＴ）への格納を説明する図。
【図７】各実施例の検査装置におけるＧＵＩ画面の概略を示した図。
【図８】図４の画像データ並び替え部の一実施例の動作概略を示した図。
【符号の説明】
【００４７】
１…走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、
２…画像生成部、
３…電子ビーム制御部、
４…ＡＤ変換器、
５…画像データ並び替え部、
６…画像演算部、
７…出力部、
８…Ｘ座標変換部、
９…Ｙ座標変換部、
１０…基本座標生成部、
１１…制御回路、
１２…スキャン制御部、
１３…画像処理システム、
１４…表示部を有する全体制御部、
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…小容量変換テーブル（ＬＵＴ）、
１６…座標変換部、
１７…大容量変換テーブル（ＬＵＴ）、
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ…切替え部、
２０…並び替えメモリ、
２１…ライト制御部、
２２…リード制御部、
２３…メモリ制御部、
２４…画像範囲設定部、
２５…比較部、
２６…画像範囲検出部、
２７…表示部のＧＵＩ画面。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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