(57)【要約】【課題】ＳＥＭ画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる検査方法及び検査装置を提供する。  【解決手段】荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法及び装置において、スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を演算手段によって実行する。【選択図】図４
2009026596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果としてＳｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からＳＥＭ画像を形成することを特徴とする検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載の検査方法において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項４】
請求項２に記載の検査方法において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査方法において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであることを特徴とする検査方法。
【請求項６】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳ＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
中間重畳ＳＥＭ画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳ＳＥＭ画像から１枚のＳＥＭ画像を構成し、そのＳＥＭ画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項７】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳ＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
中間重畳ＳＥＭ画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳ＳＥＭ画像から１枚のＳＥＭ画像を構成し、そのＳＥＭ画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果としてＳｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からＳＥＭ画像を形成することを特徴とする検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の検査方法において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項９】
請求項７に記載の検査方法において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行うための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からＳＥＭ画像を形成するための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の検査装置において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の検査装置において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記差分δｘ、δｙの小さい順に所定枚数を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に検査装置において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであることを特徴とする検査装置。
【請求項１５】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳ＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像または中間重畳ＳＥＭ画像、および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
中間重畳ＳＥＭ画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳ＳＥＭ画像から１枚のＳＥＭ画像を構成し、そのＳＥＭ画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行うための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１６】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳ＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像または中間重畳ＳＥＭ画像、および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
中間重畳ＳＥＭ画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳ＳＥＭ画像から１枚のＳＥＭ画像を構成し、そのＳＥＭ画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出し、
スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、
上記差分δｘ又はδｙが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からＳＥＭ画像を形成するための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の検査装置において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の検査装置において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記差分δｘ、δｙの小さい順に所定枚数を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか１項に検査装置において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであ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、走査型電子顕微鏡、ＣＤ−ＳＥＭ、半導体デバイス検査装置などの荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ＣＡＤ設計データを受けて所定の画像処理を経て補正レイアウト画像を作成する画像補正部と、この補正レイアウト画像と、ＳＥＭ画像とのマッチングを行う画像対比手段であるマッチング部と、メモリとを備えた画像照合部を備えた検査装置が知られている（特許文献１の段落００１８及び図１）。
【０００３】
また、例えば特許文献２の図１０５、段落４５３〜４７６に、複数の被検査領域の画像データを複数枚取得し、基準画像データと比較し、欠陥があるのかどうかなど検査を行う検査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２６６７０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、電子線等の荷電粒子ビーム照射によるチャージングによって、画像がドリフトしてしまい、積算画像にボケが生じ、画質が劣化してしまい、欠陥検出感度の低下、ＣＤ測定の精度劣化といった問題があった。
【０００５】
チャージングを低減するために、加速電圧、試料電位を最適化することが一般的に行われているが、限界がある。
【０００６】
同じ試料上であっても、パターンの密度によって、チャージングＣｈａｒｇｉｎｇが変化する。
【０００７】
また、画像取得中に、ステージがドリフトする場合にも、同様の問題があった。
【０００８】
自動レシピで、装置を運用する場合に、画質のよしあしをリアルタイムで判断することは、困難であり、検査が終わってレビューし、必要に応じて、画像を再取得する必要があった。
【０００９】
そこで、本発明は、ＳＥＭ画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲に記載のとおりである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、ＳＥＭ画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる。
【実施例】
【００１２】
図面を参照しつつ、本発明の１つの実施例を説明する。
【００１３】
例えば、ウェハ１１などの試料は、荷電粒子ビーム装置（全体図省略、検査装置）のステージ（図示略）上に載置される。
【００１４】
このようにして、各ウエハ１１について、ＣＤ−ＳＥＭなどの荷電粒子ビーム装置により撮像し、撮像された複数枚のスキャン画像を積算し、図１に示すように、スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、マッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出する。Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙ以外に、Ｍａｇ_ｘ,Ｍａｇ_ｙ、Ｒｏｔ_ｘ,Ｒｏｔ_ｙを算出してもよい。
【００１５】
図１は、複数枚のＳＥＭ画像を積算し、１枚の検査画像にして、設計データと比較する様子を示す。
【００１６】
図１において、左側の画像は検査画像であり、右側の画像は設計データの画像である。
【００１７】
図２、３は、それぞれ、荷電粒子ビーム装置などの検査装置によりスキャンされたＳＥＭ画像を１枚ずつ取得し、各々の設計データとマッチングを行い、ＯＫのＳＥＭ画像を積算して、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う第１の方式と、例えば２枚ずつのＳＥＭ画像を取得し、中間の重畳ＳＥＭ画像を取得し、各々の設計データとマッチングを行い、ＯＫの中間重畳ＳＥＭ画像を積算して、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う第２の方式について説明する図である。
【００１８】
図２において、荷電粒子ビーム装置などによりスキャンされた１枚のスキャン画像１、スキャン画像２、・・・、スキャン画像１６を記憶手段（メモリ）に保存し、それらのスキャン画像ごとに、予め装置本体あるいは別体の記憶手段（メモリ）に記憶された設計データＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍ１６とマッチングを行い、ＯＫかＮＧか検査を行う。ＯＫのスキャン画像のみ記憶手段（メモリ）から取り出し、積算して、図４に示すように、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う。
【００１９】
図３において、荷電粒子ビーム装置などによりスキャンされた１枚のスキャン画像１とスキャン画像２、スキャン画像３とスキャン画像４、・・・、スキャン画像１５とスキャン画像１６を重畳し、中間重畳ＳＥＭ画像を取得し、記憶手段（メモリ）に記憶させる。記憶された中間重畳ＳＥＭ画像と、予め装置本体あるいは別体の記憶手段（メモリ）に記憶された設計データＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍ８とマッチングを行い、ＯＫかＮＧか検査を行う。ＯＫのスキャン画像のみ記憶手段（メモリ）から取り出し、積算して、図４に示すように、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う。
【００２０】
また、図４は、スキャン画像毎に設計データとマッチングした結果の一例を示す。
【００２１】
図５に示すように、ＳＥＭ画像を例えば２枚撮影し、画像を重畳させ、１枚のＳＥＭ画像とし、８回同じスキャンを繰り返し、ＳＥＭ画像を取得する。その場合、Ｘ方向のずれ〔Ｓｈｉｆｔ_Ｘ〕はほとんど変化しないが、Ｙ方向のずれ〔Ｓｈｉｆｔ_Ｙ〕は３５ｎｍ程度に収束する。
【００２２】
そこで、積算枚数がＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、・・・と増える毎に、Ｘ方向のずれ〔Ｓｈｉｆｔ_Ｘ〕と、Ｙ方向のずれ〔Ｓｈｉｆｔ_Ｙ〕との差分δｘ、δｙを算出する。それらの差分δｘ、δｙを例えば数ｎｍの所定の閾値と比較し、上記差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行う。
【００２３】
また、上記差分δｘ又はδｙが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からＳＥＭ画像を形成する。
【００２４】
以上により、ＳＥＭ画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる。
【００２５】
好ましくは、荷電粒子ビーム装置により撮像された多数枚のスキャン画像を積算して、１枚のＳＥＭ画像を構成する。スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、そのマッチングの結果として、Ｓｈｉｆｔ_ｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙを算出する。とくに、スキャン画像毎のＳｈｉｆｔ_ｘの差分δｘ，Ｓｈｉｆｔ_ｙの差分δｘを算出し、各差分δｘ又はδｙが閾値を超える場合に、ＳＥＭ画像の取得のリトライ処理を行う。
【００２６】
また、検査方法及び装置のいずれにおいても、前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算するようにすることができる。
【００２７】
また、所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することもできる。
【００２８】
また、所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記δｘ、δｙの小さい順に所定枚数を積算することもできる。
【００２９】
また、好ましくは、前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】複数枚のＳＥＭ画像を積算し、１枚の検査画像にして、設計データと比較する様子を示す。
【図２】積算画像を取得する第１の方式によるマッチング方法を示す。
【図３】積算画像を取得する第２の方式によるマッチング方法を示す。
【図４】スキャン画像毎に設計データとマッチングした結果の一例を示す。
【図５】積算した枚数とシフト変動との関係の一例を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１１  ウェハ（試料）
１２  電歪素子
６０  ＳＥＭ画像
６１  設計データ
【図１】
2009026596.tif 000003
【図２】
2009026596.tif 000004
【図３】
2009026596.tif 000005
【図４】
2009026596.tif 000006
【図５】
2009026596.tif 000007