JP2000171230A - Method and device for inspecting micropattern shape - Google Patents
Method and device for inspecting micropattern shapeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ上に形成された微小パターンの欠陥やそのテーパ部の
状態、さらには寸法を測定する微小パターン形状検査方
法及びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micropattern shape inspection method and apparatus for measuring, for example, a defect of a micropattern formed on a semiconductor wafer, a state of a tapered portion thereof, and a dimension.
【0002】[0002]
【従来の技術】このような半導体ウエハ上に形成された
微小パターンの検査には、例えば走査型電子顕微鏡(S
EM:Scanning Elctron Microscope )が用いられてい
る。このSEMは、測定試料に電子線束(電子ビーム)
を照射し、このとき測定試料から放出される二次電子を
検出して画像データを得るもので、この画像データを画
像処理することによって測定試料に形成された微小パタ
ーンの欠陥検査やこの微小パターンのテーパ部の状態、
さらにはその寸法測定を行っている。2. Description of the Related Art Inspection of such a fine pattern formed on a semiconductor wafer is performed, for example, by using a scanning electron microscope (S
EM: Scanning Elctron Microscope) is used. This SEM uses an electron beam (electron beam)
Is used to detect secondary electrons emitted from the measurement sample at this time to obtain image data. This image data is subjected to image processing for defect inspection of the minute pattern formed on the measurement sample and this minute pattern. The state of the tapered part,
Furthermore, the dimensions are measured.
【0003】このうち微小パターンの欠陥は、この微小
パターンの画像をモニタ上に拡大表示し、このモニタ上
に表示された画像を検査員が目視により確認することに
よって検査している。この微小パターンの欠陥検査で微
小パターンの形状に歪みがなく真円のものに対しては、
真円の中心からR−θ変換し、この変換した画像を処理
することで微小パターンの傷、汚れを検査している。[0003] Of these, defects of the minute pattern are inspected by displaying an image of the minute pattern on a monitor in an enlarged manner and visually confirming the image displayed on the monitor by an inspector. In the defect inspection of this minute pattern, if the shape of the minute pattern has no distortion and is a perfect circle,
R-θ conversion is performed from the center of the perfect circle, and the converted image is processed to inspect the fine pattern for scratches and dirt.
【0004】又、微小パターンの形状歪みは、その微小
パターンの縦横比、周囲長、面積などを計測し、規格値
と比較することで検査を行っている。[0004] The shape distortion of the minute pattern is inspected by measuring the aspect ratio, perimeter, area and the like of the minute pattern and comparing them with standard values.
【0005】又、微小パターンの寸法測定は、微小パタ
ーンの画像をモニタ上に拡大表示し、このモニタ上に表
示された画像に対して検査員がカーソルを当ててそのカ
ーソル間の距離と倍率とから測定を行っている。In order to measure the size of a minute pattern, an image of the minute pattern is enlarged and displayed on a monitor, and an inspector puts a cursor on the image displayed on the monitor, and the distance between the cursors, the magnification, and the like. From the measurement.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検査員
がモニタ上に拡大表示された微小パターンの画像を目視
して微小パターンの欠陥やそのテーパ部の状態を検査す
る方法では、検査員によって評価基準にばらつきが生
じ、定量的な検査が不可能である。そして、半導体ウエ
ハの微小パターンのような多様な形状で変形や歪みの多
い測定試料については、精度高く検査・評価を行うこと
ができない。However, in the method in which the inspector visually inspects the image of the minute pattern enlarged and displayed on the monitor and inspects the defect of the minute pattern and the state of the tapered portion, the inspector evaluates the evaluation criteria. And a quantitative inspection is impossible. In addition, it is not possible to accurately inspect and evaluate a measurement sample having various shapes such as a fine pattern of a semiconductor wafer and having a large amount of deformation and distortion.
【0007】又、微小パターンの形状歪みは、微小パタ
ーンの縦横比、周囲長、面積などを計測し、規格値と比
較することで検査を行っているが、これら縦横比、周囲
長、面積などでは、形状歪みを精度高く表現することが
できず、大まかな検査しかできない。The shape distortion of the micropattern is inspected by measuring the aspect ratio, perimeter, and area of the micropattern and comparing the measured values with standard values. In this case, the shape distortion cannot be accurately expressed, and only a rough inspection can be performed.
【0008】又、検査員が微小パターンの画像が表示さ
れているモニタ上にカーソルを当てて寸法測定を行う方
法では、カーソルの当方によって測定結果にばらつきが
生じ、高精度の測定が不可能である。In the method in which an inspector measures a dimension by placing a cursor on a monitor on which an image of a minute pattern is displayed, the measurement result varies depending on the position of the cursor, and high-precision measurement is impossible. is there.
【0009】そこで本発明は、精度高く微小パターンの
検査ができる微小パターン形状検査方法及びその装置を
提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a micropattern shape inspection method and apparatus capable of inspecting a micropattern with high accuracy.
【0010】又、本発明は、微小パターンの形状検査を
自動的に高精度に行うことができる微小パターン形状検
査方法及びその装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a fine pattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and precisely inspecting the shape of a fine pattern.
【0011】又、本発明は、多様な形状で変形や歪みの
ある微小パターンのテーパ部の形状検査を自動的に高精
度に行うことができる微小パターン形状検査方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a micropattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and highly accurately inspecting the shape of a tapered portion of a micropattern having deformation and distortion in various shapes. Aim.
【0012】又、本発明は、微小パターンの形状歪みを
自動的に高精度に行うことができる微小パターン形状検
査方法及びその装置を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a micropattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and precisely performing shape distortion of a micropattern.
【0013】又、本発明は、微小パターンの寸法測定を
自動的に高精度に行うことができる微小パターン形状検
査方法及びその装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a fine pattern shape inspection method and apparatus which can automatically and precisely measure the size of a fine pattern.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1によれば、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する基準画像生成工程
と、この基準画像生成工程で生成された基準画像データ
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
データを抽出する差画像抽出工程と、この差画像抽出工
程で抽出された差画像データと予め定められたしきい値
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
る欠陥抽出工程と、を有する微小パターン形状検査方法
である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a reference image generating step of generating reference image data based on a plurality of non-defective image data according to a density difference or a variation in a shape difference. A difference image extraction step of performing an inter-image operation between the reference image data generated in the step and the image data to be inspected to extract the difference image data; and a difference image data extracted in the difference image extraction step, the difference image data being predetermined. And a defect extracting step of comparing a threshold value with a threshold value and extracting a density defect portion or a shape defect portion.
【0015】請求項2によれば、測定試料に電子線束を
照射したときに測定試料から放出される二次電子を検出
して得られる画像データを被検査画像データとして測定
試料に形成された微小パターンの検査を行う微小パター
ン形状検査装置において、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
を生成する基準画像生成手段と、この基準画像生成手段
で生成された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する差画像抽
出手段と、この差画像抽出手段で抽出された差画像デー
タと予め定められたしきい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欠陥抽出手段と、を備え
た微小パターン形状検査装置である。According to the second aspect, image data obtained by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam is used as the image data to be inspected. In a fine pattern shape inspection apparatus for inspecting a pattern, reference image generation means for generating reference image data corresponding to a variation in density or shape difference based on a plurality of non-defective image data; A difference image extracting means for performing an inter-image operation between the reference image data and the image data to be inspected to extract the difference image data, and a difference between the difference image data extracted by the difference image extracting means and a predetermined threshold value And a defect extracting means for extracting a defect portion having a density or a defect portion having a shape by comparing the density pattern portion with the defect portion.
【0016】請求項3によれば、請求項2記載の微小パ
ターン形状検査装置において、基準画像生成手段は、複
数の良品画像データの各画像値のうち座標位置ごとに各
最大値から形成される上限濃淡画像データ、複数の良品
画像データの各画像値のうち座標位置ごとに各最小値か
ら形成される下限濃淡画像データ、良品画像データを微
分処理した画像データの各画像値のうち座標位置ごとに
各最大値から形成される上限微分画像データ、良品画像
データを微分処理した画像データの各画像値のうち座標
位置ごとに各最小値から形成される下限微分画像デー
タ、上限濃淡画像データと下限濃淡画像データとを平均
処理した平均濃淡画像データ、上限微分画像データと下
限微分画像データとを平均処理した平均微分画像デー
タ、を生成する機能を有する。According to a third aspect of the present invention, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the second aspect, the reference image generating means is formed from the maximum value for each coordinate position among the image values of the plurality of non-defective image data. Upper limit grayscale image data, lower limit grayscale image data formed from each minimum value for each coordinate position among image values of a plurality of good image data, and each coordinate position among image values of image data obtained by differentiating good image data The upper limit differential image data formed from each maximum value, the lower limit differential image data formed from each minimum value for each coordinate position among the image values of image data obtained by differentiating non-defective image data, the upper limit grayscale image data and the lower limit A function to generate average grayscale image data obtained by averaging grayscale image data and averaged differential image data obtained by averaging upper limit differential image data and lower limit differential image data To.
【0017】請求項4によれば、請求項2記載の微小パ
ターン形状検査装置において、差画像抽出手段は、上限
濃淡画像データと被検査画像データとの差及び下限濃淡
画像データと被検査画像データとの差に基づいて濃淡差
画像データを得、かつ上限微分画像データと被検査画像
データとの差及び下限微分画像データと被検査画像デー
タとの差に基づいて微分差画像データを得る機能を有す
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the second aspect, the difference image extracting means includes a difference between the upper limit grayscale image data and the inspected image data, and a lower limit grayscale image data and the inspected image data. And the function of obtaining differential difference image data based on the difference between the upper limit differential image data and the image data to be inspected and the difference between the lower limit differential image data and the image data to be inspected. Have.
【0018】請求項5によれば、請求項2記載の微小パ
ターン形状検査装置において、欠陥抽出手段は、濃淡差
画像データと予め定められたしきい値とを比較して濃度
の欠陥部分を抽出し、かつ微分差画像データと予め定め
られたしきい値とを比較して形状の欠陥部分を抽出する
機能を有する。According to a fifth aspect of the present invention, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the second aspect, the defect extracting means extracts a density defective portion by comparing the grayscale difference image data with a predetermined threshold value. And a function of comparing the differential difference image data with a predetermined threshold value to extract a shape defect portion.
【0019】請求項6によれば、凹凸状で湾曲状に形成
された微小パターンを撮影して得られた画像データに基
づいて微小パターンの検査を行う微小パターン形状検査
方法において、微小パターンの形状に応じた湾曲状の検
査領域を画像データに対して設定する検査領域設定工程
と、この検査領域設定工程で設定された検査領域の湾曲
方向を横切る部分の輝度分布に基づいて濃度ピーク点列
を求める濃度ピーク点列工程と、この濃度ピーク点列工
程で求められた濃度ピーク点列に対して略垂直方向でか
つ濃度ピーク点を含む範囲での濃度データを濃度ピーク
点列の複数箇所で取得する取得濃度データ工程と、この
取得濃度データ工程で取得された各濃度データに対して
それぞれ所定の各値を演算して求め、これら値と予め設
定された良否判定基準とを比較して微小パターンの良否
を判定する欠陥判定工程と、を有する微小パターン形状
検査方法である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a minute pattern shape inspection method for inspecting a minute pattern based on image data obtained by photographing a minute pattern formed in a concave and convex shape. An inspection area setting step of setting a curved inspection area corresponding to the image data with respect to the image data, and a density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion intersecting the bending direction of the inspection area set in the inspection area setting step. The density peak point sequence to be obtained and the density data in a range substantially perpendicular to the density peak point sequence obtained in the density peak point sequence and including the density peak points are obtained at a plurality of locations in the density peak point sequence. And obtaining predetermined values for each of the density data obtained in the obtained density data step. And the defect determination step of determining acceptability of fine patterns by comparing the quasi a fine pattern shape inspection method having.
【0020】請求項7によれば、測定試料に電子線束を
照射したときに測定試料から放出される二次電子を検出
して得られる画像データを被検査画像データとして測定
試料に形成された凹凸状で湾曲状の微小パターンの検査
を行う微小パターン形状検査装置において、微小パター
ンの形状に応じた湾曲状の検査領域を画像データに対し
て設定する検査領域設定手段と、この検査領域設定手段
で設定された検査領域の湾曲方向を横切る部分の輝度分
布に基づいて濃度ピーク点列を求める濃度ピーク点列手
段と、この濃度ピーク点列手段で求められた濃度ピーク
点列に対して略垂直方向でかつ濃度ピーク点を含む範囲
での濃度データを濃度ピーク点列の複数箇所で取得する
取得濃度データ手段と、この取得濃度データ手段で取得
された各濃度データに対してそれぞれ所定の各値を演算
して求め、これら値と予め設定された良否判定基準とを
比較して微小パターンの良否を判定する欠陥判定手段
と、を備えた微小パターン形状検査装置である。According to the seventh aspect, the image data obtained by detecting the secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with the electron beam is used as the image data to be inspected. In a micropattern shape inspection apparatus for inspecting a minute pattern having a curved shape, an inspection area setting means for setting a curved inspection area corresponding to the shape of the minute pattern to image data, and an inspection area setting means. A density peak point sequence means for obtaining a density peak point sequence based on the luminance distribution of a portion crossing the curved direction of the set inspection region, and a direction substantially perpendicular to the density peak point sequence obtained by the density peak point sequence means. Density data means for obtaining density data in a range including the density peak points at a plurality of points in the density peak point sequence, and each density data obtained by the obtained density data means. And a defect determining means for determining whether or not the fine pattern is good by comparing these values with a predetermined good or bad judgment criterion. is there.
【0021】請求項8によれば、請求項7記載の微小パ
ターン形状検査装置において、検査領域設定手段は、楕
円状の微小パターンに対して微小パターンの縁の外側及
び内側にそれぞれ配置される各楕円により形成される検
査領域を設定する機能を有する。According to an eighth aspect of the present invention, in the fine pattern shape inspection apparatus according to the seventh aspect, the inspection area setting means is disposed outside and inside the edge of the minute pattern with respect to the elliptical minute pattern. It has a function of setting an inspection area formed by an ellipse.
【0022】請求項9によれば、請求項7記載の微小パ
ターン形状検査装置において、濃度ピーク点列手段は、
検査領域の各楕円を横切る各直線を所定角度毎に設定
し、これら直線上の各輝度分布の各濃度ピーク位置を求
めて濃度ピーク点列を取得する機能を有する。According to the ninth aspect, in the fine pattern shape inspection apparatus according to the seventh aspect, the density peak point sequence means includes:
It has a function of setting straight lines that cross each ellipse of the inspection area at predetermined angles, obtaining each density peak position of each brightness distribution on these straight lines, and acquiring a density peak point sequence.
【0023】請求項10によれば、請求項7記載の微小
パターン形状検査装置において、取得濃度データ手段
は、濃度データを取得する濃度ピーク点を含む範囲を微
小パターンの凹凸状のダレ量、微小パターンの歪み量、
そのサイズ変動に応じて設定する機能を有する。According to a tenth aspect of the present invention, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the seventh aspect, the acquired density data means sets the range including the density peak point for acquiring the density data to the amount of unevenness of the fine pattern, the small amount of unevenness, The amount of pattern distortion,
It has a function to set according to the size fluctuation.
【0024】請求項11によれば、請求項7記載の微小
パターン形状検査装置において、欠陥判定手段は、各濃
度データに対してそれぞれ所定の方向に輝度を加算し、
この濃度加算値の最大、最小、平均、分散を演算して求
め、これら最大、最小、平均、分散値と予め設定された
良否判定基準とを比較して微小パターンの良否を判定す
る機能を有する。According to an eleventh aspect of the present invention, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the seventh aspect, the defect judging means adds a luminance to each density data in a predetermined direction.
It has a function of calculating the maximum, minimum, average, and variance of the density addition value, and comparing the maximum, minimum, average, and variance values with a predetermined quality criterion to determine the quality of the fine pattern. .
【0025】請求項12によれば、凹凸状で湾曲状に形
成された微小パターンを撮影して得られた画像データに
基づいて微小パターンの検査を行う微小パターン形状検
査方法において、微小パターンの形状に応じた検査領域
内の輝度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に対
してフィルタ処理を施す第1の形状処理工程と、基準と
する微小パターンの形状に応じた検査領域内の輝度分布
に基づいて求められる濃度ピーク点列に対してフィルタ
処理を施す第2の形状処理工程と、これら第1と第2の
形状処理工程によりそれぞれフィルタ処理された濃度ピ
ーク点列と基準とする濃度ピーク点列とを比較して微小
パターンの評価を行う評価工程と、を有する微小パター
ン形状検査方法である。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a micropattern shape inspection method for inspecting a micropattern based on image data obtained by photographing a micropattern formed in an uneven and curved shape. A first shape processing step of performing a filtering process on the density peak point sequence obtained based on the luminance distribution in the inspection area according to A second shape processing step of performing a filtering process on the density peak point sequence obtained based on the density peak point sequence, and a density peak point sequence and a reference density peak point respectively filtered by the first and second shape processing steps. An evaluation step of comparing a row with a micropattern to evaluate a micropattern.
【0026】請求項13によれば、請求項12記載の微
小パターン形状検査方法において、第1と第2の形状処
理工程は、微小パターン又は基準とする微小パターンの
形状に応じた湾曲状の検査領域を前記画像データに対し
て設定する検査領域設定工程と、この検査領域設定工程
で設定された検査領域の湾曲方向を横切る部分の輝度分
布に基づいて濃度ピーク点列を求める濃度ピーク点列工
程と、この濃度ピーク点列工程で求められた濃度ピーク
点列に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理工程とを
有する。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the fine pattern shape inspection method according to the twelfth aspect, the first and second shape processing steps include a curved inspection according to the shape of the minute pattern or the reference minute pattern. An inspection area setting step of setting an area with respect to the image data; and a density peak point sequence step of obtaining a density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion crossing a bending direction of the inspection area set in the inspection area setting step. And a filtering process for filtering the density peak point sequence obtained in the density peak point sequence step.
【0027】請求項14によれば、請求項13記載の微
小パターン形状検査方法において、フィルタ処理は、濃
度ピーク点列をフーリエ級数展開し、所定の次数までの
フーリエ係数を用いて形状復元する。According to a fourteenth aspect, in the fine pattern shape inspection method according to the thirteenth aspect, in the filtering process, the density peak point sequence is subjected to Fourier series expansion, and the shape is restored using Fourier coefficients up to a predetermined order.
【0028】請求項15によれば、測定試料に電子線束
を照射したときに測定試料から放出される二次電子を検
出して得られる画像データを被検査画像データとして測
定試料に形成された凹凸状で湾曲状の微小パターンの検
査を行う微小パターン形状検査装置において、微小パタ
ーンの形状に応じた検査領域内の輝度分布に基づいて求
められる濃度ピーク点列に対してフィルタ処理を施す第
1の形状処理手段と、基準とする微小パターンの形状に
応じた検査領域内の輝度分布に基づいて求められる濃度
ピーク点列に対してフィルタ処理を施す第2の形状処理
手段と、これら第1と第2の形状処理手段によりそれぞ
れフィルタ処理された濃度ピーク点列と基準とする濃度
ピーク点列とを比較して微小パターンの評価を行う評価
手段と、を備えた微小パターン形状検査装置である。According to the fifteenth aspect, the image data obtained by detecting the secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with the electron beam is used as the image data to be inspected. Pattern inspection apparatus for inspecting a minute pattern having a curved shape in which a density peak point sequence obtained based on a luminance distribution in an inspection area according to the shape of the minute pattern is subjected to a filtering process. Shape processing means, second shape processing means for performing a filtering process on a sequence of density peak points obtained based on the luminance distribution in the inspection area according to the shape of the reference fine pattern, and first and second processing means Evaluation means for evaluating the minute pattern by comparing the density peak point sequence filtered by the second shape processing means with the reference density peak point sequence. A small pattern shape inspection apparatus.
【0029】請求項16によれば、請求項15記載の微
小パターン形状検査装置において、第1と第2の形状処
理手段は、微小パターン又は基準とする微小パターンの
形状に応じた湾曲状の検査領域を画像データに対して設
定する検査領域設定手段と、この検査領域設定手段で設
定された検査領域の湾曲方向を横切る部分の輝度分布に
基づいて濃度ピーク点列を求める濃度ピーク点列手段
と、この濃度ピーク点列手段で求められた濃度ピーク点
列に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備
えている。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fine pattern shape inspection apparatus according to the fifteenth aspect, the first and second shape processing means are configured to perform a curved inspection according to the shape of the minute pattern or the reference minute pattern. Inspection area setting means for setting an area with respect to image data; density peak point sequence means for obtaining a density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion crossing a bending direction of the inspection area set by the inspection area setting means; Filter processing means for performing a filtering process on the density peak point sequence obtained by the density peak point sequence means.
【0030】請求項17によれば、請求項16記載の微
小パターン形状検査装置において、フィルタ処理手段
は、濃度ピーク点列をフーリエ級数展開し、所定の次数
までのフーリエ係数を用いて形状復元する機能を有す
る。According to a seventeenth aspect, in the minute pattern shape inspection apparatus according to the sixteenth aspect, the filter processing means expands the density peak point sequence into a Fourier series and restores the shape using Fourier coefficients up to a predetermined order. Has functions.
【0031】請求項18によれば、請求項15記載の微
小パターン形状検査装置において、評価手段は、フィル
タ処理された濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点
列とによりそれぞれ形成される各パターンサイズの少な
くとも横幅が同じになるように調整する機能を有する。According to an eighteenth aspect of the present invention, in the micropattern shape inspection apparatus according to the fifteenth aspect, the evaluation means includes a step of forming each pattern formed by the filtered density peak point sequence and the reference density peak point sequence. It has the function of adjusting so that at least the width of the size is the same.
【0032】請求項19によれば、請求項15記載の微
小パターン形状検査装置において、評価手段は、フィル
タ処理された濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点
列とを重ね合わせ、これら濃度ピーク点列と基準とする
濃度ピーク点列との各パターン間のずれ量の総和を微小
パターンの形状歪み評価値とする機能を有する。According to a nineteenth aspect of the present invention, in the fine pattern shape inspection apparatus according to the fifteenth aspect, the evaluation means superimposes the filtered density peak point sequence and a reference density peak point sequence, and It has a function of using the sum of the shift amounts between the patterns of the dot sequence and the reference density peak point sequence as the evaluation value of the shape distortion of the minute pattern.
【0033】請求項20によれば、微小パターンを撮影
して得られた画像信号における微小パターンの輪郭部分
に対応する両側の各縁部を求め、これら縁部の間隔から
微小パターンの線幅を求める微小パターン形状検査方法
である。According to the twentieth aspect, each edge on both sides corresponding to the contour of the minute pattern in the image signal obtained by photographing the minute pattern is obtained, and the line width of the minute pattern is determined from the interval between these edges. This is the required minute pattern shape inspection method.
【0034】請求項21によれば、測定試料に電子線束
を照射したときに測定試料から放出される二次電子を検
出して得られる画像信号に基づいて微小パターンの検査
を行う微小パターン形状検査装置において、微小パター
ンを撮影して得られた画像信号に対して複数の平滑化サ
イズで波形の平滑化を行う平滑化手段と、この平滑化手
段により得られる平滑化サイズの異なる各平滑化波形デ
ータの差分波形データを求める差分波形手段と、この差
分波形手段により求められた差分波形データとこの差分
波形データを求めるのに差分波形手段で用いた各平滑化
波形データとに基づいて微小パターンの輪郭部分に対応
する両側の各縁部を求め、これら縁部の間隔を微小パタ
ーンの線幅として求める幅計測手段と、を備えた微小パ
ターン形状検査装置である。According to the twenty-first aspect, a minute pattern shape inspection for inspecting a minute pattern based on an image signal obtained by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam. In the apparatus, a smoothing means for smoothing a waveform with a plurality of smoothing sizes for an image signal obtained by photographing a minute pattern, and each smoothed waveform having a different smoothing size obtained by the smoothing means Differential waveform means for obtaining differential waveform data of the data; differential waveform data obtained by the differential waveform means; and each smoothed waveform data used by the differential waveform means for obtaining the differential waveform data. Width measuring means for determining each edge on both sides corresponding to the contour portion and determining the interval between these edges as the line width of the fine pattern. It is.
【0035】請求項22によれば、請求項21記載の微
小パターン形状検査装置において、電子線束の径による
畳み込みによるボケ量以上の平滑化サイズで求めた微小
パターンの線幅の系列からその回帰曲線を求め、この回
帰曲線の平滑化サイズがゼロの位置の値から電子線束の
径がゼロのときの微小パターンの線幅を求める機能を有
する。According to a twenty-second aspect of the present invention, in the fine pattern shape inspection apparatus according to the twenty-first aspect, a regression curve is obtained from a series of line widths of a minute pattern obtained with a smoothed size equal to or larger than a blur amount due to convolution by a diameter of an electron beam. From the value of the position where the smoothed size of the regression curve is zero, and the function of obtaining the line width of the minute pattern when the diameter of the electron beam is zero.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第1の実施の
形態について図面を参照して説明する。(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0037】図1は微小パターン形状検査装置の構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a fine pattern shape inspection apparatus.
【0038】この微小パターン形状検査装置は、SEM
本体部1とパターン検査部2とから構成されている。こ
のうちSEM本体部1の電子光学鏡筒3には、その上部
に電子銃4が設けられ、この電子銃4から放出される電
子線束5の進行路に沿ってコンデンサレンズ6、走査コ
イル7及び対物レンズ8が設けられている。これと共に
電子光学鏡筒3の下部には、測定試料9が設けられ、か
つこの測定試料9の斜め上方に二次電子検出器10が設
けられている。This fine pattern shape inspection apparatus uses an SEM
It comprises a main body 1 and a pattern inspection section 2. Among them, an electron gun 4 is provided on the electron optical column 3 of the SEM main body 1, and a condenser lens 6, a scanning coil 7 and a scanning coil 7 are provided along a traveling path of an electron beam 5 emitted from the electron gun 4. An objective lens 8 is provided. At the same time, a measurement sample 9 is provided below the electron optical column 3, and a secondary electron detector 10 is provided diagonally above the measurement sample 9.
【0039】又、SEM本体部1には、基準となるクロ
ック信号PSを出力する基準信号発生部11が設けら
れ、この基準信号発生部11から出力されたクロック信
号PSが掃引信号発生部12及び上記パターン検査部2
に送られている。The SEM main unit 1 is provided with a reference signal generator 11 for outputting a clock signal PS as a reference, and the clock signal PS output from the reference signal generator 11 is used for the sweep signal generator 12 and The above pattern inspection unit 2
Has been sent to
【0040】掃引信号発生部12は、基準信号発生部1
1から出力されたクロック信号PSに基づいて電子線束
5をラスタ走査させるための掃引信号SSを発生させる
機能を有している。The sweep signal generator 12 is provided with the reference signal generator 1
It has a function of generating a sweep signal SS for raster-scanning the electron beam 5 based on the clock signal PS output from 1.
【0041】倍率切換部13は、図示しない倍率切換ス
イッチの設定と掃引信号発生部12で発生した掃引信号
SSとの組み合わせで走査コイル7に対して制御信号C
S1を送出し、この走査コイル7によって電子線束5の
走査方向及び幅を制御する機能を有している。The magnification switching unit 13 sends a control signal C to the scanning coil 7 in combination with the setting of a magnification switching switch (not shown) and the sweep signal SS generated by the sweep signal generation unit 12.
S1 is transmitted, and the scanning coil 7 has a function of controlling the scanning direction and width of the electron beam 5.
【0042】上記二次電子検出器10は、測定試料9か
ら放出された二次電子を検出してその検出信号を出力す
る機能を有するもので、この検出信号は増幅部14によ
り増幅されて画像信号ISとなつて画像信号増幅器15
に送られている。The secondary electron detector 10 has a function of detecting secondary electrons emitted from the measurement sample 9 and outputting a detection signal of the secondary electrons. Image signal amplifier 15 connected to signal IS
Has been sent to
【0043】この画像信号増幅器15は、増幅器14か
ら出力された画像信号ISと掃引信号発生部12で発生
した掃引信号SSとによりCRT表示装置16に測定試
料9の特定部位の画像を拡大表示させる機能を有してい
る。The image signal amplifier 15 enlarges and displays an image of a specific portion of the measurement sample 9 on the CRT display device 16 based on the image signal IS output from the amplifier 14 and the sweep signal SS generated by the sweep signal generator 12. Has a function.
【0044】一方、パターン検査部2には、CPU部1
7から設けられ、このCPU部17にA/D変換部1
8、画像信号記憶部19及びD/A変換部20が接続さ
れている。On the other hand, the pattern inspection section 2 includes the CPU section 1
The A / D converter 1 is provided in the CPU 17.
8, an image signal storage unit 19 and a D / A conversion unit 20 are connected.
【0045】このうちA/D変換部18は、基準信号発
生部11からのクロック信号PS及び掃引信号発生部1
2で発生した掃引信号SSに基づいてCPU部17から
出力された制御信号CS2により増幅部14から出力さ
れた画像信号ISを複数画素例えば512×512画素
に分割して画像信号ISのレベル(電圧値)をA/D変
換する機能を有している。The A / D converter 18 includes the clock signal PS from the reference signal generator 11 and the sweep signal generator 1.
2, the image signal IS output from the amplifying unit 14 is divided into a plurality of pixels, for example, 512 × 512 pixels, by the control signal CS2 output from the CPU unit 17 based on the sweep signal SS, and the level (voltage) of the image signal IS Value) is A / D converted.
【0046】画像信号記憶部19は、A/D変換部18
によって各画素ごとにA/D変換された画像信号DIS
をアドレス化してそれらのレベルを記録する機能を有し
ている。The image signal storage unit 19 includes an A / D conversion unit 18
A / D-converted image signal DIS for each pixel
And the function of recording the levels thereof.
【0047】D/A変換部20は、CPU部17の演算
結果をD/A変換して画像信号増幅部15を通してCR
T表示装置16に送出する機能を有している。The D / A conversion section 20 performs D / A conversion of the operation result of the CPU section 17 and performs CR conversion through the image signal amplification section 15.
It has a function of sending to the T display device 16.
【0048】上記CPU部17は、図2に示す検査機能
メインフローチャートに従い、指定されたアドレスの画
像信号DISを画像信号記録部19から読み出し、この
画像信号DISに対して各種画像処理を行う演算機能と
記憶機能とを有するもので、特に基準画像生成手段2
1、差画像抽出手段22及び欠陥抽出手段23の各機能
を有している。The CPU section 17 reads out the image signal DIS of the designated address from the image signal recording section 19 in accordance with the inspection function main flow chart shown in FIG. 2, and performs various image processing on this image signal DIS. And a storage function.
1. It has the functions of the difference image extracting means 22 and the defect extracting means 23.
【0049】このうち基準画像生成手段21は、図3に
示す基準画像生成フローチャートに従い、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
6つの基準画像データ、すなわち欠陥が存在しない良品
パターンの画像データとして例えば上限濃淡画像デー
タ、下限濃淡画像データ、上限微分画像データ、下限微
分画像データ、平均濃淡画像データ、平均微分画像デー
タを生成する機能を有している。According to the reference image generation flowchart shown in FIG. 3, the reference image generation means 21 includes six pieces of reference image data corresponding to variations in density difference and shape difference based on a plurality of non-defective image data. It has a function of generating, for example, upper-limit grayscale image data, lower-limit grayscale image data, upper-limit differential image data, lower-limit differential image data, average grayscale image data, and average differential image data as non-defective pattern image data.
【0050】具体的に上限濃淡画像データは、例えば図
4に示すように複数の良品画像データa1〜a4の各画
像値のうち座標位置ごとに各最大値から形成される。下
限濃淡画像データは、例えば図4に示すように複数の良
品画像データの各画像値のうち座標位置ごとに各最小値
から形成される。Specifically, as shown in FIG. 4, for example, the upper limit grayscale image data is formed from the maximum value for each coordinate position among the image values of a plurality of non-defective image data a1 to a4. The lower limit grayscale image data is formed from the minimum value for each coordinate position among the image values of a plurality of good image data, for example, as shown in FIG.
【0051】上限微分画像データは、良品画像データを
微分処理した画像データの各画像値のうち座標位置ごと
に各最大値から形成される。下限微分画像データは、良
品画像データを微分処理した画像データの各画像値のう
ち座標位置ごとに各最小値から形成される。The upper limit differential image data is formed from the maximum value for each coordinate position among image values of image data obtained by differentiating non-defective image data. The lower limit differential image data is formed from the minimum value for each coordinate position among image values of image data obtained by differentiating non-defective image data.
【0052】平均濃淡画像データは、上限濃淡画像デー
タと下限濃淡画像データとを平均処理して形成される。
平均微分画像データは、上限微分画像データと下限微分
画像データとを平均処理して形成される。The average grayscale image data is formed by averaging the upper limit grayscale image data and the lower limit grayscale image data.
The average differential image data is formed by averaging upper limit differential image data and lower limit differential image data.
【0053】差画像抽出手段22は、図5に示す差画像
取得フローチャートに従い、基準画像生成手段21で生
成された6つ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するもの
で、具体的には、上限濃淡画像データと被検査画像デー
タとの差及び下限濃淡画像データと被検査画像データと
の差に基づいて濃淡差画像データを得、かつ上限微分画
像データと被検査画像データとの差及び下限微分画像デ
ータと被検査画像データとの差に基づいて微分差画像デ
ータを得る機能を有している。The difference image extracting means 22 performs an inter-image operation between the six reference image data generated by the reference image generating means 21 and the image data to be inspected according to the difference image obtaining flowchart shown in FIG. Data is extracted. Specifically, based on the difference between the upper-limit grayscale image data and the image data to be inspected and the difference between the lower-limit grayscale image data and the image data to be inspected, the grayscale difference image data is obtained, and It has a function of obtaining differential difference image data based on the difference between the image data and the image data to be inspected and the difference between the lower limit differential image data and the image data to be inspected.
【0054】欠陥抽出手段23は、図6に示す欠陥抽出
フローチャートに従い、差画像抽出手段22で抽出され
た差画像データと予め定められたしきい値とを比較して
濃度の欠陥部分や形状の欠陥部分を抽出するもので、具
体的には、濃淡差画像データと予め定められたしきい値
とを比較して濃度の欠陥部分を抽出し、かつ微分差画像
データと予め定められたしきい値とを比較して形状の欠
陥部分を抽出する機能を有している。The defect extracting means 23 compares the difference image data extracted by the difference image extracting means 22 with a predetermined threshold value according to the defect extraction flowchart shown in FIG. The defect portion is extracted. Specifically, the density difference image data is compared with a predetermined threshold value to extract a density defect portion, and the differential difference image data and a predetermined threshold value are extracted. It has a function of comparing a value with a value to extract a defective portion of the shape.
【0055】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。Next, the operation of the device configured as described above will be described.
【0056】SEM本体部1の電子光学鏡筒3の下部に
は、例えばLSIなどの微小パターンが形成された半導
体ウエハなとの測定試料9が設置される。Below the electron optical column 3 of the SEM main body 1, a measurement sample 9 such as a semiconductor wafer on which a fine pattern such as an LSI is formed is placed.
【0057】電子銃4から電子線束5から放出される
と、この電子線束5は、コンデンサレンズ6で縮小さ
れ、倍率切換部13からの制御信号CS1に従って走査
コイル7によりX−Y方向にラスタ走査され、さらに対
物レンズ8で縮小されて測定試料9面に照射される。When the electron beam 4 is emitted from the electron beam 5 from the electron gun 4, the electron beam 5 is reduced by the condenser lens 6 and raster-scanned in the XY directions by the scanning coil 7 in accordance with the control signal CS 1 from the magnification switching unit 13. The light is further reduced by the objective lens 8 and irradiated onto the surface of the measurement sample 9.
【0058】このように測定試料9面に電子線束5が照
射されると、測定試料9面からは二次電子が放出され
る。二次電子検出器10は、この二次電子を検出してそ
の検出信号を出力する。そして、この検出信号は増幅部
14により増幅されて画像信号ISとなって画像信号増
幅器15に送られる。When the electron beam 5 is irradiated on the surface of the measurement sample 9 as described above, secondary electrons are emitted from the surface of the measurement sample 9. The secondary electron detector 10 detects the secondary electrons and outputs a detection signal. Then, this detection signal is amplified by the amplifier 14 and becomes an image signal IS, which is sent to the image signal amplifier 15.
【0059】この画像信号増幅器15は、増幅器14か
ら出力された画像信号ISと掃引信号発生部12で発生
した掃引信号SSとによりCRT表示装置16に測定試
料9の特定部位の画像を拡大表示する。The image signal amplifier 15 enlarges and displays an image of a specific portion of the measurement sample 9 on the CRT display 16 based on the image signal IS output from the amplifier 14 and the sweep signal SS generated by the sweep signal generator 12. .
【0060】これと共に、画像信号ISはパターン検査
部2のA/D変換部18に送られ、このA/D変換部1
8は、CPU部17から出力された制御信号CS2に基
づいて画像信号ISをA/D変換し、ラスタ走査及び走
査線分割により例えば512×512画素に分割し、そ
れぞれのアドレスにおけるA/D変換されたディジタル
画像信号をIS(i,j:但しi,j=0,1,3,…
512)とアドレス化する。At the same time, the image signal IS is sent to the A / D conversion unit 18 of the pattern inspection unit 2, and the A / D conversion unit 1
Reference numeral 8 denotes A / D conversion of the image signal IS based on the control signal CS2 output from the CPU unit 17, divides the image signal IS into, for example, 512 × 512 pixels by raster scanning and scanning line division, and performs A / D conversion at each address. The obtained digital image signal is represented by IS (i, j: i, j = 0, 1, 3,...)
512).
【0061】画像信号記憶部19は、A/D変換部18
からのディジタル画像信号(SEM画像)DISをアド
レスごとに記憶する。The image signal storage unit 19 includes an A / D conversion unit 18
The digital image signal (SEM image) DIS is stored for each address.
【0062】次に、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されたディジタル画像信号(以下、被検査画像
データと称する)DISに対して演算機能を用いて微小
パターンの形状検査を行う。この検査は、画像信号記憶
部19に記憶された被検査画像データDISと、同画像
信号記憶部19に予め格納された6つの基準画像データ
とを比較して行う。Next, the CPU section 17 controls the image signal storage section 1
The digital image signal (hereinafter referred to as image data to be inspected) DIS stored in the memory 9 is inspected for the shape of a minute pattern by using an arithmetic function. This inspection is performed by comparing the image data to be inspected DIS stored in the image signal storage unit 19 with the six reference image data previously stored in the image signal storage unit 19.
【0063】具体的に説明すると、CPU部17は、図
2に示す検査機能メインフローチャートのステップ#1
において検査パラメータを読み込み、ステップ#2にお
いて被検査画像データと基準画像データとのサイズを再
設定し、ステップ#3において被検査画像データに対す
る前処理例えば画像読み込み、微分処理、正規化処理を
行う。そして、CPU部17は、ステップ#4において
基準ファイル枚数の読み込みを行い、ステップ#5〜#
8において基準画像生成手段21により濃度差や形状差
のばらつきに応じた6つの基準画像データを生成する。More specifically, the CPU section 17 executes step # 1 of the inspection function main flowchart shown in FIG.
In step # 2, the inspection parameters are read, and in step # 2, the sizes of the image data to be inspected and the reference image data are reset. In step # 3, preprocessing such as image reading, differentiation processing, and normalization processing is performed on the image data to be inspected. Then, the CPU section 17 reads the number of reference files in step # 4, and executes steps # 5 to # 5.
In step 8, reference image generating means 21 generates six pieces of reference image data corresponding to the density difference and the variation in shape difference.
【0064】具体的に基準画像生成手段21は、良品画
像データとして複数の基準画像生成用濃淡画像データ
と、これら基準画像生成用濃淡画像データをそれぞれ微
分処理した基準生成用微分画像データを用いる。More specifically, the reference image generation means 21 uses a plurality of reference image generation density image data and reference generation differential image data obtained by differentiating these reference image generation density image data as non-defective image data.
【0065】先ず、基準画像生成手段21は、上記図3
に示す基準画像生成フローチャートのステップ#20に
おいて図7に示すような例えば近傍領域が±1のマトリ
ックスを用い、このマトリックスを基準画像生成用濃淡
画像データに走査して、マトリックスの注目座標(x,
y)に当たる基準画像生成用濃淡画像データ上の画像値
(濃淡値)と、注目座標(x,y)を中心とする近傍領
域(fx,fy)に当たる各画像値を取得する。First, the reference image generating means 21 performs the processing shown in FIG.
In step # 20 of the reference image generation flowchart shown in FIG. 7, a matrix having, for example, a neighborhood of ± 1 as shown in FIG. 7 is used.
An image value (shade value) on the gray-scale image data for reference image generation corresponding to y) and each image value corresponding to a nearby area (fx, fy) centered on the target coordinate (x, y) are acquired.
【0066】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#21において、注目座標(x,y)とその近傍領域
(fx,fy)に当たる各画像値のうち最大の画像値
(max )を求め、この最大の画像値(max)と上限濃淡
画像データ領域の同座標 (x,y)の画像値(tm
axとする)とを比較し、max>tmaxであれば、上限濃淡
画像データ領域の同座標(x,y)に画像値の最大(ma
x)を格納する。Next, in step # 21, the reference image generation means 21 obtains the maximum image value (max) among the image values corresponding to the target coordinate (x, y) and its neighboring area (fx, fy). The maximum image value (max) and the image value (tm) at the same coordinates (x, y) of the upper limit grayscale image data area
ax), and if max> tmax, the maximum (ma) of the image value at the same coordinates (x, y) in the upper-limit grayscale image data area
x) is stored.
【0067】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#22において、注目座標(x,y)とその近傍領域
(fx,fy)に当たる各画像値のうち最小の画像値
(min)を求め、この最小の画像値(min)と下限濃淡画
像データ領域の同座標(x,y)の画像値(tminとす
る)とを比較し、min<tminであれば、下限濃淡画像デ
ータ領域の同座標(x,y)に画像値の最小の画像値
(min)を格納する。Next, in step # 22, the reference image generation means 21 obtains the minimum image value (min) of the image coordinates corresponding to the target coordinate (x, y) and its neighboring area (fx, fy). The minimum image value (min) is compared with the image value (tmin) of the same coordinate (x, y) of the lower limit grayscale image data area, and if min <tmin, the same coordinate of the lower limit grayscale image data area The minimum image value (min) of the image values is stored in (x, y).
【0068】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#23において上記同様に図7に示すマトリックスを用
い、このマトリックスを基準生成用微分画像データに走
査して、マトリックスの注目座標(x,y)に当たる基
準生成用微分画像データ上の画像値と、注目座標(x,
y)を中心とする近傍領域(fx,fy)に当たる各画
像値を取得する。Next, the reference image generation means 21 uses the matrix shown in FIG. 7 in the same manner as described above in step # 23, scans this matrix into the reference generation differential image data, and obtains the target coordinates (x, y) of the matrix. ), And the image value on the differential image data for reference generation corresponding to the coordinate of interest (x,
Each image value corresponding to the neighboring area (fx, fy) centered on y) is obtained.
【0069】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#24において、注目座標(x,y)とその近傍領域
(fx,fy)に当たる各画像値のうち最大の画像値
(max)を求め、この最大の画像値(max)と上限微分画
像データ領域の同座標(x,y)の画像値(tmaxとす
る)とを比較し、max>tmaxであれば、上限微分画像デ
ータ領域の同座標(x,y)に画像値の最大(max)を
格納する。Next, in step # 24, the reference image generating means 21 finds the maximum image value (max) of the image coordinates corresponding to the target coordinate (x, y) and its neighboring area (fx, fy). The maximum image value (max) is compared with the image value (tmax) of the same coordinate (x, y) in the upper limit differential image data area, and if max> tmax, the same coordinate in the upper limit differential image data area The maximum (max) of the image value is stored in (x, y).
【0070】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#25において、注目座標(x,y)とその近傍領域
(fx,fy)に当たる各画像値のうち最小の画像値
(min)を求め、この最小の画像値(min)と下限微分画
像データ領域の同座標(x,y)の画像値(tminとす
る)とを比較し、min<tminであれば、下限微分画像デ
ータ領域の同座標(x,y)に画像値の最小の画像値
(min)を格納する。Next, in step # 25, the reference image generation means 21 finds the minimum image value (min) of the image coordinates corresponding to the target coordinate (x, y) and its neighboring area (fx, fy). The minimum image value (min) is compared with the image value (tmin) of the same coordinate (x, y) in the lower limit differential image data area. If min <tmin, the same coordinate in the lower limit differential image data area The minimum image value (min) of the image values is stored in (x, y).
【0071】以上により基準画像生成手段21は、ステ
ップ#26において、6枚の基準画像データのうち上限
濃淡画像データ、下限濃淡画像データ、上限微分画像デ
ータ、下限微分画像データを得て、これら画像データを
画像信号記憶部19に保存する。As described above, the reference image generating means 21 obtains the upper limit grayscale image data, the lower limit grayscale image data, the upper limit differential image data, and the lower limit differential image data among the six reference image data in step # 26, and obtains these images. The data is stored in the image signal storage unit 19.
【0072】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#27において、上記同様に図7に示すマトリックスを
先に取得した上限濃淡画像データ上に走査し、このマト
リックスの注目座標(x,y)に当たる上限濃淡画像デ
ータ上の画像値(tmax)を取得する。Next, in step # 27, the reference image generation means 21 scans the matrix shown in FIG. 7 on the previously acquired upper-level grayscale image data in the same manner as described above, and focuses the coordinates (x, y) of this matrix. The image value (tmax) on the upper limit grayscale image data corresponding to is acquired.
【0073】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#28において、上記同様に図7に示すマトリックスを
先に取得した下限濃淡画像データ上に走査し、このマト
リックスの注目座標(x,y)に当たる下限濃淡画像デ
ータ上の画像値(tmin)を取得する。Next, in step # 28, the reference image generating means 21 scans the matrix shown in FIG. 7 on the previously obtained lower-limit grayscale image data in the same manner as described above, and focuses on the coordinates (x, y) of this matrix. The image value (tmin) on the lower limit grayscale image data corresponding to is obtained.
【0074】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#29において、上記ステップ#27で取得した上限濃
淡画像データ上の画像値(tmax)と上記ステップ#28
で取得した下限濃淡画像データ上の画像値(tmin)との
平均値(ave)を求め、この平均値(ave)を平均濃淡画
像値として平均濃淡画像データ領域の同座標 (x,
y)に格納する。Next, in step # 29, the reference image generation means 21 compares the image value (tmax) on the upper limit grayscale image data obtained in step # 27 with the above-mentioned step # 28.
The average value (ave) with the image value (tmin) on the lower limit grayscale image data obtained in step (1) is obtained, and the average value (ave) is defined as the average grayscale image value at the same coordinates (x,
y).
【0075】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#30において、上記同様に図7に示すマトリックスを
先に取得した上限微分画像データ上に走査し、このマト
リックスの注目座標(x,y)に当たる上限微分画像デ
ータ上の画像値(tmax)を取得する。Next, in step # 30, the reference image generating means 21 scans the matrix shown in FIG. 7 on the previously acquired upper limit differential image data in the same manner as described above, and focuses on the coordinates (x, y) of this matrix. To obtain the image value (tmax) on the upper limit differential image data corresponding to.
【0076】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#31において、上記同様に図7に示すマトリックスを
先に取得した下限微分画像データ上に走査し、このマト
リックスの注目座標(x,y)に当たる下限微分画像デ
ータ上の画像値(tmin)を取得する。Next, in step # 31, the reference image generation means 21 scans the matrix shown in FIG. 7 on the previously obtained lower limit differential image data in the same manner as described above, and focuses the coordinates (x, y) of the matrix. To obtain the image value (tmin) on the lower limit differential image data corresponding to.
【0077】次に、基準画像生成手段21は、ステップ
#32において、上記ステップ#30で取得した上限微
分画像データ上の画像値(tmax)と上記ステップ#31
で取得した下限微分画像データ上の画像値(tmin)との
平均値(ave)を求め、この平均値(ave)を平均微分画
像値として平均微分画像データ領域の同座標 (x,
y)に格納する。Next, in step # 32, the reference image generating means 21 compares the image value (tmax) on the upper limit differential image data obtained in step # 30 with the above-mentioned step # 31.
The average value (ave) with the image value (tmin) on the lower limit differential image data obtained in step (1) is obtained, and the average value (ave) is used as the average differential image value, and the coordinates (x,
y).
【0078】以上により基準画像生成手段21は、ステ
ップ#33において、6枚の基準画像データのうち残り
の平均濃淡画像データ、平均微分画像データを得て、こ
れら画像データを画像信号記憶部19に保存する。As described above, in step # 33, the reference image generating means 21 obtains the remaining average density image data and average differential image data from the six pieces of reference image data, and stores these image data in the image signal storage unit 19. save.
【0079】次に、CPU部17は、図2に示す検査機
能メインフローチャートのステップ#9において、6枚
の基準画像データのうち平均微分画像データを2値化
し、図8(a)に示すような基準平均微分2値化画像デー
タを生成する。Next, in step # 9 of the inspection function main flowchart shown in FIG. 2, the CPU section 17 binarizes the average differential image data among the six pieces of reference image data, as shown in FIG. And generates the reference average differential binarized image data.
【0080】次に、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されている濃淡の被検査画像データを読み出
し、この被検査画像データに対して2値化し、図8(b)
に示すような被検査微分2値化画像データを生成する。Next, the CPU section 17 stores the image signal storage section 1
9 is read out, and the image data to be inspected is binarized to obtain the image data shown in FIG.
The differential binary image data to be inspected as shown in FIG.
【0081】次に、CPU部17は、ステップ#10に
おいて、図8(a)(b)に示す基準平均微分2値化画像デー
タと被検査微分2値化画像データとの各画像位置をシフ
トさせながら、これら画像データの各画像値の排他的論
理和(XOR)を求め、この排他的論理和(XOR)が
最小(差異最小)となる位置を求める精密位置合わせを
行う。Next, in step # 10, the CPU section 17 shifts the respective image positions of the reference average differential binarized image data and the inspected differential binarized image data shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). Then, an exclusive OR (XOR) of each image value of the image data is obtained, and a precise alignment for obtaining a position at which the exclusive OR (XOR) becomes minimum (minimum difference) is performed.
【0082】具体的にCPU部17は、図9に示す精密
位置合わせフローチャートに従い、ステップ#40にお
いて基準平均微分2値化画像データと被検査微分2値化
画像データとのサイズを再設定し、次のステップ#41
において差異最小カウンタを初期化し、次のステップ#
41において差異カウンタを初期化する。More specifically, the CPU 17 resets the sizes of the reference averaged differential binarized image data and the inspected differential binarized image data in step # 40 in accordance with the precision alignment flowchart shown in FIG. Next step # 41
Initialize the difference minimum counter in the next step #
At 41, a difference counter is initialized.
【0083】次に、CPU部17は、ステップ#43に
おいて、基準平均微分2値化画像データと被検査微分2
値化画像データとの同座標値の排他的論理和(XOR)
を求める。Next, in step # 43, the CPU 17 determines whether the reference average differential binarized image data and the differential
Exclusive OR (XOR) of the same coordinate value with the binarized image data
Ask for.
【0084】次に、CPU部17は、ステップ#44に
おいてXORの計算結果と遮蔽マスク画像の同座標値の
論理積(AND)を計算し、次のステップ#45におい
てANDの結果を差異カウンタに加算する。Next, in step # 44, the CPU 17 calculates the logical product (AND) of the XOR calculation result and the same coordinate value of the shielding mask image, and in the next step # 45, stores the AND result in the difference counter. to add.
【0085】次に、CPU部17は、ステップ#46に
おいて差異カウンタのカウント値と差異最小カウンタの
カウント値とを比較し、差異カウンタのカウント値が差
異最小カウンタのカウント値よりも小さければ、ステッ
プ#47に移って基準画像シフト量を記憶し、次のステ
ップ#48において差異カウンタのカウント値を差異最
小カウンタのカウント値に設定する。これにより、基準
平均微分2値化画像データと被検査微分2値化画像デー
タとが位置合わせされる。Next, at step # 46, the CPU section 17 compares the count value of the difference counter with the count value of the minimum difference counter. If the count value of the difference counter is smaller than the count value of the minimum difference counter, the CPU 17 proceeds to step # 46. In step # 47, the reference image shift amount is stored, and in the next step # 48, the count value of the difference counter is set to the count value of the difference minimum counter. Thus, the reference average differential binarized image data and the inspected differential binarized image data are aligned.
【0086】次に、CPU部17の差画像抽出手段22
は、図2に示す検査機能メインフローチャートのステッ
プ#11において、濃度差や形状差の許容範囲情報を持
つ各基準画像データと被検査画像データとの各画像間演
算を行って、濃度異常や形状異常を含む差画像を抽出す
る。Next, the difference image extracting means 22 of the CPU 17
In step # 11 of the inspection function main flowchart shown in FIG. 2, a calculation is performed between each image of the reference image data having the allowable range information of the density difference and the shape difference and the image data to be inspected to obtain The difference image containing the abnormality is extracted.
【0087】具体的に差画像抽出手段22は、図5に示
す差画像取得フローチャートに従い、ステップ#50に
おいて、図10(a)に示すような濃淡の被検査画像デー
タに対して上記同様に図7に示すマトリックスを走査
し、このマトリックスの注目座標(x,y)に当たる画
像値(pとする)を取得する。Specifically, according to the difference image acquisition flow chart shown in FIG. 5, the difference image extraction means 22 performs the same processing as described above for the dark and light inspection image data as shown in FIG. 7 is scanned, and an image value (p) corresponding to the target coordinates (x, y) of the matrix is acquired.
【0088】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
51において、図10(b)に示すような上限濃淡画像デ
ータの注目座標(x,y)に位置合わせデータの座標
(dx,dy)を加えた座標(x+dx,y+dy)の
画像値(maxとする)を取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 51, the image values (max and max) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to the target coordinates (x, y) of the upper limit grayscale image data as shown in FIG. To get).
【0089】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
52において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と上限濃淡画像データの画像値(max)との差分を濃度
上限差(maxtemp)として設定する。すなわち、 maxtemp=p−max …(1) を計算し、maxtemp<0となる場合、maxtemp=0とす
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 52, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
Is set as the density upper limit difference (maxtemp). That is, maxtemp = p-max (1) is calculated, and when maxtemp <0, maxtemp = 0.
【0090】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
53において、図10(a)に示すような濃淡の被検査画
像データに対して上記同様に図7に示すマトリックスを
走査し、このマトリックスの注目座標(x,y)に当た
る画像値(pとする)を取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 53, the matrix shown in FIG. 7 is scanned in the same manner as described above with respect to the image data to be inspected as shown in FIG. ) To get.
【0091】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
54において、下限濃淡画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(minとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 54, the coordinate of interest (x,
The image value (min) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0092】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
55において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と下限濃淡画像データの画像値(min)との差分を濃度
下限差(mintemp)として設定する。すなわち、 mintemp=min−p …(2) を計算し、mintemp<0となる場合、mintemp=0とす
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 55, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
And the image value (min) of the lower limit grayscale image data is set as the density lower limit difference (mintemp). That is, mintemp = min-p (2) is calculated, and when mintemp <0, mintemp = 0.
【0093】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
56において、濃度上限差(maxtemp)と濃度下限差(m
intemp)とを加算し、濃淡差(d) d=maxtemp+mintemp …(3) を求め、濃淡差画像データ領域の座標(x,y)に格納
する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 56, the upper density difference (maxtemp) and the lower density difference (m
intemp) to obtain a density difference (d) d = maxtemp + mintemp (3) and store it in the coordinates (x, y) of the density difference image data area.
【0094】図11は以上のように求められる濃淡差画
像データの作用を示す模式図であつて、濃度上限差(ma
xtemp)及び濃度下限差(mintemp)と被検査画像データ
の画像値(p)との濃淡差(d)が示されている。FIG. 11 is a schematic diagram showing the operation of the grayscale difference image data obtained as described above.
xtemp), a density lower limit difference (mintemp), and an image value (p) of the image data to be inspected (p).
【0095】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
57において、濃淡の被検査画像データの注目座標
(x,y)の画像値(pとする)を取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 57, the image value (p) of the coordinate of interest (x, y) of the shaded image data to be inspected is acquired.
【0096】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
58において、上限微分画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(maxとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 58, the coordinates of interest (x,
An image value (max) of coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0097】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
59において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と上限微分画像データの画像値(max)との差分を微分
上限差(maxtemp)として設定する。すなわち、 maxtemp=p−max …(4) を計算し、maxtemp<0となる場合、maxtemp=0とす
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 59, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
Is set as the differential upper limit difference (maxtemp). That is, maxtemp = p-max (4) is calculated, and when maxtemp <0, maxtemp = 0.
【0098】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
60において、濃淡の被検査画像データに対して上記同
様に図7に示すマトリックスを走査し、このマトリック
スの注目座標(x,y)に当たる画像値(pとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 60, the matrix shown in FIG. 7 is scanned with respect to the image data to be inspected in the same manner as described above, and an image value (p) corresponding to the target coordinate (x, y) of the matrix is obtained.
【0099】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
61において、下限微分画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(minとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 61, the target coordinates (x,
The image value (min) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0100】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
62において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と下限微分画像データの画像値(min)との差分を微分
下限差(mintemp)として設定する。すなわち、 mintemp=min−p …(5) を計算し、mintemp<0となる場合、mintemp=0とす
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 62, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
The difference between the lower limit differential image data and the image value (min) of the lower limit differential image data is set as the differential lower limit difference (mintemp). That is, mintemp = min-p (5) is calculated, and when mintemp <0, mintemp = 0.
【0101】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
63において、上限微分値(maxtemp)と下限微分値(m
intemp)とを加算し、微分差(d) d=maxtemp+mintemp …(6) を求め、微分差画像データ領域の座標(x,y)に格納
する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 63, the upper differential value (maxtemp) and the lower differential value (m
intemp) to obtain a differential difference (d) d = maxtemp + mintemp (6) and store it in the coordinates (x, y) of the differential difference image data area.
【0102】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
64において、濃淡差画像データ領域の座標(x,y)
の画像値(ndとする)と、微分差画像データ領域の座
標(x,y)の画像値(bdとする)とを取得し、これ
ら画像値(nd)と画像値(bd)を比較する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 64, the coordinates (x, y) of the grayscale difference image data area
And the image value (bd) of the coordinates (x, y) of the differential difference image data area are obtained, and these image values (nd) and image values (bd) are compared. .
【0103】この比較の結果、画像値(nd)が画像値
(bd)よりも小さくnd<bdであれば、差画像抽出
手段22は、ステップ#65に移ってndを最小差画像
領域の座標(x,y)に格納、すなわち濃淡差画像値を
絶対値差画像値として出力する。As a result of this comparison, if the image value (nd) is smaller than the image value (bd) and nd <bd, the difference image extracting means 22 proceeds to step # 65 and sets nd to the coordinates of the minimum difference image area. The image data is stored in (x, y), that is, the gray level difference image value is output as the absolute value difference image value.
【0104】又、上記比較の結果、画像値(nd)が画
像値(bd)よりも大きくnd≧bdであれば、差画像
抽出手段22は、ステップ#66に移ってbdを最小差
画像領域の座標(x,y)に格納、すなわち微分差画像
値を絶対値差画像値として出力する。As a result of the comparison, if the image value (nd) is larger than the image value (bd) and nd ≧ bd, the difference image extracting means 22 proceeds to step # 66 and sets bd to the minimum difference image area. , That is, the differential difference image value is output as the absolute value difference image value.
【0105】以上により差画像抽出手段22は、ステッ
プ#67において、濃淡差画像データ、微分差画像デー
タ及び絶対値差画像データを取得して画像信号記憶部1
9に保存する。As described above, in step # 67, the difference image extracting means 22 obtains the density difference image data, the differential difference image data, and the absolute value difference image data, and
Save to 9.
【0106】次に、CPU部17の欠陥抽出手段23
は、図2に示す検査機能メインフローチャートのステッ
プ#12において、差画像抽出手段22で抽出された濃
淡差画像データ、微分差画像データ及び絶対値差画像デ
ータを受け取り、このうち濃淡差画像データと予め定め
られたしきい値とを比較して濃度の欠陥部分を抽出し、
かつ微分差画像データと予め定められたしきい値とを比
較して形状の欠陥部分を抽出する。Next, the defect extracting means 23 of the CPU 17
Receives the grayscale difference image data, the differential difference image data and the absolute value difference image data extracted by the difference image extracting means 22 in step # 12 of the inspection function main flowchart shown in FIG. A defect part of the density is extracted by comparing with a predetermined threshold value,
In addition, the differential image data is compared with a predetermined threshold value to extract a defective portion of the shape.
【0107】具体的に欠陥抽出手段23は、図6に示す
欠陥抽出フローチャートに従い、ステップ#70におい
て、上記同様に図7に示すマトリックスを濃淡差画像デ
ータ上に走査し、このマトリックスの注目座標(x,
y)に当たる画像値(npとする)を取得する。Specifically, according to the defect extraction flowchart shown in FIG. 6, the defect extracting means 23 scans the matrix shown in FIG. x,
An image value (np) corresponding to y) is obtained.
【0108】次に、欠陥抽出手段23は、ステップ#7
1において、濃淡差画像データ上の画像値(np)と予
め定められた2値化しきい値(isp.Sth:欠陥出力しき
い値)とを比較し、np<isp.Sthであれば、ステップ
#72に移って欠陥ではないと判断し、「0」を濃淡欠
陥抽出画像領域の座標(x,y)に格納する。Next, the defect extracting means 23 determines in step # 7
In step 1, the image value (np) on the grayscale image data is compared with a predetermined binarization threshold (isp.Sth: defect output threshold). The process proceeds to # 72, where it is determined that the defect is not a defect, and “0” is stored in the coordinates (x, y) of the gray-scale defect extraction image area.
【0109】又、画像値(np)と2値化しきい値(is
p.Sth)との比較の結果、np≧isp.Sth であれば、欠
陥抽出手段23は、ステップ#73に移って欠陥である
と判断し、画像値(np)を濃淡欠陥抽出画像領域の座
標(x,y)に格納する。The image value (np) and the binarization threshold (is
As a result of comparison with (p.Sth), if np ≧ isp.Sth, the defect extracting means 23 proceeds to step # 73, determines that the image is a defect, and changes the image value (np) to the density defect extracted image area. Store at coordinates (x, y).
【0110】次に、欠陥抽出手段23は、ステップ#7
4において、上記同様に図7に示すマトリックスを微分
差画像データ上に走査し、このマトリックスの注目座標
(x,y)に当たる画像値(np)を取得する。Next, the defect extracting means 23 determines in step # 7
In step 4, similarly to the above, the matrix shown in FIG. 7 is scanned over the differential difference image data, and an image value (np) corresponding to the target coordinate (x, y) of the matrix is obtained.
【0111】次に、欠陥抽出手段23は、ステップ#7
5において、微分差画像データ上の画像値(np)と予
め定められた2値化しきい値(isp.Sth)とを比較し、
np<isp.Sth であれば、ステップ#76に移って欠陥
ではないと判断し、「0」を微分欠陥抽出画像領域の座
標(x,y)に格納する。Next, the defect extracting means 23 determines in step # 7
At 5, the image value (np) on the differential difference image data is compared with a predetermined binarization threshold (isp.Sth),
If np <isp.Sth, the flow shifts to step # 76 to judge that the defect is not a defect, and stores "0" in the coordinate (x, y) of the differential defect extraction image area.
【0112】又、画像値(np)と2値化しきい値(is
p.Sth)との比較の結果、p≧isp.Sthであれば、欠陥抽
出手段23は、ステップ#77に移って欠陥であると判
断し、画像値(np)を微分欠陥抽出画像領域の座標
(x,y)に格納する。The image value (np) and the binarization threshold (is
As a result of comparison with p.Sth), if p ≧ isp.Sth, the defect extracting means 23 proceeds to step # 77 and determines that the image is a defect, and sets the image value (np) to the differential defect extraction image area. Store at coordinates (x, y).
【0113】次に、欠陥抽出手段23は、ステップ#7
8において、濃淡欠陥抽出画像データ及び微分欠陥抽出
画像データを画像信号記憶部19に保存する。Next, the defect extracting means 23 determines in step # 7
At 8, the image data of density defect extraction and the image data of differential defect extraction are stored in the image signal storage unit 19.
【0114】なお、欠陥抽出手段23は、上記同様に図
7に示すマトリックスを絶対値差画像データ上に走査
し、このマトリックスの注目座標(x,y)に当たる画
像値(npとする)を取得する。The defect extracting means 23 scans the matrix shown in FIG. 7 on the absolute value difference image data in the same manner as described above, and obtains an image value (np) corresponding to the target coordinate (x, y) of the matrix. I do.
【0115】次に、欠陥抽出手段23は、絶対値差画像
データ上の画像値(np)と予め定められた2値化しき
い値(isp.Sth)とを比較し、np<isp.Sthであれば、
欠陥ではないと判断して「0」を絶対値欠陥抽出画像領
域の座標(x,y)に格納し、かつnp≧isp.Sthであ
れば、欠陥であると判断して画像値(np)を絶対値欠
陥抽出画像領域の座標(x,y)に格納する。Next, the defect extracting means 23 compares the image value (np) on the absolute value difference image data with a predetermined binarization threshold (isp.Sth), and satisfies np <isp.Sth. if there is,
It is determined that the image is not a defect, and “0” is stored in the coordinates (x, y) of the absolute value defect extraction image area. If np ≧ isp.Sth, it is determined that the image is a defect and the image value (np) is determined. Is stored in the coordinates (x, y) of the absolute value defect extraction image area.
【0116】以上のように濃淡欠陥抽出画像データ、微
分欠陥抽出画像データ、絶対値欠陥抽出画像データを抽
出すると、CPU部17は、これら画像データにおける
抽出領域の特徴、すなわち抽出領域の総面積、最大領域
の面積、最大領域の縦横比、抽出領域の総数を計測し、
これらの特徴について予め定められた良否判別基準と比
較して良否を判定する。As described above, when the gray-scale defect extracted image data, the differential defect extracted image data, and the absolute value defect extracted image data are extracted, the CPU unit 17 determines the characteristics of the extracted regions in these image data, that is, the total area of the extracted regions, Measure the area of the maximum area, the aspect ratio of the maximum area, the total number of extraction areas,
The pass / fail of these features is determined by comparing them with a predetermined pass / fail determination criterion.
【0117】このように上記第1の実施の形態において
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
られたしきい値とを比較して濃度の欠陥部分や形状の欠
陥部分を抽出するので、微小パターンの形状検査を自動
的に高精度に行うことができる。例えば、SEM画像に
特有の二次電子画像の輝度分布むらや変動に左右される
ことなく、微小パターンの形状欠陥のみを抽出して検査
でき、LSI、超LSIなどの半導体プロセスに適用し
た場合、製品の評価及び検査を容易かつ高精度に行うこ
とができる。As described above, in the first embodiment, the reference image data corresponding to the variation in the density difference and the shape difference is generated based on the plurality of non-defective image data, and the reference image data and the image data to be inspected are generated. The difference image data is extracted by performing an inter-image calculation of the difference pattern data, and the difference image data is compared with a predetermined threshold value to extract a density defect portion or a shape defect portion. Shape inspection can be automatically performed with high accuracy. For example, without being affected by unevenness or fluctuation of the brightness distribution of a secondary electron image specific to a SEM image, only a shape defect of a minute pattern can be extracted and inspected, and when applied to a semiconductor process such as an LSI or a super LSI, Product evaluation and inspection can be performed easily and with high accuracy.
【0118】なお、上記第1の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。Note that the first embodiment may be modified as follows.
【0119】例えば、基準画像データの生成において図
7に示すような近傍領域を注目画素の±1画素の領域と
したが、これに限らず微小パターンの良品許容範囲の幅
に応じて設定してよい。For example, in the generation of the reference image data, the vicinity area as shown in FIG. 7 is set to the area of ± 1 pixel of the pixel of interest. However, the present invention is not limited to this, and is set according to the width of the acceptable range of the fine pattern. Good.
【0120】又、基準画像データと被検査画像データと
の比較のための位置合わせを示す図8では、位置決め移
動幅をmx、myとも1としているが、これに限らず2
枚の画像の位置ずれ量に合わせて移動量を設定してもよ
い。In FIG. 8 showing the alignment for comparison between the reference image data and the image data to be inspected, the positioning movement width is set to 1 for both mx and my, but is not limited to this.
The moving amount may be set in accordance with the positional deviation amount of the images.
【0121】又、位置決めに微分二値画像データを用い
ているが、これに限らず微分画像データや濃淡画像デー
タを2値化した画像データ、濃淡画像データそのものを
位置決めに用いてもよい。Although differential binary image data is used for positioning, the present invention is not limited to this. Differential image data, image data obtained by binarizing gray image data, and gray image data itself may be used for positioning.
【0122】又、測定試料9としてLSIパターンに限
らず、μmオーダの測定であれば如何なる測定試料に対
しても微小パターンの形状検査に適用できる。Further, the measurement sample 9 is not limited to the LSI pattern, and can be applied to the inspection of the shape of a minute pattern for any measurement sample as long as the measurement is on the order of μm.
【0123】さらに、差画像抽出手段22は、図12に
示すフローチャートを実行するようにしてもよい。すな
わち、差画像抽出手段22は、ステップ#80におい
て、図10(a) に示すような濃淡の被検査画像データに
対して上記同様に図7に示すマトリックスを走査し、こ
のマトリックスの注目座標(x,y)に当たる画像値
(p)を取得する。Further, the difference image extracting means 22 may execute a flowchart shown in FIG. That is, the difference image extracting means 22 scans the matrix shown in FIG. 7 in the same manner as described above with respect to the dark and light inspection image data as shown in FIG. An image value (p) corresponding to (x, y) is obtained.
【0124】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
81において、図10(b) に示すような上限濃淡画像デ
ータの注目座標(x,y)に位置合わせデータの座標
(dx,dy)を加えた座標(x+dx,y+dy)の
画像値(max)を取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 81, the image value (max) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to the target coordinates (x, y) of the upper limit grayscale image data as shown in FIG. To get.
【0125】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
82において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と上限濃淡画像データの画像値(max)との差分maxtemp
=p−max を濃度上限差(maxtemp)として設定する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 82, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
Maxtemp, the difference between the maximum grayscale image data and the image value (max)
= P-max is set as the density upper limit difference (maxtemp).
【0126】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
83において、下限濃淡画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(minとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 83, the target coordinates (x,
The image value (min) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0127】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
84において、濃淡の被検査画像データの画像値(p)
と下限濃淡画像データの画像値(min)との差分mintemp
=min−pを濃度下限差(mintemp)として設定する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 84, the image value (p) of the shaded image data to be inspected
Mintemp, the difference between the lower limit grayscale image data and the image value (min)
= Min-p is set as the density lower limit difference (mintemp).
【0128】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
85において、濃度上限差(maxtemp)と濃度下限差(m
intemp )とを加算し、濃淡差d=maxtemp+mintempを
求め、濃淡差画像データ領域の座標(x,y)に格納す
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 85, the upper density difference (maxtemp) and the lower density difference (m
intemp) to obtain a density difference d = maxtemp + mintemp, and store it in the coordinates (x, y) of the density difference image data area.
【0129】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
86において、微分の被検査画像データの注目座標
(x,y)の画像値(pとする)を取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 86, the image value (p) of the coordinate of interest (x, y) of the differential image data to be inspected is acquired.
【0130】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
87において、上限微分画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(maxとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 87, the target coordinates (x,
An image value (max) of coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0131】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
88において、微分の被検査画像データの画像値(p)
と上限微分画像データの画像値(max)との差分maxtemp
=p−maxを微分上限差(maxtemp)として設定する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 88, the image value (p) of the differential inspected image data
Maxtemp, the difference between the maximum differential image data and the image value (max)
= P-max is set as the differential upper limit difference (maxtemp).
【0132】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
89において、下限微分画像データの注目座標(x,
y)に位置合わせデータの座標(dx,dy)を加えた
座標(x+dx,y+dy)の画像値(minとする)を
取得する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 89, the target coordinates (x,
The image value (min) of the coordinates (x + dx, y + dy) obtained by adding the coordinates (dx, dy) of the alignment data to y) is obtained.
【0133】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
90において、微分の被検査画像データの画像値(p)
と下限微分画像データの画像値(min)との差分mintemp
=min−pを微分下限差(mintemp)として設定する。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 90, the image value (p) of the differential inspected image data
Mintemp, the difference between the lower limit differential image data and the image value (min)
= Min-p is set as the differential lower limit difference (mintemp).
【0134】次に、差画像抽出手段22は、ステップ#
91において、上限微分値(maxtemp)と下限微分値(m
intemp)とを加算し、微分差d=maxtemp+mintempを求
め、微分差画像データ領域の座標(x,y)に格納す
る。Next, the difference image extracting means 22 executes step #
At 91, the upper differential value (maxtemp) and the lower differential value (m
intemp) to obtain the differential difference d = maxtemp + mintemp, and store it at the coordinates (x, y) of the differential difference image data area.
【0135】以上により差画像抽出手段22は、濃淡差
画像データ、微分差画像データを取得して画像信号記憶
部19に保存する。As described above, the difference image extracting means 22 acquires the grayscale difference image data and the differential difference image data and stores them in the image signal storage section 19.
【0136】(2) 次に、本発明の第2の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。(2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0137】図13は微小パターン形状検査装置の構成
図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a minute pattern shape inspection apparatus.
【0138】上記CPU部17は、指定されたアドレス
の画像信号DISを画像信号記録部19から読み出し、
この画像信号DISに対して各種画像処理を行う演算機
能と記憶機能とを有するもので、特に検査領域設定手段
30、濃度ピーク点列手段31、取得濃度データ手段3
2及び欠陥判定手段33の各機能を有している。The CPU section 17 reads the image signal DIS of the designated address from the image signal recording section 19,
It has a calculation function and a storage function for performing various image processing on the image signal DIS. In particular, the inspection area setting means 30, the density peak point sequence means 31, the acquired density data means 3
2 and the respective functions of the defect determination means 33.
【0139】このうち検査領域設定手段30は、測定試
料9上に形成されている微小パターンの形状、例えば図
14及び図15に示すような半導体のレジスト穴パター
ン40に応じた湾曲状の検査領域、例えば図16に示す
ようなテーパ検査領域QをSEM本体部1で得られる画
像データに対して設定する機能を有している。The inspection area setting means 30 includes a curved inspection area corresponding to the shape of the fine pattern formed on the measurement sample 9, for example, the semiconductor resist hole pattern 40 as shown in FIGS. 14 and 15. For example, it has a function of setting a taper inspection region Q as shown in FIG. 16 with respect to image data obtained by the SEM main body 1.
【0140】ここで、テーパ検査領域Qは、楕円1と楕
円2とから成るもので、これら楕円1及び楕円2の各パ
ラメータは楕円1(長径A1、短径B1)、楕円2(長
径A2、短径B2)となっており、基準となるレジスト
穴パターン40のサイズのばらつき、形状歪み、パター
ンの位置合わせ誤差を考慮して、楕円1がレジスト穴パ
ターン40を含むように、かつ楕円2がレジスト穴パタ
ーン40に含まれるように事前に設定される。Here, the taper inspection region Q is composed of an ellipse 1 and an ellipse 2. The parameters of the ellipse 1 and the ellipse 2 are the ellipse 1 (the major axis A1, the minor axis B1) and the ellipse 2 (the major axis A2, The minor diameter B2) is set, and the ellipse 1 includes the resist hole pattern 40 and the ellipse 2 includes the resist hole pattern 40 in consideration of the size variation, the shape distortion, and the pattern alignment error of the reference resist hole pattern 40. It is set in advance so as to be included in the resist hole pattern 40.
【0141】濃度ピーク点列手段31は、検査領域設定
手段30で設定されたテーパ検査領域Qの湾曲方向を横
切る部分、例えば図16に示すようにテーパ検査領域Q
の各楕円を横切る各直線L1、L2 、…、Lnを所定
角度毎に設定し、これら直線L1 、L2、…、Ln上
の各輝度分布からそれぞれ各濃度ピーク位置を求めて図
17に示すような濃度ピーク点列(Xi,Yi)を取得
する機能を有している。なお、iは1〜Mである。The density peak point sequence means 31 is a portion crossing the direction of curvature of the taper inspection area Q set by the inspection area setting means 30, for example, as shown in FIG.
Straight lines L1 and L2 crossing each ellipse ,..., Ln are set for each predetermined angle, and these straight lines L1 , L2,..., Ln, the respective density peak positions are obtained from the respective brightness distributions, and a density peak point sequence (Xi, Yi) as shown in FIG. 17 is obtained. Note that i is 1 to M.
【0142】取得濃度データ手段32は、図18に示す
ように濃度ピーク点列手段31で求められた濃度ピーク
点列(Xi,Yi)に対して略垂直方向すなわち各直線
Pi、Pi+1、…、で、かつ図19に示すようにピーク
座標(Xi+1、Yi+1)の濃度ピーク点を含む範囲(以
下、濃度データ取得範囲と称する)±αでの濃度データ
を取得する機能を有している。As shown in FIG. 18, the acquired density data means 32 is substantially perpendicular to the density peak point sequence (Xi, Yi) obtained by the density peak point sequence means 31, that is, each line Pi, Pi + 1, , And a function of acquiring density data in a range including a density peak point at the peak coordinates (Xi + 1, Yi + 1) (hereinafter referred to as a density data acquisition range) ± α as shown in FIG. Have.
【0143】この取得濃度データ手段32は、濃度デー
タ取得範囲±αをレジスト穴パターン40の凹凸状のダ
レ量、レジスト穴パターン40の歪み量、そのサイズ変
動に応じて設定する機能を有している。The acquired density data means 32 has a function of setting the density data acquisition range ± α in accordance with the amount of unevenness of the resist hole pattern 40, the amount of distortion of the resist hole pattern 40, and the size variation thereof. I have.
【0144】欠陥判定手段33は、取得濃度データ手段
32で取得された各濃度データに対してそれぞれ所定の
方向に輝度を加算し、この濃度加算値の最大、最小、平
均、分散を演算して求め、これら最大、最小、平均、分
散値と予め設定された良否判定基準とを比較してレジス
ト穴パターン40の良否を判定する機能を有している。The defect judging means 33 adds the luminance to each of the density data acquired by the acquired density data means 32 in a predetermined direction, and calculates the maximum, minimum, average, and variance of the density addition value. It has a function of determining the quality of the resist hole pattern 40 by comparing the maximum, minimum, average, and variance values with a predetermined quality determination criterion.
【0145】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。Next, the operation of the device configured as described above will be described.
【0146】SEM本体部1の電子光学鏡筒3の下部に
は、例えばLSIなどの微小なレジスト穴パターン40
が形成された半導体ウエハ等の測定試料9が設置され
る。In the lower part of the electron optical column 3 of the SEM main body 1, a minute resist hole pattern 40 such as an LSI is provided.
A measurement sample 9 such as a semiconductor wafer on which is formed is placed.
【0147】電子銃4から電子線束5から放出される
と、この電子線束5は、上記第1の実施の形態と同様
に、コンデンサレンズ6で縮小され、走査コイル7によ
りX−Y方向にラスタ走査され、さらに対物レンズ8で
縮小されて測定試料9面に照射される。When the electron beam 4 is emitted from the electron beam 5 from the electron gun 4, this electron beam 5 is reduced by the condenser lens 6 and rasterized in the X-Y direction by the scanning coil 7, as in the first embodiment. It is scanned, further reduced by the objective lens 8 and irradiated onto the surface of the measurement sample 9.
【0148】この測定試料9面から放出される二次電子
は、二次電子検出器10により検出されてその検出信号
が増幅部14を通って画像信号ISとして画像信号増幅
器15に送られ、この画像信号増幅器15によりレジス
ト穴パターン40がCRT表示装置16で拡大表示され
る。The secondary electrons emitted from the surface of the measurement sample 9 are detected by the secondary electron detector 10, and the detection signal is sent to the image signal amplifier 15 as the image signal IS through the amplifier 14. The resist hole pattern 40 is enlarged and displayed on the CRT display device 16 by the image signal amplifier 15.
【0149】これと共に、画像信号ISは、A/D変換
部18によりA/D変換され、ラスタ走査及び走査線分
割により例えば512×512画素に分割されて、それ
ぞれのアドレスにおけるディジタル画像信号をIS
(i,j:但しi,j=0,1,3,…512)とアド
レス化する。画像信号記憶部19は、これらディジタル
画像信号(SEM画像)DISをアドレスごとに記憶す
る。At the same time, the image signal IS is A / D converted by the A / D converter 18 and divided into, for example, 512 × 512 pixels by raster scanning and scanning line division.
(I, j: i, j = 0, 1, 3,... 512). The image signal storage unit 19 stores these digital image signals (SEM images) DIS for each address.
【0150】次に、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されたディジタル画像信号(被検査画像デー
タ)DISに対して演算機能を用いてレジスト穴パター
ン40の検査を行う。Next, the CPU section 17 stores the image signal in the image signal storage section 1.
The resist hole pattern 40 is inspected by using an arithmetic function on the digital image signal (image data to be inspected) DIS stored in 9.
【0151】上記図14及び図15はSEM本体部1で
得られたレジスト穴パターン40の画像例であり、図1
4から図15の順番でレジスト穴パターン40の縁のレ
ジスト形状のダレ(テーパ)が顕著となり、これにより
SEM画像上での画像濃度に変化が生じている。FIGS. 14 and 15 are image examples of the resist hole pattern 40 obtained by the SEM main body 1, and FIG.
4 to FIG. 15, the sagging (taper) of the resist shape at the edge of the resist hole pattern 40 becomes remarkable, thereby causing a change in the image density on the SEM image.
【0152】テーパが正常な図14に示すSEM画像で
は穴縁部のテーパを示す輝度が均一で幅も狭い。ところ
が、テーパが異常となる図15に示すSEM画像では輝
度の均一性も崩れ、幅も狭く、輝度自体も高くなってい
る。In the SEM image shown in FIG. 14 where the taper is normal, the brightness indicating the taper at the hole edge is uniform and the width is narrow. However, in the SEM image shown in FIG. 15 in which the taper is abnormal, the uniformity of luminance is lost, the width is narrow, and the luminance itself is high.
【0153】このようなレジスト穴パターン40の穴テ
ーパ検査では、穴縁のテーパの状態を反映するSEM画
像の穴縁部の輝度を正確に評価する。In such a hole taper inspection of the resist hole pattern 40, the brightness of the hole edge portion of the SEM image reflecting the tapered state of the hole edge is accurately evaluated.
【0154】先ず、画像信号記憶部19に記憶された被
検査画像データDIS中には、レジスト穴パターン40
が複数存在するので、これらレジスト穴パターン40の
うち計測するレジスト穴パターン40を選択し、その位
置を特定する。First, the inspection hole image data DIS stored in the image signal storage unit 19 includes the resist hole pattern 40.
Are present, a resist hole pattern 40 to be measured is selected from the resist hole patterns 40, and the position thereof is specified.
【0155】CPU部17は、図20に示す穴画像をテ
ンプレート画像又は基準画像Sとして図14又は図15
に示す被検査画像データDISとの正規化相互相関演算
を行い、類似度が指定値以上の位置を図21の「+」に
示すような穴パターン位置(Cx,Cy)とする。The CPU 17 uses the hole image shown in FIG. 20 as the template image or the reference image S in FIG.
Then, a normalized cross-correlation operation with the image data DIS to be inspected shown in FIG. 21 is performed, and a position where the similarity is equal to or more than a specified value is defined as a hole pattern position (Cx, Cy) as shown by “+” in FIG.
【0156】次に、CPU部17の検査領域設定手段3
0は、選択・位置特定されたレジスト穴パターン40の
穴パターン位置(Cx,Cy)を中心に、図16に示す
テーパ検査領域Qの各楕円1、2を図22に示すように
レジスト穴パターン40に対して設定する。Next, the inspection area setting means 3 of the CPU 17
0 is the center of the hole pattern position (Cx, Cy) of the selected and specified resist hole pattern 40, and each ellipse 1 and 2 of the taper inspection region Q shown in FIG. Set for 40.
【0157】次に、検査領域設定手段30は、レジスト
穴パターン40に対して設定したテーパ検査領域Qにお
いて、楕円1の内部でかつ楕円2の外側となる領域を検
査領域として設定する。Next, the inspection area setting means 30 sets an area inside the ellipse 1 and outside the ellipse 2 in the taper inspection area Q set for the resist hole pattern 40 as an inspection area.
【0158】次に、濃度ピーク点列手段31は、レジス
ト穴パターン40に対して設定したテーパ検査領域Qに
おいて、例えば図16に示すように穴パターン40の中
心(Cx,Cy)から各楕円1、2を横切る各直線L1、
L2、…、Lnを所定角度毎に設定し、これら直線L
1、L2、…、Ln上の各輝度分布を取得する。図23
(a)〜同図(c)はそれぞれ各直線L1、L2、…、Ln上
の各輝度分布を示している。Next, in the taper inspection region Q set with respect to the resist hole pattern 40, the density peak point sequence means 31 moves from the center (C x , C y ) of the hole pattern 40 as shown in FIG. Each straight line L1 crossing the ellipses 1 and 2,
L2,..., Ln are set for each predetermined angle.
, L2,..., Ln are obtained. FIG.
(a) to (c) show respective luminance distributions on the straight lines L1, L2,..., Ln.
【0159】次に、濃度ピーク点列手段31は、各直線
L1、L2、…、Ln上の各輝度分布からそれぞれ各濃
度ピーク位置を求め、図17に示すようなレジスト穴パ
ターン40のテーパ部の濃度ピーク点列(Xi,Yi)
を取得する。Next, the density peak point sequence means 31 finds each density peak position from each luminance distribution on each of the straight lines L1, L2,..., Ln, and obtains the tapered portion of the resist hole pattern 40 as shown in FIG. Concentration peak sequence (Xi, Yi)
To get.
【0160】次に、取得濃度データ手段32は、濃度ピ
ーク点列手段31で求められた濃度ピーク点列(Xi,
Yi)に対して略垂直方向、例えば図18に示すように
濃度ピーク点列(Xi,Yi)(Xi+1,Yi+1)(Xi+
2,Yi+2)(Xi+3,Yi+3)で説明すると、各濃度ピー
ク点(Xi,Yi)と(Xi+1,Yi+1)とを結ぶ傾きA
iの直線Kiに対して垂直方向に交わる傾き1/Aiの
直線Piを求める。Next, the acquired density data means 32 outputs the density peak point sequence (Xi,
18, a density peak point sequence (Xi, Yi) (Xi + 1, Yi + 1) (Xi +) as shown in FIG.
2, Yi + 2) (Xi + 3, Yi + 3), the gradient A connecting each density peak point (Xi, Yi) to (Xi + 1, Yi + 1).
A straight line Pi having an inclination 1 / Ai that intersects the straight line Ki of i in the vertical direction is obtained.
【0161】同様に、各濃度ピーク点(Xi+1,Yi+1)
と(Xi+2,Yi+2)とを結ぶ傾きAi+1の直線Ki+1に対
して垂直方向に交わる傾き1/Ai+1の直線Pi+1を求め
る。さらに、各濃度ピーク点(Xi+2,Yi+2)と(Xi+
3,Yi+3)とを結ぶ傾きAi+2の直線Ki+2に対して垂直
方向に交わる傾き1/Ai+2の直線Pi+2を求める。Similarly, each density peak point (Xi + 1, Yi + 1)
And (Xi + 2, Yi + 2), a straight line Pi + 1 having a slope 1 / Ai + 1 that intersects perpendicularly with a straight line Ki + 1 having a slope Ai + 1. Further, each of the concentration peak points (Xi + 2, Yi + 2) and (Xi +
3, Yi + 3) and a straight line Pi + 2 having a slope 1 / Ai + 2 that intersects perpendicularly with a straight line Ki + 2 having a slope Ai + 2.
【0162】以下、同様に、各濃度ピーク点(XM-1,
YM-1)と(XM,YM)とを結ぶ傾きAM-1の直線KM-1
に対して垂直方向に交わる傾き1/AM-1の直線 PM
-1を求める。Hereinafter, similarly, each concentration peak point (XM-1,
YM-1) and a straight line KM-1 of the slope AM-1 connecting (XM, YM)
A straight line with a slope of 1 / AM-1
Find -1.
【0163】次に、取得濃度データ手段32は、各直線
Pi〜PM-1でそれぞれ図19に示すように各ピーク座
標(Xi+1、Yi+1)〜(XM-1,YM-1)の濃度ピーク点
を含む濃度データ取得範囲±αでの濃度データを取得す
る。Next, the acquired density data means 32 calculates each peak coordinate (Xi + 1, Yi + 1) to (XM-1, YM-1) as shown in FIG. 19 on each of the straight lines Pi to PM-1. The density data in the density data acquisition range ± α including the density peak point is obtained.
【0164】このように濃度データ取得範囲±αをテー
パ輝度のピーク座標より再設定することにより、レジス
ト穴パターン40のサイズ変動や形状歪みに左右される
ことなく、レジスト穴パターン40のテーパ部分の輝度
情報を正確に取得できる。Thus, by resetting the density data acquisition range ± α from the peak coordinates of the taper luminance, the tapered portion of the resist hole pattern 40 can be formed without being affected by the size fluctuation or shape distortion of the resist hole pattern 40. Brightness information can be obtained accurately.
【0165】図24は濃度データ取得範囲±αにおける
レジスト穴パターン40のテーパ部分の輝度情報を示す
模式図であり、取得濃度データ手段32は、取得濃度デ
ータGi(n)(ここで、nは1〜2×α+1)を展開・整
列し、テーパ部の輝度画像を生成する。FIG. 24 is a schematic diagram showing luminance information of the tapered portion of the resist hole pattern 40 in the density data acquisition range ± α. The acquired density data means 32 obtains acquired density data G i (n) (where n Develops and aligns 1 to 2 × α + 1) to generate a luminance image of the tapered portion.
【0166】次に、欠陥判定手段33は、取得濃度デー
タ手段32で取得された各取得濃度データに対してそれ
ぞれ所定の方向に輝度を加算し、この濃度加算値の最
大、最小、平均、分散を演算して求める。Next, the defect judging means 33 adds the luminance to each of the acquired density data acquired by the acquired density data means 32 in a predetermined direction, and calculates the maximum, minimum, average, dispersion Is calculated.
【0167】次に、欠陥判定手段33は、図25及び図
26に示すように最大、最小、平均、分散値と予め設定
された良否判定基準とを比較してレジスト穴パターン4
0の良否を判定する。Next, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, the defect judging means 33 compares the maximum, minimum, average, and variance values with predetermined pass / fail judgment criteria to determine the resist hole pattern 4.
The quality of 0 is determined.
【0168】このように上記第2の実施の形態において
は、レジスト穴パターン40の形状に応じたテーパ検査
領域Qを被検査画像データDISに対して設定し、この
テーパ検査領域Qを横切る各直線上の各輝度分布に基づ
いて濃度ピーク点列を求め、この濃度ピーク点列に対し
て略垂直方向でかつ濃度ピーク点を含む濃度データ取得
範囲±αでの濃度データを取得し、この各濃度データに
対して濃度加算値の最大、最小、平均、分散などを演算
して求め、これら値と予め設定された良否判定基準とを
比較してレジスト穴パターン40の良否を判定するよう
にしたので、多様な形状で変形や歪みのあるレジスト穴
パターン40のテーパ部の欠陥部のみを抽出し、高精度
で定量的にかつ検査を自動的に行うことができる。これ
により、LSI、超LSIなどの半導体プロセスに適用
した場合、製品の評価及び検査を容易かつ高精度に行う
ことができる。As described above, in the second embodiment, the taper inspection region Q corresponding to the shape of the resist hole pattern 40 is set for the image data DIS to be inspected, and each straight line traversing the taper inspection region Q is set. A density peak point sequence is obtained based on each of the above luminance distributions, density data is obtained in a density data acquisition range ± α substantially perpendicular to the density peak point sequence and including the density peak point, Since the maximum, minimum, average, variance, etc. of the density addition value are calculated and obtained for the data, these values are compared with a predetermined quality judgment criterion to judge the quality of the resist hole pattern 40. In addition, it is possible to extract only the defective portion of the tapered portion of the resist hole pattern 40 having various shapes and deformation or distortion, and to perform the inspection with high precision, quantitatively and automatically. Thus, when applied to a semiconductor process such as an LSI or a super LSI, product evaluation and inspection can be performed easily and with high accuracy.
【0169】なお、上記第2の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。The second embodiment may be modified as follows.
【0170】例えば、測定試料9としてはレジスト穴パ
ターン40のように楕円に近い形状のものとしている
が、これに限らずパターン形状の輪郭が閉曲線ならば凸
体であつてもよい。又、パターン形状の輪郭が閉曲線で
なければ、凸体の一部であるならば検査に適用できる。For example, the measurement sample 9 has a shape close to an ellipse like the resist hole pattern 40, but is not limited to this, and may be a convex body if the contour of the pattern shape is a closed curve. If the contour of the pattern shape is not a closed curve, it can be applied to inspection if it is a part of a convex body.
【0171】又、テーパ部の濃度ピーク座標をテーパ部
の指定範囲の輝度展開のみに利用したが、濃度ピーク座
標の点列を使って測定試料9の幅W、高さH、縦横比H
/W、周囲長P、面積S、真円度P2/(4πS)など
を求め、測定試料9の形状評価つまり歪み評価に用いる
ことができる。Although the density peak coordinates of the tapered portion are used only for developing the brightness in the specified range of the tapered portion, the width W, height H, and aspect ratio H of the measurement sample 9 are determined using a point sequence of the density peak coordinates.
/ W, perimeter P, area S, roundness P 2 / (4πS), and the like can be obtained and used for shape evaluation of the measurement sample 9, that is, distortion evaluation.
【0172】又、測定試料9としてLSIパターンを例
にとって説明したが、これに限らずμmオーダの測定で
あれば如何なる測定試料に対しても微小パターンの形状
検査に適用できる。Although an LSI pattern has been described as an example of the measurement sample 9, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the inspection of the shape of a minute pattern for any measurement sample as long as measurement is on the order of μm.
【0173】(3) 次に、本発明の第3の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図13と同一部分
には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。(3) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0174】図27は微小パターン形状検査装置の構成
図である。FIG. 27 is a block diagram of a fine pattern shape inspection apparatus.
【0175】上記CPU部17は、画像信号記憶部19
に記憶された被検査画像データDISを読み出し、これ
ら被検査画像データDISから測定試料9上に形成され
ている微小パターンの形状、例えば半導体のレジスト穴
パターン40の形状に応じた検査領域内の輝度分布に基
づいて求められる濃度ピーク点列に対してフィルタ処理
を施し、一方、測定試料9上に形成されている複数の半
導体のレジスト穴パターン40から選定された基準とす
るレジスト穴パターン40の形状に応じた検査領域内の
輝度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に対して
フィルタ処理を施し、これらフィルタ処理された評価し
ようとする濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点列
とを比較してレジスト穴パターン40の評価を行う機能
を有するもので、検査領域設定手段30、濃度ピーク点
列手段31、フィルタ処理手段50及び評価手段51の
各機能を有している。The CPU section 17 includes an image signal storage section 19
Is read out from the inspection target image data DIS stored in the memory, and the luminance in the inspection area corresponding to the shape of the minute pattern formed on the measurement sample 9, for example, the shape of the resist hole pattern 40 of the semiconductor, is read from the inspection target image data DIS. Filter processing is performed on the concentration peak point sequence determined based on the distribution, while the shape of the resist hole pattern 40 as a reference selected from the plurality of semiconductor resist hole patterns 40 formed on the measurement sample 9. Filter processing is performed on the density peak point sequence determined based on the luminance distribution in the inspection area according to the above, and the filtered density peak point sequence to be evaluated is compared with the reference density peak point sequence. The inspection area setting means 30, the density peak point sequence means 31, and the It has the functions of data processing means 50 and evaluation means 51.
【0176】このうち検査領域設定手段30、濃度ピー
ク点列手段31及びフィルタ処理手段50は、第1と第
2の形状処理手段を兼用して構成するもので、評価しよ
うとするレジスト穴パターン40の形状に応じた検査領
域内の輝度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に
対してフィルタ処理を施すことにより第1の形状処理手
段を構成し、基準とするレジスト穴パターン40の形状
に応じた検査領域内の輝度分布に基づいて求められる濃
度ピーク点列に対してフィルタ処理を施すことにより第
2の形状処理手段を構成するものとなる。The inspection area setting means 30, the density peak point sequence means 31, and the filter processing means 50 are configured to serve also as the first and second shape processing means. The first shape processing means is configured by applying a filtering process to the density peak point sequence obtained based on the luminance distribution in the inspection area corresponding to the shape of the resist hole pattern 40 according to the shape of the reference resist hole pattern 40. The second shape processing means is configured by performing a filtering process on the sequence of density peak points obtained based on the luminance distribution in the inspection area.
【0177】ここで、検査領域設定手段30及び濃度ピ
ーク点列手段31は、上記第3の実施の形態と同様の機
能を有するもので、検査領域設定手段30は、評価しよ
うとする半導体のレジスト穴パターン40又は標準のレ
ジスト穴パターン40に応じた湾曲状の検査領域、例え
ば上記図16に示すようなテーパ検査領域QをSEM本
体部1で得られる画像データに対して設定する機能を有
している。Here, the inspection area setting means 30 and the concentration peak point sequence means 31 have the same functions as those of the third embodiment, and the inspection area setting means 30 is provided with a semiconductor resist to be evaluated. It has a function of setting a curved inspection area corresponding to the hole pattern 40 or the standard resist hole pattern 40, for example, a taper inspection area Q as shown in FIG. ing.
【0178】濃度ピーク点列手段31は、検査領域設定
手段30により設定されたテーパ検査領域Qの湾曲方向
を横切る部分、例えば図16に示すようにテーパ検査領
域Qの各楕円を横切る各直線L1、L2 、…、Lnを
所定角度毎に設定し、これら直線L1 、L2、…、L
n上の各輝度分布からそれぞれ各濃度ピーク位置を求め
て図17に示すような濃度ピーク点列(Xi,Yi)を
取得する機能を有している。The density peak point sequence means 31 is a section which crosses the curved direction of the taper test area Q set by the test area setting means 30, for example, each straight line L1 which crosses each ellipse of the taper test area Q as shown in FIG. , L2 ,..., Ln are set for each predetermined angle, and these straight lines L1 , L2, ..., L
It has a function of obtaining each density peak position (Xi, Yi) as shown in FIG. 17 by obtaining each density peak position from each brightness distribution on n.
【0179】フィルタ処理手段50は、濃度ピーク点列
手段31により取得された評価しようとする濃度ピーク
点列(Xi,Yi)又は基準の濃度ピーク点列(Xi,
Yi)に対してローパスフィルタ処理を施すもので、具
体的には濃度ピーク点列(Xi,Yi)をフーリエ級数
展開し、所定の次数までのフーリエ係数を用いて形状復
元する機能を有している。The filtering means 50 outputs the density peak point sequence (Xi, Yi) to be evaluated or the reference density peak point sequence (Xi, Yi) acquired by the density peak point sequence means 31.
Yi) is subjected to a low-pass filter process, and specifically has a function of expanding the density peak point sequence (Xi, Yi) into a Fourier series and restoring the shape using Fourier coefficients up to a predetermined order. I have.
【0180】すなわち、濃度ピーク点列手段31により
取得された各濃度ピーク点列(Xi,Yi)により得ら
れるパターン形状は、SEM画像特有のノイズ、輝度変
化による影響のためにそのパターン形状に微細な形状変
動が含まれている。このような微細な形状変動は、パタ
ーン形状歪みを評価するうえに阻害する要因となるため
にスペクトル処理により取り除き整形することが必要で
あり、このために濃度ピーク点列(Xi,Yi)に対し
てフィルタ処理を施す。That is, the pattern shape obtained by each density peak point sequence (Xi, Yi) obtained by the density peak point sequence means 31 has a fine pattern shape due to noise and luminance change peculiar to the SEM image. Shape variation is included. Such a minute shape variation becomes a factor that hinders the evaluation of the pattern shape distortion, so it is necessary to remove and shape it by spectral processing. Therefore, the density peak point sequence (Xi, Yi) Filter processing.
【0181】パターン形状のスペクトル処理について説
明すると、図28に示すような閉曲線図形の形状は、図
形の周辺に沿って測った長さtによって次のように表現
することができる。Explaining the spectrum processing of the pattern shape, the shape of the closed curve figure as shown in FIG. 28 can be expressed as follows by the length t measured along the periphery of the figure.
【0182】 x=fx(t) …(7) y=fy(t) …(8) ここで、0≦t≦L、又、fx(0)=fx(L)、f
y(0)=fy(L)であり、Lは閉曲線を一周する長
さである。X = fx (t) (7) y = fy (t) (8) where 0 ≦ t ≦ L, and fx (0) = fx (L), f
y (0) = fy (L), where L is the length of one round of the closed curve.
【0183】上記式(7)及び(8)は、閉曲線を一周する長
さLを周期とする周期関数であるので、フーリエ級数に
展開することができる。すなわち、fx(t)、fy
(t)のフーリエ級数展開によってフーリエ係数の集合
(スペクトル)が得られる。このフーリエ係数の集合で
は、フーリエ係数の高次部分ほど図形の細部の形状につ
いての情報が含まれている。Since the above equations (7) and (8) are periodic functions whose period is the length L around the closed curve, they can be expanded to a Fourier series. That is, fx (t), fy
A set (spectrum) of Fourier coefficients is obtained by Fourier series expansion of (t). In this set of Fourier coefficients, the higher the order of the Fourier coefficient, the more information about the shape of the detail of the figure is included.
【0184】従って、フーリエ級数展開した後に適当な
次数までの係数を用いて図形を復元することで微細な形
状変動を除去することができる。この使用するフーリエ
級数の係数の次数は、被検査画像データDISのS/N
などによって実験的に決定される。Therefore, by reconstructing a figure using coefficients up to an appropriate order after Fourier series expansion, minute shape fluctuations can be removed. The order of the coefficient of the Fourier series used is the S / N of the image data DIS to be inspected.
It is experimentally determined by the above.
【0185】このうちフィルタ処理手段50によりフィ
ルタ処理された基準の濃度ピーク点列(Xi,Yi)
は、CPU部17の指令によって基準形状登録部52に
予め登録される。Among them, the reference density peak point sequence (Xi, Yi) filtered by the filter processing means 50
Are registered in advance in the reference shape registration unit 52 according to a command from the CPU unit 17.
【0186】評価手段51は、フィルタ処理手段50に
よってフィルタ処理、すなわちフーリエ級数展開した後
に適当な次数までの係数を用いて図形を復元された評価
しようとする濃度ピーク点列と基準形状登録部52から
読み出した標準の濃度ピーク点列とを比較してレジスト
穴パターン40の評価を行う機能を有している。The evaluation means 51 performs a filtering process by the filtering processing means 50, that is, a density peak point sequence to be evaluated and a reference shape registration unit 52 in which a figure is restored by using coefficients up to an appropriate order after being subjected to Fourier series expansion. And has a function of evaluating the resist hole pattern 40 by comparing with a standard density peak point sequence read from the.
【0187】この評価手段51は、評価しようとする濃
度ピーク点列と基準の濃度ピーク点列とを比較すると
き、これら評価しようとする濃度ピーク点列と基準の濃
度ピーク点列とによりそれぞれ形成される各パターンサ
イズの横幅が同じになるように、精度を必要とするとき
には各パターンサイズの縦横比が同じになるように調整
する機能を有している。When comparing the density peak point sequence to be evaluated with the reference density peak point sequence, the evaluation means 51 forms the density peak point sequence to be evaluated and the reference density peak point sequence, respectively. It has a function of adjusting the horizontal width of each pattern size to be the same, and adjusting the aspect ratio of each pattern size to the same when accuracy is required.
【0188】又、評価手段51は、評価しようとする濃
度ピーク点列と基準の濃度ピーク点列とを比較すると
き、これら評価しようとする濃度ピーク点列と基準の濃
度ピーク点列とを重ね合わせ、これら濃度ピーク点列と
基準とする濃度ピーク点列との各パターン間のずれ量d
の総和をレジスト穴パターン40の形状歪み評価値とす
る機能を有している。When comparing the density peak point sequence to be evaluated with the reference density peak point sequence, the evaluation means 51 overlaps the density peak point sequence to be evaluated with the reference density peak point sequence. In addition, the shift amount d between each pattern between the density peak point sequence and the reference density peak point sequence
Is used as the evaluation value of the shape distortion of the resist hole pattern 40.
【0189】ずれ量dの評価関数gでは、微細なずれを
無視するために、例えば −α<d<+α → g(d)=0 となるような不感帯を設定するパラメータ±αを設定し
たり、又大きなずれを強調評価するために、 g(d)=g*g 又は g(d)=exp(g) などの演算を実行している。In the evaluation function g of the shift amount d, a parameter ± α for setting a dead zone such that −α <d <+ α → g (d) = 0 is set in order to ignore a minute shift. In order to emphasize and evaluate a large deviation, an operation such as g (d) = g * g or g (d) = exp (g) is executed.
【0190】又、評価手段51は、レジスト穴パターン
40の形状歪み評価値と予め設定された良否判別基準値
とを比較し、レジスト穴パターン40の良否判定を行う
機能を有している。The evaluation means 51 has a function of comparing the evaluation value of the shape distortion of the resist hole pattern 40 with a preset reference value for judging the acceptability, and judging the acceptability of the resist hole pattern 40.
【0191】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。Next, the operation of the device configured as described above will be described.
【0192】SEM本体部1の電子光学鏡筒3の下部に
は、例えばLSIなどの微小なレジスト穴パターン40
が形成された半導体ウエハ等の測定試料9が設置され
る。In the lower part of the electron optical column 3 of the SEM main body 1, for example, a minute resist hole pattern 40 such as an LSI is provided.
A measurement sample 9 such as a semiconductor wafer on which is formed is placed.
【0193】電子銃4から電子線束5から放出される
と、この電子線束5は、上記第1の実施の形態と同様
に、コンデンサレンズ6で縮小され、走査コイル7によ
りX−Y方向にラスタ走査され、さらに対物レンズ8で
縮小されて測定試料9面に照射される。When emitted from the electron beam 5 from the electron gun 4, the electron beam 5 is reduced by the condenser lens 6 and rasterized in the XY directions by the scanning coil 7, as in the first embodiment. It is scanned, further reduced by the objective lens 8 and irradiated onto the surface of the measurement sample 9.
【0194】この測定試料9面から放出される二次電子
は、二次電子検出器10により検出されてその検出信号
が増幅部14を通って画像信号ISとして画像信号増幅
器15に送られ、この画像信号増幅器15によりレジス
ト穴パターン40がCRT表示装置16で拡大表示され
る。The secondary electrons emitted from the surface of the measurement sample 9 are detected by a secondary electron detector 10 and the detection signal is sent to an image signal amplifier 15 as an image signal IS through an amplifier 14. The resist hole pattern 40 is enlarged and displayed on the CRT display device 16 by the image signal amplifier 15.
【0195】これと共に、画像信号ISは、A/D変換
部18によりA/D変換され、ラスタ走査及び走査線分
割により例えば512×512画素に分割されて、それ
ぞれのアドレスにおけるディジタル画像信号をIS
(i,j:但しi,j=0,1,3,…512)とアド
レス化する。画像信号記憶部19は、これらディジタル
画像信号(SEM画像)DISをアドレスごとに記憶す
る。At the same time, the image signal IS is A / D-converted by the A / D converter 18 and divided into, for example, 512 × 512 pixels by raster scanning and scanning line division.
(I, j: i, j = 0, 1, 3,... 512). The image signal storage unit 19 stores these digital image signals (SEM images) DIS for each address.
【0196】次に、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されたディジタル画像信号(被検査画像デー
タ)DISに対して演算機能を用いてレジスト穴パター
ン40のパターン形状の歪みの評価を行う。Next, the CPU section 17 stores the image signal
The distortion of the pattern shape of the resist hole pattern 40 is evaluated by using an arithmetic function on the digital image signal (image data to be inspected) DIS stored in 9.
【0197】上記図14及び図15はSEM本体部1で
得られたレジスト穴パターン40の画像例であり、図1
4に示す小判型をしたレジスト穴パターン40を基準形
状として選定した場合、図15に示すレジスト穴パター
ン40は、その穴の縁のレジスト形状の歪みが顕著とな
っている。FIGS. 14 and 15 are image examples of the resist hole pattern 40 obtained in the SEM main body 1, and FIG.
When the oval resist hole pattern 40 shown in FIG. 4 is selected as the reference shape, the resist hole pattern 40 shown in FIG. 15 has a noticeable distortion in the resist shape at the edge of the hole.
【0198】以下、図15に示すレジスト穴パターン4
0のレジスト形状の歪みの評価について説明する。The resist hole pattern 4 shown in FIG.
Evaluation of the distortion of the resist shape of 0 will be described.
【0199】先ず、画像信号記憶部19に記憶された被
検査画像データDIS中には、レジスト穴パターン40
が複数存在するので、これらレジスト穴パターン40の
うち基準とするレジスト穴パターン40を選択し、その
位置を特定する。First, the inspection hole image data DIS stored in the image signal storage unit 19 includes the resist hole pattern 40.
Are present, a resist hole pattern 40 as a reference is selected from these resist hole patterns 40, and the position thereof is specified.
【0200】CPU部17は、上記図20に示す穴画像
をテンプレート画像又は基準画像Sとして図14又は図
15に示す被検査画像データDISとの正規化相互相関
演算を行い、類似度が指定値以上の位置を図21の
「+」に示すような穴パターン位置(Cx,Cy)とす
る。The CPU section 17 performs a normalized cross-correlation operation with the inspection image data DIS shown in FIG. 14 or FIG. 15 using the hole image shown in FIG. The above positions are defined as hole pattern positions (Cx, Cy) as indicated by “+” in FIG.
【0201】このとき、複数のレジスト穴パターン40
の相対位置から画像の傾きがチェックされ、必要であれ
ば傾き補正が行われる。At this time, a plurality of resist hole patterns 40
The inclination of the image is checked from the relative position, and the inclination is corrected if necessary.
【0202】次に、CPU部17の検査領域設定手段3
0は、選択・位置特定された基準のレジスト穴パターン
40の穴パターン位置(Cx,Cy)を中心に、図16
に示すテーパ検査領域Qの各楕円1、2を図22に示す
ようにレジスト穴パターン40に対して設定し、このテ
ーパ検査領域Qにおいて、楕円1の内部でかつ楕円2の
外側となる領域を検査領域として設定する。Next, the inspection area setting means 3 of the CPU 17
0 is the center of the hole pattern position (Cx, Cy) of the reference resist hole pattern 40 that is selected and specified.
22 are set with respect to the resist hole pattern 40 as shown in FIG. 22. In the taper inspection region Q, a region inside the ellipse 1 and outside the ellipse 2 is set. Set as an inspection area.
【0203】次に、濃度ピーク点列手段31は、基準の
レジスト穴パターン40に対して設定したテーパ検査領
域Qにおいて、例えば図16に示すように穴パターン4
0の中心(Cx,Cy)から各楕円1、2を横切る各直
線L1、L2、…、Lnを所定角度毎に設定し、上記図
23(a)〜同図(c)に示すように各直線L1、L2、…、
Ln上の各輝度分布を取得する。Next, in the taper inspection region Q set with respect to the reference resist hole pattern 40, the density peak point sequence means 31, for example, as shown in FIG.
.., Ln that cross the ellipses 1 and 2 from the center (Cx, Cy) of 0 at predetermined angles, and as shown in FIGS. 23 (a) to 23 (c), the respective straight lines L1, L2,. Straight lines L1, L2, ...,
Each luminance distribution on Ln is obtained.
【0204】次に、濃度ピーク点列手段31は、各直線
L1、L2、…、Ln上の各輝度分布からそれぞれ各濃
度ピーク位置を求め、上記図17に示すような基準とす
るレジスト穴パターン40のテーパ部の濃度ピーク点列
(Xi,Yi)を取得する。Next, the density peak point sequence means 31 obtains each density peak position from each luminance distribution on each of the straight lines L1, L2,..., Ln, and uses the resist hole pattern as a reference as shown in FIG. The concentration peak point sequence (Xi, Yi) of the 40 tapered portions is obtained.
【0205】次に、フィルタ処理手段50は、濃度ピー
ク点列手段31により取得された基準の濃度ピーク点列
(Xi,Yi)に対してローパスフィルタ処理、すなわ
ち濃度ピーク点列(Xi,Yi)をフーリエ級数展開
し、所定の次数までのフーリエ係数を用いて形状復元す
る。このとき使用するフーリエ級数の係数の次数は、被
検査画像データDISのS/Nなどによって実験的に決
定される。Next, the filter processing means 50 performs low-pass filtering on the reference density peak point sequence (Xi, Yi) acquired by the density peak point sequence means 31, that is, the density peak point sequence (Xi, Yi). Is subjected to Fourier series expansion, and the shape is restored using Fourier coefficients up to a predetermined order. The order of the Fourier series coefficient used at this time is experimentally determined by the S / N of the image data DIS to be inspected.
【0206】図29(a)(b)(c)はそれぞれ基準の濃度ピ
ーク点列(Xi,Yi)の原形状、高次スペクトル(1
0次まで)による形状復元、低次スペクトル(2次ま
で)による形状復元を示す模式図である。これら図から
分かるように高次スペクトルによる形状復元では、濃度
ピーク点列(Xi,Yi)の原形状に近い形状が復元さ
れ、低次スペクトルによる形状復元では、濃度ピーク点
列(Xi,Yi)の原形状からずれて楕円に近い形状で
復元される。このような形状復元があるので、フーリエ
級数の係数の次数は、被検査画像データDISのS/N
などによって実験的に決定される。FIGS. 29 (a), (b) and (c) show the original shape and the higher order spectrum (1) of the reference concentration peak sequence (Xi, Yi), respectively.
It is a schematic diagram which shows shape restoration by a 0th order) and shape restoration by a low order spectrum (up to the 2nd order). As can be seen from these figures, in the shape restoration using the higher-order spectrum, a shape close to the original shape of the concentration peak point sequence (Xi, Yi) is restored. In the shape restoration using the lower-order spectrum, the concentration peak point sequence (Xi, Yi) is used. Is restored to a shape close to an ellipse deviating from the original shape of. Because of such shape restoration, the order of the Fourier series coefficient is determined by the S / N of the image data DIS to be inspected.
It is experimentally determined by the above.
【0207】このように濃度ピーク点列(Xi,Yi)
に対してフーリエ級数展開し、所定の次数までのフーリ
エ係数を用いて形状復元することにより、SEM画像特
有のノイズ、輝度変化による影響のために含まれる微細
な形状変動が取り除かれて整形される。As described above, the concentration peak point sequence (Xi, Yi)
Is subjected to Fourier series expansion, and the shape is restored using Fourier coefficients up to a predetermined order, so that the noise is peculiar to the SEM image, and the minute shape fluctuation included due to the influence of the luminance change is removed to be shaped. .
【0208】このようにフィルタ処理手段50によりロ
ーパスフィルタ処理された基準の濃度ピーク点列(X
i,Yi)は、CPU部17の指令によって基準形状登
録部52に予め登録される。As described above, the reference density peak point sequence (X
i, Yi) are registered in advance in the reference shape registration unit 52 according to a command from the CPU unit 17.
【0209】一方、画像信号記憶部19に記憶された被
検査画像データDIS中に存在する複数のレジスト穴パ
ターン40から評価しようとするレジスト穴パターン4
0が選択され、その位置が特定される。On the other hand, the resist hole pattern 4 to be evaluated from the plurality of resist hole patterns 40 existing in the image data DIS to be inspected stored in the image signal storage unit 19.
0 is selected and its position is specified.
【0210】CPU部17は、上記図20に示す穴画像
をテンプレート画像又は基準画像Sとして図14又は図
15に示す被検査画像データDISとの正規化相互相関
演算を行い、類似度が指定値以上の位置を図21の
「+」に示すような穴パターン位置(Cx,Cy)とす
る。The CPU section 17 performs a normalized cross-correlation calculation with the inspection image data DIS shown in FIG. 14 or FIG. 15 using the hole image shown in FIG. The above positions are defined as hole pattern positions (Cx, Cy) as indicated by “+” in FIG.
【0211】このとき、複数のレジスト穴パターン40
の相対位置から画像の傾きがチェックされ、必要であれ
ば傾き補正が行われる。At this time, a plurality of resist hole patterns 40
The inclination of the image is checked from the relative position, and the inclination is corrected if necessary.
【0212】次に、CPU部17の検査領域設定手段3
0は、選択・位置特定された評価しようとするレジスト
穴パターン40の穴パターン位置(Cx,Cy)を中心
に、図16に示すテーパ検査領域Qの各楕円1、2を図
22に示すようにレジスト穴パターン40に対して設定
し、このテーパ検査領域Qにおいて、楕円1の内部でか
つ楕円2の外側となる領域を検査領域として設定する。Next, the inspection area setting means 3 of the CPU 17
0 indicates the ellipses 1 and 2 in the taper inspection region Q shown in FIG. 16 around the hole pattern position (Cx, Cy) of the resist hole pattern 40 to be evaluated which has been selected and specified as shown in FIG. In the taper inspection region Q, a region inside the ellipse 1 and outside the ellipse 2 is set as the inspection region.
【0213】次に、濃度ピーク点列手段31は、評価し
ようとするレジスト穴パターン40に対して設定したテ
ーパ検査領域Qにおいて、例えば図16に示すように穴
パターン40の中心(Cx,Cy)から各楕円1、2を
横切る各直線L1、L2、…、Lnを所定角度毎に設定
し、上記図23(a)〜同図(c)に示すように各直線L1、
L2、…、Ln上の各輝度分布を取得する。Next, in the taper inspection region Q set for the resist hole pattern 40 to be evaluated, the density peak point sequence means 31 for example, as shown in FIG. 16, the center (Cx, Cy) of the hole pattern 40 , Ln crossing over each of the ellipses 1 and 2 are set at predetermined angles, and as shown in FIGS. 23 (a) to 23 (c), the straight lines L1, L2,.
Each luminance distribution on L2,..., Ln is obtained.
【0214】次に、濃度ピーク点列手段31は、各直線
L1、L2、…、Ln上の各輝度分布からそれぞれ各濃
度ピーク位置を求め、上記図17に示すような基準とす
るレジスト穴パターン40のテーパ部の濃度ピーク点列
(Xi,Yi)を取得する。Next, the density peak point sequence means 31 obtains each density peak position from each luminance distribution on each of the straight lines L1, L2,..., Ln, and uses the resist hole pattern as a reference as shown in FIG. The concentration peak point sequence (Xi, Yi) of the 40 tapered portions is obtained.
【0215】次に、フィルタ処理手段50は、濃度ピー
ク点列手段31により取得された評価しようとする濃度
ピーク点列(Xi,Yi)に対してローパスフィルタ処
理、すなわち濃度ピーク点列(Xi,Yi)をフーリエ
級数展開し、所定の次数までのフーリエ係数を用いて形
状復元する。Next, the filter processing means 50 performs low-pass filtering on the density peak point sequence (Xi, Yi) to be evaluated acquired by the density peak point sequence means 31, that is, the density peak point sequence (Xi, Yi). Yi) is subjected to Fourier series expansion, and the shape is restored using Fourier coefficients up to a predetermined order.
【0216】図30(a)(b)(c)はそれぞれ評価しようと
する濃度ピーク点列(Xi,Yi)の原形状、高次スペ
クトル(10次まで)による形状復元、低次スペクトル
(2次まで)による形状復元を示す模式図である。これ
ら図から分かるように高次スペクトルによる形状復元
は、濃度ピーク点列(Xi,Yi)の原形状に近い形状
に復元されるが、低次スペクトルによる形状復元は、濃
度ピーク点列(Xi,Yi)の原形状からずれて楕円に
近い形状で復元されてしまう。FIGS. 30 (a), 30 (b) and 30 (c) show the original shape of the density peak point sequence (Xi, Yi) to be evaluated, the shape reconstruction using higher order spectra (up to the tenth order), and the lower order spectra (2 It is a schematic diagram which shows shape restoration by the following). As can be seen from these figures, the shape restoration using the higher-order spectrum is restored to a shape close to the original shape of the density peak point sequence (Xi, Yi), whereas the shape restoration using the lower-order spectrum is performed using the density peak point sequence (Xi, Yi). The original shape of Yi) is restored and restored to a shape close to an ellipse.
【0217】次に、評価手段51は、フィルタ処理手段
50によってフーリエ級数展開した後に適当な次数まで
の係数を用いて図形を復元された評価しようとする濃度
ピーク点列を受けるとともに、予め基準形状登録部52
に登録されている基準の濃度ピーク点列を読み出し、こ
れら評価しようとする濃度ピーク点列と基準の濃度ピー
ク点列とを比較するに、これら評価しようとする濃度ピ
ーク点列と基準の濃度ピーク点列とによりそれぞれ形成
される各パターンサイズの縦横比が同じになるように調
整する。Next, the evaluation means 51 receives the density peak point sequence to be evaluated in which the figure is reconstructed using coefficients up to an appropriate order after the Fourier series expansion by the filter processing means 50, Registration unit 52
The reference concentration peak point sequence to be evaluated is read out from the reference concentration peak point sequence registered in the above, and the concentration peak point sequence to be evaluated and the reference concentration peak point sequence are compared. Adjustment is performed so that the aspect ratio of each pattern size formed by the dot sequence is the same.
【0218】なお、評価手段51は、基準形状登録部5
2に登録されている複数の基準の濃度ピーク点列の中か
ら最適なフーリエ級数の係数の次数、例えば10次で復
元した基準の濃度ピーク点列を読み出す。The evaluation means 51 is provided in the reference shape registration unit 5
The reference density peak point sequence restored by the order of the coefficient of the optimal Fourier series, for example, the 10th order, is read out from the plurality of reference density peak point sequences registered in 2.
【0219】次に、評価手段51は、評価しようとする
濃度ピーク点列と基準の濃度ピーク点列とをね合わせ、
これら濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点列との
各パターン間のずれ量dの総和をレジスト穴パターン4
0の形状歪み評価値とする。Next, the evaluation means 51 joins the density peak point sequence to be evaluated with the reference density peak point sequence,
The sum of the shift amounts d between the patterns of the density peak point sequence and the reference density peak point sequence is determined by the resist hole pattern 4.
The shape distortion evaluation value is 0.
【0220】このとき、上記の如くずれ量dの評価関数
gでは、微細なずれを無視するために、例えば−α<d
<+α → g(d)=0となるような不感帯を設定する
パラメータ±αを設定したり、又大きなずれを強調評価
するために、g(d)=g*g又はg(d)=exp(g)などの演
算を実行している。At this time, in the evaluation function g of the shift amount d as described above, for example, -α <d
G (d) = g * g or g (d) = exp in order to set a parameter ± α for setting a dead zone such that <+ α → g (d) = 0 or to emphasize and evaluate a large deviation. An operation such as (g) is being executed.
【0221】次に、評価手段51は、レジスト穴パター
ン40の形状歪み評価値と予め設定された良否判別基準
値とを比較し、レジスト穴パターン40の良否判定を行
う。Next, the evaluation means 51 compares the evaluation value of the shape distortion of the resist hole pattern 40 with a preset reference value for judging the acceptability, and judges the acceptability of the resist hole pattern 40.
【0222】このように上記第3の実施の形態において
は、レジスト穴パターン40の形状に応じたテーパ検査
領域Q内の輝度分布に基づいて求められる濃度ピーク点
列に対してローパスフィルタ処理すなわちフーリエ級数
展開した後に適当な次数までの係数を用いて図形を復元
し、基準とする微小パターンの形状に応じた検査領域内
の輝度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に対し
て同様にフーリエ級数展開した後に適当な次数までの係
数を用いて図形を復元し、これらローパスフィルタ処理
された評価しようとする濃度ピーク点列と基準とする濃
度ピーク点列とを比較してレジスト穴パターン40の評
価を行うようにしたので、レジスト穴パターン40の形
状の歪みを定量的に形状歪み評価値として検出すること
ができ、かつこの形状歪み評価値を予め設定された良否
判別基準値と比較することでレジスト穴パターン40の
良否判定を行うことができる。As described above, according to the third embodiment, the density peak point sequence obtained based on the luminance distribution in the taper inspection region Q corresponding to the shape of the resist hole pattern 40 is subjected to the low-pass filter processing, that is, the Fourier transform. After the series is expanded, the figure is restored using the coefficients up to the appropriate order, and the Fourier series is similarly obtained for the density peak point sequence obtained based on the luminance distribution in the inspection area according to the shape of the reference minute pattern. After the development, the figure is reconstructed using coefficients up to an appropriate order, and the low-pass filtered density peak point sequence to be evaluated is compared with the reference density peak point sequence to evaluate the resist hole pattern 40. Is performed, the distortion of the shape of the resist hole pattern 40 can be quantitatively detected as a shape distortion evaluation value. It is possible to perform quality determination of the resist hole pattern 40 by comparing with a preset quality decision reference value Joyugami evaluation value.
【0223】この場合、濃度ピーク点列に対してローパ
スフィルタ処理すなわちフーリエ級数展開した後に適当
な次数までの係数を用いて図形を復元するときのフーリ
エ級数の係数の次数は、被検査画像データDISのS/
Nなどによって実験的に決定されるので、濃度ピーク点
列手段31により取得された各濃度ピーク点列(Xi,
Yi)により得られるパターン形状には、SEM画像特
有のノイズ、輝度変化による影響のためにそのパターン
形状に微細な形状変動が含まれているが、このような微
細な形状変動を取り除き整形し、パターン形状歪みを評
価するうえに阻害となる要因をなくして高精度に評価で
きる。In this case, the order of the coefficients of the Fourier series at the time of restoring a figure using coefficients up to an appropriate order after low-pass filter processing, that is, Fourier series expansion for the density peak point sequence, is based on the image data DIS to be inspected. S /
N, and so on, each concentration peak point sequence (Xi,
The pattern shape obtained by Yi) includes fine shape fluctuations in the pattern shape due to the influence of noise and luminance change peculiar to the SEM image. It is possible to evaluate the pattern shape distortion with high accuracy by eliminating a factor that hinders the evaluation.
【0224】従って、LSI、超LSIなどの半導体プ
ロセスの検査に適用すれば、これらLSIや超LSIな
どの半導体素子の評価及び検査を容易かつ高精度に行う
ことができる。Therefore, when the present invention is applied to inspection of semiconductor processes such as LSI and VLSI, evaluation and inspection of semiconductor elements such as LSI and VLSI can be performed easily and with high accuracy.
【0225】なお、上記第3の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。Note that the third embodiment may be modified as follows.
【0226】例えば、測定試料9としてはレジスト穴パ
ターン40のように楕円に近い形状のものとしている
が、これに限らずパターン形状の輪郭が閉曲線ならば準
凸体であつてもよい。又、パターン形状の輪郭が閉曲線
でなければ、凸体の一部であるならば検査に適用でき
る。For example, the measurement sample 9 has a shape close to an ellipse like the resist hole pattern 40, but is not limited to this, and may be a quasi-convex if the contour of the pattern shape is a closed curve. If the contour of the pattern shape is not a closed curve, it can be applied to inspection if it is a part of a convex body.
【0227】又、測定試料9としてLSIパターンを例
にとって説明したが、これに限らずμmオーダの測定で
あれば如何なる測定試料に対しても微小パターンの形状
検査に適用できる。Although an LSI pattern has been described as an example of the measurement sample 9, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the inspection of the shape of a minute pattern for any measurement sample as long as the measurement is on the order of μm.
【0228】(4) 次に、本発明の第4の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。(4) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0229】図31は微小パターン形状検査装置の構成
図である。FIG. 31 is a block diagram of a fine pattern shape inspection apparatus.
【0230】上記CPU部17は、指定されたアドレス
の画像信号DISを画像信号記録部19から読み出し、
この画像信号DISに対して各種画像処理を行う演算機
能と記憶機能とを有するもので、特に平滑化手段60、
差分波形手段61、第1の幅計測手段62及び第2の幅
計測手段63の各機能を有している。The CPU section 17 reads the image signal DIS of the designated address from the image signal recording section 19,
The image signal DIS has an arithmetic function for performing various image processing on the image signal DIS and a storage function.
It has the functions of the difference waveform means 61, the first width measuring means 62, and the second width measuring means 63.
【0231】このうち平滑化手段60は、SEM本体部
1によってLSI等に形成された微小パターンを撮影し
て得られた画像信号ISに対して複数の平滑化サイズで
波形の平滑化を行う機能を有している。The smoothing means 60 performs a function of smoothing a waveform with a plurality of smoothing sizes on an image signal IS obtained by photographing a minute pattern formed on an LSI or the like by the SEM main unit 1. have.
【0232】差分波形手段61は、平滑化手段60によ
り得られる平滑化サイズの異なる各平滑化波形データの
差分波形データを求める機能を有している。The difference waveform means 61 has a function of obtaining difference waveform data of each smoothed waveform data having a different smoothing size obtained by the smoothing means 60.
【0233】第1の幅計測手段62は、差分波形手段6
1により求められた差分波形データとこの差分波形デー
タを求めるのに差分波形手段61で用いた各平滑化波形
データとに基づいて微小パターンの輪郭部分に対応する
両側の各縁部を求め、これら縁部の間隔を微小パターン
の線幅として求める機能を有している。[0233] The first width measuring means 62 is provided by the differential waveform means 6
1. Based on the difference waveform data obtained in step 1 and the respective smoothed waveform data used in the difference waveform means 61 for obtaining the difference waveform data, the respective edges on both sides corresponding to the contour portion of the minute pattern are obtained. It has the function of determining the distance between the edges as the line width of the minute pattern.
【0234】第2の幅計測手段63は、電子線束5の径
による畳み込みによるボケ量以上の平滑化サイズで求め
た微小パターンの線幅の系列からその回帰曲線を求め、
この回帰曲線の平滑化サイズがゼロの位置の値から電子
線束5の径がゼロのときの微小パターンの線幅を求める
機能を有している。The second width measuring means 63 obtains a regression curve from a series of line widths of minute patterns obtained with a smoothed size equal to or larger than the blur amount due to convolution with the diameter of the electron beam 5,
It has a function of calculating the line width of the minute pattern when the diameter of the electron beam 5 is zero from the value of the position where the smoothed size of the regression curve is zero.
【0235】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。Next, the operation of the device configured as described above will be described.
【0236】SEM本体部1の電子光学鏡筒3の下部に
は、例えばLSIなどの微小パターンが形成された半導
体ウエハ等の測定試料9が設置される。Below the electron optical column 3 of the SEM main body 1, a measurement sample 9 such as a semiconductor wafer on which a fine pattern such as an LSI is formed is placed.
【0237】電子銃4から電子線束5から放出される
と、この電子線束5は、上記第1の実施の形態と同様
に、コンデンサレンズ6で縮小され、走査コイル7によ
りX−Y方向にラスタ走査され、さらに対物レンズ8で
縮小されて測定試料9面に照射される。When the electron beam 4 is emitted from the electron beam 5 from the electron gun 4, the electron beam 5 is reduced by the condenser lens 6 and rasterized in the X-Y direction by the scanning coil 7, as in the first embodiment. It is scanned, further reduced by the objective lens 8 and irradiated onto the surface of the measurement sample 9.
【0238】この測定試料9面から放出される二次電子
は、二次電子検出器10により検出されてその検出信号
が増幅部14を通って画像信号ISとして画像信号増幅
器15に送られ、この画像信号増幅器15により微小パ
ターンがCRT表示装置16で拡大表示される。The secondary electrons emitted from the surface of the measurement sample 9 are detected by the secondary electron detector 10 and the detection signal is sent to the image signal amplifier 15 as the image signal IS through the amplifier 14. The minute pattern is enlarged and displayed on the CRT display device 16 by the image signal amplifier 15.
【0239】これと共に、画像信号ISは、A/D変換
部18によりA/D変換され、ラスタ走査及び走査線分
割により例えば512×512画素に分割されて、それ
ぞれのアドレスにおけるディジタル画像信号をIS
(i,j:但しi,j=0,1,3,…512)とアド
レス化する。画像信号記憶部19は、これらディジタル
画像信号(SEM画像)DISをアドレスごとに記憶す
る。At the same time, the image signal IS is A / D-converted by the A / D converter 18 and divided into, for example, 512 × 512 pixels by raster scanning and scanning line division.
(I, j: i, j = 0, 1, 3,... 512). The image signal storage unit 19 stores these digital image signals (SEM images) DIS for each address.
【0240】次に、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されたディジタル画像信号(被検査画像デー
タ)DISに対して演算機能を用いて微小パターンの寸
法測定を行う。Next, the CPU section 17 stores the image signal storage section 1
The digital image signal (image data to be inspected) DIS stored in the memory 9 is subjected to an arithmetic function to measure the size of a minute pattern.
【0241】先ず、CPU部17は、画像信号記憶部1
9に記憶されている被検査画像データDISを読み出
す。First, the CPU section 17 stores the image signal storage section 1
9 is read out.
【0242】次に、平滑化手段60は、CPU部17に
より読み出された図32に示すような被検査画像データ
DISに基づき、SEM本体部1によってLSI等に形
成された微小パターンを撮影して得られた1ラインの画
像信号ISに対して複数の平滑化サイズで波形の平滑化
を行う。Next, the smoothing means 60 photographs the minute pattern formed on the LSI or the like by the SEM main unit 1 based on the image data DIS to be inspected as shown in FIG. The waveform of the one-line image signal IS obtained is smoothed with a plurality of smoothing sizes.
【0243】具体的に1ラインの画像信号を波形x(i)
(ここでi=0,…,511)とする。平滑化手段60
は、1ラインの画像信号を波形x(i) に対して複数の平
滑化サイズで波形の平滑化を行い、これら平滑化サイズ
に対応した例えば10種類の平滑化波形p1(i)〜p10
(i) を得る。Specifically, an image signal of one line is converted into a waveform x (i)
(Here, i = 0,..., 511). Smoothing means 60
Performs smoothing of an image signal of one line with a plurality of smoothing sizes for a waveform x (i) and, for example, ten types of smoothed waveforms p1 (i) to p10 corresponding to these smoothed sizes.
(i) is obtained.
【0244】 平滑化波形p1(i) 平滑化サイズn=3 平滑化波形p2(i) 平滑化サイズn=7 平滑化波形p3(i) 平滑化サイズn=11 平滑化波形p4(i) 平滑化サイズn=15 平滑化波形p5(i) 平滑化サイズn=19 平滑化波形p6(i) 平滑化サイズn=23 平滑化波形p7(i) 平滑化サイズn=27 平滑化波形p8(i) 平滑化サイズn=31 平滑化波形p9(i) 平滑化サイズn=35 平滑化波形p10(i) 平滑化サイズn=39 ここで、i=(n−1)/2、…、511−(n−1)
/2のとき、 i<(N−1)/2又はi>511−(n−1)/2の
とき Pk (i) =0 である。Smoothing waveform p1 (i) Smoothing size n = 3 Smoothing waveform p2 (i) Smoothing size n = 7 Smoothing waveform p3 (i) Smoothing size n = 11 Smoothing waveform p4 (i) Smoothing Smoothed size n = 15 smoothed waveform p5 (i) smoothed size n = 19 smoothed waveform p6 (i) smoothed size n = 23 smoothed waveform p7 (i) smoothed size n = 27 smoothed waveform p8 (i ) Smoothed size n = 31 Smoothed waveform p9 (i) Smoothed size n = 35 Smoothed waveform p10 (i) Smoothed size n = 39 where i = (n−1) / 2,. (N-1)
/ 2, When i <(N−1) / 2 or i> 511− (n−1) / 2, P k (i) = 0.
【0245】なお、図33(a)〜(e)は10種類の平滑化
波形p1(i)〜p10(i)のうち平滑化波形p1(i)〜p5(i)
を示している。FIGS. 33 (a) to 33 (e) show the smoothed waveforms p1 (i) to p5 (i) among the ten types of smoothed waveforms p1 (i) to p10 (i).
Is shown.
【0246】次に、差分波形手段61は、平滑化手段6
0により得られる平滑化サイズの異なる2つの波形を選
びその差分、つまり 平滑化サイズ小の波形−平滑化サイズ大の波形 を求め、以下に示すような各差分波形データS13〜S81
を得る。Next, the difference waveform means 61 is
0, two waveforms having different smoothed sizes are selected, and a difference between the two waveforms is obtained, that is, a waveform having a small smoothed size−a waveform having a large smoothed size is obtained.
Get.
【0247】 差分波形S13(i) p1(i)−p3(i) 差分波形S24(i) p2(i)−p4(i) 差分波形S35(i) p3(i)−p5(i) 差分波形S46(i) p4(i)−p6(i) 差分波形S57(i) p5(i)−p7(i) 差分波形S68(i) p6(i)−p8(i) 差分波形S79(i) p7(i)−p9(i) 差分波形S81(i) p8(i)−p10(i) ここで、平滑化サイズk>lとすると、i=(k−1)
/2、…、511−(k−1)/2のとき、 Slk(i) =pl (i) −pk (i) …(1 0) i<(k−1)/2又はi>511−(k−1)/2の
とき Slk(i) =0 である。Difference waveform S13 (i) p1 (i) −p3 (i) Difference waveform S24 (i) p2 (i) −p4 (i) Difference waveform S35 (i) p3 (i) −p5 (i) Difference waveform S46 (i) p4 (i) -p6 (i) Difference waveform S57 (i) p5 (i) -p7 (i) Difference waveform S68 (i) p6 (i) -p8 (i) Difference waveform S79 (i) p7 (i) -p9 (i) Difference waveform S81 (i) p8 (i) -p10 (i) Here, if the smoothed size k> l, i = (k-1)
/ 2, ..., when the 511- (k-1) / 2 , S lk (i) = p l (i) -p k (i) ... (1 0) i <(k-1) / 2 or i S lk (i) = 0 when> 511− (k−1) / 2.
【0248】なお、図34(a)〜同図(c)はこれら差分波
形データS13〜S81のうち差分波形データS13、S24、
S35を示している。FIGS. 34 (a) to (c) show the difference waveform data S13, S24,
S35 is shown.
【0249】又、図35は各平滑化波形p1(i)〜p10
(i) と各差分波形データS13〜S81との関係を示してい
る。FIG. 35 shows each of the smoothed waveforms p1 (i) to p10.
The relationship between (i) and each of the differential waveform data S13 to S81 is shown.
【0250】次に、第1の幅計測手段62は、差分波形
手段61により求められた差分波形データS13〜S81
と、これら差分波形データS13〜S81を求めるのに差分
波形手段61で用いた各平滑化波形データp1(i)〜p10
(i)とに基づいて微小パターンの輪郭部分に対応する両
側の各縁部を求め、これら縁部の間隔を微小パターンの
線幅として求める。Next, the first width measuring means 62 calculates the difference waveform data S13 to S81 obtained by the difference waveform means 61.
And each of the smoothed waveform data p1 (i) to p10 used by the differential waveform means 61 to obtain these differential waveform data S13 to S81.
Based on (i), each edge on both sides corresponding to the contour of the micropattern is obtained, and the interval between these edges is obtained as the line width of the micropattern.
【0251】具体的に図36に示すサイズ小の平滑化波
形データpl(i)、サイズ大の平滑化波形データpk (i)
及び差分波形データSlk(i)を用いて説明すると、サイ
ズ大の平滑化波形データpk (i) の左側ピーク値Lmax
(位置Pmax)と最小値Lmin(位置Pmin)を求める。More specifically, small-sized smoothed waveform data pl (i) and large-sized smoothed waveform data p k (i) shown in FIG.
To explain using the difference waveform data S lk (i), the left peak value Lmax of the large-sized smoothed waveform data p k (i)
(Position Pmax) and the minimum value Lmin (position Pmin).
【0252】次に、平滑化波形データpk (i) の左側ピ
ーク値Lmax から図中左方向へ (Lmax−Lmin)/2 …(11) の値をとる位置Phを検索する。Next, a search is made for a position Ph that takes a value of (Lmax−Lmin) / 2 (11) from the left peak value Lmax of the smoothed waveform data p k (i) to the left in the figure.
【0253】半値幅|Pmax−Pmin|から α=半値幅×2 …(12) として、 A=Pmax−α …(13) を求め、β=α×25%として、 B=Pmax−β …(14) を求める。A = Pmax−α (13) is obtained from the half width | Pmax−Pmin | as α = half width × 2 (12), and B = Pmax−β (β = α × 25%) 14) Ask for.
【0254】このようにして求められた差分波形データ
Slk(i)のA、B間の最小値をとる位置Cを求める。そ
して、AC間を曲線近似して左ピーク位置Peak Lを求
める。この左ピーク位置PeakLは、サイズ小の平滑化
波形データpl(i)の微小パターン、下地境界位置(微小
パターンの左側の縁部)に対応している。The position C at which the minimum value between A and B of the difference waveform data S lk (i) obtained in this way is obtained. Then, a curve is approximated between AC and a left peak position Peak L is obtained. The left peak position PeakL corresponds to the minute pattern of the small-sized smoothed waveform data pl (i) and the base boundary position (the left edge of the minute pattern).
【0255】以上と同様にして右ピーク位置PeakR
(微小パターンの右側の縁部)を求める。In the same manner as above, the right peak position PeakR
(Right edge of the micropattern).
【0256】しかして、第1の幅計測手段62は、左ピ
ーク位置Peak Lと右ピーク位置Peak Rとを用いて平
滑化波形データpl (i)の微小パターンベース幅の寸法 (線幅)Wlk Wlk=|PeakL−PeakR| …(15) を求める。Thus, the first width measuring means 62 uses the left peak position Peak L and the right peak position Peak R to determine the size (line width) of the fine pattern base width of the smoothed waveform data pl (i). W lk W lk = | Peak L−Peak R | (15) is obtained.
【0257】一方、デフォーカスの状態の二次電子画像
から電子線束5のビーム径0時の微小パターンベース幅
の寸法の計測について説明する。On the other hand, measurement of the dimension of the base width of the micropattern at the time of the beam diameter of the electron beam 5 from the secondary electron image in the defocused state will be described.
【0258】第2の幅計測手段63は、全ての差分波形
データS13〜S81について上記同様に、それぞれの平滑
化サイズに対応した微小パターンベース幅の寸法、例え
ばW13、W24、W35、W46、W57、W68、W79、W81を
計測する。The second width measuring means 63 determines the size of the fine pattern base width corresponding to each smoothed size, for example, W13, W24, W35, W46, W57 for all the difference waveform data S13 to S81 in the same manner as described above. , W68, W79 and W81 are measured.
【0259】図37に示すようにシャストフォーカス時
の波形に対して微小パターンベース幅Wlkを求めた場
合、この微小パターンベース幅Wlkは、平滑化サイズが
大きくなるに従って大きくなっていく。As shown in FIG. 37, when the fine pattern base width Wlk is obtained for the waveform at the time of the sharp focus, the fine pattern base width Wlk increases as the smoothed size increases.
【0260】但し、この場合、物理的に電子線束5のビ
ーム径はゼロとはできないため、微小パターンのビーム
径による畳み込みにより、平滑化サイズがゼロであって
もビーム径分のボケが画像に発生し(物理的な解像度限
界)、図37上のジャストフォーカス時の原波形線幅
(ビーム径≠0)「△」に示すように原パターン幅より
も大きい値をとることになる。同様な現象は、デフォー
カス時により顕著に現れる。フォーカスずれが大きいほ
どパターンに畳み込まれるビーム径が大きくなるため、
図37上のフォーカスずれ時の線幅(ビーム径大)
「□」に示すようなパターン線幅と波形平滑化サイズと
の関係となる。However, in this case, since the beam diameter of the electron beam 5 cannot be physically set to zero, even if the smoothed size is zero, the blur of the beam diameter will be formed on the image by convolution with the beam diameter of the minute pattern. 37 (physical resolution limit), and as shown by the original waveform line width (beam diameter ≠ 0) “△” at the time of just focus in FIG. 37, the value becomes larger than the original pattern width. A similar phenomenon appears more remarkably during defocus. The larger the defocus, the larger the beam diameter folded into the pattern,
Line width at the time of defocus on FIG. 37 (large beam diameter)
The relationship between the pattern line width and the waveform smoothing size as shown by “□”.
【0261】そこで、微小パターンベース幅Wlkの系列
からビーム径0時のパターン幅を求める。ビーム径によ
る畳み込みによるボケ量以上の平滑化サイズで求めたパ
ターン幅の系列、図37では微小パターンベース幅の寸
法W68、W79、W81から回帰曲線を求め、この回帰曲線
の平滑化サイズがゼロの位置の値を計算することで図3
7に示すビーム径0時のパターン幅「○」を求めること
ができる。回帰曲線の次数は実験により求めるもので、
この実施の形態では1次としている。Therefore, the pattern width at the beam diameter of 0 is obtained from the series of the minute pattern base width Wlk . A regression curve is obtained from a series of pattern widths obtained with a smoothed size equal to or larger than the blur amount due to convolution by the beam diameter. In FIG. 37, a regression curve is obtained from the minute pattern base width dimensions W68, W79, and W81. Fig. 3
The pattern width “○” at the beam diameter of 0 shown in FIG. 7 can be obtained. The order of the regression curve is determined experimentally.
In this embodiment, it is primary.
【0262】これにより、ディフォーカス、ジャストフ
ォーカス画像からビーム径0時の物理的な解像度限界以
上の精度でパターン幅を測定できる。As a result, the pattern width can be measured from the defocused or just-focused image with an accuracy higher than the physical resolution limit when the beam diameter is 0.
【0263】このように上記第4の実施の形態において
は、微小パターンを撮影して得られた画像信号における
微小パターンの輪郭部分に対応する両側の各縁部を求
め、これら縁部の間隔から微小パターンの線幅を求める
ようにしたので、下地部分の不安定な濃度部分によらず
安定した微小パターンのテーパ部の濃度分布のみから微
小パターンの寸法測定を自動的に高精度に行うことがで
きる。平滑化サイズが小さい差分波形例えば差分波形デ
ータS13のみから微小パターンベース幅を求めるだけで
も寸法計測の繰り返し再現性が向上する。As described above, in the fourth embodiment, the respective edges on both sides corresponding to the contour of the minute pattern in the image signal obtained by photographing the minute pattern are obtained, and the distance between these edges is determined. Since the line width of the minute pattern is obtained, the dimension measurement of the minute pattern can be automatically performed with high accuracy only from the stable concentration distribution of the tapered portion of the minute pattern regardless of the unstable density portion of the underlying portion. it can. Repetition reproducibility of dimension measurement can be improved only by obtaining a fine pattern base width from only a difference waveform having a small smoothed size, for example, only difference waveform data S13.
【0264】さらに、電子線束5の径による畳み込みに
よるボケ量以上の平滑化サイズで求めた微小パターンの
線幅の系列からその回帰曲線を求め、この回帰曲線の平
滑化サイズがゼロの位置の値から電子線束5の径がゼロ
のときの微小パターンの線幅を求めるので、ディフォー
カス、ジャストフォーカス画像からビーム径0時の物理
的な解像度限界以上の精度でパターン幅を測定できる。Further, a regression curve is obtained from a series of line widths of the minute patterns obtained with a smoothed size equal to or larger than the blur amount due to the convolution by the diameter of the electron beam bundle 5, and the value of the position where the smoothed size of the regression curve is zero is obtained. , The line width of the minute pattern when the diameter of the electron beam 5 is zero is obtained, so that the pattern width can be measured from the defocused or just-focused image with an accuracy equal to or greater than the physical resolution limit at the beam diameter of 0.
【0265】従って、LSI、超LSIなどの半導体プ
ロセスに適用した場合、製品の評価及び検査を容易かつ
高精度に行うことができる。Therefore, when the present invention is applied to a semiconductor process such as an LSI and a super LSI, it is possible to easily and accurately evaluate and inspect products.
【0266】なお、上記第4の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。Note that the fourth embodiment may be modified as follows.
【0267】例えば、波形データの平滑化を上記式(7)
を用いて行ったが、これに限らず電子線束5の電子密度
形状に対応した平滑化を行ってもよい。例えば、電子線
束5の電子密度形状が正規分布に従うならば、ガウシア
ンフィルタを用いるのが適切である。同様に平滑化を上
記第4の実施の形態のように時間領域で行わず、フーリ
エ変換後に周波数領域で行い、逆フーリエ変換してもよ
い。For example, the smoothing of the waveform data is performed according to the above equation (7).
However, the present invention is not limited to this, and smoothing corresponding to the electron density shape of the electron beam 5 may be performed. For example, if the electron density shape of the electron beam 5 follows a normal distribution, it is appropriate to use a Gaussian filter. Similarly, the smoothing may not be performed in the time domain as in the fourth embodiment, but may be performed in the frequency domain after the Fourier transform, and the inverse Fourier transform may be performed.
【0268】又、上記第4の実施の形態では、平滑化波
形数、平滑化サイズ、差分波形数、差分間隔を特定の数
としているがこれに限定されるものでない。平滑化波形
数、差分波形数を多くすることでパターン幅の推定値を
より高精度に求めることができる。平滑化サイズ、差分
間隔についても上記第3の実施の形態では、等間隔であ
ったが、間隔が既知であれば等間隔である必要はない。In the fourth embodiment, the number of smoothed waveforms, the smoothed size, the number of difference waveforms, and the difference interval are set to specific numbers. However, the present invention is not limited to this. By increasing the number of smoothed waveforms and the number of difference waveforms, an estimated value of the pattern width can be obtained with higher accuracy. The smoothing size and the difference interval are also equal in the third embodiment, but need not be equal if the intervals are known.
【0269】又、ビーム径0時のパターン幅推定にのみ
注目すれば、各々の平滑化波形からパターン幅を求める
部分については、他の方法を用いてもよい。例えば、差
分波形を用いないで、平滑化波形のパターンテーパ部、
下地部各々を直線近似して、その交点(左右の)からパ
ターン幅を求めてもよい。If attention is paid only to the estimation of the pattern width when the beam diameter is 0, another method may be used for the part for obtaining the pattern width from each smoothed waveform. For example, without using a differential waveform, a pattern taper portion of a smoothed waveform,
The pattern width may be obtained from the intersection (left and right) of each base portion by linear approximation.
【0270】又、上記第4の実施の形態では、横方向の
パターン幅の寸法計測について説明したが、縦、斜めな
どの方向のパターン幅計測に対しても、電子線束5の走
査方向を変えることで対応できる。電子線束5の走査方
向を変えずに、1ライン波形データの取得方向を変える
ことでも対応できる。In the fourth embodiment, the dimension measurement of the pattern width in the horizontal direction has been described. However, the scanning direction of the electron beam bundle 5 is also changed for the measurement of the pattern width in the vertical and oblique directions. That can be dealt with. It can also be dealt with by changing the acquisition direction of one-line waveform data without changing the scanning direction of the electron beam 5.
【0271】又、上記第4の実施の形態では、パターン
ベース幅を求めたが、これに限らず得られた波形データ
に下地部(平面部)とテーパ部とがあれば、パターンピ
ッチ、パターントップ幅などを求めることができる。In the fourth embodiment, the pattern base width is obtained. However, the present invention is not limited to this. If the waveform data obtained includes a base portion (flat portion) and a tapered portion, the pattern pitch and the pattern The top width can be determined.
【0272】さらに、波形データとして1ラインのデー
タを用いたが、複数ラインの任意の積算データを対象と
してもよい。Further, although one line of data is used as the waveform data, arbitrary integrated data of a plurality of lines may be used.
【0273】又、測定試料9としてLSIパターンを例
にとって説明したが、これに限らずμmオーダの測定で
あれば如何なる測定試料に対しても微小パターンの形状
検査に適用できる。Although an LSI pattern has been described as an example of the measurement sample 9, the present invention is not limited to this and can be applied to the inspection of the shape of a minute pattern for any measurement sample as long as the measurement is on the order of μm.
【0274】[0274]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、精
度高く微小パターンの検査ができる微小パターン形状検
査方法及びその装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a fine pattern shape inspection method and apparatus capable of inspecting a fine pattern with high accuracy.
【0275】又、本発明によれば、微小パターンの形状
検査を自動的に高精度に行うことができる微小パターン
形状検査方法及びその装置を提供できる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a fine pattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and precisely performing a fine pattern shape inspection.
【0276】又、本発明によれば、多様な形状で変形や
歪みのある微小パターンのテーパ部の形状検査を自動的
に高精度に行うことができる微小パターン形状検査方法
及びその装置を提供できる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a micropattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and highly accurately inspecting the shape of a tapered portion of a micropattern having deformation and distortion in various shapes. .
【0277】又、本発明によれば、微小パターンの形状
歪みを自動的に高精度に行うことができる微小パターン
形状検査方法及びその装置を提供できる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a minute pattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and precisely performing a minute pattern shape distortion.
【0278】又、本発明によれば、微小パターンの寸法
測定を自動的に高精度に行うことができる微小パターン
形状検査方法及びその装置を提供できる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a minute pattern shape inspection method and apparatus capable of automatically and precisely measuring the dimension of a minute pattern.
【図1】本発明に係わる微小パターン形状検査装置の第
1の実施の形態を示す全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a micropattern shape inspection apparatus according to the present invention.
【図2】同装置における検査機能メインフローチャー
ト。FIG. 2 is a main flowchart of an inspection function in the apparatus.
【図3】同装置における基準画像生成フローチャート。FIG. 3 is a reference image generation flowchart in the apparatus.
【図4】同装置における基準画像生成手段により作成さ
れる基準画像データのうち上限濃淡画像データ及び下限
濃淡画像データを示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing upper-limit grayscale image data and lower-limit grayscale image data among the reference image data created by the reference image generation means in the same device.
【図5】同装置における差画像取得フローチャート。FIG. 5 is a flowchart for acquiring a difference image in the apparatus.
【図6】同装置における欠陥抽出フローチャート。FIG. 6 is a flowchart of defect extraction in the apparatus.
【図7】同装置における基準画像生成手段で使用するマ
トリックスの模式図。FIG. 7 is a schematic diagram of a matrix used in a reference image generation unit in the apparatus.
【図8】同装置で生成される基準平均微分2値化画像デ
ータ及び被検査微分2値化画像データの模式図。FIG. 8 is a schematic diagram of reference average differential binarized image data and inspected differential binarized image data generated by the apparatus.
【図9】同装置における精密位置合わせフローチャー
ト。FIG. 9 is a flow chart of precision alignment in the apparatus.
【図10】同装置で用いられる被検査画像データ及び上
限濃淡画像データの模式図。FIG. 10 is a schematic diagram of image data to be inspected and upper limit grayscale image data used in the apparatus.
【図11】同装置により求められる濃淡差画像データの
作用を示す模式図。FIG. 11 is a schematic diagram showing the operation of the grayscale difference image data obtained by the apparatus.
【図12】同装置における差画像取得の別の例のフロー
チャート。FIG. 12 is a flowchart of another example of acquiring a difference image in the apparatus.
【図13】本発明に係わる微小パターン形状検査装置の
第2の実施の形態を示す全体構成図。FIG. 13 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of a micropattern shape inspection apparatus according to the present invention.
【図14】同装置のSEM本体部で得られる半導体の穴
パターンの画像を示す図。FIG. 14 is a view showing an image of a semiconductor hole pattern obtained by the SEM main body of the apparatus.
【図15】同装置のSEM本体部で得られる半導体の穴
パターンの画像を示す図。FIG. 15 is a view showing an image of a semiconductor hole pattern obtained by the SEM body of the apparatus.
【図16】同装置により半導体の穴パターンの画像に設
定するテーパ検査領域を示す模式図。FIG. 16 is a schematic diagram showing a taper inspection region set on a semiconductor hole pattern image by the same device.
【図17】同装置によりテーパ検査領域を横切る各直線
上の各輝度分布から得られる濃度ピーク点列を示す模式
図。FIG. 17 is a schematic diagram showing a sequence of density peak points obtained from each luminance distribution on each straight line crossing the taper inspection region by the same device.
【図18】同装置における取得濃度データ手段での濃度
データ取得の作用を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an operation of acquiring density data by an acquired density data unit in the apparatus.
【図19】同装置における取得濃度データ手段での濃度
データ取得範囲を示す模式図。FIG. 19 is a schematic diagram showing a density data acquisition range by an acquisition density data unit in the same device.
【図20】同装置におけるレジスト穴パターン40を選
択・位置特定のための基準画像を示す模式図。FIG. 20 is a schematic diagram showing a reference image for selecting and specifying a resist hole pattern 40 in the apparatus.
【図21】同装置により基準画像で特定された穴パター
ン位置を示す模式図。FIG. 21 is a schematic diagram showing a hole pattern position specified in a reference image by the device.
【図22】同装置におけるテーパ検査領域の各楕円をレ
ジスト穴パターンに対して設定した模式図。FIG. 22 is a schematic diagram in which each ellipse in a taper inspection region is set for a resist hole pattern in the same apparatus.
【図23】同装置でレジスト穴パターンに設定したテー
パ検査領域を横切る各直線上の各輝度分布を示す模式
図。FIG. 23 is a schematic diagram showing each luminance distribution on each straight line crossing a taper inspection region set in a resist hole pattern by the same device.
【図24】同装置における濃度データ取得範囲における
レジスト穴パターンのテーパ部分の輝度情報を示す模式
図。FIG. 24 is a schematic diagram showing luminance information of a tapered portion of a resist hole pattern in a density data acquisition range in the same device.
【図25】同装置における欠陥判定手段の判定作用を示
す図。FIG. 25 is a diagram showing a determination operation of a defect determination unit in the apparatus.
【図26】同装置における欠陥判定手段の判定作用を示
す図。FIG. 26 is a diagram showing a determination operation of a defect determination unit in the apparatus.
【図27】本発明に係わる微小パターン形状検査装置の
第3の実施の形態を示す全体構成図。FIG. 27 is an overall configuration diagram showing a third embodiment of the micropattern shape inspection apparatus according to the present invention.
【図28】同装置におけるパターン形状のスペクトル処
理について説明するための図。FIG. 28 is a view for explaining the spectrum processing of the pattern shape in the same device.
【図29】同装置により求められる基準の濃度ピーク点
列の原形状、高次スペクトルによる形状復元、低次スペ
クトルによる形状復元を示す模式図。FIG. 29 is a schematic diagram showing an original shape of a reference concentration peak point sequence obtained by the same device, shape restoration by a higher-order spectrum, and shape restoration by a lower-order spectrum.
【図30】同装置により求められる評価しようとする濃
度ピーク点列の原形状、高次スペクトルによる形状復
元、低次スペクトルによる形状復元を示す模式図。FIG. 30 is a schematic diagram showing an original shape of a concentration peak point sequence to be evaluated, a shape restoration using a higher-order spectrum, and a shape restoration using a low-order spectrum, which are obtained by the apparatus.
【図31】本発明に係わる微小パターン形状検査装置の
第4の実施の形態を示す全体構成図。FIG. 31 is an overall configuration diagram showing a fourth embodiment of a micropattern shape inspection apparatus according to the present invention.
【図32】同装置のSEM本体部1により撮影された1
ラインの画像信号を示す図。FIG. 32 is a photograph 1 taken by the SEM main unit 1 of the apparatus.
The figure which shows the image signal of a line.
【図33】同装置の平滑化手段により得られる平滑化波
形の模式図。FIG. 33 is a schematic diagram of a smoothed waveform obtained by a smoothing means of the apparatus.
【図34】同装置の差分波形手段により得られる差分波
形の模式図。FIG. 34 is a schematic diagram of a differential waveform obtained by differential waveform means of the same device.
【図35】同装置により得られる各平滑化波形と各差分
波形データとの関係を示す図。FIG. 35 is a view showing the relationship between each smoothed waveform obtained by the same device and each difference waveform data.
【図36】同装置による微小パターンの線幅の計測作用
を説明するための模式図。FIG. 36 is a schematic view for explaining an operation of measuring a line width of a minute pattern by the apparatus.
【図37】同装置によるデフォーカスの状態の二次電子
画像から電子線束のビーム径0時の微小パターンベース
幅の寸法計測の作用を説明するための模式図。FIG. 37 is a schematic diagram for explaining the operation of measuring the micropattern base width when the beam diameter of the electron beam is 0 from the secondary electron image in a defocused state by the same device.
1:SEM本体部、 2:パターン検査部、 3:電子光学鏡筒、 4:電子銃、 6:コンデンサレンズ、 7:走査コイル、 8:対物レンズ、 9:測定試料、 10:二次電子検出器、 11:基準信号発生部、 12:掃引信号発生部、 15:画像信号増幅器、 16:CRT表示装置、 17:CPU部、 18:A/D変換部、 19:画像信号記憶部、 20:D/A変換部、 21:基準画像生成手段、 22:差画像抽出手段、 23:欠陥抽出手段、 30:検査領域設定手段、 31:濃度ピーク点列手段、 32:取得濃度データ手段、 33:欠陥判定手段、 40:レジスト穴パターン、 50:フィルタ処理手段、 51:評価手段、 52:基準形状登録部、 60:平滑化手段、 61:差分波形手段、 62:第1の幅計測手段、 63:第2の幅計測手段。 1: SEM main unit, 2: pattern inspection unit, 3: electron optical column, 4: electron gun, 6: condenser lens, 7: scanning coil, 8: objective lens, 9: measurement sample, 10: secondary electron detection 11: Reference signal generator, 12: Sweep signal generator, 15: Image signal amplifier, 16: CRT display device, 17: CPU, 18: A / D converter, 19: Image signal storage, 20: D / A conversion unit, 21: reference image generation unit, 22: difference image extraction unit, 23: defect extraction unit, 30: inspection area setting unit, 31: density peak point sequence unit, 32: acquired density data unit, 33: Defect determination means, 40: resist hole pattern, 50: filter processing means, 51: evaluation means, 52: reference shape registration unit, 60: smoothing means, 61: difference waveform means, 62: first width measurement means, 63 : Second Width measuring means.
Claims (22)
や形状差のばらつきに応じた基準画像データを生成する
基準画像生成工程と、 この基準画像生成工程で生成された前記基準画像データ
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
データを抽出する差画像抽出工程と、 この差画像抽出工程で抽出された前記差画像データと予
め定められたしきい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欠陥抽出工程と、を有すること
を特徴とする微小パターン形状検査方法。A reference image generating step of generating reference image data corresponding to a variation in a density difference or a shape difference based on a plurality of non-defective image data; A difference image extraction step of performing an inter-image operation with the inspection image data to extract the difference image data, and comparing the difference image data extracted in the difference image extraction step with a predetermined threshold value A defect extracting step of extracting a defective portion having a density or a defective portion having a shape.
記測定試料から放出される二次電子を検出して得られる
画像データを被検査画像データとして前記測定試料に形
成された微小パターンの検査を行う微小パターン形状検
査装置において、 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する基準画像生成手
段と、 この基準画像生成手段で生成された前記基準画像データ
と前記被検査画像データとの画像間演算を行ってその差
画像データを抽出する差画像抽出手段と、 この差画像抽出手段で抽出された前記差画像データと予
め定められたしきい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欠陥抽出手段と、を具備したこ
とを特徴とする微小パターン形状検査装置。2. Inspection of a minute pattern formed on the measurement sample using image data obtained by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam as image data to be inspected. A fine pattern shape inspection apparatus for performing a reference image generating means for generating reference image data according to a density difference or a variation of a shape difference based on a plurality of non-defective image data; and the reference generated by the reference image generating means. Difference image extracting means for performing an inter-image operation between image data and the image data to be inspected to extract the difference image data; and a predetermined threshold value with the difference image data extracted by the difference image extracting means. And a defect extracting means for extracting a defective portion having a density or a defective portion having a shape by comparing with the above.
品画像データの各画像値のうち座標位置ごとに各最大値
から形成される上限濃淡画像データ、 複数の前記良品画像データの各画像値のうち座標位置ご
とに各最小値から形成される下限濃淡画像データ、 前記良品画像データを微分処理した画像データの各画像
値のうち座標位置ごとに各最大値から形成される上限微
分画像データ、 前記良品画像データを微分処理した画像データの各画像
値のうち座標位置ごとに各最小値から形成される下限微
分画像データ、 前記上限濃淡画像データと前記下限濃淡画像データとを
平均処理した平均濃淡画像データ、 前記上限微分画像データと前記下限微分画像データとを
平均処理した平均微分画像データ、 を生成する機能を有することを特徴とする請求項2記載
の微小パターン形状検査装置。3. The reference image generating means includes: upper limit grayscale image data formed from the maximum value for each coordinate position among the image values of the plurality of non-defective image data; Among the lower limit gradation image data formed from each minimum value for each coordinate position, the upper limit differential image data formed from each maximum value for each coordinate position among image values of image data obtained by differentiating the non-defective image data, The lower limit differential image data formed from each minimum value for each coordinate position among the image values of the image data obtained by differentiating the non-defective image data, the average density obtained by averaging the upper density image data and the lower density image data Image data; average differential image data obtained by averaging the upper limit differential image data and the lower limit differential image data. Item 3. A micropattern shape inspection apparatus according to Item 2.
像データと前記被検査画像データとの差、及び前記下限
濃淡画像データと前記被検査画像データとの差に基づい
て濃淡差画像データを得、かつ前記上限微分画像データ
と前記被検査画像データとの差、及び前記下限微分画像
データと前記被検査画像データとの差に基づいて微分差
画像データを得る機能を有することを特徴とする請求項
2記載の微小パターン形状検査装置。4. The difference image extracting means, based on a difference between the upper limit grayscale image data and the image data to be inspected, and a difference between the lower limit grayscale image data and the image data to be inspected, And a function of obtaining differential difference image data based on a difference between the upper limit differential image data and the image data to be inspected, and a difference between the lower limit differential image data and the image data to be inspected. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 2.
ータと予め定められたしきい値とを比較して濃度の欠陥
部分を抽出し、かつ前記微分差画像データと予め定めら
れたしきい値とを比較して形状の欠陥部分を抽出する機
能を有することを特徴とする請求項2記載の微小パター
ン形状検査装置。5. The defect extracting means extracts a density defect portion by comparing the density difference image data with a predetermined threshold value, and extracts the density difference portion from the differential difference image data. 3. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 2, further comprising a function of comparing a value with a value to extract a defective portion of the shape.
ンを撮影して得られた画像データに基づいて前記微小パ
ターンの検査を行う微小パターン形状検査方法におい
て、 前記微小パターンの形状に応じた湾曲状の検査領域を前
記画像データに対して設定する検査領域設定工程と、 この検査領域設定工程で設定された前記検査領域の湾曲
方向を横切る部分の輝度分布に基づいて濃度ピーク点列
を求める濃度ピーク点列工程と、 この濃度ピーク点列工程で求められた前記濃度ピーク点
列に対して略垂直方向でかつ前記濃度ピーク点を含む範
囲での濃度データを前記濃度ピーク点列の複数箇所で取
得する取得濃度データ工程と、 この取得濃度データ工程で取得された前記各濃度データ
に対してそれぞれ所定の各値を演算して求め、これら値
と予め設定された良否判定基準とを比較して前記微小パ
ターンの良否を判定する欠陥判定工程と、 を有することを特徴とする微小パターン形状検査方法。6. A minute pattern shape inspection method for inspecting the minute pattern based on image data obtained by photographing a minute pattern formed in an uneven and curved shape, the method comprising: An inspection area setting step of setting a curved inspection area with respect to the image data; and obtaining a density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion of the inspection area crossing a bending direction set in the inspection area setting step. A density peak point sequence step; and density data in a direction substantially perpendicular to the concentration peak point sequence obtained in the concentration peak point sequence step and in a range including the concentration peak point, at a plurality of points in the concentration peak point sequence. And obtaining predetermined values for the respective density data obtained in the obtained density data step. Micropattern shape inspection method characterized by having a defect determination step of determining acceptability of the fine pattern by comparing the constant has been quality criteria, the.
記測定試料から放出される二次電子を検出して得られる
画像データを被検査画像データとして前記測定試料に形
成された凹凸状で湾曲状の微小パターンの検査を行う微
小パターン形状検査装置において、 前記微小パターンの形状に応じた湾曲状の検査領域を前
記画像データに対して設定する検査領域設定手段と、 この検査領域設定手段で設定された前記検査領域の湾曲
方向を横切る部分の輝度分布に基づいて濃度ピーク点列
を求める濃度ピーク点列手段と、 この濃度ピーク点列手段で求められた前記濃度ピーク点
列に対して略垂直方向でかつ前記濃度ピーク点を含む範
囲での濃度データを前記濃度ピーク点列の複数箇所で取
得する取得濃度データ手段と、 この取得濃度データ手段で取得された前記各濃度データ
に対してそれぞれ所定の各値を演算して求め、これら値
と予め設定された良否判定基準とを比較して前記微小パ
ターンの良否を判定する欠陥判定手段と、を具備したこ
とを特徴とする微小パターン形状検査装置。7. An image formed by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam as image data to be inspected, the image data being inspected being curved in an uneven shape formed on the measurement sample. A micro pattern shape inspection apparatus for inspecting a minute micro pattern; an inspection area setting means for setting a curved inspection area corresponding to the shape of the micro pattern to the image data; Density peak point sequence means for obtaining a density peak point sequence based on the brightness distribution of a portion of the inspection area crossing the bending direction; and substantially perpendicular to the density peak point sequence obtained by the density peak point sequence means. Density data means for obtaining density data in a direction and in a range including the density peak points at a plurality of locations in the density peak point sequence; Defect determining means for calculating predetermined values for the respective density data thus obtained, and comparing these values with a preset quality determination criterion to determine the quality of the fine pattern. A micropattern shape inspection apparatus characterized in that:
微小パターンに対して前記微小パターンの縁の外側及び
内側にそれぞれ配置される各楕円により形成される前記
検査領域を設定する機能を有することを特徴とする請求
項7記載の微小パターン形状検査装置。8. The inspection area setting means has a function of setting the inspection area formed by each ellipse arranged outside and inside the edge of the micropattern with respect to the elliptical micropattern. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 7, wherein:
域の各楕円を横切る各直線を所定角度毎に設定し、これ
ら直線上の各輝度分布の各濃度ピーク位置を求めて濃度
ピーク点列を取得する機能を有することを特徴とする請
求項7記載の微小パターン形状検査装置。9. The density peak point sequence means sets a straight line that intersects each ellipse of the inspection area at a predetermined angle, obtains each density peak position of each luminance distribution on the straight line, and obtains a density peak point sequence. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 7, further comprising a function of acquiring a micropattern.
データを取得する前記濃度ピーク点を含む範囲を前記微
小パターンの凹凸状のダレ量、前記微小パターンの歪み
量、そのサイズ変動に応じて設定する機能を有すること
を特徴とする請求項7記載の微小パターン形状検査装
置。10. The acquisition density data means sets a range including the density peak point for acquiring the density data in accordance with an amount of unevenness of the minute pattern, an amount of distortion of the minute pattern, and a size variation thereof. 8. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 7, wherein the apparatus has a function of performing the following.
タに対してそれぞれ所定の方向に輝度を加算し、この濃
度加算値の最大、最小、平均、分散を演算して求め、こ
れら最大、最小、平均、分散値と予め設定された良否判
定基準とを比較して前記微小パターンの良否を判定する
機能を有することを特徴とする請求項7記載の微小パタ
ーン形状検査装置。11. The defect judging means adds luminance to each of the density data in a predetermined direction, and calculates maximum, minimum, average, and variance of the density addition value to obtain the maximum, minimum, and minimum values. 8. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 7, further comprising a function of comparing the average, the variance value, and a preset quality judgment criterion to judge the quality of the micropattern.
ーンを撮影して得られた画像データに基づいて前記微小
パターンの検査を行う微小パターン形状検査方法におい
て、 前記微小パターンの形状に応じた検査領域内の輝度分布
に基づいて求められる濃度ピーク点列に対してフィルタ
処理を施す第1の形状処理工程と、 基準とする微小パターンの形状に応じた検査領域内の輝
度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に対してフ
ィルタ処理を施す第2の形状処理工程と、 これら第1と第2の形状処理工程によりそれぞれフィル
タ処理された濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点
列とを比較して前記微小パターンの評価を行う評価工程
と、を有することを特徴とする微小パターン形状検査方
法。12. A minute pattern shape inspection method for inspecting the minute pattern based on image data obtained by photographing a minute pattern formed in a concave and convex shape, wherein the minute pattern corresponds to a shape of the minute pattern. A first shape processing step of performing a filtering process on a density peak point sequence obtained based on the luminance distribution in the inspection area; A second shape processing step of performing a filtering process on the obtained density peak point sequence, a density peak point sequence filtered by the first and second shape processing steps and a density peak point sequence to be a reference. An evaluation step of comparing and evaluating the minute pattern.
記微小パターン又は基準とする微小パターンの形状に応
じた湾曲状の検査領域を前記画像データに対して設定す
る検査領域設定工程と、 この検査領域設定工程で設定された前記検査領域の湾曲
方向を横切る部分の輝度分布に基づいて前記濃度ピーク
点列を求める濃度ピーク点列工程と、 この濃度ピーク点列工程で求められた前記濃度ピーク点
列に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理工程と、を
有することを特徴とする請求項12記載の微小パターン
形状検査方法。13. The first and second shape processing steps include: an inspection area setting step of setting a curved inspection area corresponding to the shape of the fine pattern or a reference fine pattern for the image data. A density peak point sequence step of obtaining the density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion of the inspection area crossing the bending direction set in the inspection area setting step; and the density peak point sequence obtained in the density peak point sequence step. 13. The micropattern shape inspection method according to claim 12, further comprising: a filtering step of performing a filtering process on the density peak point sequence.
ーク点列をフーリエ級数展開し、所定の次数までのフー
リエ係数を用いて形状復元することを特徴とする請求項
13記載の微小パターン形状検査方法。14. The method according to claim 13, wherein in the filtering process, the density peak point sequence is subjected to Fourier series expansion and the shape is restored using Fourier coefficients up to a predetermined order. .
前記測定試料から放出される二次電子を検出して得られ
る画像データを被検査画像データとして前記測定試料に
形成された凹凸状で湾曲状の微小パターンの検査を行う
微小パターン形状検査装置において、 前記微小パターンの形状に応じた検査領域内の輝度分布
に基づいて求められる濃度ピーク点列に対してフィルタ
処理を施す第1の形状処理手段と、 基準とする微小パターンの形状に応じた検査領域内の輝
度分布に基づいて求められる濃度ピーク点列に対してフ
ィルタ処理を施す第2の形状処理手段と、 これら第1と第2の形状処理手段によりそれぞれフィル
タ処理された濃度ピーク点列と基準とする濃度ピーク点
列とを比較して前記微小パターンの評価を行う評価手段
と、を具備したことを特徴とする微小パターン形状検査
装置。15. Image data obtained by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam is curved in an uneven shape formed on the measurement sample as image data to be inspected. In a micropattern shape inspection apparatus for inspecting a minute micropattern, a first shape processing for filtering a density peak point sequence obtained based on a luminance distribution in an inspection area according to the shape of the micropattern Means, a second shape processing means for performing a filtering process on a density peak point sequence obtained based on a luminance distribution in an inspection area according to a shape of a reference minute pattern, and a first and a second processing means. Evaluation means for comparing the density peak point sequence filtered by the shape processing means with the density peak point sequence to be a reference to evaluate the minute pattern. A micropattern shape inspection apparatus.
記微小パターン又は基準とする微小パターンの形状に応
じた湾曲状の検査領域を前記画像データに対して設定す
る検査領域設定手段と、 この検査領域設定手段で設定された前記検査領域の湾曲
方向を横切る部分の輝度分布に基づいて前記濃度ピーク
点列を求める濃度ピーク点列手段と、 この濃度ピーク点列手段で求められた前記濃度ピーク点
列に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、を
具備したことを特徴とする請求項15記載の微小パター
ン形状検査装置。16. The inspection area setting means for setting a curved inspection area corresponding to the shape of the fine pattern or a reference fine pattern for the image data, the first and second shape processing means. A density peak point sequence means for obtaining the density peak point sequence based on a luminance distribution of a portion of the inspection area that crosses the bending direction set by the inspection area setting means; and the density peak point sequence means obtained by the density peak point sequence means. 16. The fine pattern shape inspection apparatus according to claim 15, further comprising: a filter processing unit configured to perform a filtering process on the density peak point sequence.
ーク点列をフーリエ級数展開し、所定の次数までのフー
リエ係数を用いて形状復元する機能を有することを特徴
とする請求項16記載の微小パターン形状検査装置。17. The micropattern according to claim 16, wherein the filter processing means has a function of expanding the density peak point sequence into a Fourier series and restoring the shape using Fourier coefficients up to a predetermined order. Shape inspection device.
れた前記濃度ピーク点列と基準とする前記濃度ピーク点
列とによりそれぞれ形成される各パターンサイズの少な
くとも横幅が同じになるように調整する機能を有するこ
とを特徴とする請求項15記載の微小パターン形状検査
装置。18. The function of adjusting the evaluation means so that at least the width of each pattern formed by the filtered density peak point sequence and the reference density peak point sequence is at least the same. 16. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 15, comprising:
れた前記濃度ピーク点列と基準とする前記濃度ピーク点
列とを重ね合わせ、これら濃度ピーク点列と基準とする
濃度ピーク点列との各パターン間のずれ量の総和を前記
微小パターンの形状歪み評価値とする機能を有すること
を特徴とする請求項15記載の微小パターン形状検査装
置。19. The evaluation means superimposes the filtered density peak point sequence and the reference density peak point sequence, and calculates each of the density peak point sequence and the reference density peak point sequence. The micropattern shape inspection apparatus according to claim 15, further comprising a function of setting a sum of shift amounts between patterns as a shape distortion evaluation value of the micropattern.
信号における前記微小パターンの輪郭部分に対応する両
側の各縁部を求め、これら縁部の間隔から前記微小パタ
ーンの線幅を求めることを特徴とする微小パターン形状
検査方法。20. An image signal obtained by photographing a minute pattern, determining each edge on both sides corresponding to a contour of the minute pattern, and determining a line width of the minute pattern from a distance between the edges. Characteristic micro pattern shape inspection method.
前記測定試料から放出される二次電子を検出して得られ
る画像信号に基づいて前記微小パターンの検査を行う微
小パターン形状検査装置において、 前記微小パターンを撮影して得られた前記画像信号に対
して複数の平滑化サイズで波形の平滑化を行う平滑化手
段と、 この平滑化手段により得られる平滑化サイズの異なる各
平滑化波形データの差分波形データを求める差分波形手
段と、 この差分波形手段により求められた差分波形データとこ
の差分波形データを求めるのに前記差分波形手段で用い
た前記各平滑化波形データとに基づいて前記微小パター
ンの輪郭部分に対応する両側の各縁部を求め、これら縁
部の間隔を前記微小パターンの線幅として求める幅計測
手段と、を具備したことを特徴とする微小パターン形状
検査装置。21. A fine pattern shape inspection apparatus for inspecting the fine pattern based on an image signal obtained by detecting secondary electrons emitted from the measurement sample when the measurement sample is irradiated with an electron beam, A smoothing means for smoothing a waveform with a plurality of smoothing sizes for the image signal obtained by photographing the minute pattern; and smoothed waveform data having different smoothing sizes obtained by the smoothing means. Difference waveform means for calculating the difference waveform data of the difference waveform data obtained by the difference waveform means and the smoothed waveform data used by the difference waveform means for obtaining the difference waveform data. Width measuring means for determining each edge on both sides corresponding to the contour portion of the pattern, and determining the interval between these edges as the line width of the fine pattern. A micropattern shape inspection apparatus characterized by the following.
るボケ量以上の前記平滑化サイズで求めた前記微小パタ
ーンの線幅の系列からその回帰曲線を求め、この回帰曲
線の前記平滑化サイズがゼロの位置の値から前記電子線
束の径がゼロのときの前記微小パターンの線幅を求める
機能を有することを特徴とする請求項21記載の微小パ
ターン形状検査装置。22. A regression curve is obtained from a series of line widths of the fine pattern obtained with the smoothed size that is equal to or more than the blur amount due to convolution by the diameter of the electron beam, and the smoothed size of the regression curve is zero. 22. The fine pattern shape inspection apparatus according to claim 21, further comprising a function of calculating a line width of the fine pattern when the diameter of the electron beam flux is zero from a position value.
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