JP5144415B2 - 欠陥レビュー装置、欠陥レビュー方法及び欠陥レビュー実行プログラム - Google Patents

Description

本発明は、検査画像に基づいて欠陥のレビューを行う欠陥レビュー装置、欠陥レビュー方法及び欠陥レビュー実行プログラムに関する。

半導体デバイスやディスプレイなどでは、微細なパターンが形成されている。パターンは微細化することで、チップ面積が縮小して製造コストが低減できるだけでなく、半導体デバイス等の性能を向上させることができる。このため、パターンの一層の微細化が図られている。

パターンの微細化が進むことで、サイズの小さい異物などの欠陥が、半導体デバイス等での動作不良の原因になっている。また、微細化に伴うパターンの集積度の向上により、検査に要する時間が増加しているが、製造コストを上昇させるので、検査に要する時間の短縮が求められている。

一般に、半導体デバイス等の欠陥としては、断線、短絡、異物、電位コントラス欠陥等が発生する。これらの欠陥を検査する手順としては、まず、半導体ウェハ等の基板を外観検査装置もしくは異物検査装置などを用いて、基板上の欠陥と考えられるものが存在する位置（これを欠陥候補座標と呼ぶ）を検出する。次に、欠陥レビュー装置を用いて、欠陥候補座標に焦点を合わせて高い倍率で撮像し検査画像を取得する。この検査画像に基づいて、レビューと呼ぶ欠陥の検出と観察を行い、欠陥の発生した要因を分析し、要因別に欠陥（候補座標）を分類する。

欠陥候補座標から欠陥の検出をする方法としては、ダイ比較と呼ばれる方法がある。隣接するチップ（ダイ）内の欠陥候補座標と同じ位置を撮像して参照画像とした後、検査するチップ（ダイ）内の欠陥候補座標の位置を撮像して検査画像とする。参照画像と検査画像の画素値の差分画像を作成して差分の大きい座標を、欠陥の位置する欠陥座標に決定することで、欠陥を検出している。

そして、参照画像の代わりに半導体デバイス等の設計データに基づいた設計パターンと、実パターンの比較により欠陥を検出することが考案されている（例えば、特許文献１参照）。設計パターンと実パターンのエッジ部を取り出して、互いに対応付けできないエッジ部を欠陥とする方法が知られている。
また、実パターンの形状変化を評価することを目的として、実パターンと設計パターンの距離画像を生成し、これらの距離画像に基づいて検査画像の形状部分の設計パターンから求められた許容範囲を加味した形状との一致度の算出及び位置合わせを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
特許第３５２４８５３号公報 特開２００６−２７５９５２号公報 特開２００７−３０５１１８号公報

前記欠陥座標と前記欠陥候補座標とは、原理的には同じ欠陥の座標であるので一致するべきものであるが、欠陥候補座標は広い範囲における有効桁数の少ない座標であるのに対し、欠陥座標は狭い範囲における有効桁数の多い座標であるので、欠陥座標と欠陥候補座標とでは差が生じる。具体的には、欠陥候補座標において、高倍率で検査画像を撮像しても、検査画像上の欠陥候補座標には欠陥が撮影されていない場合がある。このため、欠陥の特定に時間を要してしまう場合があった。

そこで、本発明の課題は、欠陥及び欠陥座標の特定が可能な欠陥レビュー装置、欠陥レビュー方法及び欠陥レビュー実行プログラムを提供することにある。

前記課題を解決した本発明は、検査画像に基づいて、実パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離検査画像を生成し、前記実パターンに対応する設計パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離設計画像を生成し、対応画素毎に、前記距離設計画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値と前記距離検査画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値との差分を設定した距離差分画像を生成し、前記距離差分画像に基づいて、欠陥が発生している欠陥座標を特定する欠陥レビュー装置、欠陥レビュー方法及び欠陥レビュー実行プログラムであることを特徴としている。

本発明によれば、欠陥及び欠陥座標の特定が可能な欠陥レビュー装置、欠陥レビュー方法及び欠陥レビュー実行プログラムを提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置１のブロック図を示す。欠陥レビュー装置１は、半導体デバイスやディスプレイ等に形成されている実パターンを撮影した検査画像を記憶している検査画像データ記憶部２と、その実パターンに対応し、その実パターンの製造の元になった設計データを記憶する設計データ記憶部３とを有している。なお、設計データ記憶部３は、半導体デバイス等の全体の設計データを有していてもよく、実パターンと関係付けられる欠陥候補座標に基づいて、欠陥候補座標及びその周辺に位置する設計データを切り出して、実パターンに対応する設計データとすることができる。

また、欠陥レビュー装置１は、距離検査画像生成部５と、距離設計画像生成部６と、距離差分画像生成部９と、欠陥座標特定部１０と、表示制御部１１とを有している。距離検査画像生成部５は、検査画像に基づいて、実パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定する。距離設計画像生成部６は、前記実パターンに対応する設計データを図形化した設計パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離設計画像を生成する。距離差分画像生成部９は、画素毎に、前記距離設計画像と前記距離検査画像の前記距離値の差分を設定した距離差分画像を生成する。欠陥座標特定部１０は、前記距離差分画像に基づいて、欠陥が発生している欠陥座標３３を特定する。表示制御部１１は、前記検査画像及び又は前記設計パターンの画像に、前記距離差分画像及び又は前記欠陥座標３３を重ねて、図示を省略した表示装置に表示する。

また、欠陥レビュー装置１は、前記距離設計画像の同一距離値の連続した画素、いわゆる等高線上の画素に対応する、前記検査画像における画素の画素値を抽出する等高線上画素値抽出部８を有している。そして、前記欠陥座標特定部１０は、抽出した前記画素値に基づいて、前記欠陥座標３３を特定する。

また、欠陥レビュー装置１は、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４と、加算部７とを有している。ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４は、前記検査画像に基づいて、他の実パターンに比べて電位コントラストに差異の有る実パターンに対応する画素を抽出し、抽出した前記画素に所定の距離値を設定したＶＣ欠陥距離検査画像を生成する。加算部７は、画素毎に、前記距離検査画像の距離値に、前記ＶＣ欠陥距離検査画像の前記距離値を加算し前記距離検査画像を更新する。なお、画像を処理する際には、例えば、画素４つを１つにまとめて低解像度化したり、１つの画素を４分割して高解像度化したりしてもよい。

図２に、本発明の実施形態に係る欠陥レビュー方法のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１で、距離検査画像生成部５が、検査画像を検査画像データ記憶部２から読み出し、検査画像に基づいて２値化検査画像を生成する。なお、検査画像は、後記する欠陥候補座標に基づいて、欠陥レビュー装置１に備えられた後記する電子顕微鏡によって欠陥候補座標及びその周辺を撮影したものである。検査画像には、半導体デバイス等の回路パターン（実パターン）が撮影されることになる。

ステップＳ２で、距離検査画像生成部５が、距離検査画像の初期化として、距離検査画像の全ての画素に初期値を設定する。

ステップＳ３で、距離検査画像生成部５が、２値化検査画像に基づいて、実パターンの輪郭を距離検査画像に設定する。具体的には、距離検査画像の輪郭に位置する画素に距離値として基準距離値を設定する。

ステップＳ４で、距離検査画像生成部５が、基準距離値に基づいて、距離検査画像の残りの全ての画素に距離値を設定する。距離値は、基準距離値の設定されている画素から対象の画素まで輪郭の法線方向に何画素隔たっているかを示すことを基本とし、実パターンの内部の画素には、輪郭からの画素数（距離）を基準距離値に加算した値を距離値に設定し、実パターンの外部の画素には、輪郭からの画素数（距離）を基準距離値から減算した値を距離値に設定する。

ステップＳ５で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、２次電子画像の検査画像を検査画像データ記憶部２から読み出し、検査画像に基づいてＶＣ欠陥２値化検査画像を生成する。

ステップＳ６で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、ＶＣ欠陥距離検査画像の初期化として、ＶＣ欠陥距離検査画像の全ての画素に初期値を設定する。

ステップＳ７で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、ＶＣ欠陥２値化検査画像に基づいて、ＶＣ欠陥距離検査画像において他の実パターンに比べて電位コントラストに差異の有る実パターン（ＶＣ欠陥）に対応する画素を抽出する。

ステップＳ８で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、抽出された画素に所定の距離値（後記される差分２値化閾値以上に設定される）を設定する。なお、ステップＳ５からステップＳ８は、図２に示すように、ステップＳ１からステップＳ４と並行して実施することができるだけでなく、どちらかを先行して行ってもよい。

ステップＳ９で、加算部７が、検査画像に基づいて、距離検査画像とＶＣ欠陥距離検査画像との位置合わせを行う。

ステップＳ１０で、加算部７が、距離検査画像の画素毎の距離値に、ＶＣ欠陥距離検査画像の対応する画素の距離値を和算（加算）し、距離検査画像を更新（補正）する。なお、ステップＳ５からステップＳ１０は省くことができる。省いた場合は、ステップＳ４からステップＳ１１に進めばよい。

次に、ステップＳ１１で、距離設計画像生成部６が、検査画像で撮影された実パターンに対応する設計データを設計データ記憶部３から読み出し、読み出した設計データを図形化して、設計パターン、さらには設計パターン画像を生成する。

なお、生成した設計パターンが光近接効果補正を含んでいる場合は、このステップＳ１１において、光近接効果補正を除去してもよいが、後記するステップＳ１５において、光近接効果補正を除去してもよい。ステップＳ１１において光近接効果補正を除去するのであれば、従来用いられる設計パターンの縮小・拡大により容易に光近接効果補正を除去することができる。

ステップＳ１２で、距離設計画像生成部６が、距離設計画像の初期化として、距離設計画像の全ての画素に初期値を設定する。

ステップＳ１３で、距離設計画像生成部６が、設計パターン画像又は２値化設計画像に基づいて、設計パターンの輪郭を距離設計画像に設定する。具体的には、距離設計画像の輪郭に位置する画素に距離値として基準距離値を設定する。なお、ステップＳ１３で設定する基準距離値は、前記ステップＳ３で設定する基準距離値と等しくなるように設定する。

ステップＳ１４で、距離設計画像生成部６が、基準距離値に基づいて、ステップＳ４と同様に、距離設計画像の残りの全ての画素に距離値を設定する。

ステップＳ１５で、距離設計画像生成部６が、詳細は後記するが、距離設計画像から光近接効果補正を除去する。

ステップＳ１６で、距離差分画像生成部９が、詳細は後記するが、距離設計画像と距離検査画像との位置合わせを行う。

ステップＳ１７で、距離差分画像生成部９が、距離設計画像と距離検査画像との対応する画素毎の距離値の差分を算出し、距離差分画像を生成する。

ステップＳ１８で、欠陥座標特定部１０が、距離差分画像に基づいて、欠陥が検査画像内のどの位置にあるのかを特定する。すなわち、欠陥座標３３を特定する。また、詳細は後記するが、欠陥座標特定部１０と等高線上画素値抽出部８とにより、距離差分画像を用いずに、検査画像を用いて、欠陥座標３３を特定することもできる。

ステップＳ１９で、表示制御部１１が、検査画像及び又は設計パターン画像に、距離差分画像及び又は欠陥座標３３を重ねた画像を、表示装置に表示する。

図３に、本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置１の構成図を示す。欠陥レビュー装置１は、欠陥レビュー実行プログラムの記憶された欠陥レビュー実行プログラム記憶部１６と、ＣＰＵ１４と、ＲＡＭ１５とを有する。ＣＰＵ１４を介して、欠陥レビュー実行プログラムが、欠陥レビュー実行プログラム記憶部１６からＲＡＭ１５へ読み出されることにより、ＣＰＵ１４で欠陥レビュー実行プログラムの実行が可能になる。ＣＰＵ１４で欠陥レビュー実行プログラムが実行されることにより、ＣＰＵ１４を、前記ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４、距離検査画像生成部５、距離設計画像生成部６、加算部７、等高線上画素値抽出部８、距離差分画像生成部９、欠陥座標特定部１０として機能させることができる。

また、欠陥レビュー装置１は、前記表示装置１７と、表示装置１７を制御する前記表示制御部１１と、前記検査画像データ記憶部２と、設計データ記憶部３と、Ｉ／Ｏデバイス１８を有している。Ｉ／Ｏデバイス１８は、オペレータによる欠陥レビュー装置１の操作をＧＵＩによってサポートする。

また、欠陥レビュー装置１は、電子顕微鏡１２を有し、通信制御部１３によって、電子顕微鏡１２で撮影された検査画像を、検査画像データ記憶部２に記憶させることができる。また、通信制御部１３は、外部装置、具体的には、外観検査装置もしくは異物検査装置に接続し、外観検査装置等によって欠陥が発生していると判定された欠陥候補座標を、外観検査装置等から受信する。電子顕微鏡１２は、この欠陥候補座標を含めた周囲を撮影して、検査画像を取得する。また、バス１９は、図３に示すように、通信制御部１３や、ＣＰＵ１４や、欠陥レビュー実行プログラム記憶部１６等と接続し、相互に通信を行っている。

図４に、本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置１の外観図を示す。欠陥レビュー装置１は、外観的には、電子顕微鏡１２と、この電子顕微鏡１２に接続されているコンピュータ２２とで構成されている。コンピュータ２２は、前記表示装置１７と、コンピュータ本体２１と、前記Ｉ／Ｏデバイス１８として機能するキーボード１８ａとマウス１８ｂとを有している。コンピュータ本体２１は、図３に示す通信制御部１３、ＣＰＵ１４、ＲＡＭ１５、欠陥レビュー実行プログラム記憶部１６、表示制御部１１、検査画像データ記憶部２、設計データ記憶部３、バス１９を有している。

図５に、本発明の実施形態に係る欠陥レビューシステム２３の構成図を示す。欠陥レビューシステム２３は、欠陥レビュー装置１と、ネットワーク２５で欠陥レビュー装置１に接続する設計データサーバ２４を有している。設計データサーバ２４が設計データ記憶部３を有することで、欠陥レビュー装置１（コンピュータ２２）は設計データ記憶部３を持たなくてすむ。

（実施例１）
図６に、実施例１で説明する欠陥レビュー方法を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置１のブロック図を示す。図６と図１を比較すると、実施例１では、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４、加算部７、等高線上画素値抽出部８は使用しない。

図７を用いて、実施例１の欠陥レビュー方法の概略を説明する。図７（ａ）は設計パターン画像２６の一例であり、図７（ｂ）は距離設計画像２７の一例であり、図７（ｃ）は検査画像２８の一例であり、図７（ｄ）は距離検査画像２９の一例であり、図７（ｅ）は距離差分画像３０の一例であり、図７（ｆ）は欠陥座標３３を抽出する距離２値化画像３２の一例である。

まず、実施例１の欠陥レビュー方法では、図７（ｃ）の検査画像２８に基づいて、図７（ｄ）の距離検査画像２９が生成される。図７（ｃ）に示すように、検査画像２８には、半導体デバイス等の回路パターンになる実パターン２８ａと、実パターン２８ａの設けられていない背景２８ｃとが撮影されている。実パターン２８ａと背景２８ｃの間には、明るく撮影されるホワイトバンド２８ｄが存在している。実パターン２８ａと背景２８ｃとは高さが異なるため、実パターン２８ａと背景２８ｃとの間には傾斜面が形成され、その傾斜面がホワイトバンド２８ｄとして白く撮影される。ホワイトバンド２８ｄに沿って、実パターン２８ａの輪郭を設定することができる。また、この検査画像２８には、欠陥２８ｂが撮影されている。この検査画像２８では、欠陥２８ｂを容易に見つけることができるが、実際には、実パターン２８ａの形状が複雑であったり、欠陥２８ｂがもっと小さく撮影されていたりするので、オペレータは一見しただけでは、検査画像２８の中から欠陥２８ｂを見つけることはできない。

図７（ｄ）は、前記のとおり距離検査画像２９を示している。図７（ｄ）の距離検査画像２９を、図７（ｃ）の検査画像２８と見比べる。検査画像２８のホワイトバンド２８ｄの位置に対応して、距離検査画像２９では、前記基準距離値が画素に設定された基準距離値の領域２９ａが配置されている。基準距離値の領域２９ａの内側には、＋１距離値の領域２９ｂが設けられ、＋１距離値の領域２９ｂの内側には、＋２距離値の領域２９ｃが設けられている。基準距離値の領域２９ａの外側には、−１距離値の領域２９ｄが設けられ、−１距離値の領域２９ｄの外側には、−２距離値の領域２９ｅが設けられ、−２距離値の領域２９ｅの外側には、−３距離値の領域２９ｆが設けられている。

図８を用いて、検査画像２８に基づいて、距離検査画像２９を生成する方法を、詳細に説明する。図８（ａ）に、検査画像２８の一例を示す。図８（ａ）では、理解を容易にするために、欠陥は撮影されていない。図２のステップＳ１に先立って、距離検査画像生成部５（図１参照）は、図８（ｂ）に示すような検査画像２８の画素毎の画素値の度数（画素数）分布を作成する。度数分布のピーク３４は、実パターン２８ａに対応し、ピーク３５は背景２８ｃに対応する。ピーク３４とピーク３５の間の画素数が概ね極小値となる画素値を、２値化閾値３６に設定する。なお、画素値は、具体的には、画素の明度等に相当している。

図８（ｃ）に示すように、ステップＳ１で、距離検査画像生成部５は、２値化閾値３６を用いて、２値化検査画像３７を生成する。具体的には、明度が２値化閾値３６を越えない画素にはゼロを設定し、明度が２値化閾値３６を越える画素には１を設定して、画素を２値化する。画素の画素値を、実パターン部３７ａの白の値と、背景部３７ｂの黒の値の２値に分けることができる。実パターン部３７ａと背景部３７ｂの境界を実パターン２８ａの輪郭とすることで、一意に輪郭を設定することができる。

ステップＳ２で、距離検査画像生成部５が、距離検査画像２９の初期化として、距離検査画像２９の全ての画素に初期値ゼロを設定する。

図８（ｄ）に示すように、ステップＳ３で、距離検査画像生成部５が、２値化検査画像３７に基づいて、実パターン２８ａの輪郭を距離検査画像２９に設定する。具体的には、距離検査画像２９の前記輪郭に位置する画素に距離値として基準距離値Ａを設定する。基準距離値Ａが設定された一連の画素によって、前記基準距離値の領域２９ａが生成される。

ステップＳ４で、距離検査画像生成部５が、基準距離値Ａに基づいて、距離検査画像２９の残りの全ての画素に距離値を設定する。図８（ｅ）に示すように、基準距離値Ａの領域２９ａの内側に隣接する画素には、＋１距離値Ｂの領域２９ｂが設けられ、＋１距離値Ｂの領域２９ｂの内側に隣接する画素には、＋２距離値Ｃの領域２９ｃが設けられる。図８（ｆ）に示すように、基準距離値Ａの領域２９ａの外側に隣接する画素には、−１距離値Ｄの領域２９ｄが設けられ、−１距離値Ｄの領域２９ｄの外側に隣接する画素には、−２距離値Ｅの領域２９ｅが設けられ、−２距離値Ｅの領域２９ｅの外側に隣接する画素には、−３距離値Ｆの領域２９ｆが設けられる。

次に、図７の実施例１の欠陥レビュー方法に戻り、図７（ａ）の設計パターン画像２６に基づいて、図７（ｂ）の距離設計画像２７が生成される過程を説明する。図７（ａ）に示すように、ステップＳ１１において設計データから作成される設計パターン画像２６は、設計パターン２６ａと背景２６ｃとが、輪郭２６ｂによって区画されている。

ステップＳ１２で、距離設計画像生成部６が、ステップＳ２と同様に、距離設計画像２７の初期化として、距離設計画像２７の全ての画素に初期値ゼロを設定する。

ステップＳ１３で、距離設計画像生成部６が、ステップＳ３と同様に、設計パターン２６ａの輪郭２６ｂを距離設計画像２７に設定する。具体的には、距離設計画像２７の輪郭２６ｂに位置する画素に距離値として基準距離値Ａ（図８（ｄ）参照）を設定する。

図７（ｂ）に示すように、ステップＳ１４で、距離設計画像生成部６が、ステップＳ４と同様に、距離設計画像２７の残りの全ての画素に距離値を設定する。基準距離値の領域２７ａの内側に隣接する画素には、＋１距離値の領域２７ｂを設け、＋１距離値の領域２７ｂの内側に隣接する画素には、＋２距離値の領域２７ｃを設ける。基準距離値の領域２７ａの外側に隣接する画素には、−１距離値の領域２７ｄを設け、−１距離値の領域２７ｄの外側に隣接する画素には、−２距離値の領域２７ｅを設け、−２距離値の領域２７ｅの外側に隣接する画素には、−３距離値の領域２７ｆを設ける。

次に、図７（ｅ）に示すように、ステップＳ１７で、距離差分画像生成部９が、距離設計画像２７（図７（ｂ）参照）と距離検査画像２９（図７（ｄ）参照）との対応する画素毎の距離値の差分を算出し、距離差分画像３０を生成する。距離差分画像３０には、＋１距離値の領域３０ｂと、＋１距離値の領域３０ｂの内側に隣接する画素に＋２距離値の領域３０ｃとが生成され、これらが欠陥パターン３１を表す。欠陥パターン３１でない所は、基準距離値の領域３０ａになる。

ステップＳ１８で、欠陥座標特定部１０が、距離差分画像３０に基づいて、欠陥座標３３を特定するのであるが、そのためにまず、距離差分画像３０から最大の差分の距離値を抽出する。差分２値化閾値を、抽出した差分の距離値以下の値に設定する。距離差分画像３０を差分２値化閾値を用いて２値化し、図７（ｆ）に示すような、欠陥像を顕在化した距離２値化画像３２を生成する。欠陥像の、例えば中心の、座標を算出して、欠陥座標３３とする。前記で、欠陥座標３３の特定が完了する。

図９に、実施例１で説明する欠陥レビュー方法において、欠陥レビュー装置１（図３参照）の表示装置１７に表示される表示画面３８を示す。ステップＳ１９で、表示制御部１１が、表示装置１７の表示画面３８の左下に検査画像２８を、左上に設計パターン画像２６を表示する。さらに、表示制御部１１は、欠陥座標３３の数値を、欠陥座標の数値表示領域３８ａ（表示画面３８の右下）に表示する。 表示制御部１１は、また、図９に示すように、検査画像２８に、欠陥座標３３を重ねた画像を、表示画面３８の右上に表示する。なお、欠陥座標３３に替えて、距離差分画像３０（図７（ｅ）参照）を重ねてもよい。また、図１０に示すように、設計パターン画像２６に、欠陥座標３３を重ねた画像を、表示画面３８に表示してもよい。これらの表示画面によれば、オペレータは、容易に、欠陥座標３３を特定することができる。

（実施例２）
図１１に、実施例２で説明する欠陥レビュー方法（実施例１に、ＶＣ欠陥検出（図２のステップＳ５からステップＳ１０）を追加した欠陥レビュー方法）を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置１のブロック図を示す。実施例２では、実施例１に比較して、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４と、加算部７とが加わり、図１の等高線上画素値抽出部８は使用しない。

図１２を用いて、実施例２の欠陥レビュー方法における実施例１からの追加の内容（ＶＣ欠陥距離検査画像の生成等を説明する。図１２（ａ）は反射電子像としてＶＣ欠陥の生じている実パターン４１と、ＶＣ欠陥の生じていない実パターン４２とが撮影されている検査画像２８の一例であり、図１２（ｂ）は２次電子像としてＶＣ欠陥の生じている実パターン４３と、ＶＣ欠陥の生じていない実パターン４４が撮影されている検査画像２８の一例である。図１２（ａ）の反射電子像ではＶＣ欠陥の有無を判別できないが、図１２（ｂ）の２次電子像ではＶＣ欠陥の有無を判別することができる。そこで、図２のステップＳ５に先立って、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、図１２（ｂ）の２次電子像の検査画像２８を検査画像データ記憶部２から読み出す。ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４は、図１２（ｃ）に示すような検査画像２８の画素毎の画素値の度数（画素数）分布を作成する。度数分布のピーク３４は、実パターン４３、４４に対応し、ピーク３５は実パターン４３、４４ではない背景に対応する。ピーク３４より画素値が大きい（すなわち画素が明るい（白い））画素値を、２値化閾値３９に設定する。

図１２（ｄ）に示すように、ステップＳ５で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４は、２値化閾値３９を用いて、ＶＣ欠陥２値化検査画像４７を生成する。画素の画素値を、ＶＣ欠陥パターン４５の白の値と、それ以外の領域の黒の値の２値に分けることができる。拡大ウィンドウ４６を拡大して、画素を強調して模式的に記載したＶＣ欠陥２値化検査画像４７を図１２（ｅ）に示す。

ステップＳ６で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、ＶＣ欠陥距離検査画像４８の初期化として、ＶＣ欠陥距離検査画像４８の全ての画素に初期値ゼロを設定する。

ステップＳ７で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、ＶＣ欠陥２値化検査画像４７に基づいて、ＶＣ欠陥距離検査画像４８において他の実パターンに比べて電位コントラストに差異の有る実パターン４３（ＶＣ欠陥パターン４５）に対応する画素を抽出する。

図１２（ｆ）に示すように、ステップＳ８で、ＶＣ欠陥距離検査画像生成部４が、抽出された画素に所定の距離値４９として「８」を設定する。なお、所定の距離値４９は、ステップＳ１８で説明した前記差分２値化閾値以上に設定する。

ステップＳ９で、加算部７が、検査画像２８に基づいて、距離検査画像２９（図８（ｆ）参照）とＶＣ欠陥距離検査画像４８との位置合わせを行う。

ステップＳ１０で、加算部７が、距離検査画像２９の画素毎の距離値に、ＶＣ欠陥距離検査画像４８の対応する画素の距離値を和算（加算）し、距離検査画像２９を更新（補正）する。以下の手順は、実施例１のステップＳ１１以下の手順と同様に行うことができる。

（実施例３）
図１３に、実施例３で説明する欠陥レビュー方法（距離値の等高線上の画素値検出することで欠陥座標３３を特定する）を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置１のブロック図を示す。実施例３では、等高線上画素値抽出部８を使用して、欠陥座標３３を特定する。

図１４を用いて、実施例３の欠陥レビュー方法を説明する。図１４（ａ）に、ライン＆スペースを撮影した検査画像２８を示す。ラインが実パターン２８ａに対応し、スペースが背景２８ｃに対応する。実パターン２８ａのライン上に欠陥５１が生じている。このような場合、距離値を用いても欠陥５１を検出することはできない。そこで、図２のステップＳ１８に先がけて、距離設計画像生成部６で生成された図１４（ｂ）に示すような距離設計画像２７に、距離値の等高線５２を設定する。等高線５２は、＋１距離値の領域２７ｂ内のように、距離値が等しく一定で連続した画素上に設定する。図１４（ａ）に示すように、距離設計画像２７上の等高線５２の位置に対応する、検査画像２８上の位置にも等高線５２を設定する。図１４（ｃ）に示すように、等高線５２上の位置に対する検査画像２８の画素値は、欠陥５１において大きく変動する。欠陥５１に位置する画素は他の画素に比べて明るくなったり暗くなったりしている。等高線上画素値抽出部８は、等高線５２上の画素値の平均値５５を次式にて求めると共に、等高線５２上の画素値の最大値５０ａ及び最小値５０ｅを求める。

平均値 ＝ 等高線上の画素値の合計 ／ 画素数

次に、平均値５０ｃと最大値５０ａの中間値（＝（平均値＋最大値）／２）を上限閾値５０ｂとし、平均値５０ｃと最小値５０ｅの中間値（＝（平均値＋最小値）／２）を下限閾値５０ｄとする。そして、上限閾値５０ｂより大きい画素値が検出された位置から下限閾値５０ｄより小さい画素値が検出されさらに大きい画素値が検出された位置までの区間を欠陥座標３３として特定する。

なお、実施例３では、図１３に示すように、距離設計画像生成部６を用いたが、これに替えて、距離検査画像生成部５を用いてもよい。この場合、図１４（ｂ）の等高線５２は、距離設計画像２７に替えて、距離検査画像２９に設定されることになる。

（実施例４）
図１５を用いて、実施例４として、欠陥レビュー方法の図２のステップＳ１６の位置合わせについて詳細に説明する。この位置合わせはステップＳ１７の距離差分画像３０の生成の前に行われる。図１５（ａ）に検査画像２８の一例を示す。検査画像２８の左上に原点（Ｘ０，Ｙ０）を設定しておく。検査画像２８は特徴を有するパターン５３を有する。図１５（ｂ）に、図１５（ａ）の検査画像２８に対応する距離検査画像２９を示す。距離検査画像２９には、特徴を有するパターン５３に対応して、他の領域に比べて距離値の大きさが異なる領域５５が生じている。図１５（ｃ）に示すように、図１５（ｂ）の領域５５が、領域５９として他の領域と区別できるように、２値化閾値を設定し、その２値化閾値を用いて分布傾向２値化検査画像５７を生成する。領域５９の中心座標（ＸＡ，ＹＡ）６１を求めることができる。なお、領域５９や、その中心座標（ＸＡ，ＹＡ）６１は、距離検査画像２９の距離値の分布の傾向を表していると考えることができる。

図１５（ｄ）に、図１５（ａ）の検査画像２８に対応する設計パターン画像２６を示す。設計パターン画像２６は、検査画像２８と同じ大きさか、検査画像２８より一回り大きく取得される。これは、欠陥候補座標と欠陥座標３３とがずれていても、距離検査画像２９上の画素が全て、距離設計画像２７上の画素に重なるようにするためである。そして、検査画像２８と同様に、設計パターン画像２６も、特徴を有するパターン５４を有することになる。

図１５（ｅ）に、図１５（ｄ）の設計パターン画像２６に対応する距離設計画像２７を示す。距離設計画像２７には、特徴を有するパターン５４に対応して、他の領域に比べて距離値の大きさが異なる領域５６が生じている。図１５（ｆ）に示すように、図１５（ｅ）の領域５６が、領域６０として他の領域と区別できるように、２値化閾値を設定し、その２値化閾値を用いて分布傾向２値化設計画像５８を生成する。領域６０の中心座標（ＸＢ，ＹＢ）６２を求めることができる。なお、領域６０や、その中心座標（ＸＢ，ＹＢ）６２は、距離設計画像２７の距離値の分布の傾向を表していると考えることができる。距離設計画像２７における距離値の増減分布の傾向と、距離検査画像２９における距離値の増減分布の傾向とが重なって一致するように位置合わせを行うために、中心座標（ＸＡ，ＹＡ）６１と、中心座標（ＸＢ，ＹＢ）６２とを一致させる。一致させるためには、図１５（ｆ）と図１５（ｇ）に示すように、原点（Ｘ０，Ｙ０）を、距離設計画像２７や分布傾向２値化設計画像５８等の座標（ＸＣ，ＹＣ）（ここで、ＸＣ＝ＸＢ−ＸＡ，ＹＣ＝ＹＢ−ＹＡ）上に設定すればよい。

（実施例５）
図１６を用いて、光近接効果補正（ＯＰＣ）付き設計データを用いた場合に、誤った欠陥座標３３を特定してしまう理由を説明する。図１６（ａ）に実パターン２８ａが撮影されている検査画像２８の一例を示す。図１６（ｂ）にＯＰＣ無しの設計パターン画像２６を示す。検査画像２８上の実パターン２８ａは、設計パターン画像２６上の設計パターン２６ａによく一致していることがわかる。図１６（ｃ）にＯＰＣ７１付きの設計パターン画像２６を示す。図１６（ｄ）に、実パターン２８ａと、ＯＰＣ７１付きの設計パターン２６ａの差分のパターン７２を表示する。差分のパターン７２として、ＯＰＣ７１が表示され、欠陥と誤認される場合があると考えられる。このため、図２のステップＳ１７の距離差分画像３０の生成の前にも、ステップＳ１５を設け、光近接効果補正（ＯＰＣ）の除去を行う必要がある。

図１７を用いて、実施例５として、欠陥レビュー方法のステップＳ１５のＯＰＣの除去について詳細に説明する。図１７（ａ）は、図１６（ｃ）の設計パターン画像２６に基づいた距離設計画像２７を示している。設計パターンの輪郭にある画素に基準距離値としてゼロが設定されている。なお、理解を容易にするために、設計パターンの輪郭の外側にも基準距離値と同じゼロを設定している。

次に、図１７（ｂ）に示すように、図１７（ａ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の１距離値分内側の画素（１距離値が設定されている）に基準距離値ゼロを設定する。これは、基準距離値ゼロが設定されている画素の１つ内側の画素に設定されている１距離値を、１距離値分減少させ、基準距離値ゼロに設定したと考えることができる。

これを繰り返して、さらに、図１７（ｃ）に示すように、図１７（ｂ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の１距離値分内側の画素（２距離値が設定されている）に基準距離値ゼロを設定する。これは、基準距離値ゼロが設定されている画素の１つ内側の画素に設定されている２距離値を、２距離値分減少させ、基準距離値ゼロに設定したと考えることができる。

さらに、図１７（ｄ）に示すように、図１７（ｃ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の１距離値分内側の画素（３距離値が設定されている）に基準距離値ゼロを設定する。これは、基準距離値ゼロが設定されている画素の１つ内側の画素に設定されている３距離値を、３距離値分減少させ、基準距離値ゼロに設定したと考えることができる。そして、ＯＰＣが除去できている。
次に、図１７（ｅ）に示すように、図１７（ｄ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の４距離値より１距離値分小さい３距離値を設定する。この設定によってもＯＰＣが除去された状態は維持されている。また、この設定は、基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の４距離値より１距離値分小さい３距離値分増加させていると考えることができる。

これを繰り返して、さらに、図１７（ｆ）に示すように、図１７（ｅ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の３距離値より１距離値分小さい２距離値を設定する。この設定によってもＯＰＣが除去された状態は維持されている。また、この設定は、基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の３距離値より１距離値分小さい２距離値分増加させていると考えることができる。

最後に、図１７（ｇ）に示すように、図１７（ｆ）の距離設計画像２７の基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の２距離値より１距離値分小さい１距離値を設定する。この設定によってもＯＰＣが除去された状態は維持されている。また、この設定は、基準距離値ゼロが設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の２距離値より１距離値分小さい１距離値分増加させていると考えることができる。このように、設定あるいは加算する距離値が距離値の最小単位の１距離値になった時点で、ステップＳ１５のＯＰＣの除去を完了させればよい。

本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る欠陥レビュー方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る欠陥レビュー装置の外観図である。 本発明の実施形態に係る欠陥レビューシステムの構成図である。 実施例１で説明する欠陥レビュー方法を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置のブロック図である。 実施例１で説明する欠陥レビュー方法の実施の流れを説明する図であり、（ａ）は設計パターン画像の一例であり、（ｂ）は距離設計画像の一例であり、（ｃ）は検査画像の一例であり、（ｄ）は距離検査画像の一例であり、（ｅ）は距離差分画像の一例であり、（ｆ）は欠陥座標を抽出する２値化画像である。 実施例１で説明する欠陥レビュー方法における距離検査画像の生成の流れを説明する図であり、（ａ）は実パターンが撮影されている検査画像の一例であり、（ｂ）は検査画像の画素値の度数（画素数）分布のグラフの一例であり、（ｃ）は２値化検査画像の一例であり、（ｄ）は初期化した距離検査画像に基準距離値（実パターンの輪郭）を設定した一例であり、（ｅ）は距離検査画像において基準距離値を設定した画素（実パターンの輪郭）の内側に距離値を設定した一例であり、（ｆ）は距離検査画像において基準距離値を設定した画素（実パターンの輪郭）の外側に距離値を設定した一例である。 実施例１で説明する欠陥レビュー装置の表示装置に表示される表示画面（その１）である。 実施例１で説明する欠陥レビュー装置の表示装置に表示される表示画面（その２）である。 実施例２で説明する欠陥レビュー方法（ＶＣ欠陥検出）を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置のブロック図である。 実施例２で説明する欠陥レビュー方法におけるＶＣ欠陥距離検査画像の生成の流れを説明する図であり、（ａ）は反射電子像としてＶＣ欠陥の生じている実パターンが撮影されている検査画像の一例であり、（ｂ）は２次電子像としてＶＣ欠陥の生じている実パターンが撮影されている検査画像の一例であり、（ｃ）は検査画像の画素値の度数（画素数）分布のグラフの一例であり、（ｄ）はＶＣ欠陥に対応する画素を抽出しているＶＣ欠陥２値化検査画像の一例であり、（ｅ）は画素を強調して模式的に記載した（ｄ）のＶＣ欠陥の生じている実パターンの周辺の拡大図であり、（ｆ）は初期化したＶＣ欠陥距離検査画像においてＶＣ欠陥に対応する画素に所定の距離値を設定した一例である。 実施例３で説明する欠陥レビュー方法（距離値の等高線上の画素値検出）を実施するために必要な構成を抽出した欠陥レビュー装置のブロック図である。 実施例３で説明する欠陥レビュー方法の実施の流れを説明する図であり、（ａ）は検査画像の一例であり、（ｂ）は設計パターン画像から生成した距離設計画像の一例であり、（ｃ）は距離値の等高線上の位置に対する検査画像の画素値のグラフの一例である。 実施例４で説明する欠陥レビュー方法（画像同士の位置合わせ）の実施の流れを説明する図であり、（ａ）は検査画像の一例であり、（ｂ）は距離検査画像の一例であり、（ｃ）は距離値の分布の特徴的な傾向を示す分布傾向２値化検査画像の一例であり、（ｄ）は設計パターン画像の一例であり、（ｅ）は距離設計画像の一例であり、（ｆ）は距離値の分布の特徴的な傾向を示す分布傾向２値化設計画像の一例であり、（ｇ）は距離検査画像と距離設計画像との位置合わせの一例である。 光近接効果補正（ＯＰＣ）付き設計データを用いた場合に、誤った欠陥座標を特定してしまう理由を説明する図であり、（ａ）は実パターンが撮影されている検査画像の一例であり、（ｂ）はＯＰＣ無し設計パターン画像の一例であり、（ｃ）はＯＰＣ付き設計パターン画像の一例であり、（ｄ）は実パターンとＯＰＣ付き設計パターンの差分のパターンを表示する画像である。 実施例５で説明する欠陥レビュー方法（ＯＰＣの除去）の実施の流れを説明する図であり、（ａ）は設計パターンの輪郭にある画素に基準距離値が設定されている距離設計画像の一例であり、（ｂ）は（ａ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の１つ内側の画素に基準距離値を設定した距離設計画像の一例であり、（ｃ）は（ｂ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の１つ内側の画素に基準距離値を設定した距離設計画像の一例であり、（ｄ）は（ｃ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の１つ内側の画素に基準距離値を設定しＯＰＣが除去された状態の距離設計画像の一例であり、（ｅ）は（ｄ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の距離値より１距離値分小さい距離値を設定したＯＰＣが除去された状態の距離設計画像の一例であり、（ｆ）は（ｅ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の距離値より１距離値分小さい距離値を設定したＯＰＣが除去された状態の距離設計画像の一例であり、（ｇ）は（ｆ）の距離設計画像の基準距離値が設定されている画素の最も内側の画素に、１つ内側の画素の距離値より１距離値分小さく基準距離値より１距離値分大きい距離値を設定したＯＰＣが除去された状態の距離設計画像の一例である。

符号の説明

１ 欠陥レビュー装置
２ 検査画像データ記憶部
３ 設計データ記憶部
４ ＶＣ欠陥距離検査画像生成部
５ 距離検査画像生成部
６ 距離設計画像生成部
７ 加算部
８ 等高線上画素値抽出部
９ 距離差分画像生成部
１０ 欠陥座標特定部
１１ 表示制御部
１２ 電子顕微鏡
１３ 通信制御部
２６ 設計パターン画像
２６ａ 設計パターン
２６ｂ 輪郭
２６ｃ 背景
２７ 距離設計画像
２８ 検査画像
２８ａ 実パターン
２８ｂ 欠陥
２８ｃ 背景
２８ｄ ホワイトバンド
２９ 距離検査画像
３０ 距離差分画像
３１ 欠陥パターン
３２ 距離２値化画像
３３ 欠陥座標
３４、３５ ピーク
３６ ２値化閾値
３７ ２値化検査画像
３７ａ 実パターン部
３７ｂ 背景部
４５ ＶＣ欠陥パターン
４６ 拡大ウィンドウ
４８ ＶＣ欠陥距離検査画像
５２ 等高線

Claims (10)

1. 検査画像に基づいて、実パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離検査画像を生成する距離検査画像生成部と、
   前記実パターンに対応する設計パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離設計画像を生成する距離設計画像生成部と、
   対応画素毎に、前記距離設計画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値と前記距離検査画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値との差分を設定した距離差分画像を生成する距離差分画像生成部と、
   前記距離差分画像に基づいて、欠陥が発生している欠陥座標を特定する欠陥座標特定部とを有することを特徴とする欠陥レビュー装置。
2. 前記距離検査画像生成部は、前記距離検査画像の画素に前記距離値を設定し、
   前記距離設計画像生成部は、前記距離検査画像と等範囲か広範囲の前記距離設計画像の画素に前記距離値を設定し、
   前記距離差分画像生成部は、前記距離差分画像を生成する前に、前記距離設計画像と前記距離検査画像の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の欠陥レビュー装置。
3. 前記距離設計画像の同一距離値の連続した画素に対応する、前記検査画像における画素の画素値を抽出する等高線上画素値抽出部を有し、
   前記欠陥座標特定部は、抽出した画素値に基づいて、前記欠陥座標を特定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥レビュー装置。
4. 前記距離差分画像生成部は、前記距離差分画像を生成する前に、前記距離設計画像における距離値の増減分布の傾向と、前記距離検査画像における距離値の増減分布の傾向とが重なって一致するように、前記距離設計画像と前記距離検査画像の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
5. 前記検査画像に基づいて、他の実パターンに比べて電位コントラストに差異の有る実パターンに対応する画素を抽出し、抽出した前記画素に所定の距離値を設定したＶＣ欠陥距離検査画像を生成するＶＣ欠陥距離検査画像生成部と、
   画素毎に、前記距離検査画像の距離値に、前記ＶＣ欠陥距離検査画像の前記距離値を加算し前記距離検査画像を更新する加算部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
6. 前記実パターンは、半導体デバイスのパターンであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
7. 前記距離設計画像生成部は、前記距離設計画像において、光近接効果補正を除去するために、前記距離値を減少させてから増加させて、前記距離設計画像の距離値を再設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
8. 前記検査画像及び又は前記設計パターンの画像に、前記距離差分画像及び又は前記欠陥座標を重ねて、表示装置に表示させる表示制御部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の欠陥レビュー装置。
9. 検査画像に基づいて、実パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離検査画像を生成し、
   前記実パターンに対応する設計パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離設計画像を生成し、
   対応画素毎に、前記距離設計画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値と前記距離検査画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値との差分を設定した距離差分画像を生成し、
   前記距離差分画像に基づいて、欠陥が発生している欠陥座標を特定することを特徴とする欠陥レビュー方法。
10. コンピュータに、
    検査画像に基づいて、実パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離検査画像を生成する手順と、
    前記実パターンに対応する設計パターンの輪郭をなす画素と輪郭の法線方向に並ぶ各画素との距離値を画素毎に設定した距離設計画像を生成する手順と、
    対応画素毎に、前記距離設計画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値と前記距離検査画像の前記対応画素に対応する画素に設定された距離値との差分を設定した距離差分画像を生成する手順と、
    前記距離差分画像に基づいて、欠陥が発生している欠陥座標を特定する手順とを実行させるための欠陥レビュー実行プログラム。

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