JPH0786349A

JPH0786349A - 電子ビームを用いた検査装置

Info

Publication number: JPH0786349A
Application number: JP5230501A
Authority: JP
Inventors: Hironori Teguri; 弘典手操; Kazuo Okubo; 和生大窪; Akio Ito; 昭夫伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】被検査ＬＳＩの設計データを利用して検査を
行なう装置に関し、パターンマッチングの成否を検証す
る手段を設けることにより、パターンマッチングのエラ
ー低減を可能とする検査装置を提供する。【構成】設計データ２００から測定点の情報の抽出、
登録を行なう測定点登録手段２０４と、測定点でのマス
ク図パターンとＳＥＭ像のパターンとの対応する位置関
係を取得するパターンマッチング手段２１２と、２つの
パターンの対応する位置関係からＬＳＩチップ上の電子
ビーム照射位置を定める電子ビーム照射位置決定手段２
２０と、を含むＬＳＩ内部の検査装置において、パター
ンマッチング結果から正しい結果の候補を選出する手段
２１４と、選出手段２１４において選ばれた選出候補で
のパターンマッチング結果を検証する手段２１６と、を
含み、電子ビーム照射位置決定手段２２０は、検証結果
から電子ビーム照射位置を決定するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩの内部回路を電
子ビームを用いて検査する装置に関し、特に、被検査Ｌ
ＳＩの設計データを利用して検査を行なう装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子ビームを用いるＬＳＩ内部回
路の検査装置においては、被検査ＬＳＩの設計データを
利用して、表示マスク図領域に対応する電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）像を取得するナビゲーション機能が実現されてい
る。

【０００３】更に、ナビゲーション機能により得られる
マスク図とＳＥＭ像との位置ずれなどの誤差を検出する
パターンマッチング技術（特願平３−２５８１４０）が
開発された。これにより、設計データ上で測定点をあら
かじめ登録しておき、それ以後は、登録した測定点を含
むマスク図領域に対応するＳＥＭ像の取得、マスク図と
ＳＥＭ像とのパターンマッチング、登録測定点に対応す
る電子ビーム照射位置の決定、といった一連の作業を自
動化することができ，登録した測定点での測定を自動的
に行なう自動プロービングが可能となった。これによ
り、作業効率が大きく向上する。

【０００４】図１３には、従来のパターンマッチング方
式が示されている。通常の相関法による二次元画像のマ
ッチングは、Ｘ方向、Ｙ方向の誤差補正量の各組み合わ
せにおける相関度をそれぞれ求め、図１３（Ａ）に示す
ような相関度分布の中から最大のものを探索することに
なる（方法Ａとする）。

【０００５】これに対し、特願平３−２５８１４０にお
けるパターンマッチング技術のアリゴリズムは、二次元
の画像のマッチングを独立した一次元のマッチングに分
解して行なっている。すなわち、特願平３−２５８１４
０のアルゴリズムでは、図１３（Ｂ）に示すように、Ｘ
方向のマッチングとＹ方向のマッチングとに分け、Ｘ方
向のマッチングを行うときはＹ方向はある範囲の誤差を
もつもの、Ｙ方向のマッチングを行うときはＸ方向はあ
る範囲の誤差をもつものとして評価量を求め、それぞれ
で最大を与える誤差補正量を選び出している（方法Ｂと
する）。図１３（Ｂ）では、、に示されるようにＸ
3 、Ｙ5 が選び出されている。

【０００６】ここで、以下の説明に用いる量として次の
ものを定義する。なお、本明細書で単に誤差補正量とい
う場合、それは位置ずれ誤差補正量と倍率誤差補正量と
の組であるベクトルを指している。

【０００７】誤差補正量Ｘ、Ｙのときの方法Ａの評価量
（相関度）をＥ（Ｘ、Ｙ）とする。このうちＸ方向のマ
ッチングに寄与する部分をＥｘ（Ｘ、Ｙ）、Ｙ方向のマ
ッチングに寄与する部分をＥｙ（Ｘ、Ｙ）とすると、評
価量Ｅ（Ｘ、Ｙ）は、Ｅ（Ｘ、Ｙ）＝Ｅｘ（Ｘ、Ｙ）＋Ｅｙ（Ｘ、Ｙ）と表せる（図１３（Ａ）参照）。

【０００８】一方、方法Ｂの評価量をＥ’（Ｘ、Ｙ）と
する。このうちＸ方向のマッチングの評価量をＥｘ’
（Ｘ）（図１３（Ｂ）参照）、Ｙ方向のマッチング評
価量をＥｙ’（Ｙ）とすると（図１３（Ｂ）参照）、
評価量Ｅ’（Ｘ、Ｙ）は、Ｅ’（Ｘ、Ｙ）＝Ｅｘ’（Ｘ）＋Ｅｙ’（Ｙ）と表せる（図１３（Ｂ）参照）。方法Ｂは、Ｅ（Ｘ、
Ｙ）を最大にするＸ、ＹとＥ’（Ｘ、Ｙ）を最大にする
Ｘ、Ｙとは同じであるという仮定のもとで妥当な方法で
あり、多くの場合この仮定が成り立っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１４には、従来のパ
ターンマッチング方式の問題点が示されている。図１４
（Ａ）の方法Ａでは、Ｅ（Ｘ3 、Ｙ3 ）＞Ｅ（Ｘ3 、Ｙ
5 ）という関係が成立し、正しい補正量は（Ｘ3 、Ｙ3
）になる。

【００１０】これに対し、図１４（Ｂ）の方法Ｂでは、
補正量Ｙ3 、Ｙ5 についてＥｙ’（Ｙ）の値にほとんど
差がない（Ｅｙ’（Ｙ3 ）≦Ｅｙ’（Ｙ5 ））の場合に
は、誤った関係Ｅ’（Ｘ3 、Ｙ3 ）＜Ｅ’（Ｘ3 、Ｙ3
）になってしまい、この結果、誤った補正量（Ｘ3 、
Ｙ5 ）が導き出される場合がある。これは、周期性の強
いパターンにおいて起こり得る。

【００１１】上記のような状況のモデルを図１５に示
す。図１５（Ａ）は正しい状態を示し、図１５（Ｂ）
は、図１５（Ａ）の正しい状態に対し、Ｙ方向に１配線
ピッチ分ずれた状態を示し、符号Ｐは、Ｙ方向の１配線
ピッチを示す。そして、図１５（Ａ）の正しい状態の評
価量と図１５（Ｂ）のＹ方向に１配線ピッチ分ずれた状
態の評価量とは、ほとんど差のない状態になり、このた
め、図１５（Ａ）の正しい状態を図１５（Ｂ）の誤った
状態から区別することができない。

【００１２】本発明は、パターンマッチングでエラーが
起こったときは上記のような状況であることに鑑み、パ
ターンマッチングの成否を検証する手段を設けることに
より、パターンマッチングのエラー低減を可能にし、そ
の結果、自動測定での測定結果の信頼性を向上できる検
査装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査ＬＳＩ
の設計データを利用し、電子ビームによりＬＳＩの内部
検査を行なう装置であって、設計データ（２００）から
測定点の情報の抽出、登録を行なう測定点登録手段（２
０４）と、前記測定点でのマスク図パターンとＳＥＭ像
のパターンとの対応する位置関係を取得するパターンマ
ッチング手段（２１２）と、前記２つのパターンの対応
する位置関係からＬＳＩチップ上の電子ビーム照射位置
を定める電子ビーム照射位置決定手段（２２０）と、を
含む検査装置において、前記パターンマッチング結果か
ら正しい結果の候補を選出する手段（２１４）と、前記
選出手段（２１４）において選ばれた選出候補でのパタ
ーンマッチング結果を検証する手段（２１６）と、を含
み、前記電子ビーム照射位置決定手段（２２０）は、前
記検証結果から電子ビーム照射位置を決定することを特
徴とする。

【００１４】

【作用】本発明において、測定点でのマスク図パターン
とＳＥＭ像のパターンとのパターンマッチング結果から
正しい結果の候補を選出し、該選出候補でのパターマッ
チング結果を検証し、該検証結果から電子ビーム照射位
置を決定する。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。図１には、本発明の実施例による電子ビー
ムを用いた検査装置のブロック回路が示されている。

【００１６】図１において、検査装置は、設計データ２
００から測定点情報の抽出登録を行い測定点リスト２０
２を作成する測定点登録手段２０４と、被検査デバイス
（例えばＬＳＩ）２０６を測定してＳＥＭ像パターンを
得てこのＳＥＭ像パターンを測定制御部２１０に送る測
定部２０８と、測定点登録手段２０４からのマスク図パ
ターンと測定制御部２１０からのＳＥＭ像パターンとの
パターンマッチングを行うパターンマッチング部２１２
と、該パターンマッチング部２１２からのパターンマッ
チング評価量から正しい結果の候補を選出する手段２１
４と、該候補選出手段２１４からの正解候補からパター
ンマチング結果を検証する手段２１６と、該パターンマ
ッチング結果検証手段２１６からの検証結果を記録する
検証結果結果記録部２１８と、前記パターンマッチング
結果検証手段２１６からのずれ補正量を受け、測定制御
部２１０に電子ビーム（ＥＢ）照射位置を送る電子ビー
ム照射位置決定部２２０と、から構成される。

【００１７】図１の検査装置について更に説明する。測
定点登録手段２０４により、被検査デバイス（ＬＳＩ）
の設計データ２００から測定箇所のマスク図データ及び
電子ビームプローブ点座標が抽出され、測定点リスト２
０２が作成される。自動測定は、この測定点リスト２０
２に従って実行される。

【００１８】パターンマッチング部２１２には、測定点
登録手段２０４からマスク図パターンが入力され、ま
た、測定制御部２１０からＳＥＭ像パターンが入力され
る。ほぼ同一領域であるこれら２つのパターンが入力さ
れると、パターンマッチングを行なって、２つのパター
ン位置ずれ、フィールドサイズの違いといった誤差の補
正量をパラメータとする評価量分布が算出される。

【００１９】パターンマッチング部２１２で得られた評
価量分布は、候補選出手段２１４に送られる。候補選出
手段２１４では、得られた評価量分布からピークを検出
し、検出したピークでの補正量を正解候補とする。

【００２０】上記正解候補を選出する方法を図２を参照
しながら説明する。パターンマッチングは、Ｘ、Ｙ方向
独立に行われ（例えば、特願平３−２５８１４０を参
照）、図２（Ｄ）に示されるようなマッチング評価量分
布が得られる。図２（Ｄ）において、横軸は、マスク図
とＳＥＭ像との位置ずれ誤差の補正量であり、縦軸は、
フィールドサイズの違い（倍率誤差）の補正量である。
各点の色の濃さは評価量の大きさを表している。この図
２（Ｄ）の評価量分布から予め定めた所定条件を満たす
ピークを検出する。すなわち、図２（Ａ）に示されるよ
うに、Ｘ方向のマッチング評価量分布からＸ1 、Ｘ2 、
Ｘ3 の３個のピークを検出し、図２（Ｂ）に示されるよ
うに、Ｙ方向のマッチング評価量分布からＹ1 、Ｙ2 の
２個を検出する。そして、図２（Ｃ）に示されるよう
に、Ｘ方向３個、Ｙ方向２個を組み合わせて、計６個が
正解候補となる。

【００２１】次に、パターマッチング結果検証手段２１
６では、候補選出手段２１４で選ばれた正解候補での補
正量を２つのパターンに適用した状態での相関度を算出
する。つまり、図２（Ｃ）の正解候補表の各欄を相関度
で埋める。各候補での相関度を比較し、もっとも大きい
相関度を与える候補をずれ補正量の最終的な解として決
定する。

【００２２】詳述すると、パターンマッチング結果検証
手段２１６においては、候補選出手段２１４で選ばれた
正解候補の補正量を適用したときのマスク図とＳＥＭ像
との相関度を算出し、これを比較する。この場合、まさ
しく二次元画像の相関度そのものを算出する。

【００２３】上記パターンマッチング結果を検証する方
法を図３を参照しながら説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）
において、符号１０は中央の配線を示し、該配線１０の
右側のエッジは、ＳＥＭ像上で符号１２で示されてい
る。なお、ＳＥＭ像上でのエッジ１２に対して、マスク
図上でのエッジは、符号１４で示されている。

【００２４】図３（Ａ）の場合には、Ｙ方向のマッチン
グがエラーしたときの補正量はＹ5で示され、図３
（Ｂ）の場合には、Ｙ方向の補正量はＹ3 で示される。
そして、マスク図上でのエッジ１４とＳＥＭ像上でのエ
ッジ１２との相関度は、正しい場合（図３（Ｂ）のＹ方
向補正量Ｙ3 の場合）と比較して、図３（Ａ）のＹ方向
補正量Ｙ5 の場合には、小さいＥｘ（Ｘ3 、Ｙ3 ）＞Ｅ
ｘ（Ｘ3 、Ｙ5 ）。すなわち、図３（Ｂ）の場合と比較
して図３（Ａ）の場合には、Ａ、Ｂの部分だけエッジデ
ータ（評価量への寄与）が小さく、Ｅｘ（Ｘ3 、Ｙ3 ）
＞Ｅｘ（Ｘ3 、Ｙ5）の関係が得られる。

【００２５】つまり、前記図１４で説明したようなエラ
ーが生じた場合（Ｅｙ’（Ｙ3 ）＜Ｅｙ’（Ｙ5 ））で
あっても、前記正しい関係Ｅｘ（Ｘ3 、Ｙ3 ）＞Ｅｘ
（Ｘ3、Ｙ5 ）が得られているので、エラーの関係Ｅ
ｙ’（Ｙ3 ）＜Ｅｙ’（Ｙ5 ）をくつがえして、但し関
係Ｅｘ（Ｘ3 、Ｙ3 ）＞Ｅ（Ｘ3 、Ｙ5 ）を得ることができる。

【００２６】次に、検証結果記録部２１８では、パター
ンマッチング結果検証手段２１６での検証結果、つまり
各候補及びそれぞれにおける相関度、解として決定され
た候補が記録される。

【００２７】なお、電子ビーム照射位置決定部２２０で
は、与えられたずれ補正量に応じて、電子ビームプロー
ブ点座標を電子ビーム照射位置へと変換する。また、測
定制御部２１０は、電圧測定やＳＥＭ像取得を行なうよ
うに測定部２０８の制御、及び測定結果の受け取り、あ
るいは測定結果記録部２１８への記録を行なう。

【００２８】以上に記した処理は計算機で次のように実
現される。第１に、パターンマッチング結果から正しい
結果の候補を選出する手段２１４について説明する。

【００２９】正解候補選出手段２１４における処理は、
まずＸ方向、Ｙ方向独立にマッチングを行って得られる
評価量分布おのおのからピークを検出する。検出した
Ｘ、Ｙ各方向のピークでのずれ補正量の組み合せを正解
候補として選出する。

【００３０】マッチング評価量分布からのピーク検出は
次にように行う。評価量分布の各点を、あるスライスレ
ベル（例えば評価量分布の最大値の９０％）以上と未満
に分けて、スライスレベル未満の点では値０となるスラ
イスマップを作成する。スライスレベルを１００％とす
ると、評価分布の最大値を与える点のみ値をもつことに
なる。スライスマップで値をもつもののクラスタ化を行
い、各スラスタでのピークを検出する。

【００３１】図４には、評価量分布からのピーク検出が
示されている。図４は、スライスレベル９０％でのスラ
イスマップ（模式図）を示し、斜線を施した部分は、各
クラスタのピークである。

【００３２】検証に必要なのは、エラーの起こりやすい
周期的なパターンでのマッチングに対してであり、その
ときの評価量分布には同程度の大きさのピークが現れ
る。したがって、ピーク検出の条件としてスライスレベ
ルは９０％程度とすればよい。最大ピークの９０％以上
のピークがない場合は、その方向でのマッチングの検証
を必要としない場合である。Ｘ方向、Ｙ方向ともに検出
ピークが１個ずつで正解候補が１組の場合は、以下の相
関度を求める検証処理は不要となる。

【００３３】二次元画像のクラスタ化は画像処理技術で
は一般的なものである。第２に、選出された候補でのパ
ターンマッチング結果の検証手段２１６について説明す
る。

【００３４】二次元画像の相関度算出方法には、マスク
図を二次元画像とみなし、通常の相関をとる方法もある
が、マスク図はおもに直線からなる配線図形のデータで
あることに注目すると、以下のようにしてマスク図とＳ
ＥＭ像との配線エッジ間の相関度を二次元画像の相関度
の代用とすることで高速に算出が可能となる。

【００３５】マスク図設計データから配線エッジ位置
に対応するＳＥＭ像上のエッジ位置を算出する。そのＳＥＭ像上エッジ位置に限ってＳＥＭ像にエッジ
検出オペレータを施す。

【００３６】エッジ検出オペレータ施行後のＳＥＭ像
上エッジ位置の画素値を、全エッジに関して足しあげ
る。求めた総和をマスク図画面に存在する配線のエッジ長
で規格化し、相関度とする。

【００３７】上記の相関度算出は、マスク図画面に存在
する配線エッジ全てに関して行ったが、検証用の配線エ
ッジのみを用いて相関度算出をすることができる（図５
参照）。検証用エッジのみを用いる場合、比較する各正
解候補の相関度の対比が顕著になるという利点がある。

【００３８】検証用エッジを選ぶ際には、以下のように
して選ぶのがよい。例として、図６（ＳＥＭ像である
が、マスク図と考える）のパターンで縦に延びた配線１
６、１８、２０に注目する。ここには、３本の配線１
６、１８、２０、すなわち６本のエッジ１〜６が存在す
る。このうち検証用に適しているエッジは１、２、３、
６であり、４、５は適していない。その理由は以下のよ
うである。マッチングエラーには、おおよそ配線のピッ
チ分Ｐずれる場合が多いことを考慮すると、例えば、エ
ッジ４は左右ともに配線ピッチ程度の距離に他のエッジ
３、５が存在するのに対して、エッジ２では、右側の配
線ピッチの距離以内には他の配線は存在していない。こ
のため、仮にパターンマッチングの結果が右に配線ピッ
チ分ずれた結果を与えた場合、エッジ２を検証用に用い
るとエッジ４を用いるのと比べて、パターンマッチング
の結果が正しくないことが一層明らかになる。したがっ
て、検証用にはエッジ２、あるいは１、３、６のよう
に、エッジの周囲に、少なくとも最小配線ピッチ以内の
距離に他の配線がないものを用いるのがよいといえる。

【００３９】上記の検証用エッジの抽出は以下のように
行なう（Ｙ方向に延びた配線に限って述べる）。各エッ
ジをＸ座標順にたどっていき、次にエッジとの間隔が所
定値（例えば配線ピッチ分）より大きい場合、現在のエ
ッジと次のエッジとを検証用として抽出する。この方法
は、図３のようなパターンでは有効である。しかし、配
線が相対的に密に並んでいる場合、見つからないことが
ある。そのときは、マスク図をある適当なＹ座標ごと
（Ｙ方向の延びた配線の場合）に分割し、ブロックに分
ける。各ブロックで先に述べた方法を適用すればよい。
分割するＹ座標は、Ｘ方向に延びた配線のエッジのＹ座
標から選択すればよい。

【００４０】この例として図７（ＳＥＭ像であるが、マ
スク図と考える）を示す。このようなパターンでは、画
面全体のＹ方向に延びた配線を対象にすると、ほとんど
配線ピッチ間隔でならんでしまうが、図７に示したよう
に、Ｙ座標（イ、ロ）でＡ、Ｂ、Ｃの３つのブロックに
分割し、そのブロック内をみると検証用エッジを抽出で
きるようになる。

【００４１】検証用エッジとして以上の説明では、おも
にＸ、Ｙ方向に延びた配線エッジを想定していたが検証
用エッジとして、ＸＹ座標系に直交しない、斜めに延び
た配線のエッジを抽出してもよい。

【００４２】検証手段２１６の結果を記録する検証結果
記録部２１８には、選ばれた正解候補、それぞれの相関
度が記録される。加えて測定制御部２１０からの測定結
果も記録される。ユーザは、自動測定の終了後、記録内
容を参照して確認できるようにする。

【００４３】なお、ここで、前記図１５について補足説
明しておく。方法Ｂにおいては、マスク図表示領域全体
に存在する配線のエッジおのおのに位置ずれなどの誤差
を考慮した投影領域Ｒを設定する。例えば、図１５
（Ａ）の太く記した縦のエッジ１００は、Ｘ方向のマッ
チングに関与し、その投影領域Ｒは点線で囲んだように
なる。この領域Ｒに対応するＳＥＭ像をエッジ１００の
延びる方向に投影して、エッジデータを作成する。各エ
ッジのエッジデータを位置ずれなどの誤差に応じて足し
合わせることにより、マッチング評価量分布を作成す
る。図１５（Ａ）に示すように、Ｙ方向の誤差をある範
囲にあるものとして考慮するため、投影領域Ｒは、Ｘ方
向のみならずＹ方向にも広げることになる。このため、
図１５（Ｂ）のようなＹ方向のマッチング結果が得られ
た場合、このＹ方向のマッチング結果は、Ｘ方向のマッ
チング評価量（エッジデータ）に影響を与えない。電子
ビームを用いた検査装置次に、電子ビームを用いてＬＳ
Ｉ内部の回路を検査する装置について説明する。特に、
被検査ＬＳＩの設計データを利用して効率的な検査を行
う装置について説明する。

【００４４】従来電子ビームを用いたＬＳＩ内部回路の
検査装置（ＥＢテスタ）においては、被検査ＬＳＩの設
計データを利用することにより作業の効率化が図られて
いる。設計データ上で目的の電圧測定箇所を検索し、指
定することにより自動的に測定箇所がＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡）像として現われるといったナビゲーション機
能により、それまでの視野の狭いＳＥＭ像では非効率的
であった測定点の検索作業が改善した。

【００４５】さらに、上記のナビゲーション機能で得ら
れるほぼ同一箇所のマスク図とＳＥＭ像とのペアを用い
るパターンマッチング技術の開発により、設計データ上
で測定点をあらかじめ登録しておき、登録した測定点で
の測定を自動的に行う自動プロービングが可能となっ
た。これにより、作業効率の大きな改善が見込める。

【００４６】しかしながら、上記のパターンマッチング
技術においては、対象とする測定箇所の配線パターンに
よってパターンマッチングのエラーが発生した。特に、
配線パターンの周期性が高い場合、エラーする可能性が
高いという問題があった。

【００４７】そこで、パターンマッチングの成否の信頼
性を評価する手段を提供することにより、パターンマッ
チングのエラーの低減を可能にし、あるいは測定箇所の
適切性を評価でき、自動的に測定を行う場合の測定不良
の検知、測定結果の信頼性の向上を可能とする装置を提
供する。

【００４８】図８には、電子ビームを用いた検査装置の
ブロック回路が示されている。図８において、検査装置
は、設計データ２００から測定点情報の抽出、登録を行
い測定点リスト２０２を作成する測定点登録手段２０４
と、被検査デバイス（例えばＬＳＩ）２０６を測定して
ＳＥＭ像パターンを得て、このＳＥＭ像パターンを測定
制御部２１０に送る測定部２０８と、測定点登録手段２
０４からのマスク図パターンと測定制御部２１０からの
ＳＥＭ像パターンとのパターンマッチングを行うパター
ンマッチング部２１２と、パターンマッチング評価量解
析部２１４’を有し、パターンマッチング部２１２から
のパターンマッチング評価量を受けるパターンマッチン
グ信頼性評価部２１６’と、評価部２１６’からの評価
された信頼性を記録し、信頼度を測定制御部２１０に送
る信頼度記録部２１８’と、評価部２１６’からのずれ
補正量を受け、測定制御部２１０に電子ビーム（ＥＢ）
照射位置を送る電子ビーム照射位置決定部２２０と、か
ら構成される。

【００４９】図８の検査装置について更に説明する。測
定点登録手段２０４により、被検査ＬＳＩの設計データ
２００から測定箇所のマスク図データ及び電子ビームプ
ローブ点座標が抽出され、測定点リスト２０２が作成さ
れる。自動測定は、この測定点リスト２０２にしたがっ
て実行される。

【００５０】パターンマッチング部２１２には、測定点
登録手段２０４からマスク図パターンが入力され、測定
制御部２１０からＳＥＭ像パターンが入力される。ほぼ
同一領域の２つのパターンが入力されると、パターンマ
ッチングを行うことにより、２つのパターンの位置ず
れ、フィールドサイズの相違などの誤差量に対する評価
量の分布が算出される。

【００５１】パターンマッチング部２１２で得られた評
価量分布は、パターンマッチング信頼性評価部２１６’
に送られる。信頼性評価部２１６’は、マッチング評価
量分布からずれ補正量とその信頼度とを算定する。算定
された両者は、それぞれ、電子ビーム照射位置決定部２
２０、信頼度記録部２１８’に送られる。

【００５２】電子ビーム照射位置決定部２２０は、受け
とったずれ補正量をもとに電子ビーム照射位置を決定
し、測定制御部２１０に渡す。測定制御部２１０は、渡
された電子ビーム照射位置で測定を行うよう測定部２０
８に信号を送る。なお、測定制御部２１０には、信頼記
録部２１８’からの信頼度が供給されている。

【００５３】なお、図９には、上記検査装置による処理
フローチャートが示されており、ステップ２２２〜２２
８に従って処理がなされる。次に、図８のパターンマッ
チング評価量解析部２１４’の果たす役割について述べ
る。

【００５４】評価量解析部２１４’での第一処理方法に
おいては、測定点リスト２０２に基づく自動プロービン
グの実施中に各測定点でのパターンマッチング結果に対
する信頼性の評価が可能となる。第二処理方法において
は、測定点の指定段階で登録されるマスク図の自分自身
に対するパターンマッチングを行うことにより、測定箇
所が適切かどうかの評価が可能となる。

【００５５】まず、各測定点でのパターンマッチング結
果に対する信頼性を評価する第一処理方法について説明
する。あらかじめオペレータによって設計データ上での
測定点の登録処理が行われ、測定点リスト２０２が作成
される。自動プローピングが開始されると、各測定点に
対して図１０に示す処理が行われる。以下、図１０のフ
ローチャートについて説明する。

【００５６】ステップＳＩでは、要求される電子ビーム
照射位置精度を満たすように画像の画素サイズと配線幅
とからフィールドサイズの範囲が決定され、そのフィー
ルドサイズ範囲を適当なステップに刻むフィールドサイ
ズステップ幅が決定される。

【００５７】フィールドサイズと画像の画素サイズ及び
配線幅との関係について説明すると、フィールドサイズ
をＬ、画像の画素サイズをＰ、配線幅をｄ１、配線間ス
ペースをｄｓとし、フィールド内にｎ本の配線が存在す
るという条件を課すと、Ｌ≦Ｐ×ｄ１／１０Ｌ≧ｎ×（ｄ１＋ｄｓ）という関係式が成り立つ必要がある。

【００５８】ステップＳ２で、まず最小のフィールドサ
イズである登録箇所のＳＥＭ像とマスク図とが取得され
る。ステップＳ３で両者のパターンマッチングが行われ
る。そのパターンマッタングの結果として評価量の分布
が得られる。図１１に評価量分布の一例を示す。図１１
（Ａ），（Ｂ）において、左側の図は測定箇所のＳＥＭ
像を示し、右側のグラフは前記ＳＥＭ像に対する評価量
分布を示す。

【００５９】ステップＳ４では、評価量分布の解析部２
１４’において、ステップＳ３で得られた評価量分布は
例えば次のように処理される。評価量分布から最大ピー
クが検出され、最大ピークに対するある定められた比
（以下参照ピーク比と呼ぶ、例えば９０％）が決定され
る。そして、参照ピーク比以上の大きさをもつピークの
数が計算される。

【００６０】ステップＳ５では、計算されたピークの数
をもとにして、パターンマッチングの結果の信頼性が判
断される。具体的には、計算されたピークがある数以上
存在する場合には、パターンマッチングの成功の確から
しさは低い。すなわち、信頼性不十分と判定するのであ
る。

【００６１】以上、ステップＳ５の分岐において、パタ
ーンマッチングが信頼性十分と判定した場合には、ステ
ップＳ１０に進み、この判定箇所でのパターンマッチン
グが成功したことになって処理を終了する。この測定で
の信頼度が信頼度記録部２１８’に送られる。また、評
価量分布の最大ピークに対応するずれ補正量が電子ビー
ム照射位置決定部２２０に送られる。

【００６２】上記ステップＳ５の分岐において、パター
ンマッチングが信頼性不十分と判定された場合には、ス
テップＳ６に進む。ステップＳ６では、ステッブＳ１で
決定したフィールドサイズステップ幅だけ先に用いたも
のより大きいフィールドサイズの（低倍率の）ＳＥＭ像
とマスク図とを取得する。

【００６３】ステップＳ７では、フィールドサイズがス
テップＳ１で決定したフィールドサイズ範囲内に収まっ
ているか（上限を越えていないか）が判定される。上限
を越えていなければ、処理はステップＳ３に戻り、再び
パターンマッチングの処理が行われる。一方、上限を越
えている場合はステップＳ８に進み、この箇所でパター
ンマッチングを行っても、その結果の信頼性は低い。す
なわち、不十分であるという最終的な判定されて、この
測定箇所での処理が終了する。信頼性不十分であるとい
う最終的な判定は信頼度記録部２１８’に送られる。

【００６４】パターンマッチングエラーは、配線が周期
的に密に並んでいるような、周期性が強いと呼べるパタ
ーンの場合に起こりやすい。周期性の弱いパターンで
は、評価量分布における最大ピークに対応する補正量が
正しい補正量を与えるものであり、また、最大ピークに
比べると他に現れるピークはかなり小さいものである。
これに対し、信頼性の強いパターンでは、周期つまり配
線ピッチごとに現れる評価量のピーク間に顕著な差が現
れないことが多くなる。

【００６５】図１１に示した例では、（Ａ），（Ｂ）と
もに、Ｘ方向（横軸方向）の位置ずれ誤差対評価量のグ
ラフである。図１１（Ａ）では、上下に延びる配線は少
なく、周期性は弱いといえる。この場合、評価量分布
（グラフ）では配線ピッチ間隔にピークが顕著である。
これに対し、図１１（Ｂ）では、上下に延びる配線が密
に隣接し合っており、周期性が強いといえる。この場
合、評価量分布（グラフ）では配線ピッチ間隔にピーク
が現れており、それらの間の差は小さい。そのためエラ
ーを生じやすい。

【００６６】そこで、評価量分布の解折手段において
は、評価量分布のピーク間の相対的比較、ピークの数を
検出することによって周期性の強さを判断する。そし
て、フィールドサイズを大きくすることにより、配線が
周期的には配置していない領域が含まれるようにして見
かけ上は周期性の強さを緩和させ、パターンマッチング
のエラーを防ごうというのが上記のフィールドサイズを
変えるといった処理の特徴となっている。

【００６７】次に、第二処理方法について説明する。処
理の流れは前記図１０に示したものとほぼ同様である
が、上記第一処理方法と異なるのは、次の点である。す
なわち、あらかじめオペレータにより行われる設計デー
タ上での測定点登録処理が実施される際に、この第二処
理方法では測定箇所のマスク図を用い、それ自身のパタ
ーンマッチングを行う点で異なる。

【００６８】パターンマッチング結果の解折、マッチン
グ成否の判定からは測定箇所の適切性の評価が得られる
ことになる。つまり、マスク図の自己パターンマッチン
グを行った結果の評価量分布を解折し、上記第一方法で
なされる「パターンマッチングの信頼性が低い」という
判定を「測定箇所に不適切な箇所である」と判定するこ
とになる。

【００６９】このように、測定点の登録段階においてパ
ターンマッチングのエラーしやすい箇所を検出すること
で、代わりの箇所を測定箇所に選択するようにオペレー
タに通知することが可能となり、測定段階でのエラーを
防ぎ、測定結果の信頼性を高めることができる。

【００７０】次に、図９において、パターンマッチング
信頼性評価部２１６’に設けられるマッチング結果保存
部２３０、ずれ補正量経時変化解折部２３２の果たす役
割について説明する。

【００７１】複数の測定点に対し、連続的にパターンマ
ッチングを実行すると、ＳＥＭ像とマスク図とのずれの
補正量は図１２に示すように変化する。つまり、ずれは
測定が進むと例えば段々大きくなるというような一定の
傾向を持っており、ランダムに大きく変動することは少
ないといえる。図１２（Ｂ）の矢印２３４で示した測定
点ｋのパターンマッチングは失敗している可能性が高い
と思われる。

【００７２】マッチング効果保存部２０では、自動測定
中にパターンマッチングから得られるずれ補正量を蓄え
ておき、すべての点での測定を終了した後に、ずれ補正
量経時変化解析部２３２で、ずれ補正量の全体の傾向か
ら外れるものを検出し、警告を発するという処理を行
う。これは、ずれ補正全体の傾向を表すような線（例え
ば直線、２次曲線、指数曲線）を求め、この曲線からあ
る値以上はずれているものを検出するというように行
う。そして、検出された信頼性の低い測定点は、信頼度
記録部２１８’に記録される。

【００７３】上記マッチング結果保存部２３０、ずれ補
正量経時変化解折部２３２を設けた例は、先に述べたパ
ターンマッチング評価量解折部２１４’を設けた例と合
わせて実施することが可能である。

【００７４】この場合、オペレータは次の処理が可能で
ある。評価量解折部２１４’を設けることにより、図１
１（Ｂ）のような箇所では信頼性が低いと判定される。
このような箇所では、パターンマッチング後の２つのパ
ターンを重ねた画像や評価量分布をマッチング結果保存
部２３０に保存する。そして、図１１（Ｂ）のように現
れている複数のピークに対応する位置で測定を実施し、
その結果も保存する。オペレータは、信頼度記録部２１
８’から信頼度の低い箇所を探し出し、その箇所でのマ
ッチング後の２つのパターンを重ねた画像などのマッチ
ング結果を参照することにより、正しい結果を取得する
といったことが可能となる。

【００７５】以上説明したように、本検査装置によれ
ば、パターンマッチングの結果の評価量をデータベース
化する手段を設けることにより、パターンマッチングの
成否の信頼性の評価、あるいは測定箇所の適切性の評価
が可能となり、パターンマッチングのエラーの防止ある
いは低減を可能にし、自動的に稼動する場合の測定結果
の信頼性向上が可能になるという効果を奏する。

【００７６】次に、本検査装置の実施の態様を以下に記
す。被検査ＬＳＩの設計データを利用して電子ビームによ
るＬＳＩの内部検査を行う検査装置であって、設計デー
タから測定点の情報の抽出、登録を行う測定点登録手段
と、上記測定点でのマスク図パターンとＳＥＭ像のパタ
ーンとのパターンマッチングを行うパターンマッチング
手段と、上記パターンマッチング手段からの出力に基づ
いてＬＳＩチップ上の電子ビーム照射位置を定める電子
ビーム照射位置決定手段と、を含む検査装置において、
措定されて測定箇所における補正された電子ビーム照射
位置の信頼性を評価する手段と、上記信頼性評価手段に
より評価された信頼性を記録する信頼度記録部と、を設
け、評価された信頼度に応じた処理を行うことを可能に
したことを特徴とする検査装置。

【００７７】上記の検査装置において、前記信頼性
評価手段は、パターンマッチング評価解折部を備え、評
価量分布のピークの大きさ及び評価量分布のピークの数
を用いて、あらかじめ定めた大きさの以上の個数をパタ
ーンマッチング結果の信頼度とすることを特徴とする検
査装置。

【００７８】上記のの検査装置において、前記信頼
性評価手段は、パターンマッチング後の２つのパターン
を重ねた画像、評価量ピークとそれに応じたずれ補正量
といったマッチング結果を保存するマッチング結果保存
手段と、上記マッチング結果保存手段に保存されたずれ
補正量の経時変化を解折する手段と、を含み、連続して
測定を行った結果に対して信頼性の低いものを検出する
ことを特徴とする検査装置。

【００７９】上記のの検査装置において、ずれ補正
量経時変化解析手段は、ずれ補正量の経時変化を直線、
または２次曲線、または指数曲線に適合させる手段と、
適合した線から定められた量以上にずれているものを検
出する手段と、によって構成され、信頼性の低いものを
検出することを特徴とする検査装置。

【００８０】上記〜のうちいずれか１つの検査装
置において、前記パターンマッチング手段で用いられる
２つのパターンを、指定された測定点を含む領域のマス
ク図とそれ自身にし、あるいは、指定された測定点登録
時、あるいは測定時、または測定点登録時と測定時にパ
ターンマッチング結果の信頼性を評価することを特徴と
する検査装置。等がある。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターンマッチング結果を検証する手段を設けることに
より、パターンマッチングのエラー発見、低減が可能と
なり、また、自動測定での測定結果の信頼性向上が可能
となるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電子ビームを用いた検査
装置のブロック回路図である。

【図２】正解候補を選出する方法を示し、（Ａ）はＸ方
向のマッチング評価量分布図、（Ｂ）はＹ方向のマッチ
ング評価量分布図、（Ｃ）は正解候補表、（Ｄ）はマッ
チング評価量分布図である。

【図３】パターンマッチング結果を検証する方法を示
し、（Ａ）はＹ方向の補正量＝Ｙ５の場合であり、
（Ｂ）はＹ方向の補正量＝Ｙ３の場合である。

【図４】評価量分布からのピーク検出を示す図である。

【図５】パターンマッチング結果検証手段による相関度
算出方式を示す図である。

【図６】検証用配線エッジを示し、（Ａ）は仮想マスク
図であり、（Ｂ）は配線エッジ図である。

【図７】検証用配線エッジの抽出方法の図である。

【図８】電子ビームを用いた検査装置のブロック回路図
である。

【図９】検査装置による処理のフローチャート図であ
る。

【図１０】第１の処理方法のフローチャート図である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、測定箇所のＳＥＭ像と評
価量分布を示す図である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、ＳＥＭ像とマスク図との
ずれの補正量を示す図である。

【図１３】従来のパターンマッチング方式を示し、
（Ａ）は方法Ａの場合、（Ｂ）は方法Ｂの場合である。

【図１４】従来のはパターンマッチング方式の問題点を
示し、（Ａ）は方法Ａの場合であり、（Ｂ）は方法Ｂの
場合である。

【図１５】従来のパターンマッチング方式の問題点を示
すモデル図であり、（Ａ）は正しい状態であり、（Ｂ）
はＹ方向に１配線ピッチ分ずれた状態である。

【符号の説明】

２０４…測定点登録手段２１２…パターンマッチング部２１４…候補選出手段２１６…パターンマッチング結果検証手段２１８…検証結果記録部２２０…電子ビーム照射位置決定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査ＬＳＩの設計データを利用し、電
子ビームによりＬＳＩの内部検査を行なう装置であっ
て、設計データ（２００）から測定点の情報の抽出、登録を
行なう測定点登録手段（２０４）と、前記測定点でのマスク図パターンとＳＥＭ像のパターン
との対応する位置関係を取得するパターンマッチング手
段（２１２）と、前記２つのパターンの対応する位置関係からＬＳＩチッ
プ上の電子ビーム照射位置を定める電子ビーム照射位置
決定手段（２２０）と、を含む検査装置において、前記パターンマッチング結果から正しい結果の候補を選
出する手段（２１４）と、前記選出手段（２１４）において選ばれた選出候補での
パターンマッチング結果を検証する手段（２１６）と、
を含み、前記電子ビーム照射位置決定手段（２２０）は、前記検
証結果から電子ビーム照射位置を決定することを特徴と
する検査装置。
【請求項２】請求項１の検査装置において、前記候補
選出手段（２１４）は、Ｘ方向、Ｙ方向に独立に行なっ
て得られるマッチング評価量分布からのピークの大きさ
を基にして、予め定めた数のピークを両方向の評価量分
布から検出する手段を備え、検出したＸ、Ｙ方向のピー
クでの補正量の組み合わせを候補とすることを特徴とす
る検査装置。
【請求項３】請求項２の検査装置において、前記ピー
ク検出手段では、Ｘ、Ｙ方向の評価量分布からそれぞれ
検出されるピークは、最大ピークに対して予め定めた割
合以上の大きさのものであることを特徴とする検査装
置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項の検査装置
において、前記パターンマッチング結果検証手段（２１
６）は、選出候補の補正量を適用したときの２つのパタ
ーンの相関度を算出する手段を備え、算出相関度を比較
することにより、パターンマッチング結果を検証するこ
とを特徴とする検査装置。
【請求項５】請求項４の検査装置において、前記相関
度算出手段は、選出候補の補正量を適用したときのマス
ク図設計データの配線エッジ位置に対応するＳＥＭ画像
上の位置を求める手段と、ＳＥＭ画像上の位置での配線
エッジ画素の総和を求めこれをマスク図配線エッジ長で
規格化したものを相関度とする手段と、を供えることを
特徴とする検査装置。
【請求項６】請求項１〜５のうちいずれか１項の検査
装置において、前記パターンマッチング結果検証手段
（２１６）は、マスク図設計データから検証用の配線エ
ッジを抽出する手段と、この検証用エッジのみを用いて
各選出候補の補正量を適用したときの２つのパターンの
相関度を算出する手段と、を備え、算出相関度を比較す
ることにより、パターンマッチング結果を検証すること
を特徴とする検査装置。
【請求項７】請求項６の検査装置において、前記検証
用配線エッジ抽出手段は、エッジにより分割される領域
の少なくともどちらか片側において、少なくとも最小配
線ピッチ以内の距離に他の配線がないものを検証用エッ
ジとすることを特徴とする検査装置。
【請求項８】請求項６の検査装置において、前記検証
用配線エッジ抽出手段は、ＬＳＩチップ配線のうち大部
分であるＸ方向、Ｙ方向に延びたもの以外の斜めに延び
ている配線のエッジを検証用エッジとすることを特徴と
する検査装置。
【請求項９】請求項１〜８のうちいずれか１項の検査
装置において、前記パターンマッチング結果検証手段
（２１６）による検証結果を記録する手段（２１８）を
測定終了後に最終的な測定結果の確認を行うことを特徴
とする検査装置。