JP2001284422A - コンタクト不良欠陥検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャージアップやショットノイズの影響を受
けることなく、異常コントラストを示すコンタクト不良
を的確に抽出できる欠陥検出方法およびコンピュータ読
み取り可能な記録媒体を提供する。 【解決手段】 コンタクト領域の画像を含む複数の荷電
ビーム画像の画像データを取り込み、この荷電ビーム画
像の画像データから上記コンタクト領域の画像データを
抽出し、抽出したコンタクト領域の画像データから、上
記コンタクト領域の中心領域の画像データを各コンタク
トごとに作成する一方、上記コンタクト領域の画像デー
タから、上記コンタクトの外側領域のうち上記コンタク
トを周回する領域の画像データを各コンタクトごとに作
成し、得られた中心領域画像データと周回領域画像デー
タを用いて各コンタクト領域のコントラストを算出し、
算出した上記コントラストにそれぞれ対応する上記コン
タクト同士で上記コントラストを比較することにより上
記荷電ビーム画像の相違部分を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像比較によるパ
ターン欠陥検出方法に関し、特に、荷電ビーム検査装置
による電位コントラスト画像を用いたコンタクト不良の
パターン欠陥検出方法を対象とする。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ上に形成した微細なパタ
ーンにおける欠陥を検出する方法として、相互に隣接す
るダイについて取得した光学画像またはＳＥＭ（Scanni
ng Electron Microscope）画像を用いて欠陥を検出する
方法が従来から使用されている。例えば、取得された画
像同士を比較して相違部分を欠陥として認識し抽出する
方法、または正常なパターンが形成されたダイについて
予め登録した画像と検査対象の画像とを比較して相違部
分を欠陥として認識し抽出する方法などである。相違す
る部分を抽出する一般的な方法として、フィルタリング
処理により画像中のノイズ部分を除去した後、各画像の
特徴を表わす濃淡値を画素単位で比較し、その差が規定
値以上である場合に、その箇所を欠陥箇所として判定す
る方法が従来用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検査対
象がコンタクト領域に荷電ビームを照射することにより
取得される電位コントラスト像である場合、上述した従
来の方法を用いると、誤検出される場合が多かった。こ
れは、荷電ビーム画像を取得するＳＥＭに特有のチャー
ジアップ現象や荷電ビーム画像に特有のショットノイズ
が発生するからである。ここで、全く同一の条件で全く
同一のパターンに荷電ビームを照射すれば、全く同一の
チャージアップが生じるはずであり、この場合は、相互
比較が可能であると思われるが、実際には様々な要因に
より、チャージアップ現象は予期し得ない場合が多い。

【０００４】このようなチャージアップにより誤検出が
発生する問題を図１３の模式図を用いて説明する。同図
（ａ）に示す画像１および画像２は、チャージアップに
より濃度むらが発生した荷電ビーム画像を示す。同図
（ｂ）は、各コンタクトの中心を通ってＸ方向に平行な
直線ｌ１，ｌ２の一次元領域における画像１，２の濃淡
分布をそれぞれ示す濃淡プロファイルである。同図に示
すように、チャージアップの影響により、画像１では右
上がりの濃度むら、画像２では右下がりの濃度むらが発
生していることが分かる。従って、同図（ｃ）に示すよ
うに、これらの画像の画素同士で濃度を単純に比較して
も正確な欠陥検出ができないことが分かる。

【０００５】また、ショットノイズは、荷電ビームの照
射を受けて半導体ウェーハから放出する二次荷電粒子も
しくは反射荷電粒子または前記二次荷電粒子および前記
反射荷電粒子の数量（検出数）が確率的な分布を有する
ために、不可避的に発生するものである。このようなシ
ョットノイズによる影響を抑制するため、例えば電子ビ
ームであればビームの電流量を多くしたり、取得された
電子ビーム画像に対して積算処理を行なう方法が考えら
れる。しかし、電子ビームの電流量を増大させると、検
査対象の半導体ウェーハがダメージを被ることがあり、
また、チャージアップの度合いがさらに高まることにな
り、さらには、装置全体の性能をさらに向上させる必要
が生じるなどの問題があった。また、積算処理を行なう
場合は、積算枚数に比例した処理時間が必要となり、ス
ループットが低下するという問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、チャージアップによるコントラスト
変動やショットノイズの影響を受けることなく、荷電ビ
ーム画像において異常コントラストを示すコンタクト不
良のパターンを的確に抽出できる欠陥検出方法およびコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記課題の解決を図る。

【０００８】即ち、本発明によれば、同一レイアウトで
形成された検査対象であるコンタクトを含む基板に荷電
ビームを照射し、上記基板から発生する二次荷電粒子も
しくは反射荷電粒子またはこれら二次荷電粒子および反
射荷電粒子を検出して得られる上記基板の電位状態を表
わす荷電ビーム画像の画像データを取り込む画像入力工
程と、取り込まれた上記荷電ビーム画像の画像データか
ら上記コンタクト領域の画像データを抽出する抽出工程
と、上記コンタクト領域の画像データに基づいて、上記
コンタクト領域の中心領域の画像データを各コンタクト
ごとに作成する中心領域データ作成工程と、上記コンタ
クト領域の画像データに基づいて、上記コンタクトの外
側領域のうち上記コンタクトを周回する領域である周回
領域の画像データを各コンタクトごとに作成する周回領
域データ作成工程と、上記中心領域の画像データと上記
周回領域の画像データに基づいて上記コンタクト領域の
コントラストを算出するコントラスト算出工程と、算出
された上記コントラストにそれぞれ対応する上記コンタ
クト同士で上記コントラストを比較することにより上記
荷電ビーム画像の相違部分を検出し、この相違部分をコ
ンタクト不良欠陥として出力する欠陥出力工程と、を備
えるコンタクト不良欠陥検出方法が提供される。

【０００９】本発明にかかるパターン欠陥検出方法によ
れば、荷電ビーム画像の画像データに基づいて、各コン
タクトの中心領域の画像データと各コンタクトの周回領
域の画像データを作成し、これらのデータに基づいて各
コンタクト領域のコントラストを算出し、算出された上
記コントラストにそれぞれ対応する上記コンタクト同士
で上記コントラストを比較するので、チャージアップに
よるコントラスト変動やショットノイズの影響を除去す
ることができる。これにより、コンタクト不良のパター
ン欠陥を高い精度で的確に検出することができる。

【００１０】上述のコンタクト不良欠陥検出方法におい
て、上記抽出工程は、取り込まれた上記荷電ビーム画像
を二次元的な区画でなる小領域に分割する工程と、分割
された各小領域ごとに画像の濃淡分布を表わす階調値分
布を算出する工程と、上記階調値分布に基づいてしきい
値を決定する工程と、上記しきい値に基づいて上記荷電
ビーム画像の多値化処理を行なう工程と、を含むことが
望ましい。

【００１１】上記しきい値を決定する工程は、上記階調
値分布から平均階調値と標準偏差とを算出し、算出され
た上記平均階調値および上記標準偏差に基づいて上記し
きい値を決定する工程であると良い。

【００１２】また、上記中心領域データ作成工程は、上
記コンタクト領域の画像データに対する収縮処理を含む
ことが好ましい。

【００１３】また、上記周回領域データ作成工程は、上
記コンタクト領域の画像データに対してＮ回（Ｎは自然
数）の膨張処理を行なう工程と、膨張処理を行なう工程
と、上記膨張処理がなされた画像データから上記Ｎ回目
の膨張処理がなされた画像データから上記Ｎ回目の膨張
処理がなされる前の画像データを除去する差画像作成工
程と、を含むとさらに好適である。

【００１４】また、本発明によれば、同一レイアウトで
形成された検査対象であるコンタクトを含む基板に荷電
ビームを照射し、上記基板から発生する二次荷電粒子も
しくは反射荷電粒子またはこれら二次荷電粒子および反
射荷電粒子を検出して得られる上記基板の電位状態を表
わす複数の荷電ビーム画像の画像データを取り込む画像
入力手順と、取り込まれた上記荷電ビーム画像の画像デ
ータから上記コンタクト領域の画像データを抽出する抽
出手順と、上記コンタクト領域の画像データに基づい
て、上記コンタクト領域の中心領域の画像データを各コ
ンタクトごとに作成する中心領域データ作成手順と、上
記コンタクト領域の画像データに基づいて、上記コンタ
クトの外側領域のうち上記コンタクトを周回する領域で
ある周回領域の画像データを各コンタクトごとに作成す
る周回領域データ作成手順と、上記中心領域の画像デー
タと上記周回領域の画像データに基づいて上記コンタク
ト領域のコントラストを算出するコントラスト算出手順
と、算出された上記コントラストにそれぞれ対応する上
記コンタクト同士で上記コントラストを比較することに
より上記荷電ビーム画像の相違部分を検出し、この相違
部分をコンタクト不良欠陥として出力する欠陥出力手順
と、を備えるコンタクト不良欠陥検出方法をコンピュー
タに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な記録媒体が提供される。

【００１５】本発明にかかる記録媒体によれば、上述し
たパターン欠陥検出方法を画像処理可能な汎用のコンピ
ュータを用いて容易に実現することができる。

【００１６】上述のコンタクト不良欠陥検出方法におい
て、上記抽出手順は、取り込まれた上記荷電ビーム画像
を二次元的な区画でなる小領域に分割する手順と、分割
された各小領域ごとに画像の濃淡分布を表わす階調値分
布を算出する手順と、上記階調値分布に基づいてしきい
値を決定する手順と、上記しきい値に基づいて上記荷電
ビーム画像の多値化処理を行なう手順と、を含むことが
望ましい。

【００１７】上記しきい値を決定する手順は、上記階調
値分布から平均階調値と標準偏差とを算出し、算出され
た上記平均階調値および上記標準偏差に基づいて上記し
きい値を決定する手順であると良い。

【００１８】また、上記中心領域データ作成手順は、上
記コンタクト領域の画像データに対する収縮処理を含む
ことが好ましい。

【００１９】また、上記周回領域データ作成手順は、上
記コンタクト領域の画像データに対してＮ回（Ｎは自然
数）の膨張処理を行なう手順と、上記Ｎ回目の膨張処理
がなされた画像データから上記Ｎ回目の膨張処理がなさ
れる前の画像データを除去する差画像作成手順と、を含
むとさらに好適である。

【００２０】上述した差画像作成工程または差画像作成
手順において、２回以上の上記膨張処理を行なう場合
（Ｎ≧２）、上記Ｎ回目の膨張処理がなされる前の画像
データとは、このＮ回よりも少ない回数だけ膨張処理が
なされた画像データまたは上記膨張処理がなされる前の
上記コンタクト領域の画像データをいい、また、上記膨
張処理が１回のみなされる場合（Ｎ＝１）、上記Ｎ回目
の膨張処理がなされる前の画像データとは、上記コンタ
クト領域の画像データをいう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図に
おいて同一の部分には同一の参照番号を付してその説明
を適宜省略する。

【００２２】図１は、本発明にかかるコンタクト不良欠
陥検出方法が適用される半導体ウェーハの一例と、比較
対象となる荷電ビーム画像の具体例とを示す模式図であ
る。同図に示す半導体ウェーハＳにはＤｉｅ（ダイ）Ａ
〜Ｐが形成されており、これらのＤｉｅのうちＤｉｅ
Ｂ，Ｆ，Ｋを代表的に取り上げて示す。ＤｉｅＢ，Ｆ，
Ｋのうち、斜線に示す領域は、任意の検査対象領域を表
わし、この領域について取得した荷電ビーム画像をそれ
ぞれＩｍｇ１，２，３として示す。これらの荷電ビーム
画像のうち、２枚の画像Ｉｍｇ１，２から相違部分を抽
出するシーケンスについて説明する。なお、以下に示す
シーケンスは、画像処理可能な汎用のコンピュータシス
テムを用いて実行することができる。

【００２３】図２は、本発明にかかるコンタクト不良欠
陥検出方法の一実施形態の概略手順を説明するフローチ
ャートである。

【００２４】まず、検査対象領域である、同一レイアウ
トのコンタクトが形成された２つの領域からそれぞれ取
得した２枚の荷電ビーム画像（図１（ｃ）参照）Ｉｍｇ
１，２をコンピュータに入力する（ステップＳ１）。

【００２５】次に、これらの画像Ｉｍｇ１，２間で位置
合せを行なう（ステップＳ２）。これは、例えば荷電ビ
ーム装置がステージ移動方式を採用している場合に、ス
テージ移動制御装置の精度によっては２枚の画像を正確
に位置出しできないことがあるためである。図１（ｃ）
の画像Ｉｍｇ１，２について位置ずれが生じた場合を図
３（ａ）に示す。位置合せ処理は、既知のパターンマッ
チング手法を用いて行なう。画像Ｉｍｇ１，２について
位置合せ処理を行なった結果を画像Ｉｍｇ４，５として
図３（ｂ）に示す。

【００２６】次に、個々の画像Ｉｍｇ４，５についてコ
ンタクト領域を抽出する（ステップＳ３）。コンタクト
領域の抽出は、階調値を用いた２値化処理により行な
う。本実施形態では、チャージアップによるコントラス
ト変動の影響を低減するため、例えば、図４（ａ）の破
線に示すように、まず、画像を１００×１００画素の二
次元的な区画でなる小領域に分割する。次に、各小領域
ごとに階調値を算出し、同図（ｂ）に示すように、各画
素の濃度分布を示す階調値ヒストグラムを作成する。

【００２７】さらに、作成した階調値ヒストグラムを統
計処理することにより、平均値ｍ、標準偏差σを算出
し、これらの算出値に基づいて各小領域ごとにしきい値
を決定する。本実施形態において、しきい値は、例えば
ｍ−３σ、ｍ＋３σとする。次に、各小領域における階
調値ヒストグラムについて、各小領域ごとに決定した２
つのしきい値に挟まれる領域の階調値を「１」とし、そ
の他の階調値を「０」として各荷電ビーム画像を２値化
する。Ｉｍｇ４，５について２値化処理した結果をそれ
ぞれＩｍｇ６，７として図４（ｃ）に示す。

【００２８】次に、２値化処理を行なった画像について
論理和（ＯＲ）演算処理を行なう（ステップＳ４）。Ｉ
ｍｇ６，７について論理和処理を行なった結果をＩｍｇ
８として図５に示す。

【００２９】ここで、論理和処理後の画像に対してノイ
ズ除去処理を行なう（ステップＳ５）。ノイズ除去は、
本実施形態においてはメディアンフィルタ処理を適用
し、注目画素の３×３近傍の中央値を採用することによ
り処理する。Ｉｍｇ８についてノイズ処理した結果をＩ
ｍｇ９として図６に示す。

【００３０】次に、ノイズ処理した画像についてラベリ
ング処理を行なう（ステップＳ６）。

【００３１】ラベリング処理は、４連結で接続する領域
ごとに「１」から順に番号を割り当てる処理であり、ラ
ベル付けされた数値は、各画素の階調値として設定され
る。Ｉｍｇ９についてラベリング処理した結果を図７に
示す。

【００３２】次に、ラベル付けされた画像について収縮
処理によりコンタクトの中心領域を抽出する（ステップ
Ｓ７）。本実施形態において、収縮処理には最小値フィ
ルタを用いる。最小値フィルタは、注目画素の３×３近
傍の最小値を採用する処理である。Ｉｍｇ１０について
収縮処理を行なった結果をＩｍｇ１１として図８に示
す。

【００３３】この一方、ラベル付けされた画像について
膨張処理と差画像処理とを行なうことにより、コンタク
トの外側領域のうち、各コンタクトを周回する領域を抽
出する（ステップＳ８）。本実施形態において、膨張処
理は最大値フィルタを用いて行なう。最大値フィルタ
は、注目画素の３×３近傍の最大値を採用する処理であ
る。Ｉｍｇ１０について膨張処理を行なった結果をＩｍ
ｇ１２として図９に示す。また、差画像処理は、膨張処
理後の画像と膨張処理前のコンタクト領域の画像との差
を算出することにより行なう。Ｉｍｇ１２とＩｍｇ１０
との差画像を作成した結果をＩｍｇ１３として図１０に
示す。

【００３４】本実施形態では、膨張処理後の画像と膨張
処理前のコンタクト領域の画像との差画像で周回領域を
抽出したが、この方法に限ることなく、例えば、最大値
フィルタ処理を複数回適用した画像と、これよりも少な
い回数だけ最大値フィルタ処理を適用した画像との差画
像により周回領域を抽出しても良い。

【００３５】次に、最初に取り込んだ荷電ビーム画像の
コンタクト領域について各ラベルごとにコントラスト差
を算出し、予め定めた規定値と比較する（ステップＳ９
〜Ｓ１４）。これは、各ラベルごとの平均濃度を求める
処理（ステップＳ９）と、各ラベルについてコントラス
ト差を求める処理（ステップＳ１１）と、求めたコント
ラスト差を規定値と比較する処理（ステップＳ１２）と
を含み、平均濃度を算出した後のコントラスト差算出処
理および規定値との比較処理は、各ラベルごとに順次行
なう。

【００３６】まず、最初に取り込んだ荷電ビーム画像
（以下、初期画像という）の領域のうち、上述のステッ
プＳ６およびＳ７によりラベル付けされ収縮処理された
各コンタクトの画素に対応する領域の平均濃度、および
上述のステップＳ６およびＳ８によりラベル付けされ膨
張・差画像処理された各コンタクトの画素に対応する領
域の平均濃度を算出する（ステップＳ９）。なお、上述
したように、位置合せ処理を行なった場合は、位置合せ
処理後の画像を初期画像として平均濃度を算出する。

【００３７】次に、ｉ＝１として（ステップＳ１０）、
初期画像の領域のうち、ラベル付けされた各コンタクト
に対応する領域のコントラスト差を算出する（ステップ
Ｓ１１）。コントラスト差は、所定の評価値であり、そ
の具体的な算定方法を以下に説明する。

【００３８】即ち、初期画像Ｉｍｇ１（Ｉｍｇ４）の領
域のうち、収縮処理後の画像Ｉｍｇ１１の各ラベルに対
応する領域を「Ａ」、差画像の各ラベルに対応する領域
を「Ｂ」とし、これらの各領域の階調値を計算式 （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）・・・・・・・・・（１） に代入することにより、Ｉｍｇ１（Ｉｍｇ４）のコンタ
クトのコントラストを算出する。

【００３９】同様にして、初期画像Ｉｍｇ２（Ｉｍｇ
５）の領域のうち、収縮処理後の画像Ｉｍｇ１１の各ラ
ベルに対応する領域を「Ｃ」、差画像の各ラベルに対応
する領域を「Ｄ」とする。次に、これらの各領域の階調
値を計算式 （Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）・・・・・・・・・（２） に代入することにより、Ｉｍｇ２（Ｉｍｇ５）のコンタ
クトのコントラストを算出する。

【００４０】以上の処理を図１１の模式図を参照しなが
らより具体的に説明する。

【００４１】図１１（ａ）は、Ｉｍｇ１のコンタクト領
域のうち、例えばＩｍｇ１１のラベル１に対応するコン
タクト領域の画像１と、この画像１の領域中直線ｌ３が
通過する一次元領域の濃淡プロファイルＨＧ１とを示
す。

【００４２】同様に、図１１（ｂ）は、画像１とＩｍｇ
１１のラベル１に対応するコンタクト中心領域の画像と
の合成画像と、画像１とＩｍｇ１３のラベル１に対応す
るコンタクト周回領域の画像との合成画像と、これらの
合成画像領域中直線ｌ４，ｌ５が通過する一次元領域の
濃淡プロファイルＨＧ２，ＨＧ３とを示す。ここで、濃
淡プロファイルＨＧ２のうち、斜線に示すコンタクト中
心領域の階調値の平均値が「Ａ」に該当し、また、濃淡
プロファイルＨＧ３のうち、斜線に示すコンタクト周回
領域の階調値の平均値が「Ｂ」に該当する。

【００４３】図１１（ｃ）は、上述した処理と同様の処
理をＩｍｇ２について行なった結果のうち、各合成画像
の濃淡プロファイルＨＧ４，ＨＧ５のみを簡略的に示
す。同図（ｃ）に示すように、濃淡プロファイルＨＧ４
のうち、斜線に示すコンタクト中心領域の階調値の平均
値が「Ｃ」に該当し、また、濃淡プロファイルＨＧ５の
うち、斜線に示すコンタクト周回領域の階調値の平均値
が「Ｄ」に該当する。

【００４４】このようにして定めた階調値Ａ〜Ｄを用い
て上述した計算式（１）、（２）の代入して画像１のコ
ントラストと画像２のコントラストとを算出し、さらに
これらのコントラストの差 ｜（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）｜・・・・・・・（３） を評価値として算出する。

【００４５】次に、算出された評価値を規定のしきい値
と比較する（ステップＳ１２）。しきい値の設定は、例
えば欠陥を含まない画像を２０枚程度予め準備し、これ
らの画像に上述した手順を適用して得られた評価値の最
大値に多少のマージンを加えたものとする。本実施形態
においては、しきい値を０．１５と設定している。

【００４６】しきい値との比較の結果、コントラスト差
がしきい値以下であれば、そのラベルに対応するコンタ
クトを正常コンタクトとして判定し、次のラベル（ｉ＝
ｉ＋１）でのコントラスト差と規定値との比較処理に進
む（ステップＳ１４、Ｓ１５）。この一方、コントラス
ト差がしきい値を超える場合は（ステップＳ１２）、そ
のラベルに対応するコンタクトは隣接する領域の画像中
で対応するコンタクトと相違する異常コンタクトと判定
し（ステップＳ１３）、次のラベル（ｉ＝ｉ＋１）のコ
ントラスト差と規定値との比較処理に進む（ステップＳ
１４、Ｓ１５）。

【００４７】以上のコントラスト差としきい値との比較
処理を全てのラベルについて実行すし（ステップＳ１
４）、判定結果を出力する。

【００４８】このような判定結果の一例を図１２（ｃ）
の表に示す。同表においては、ラベル６とラベル９の評
価値がしきい値０．１５を上回っている。この結果、同
図（ｄ）に示すように、ラベル６および９に対応するコ
ンタクト領域が不良コンタクトとして抽出され、Ｉｍｇ
１とＩｍｇ２との相違部分が抽出される。なお、この抽
出結果のみでは、Ｉｍｇ１とＩｍｇ２のいずれに欠陥が
存在するかまでは判別できないが、例えばＩｍｇ１およ
びＩｍｇ２に加えて図１におけるＤｉｅＫのＩｍｇ３を
用い、Ｉｍｇ２とＩｍｇ３またはＩｍｇ１とＩｍｇ３に
ついて上述した処理を適用することにより、Ｉｍｇ２の
コンタクトがパターン欠陥箇所として検出される。

【００４９】上述した実施形態のコンタクト不良欠陥検
出方法の一連の手順は、コンピュータに実行させるプロ
グラムとしてフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−
ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませ
て実行させても良い。これにより、本発明にかかるコン
タクト不良欠陥検出方法を画像処理可能な汎用コンピュ
ータを用いて実現することができる。記録媒体は、磁気
ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定され
ず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒
体でも良い。また、上述したコンタクト不良欠陥検出方
法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット
等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良
い。さらに、上述したコンタクト不良欠陥検出方法の一
連の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調を
かけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回
線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒
布しても良い。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。

【００５１】即ち、本発明にかかるコンタクト不良欠陥
方法によれば、検査対象のコンタクト領域で取得された
複数の荷電ビーム画像の画像データに基づいて、中心領
域の画像データと周回領域の画像データを作成し、これ
らのデータに基づいて各コンタクト領域のコントラスト
を算出し、算出されたコントラストにそれぞれ対応する
コンタクト同士でコントラストを比較するので、チャー
ジアップによるコントラスト変動やショットノイズの影
響を除去することができる。これにより、コンタクト不
良のパターン欠陥を高い精度で的確に検出することがで
きる。

【００５２】また、本発明にかかる記録媒体によれば、
上記効果を奏するパターン欠陥検出方法を画像処理可能
な汎用のコンピュータを用いて実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるパターン欠陥検出方法が適用さ
れる半導体ウェーハの一例と、比較対象となる荷電ビー
ム画像の具体例を示す模式図である。

【図２】本発明にかかるパターン欠陥検出方法の実施の
一形態の概略手順を示すフローチャートである。

【図３】図２に示すフローチャートにおける位置合せ処
理を説明する模式図である。

【図４】図２に示すフローチャートにおける２値化処理
の概略を説明する模式図である。

【図５】図２に示すフローチャートにおける論理和処理
を説明する模式図である。

【図６】図２に示すフローチャートにおけるノイズ除去
処理を説明する模式図である。

【図７】図２に示すフローチャートにおけるラベリング
処理を説明する模式図である。

【図８】図２に示すフローチャートにおける収縮処理を
説明する模式図である。

【図９】図２に示すフローチャートにおける膨張処理を
説明する模式図である。

【図１０】図２に示すフローチャートにおける差画像処
理を説明する模式図である。

【図１１】図２に示すフローチャートにおけるコントラ
スト差の算出処理を説明する模式図である。

【図１２】統計処理により、ラベル付けされた各コンタ
クトの評価値を算出し、相違部分を抽出する処理を説明
する模式図および表である。

【図１３】従来の技術を説明するための模式図である。

【符号の説明】

ＨＧ１〜ＨＧ５ 濃淡プロファイル（一次元領域） Ｉｍｇ１〜１３ 荷電ビーム画像 Ｓ 半導体ウェーハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ４００ Ｇ０６Ｔ 1/00 ４００Ｄ Ｆターム(参考） 2F067 AA54 BB01 BB04 CC17 EE03 HH06 JJ05 KK04 KK08 LL16 RR04 RR24 RR30 RR35 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 GA12 HA01 HA07 HA13 JA16 KA03 LA11 4M106 AA01 AB20 BA02 CA39 DB04 DB21 DJ12 DJ14 DJ18 5B047 AA12 BA10 CB11 5B057 AA03 BA01 BA30 CA12 CB12 CC03 CH08 CH18 DA08 DC19 DC22

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一レイアウトで形成された検査対象であ
   るコンタクトを含む基板に荷電ビームを照射し、前記基
   板から発生する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子また
   は前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を検出して
   得られる前記基板の電位状態を表わす複数の荷電ビーム
   画像の画像データを取り込む画像入力工程と、 取り込まれた前記荷電ビーム画像の画像データから前記
   コンタクト領域の画像データを抽出する抽出工程と、 前記コンタクト領域の画像データに基づいて、前記コン
   タクト領域の中心領域の画像データを各コンタクトごと
   に作成する中心領域データ作成工程と、 前記コンタクト領域の画像データに基づいて、前記コン
   タクトの外側領域のうち前記コンタクトを周回する領域
   である周回領域の画像データを各コンタクトごとに作成
   する周回領域データ作成工程と、 前記中心領域の画像データと前記周回領域の画像データ
   に基づいて前記コンタクト領域のコントラストを算出す
   るコントラスト算出工程と、 算出された前記コントラストにそれぞれ対応する前記コ
   ンタクト同士で前記コントラストを比較することにより
   前記荷電ビーム画像の相違部分を検出し、この相違部分
   をコンタクト不良欠陥として出力する欠陥出力工程と、
   を備えるコンタクト不良欠陥検出方法。
2. 【請求項２】前記抽出工程は、 取り込まれた前記荷電ビーム画像を二次元的な区画でな
   る小領域に分割する工程と、 分割された各小領域ごとに画像の濃淡分布を表わす階調
   値分布を算出する工程と、 前記階調値分布に基づいてしきい値を決定する工程と、 前記しきい値に基づいて前記荷電ビーム画像の多値化処
   理を行なう工程と、を含むことを特徴とする請求項１に
   記載のコンタクト不良欠陥検出方法。
3. 【請求項３】前記しきい値を決定する工程は、前記階調
   値分布から平均階調値と標準偏差とを算出し、算出され
   た前記平均階調値および前記標準偏差に基づいて前記し
   きい値を決定する工程であることを特徴とする請求項２
   に記載のコンタクト不良欠陥検出方法。
4. 【請求項４】前記中心領域データ作成工程は、前記コン
   タクト領域の画像データに対する収縮処理を含むことを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンタ
   クト不良欠陥検出方法。
5. 【請求項５】前記周回領域データ作成工程は、 前記コンタクト領域の画像データに対してＮ回（Ｎは自
   然数）の膨張処理を行なう工程と、 前記Ｎ回目の膨張処理がなされた画像データから前記Ｎ
   回目の膨張処理がなされる前の画像データを除去する差
   画像作成工程と、を含むことを特徴とする請求項４に記
   載のコンタクト不良欠陥検出方法。
6. 【請求項６】同一レイアウトで形成された検査対象であ
   るコンタクトを含む基板に荷電ビームを照射し、前記基
   板から発生する二次荷電粒子もしくは反射荷電粒子また
   は前記二次荷電粒子および前記反射荷電粒子を検出して
   得られる前記基板の電位状態を表わす複数の荷電ビーム
   画像の画像データを取り込む画像入力手順と、 取り込まれた前記荷電ビーム画像の画像データから前記
   コンタクト領域の画像データを抽出する抽出手順と、 前記コンタクト領域の画像データに基づいて、前記コン
   タクト領域の中心領域の画像データを各コンタクトごと
   に作成する中心領域データ作成手順と、 前記コンタクト領域の画像データに基づいて、前記コン
   タクトの外側領域のうち前記コンタクトを周回する領域
   である周回領域の画像データを各コンタクトごとに作成
   する周回領域データ作成手順と、 前記中心領域の画像データと前記周回領域の画像データ
   に基づいて前記コンタクト領域のコントラストを算出す
   るコントラスト算出手順と、 算出された前記コントラストを複数の前記コンタクト同
   士で比較することにより前記荷電ビーム画像の相違部分
   を検出し、この相違部分をコンタクト不良欠陥として出
   力する欠陥出力手順と、を備えるコンタクト不良欠陥検
   出方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録し
   たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 【請求項７】前記コンタクト不良欠陥検出方法が備える
   前記抽出手順は、 取り込まれた前記荷電ビーム画像を二次元的な区画でな
   る小領域に分割する手順と、 分割された各小領域ごとに画像の濃淡分布を表わす階調
   値分布を算出する手順と、 前記階調値分布に基づいてしきい値を決定する手順と、 前記しきい値に基づいて前記荷電ビーム画像の多値化処
   理を行なう手順と、を含むことを特徴とする請求項６に
   記載の記録媒体。
8. 【請求項８】前記しきい値を決定する手順は、前記階調
   値分布から平均階調値と標準偏差とを算出し、算出され
   た前記平均階調値および前記標準偏差に基づいて前記し
   きい値を決定する手順であることを特徴とする請求項７
   に記載の記録媒体。
9. 【請求項９】前記コンタクト不良欠陥検出方法が備える
   前記中心領域データ作成手順は、前記コンタクト領域の
   画像データに対する収縮処理を含むことを特徴とする請
   求項５ないし８のいずれかに記載の記録媒体。
10. 【請求項１０】前記コンタクト不良欠陥検出方法が備え
    る前記周回領域データ作成手順は、 前記コンタクト領域の画像データに対してＮ回（Ｎは自
    然数）の膨張処理を行なう手順と、 前記Ｎ回目の膨張処理がなされた画像データから前記Ｎ
    回目の膨張処理がなされる前の画像データを除去する差
    画像作成手順と、を含むことを特徴とする請求項９に記
    載の記録媒体。