JP2020181582A - テンプレートマッチングを用いた検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計上のアライメント用パターンが実パターンの画像では消失、不鮮明或いは変形しているような場合でもテンプレートマッチングを成功させる半導体ウェーハの検査或いは計測装置を提供する。【解決手段】半導体検査装置は、被探索画像を取得し、複数のテンプレートを入力するテンプレート入力手段と、被探索画像と複数のテンプレートとのマッチング処理を行ってマッチング候補群を選出する複数のマッチング候補選出部と、選出した複数のマッチング候補群に対する単一テンプレート尤度を算出する複数の単一テンプレート尤度算出処理部と、複数の単一テンプレート尤度を用いてマッチング候補群に対する複数テンプレート統合尤度を算出する複数テンプレート統合尤度算出処理部と、複数テンプレート統合尤度を用いてマッチング候補群の中から複数テンプレート統合尤度が最大となるマッチング候補を選出する最大統合尤度マッチング候補選出部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、パターンマッチング技術に関し、特に、半導体デバイスの画像と、その半導体デバイスの設計データとを利用して、ウェーハ上に形成されたパターンを検査するテンプレートマッチングを用いた検査装置に関する。

半導体ウェーハ上に形成されたパターンを計測、検査する装置では、テンプレートマッチング技術を利用して、所望の計測位置に検査装置の視野に合わせることを行う。テンプレートマッチングは、予め登録されたテンプレート画像と最も一致する領域を、探索対象の画像から見つける処理である。例えば、特許文献１には、そのようなテンプレートマッチング方法の一例が説明されている。

テンプレートマッチングを用いた検査装置の例としては、走査型電子顕微鏡を用いた半導体ウェーハ上のパターンの計測がある。本装置では、ステージ移動によって計測位置の大まかな位置に装置の視野を移動するが、ステージの位置決め精度だけでは電子顕微鏡の高倍率で撮像された画像上では大きなズレが生じることが多い。また、ウェーハをステージに毎回同じ方向で載せられるとは限らず、ステージに載せたウェーハの座標系（例えば、ウェーハのチップ等の並ぶ方向）が、ステージの駆動方向と完全には一致せず、これも電子顕微鏡の高倍率で撮像された画像上でのズレの原因となる。このズレを補正して正確な位置での計測、検査を行うために、テンプレートマッチングが行われる。具体的には、電子顕微鏡像より低倍率の光学式カメラでアライメントした後、電子顕微鏡像でのアライメントを行い、多段階にアライメントを行う。以下、光学式カメラで、ステージに載せたウェーハの座標系のアラメントを行う場合について説明する。ここでは、ウェーハ上で離れた位置にある複数チップ（例えばウェーハの左右両端のチップ）の画像を用いてアライメントを行う場合を考える。まず夫々のチップ内、あるいは近傍にあるユニークな同一パターン(夫々のチップ内で相対的に同じ位置にあるパターン）を実際に撮像し、テンプレートとして登録する。通常、テンプレートとして登録に用いるユニークな同一パターンとしては、ウェーハ上に光学式カメラ用のアライメント用パターンとして作成されたものを用いることが多い。次に、夫々のチップでテンプレート登録したパターンを撮像するようにステージ移動を行い、夫々のチップで画像を取得する。取得した画像に対しテンプレートマッチングを行う。その結果得られる夫々のマッチング位置をもとに、ステージ移動のズレ量を算出し、このズレ量をステージ移動の補正値としてステージ移動の座標系とウェーハの座標系を合わせることを行う。次に行う電子顕微鏡でのアライメントにおいては、予め計測位置に近いユニークなパターンをテンプレートとして登録しておき、テンプレートから見た計測位置の相対座標を記憶しておく。なお、ここでの相対座標は、先に光学式カメラで求めた補正量も考慮して決定する。そして電子顕微鏡で撮像した画像から計測位置を求める時は、撮像した画像においてテンプレートマッチングを行い、マッチング位置を決め、そこから記憶しておいた相対座標分移動したところが計測位置となる。このようなテンプレートマッチングを利用して、所望の計測位置まで装置の視野を移動させることを行う。

また、特許文献２には、テンプレートマッチング用のテンプレートを、半導体デバイスの設計データに基づいて作成する方法が説明されている。設計データに基づいてテンプレートを作成できれば、テンプレート作成のためにわざわざ検査装置で画像を取得するという手間がなくなる等の利点がある。本発明も、この設計データを用いたテンプレートマッチングに関する。

特開２００１−２４３９０６号公報 特開２００２−３２８０１５号公報

特許文献２で示すようなアライメント用パターンの設計データに基づいて作成したテンプレートを用いたテンプレートマッチングにおいては、探索画像内にあるマッチングさせたいパターンがテンプレートと類似していると、正しいマッチング位置が得られる。以下では、テンプレートマッチングの対象とする画像を、被探索画像と呼ぶ。例えば、図２（ａ）をテンプレート２０１、図２（ｂ）を被探索画像２１０としたときに、領域２１１がマッチングさせたい領域とする。このとき領域２１１は、被探索画像２１０内でテンプレート２０１に最も類似しているので、先に述べた従来のテンプレートマッチング技術で比較的容易に領域２１１がマッチング位置として検出でき、マッチングは成功する。しかしながら、例えば、被探索画像が図２（ｃ）のように、アライメント用パターンに相当するパターンが被探索画像２２０において撮像されずにパターンが見えない場合、或いは、他の部位に比べてアライメント用パターンに相当するパターンの画像輝度のコントラストが低い場合、或いは、アライメント用パターンに相当するパターンが変形してテンプレートの形状と乖離している場合には、領域２２１とテンプレート２０１との類似度は低くなり、マッチングに失敗する恐れが高くなる。例えば被探索領域２２０内に領域２２２のように、領域２２１に比べて、テンプレート２０１に対する類似度が高い領域があれば、領域２２２に誤ってマッチングする恐れがある。また、図２（ｄ）の被探索画像２３０では、アライメント用パターンに相当するパターンの一部が撮像されずにパターンが見えない場合、或いは、他の部位に比べてアライメント用パターンに相当するパターンのコントラストが低い場合、或いは、アライメント用パターンに相当するパターンの形状が変形してテンプレートの形状と乖離している場合の例であり、このような場合にも図２（ｃ）と同様にマッチングに失敗する恐れがある。

上記のようにマッチングが失敗する現象が起こる理由の一つは、半導体製造では、複数工程の層を重ねてデバイスを作成することが多くあり、アライメント用パターンが上層に覆われるからである。光学式カメラで撮像する場合には、上層が透けてアライメント用パターンが見えることも多いが、例えば、検査或いは計測の対象となるパターンが反射防止膜等で覆われる場合、或いは、対象物の積層数が多くなった場合には、光学式カメラで撮像した場合であっても、先に述べたようなアライメント用パターンがうまく撮像されずに見えない（不鮮明）、或いは、他の部位に比べてアライメント用パターンの画像輝度のコントラストが低い、或いは、アライメント用パターンの形状が変形してテンプレートの形状と乖離するといった理由から、マッチングが失敗する場合がある。或いは、半導体製造工程上のパターン形成が不安定で、そもそもアライメント用パターンが設計データ通りに形成されていない場合もある。

本発明は、上述した理由によって、アライメント用パターンの設計データに基づいて作成したテンプレートと、検査或いは計測の対象となる実際の対象物の画像（被探索画像）内のアライメント用パターンとが、上手くマッチングできない場合であっても、テンプレートマッチングを成功させる手段を提供することである。

本発明による検査装置は、
半導体デバイスの設計データを利用してウェーハ上に形成されたパターンの画像を被探索画像として取得し、その被探索画像に対してテンプレートマッチングを施す検査装置であって、
複数のテンプレートを指定するユーザーインターフェースと、
演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、
前記被探索画像と前記複数のテンプレートとのマッチング処理を行って、第１のテンプレートに対する第１のマッチング候補群と、第２のテンプレートに対する第２のマッチング候補群を選出し、
前記第１のテンプレートと前記第１のマッチング候補群の相関値についての第１の統計量に基づいて、第１の単一テンプレート尤度群を算出し、
前記第２のテンプレートと前記第２のマッチング候補群の相関値についての第２の統計量に基づいて、第２の単一テンプレート尤度群を算出し、
前記第１及び第２の単一テンプレート尤度群を用いて、前記第１及び第２のマッチング候補群に対する複数テンプレート統合尤度群を算出し、
当該算出した複数テンプレート統合尤度群を用いて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から複数テンプレート統合尤度が最大又は閾値以上となるマッチング候補を選出する、或いは、
前記算出した複数テンプレート統合尤度群と閾値との比較結果に基づいて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から特定のマッチング候補を選出する、又は少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群内の適切なマッチング候補の有無を示唆する情報を前記ユーザーインターフェースに出力することを特徴とする。

また、本発明は、上記検査装置に対応する検査方法も提供する。

本発明によれば、アライメント用パターンの設計データに基づいて作成したテンプレートを用いてウェーハ上に形成した半導体パターンの検査或いは計測を行う装置において、対象物の画像（被探索画像）内にアライメント用パターンがうまく撮像されずに見えない（不鮮明）、或いは、他の部位に比べてアライメント用パターンのコントラストが低い、或いは、アライメント用パターンが変形してテンプレートの形状と乖離する場合であっても、テンプレートマッチングで正確なマッチング位置を決定することができる。

ＳＥＭ像と設計データとの対応づけを行う半導体検査装置の例を示す図である。 一般的なテンプレートマッチングでマッチングが失敗する例を示す図である。 本発明のテンプレートマッチングの演算処理装置の流れの一実施形態を示すブロック図である。 単一テンプレート尤度の詳細説明図である。 単一テンプレート尤度の算出処理の一実施形態を示すブロック図である。 複数テンプレート統合尤度の説明図である。 複数テンプレート統合尤度の算出処理の詳細説明図である。 本発明のテンプレートマッチングの演算処理装置の流れの別の実施形態を示すブロック図である。 走査電子顕微鏡と、走査電子顕微鏡によって得られた画像上でパターンマッチングを実行するパターンマッチング装置を含む半導体測定システムを示す図である。 本発明によるパターンマッチングを行う際のテンプレート登録、及びマッチング処理結果を表示するＧＵＩを示す図である。

［実施例１］
以下、図面を用いて、本発明におけるテンプレートマッチングを用いた検査装置および検査方法について説明する。なお、図中で説明番号が同じものは、特に断わりがない限り同一部材を示していることとする。

図１は、本発明の半導体ウェーハ上に形成された半導体デバイスのパターン寸法計測に主に用いられている走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ)であり、テンプレートマッチングを行うときの装置構成図である。筐体１００は内部に電子銃１０１を備え、電子銃１０１から電子線１４１を発生させる。電子線１４１はコンデンサレンズ１４２で絞られた後、ステージ１０２上におかれた試料である半導体ウェーハ１０３上の任意の位置において電子線が焦点を結んで照射されるように、偏向器１０４および対物レンズ１０５により照射位置と絞りとが制御される。電子線を照射された半導体ウェーハ１０３からは、２次電子が放出され、２次電子検出器１０６により検出される。検出された２次電子はＡ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換され、演算処理装置１１４内の画像メモリ１１５に格納され、演算処理部１１６で目的に応じた画像処理、及び機械学習を用いた識別処理が行われる。以下に説明するパターンマッチングは、演算処理装置１１４で処理を行う。処理の入力設定および処理結果の表示は、入出力装置１２０で行う。また、先に述べた電子顕微鏡よりも低倍の光学式カメラ１１１を用いたアライメントにおいて、半導体ウェーハ１０３を光学式カメラ１１１で撮像することで得られる信号も、Ａ／Ｄ変換器１１２でデジタル信号に変換された後（光学式カメラからの信号がデジタル信号の場合は、Ａ／Ｄ変換器１１２は不要となる）、演算処理装置１１４内の画像メモリ１１５に格納され、演算処理部１１６で目的に応じた画像処理が行われる。また、反射電子検出器１０８および１０９が備わっている場合には、半導体ウェーハ１０３から放出される反射電子を、反射電子検出器１０８および１０９により検出し、検出された反射電子はＡ／Ｄ変換器１０９、１１０でデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、演算処理装置１１４内のメモリ１１５に格納され、演算処理部１１６にて目的に応じた画像処理が行われる。本実施例では、検査装置の例として走査型電子顕微鏡を示したが、これに限定するものではなく、画像を取得し、テンプレートマッチング処理を行う計測装置、及び検査装置に適用できる。

図３は、検査或いは計測装置によって撮像された対象物の取得画像と、アライメント用パターンとして設計データより生成した画像から切り出したテンプレートとを対応付ける本発明のテンプレートマッチング処理の一実施例であり、演算処理装置の流れを示したブロック図である。本実施例では、検査或いは計測装置の一例として、半導体ウェーハ上に形成された半導体デバイスのパターン寸法計測に主に用いられているＳＥＭでの例を示した（装置構成については図１に示す）。本発明の検査或いは計測装置で用いる画像には、ステージに載せたウェーハの座標系のアライメントを行うための光学式カメラでの取得画像、及び２次電子、反射電子などを検出して取得する画像がある。本実施例では、いずれの取得画像もテンプレートマッチングの対象になる。本実施例では、被探索画像３０１と、種類の異なる複数のテンプレート（テンプレートＡ（３０２）、テンプレートＢ（３０３）テンプレートＣ（３０４））を入力とし、最後に正しいマッチング位置３２０（被探索画像３０１上でのテンプレートの正しいマッチング位置）を出力する。また、マッチング位置３２０と併せて、該当マッチング位置でのマッチングスコア（解の確からしさを示す値）を出力することも可能である。なお、マッチング位置での両者の相対位置ずれ量をマッチング結果のシフト量と呼び、「マッチング位置」を「シフト量」としてあらわす場合もある（以後、「マッチング位置」あるいは「シフト量」と呼ぶ）。例えば、テンプレートマッチング処理を実行した結果、テンプレートの中心位置と被探索画像の中心位置とが完全一致している場合、シフト量は０（零）となる。

本実施例では、テンプレートに対応するアライメント用パターンが対象物の被探索画像において見えない場合でも、種類の異なる複数のテンプレートを用いてテンプレート毎にテンプレートマッチングを行い、被探索画像内のアライメント用パターンの素性が良く（例えば、被探索画像上で探索対象となるアライメント用パターンが見えている場合、或いは、アライメント用パターンの変形も僅かな場合は、素性が良いといえる）、正しいマッチング位置（解)を得ている可能性の高いマッチング結果（後述する図４、５で説明する手段で求める）ほど、最終的なマッチング結果への寄与を大きくするように調整し、統合した評価指標を求め、本評価指標に基づいてマッチング位置を求めることで（後述の図６、７で説明する手段を用いる）、従来、課題であったマッチングが不安定になる場合でも、ロバストなテンプレートマッチングを行うことを可能にする。

以下、図３のブロック図について、詳細を説明する。まず、被探索画像３０１とテンプレートＡ（３０２）とを入力として、マッチング候補選出部Ａ（３０５）において、被探索画像３０１とテンプレートＡ（３０２）とのマッチング処理を行う。ここで行うマッチング処理としては、例えば、一般的な正規化相関法によるパターンマッチングを行い、マッチング候補群Ａ（３０８）を求める。マッチング候補群Ａ（３０８）は、マッチング候補選出部Ａ（３０５）で選出した類似度の高いマッチング位置の上位候補群である。マッチング候補群Ａ（３０８）の各候補は、マッチング候補選出部Ａ（３０５）でのマッチング結果であるシフト量（マッチング位置の情報）、及び当該シフト量でのマッチングスコア（例えば正規化相関値）を保持する。なお、マッチング候補選出部Ａ（３０５）でのマッチング処理は、被探索画像とテンプレートとのマッチングを行う処理であれば良く、正規化相関法には限定されず、ＳＡＤ(Sum of Absolute Differences) や特徴点ベースのマッチング処理であっても良い。また、マッチング処理を実行する前に、被探索画像やテンプレート画像に前処理を行っても良い（例えば、被探索画像やテンプレート画像とでパターンのエッジを抽出し、それらの画像同士で相関演算を行う方法などが挙げられる）。次に、求めたマッチング候補群Ａ（３０８）を入力として、単一テンプレート尤度算出処理部３１１において、マッチング候補群Ａ（３０８）の各マッチング候補での単一テンプレート尤度３１４を求める。この尤度算出処理の詳細については、図４、５を用いて後述するが、ここでの単一テンプレート尤度３１４とは、マッチング候補選出部Ａ（３０５）で求めたマッチング候補のマッチング結果の成否の確度を示す指標であり、本尤度３１４をマッチング候補毎に算出する。同様に、マッチング候補選出部Ｂ（３０６）、マッチング候補選出部Ｃ（３０７）においても、被探索画像３０１とテンプレートＢ（３０３）、或いは被探索画像３０１とテンプレートＣ（３０４）とを入力として、マッチング候補選出部Ｂ（３０６）、マッチング候補選出部Ｃ（３０７）においてマッチング処理を行い、マッチング候補部Ｂ（３０９）およびマッチング候補群Ｃ（３１０）を求める。次に、求めたマッチング候補群Ｂ（３０９）、マッチング候補群Ｃ（３１０））を入力として、単一テンプレート尤度算出処理部３１２、３１３において、各マッチング候補での単一テンプレート尤度３１５、３１６を求める。テンプレートＡ、Ｂ、Ｃの夫々から求めた各候補の単一テンプレート尤度３１４、３１５、３１６を入力として、複数テンプレート統合尤度算出処理部３１７において、各候補の複数テンプレート統合尤度３１８を求める。複数テンプレート統合尤度算出処理部３１７、及び各候補の複数テンプレート統合尤度３１８については、図６、７を用いて詳細を後述するが、ここでの複数テンプレート統合尤度３１８は、上流で既に求めた単一テンプレート尤度３１４、３１５、３１６、及び各テンプレートの設計データ上での配置情報と各テンプレートのマッチング位置との整合性から、正しい解を得ている可能性が高いと判断されるマッチング結果ほど、統合尤度３１８への寄与を大きくする手段と用いている。ここでの整合性では、各テンプレートでのマッチング候補間でシフト量が等しい（或いは近い）ものが多いほど、統合尤度３１８が大きくなる特徴を有するように設計する。最後に、各候補の複数テンプレート統合尤度３１８を入力として、最大統合尤度マッチング候補選出部３１９において、統合尤度３１８が最大の候補を、正解候補として出力する。本候補のマッチング位置（シフト量）が解となる。また、併せて本マッチング位置（シフト量）での統合尤度をスコアとして出力しても良い。さらに、ここでの候補からの解の選出方法は、本方法（統合尤度318が最大の候補を正解とする方法）に限定するものではない。統合尤度に基づき所望の解が選べる方法であれば良い。例えば、まず統合尤度３１８が設定した閾値以上の候補を選択し、次に選択した候補のなかから所定の方法を使って解を選出する方法もある。ここでの選出方法としては、例えば画像の中心座標に近いマッチング位置候補を解として選択する。この閾値による処理を用いることによって最大の統合尤度が、閾値以下の場合に、解がないと判定することが可能になる（例えば解がない場合には、解がみ見つからなかったことをアラートでユーザに開示することができる）。また、画像の中心に近い候補を解として選択する処理を用いることによって高尤度の候補が複数ある場合には、装置の位置ずれが、より少ないと想定できるマッチング位置候補（画像の中心座標に近い候補）を解として選ぶことが可能になる。

以上により、単一のテンプレートにおいては探索対象となるアライメント用パターンが被探索画像内で見えなくマッチングに失敗する場合であっても、種類の異なる複数のテンプレートを用いたマッチング処理を行うことで、ロバストなマッチングを可能にする。さらに、単純に各テンプレートを用いてマッチング処理した結果で高類似度のマッチング結果を選ぶ方法にくらべて、各マッチング処理結果での尤度（確度）から統合尤度を求める際にマッチング候補のシフト量が等しい（あるいは近い）ものが多いほど、つまり多くのテンプレートでのマッチング候補に支持されるシフト量（解）ほど、統合尤度を高くすることで、マッチングのロバスト性をあげることができるという効果がある。

なお、上述した実施例では、テンプレートＡ、Ｂ、Ｃとしてテンプレート数を３個の場合で示したが、３個に限定するものではなく、３個以外のテンプレートを用いても良い。その場合には、テンプレート数分の「各候補の単一テンプレート尤度」を求め、それらを複数テンプレート統合尤度算出処理３１７に入力することになる。一般的には、より多くのテンプレートを用いることで、マッチングに成功する可能性が高くなる。これは、一つのテンプレート入力では、被探索画像内に正常に撮像されているアライメント用パターン（探索対象パターン）が見当たらずにマッチングがうまく出来ない場合であっても、入力するテンプレート数が増えれば、対応する他のアライメント用パターン（探索対象パターン）が被探索画像内で正常に撮像されている可能性が高くなるため、マッチングに成功する可能性が高まることによる。以降の説明においてもテンプレートを３個に限定するものではない。

図４は、図３の説明で述べた単一テンプレート尤度（３１４、３１５、３１６）についての詳細説明図である。単一テンプレート尤度とは、一つのテンプレートでのマッチング結果に対して算出する指標値であり、マッチング候補毎に算出を行う。この単一テンプレート尤度の算出手段の詳細については、図５を用いて後述する。また、単一テンプレート尤度は、マッチング結果の正解を示している確度が高い程、高い数値となる特徴を持つように設計を行う。例えば、図４において、被探索画像４００、テンプレート４１０を入力として、正解を示すパターンのマッチング位置が正解位置４０１であった場合、周辺にテンプレート４１０と類似したパターン４０２、４０３、４０４、４０５が存在するため、テンプレート４１０と正解位置４０１との類似度と、テンプレート４１０と周辺のパターン４０２、４０３、４０４、４０５との類似度とで、類似度にあまり違いがない。相関値４１３の分布をみると、正解位置４０１における相関値４１１と、他のパターン４０２、４０３、４０４、４０５における相関値群４１２との間には、ほとんど違いがない（相関値４１１と相関値群４１２とが団子状態の分布となる）。この場合には、被探索画像内で探索対象となるパターンの少しの様相の変化で、すぐに相関値の大小が入れ替わる。つまり、マッチング候補位置４０１が正解位置である確度は低いと言える。一方で、例えば、被探索画像４００、テンプレート４２０を入力として、正解を示すパターンのマッチング位置が正解位置４０６であった場合、周辺に類似した他のパターンがないため、相関値４２３の分布をみると、正解位置４０６における相関値４２１と、他のパターン４０２、４０３、４０４、４０５における相関値群４２２との分布が大きく離れる。この場合には、相関値４２１に対応するマッチング候補位置が正解位置である確度は高いと言える。また、例えば、被探索画像４３０、テンプレート４１０を入力として、正解を示すパターンが正解位置４３１において全く見えない場合は、いずれのマッチング候補も低い相関値群４４２となり、相関値４４３の分布では、正解位置４３１における相関値４４１は、相関値群４４２と離れて高い値をとるようなことはない。この場合も、マッチング候補の正解位置４３１での確度は低いと言える。本発明においては、このような傾向を示すことを特徴とする指標値を、テンプレートマッチングに用いる。

図５は、図３及び図４で述べた単一テンプレート尤度（３１４、３１５、３１６）を算出する処理を説明する図であり、図５（ａ）は、単一テンプレート尤度算出処理の一実施形態を示すブロック図である。図３の説明で上述したように、単一テンプレート尤度算出処理はテンプレート毎に同様に実施するが、ここでは、テンプレートＡ（３０２）を例に説明する。図３で述べたように、マッチング候補選出部Ａ（３０５）で求めたマッチング候補群Ａ（３０８）を入力として、単一テンプレート尤度算出処理部５０４では、まず統計量算出処理部５０５でマッチング候補の相関値についての統計量５０８を算出する。算出した統計量５０８を、図４の説明で述べた相関値の分布の情報とする。次に、求めた統計量及び各マッチング候補の相関値をもとに、尤度算出処理部５０６で、マッチング候補の単一テンプレート尤度５０９を算出する（算出式は、次の図５（ｂ）で説明する）。全マッチング候補に対して単一テンプレート尤度算出処理が完了すると、各マッチング候補の単一テンプレート尤度５１０が求まる。以上により、各マッチング候補の相関値の分布に基づく尤度を求めることが可能になる。先に述べた単一テンプレート尤度は、図４で述べた傾向を有するように例えば次の式（１）で求めることができる。L_uni(x,y)_{Tm_n}が求める単一テンプレート尤度、添え字のmはテンプレートのＩＤ（本例ではテンプレートＡ）、nはマッチング候補のＩＤ、Rは相関値、μは相関値の平均値、σは相関値の標準偏差、A、Bは調整パラメータである(A:ゲイン、B:バイアスに相当する)。μ、σは、先に述べた通り、統計量算出処理部５０５で求める。

式（１）は、相関値の分布の情報にもとづき、各マッチング候補の相関値をμ、mで正規化し、また、シグモイド関数へ写像したものである。図５（ｂ）に示すように、横軸の相関値５３１と単一テンプレート尤度５３２との対応関係５３０が、式（１）で求まる。これにより、いずれのマッチング候補でも単一テンプレート尤度は、０．０から１．０の間の値に正規化できる。また、相関値の分布の中央付近に感度のある指標値となる。さらに、調整パラメータA、Bによって、相関値の分布に対する単一テンプレート尤度の対応関係を調整することができる。即ち、調整パラメータA、Bを適切に調整することによって、各マッチング候補の相関値の分布において、一つのマッチング候補のみが他のマッチング候補群に比べて高い相関値となる場合、当該一つのマッチング候補の単一テンプレート尤度が、他のマッチング候補群の単一テンプレート尤度に比べて高い値となるように、設計することができる。上述したテンプレートＡと同様の処理を、他のテンプレートＢ、Ｃに対しても行い、図３で示した各マッチング候補の単一テンプレート尤度３１５、３１６を求める。いずれも各テンプレートでの相関値の分布をもとに正規化するので、各テンプレート間での単一テンプレート尤度も相対比較できる指標値として設計できる。なお、単一テンプレート尤度の算出式は式（１）に限定するものではなく、図４で説明した所望の傾向が得られる指標値として算出できるものであれば良い。

図６は、図３の説明で前述した複数テンプレート統合尤度３１８について説明する図である。複数テンプレート統合尤度とは、単一テンプレート尤度を統合し、マッチング候補毎に算出する指標値である。複数テンプレート統合尤度は、他のテンプレートでのマッチング候補の中に正しいマッチング位置（シフト量）を示す候補（お互いに同じシフト量を支持することになるので、以後「サポート候補」と呼ぶ）が多く含まれる程、また探索対象となるパターンの単一テンプレート尤度、及びサポート候補の単一テンプレート尤度が高い程、複数テンプレート統合尤度の値が高くなる特徴を持つように設計する。図６（ａ）は、半導体パターンの設計データ６００の一部であり、３個のテンプレートとして領域６０１、６０２、６０４を切り出し、領域６０１、６０２、６０４に対応するテンプレートを夫々、テンプレートＡ、テンプレートＢ、テンプレートＣとして設定する例である。図６（ｂ）の被探索画像６１０に対し、各テンプレートＡ、Ｂ、Ｃを入力としてマッチング処理を行う。本マッチング処理は、図３でのマッチング候補選出部Ａ（３０５）、マッチング候補選出部Ｂ（３０６）、マッチング候補選出部Ｃ（３０７）での処理に相当する。マッチング処理結果の例を図６（ｄ）、（ｅ）に示す。図６（ｄ）においては、テンプレートＡ（６０１）がマッチング位置６３１に、テンプレートＢ（６０２）がマッチング位置６３２に、テンプレートＣ（６０４）がマッチング位置６３４に、夫々正解位置として対応する。図６（ｄ）では各テンプレートでのシフト量（シフト方向も含む）がほぼ同じになっている。これは、例えば、図６（ａ）の設計データ６００の一部において、テンプレートＡ（６０１）の左上の座標を基準としたときのテンプレートＢ（６０２）およびテンプレートＣ（６０４）の左上の座標へ向かうベクトル６０３および６０５と、図６（ｄ）の被探索画像６１０において、マッチング位置６３１の左上の座標を基準としたときのマッチング位置６３２および６３４の左上の座標へ向かうベクトル６３３および６３５とを比較した際、ベクトル６０３とベクトル６３３の長さ・方向が同じであって、ベクトル６０５とベクトル６３５の長さ・方向が同じであることからも分かる。以後、ここでのベクトルを「配置ベクトル」と呼ぶことにする。この場合には、マッチング位置６３１を基準とすると、マッチング位置６３２、６３４はサポート候補となる。従って、図６（ｄ）のケースでは、サポート候補による支持があることから、複数テンプレート尤度の値を高くする。一方で、図６（ｅ）のケースにおいては、テンプレートＡ（６０１）がマッチング位置６４１、テンプレートＢ（６０２）がマッチング位置６４２に、テンプレートＣ（６０４）がマッチング位置６４４に、夫々対応した場合であり、各テンプレートでのシフト量（シフト方向も含む）が異なっている。この場合には、マッチング位置６４１を基準とすると、マッチング位置６４２、６４４はサポート候補とならない。従って、図６（ｅ）のケースでは、サポート候補による支持がないことから、複数テンプレート尤度の値を低くする。図６（ｃ）は、各テンプレートＡ、Ｂ、Ｃでの各マッチング候補の相関値の分布を示している。各候補の相関値を複数テンプレート統合尤度にそのまま用いると、相関値の分布を考慮した評価が各テンプレートのマッチング結果間で等価に評価されないが、先に説明した通り、単一テンプレート尤度を用いると、各テンプレートのマッチング結果で正規化されているため、相関値の分布を考慮した評価を等価に評価することができる。これにより基準候補、及びサポート候補での単一テンプレート尤度を組み合わせて複数テンプレート統合尤度を求めることができる。詳細な求め方については、図７で説明する。

図7は、図３及び図６で述べた複数テンプレート統合尤度を算出する処理の詳細を説明する図である。図７（ａ）は、複数テンプレート統合尤度算出処理の一実施形態を示すブロック図である。図３で説明したように、各テンプレートでの各マッチング候補の単一テンプレート尤度３１４、３１５、３１６を入力として、複数テンプレート統合尤度算出処理部３１７では、まず、基準候補の選出部７０４で、各テンプレートの各マッチング候補から基準となる候補を選出する。

次に、サポート候補となり得るマッチング候補の選出部７０５において、先に選定した基準候補に対し、サポート候補となり得るマッチング候補を選出する。ここでは、基準候補のテンプレート以外の各テンプレートでの探索処理結果のマッチング候補を、サポート候補として選出する。

次に、設計データでの基準候補に対する配置ベクトルと マッチング結果での基準候補に対する配置ベクトルとのずれ量算出処理部７０６において、基準候補とサポート候補となり得るマッチング候補との配置ベクトルを、被探索画像でのマッチング位置（シフト量）から求める。合わせて、基準候補とサポート候補となり得るマッチング候補との配置ベクトルを、設計データから夫々切り出したテンプレートの切り出し位置から求める。これら二つの配置ベクトルから、そのずれ量（ベクトル）を算出する（以後「ずれ量ベクトル」と呼ぶ）。このずれ量ベクトルの小さいマッチング候補は、サポート候補となる。算出したずれ量ベクトル、及び各マッチング候補の単一テンプレート尤度を入力として、基準候補における複数テンプレート統合尤度算出部７０７において、複数テンプレート統合尤度を算出する（算出式は、次の図7（ｂ）で説明する）。選出している基準候補に対してサポート候補になる得る全てのマッチング候補の選出が完了するまで、サポート候補になり得るマッチング候補の選出部７０５から基準候補における複数テンプレート統合尤度算出処理部７０７に至る処理を、繰り返し行う（７０８）。さらに、全テンプレートの全候補を基準候補として選出し終えるまで、基準候補の選出部７０４から７０８までに至る処理を、繰り返し行う（７０９）。全てのマッチング候補における複数テンプレート統合尤度の算出を終えると、複数テンプレート統合尤度算出処理部３１７での処理は完了する。

以上により、複数テンプレートでのテンプレートの配置と、各テンプレートでのマッチング処理で得たマッチング位置の配置との一致の程度を考慮した複数テンプレート統合尤度を求めることが可能になる。上述した基準候補における複数テンプレート統合尤度算出処理部で算出した尤度は、図６で述べた特徴を有するように、例えば次の式（２）（３）で求めるように設計できる。式（２）において、L_multi(x,y)_{Tm_n ⇔ Tm'_c}が複数テンプレート統合尤度、添え字のnがサポート候補となり得るマッチング候補のＩＤ、mがその候補のテンプレートＩＤ、cが基準候補のＩＤ、m'がその基準候補のテンプレートＩＤである。L_multi(x,y)_{Tm_n⇔ Tm'_c}は、基準候補、及びサポート候補それぞれの単一テンプレート尤度に重みをつけて掛け合わせて算出する。ここでの重みを D（x,y）_{Tm_n⇔ Tm'_c}として、式（３）のように表す。この重みは、基準候補とサポート候補となり得るマッチング候補とにおいてシフト量（大きさ、及び方向の差）の差異が少ないほど大きくなる特徴を持つように設計する。C、Dは調整パラメータである。重みは０．０から１．０の値をとり、シフト量が完全に等しいと最大値１．０となり、シフト量の大きさに違いがあるほど重みの値を小さくし、調整パラメータCより大きくなると０．０となる特徴を持つように設計している。式（３）で表される重みの傾向を図７（ｂ）に示す。シフト量の大きさに応じた重みの傾向は、Dで調整できる。以上により、複数テンプレートでのテンプレートの配置と、各テンプレートでのマッチング処理で得たマッチング位置の配置との一致の程度を考慮し、且つ、各テンプレートでの単一テンプレート尤度を考慮した、複数テンプレート統合尤度が求まる。なお、図６で説明した特徴の傾向を有する尤度の算出方法であれば、式（２）（３）に限定するものではない。

［実施例２］
図８は、検査或いは計測装置によって撮像された対象物の取得画像と、アライメント用パターンとして設計データより生成した画像から切り出したテンプレートとを対応付ける本発明のテンプレートマッチング処理の第２の実施例であり、演算処理装置の流れを示したブロック図である。図３で説明した第１の実施例との主な相違は、マッチング候補選出部Ｄ、Ｅ、Ｆに対して夫々異なる複数種類の被探索画像Ａ、Ｂ、Ｃを入力可能な点、及びマッチング候補選出部Ｄ、Ｅ、Ｆでは夫々異なる種類のマッチング手法による探索処理を行うことが可能な点である。なお、これらの異なる機能は同時に備えることも可能であるが、いずれか一方の機能のみを備えることも可能である。その他については、図３での説明と同様である。

複数種類の被探索画像Ａ、Ｂ、Ｃの入力については、例えば、同じ観察対象物に対して異なる種類の光学条件、或いは異なる種類のセンサ（検出器）で取得した画像を用いる。例えば、光学式カメラでは、明視野観察像（BF：Bright Field microscopy）と暗視野観察像（DF：Dark Field microscopy）、或いは可視光画像と赤外光画像のような周波数帯の異なる画像を被探索画像として用いることが出来る。また、電子顕微鏡で取得した画像として、２次電子像と反射電子像、電子の傾方照射（傾方検出）画像、その他の条件（電子銃の加速電圧、フォーカス値など）の異なる画像などを被探索画像として用いても良い。光学条件、検出器によって対象物の視認性が異なり、それぞれで視認性を得るのに得て不得手の対象がある。視認性の異なる複数の被探索画像を用いることで、視認性が高い画像を被探索画像に含めることが可能になる場合がある。これまで説明してきた通り、本発明を用いることで、あるテンプレートに相当する対象物が被探索画像内に見えなくなったケースを含んでいても、他のテンプレートで見えるものがあればマッチングを成功させることが出来るという効果が得られるが、本第２の実施例の構成を用いれば、同じテンプレート（勿論、異なるテンプレートであっても良い）であっても、複数の被探索画像のうち、一つの被探索画像で見えるものがあれば、マッチングを成功させることが出来る。なお、この場合、複数種類の被探索画像間で座標系の位置合わせ（キャリブレーション）を行う必要がある。ただし、光学式フィルタ処理等の条件は異なるが同一センサで取得した画像を被探索画像として用いる場合には、原理的に位置ずれが発生しないので、位置合わせ（キャリブレーション）の必要はない（例えば、ベイヤーＣＦＡを用いた光学式カメラ等が挙げられる）。

複数種類のマッチング候補選出部については、例えば、図３で説明した一般的な相関演算に加えて、特徴点ベースの探索手法や、その他、画像処理分野で提案されている様々なマッチング手法を使う。これにより、いずれかのマッチング手法によって正解位置が得られるケースが含めることができれば、これまでに説明したように本発明の手段でマッチングを成功させることができる。

図８で示す本実施例のブロック図を以下に説明する。先に述べたように、種類の異なる複数の被探索画像Ａ（８００）、被探索画像Ｂ（８０1）、被探索画像Ｃ（８０２）を入力画像とする。ここでは、３枚の被探索画像を入力する例を示しているが、３枚に限定するものではなく、３枚より多い被探索画像、或いは３枚未満の被探索画像であってもよい。それぞれの被探索画像を入力として、マッチング候補選出部Ｄ（８０４）、マッチング候補選出部Ｅ（８０５）、マッチング候補選出部Ｆ（８０６）で探索処理を行い、マッチング候補群Ｄ（８０５），マッチング候補群Ｅ（８１５）、マッチング候補群Ｆ（８２５）を求める。ここで、マッチング候補選出部Ｄ（８０４）、マッチング候補選出部Ｅ（８０５）、マッチング候補選出部Ｆ（８０６）は、夫々異なるマッチング手法であって良い。或いはマッチング手法は同じであっても、そのマッチング手法の設定パラメータが異なるだけでも良い（例えば、前処理で使うガウスフィルタサイズや、粗密探索時の縮小率などのパラメータが異なるだけでも良い）。マッチング候補群Ｄ、Ｅ、Ｆを求めた後は、図３の説明と同様に、尤度算出処理部３１１、３１２、３１３、複数テンプレート統合尤度算出処理部３１７、最大統合尤度マッチング候補選出部３１９で処理を行い、最終的にマッチング位置（シフト量）８２０を求める。

以上により、本発明の第２の実施例を用いることで、単一の被探索画像ではテンプレート（アライメント用パターン）が不鮮明になるケースにおいても、光学条件やセンサが異なる他の条件で撮像した画像（アライメント用パターンが鮮明に見える画像）を被探索画像の入力に含めることで、単一の被探索画像の入力ではマッチングが不安定になる場合（マッチングの確度が低い場合）であっても、マッチングを成功させることができ、ロバストなマッチング実現することが可能になる。

図９は、本発明の別の実施例のパターン測定システムを示す図であり、演算処理装置９０４（パターンマッチング装置）はテンプレートの条件を設定するレシピ作成部９１１、設定されたテンプレートに基づいてパターンマッチング処理を実行するマッチング処理部９２１、及びマッチング処理部９２１によって特定された測定位置の測定処理を実行するパターン測定部９３１を備えている。図９で例示するシステムには、演算処理装置９０４に加え、ＳＥＭ本体９０１、ＳＥＭ本体９０１の制御装置９０２、設計データを記憶する設計データ記憶媒体９０５、及び演算処理装置９０４との間で必要な情報を入出力する入出力装置９０６が備えられている。電子ビームの走査によって得られた２次電子等は、検出器９０３によって検出され、マッチング処理部９２１の被探索画像として、及びパターン測定部９３１による測定用信号として、演算処理装置９０４に送られる。なお、本実施例では、制御装置９０２と演算処理装置９０４が別体のものとして説明するが一体型の制御・演算処理装置であっても良い。検出器９０３によって検出された電子に基づく信号は、制御装置９０２に内蔵されたＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換され（図示無し）、演算処理装置９０４に内蔵されるＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の画像処理ハードウェアによって（図示無し）、目的に応じた画像処理が行われる。演算処理装置９０４の演算処理部９０７には、上述したように、レシピ作成部９１１、マッチング処理部９２１、及びパターン測定部９３１が内蔵されている。切り出し部９１２では、入出力装置９０６から設定された座標情報等のパターン識別データに基づいて、設計データ記憶媒体９０５から読み出された設計データの一部を切り出す処理を行う。また、レシピ作成部９１１は、切り出された設計データ（レイアウトデータ）に基づいて、テンプレートとしてマッチングに供されるパターンデータを作成する。マッチング処理部９２１での処理内容は、図３を用いて説明した通りである。メモリ９０８には、設計データ、レシピ情報、画像情報、測定結果等が記憶される。なお、演算処理装置９０４における制御や処理の一部又は全てを、ＣＰＵや画像の蓄積が可能なメモリを搭載した電子計算機等に割り振って処理・制御することも可能である。また、入出力装置９０６は、測定や検査等に必要とされる電子デバイスの座標、パターンの種類、撮影条件（光学条件やステージの移動条件）を含む測定条件を、撮像レシピとして設定する撮像レシピ作成装置としても機能する。また、入出力装置９０６は、入力された座標情報や、パターンの種類に関する情報を、設計データのレイヤ情報やパターンの識別情報と照合し、必要な情報を設計データ記憶媒体９０５から読み出す機能も備えている。設計データ記憶媒体９０５に記憶される設計データは、ＧＤＳフォーマットやＯＡＳＩＳフォーマットなどで表現されており、所定の形式にて記憶されている。また、設計データは、設計データを表示するソフトウェアがそのフォーマット形式を表示でき、図形データとして取り扱うことができれば、その種類は問わない。また、図形データは、設計データに基づいて形成されるパターンの理想形状を示す線分画像情報に替えて、半導体パターン生成における露光シミュレーションを施すことによって、実パターンに近くなるような変形処理が施された線分画像情報であっても良い。

図１０は、本発明における複数のテンプレートを登録するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）、及びマッチング結果を表示するためのＧＵＩについての説明図である。なお、ＧＵＩは、ここで説明する部品を全て揃える必要はなく、その一部だけであってもよく、各部品の配置が異なっても良い。また、ＧＵＩの各部品は同等の機能を有するものであれば、形状等は完全に一致しなくても良い。まず、テンプレート登録部１００１においては、画像化した設計データ１００７を表示する。設計データ画像１００７上に、ユーザが設定したテンプレートの領域をオーバレイ表示する（例えば、３種類のテンプレート１００３、１００４、１００５を表示する）。オーバレイ表示することで、設定しているテンプレートの様相やテンプレートの位置関係をユーザが一目で確認することが可能になる。テンプレートの領域に枠のみを表示し、設計データの様相も併せて確認できるようにすることも可能である。この設計データ画像１００７上にマウス等でテンプレート領域を直接描画して設定することも可能である。また、テンプレートの位置（画像座標）、サイズ（幅、高さの情報）について、数値入力で設定するインターフェイス１００２も有する。例えば、テンプレートＡのテンプレートの位置（例えばテンプレートＡの左上座標）、及びサイズ（幅、高さの情報）を設定することが可能である。また、図８で説明した実施例では、テンプレート毎にマッチング手法や光学条件（撮像倍率等）、センサ（検出器）などを異なって設定する例を示したが、その設定も本ＧＵＩで可能である。

次に、マッチング結果表示部１０５０においては、マッチング結果であるシフト量１０５１を表示し、被探索画像１０６０上で各テンプレートのマッチング結果をオーバレイ表示する。図１０の実施例では、３種類のテンプレートのマッチング位置１０６１、１０６２、１０６３を表示している。また、合わせて、基準候補、及びサポート候補を表示しても良い。このような視覚的なＧＵＩにより、ユーザはマッチング結果を容易に確認することが可能となる。また、複数テンプレート統合尤度に使われた各候補の単一テンプレート尤度、及びマッチング位置の情報を表示可能である（１０７０）。ユーザは、この尤度を参考にすることで、設定したテンプレートがどの程度有用であるか確認することができる（ユーザは、尤度が高いほど有用なテンプレートだったと判断できる）。また、ＧＵＩ上で、その単一テンプレート尤度を算出する元データとなる相関値の分布情報を表示することも可能である（１０８０）。また、第２マッチング候補以降の結果も、ＧＵＩ上で表示可能である（１０９０）。本発明では、ここに挙げた全て、或いは一部を表示することを特徴とするＧＵＩを提供可能である。以上により、ユーザは、視覚的に且つ直観的に分かりやすいインターフェイスで、本発明における複数のテンプレートを登録すること、及びマッチング結果の詳細確認を行うことが可能となる。

１００ 筐体
１０１ 電子銃
１０２ ステージ
１０３ 半導体ウェーハ
１０４ 偏向器
１０５ 対物レンズ
１０６ ２次電子検出器
１０７、１０９、１１０、１１２ Ａ／Ｄ変換器
１０８ 反射電子検出器
１１１ 光学式カメラ
１１４ 演算処理装置
１１５ メモリ
１１６ 演算処理部
１４１ 電子線
１４２ コンデンサレンズ
２０１ テンプレート
２１０、２２０、２３０ 被探索画像
３０５ マッチング処理選出部Ａ
３０６ マッチング処理選出部Ｂ
３０７ マッチング処理選出部Ｃ
３１１、３１２、３１３ 単一テンプレート尤度算出処理部
３１７ 複数テンプレート統合尤度算出処理部
３１９ 最大統合尤度マッチング候補処理選出部
４００、４３０ 被探索画像
５０４ 単一テンプレート尤度算出処理部
５０５ 統計量算出処理部
５０６ 尤度算出処理部
６００ 半導体パターンの設計データ
６１０ 被探索画像
７０４ 基準候補の選出部
７０５ ポート候補となり得るマッチング候補の選出部
７０６ 設計データでの基準候補に対する配置ベクトルとマッチング結果での基準候補に対する配置ベクトルとのずれ量算出処理部
７０７ 基準候補における複数テンプレート統合尤度算出部
８０４ マッチング処理選出部Ｄ
８１４ マッチング処理選出部Ｅ
８２４ マッチング処理選出部Ｆ
９０１ ＳＥＭ本体
９０２ 制御装置
９０３ 検出器
９０４ 演算処理装置
９０５ 設計データ記憶媒体
９０７ 演算処理部
９０８ メモリ
９１１ レシピ作成部
９２１ マッチング処理部
９３１ パターン測定部
１００１ テンプレート登録部
１０５０ マッチング結果表示部

Claims (16)

1. 半導体デバイスの設計データを利用してウェーハ上に形成されたパターンの画像を被探索画像として取得し、その被探索画像に対してテンプレートマッチングを施す検査装置であって、
   複数のテンプレートを指定するユーザーインターフェースと、
   演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、
   前記被探索画像と前記複数のテンプレートとのマッチング処理を行って、第１のテンプレートに対する第１のマッチング候補群と、第２のテンプレートに対する第２のマッチング候補群を選出し、
   前記第１のテンプレートと前記第１のマッチング候補群の相関値についての第１の統計量に基づいて、第１の単一テンプレート尤度群を算出し、
   前記第２のテンプレートと前記第２のマッチング候補群の相関値についての第２の統計量に基づいて、第２の単一テンプレート尤度群を算出し、
   前記第１及び第２の単一テンプレート尤度群を用いて、前記第１及び第２のマッチング候補群に対する複数テンプレート統合尤度群を算出し、
   当該算出した複数テンプレート統合尤度群を用いて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から複数テンプレート統合尤度が最大又は閾値以上となるマッチング候補を選出する、或いは、
   前記算出した複数テンプレート統合尤度群と閾値との比較結果に基づいて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から特定のマッチング候補を選出する、又は少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群内の適切なマッチング候補の有無を示唆する情報を前記ユーザーインターフェースに出力することを特徴とする検査装置。
2. 請求項１記載の検査装置において、
   前記演算処理装置は、前記選出したマッチング候補のマッチング位置または前記複数テンプレート統合尤度の最大値を前記ユーザーインターフェースに出力することを特徴とする検査装置。
3. 請求項１記載の検査装置において、
   前記被探索画像は複数であることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１記載の検査装置において、
   前記第１及び第２の統計量は、相関値の分布を示す情報であることを特徴とする検査装置。
5. 請求項４記載の検査装置において、
   前記演算処理装置は、最も高い相関値を示した唯一のマッチング候補の相関値が、前記相関値の分布での母集団から離れた値である場合に、当該唯一のマッチング候補の単一テンプレート尤度が、他のマッチング候補の単一テンプレート尤度に比べて高い値となるように、前記第１及び第２の単一テンプレート尤度群をそれぞれ設定することを特徴とする検査装置。
6. 請求項１記載の検査装置において、
   前記ウェーハを搭載するステージ移動機構を備え、
   前記パターンは、座標システムをアライメントするためのアライメント用パターンであって、
   前記演算処理装置は、前記選出したマッチング候補に基づいて、前記ウェーハまたは前記ステージ移動機構の座標システムをアライメントすることを特徴とする検査装置。
7. 請求項１記載の検査装置において、
   前記演算処理装置は、前記設計データに基づく画像上に前記複数のテンプレートをオーバレイ表示した画像を、前記ユーザーインターフェースに出力することを特徴とする検査装置。
8. 請求項３記載の検査装置において、
   前記複数の被探索画像は、前記ユーザーインターフェースからの設定情報に基づいて、前記検査装置の異なる光学条件または異なる検出器で取得した画像であることを特徴とする検査装置。
9. 半導体デバイスの設計データを利用してウェーハ上に形成されたパターンの画像を被探索画像として取得し、その被探索画像に対してテンプレートマッチングを施す検査方法であって、
   前記検査方法は、
   前記被探索画像と複数のテンプレートとのマッチング処理を行って、第１のテンプレートに対する第１のマッチング候補群と、第２のテンプレートに対する第２のマッチング候補群を選出するステップと、
   前記第１のテンプレートと前記第１のマッチング候補群の相関値についての第１の統計量に基づいて、第１の単一テンプレート尤度群を算出するステップと、
   前記第２のテンプレートと前記第２のマッチング候補群の相関値についての第２の統計量に基づいて、第２の単一テンプレート尤度群を算出するステップと、
   前記第１及び第２の単一テンプレート尤度群を用いて、前記第１及び第２のマッチング候補群に対する複数テンプレート統合尤度群を算出するステップと、
   当該算出した複数テンプレート統合尤度群を用いて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から複数テンプレート統合尤度が最大又は閾値以上となるマッチング候補を選出するステップ、或いは、
   前記算出した複数テンプレート統合尤度群と閾値との比較結果に基づいて、少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群の中から特定のマッチング候補を選出する、又は少なくとも前記第１及び第２のマッチング候補群を含む第３のマッチング候補群内の適切なマッチング候補の有無を示唆する情報をユーザーインターフェースに出力するステップ、
   を備えることを特徴とする検査方法。
10. 請求項９記載の検査方法において、
    前記選出したマッチング候補のマッチング位置または前記複数テンプレート統合尤度の最大値を前記ユーザーインターフェースに出力するステップを備えることを特徴とする検査方法。
11. 請求項９記載の検査方法において、
    前記被探索画像は複数であることを特徴とする検査方法。
12. 請求項９記載の検査方法において、
    前記第１及び第２の統計量は、相関値の分布を示す情報であることを特徴とする検査方法。
13. 請求項１２記載の検査方法において、
    最も高い相関値を示した唯一のマッチング候補の相関値が、前記相関値の分布での母集団から離れた値である場合に、当該唯一のマッチング候補の単一テンプレート尤度が、他のマッチング候補の単一テンプレート尤度に比べて高い値となるように、前記第１及び第２の単一テンプレート尤度群をそれぞれ設定するステップを備えることを特徴とする検査方法。
14. 請求項９記載の検査方法において、
    前記パターンは、座標システムをアライメントするためのアライメント用パターンであって、
    前記検査方法は、前記選出したマッチング候補に基づいて、前記ウェーハまたはステージ移動機構の座標システムをアライメントするステップを備えることを特徴とする検査方法。
15. 請求項９記載の検査方法において、
    前記設計データに基づく画像上に前記複数のテンプレートをオーバレイ表示した画像を、前記ユーザーインターフェースに出力するステップを備えることを特徴とする検査方法。
16. 請求項１１記載の検査方法において、
    前記複数の被探索画像は、前記ユーザーインターフェースからの設定情報に基づいて、検査装置の異なる光学条件または異なる検出器で取得した画像であることを特徴とする検査方法。

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