JP2024004674A - パターンマッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークピースの表面の不均一な帯電がパターンマッチングに与える影響を低減させる技術を提供する。【解決手段】本パターンマッチング方法は、複数の検査エリアＡ１～Ａ１０内のそれぞれのパターン密度を設計データから算定し、パターン密度をその数値に従って複数の密度グループＰＧ１～ＰＧ３に分割し、複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡１により生成し、画像上のパターンとＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行し、パターンマッチングの結果に基づいて、複数の検査エリアＡ１～Ａ１０にそれぞれ対応する複数の画像シフト量を算定し、複数の検査エリアＡ１～Ａ１０を、複数の密度グループＰＧ１～ＰＧ３に対応する複数のエリアグループＡＧ１～ＡＧ３に分割し、複数のエリアグループＡＧ１～ＡＧ３にそれぞれ対応する複数の補正量Ｃ１～Ｃ３を算定する。【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハまたはガラス基板などのワークピースの画像上のパターンと、パターンの設計データから作成されたＣＡＤパターンとのパターンマッチングを行う方法に関し、特にワークピースの表面の帯電に起因する画像シフトがパターンマッチングに与える影響を低減させる技術に関する。

ダイ・ツー・データベース方式は、パターンが形成されたワークピース（例えば、ウェーハまたはガラス基板）の画像上のパターンと、パターンの設計データから作成されたＣＡＤパターンとのマッチングを行うパターンマッチング方法である。より具体的には、ダイ・ツー・データベース方式は、検査したいエリアの座標を設計データから取得し、ワークピースが置かれたステージをその座標へ移動させ、ワークピース上のパターンのＳＥＭ画像を電子ビーム照射により生成し、ＳＥＭ画像と設計データから作成されたＣＡＤパターンとを重ね合わせ、ＣＡＤパターンのエッジを起点として設定された範囲でＳＥＭ画像のグレーレベルのプロファイルを作成し、グレーレベルのプロファイルからＳＥＭ画像上のパターンのエッジを決定し、決定されたエッジの位置と、対応するＣＡＤパターンのエッジとのバイアス値が最小になるマッチング位置を決定する。

ダイ・ツー・データベース方式での画像生成中に、ワークピース表面の帯電の影響により電子ビームが曲げられ、その結果、撮像ターゲット位置と実撮像位置がずれることがある。図１０は、ＣＡＤパターンとＳＥＭ画像上のパターンとの位置ずれの一例を示す模式図である。ＣＡＤパターン５０１とＳＥＭ画像上のパターン５０２との位置ずれが大きい場合は、ＣＡＤパターン５０１とＳＥＭ画像上のパターン５０２とのマッチングが失敗することがある。そこで、ＣＡＤパターン５０１とＳＥＭ画像上のパターン５０２をマッチングさせたときのずれ量からＳＥＭ画像のシフト量を求め、次の画像生成のときにステージの位置をシフト量だけ移動することで、撮像ターゲット位置と実撮像位置の差を最小にしている。別の方法では、帯電の影響が大きいと予想される場合は、パターンマッチングの失敗を防止するために、マッチング探索範囲を予め大きく設定しておく。

特開平５－３２４８３６号公報

メモリーセル内など高密度で単純なパターンでは、ワークピース面内の帯電は一様であるため、帯電の影響は大きくはない。したがって、従来技術の補正によりＳＥＭ画像上のパターンとＣＡＤパターンを正しくマッチングさせることができる。しかしながら、ロジックデバイスなどの、パターン密度が大きく異なるワークピースでは、局所的に帯電の影響が大きいことがある。

図１１は、パターン密度が大きいワークピース表面内での帯電を示す模式図であり、図１２は、パターン密度が小さいワークピース表面内での帯電を示す模式図である。ワークピースのパターン面６０１には、絶縁材から構成された絶縁層６０３（例えば、層間絶縁層）と、銅などの金属からなる配線６０５が形成されている。パターン面６０１の画像を生成するとき、電子ビームはパターン面６０１に照射されるので、絶縁層６０３の帯電が起こる。図１１と図１２との比較から分かるように、パターン密度の小さいパターン面６０１では、絶縁層６０３の露出面積が大きく、帯電量が大きい。

このように、パターン面６０１内で局所的に大きな帯電が起こると、上述した従来技術では、実撮像位置が撮像ターゲット位置から大きくずれてマッチングに失敗してしまうことがある。これを回避する為にマッチング位置を探す範囲を広げると、マッチング位置判定の誤りや、適切なマッチング位置を探すための時間が増大し、スループット低下が生じる。

そこで、本発明は、ワークピースの表面の不均一な帯電がパターンマッチングに与える影響を低減させる技術を提供する。

一態様では、ワークピースのパターン面内に複数の検査エリアを設定し、前記複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、前記ワークピースのパターンの設計データから算定し、前記パターン密度をその数値に従って複数の密度グループに分割し、前記複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡により生成し、前記画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行し、前記パターンマッチングの結果に基づいて、前記複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数の画像シフト量を算定し、前記複数の検査エリアを、前記複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割し、各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を算定し、前記複数の密度グループと前記複数の補正量との相関関係を示す相関データを生成する、パターンマッチング方法が提供される。

一態様では、前記パターンマッチング方法は、前記ワークピースの前記パターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、前記目標検査エリア内のパターンの設計データから算定し、前記目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを前記複数の密度グループから選択し、前記選択された密度グループに対応する補正量を用いて、マッチング探索距離を補正し、前記目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡により生成し、前記補正されたマッチング探索距離を用いて、前記目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行することをさらに含む。

一態様では、前記マッチング探索距離を補正する工程は、前記選択された密度グループに対応する補正量を、基準探索距離に加算することで、マッチング探索距離を補正する工程である。
一態様では、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数の補正量を算定する工程は、各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量の平均値と３σを算定し、前記平均値と前記３σとの合計である補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を決定する工程である。

一態様では、ワークピースのパターン面内に複数の検査エリアを設定し、前記複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、前記ワークピースのパターンの設計データから算定し、前記パターン密度をその数値に従って複数の密度グループに分割し、前記複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡により生成し、前記画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行し、前記パターンマッチングの結果に基づいて、前記複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数のＸ方向画像シフト量および複数のＹ方向画像シフト量を算定し、前記複数の検査エリアを、前記複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割し、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＸ方向画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を算定し、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＹ方向画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を算定し、前記複数の密度グループと前記複数のＸ方向補正量との相関関係を示すＸ方向相関データを生成し、前記複数の密度グループと前記複数のＹ方向補正量との相関関係を示すＹ方向相関データを生成する、パターンマッチング方法が提供される。

一態様では、前記パターンマッチング方法は、前記ワークピースの前記パターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、前記目標検査エリア内のパターンの設計データから算定し、前記目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを前記複数の密度グループから選択し、前記選択された密度グループに対応するＸ方向補正量およびＹ方向補正量を決定し、前記検査対象ワークピースを支持する走査電子顕微鏡のワークピースステージを、前記決定されたＸ方向補正量だけＸ方向に移動させ、かつ前記決定されたＹ方向補正量だけＹ方向に移動させることで、前記ワークピースステージの位置を補正し、位置が補正された前記ワークピースステージ上の前記検査対象ワークピースの前記目標検査エリアの画像を前記走査電子顕微鏡により生成し、前記目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行することをさらに含む。

一態様では、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数のＸ方向補正量を算定する工程は、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＸ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、前記Ｘ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＸ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を決定する工程である。
一態様では、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数のＹ方向補正量を算定する工程は、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＹ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、前記Ｙ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＹ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を決定する工程である。

パターンの設計データより得られた目標検査エリアのパターン密度と、帯電に起因するＳＥＭ画像の統計的な画像シフト量との関係に基づいて、目標検査エリアのパターン密度に応じた補正量が決定される。さらに、パターン密度に従ってマッチング探索距離の補正および／またはステージ位置の補正をすることにより、パターンマッチングの精度を向上させ、最小マッチング探索時間でパターンマッチングを完了することが出来る。

画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。 複数の検査エリアの例を示す模式図である。 複数の検査エリアと、これら検査エリアのパターン密度の一例を示すグラフである。 複数の検査エリアと、これら検査エリアにそれぞれ対応する画像シフト量の一例を示すグラフである。 図３に示すパターン密度のグラフと、図４に示す画像シフト量のグラフを重ね合わせたグラフである。 マッチング探索距離の補正量を算定する一実施形態を説明するためのフローチャートである。 マッチング探索距離の補正量を使用してパターンマッチングを実行する一実施形態を説明するためのフローチャートである。 ワークピースステージの位置の補正量を算定する一実施形態を説明するためのフローチャートである。 ワークピースステージのＸ方向補正量とＹ方向補正量を使用してパターンマッチングを実行する一実施形態を説明するためのフローチャートである。 ＣＡＤパターンとＳＥＭ画像上のパターンとの位置ずれの一例を示す模式図である。 パターン密度が大きいワークピース表面内での帯電を示す模式図である。 パターン密度が小さいワークピース表面内での帯電を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。画像生成システムは、ワークピースＷの画像を生成する走査電子顕微鏡１と、走査電子顕微鏡１によって生成された画像を処理する処理システム５を備えている。ワークピースＷの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、マスク、パネル、基板などが挙げられる。

処理システム５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。処理システム５は、プログラムが格納された記憶装置５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置５ｂを備えている。記憶装置５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、処理システム５の具体的構成は本実施形態に限定されない。

処理システム５は、走査電子顕微鏡１に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットまたはローカルネットワークなどの通信ネットワークによって走査電子顕微鏡１に接続されたクラウドサーバであってもよいし、あるいは走査電子顕微鏡１に接続されたネットワーク内に設置されたフォグコンピューティングデバイス（ゲートウェイ、フォグサーバ、ルーターなど）であってもよい。処理システム５は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、処理システム５は、インターネットまたはローカルネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。他の例では、処理システム５は、ネットワークで接続されていない複数のサーバ（コンピュータ）を備えてもよい。

走査電子顕微鏡１は、電子ビームを放出する電子銃１５、電子銃１５から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１６、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１７、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１８、電子ビームを試料の一例であるワークピースＷにフォーカスさせる対物レンズ２０、ワークピースＷを支持するワークピースステージ３１、ワークピースステージ３１を並進移動させるステージ移動装置３５を有する。電子銃１５の構成は特に限定されない。例えば、フィールドエミッタ型電子銃、または半導体フォトカソード型電子銃などが電子銃１５として使用できる。

電子銃１５から放出された電子ビームは集束レンズ１６で集束された後に、Ｘ偏向器１７、Ｙ偏向器１８で偏向されつつ対物レンズ２０により集束されてワークピースＷの表面に照射される。ワークピースＷに電子ビームの一次電子が照射されると、ワークピースＷからは二次電子および反射電子などの電子が放出される。ワークピースＷから放出された電子は電子検出器２６により検出される。電子検出器２６の電子検出信号は、画像取得装置２８に入力され画像に変換される。このようにして、走査電子顕微鏡１は、ワークピースＷの表面の画像を生成する。画像取得装置２８は処理システム５に接続されている。

ステージ移動装置３５は、ワークピースステージ３１をワークピースＷの表面と平行な方向に移動させるように構成されている。より具体的には、ステージ移動装置３５は、ワークピースステージ３１をＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向に移動させるように構成されている。Ｘ方向およびＹ方向は、いずれもワークピースＷの表面と平行な水平方向である。ステージ移動装置３５の動作は、処理システム５によって制御される。

次に、画像生成システムによって実行されるパターンマッチング方法の一実施形態に付いて説明する。
処理システム５は、ワークピースＷのパターン面（パターンが形成された面）内に複数の検査エリアを設定する。各検査エリアの大きさおよび形状は特に限定されない。一例では、各検査エリアは、走査電子顕微鏡１の視野（ＦＯＶ：Field Of View）に相当するエリアであってもよいし、あるいは走査電子顕微鏡１の視野（ＦＯＶ）内の複数のエリアであってもよい。

処理システム５は、複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、ワークピースＷ上のパターンの設計データから算定する。ワークピースＷ上のパターンは、設計データ（ＣＡＤデータともいう）に従って作成されている。ＣＡＤは、コンピュータ支援設計（computer-aided design）の略語である。設計データは、処理システム５の記憶装置５ａ内に予め格納されている。パターン密度は、検査エリアの総面積に対する、検査エリア内のパターンの総面積の割合と定義される。
パターン密度（％）＝検査エリア内のパターンの総面積／検査エリアの総面積 ×１００

図２は、複数の検査エリアの例を示す模式図である。検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３内には、パターンと、非パターン領域が存在する。パターンは金属から構成され、非パターン領域は絶縁材から構成されている。パターンの形状および面積は、通常、検査エリアごとに異なる。したがって、パターン密度も検査エリアごとに異なる。図２では、３つの検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３が示されているが、より多くの検査エリアが１つのワークピースＷのパターン面内に設定される。

処理システム５は、複数の検査エリアの複数のパターン密度を、その数値に従って複数の密度グループに分割する。本実施形態では、複数のパターン密度は、複数のしきい値を用いて分類される。例えば、処理システム５は、複数のパターン密度を、第１しきい値よりも小さい第１密度グループと、第１しきい値と第２しきい値との間の第２密度グループと（第１しきい値＜第２しきい値）、第２しきい値よりも大きい第３密度グループに分割する。複数のしきい値は、０％から１００％までの範囲内の複数の離散値、または０％から１００％までの連続値とすることができる。

図３は、複数の検査エリアと、これら検査エリアのパターン密度の一例を示すグラフである。図３において、縦軸はパターン密度（％）を表し、横軸は検査エリアの番号を表す。図３の例では、第１しきい値Ｔ１と第２しきい値Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）によって、複数の複数のパターン密度は、３つの密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３に分割されている。

次に、処理システム５は、走査電子顕微鏡１に指令を与えて、複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡１により生成させる。複数の検査エリアの複数の画像は、処理システム５の記憶装置５ａ内に格納される。
処理システム５は、各画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行する。ＣＡＤパターンは、ワークピースＷのパターン面上に形成されたパターンの設計データに含まれるパターン設計情報に基づいて処理システム５によって作成された仮想パターンである。パターンマッチングは、ダイ・ツー・データベース方式に従って実行される。

処理システム５は、パターンマッチングの結果に基づいて、複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数の画像シフト量を算定する。画像シフト量は、画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのずれのベクトル量で表される。すなわち、画像シフト量は、ベクトルのＸ成分であるＸ方向のシフト量と、ベクトルのＹ成分であるＹ方向のシフト量の二乗和の平方根で表される。パターンの形状によっては、画像シフト量は、Ｘ方向のシフト量、またはＹ方向のシフト量で表されてもよい。

図４は、複数の検査エリアと、これら検査エリアにそれぞれ対応する画像シフト量の一例を示すグラフである。図４において、縦軸は画像シフト量を表し、横軸は検査エリアの番号を表す。処理システム５は、検査エリアの並び方向に沿った画像シフト量の移動平均値を算出してもよい。一実施形態では、画像シフト量は、画像シフト量の移動平均値であってもよい。

図５は、図３に示すパターン密度のグラフと、図４に示す画像シフト量のグラフを重ね合わせたグラフである。図５において、右側の縦軸は画像シフト量を表し、左側の縦軸はパターン密度を表し、横軸は検査エリアの番号を表す。図５に示す例では、処理システム５は、複数の検査エリアを、複数の密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３に対応する複数のエリアグループＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３に分割する。図５に示す例では、密度グループＤＧ１に属する検査エリアＡ１，Ａ５，Ａ６は、エリアグループＡＧ１に分類され、密度グループＤＧ２に属する検査エリアＡ２，Ａ７，Ａ８は、エリアグループＡＧ２に分類され、密度グループＤＧ３に属する検査エリアＡ３，Ａ４，Ａ９，Ａ１０は、エリアグループＡＧ３に分類される。

処理システム５は、各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量に基づいて、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を算定する。図５に示す例では、処理システム５は、エリアグループＡＧ１に属する検査エリアＡ１，Ａ５，Ａ６に対応する画像シフト量に基づいて、エリアグループＡＧ１に対応する補正量Ｃ１を算定する。画像シフト量は、検査エリアの並び方向に沿った移動平均値であってもよい。補正量Ｃ１は、検査エリアＡ１，Ａ５，Ａ６に対応する画像シフト量の平均値Ａｖ_１に３σを加えた値（すなわち、Ｃ１＝Ａｖ_１＋３σ）である。記号σは標準偏差を表す。

同様に、処理システム５は、エリアグループＡＧ２に属する検査エリアＡ２，Ａ７，Ａ８に対応する画像シフト量に基づいて、エリアグループＡＧ２に対応する補正量Ｃ２（すなわち、Ｃ２＝Ａｖ_２＋３σ）を算定し、エリアグループＡＧ３に属する検査エリアＡ３，Ａ４，Ａ９，Ａ１０に対応する画像シフト量に基づいて、エリアグループＡＧ３に対応する補正量Ｃ３（すなわち、Ｃ３＝Ａｖ_３＋３σ）を算定する。

上述のようにして、補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、エリアグループＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３についてそれぞれ決定される。図５から分かるように、複数のエリアグループＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３は、複数の密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３に対応している。したがって、補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３にそれぞれ対応している。処理システム５は、複数の密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３と複数の補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３との相関関係を示す相関データを生成し、その相関データを記憶装置５ａ内に格納する。相関データは、複数の密度グループと複数の補正量との相関関係を示すテーブルでもよいし、あるいは関係式であってもよい。

次に、上述のようにして求められた補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を用いて、マッチングパターンを実行する一実施形態について説明する。
処理システム５は、検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、目標検査エリア内のパターンの設計データから算定する。目標検査エリア内のパターンの設計データは、処理システム５の記憶装置５ａ内に予め格納されている。

検査対象ワークピースは、複数の密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３と複数の補正量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３との相関関係を示す相関データを生成するために使用された上記ワークピースＷのパターン面と同一構造のパターン面を持つワークピースである。例えば、相関データを生成するために使用された上記ワークピースＷのパターン面が、ゲート構造を有しているのであれば、検査対象ワークピースのパターン面もゲート構造を有する。ワークピースＷと検査対象ワークピースは、同じ表面構造および同じ表面材料を有する。本明細書において、「同じ」とは、完全に同一であることのみならず、技術常識に照らして実質的に同じであることも意味する。

処理システム５は、目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを上記複数の密度グループＤＧ１，ＤＧ２，ＤＧ３から選択する。さらに、処理システム５は、選択された密度グループに対応する補正量を用いて、マッチング探索距離を補正する。例えば、目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループとして、密度グループＤＧ２が選択された場合、処理システム５は、密度グループＤＧ２に対応する補正量Ｃ２を用いて、マッチング探索距離を補正する。

マッチング探索距離は、目標検査エリア内のパターンの設計データから作成されたＣＡＤパターンのエッジからの距離（または範囲）であり、このマッチング探索距離内で画像上のパターンのエッジが探索される。本実施形態によれば、マッチング探索距離は、目標検査エリアのパターン密度に従って補正される。パターン密度は、帯電量に影響するので、言い換えれば、マッチング探索距離は、目標検査エリアの帯電量に従って補正される。

一実施形態では、処理システム５は、選択された密度グループに対応する補正量を、基準探索距離に加算することで、マッチング探索距離を補正する。基準探索距離の例としては、目標検査エリア内のパターンの最大ピッチの半分の値が挙げられる。パターンの最大ピッチの半分の値は、パターンマッチングを成功させることができる最小の距離（範囲）である。一例では、選択された密度グループがＤＧ２であり、補正量がＣ２であり、目標検査エリア内のパターンの最大ピッチをＰＴとすると、補正されたマッチング探索距離は、ＰＴ／２＋Ｃ２として表される。

処理システム５は、目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡１により生成させ、目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡１から取得し、補正されたマッチング探索距離を用いて、目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行する。処理システム５は、補正されたマッチング探索距離内で画像上のエッジを探索するので、パターンマッチングを精度良く且つ最小探索時間で実行することができる。

図６は、上述したマッチング探索距離の補正量を算定する一実施形態を説明するためのフローチャートである。
ステップ１０１では、処理システム５は、ワークピースＷのパターン面内に複数の検査エリアを設定する。検査エリアの数は特に限定されないが、１００個以上の検査エリアが設定されてもよい。
ステップ１０２では、処理システム５は、上記ステップ１０１で設定された複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、ワークピースＷ上のパターンの設計データから算定する。
ステップ１０３では、処理システム５は、上記ステップ１０２で算定された複数のパターン密度をその数値に従って複数の密度グループに分割する。具体的には、処理システム５は、複数のパターン密度を複数のしきい値を用いて複数の密度グループに分割する。

ステップ１０４では、処理システム５は、走査電子顕微鏡１に指令を与えて、上記ステップ１０１で設定された複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡１により生成させる。
ステップ１０５では、処理システム５は、複数の検査エリアの各画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行する。パターンマッチングは、公知の方法に従って実行することができる。
ステップ１０６では、処理システム５は、パターンマッチングの結果に基づいて、複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数の画像シフト量を算定する。

ステップ１０７では、処理システム５は、複数の検査エリアを、上記ステップ１０３で設定された複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割する（図５参照）。
ステップ１０８では、処理システム５は、各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量に基づいて、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を算定する。より具体的には、処理システム５は、各エリアグループ内の画像シフト量の平均値と３σを算定し、平均値と３σとの合計である補正量を各エリアグループについて算定する。画像シフト量は、検査エリアの並び方向に沿った画像シフト量の移動平均値であってもよい。
ステップ１０９では、処理システム５は、複数の密度グループと複数の補正量との相関関係を示す相関データを生成し、記憶装置５ａ内に格納する。

図７は、マッチング探索距離の補正量を使用してパターンマッチングを実行する一実施形態を説明するためのフローチャートである。
ステップ２０１では、処理システム５は、ワークピースＷのパターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、目標検査エリア内のパターンの設計データから算定する。
ステップ２０２では、処理システム５は、目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを、上記ステップ１０３で決定された複数の密度グループから選択する。

ステップ２０３では、処理システム５は、上記ステップ２０２で選択された密度グループに対応する補正量を用いて、マッチング探索距離を補正する。選択された密度グループに対応する補正量は、上記ステップ１０９で生成された相関データから一意に決定される。
ステップ２０４では、処理システム５は、走査電子顕微鏡１に指令を与えて、目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡１により生成させる。
ステップ２０５では、処理システム５は、目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡１から取得し、上記ステップ２０３で補正されたマッチング探索距離を用いて、目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行する。

次に、パターンマッチングの他の実施形態について、図８および図９を参照して説明する。この実施形態では、処理システム５は、マッチング探索距離を補正することに代えて、図１に示すワークピースステージ３１の位置を補正することで、目標検査エリアの画像シフト自体を低減させる。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図７を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図８は、ワークピースステージ３１の位置の補正量を算定する一実施形態を説明するためのフローチャートである。図８のステップ３０１～３０５は、図６のステップ１０１～１０５と同じであるので、その重複する説明を省略する。
ステップ３０６では、処理システム５は、ステップ３０５でのパターンマッチングの結果に基づいて、複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数のＸ方向画像シフト量および複数のＹ方向画像シフト量を算定する。Ｘ方向画像シフト量は、Ｘ方向における画像シフト量であり、Ｙ方向画像シフト量は、Ｘ方向に垂直なＹ方向における画像シフト量である。
ステップ３０７では、処理システム５は、複数の検査エリアを、ステップ３０３で設定された複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割する（図５参照）。

ステップ３０８では、処理システム５は、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＸ方向画像シフト量に基づいて、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を算定する。より具体的には、処理システム５は、各エリアグループ内のＸ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、Ｘ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＸ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を決定する。Ｘ方向画像シフト量は、検査エリアの並び方向に沿ったＸ方向画像シフト量の移動平均値であってもよい。

ステップ３０９では、処理システム５は、各エリアグループに属する検査エリアに対応するＹ方向画像シフト量に基づいて、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を算定する。より具体的には、処理システム５は、各エリアグループ内のＹ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、Ｙ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＹ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を決定する。Ｙ方向画像シフト量は、検査エリアの並び方向に沿ったＹ方向画像シフト量の移動平均値であってもよい。

上記ステップ３０８は、上記ステップ３０９の後に行われてもよいし、あるいは上記ステップ３０９と同時に行われてもよい。
ステップ３１０では、処理システム５は、複数の密度グループと複数のＸ方向補正量との相関関係を示すＸ方向相関データを生成し、複数の密度グループと複数のＹ方向補正量との相関関係を示すＹ方向相関データを生成し、Ｘ方向相関データおよびＹ方向相関データを記憶装置５ａ内に格納する。

図９は、ワークピースステージ３１のＸ方向補正量とＹ方向補正量を使用してパターンマッチングを実行する一実施形態を説明するためのフローチャートである。
ステップ４０１では、処理システム５は、ワークピースＷのパターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、目標検査エリア内のパターンの設計データから算定する。
ステップ４０２では、処理システム５は、目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを、上記ステップ３０３で決定された複数の密度グループから選択する。

ステップ４０３では、処理システム５は、上記ステップ４０２で選択された密度グループに対応するＸ方向補正量およびＹ方向補正量を決定する。Ｘ方向補正量は、Ｘ方向相関データから一意に決定され、Ｙ方向補正量は、Ｙ方向相関データから一意に決定される。
ステップ４０４では、処理システム５は、走査電子顕微鏡１に指令を与えて、検査対象ワークピースを支持する走査電子顕微鏡１のワークピースステージ３１を、決定されたＸ方向補正量だけＸ方向に移動させ、かつ決定されたＹ方向補正量だけＹ方向に移動させることで、ワークピースステージ３１の位置を補正する。Ｘ方向補正量またはＹ方向補正量のいずれかが０の場合もある。

ステップ４０５では、処理システム５は、走査電子顕微鏡１に指令を与えて、位置が補正されたワークピースステージ３１上の検査対象ワークピースの目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡１により生成させる。
ステップ４０６では、処理システム５は、目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行する。
本実施形態によれば、ワークピースステージ３１の位置がパターン密度に基づいて補正されるので、目標検査エリアの画像シフト自体が低減される。結果として、パターンマッチングの精度が向上し、且つ最小の探索時間でパターンマッチングが実行される。

図６および図７のフローチャートを参照して説明した実施形態と、図８および図９のフローチャートを参照して説明した実施形態は、組み合わせてもよい。すなわち、目標検査エリアのパターン密度に従って、マッチング探索距離およびワークピースステージ３１の位置の両方を補正してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 走査電子顕微鏡
５ 処理システム
１５ 電子銃
１６ 集束レンズ
１７ Ｘ偏向器
１８ Ｙ偏向器
２０ 対物レンズ
２６ 電子検出器
２８ 画像取得装置
３１ ワークピースステージ
３５ ステージ移動装置

Claims (8)

1. ワークピースのパターン面内に複数の検査エリアを設定し、
   前記複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、前記ワークピースのパターンの設計データから算定し、
   前記パターン密度をその数値に従って複数の密度グループに分割し、
   前記複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡により生成し、
   前記画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行し、
   前記パターンマッチングの結果に基づいて、前記複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数の画像シフト量を算定し、
   前記複数の検査エリアを、前記複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割し、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を算定し、
   前記複数の密度グループと前記複数の補正量との相関関係を示す相関データを生成する、パターンマッチング方法。
2. 前記ワークピースの前記パターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、前記目標検査エリア内のパターンの設計データから算定し、
   前記目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを前記複数の密度グループから選択し、
   前記選択された密度グループに対応する補正量を用いて、マッチング探索距離を補正し、
   前記目標検査エリアの画像を走査電子顕微鏡により生成し、
   前記補正されたマッチング探索距離を用いて、前記目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行することをさらに含む、請求項１に記載のパターンマッチング方法。
3. 前記マッチング探索距離を補正する工程は、前記選択された密度グループに対応する補正量を、基準探索距離に加算することで、マッチング探索距離を補正する工程である、請求項２に記載のパターンマッチング方法。
4. 前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数の補正量を算定する工程は、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応する画像シフト量の平均値と３σを算定し、
   前記平均値と前記３σとの合計である補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数の補正量を決定する工程である、請求項１に記載のパターンマッチング方法。
5. ワークピースのパターン面内に複数の検査エリアを設定し、
   前記複数の検査エリア内のそれぞれのパターン密度を、前記ワークピースのパターンの設計データから算定し、
   前記パターン密度をその数値に従って複数の密度グループに分割し、
   前記複数の検査エリアのそれぞれの画像を走査電子顕微鏡により生成し、
   前記画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行し、
   前記パターンマッチングの結果に基づいて、前記複数の検査エリアにそれぞれ対応する複数のＸ方向画像シフト量および複数のＹ方向画像シフト量を算定し、
   前記複数の検査エリアを、前記複数の密度グループに対応する複数のエリアグループに分割し、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応するＸ方向画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を算定し、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応するＹ方向画像シフト量に基づいて、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を算定し、
   前記複数の密度グループと前記複数のＸ方向補正量との相関関係を示すＸ方向相関データを生成し、
   前記複数の密度グループと前記複数のＹ方向補正量との相関関係を示すＹ方向相関データを生成する、パターンマッチング方法。
6. 前記ワークピースの前記パターン面と同一構造のパターン面を持つ検査対象ワークピース上の目標検査エリアのパターン密度を、前記目標検査エリア内のパターンの設計データから算定し、
   前記目標検査エリアのパターン密度が属する密度グループを前記複数の密度グループから選択し、
   前記選択された密度グループに対応するＸ方向補正量およびＹ方向補正量を決定し、
   前記検査対象ワークピースを支持する走査電子顕微鏡のワークピースステージを、前記決定されたＸ方向補正量だけＸ方向に移動させ、かつ前記決定されたＹ方向補正量だけＹ方向に移動させることで、前記ワークピースステージの位置を補正し、
   位置が補正された前記ワークピースステージ上の前記検査対象ワークピースの前記目標検査エリアの画像を前記走査電子顕微鏡により生成し、
   前記目標検査エリアの画像上のパターンと、対応するＣＡＤパターンとのパターンマッチングを実行することをさらに含む、請求項５に記載のパターンマッチング方法。
7. 前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数のＸ方向補正量を算定する工程は、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応するＸ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、
   前記Ｘ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＸ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＸ方向補正量を決定する工程である、請求項５に記載のパターンマッチング方法。
8. 前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する前記複数のＹ方向補正量を算定する工程は、
   各エリアグループに属する検査エリアに対応するＹ方向画像シフト量の平均値と３σを算定し、
   前記Ｙ方向画像シフト量の平均値と３σとの合計であるＹ方向補正量を各エリアグループについて算定することで、前記複数のエリアグループにそれぞれ対応する複数のＹ方向補正量を決定する工程である、請求項５に記載のパターンマッチング方法。

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