KR20130108413A

KR20130108413A - 하전 입자선 장치

Info

Publication number: KR20130108413A
Application number: KR1020137014573A
Authority: KR
Inventors: 고헤이 야마구찌; 다께히로 히라이; 후미히꼬 후꾸나가
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-10-02
Also published as: US20130265408A1; WO2012077271A1; JP2012122730A; KR101479889B1; US9342878B2; JP5568456B2

Abstract

반도체 디바이스와 같은 패턴의 검사에 있어서, 특정한 패턴 상의 결함을 선택적으로 검출하는 것이 결함 발생 원인을 추정하는데 유용하다. 따라서, 본원 발명은, 시료 상의 패턴 형상에 따라 검사 대상으로 하는 영역을 설정할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본원 발명은, 시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용하여 시료 상의 패턴의 윤곽을 추출하고, 상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하고, 피검사 화상을 비교 화상과 비교하여 결함 후보를 검출하고, 상기 검사 대상 영역과 당해 검사 대상 영역에 포함되는 상기 결함 후보와의 위치 관계를 이용하여, 시료를 검사하는 것을 특징으로 한다.

Description

하전 입자선 장치{CHARGED PARTICLE BEAM APPARATUS}

본 발명은, 결함 검사 수단을 구비한 하전 입자선 장치, 특히 전자선을 이용한 결함 검사 장치, 리뷰 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 등에 사용되는 메모리나 마이크로컴퓨터 등의 반도체 디바이스는, 포토마스크에 형성된 회로 등의 패턴을, 노광 처리, 리소그래피 처리, 에칭 처리 등에 의해 전사하는 공정을 반복함으로써 제조된다. 반도체 디바이스의 제조 과정에 있어서, 리소그래피 처리, 에칭 처리, 그 밖의 처리 결과의 양부, 이물질 발생 등의 결함의 존재는, 반도체 디바이스의 수율에 크게 영향을 미친다. 따라서, 수율 향상을 위해, 각 제조 공정의 종료시에 반도체 웨이퍼 상의 패턴의 검사를 실시하여, 이상 발생이나 불량 발생을, 조기에 혹은 사전에 검지하고 있다.

상기와 같은 공정에서 사용되는 검사 장치는, 웨이퍼의 구경 증대와 회로 패턴의 미세화에 수반하여 높은 처리량 또한 고정밀도한 검사를 행하는 것이 요구되고 있다. 검사 정밀도를 유지하면서 단시간에 수많은 영역을 검사하기 위해서, 반도체 디바이스의 검사 방법의 하나로서, 미리 지정한 웨이퍼 상의 영역을 사전에 지정해 두고, 한번의 검사 실행으로 복수 개소의 화상을 촬상하여 그 화상을 검사하는 방법이 있다.

반도체 웨이퍼 상에 형성된 회로 패턴의 결함을 검출하는 기술은, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2000-30652호 공보(특허 문헌 1)에 기재되어 있다. 이 특허 문헌 1에 기재되어 있는 방법에서는, 검사 대상 웨이퍼를 촬상하여 결함을 포함하는 피검사 패턴의 화상과 결함을 포함하지 않는 참조 패턴의 화상을 취득하고, 양쪽의 화상을 비교해서 차가 있는 부분을 결함으로서 추출한다.

또한 웨이퍼 상의 검사 영역을 사전에 지정하는 기술은, 일본 특허 출원 공개 제2009-186328호 공보(특허 문헌 2)에 기재되어 있다. 특허 문헌 2에는, 반복 패턴의 화상과 당해 반복 패턴을 어긋나게 한 화상과의 차 화상의 분산 및 표준 편차로부터, 자동적으로 원하는 반복 주기를 갖는 패턴을 갖는 영역을 인식하는 방법이 기재되어 있다.

또한, 특개소61-140804호 공보(특허 문헌 3)에는, 패턴 화상으로부터 윤곽선을 추출하여 패턴 폭을 측정하고, 이것을 설계 데이터 혹은 다른 실제 패턴과 비교하는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2000-30652호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-186328호 공보 일본 특허 출원 공개소61-140804호 공보

최근, 반도체 회로의 미세화에 수반하여 검출되는 결함 후보도 증대하고 있지만, 이 중에는 제품 수율에 관계없는, 유저에 있어서 중요하지 않은 결함도 포함되어 있다. 따라서 검사의 처리량을 향상시키기 위해서, 유저가 검출 대상으로 하고자 하는 결함을 선별해서 검출하는 것이 요망되고 있다. 또한, 결함의 발생 개소를 나누어서 검출하는 것은, 결함 발생 원인을 추정하는데 유용하여 제조 수율 향상에 큰 도움이 된다.

그러나, 특허 문헌 1과 같은 검사 방법에서는, 차가 있는 부분이 모두 결함으로서 인식되어 버려, 예를 들어 패턴 상의 결함을 선택적으로 검출하고자 하는 요망에 부응할 수 없다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 방법에서는 반복성이 있는 영역을 인식할뿐이며, 시료 상의 패턴을 따른 검사 영역을 설정할 수는 없기 때문에, 역시 상기의 요망에 따를 수는 없다.

따라서, 본원 발명은, 시료 상의 패턴 형상에 따라 검사 대상으로 하는 영역을 설정할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본원 발명은, 시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용하여 시료 상의 패턴의 윤곽을 추출하고, 상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하고, 피검사 화상을 당해 피검사 화상에 대응하는 부분의 화상과 비교하여 결함 후보를 검출하고, 상기 검사 대상 영역과 당해 검사 대상 영역에 포함되는 상기 결함 후보와의 위치 관계를 이용하여, 시료를 검사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 원하는 패턴에 발생하는 결함을 선택적으로 검출 또는 분류하는 것이 가능해진다.

도 1은 결함 검사 장치의 전체 구성도.
도 2는 화상 처리부의 기능 블록도.
도 3은 실시예 1의 플로우차트.
도 4는 템플릿 화상을 선택하기 위한 GUI의 예.
도 5는 패턴의 윤곽 추출을 설명하는 도면.
도 6은 검사 대상 영역을 지정하기 위한 GUI의 예.
도 7은 실시예 1의 결함 판정 처리를 설명하는 도면.
도 8은 검출 조건 설정을 위한 GUI의 예.
도 9는 검사 결과를 표시하는 GUI의 예.
도 10은 실시예 2의 플로우차트.
도 11은 패턴을 확대 축소하여 검사 대상 영역을 설정하는 예.
도 12는 확대율을 지정하는 GUI의 예.
도 13은 패턴을 확대하여 검사 대상 영역을 설정하는 예.
도 14는 패턴을 확대 및 축소한 영역을 연산해서 검사 대상 영역을 설정하는 예.
도 15는 실시예 3에 있어서의 화상 처리부의 기능 블록도.
도 16은 실시예 3의 플로우차트.
도 17은 패턴의 분류 처리를 설명하는 도면.
도 18은 분류 결과를 표시하는 GUI의 예.

이하, 실시예에서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 반도체 웨이퍼 표면 상의 결함을 검출하는 결함 검사 장치 및 결함 검사의 실시 형태에 대해서 설명하지만, 이것은 본 발명의 단순한 일례이며, 본 발명은 이하 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 여기에서 말하는 결함 검사 장치는, 화상을 취득해서 당해 화상으로부터 결함의 유무를 판단하는 것을 폭 넓게 가리킨다. 또한, 리뷰 장치 등의 하전 입자선 장치에서는, 정점 관측이나 프로세스 모니터링을 위해, 시료 상의 미리 결정된 위치를 검사하는 수단 등의 결함 검사 수단을 구비한 것이 있지만, 이들의 하전 입자선 장치에도 당연히 적용 가능하며, 이하에서 말하는 결함 검사 장치에는 이들도 포함하는 것으로 한다.

실시예 1

실시예 1에서는, 피검사 화상과 대응하는 부분의 비교 화상으로부터 결함 후보를 추출하고, 지정한 영역에 포함되는 결함 후보를 결함으로서 표시하는 결함 검사 장치에 대해서 설명한다.

도 1은, 결함 검사 장치의 전체 구성예를 나타낸 개략도이다. 결함 검사 장치는, 전자선(107)을 발하는 전자총(101), 전자선(107)을 수속하는 렌즈(102), 전자선(107)을 편향 제어하는 편향기(103), 전자선(107)을 수속하는 대물 렌즈(104), 시료(105)를 재치하는 시료대(106), 전자선(107)을 시료(105)에 조사함으로써 발생하는 2차 전자(108)나 반사 전자(109)를 검출하는 2차 전자 검출기(122)나 반사 전자 검출기(123), 시료대(106)를 이동시키는 이동 스테이지(124) 등으로 구성된 주사 전자 현미경(SEM)을 갖고 있다. 반사 전자 검출기(123)는 쌍대(雙對)한 음영상을 촬상하기 위해서 서로 직선 상으로, 마주보는 위치에 설치되어 있다. 그리고 이들은, 칼럼(도시 생략) 중에 배치되어, 진공 펌프(도시 생략)에 의해 진공 중에 유지할 수 있다.

전자총(101)으로부터 방사된 전자선(107)은 렌즈(102)에 의해 수속되어, 편향기(103)에서 이차원적으로 주사 편향된 뒤, 대물 렌즈(104)에 의해 수속되어 시료(105)에 조사된다. 시료(105)에 전자선(107)이 조사되면, 시료(105)의 형상이나 재질에 따른 2차 전자(108)나 반사 전자(109)가 발생한다. 이들 2차 전자(108)나 반사 전자(109)는, 2차 전자 검출기(122) 또는 반사 전자 검출기(123)에서 검출되고, 증폭기(도시 생략)에 의해 증폭된 후, 아날로그/디지털(A/D) 변환기(113)에서 디지털값으로 변환된다. 반사 전자 검출기(123)로부터의 신호는, 반사 전자상인 L상 및 R상의 형성에 이용되고, 2차 전자 검출기(122)로부터의 신호는, 2차 전자상인 S상의 형성에 이용된다. 이하, 2차 전자, 반사 전자 등의 시료로부터 얻어지는 신호를 일괄하여 2차 하전 입자라고 부른다. 또 특별히 언급하지 않는 한 L상, R상, S상, 또는 이들의 합성 화상을 사용하여 화상 처리를 행해도 되고, 본 명세서 중에서는 이들을 일괄하여 화상이라고 총칭한다. 디지털값으로 변환된 데이터는 화상 메모리(115)에 기억된다. 이때, 어드레스 제어 회로(114)는, 화상 메모리(115)에 기억되는 화상 데이터의 어드레스로서, 전자선(107)의 주사 신호에 동기한 어드레스를 생성한다. 또한, 화상 메모리(115)는, 기억한 화상 데이터를 수시로 화상 처리부(119)로 전송한다.

화상 처리부(119)에서는, 보내져 온 화상 데이터를 제어부(118)를 통해서 디스플레이 등의 표시부(117)로 보냄과 동시에, 이 화상 데이터에 기초하여 연산 처리를 행하여 결함의 추출 등의 처리를 행한다. 여기에서의 결함 추출(검출) 처리는, 보내져 온 화상 데이터와, 이 화상 데이터에 대응하는 패턴으로부터 얻어진 다른 화상 데이터를 비교 연산함으로써 행한다. 화상 처리부(119)에 대해서는 후술한다.

렌즈(102), 편향기(103) 및 대물 렌즈(104)는, 각각 렌즈 제어 회로(110), 편향 제어 회로(111) 및 대물 렌즈 제어 회로(112)로부터의 제어 신호에 의해 제어되고, 전자선(107)의 초점 위치나 편향량이 제어된다. 이에 의해, 전자선(107)이 시료(105)에 대하여 적절한 위치에 조사되도록 조정할 수 있다. 또한, 시료대(106)를 재치한 이동 스테이지(124)는 기구 제어 회로(116)로부터의 제어 신호에 의해 이차원적으로 평행 이동시킬 수 있다. 이로 인해, 시료대(106)에 의해 보유 지지되어 있는 시료(105)도 이차원적으로 평행 이동시킬 수 있으며, 이에 의해 시료(105)에 대하여 전자선(107)을 주사시키는 위치를 제어할 수 있다. 또한, 렌즈 제어 회로(110), 편향 제어 회로(111), 대물 렌즈 제어 회로(112) 및 기구 제어 회로(116)는, 모두 제어부(118)로부터의 신호에 의해 제어된다.

또한, 키보드나 마우스 등으로 이루어지는 입력부(120)는 장치 조작이나 파라미터 설정 등의 표시부(117)에 표시되는 GUI(Graphical User Interface)의 조작에 사용된다.

도 2는 화상 처리부(119)를 상세하게 설명하는 도면이다. 화상 처리부(119)는 템플릿 화상 생성부(201), 윤곽 추출부(202), 검사 대상 영역 설정부(203), 결함 후보 검출부(204), 결함 판정부(205)로 구성된다. 이들의 각 기능 블록은, 각 부의 처리를 실행하는 연산 처리 회로를 조합해서 구성(소위 하드 실장)해도 되고, 각 부의 처리에 상당하는 프로그램을 저장한 메모리를 화상 처리부(119) 내에 설치하고, 마찬가지로 화상 처리부(119) 내에 설치한 프로세서에 의해 프로그램을 실행시킴으로써, 가상적으로 도 2에 나타내는 기능 블록을 실현해도 된다. 또한, 일부의 기능 블록을 전용 처리 회로에 의해 실현하고, 남은 기능 블록을 프로그램과 프로세서에 의해 소프트웨어적으로 실현해도 된다.

화상 메모리(115)로부터 검사 대상으로 하는 시료의 화상이 템플릿 화상 생성부(201)에 입력되면, 템플릿 화상 생성부(201)에서는 자동으로 또는 유저의 지시에 기초해서 어느 한쪽의 화상을 템플릿 화상으로 한다. 템플릿 화상은, 템플릿 화상의 선택용으로 취득된 복수의 화상으로부터 유저에 의해 선택되어도 되고, 복수의 화상에 가산 처리 등의 연산 처리를 실시해서 생성해도 된다. 또한, 피검사 화상(206)에 연산 처리를 실시해서 생성해도 된다. 여기서, 템플릿 화상이란, 화상 가산 등의 화상 처리에 의해 결함이 없다고 생각되는 이상적인 화상이며, 패턴 윤곽의 추출에 사용하는 화상이다. 템플릿 화상의 생성에 사용하는 화상 처리는 결함이 없다고 간주할 수 있는 화상을 생성할 수 있는 방법이면 어떤 것이든 좋다. 또한, 템플릿 화상은 본보기(샘플) 화상이라고 불리워지는 경우도 있다.

템플릿 화상(211)은 윤곽 추출부(202)로 보내지고, 템플릿 화상(211)으로부터 패턴의 윤곽이 추출된다. 이 윤곽은, 결함이 전혀 발생하지 않는 이상적인 공정으로 제조되었을 경우에 시료 상에 작성되어야 할 패턴의 윤곽으로 간주할 수 있다. 윤곽 정보는 나중에 나타내는 GUI와 같이 표시부(117)에 표시됨과 동시에, 검사 대상 영역 설정부(203)로 출력된다.

유저는 표시부(117)에 표시된 윤곽 정보에 기초하여, 패턴의 윤곽의 내부 또는 외부 등의 검사 대상으로 하는 영역을, 입력부(120)를 통해서 선택한다.

유저의 선택 결과는 영역 지시 입력(208)으로서, 검사 대상 영역 설정부(203)에 입력된다. 검사 대상 영역 설정부(203)에서는, 유저에 의해 선택된 영역을 검사 대상 영역으로서, 결함 검출 영역 정보(209)를 결함 판정부(205)로 출력한다.

한편, 상기의 처리와 병행하여, 피검사 화상에 대응하는 영역, 즉 검사 대상의 패턴과 비교하는 영역의 화상인 비교 화상(210)도, 피검사 화상(206)과 아울러, 화상 메모리(115)로부터 결함 후보 검출부(204)에 입력된다. 비교 화상(210)은 참조 화상이라고 불리워지는 경우도 있다. 결함 후보 검출부(204)는 피검사 화상(206)과 비교 화상(210)의 차 화상을 연산하고, 미리 정해진 임계값 이상의 차가 있는 부분을 결함 후보로 한다. 결함 후보는 결함 판정부(205)로 출력된다.

결함 판정부(205)는 결함 후보와 검사 대상 영역 정보(209)로부터, 지정된 검사 대상 영역에 포함되는 결함 후보를 결함으로 판정하고, 표시부(117)로 출력한다. 이때, 검사 대상 영역에 포함되지 않는 결함 후보는, 결함 판정부에 의해 데이터가 삭제되어도 되고, 검사 대상 영역에 포함되는 결함과 구별할 수 있는 형식으로 표시부(117)에 표시되어도 된다.

도 3은, 본실시예에서의 결함 검출의 플로우차트이다. 이하, 도 3과 함께 도 4로부터 도 9를 이용하면서, 본 실시예에 대해서 상술한다.

우선, 스텝(301)에서 화상의 취득 조건을 설정하고, 스텝(302)에서 화상을 취득한다. 취득 조건에는 웨이퍼 상, 다이 상의 장소, 화상의 콘트라스트, 밝기, 적산 매수 등이 있으며, 이들을 지정함으로써, 필요한 개소의 화상을 취득할 수 있다.

도 4에 화상의 촬상 영역을 설정하기 위한 GUI(401)를 나타낸다. 웨이퍼에는 복수의 다이가 존재하며, 웨이퍼 상의 좌표는 다이를 지정하는 좌표와, 다이 중의 원점을 기준으로 다이 내의 위치를 지정하는 상대 좌표로부터 결정된다. GUI(401)는, 복수의 다이에서 상대 좌표가 같은 위치의 검사를 행하는 예를 나타내고 있다. 웨이퍼 맵(402)에서 회색으로 나타낸 다이는 검사를 행하는 다이를 나타낸다. 이렇게 전제 다이에 있어서 검사를 할 필요는 없으며, 원하는 다이를 선택해서 검사할 수 있다. 또한, 하나의 다이 중에 같은 패턴이 형성된 개소가 복수 존재 하는 경우에는, 피검사 화상의 배경 패턴, 즉 결함부 이외의 패턴이 같으면, 검사하는 포인트(좌표)는 달라도 된다. 이와 같은 경우에는 하나의 템플릿 화상으로 당해 복수의 개소에 있어서 검사 대상 영역을 추출할 수 있다. 웨이퍼 맵(402) 상의 다이를 마우스로 클릭함으로써 선택하고, 또한 다이 내부의 좌표를 도면 참고 번호 403의 다이 내를 직접 클릭함으로써 지정할 수 있다. 또 촬상 개소의 좌표는 키보드로부터 직접 값을 입력할 수 있게 해도 된다. 패턴이 다른 장소를 검사하는 경우는, 상기의 상대 좌표의 지정을 복수회 반복함으로써 행할 수 있다.

취득한 화상은 GUI(404)와 같이 일람 표시되고, 유저는 키보드, 마우스 등을 사용해서 화상을 확인할 수 있다. 취득한 화상의 일람은 도면 참조 번호 406의 부분에 일괄 표시되면 유저는 화상을 확인하기 쉽다. 도면 참조 번호 406의 정사각형의 각각에 화상이 배치된다. 웨이퍼 맵(405)상의 다이와 각 화상이 대응되어 있어, 다이를 지정함으로써 그 다이의 화상에 커서가 이동하도록 연동되어 있으면 사용의 편의성이 좋다.

다음에, 스텝(303)에서, 취득한 화상으로부터 템플릿 화상을 선택한다. 도 4의 GUI(404)로부터 원하는 화상을 클릭하여 선택하고, 「등록」 버튼(407)을 클릭하면, 그 화상을 템플릿 화상으로서 등록할 수 있다. 등록하는 화상은, 미리 취득한 화상 외에, 콘트라스트 보정이나, 합성 처리 등의 화상 처리를 한 화상을 등록할 수도 있다. 또한, 여기서는 유저가 선택하는 예를 나타내고 있지만, 예를 들어 취득한 화상으로부터 선택한 화상을 합성하여, 자동적으로 템플릿 화상을 설정 해도 된다. 이 경우, 유저가 선택하지 않아도 자동적으로 설정되므로, 유저의 부담이 경감된다. 도 4의 「자동」 버튼(408)은 이 동작을 행하기 위한 버튼이다. 이상의 템플릿 화상을 생성 또는 등록하는 처리는 템플릿 화상 생성부(201)가 행한다. 또한, 본 실시예에서는 템플릿 화상을 선택하기 위한 화상을 촬상하여 유저가 선택하는 예를 설명했지만, 상기한 바와 같이, 비교 화상(210)을 사용해서 템플릿 화상을 유저가 선택 또는 자동적으로 생성해도 되고, 템플릿 화상은 복수의 피검사 화상을 합성 또는 연산 처리함으로써 자동적으로 생성되어도 되고, 결함이 없다고 간주할 수 있는 화상이 생성되면, 그 생성 방법, 선택 방법은 다른 방법이어도 좋다.

다음에, 스텝(304)에서, 템플릿 화상으로부터 패턴의 윤곽 추출을 행한다. 윤곽 추출은 히스토그램으로부터 밝기의 차의 경계를 판별하고, 윤곽을 취하는 방법이 일반적이지만, 물론 다른 방법도 괜찮다.

도 5에는 템플릿 화상(501)으로부터 윤곽 추출을 행하는 예를 나타내고 있다. 전술한 대로 윤곽 추출은 윤곽 추출부(202)가 행한다. 템플릿 화상(501)을 적절한 밝기를 임계값으로서 2치화하면 2치화 화상(502)과 같이 된다. 2치화 화상(502)으로부터 패턴(도면 참조 번호 502의 백색 부분)을 판별하고, 그 윤곽선(도면 참조 번호 503의 점선 부분)의 정보를 윤곽 정보(503)로서 표시부에 출력한다.

또한, 여기서는 패턴이 폐곡선인 예를 나타냈지만, 상기한 윤곽선을 추출하는 처리는 당연히 패턴의 종류에 한정되는 일은 없으며, 라인 앤드 스페이스 등의 상기 이외의 패턴에 대하여도 적용 가능하다.

마지막으로, 스텝(305)에서, 검사 대상 영역을 지정한다. 여기서, 검사 대상 영역이란, 시료의 패턴 중 유저가 결함의 검사 대상으로 지정한 영역을 가리키고, 결함 후보 중 검사 대상 영역에 포함되는 것이 결함으로 판정되어 유저에게 제시된다. 검사 대상 영역의 지정은, 윤곽 정보로서 추출된 패턴 중 어느 부분을 결함 검출에 사용할지, 또한, 패턴의 외측, 혹은 내측의 어느 쪽을 선택 범위로 할지를 유저가 선택함으로써 행해진다.

도 6에 검사 대상 영역의 선택 화면을 나타낸다. 선택은 GUI(601)에서, 추출된 패턴을 선택함으로써 행할 수 있다. 선택된 패턴은 도면 참조 번호 602와 같이 그물코 형상이나 착색 등으로 표시되면 이해하기 쉽다. 또한, 모든 패턴을 선택하는 경우, 「전체 선택」(603) 「전체 해제」(604)와 같이 한번에 선택, 해제할 수 있는 버튼을 GUI(601) 상에 준비하면 조작이 용이하다. 그 밖에, 패턴의 외측, 또는 내측의 어느 쪽을 선택 범위로 할지, 도면 참조 번호 605로부터 선택한다. 이에 의해, 패턴의 윤곽선의 내측 혹은 외측을, 결함 후보를 결함으로서 검출하는 범위로서 지정할 수 있다. 도 6에서는 3열의 패턴 중, 한가운데 열의 내측을 선택한 예를 나타내고 있다. 또 도 6 중의 타원 패턴과 원형 패턴을 모두 선택하는 것이거나, 일괄 선택한 후에 유저가 마우스로 커서(606)를 조작해서 패턴을 개별로 선택 해제 또는 선택 추가하는 것도 당연히 가능하다. 이상이 범위 설정의 일련의 수순예가 된다.

계속해서, 상기의 수순에서 지정한 검사 대상 영역을 사용하여, 반도체 웨이퍼 상의 패턴을 검사하는 방법을 설명한다.

처음에 웨이퍼 상을 전자선으로 주사하여, 유저가 지정한 개소의 화상(피검사 화상)을 취득한다(스텝(306, 307)). 이 수순은 스텝(301, 302)과 거의 같기 때문에, 상세한 것은 생략하지만, 스텝(301, 302)에서 취득한 화상에 대응하는 영역의 화상인 한, 템플릿 화상의 선택에 사용한 다이와 다른 다이를 피검사 대상으로 하여 선택해도 관계없다. 또한, 스텝(301)과 동일 조건으로 화상 취득을 행하는 경우에는, 재차 스텝(306)에서 조건을 설정할 필요는 없으며, 스텝(306)을 건너 뛰어서 스텝(307)으로 진행해도 된다. 또한, 템플릿 화상을 검사 대상으로 하는 다이의 화상 전체를 가산해서 생성한 경우 등, 이미 스텝(302)에서 피검사 화상을 취득 완료한 경우에는, 재차 화상을 취득할 필요는 없으므로, 스텝(307)도 건너뛸 수 있다.

다음에, 스텝(308, 309)에서, 결함 후보를 검출한다. 결함 후보 검출부(204)는, 피검사 화상과 피검사 화상에 대응하는 비교 화상을 화상 처리하여, 밝기나 형상에 차가 있는 부분을 검출한다. 결함 후보 검출부(204)는, 피검사 화상과 비교 화상과의 위치 정합, 화상의 각 화소의 차분값의 계산, 차분값이 미리 결정된 임계값보다 큰 부분의 추출, 의 순서대로 계산을 행하여, 결함 후보를 검출한다. 또한, 이대로는 각 화소가 결함 후보로 간주되어 버리기 때문에, 각 화소와 인접하는 화소에 대해서는 하나의 결함 후보로 간주해서 검출한다.

도 7에는, 비교 화상(701)과 피검사 화상(702)의 연산 결과로서 결함 후보 화상(703)을 얻는다. 결함 후보 화상(703)에는 결함 후보(704 내지 708)가 포함되어 있고, 각각은 검출된 부분의 화소의 한 묶음을 하나의 결함으로서 표시하고 있다. 또한, 상기의 위치 정합에 대해서는 정규화 상관값을 계산하는 방법이 일반적이지만, 어느 것의 방법이든, 피검사 화상과 비교 화상의 위치 정합을 위한 어긋남량은 다음 스텝(311)에서 사용한다. 또한, 상기의 결함 후보의 검출 방법에 대해서는 어디까지나 일례이며, 다른 방법에 의해도 상관없다.

다음에, 스텝(311)에서, 결함 후보 화상(703)에 포함되는 하나의 결함 후보에 대해서, 검출한 결함 후보가 검사 대상 영역에 포함되는지 아닌지를 판정한다. 도 7의 서로 겹침(710)과 같이, 이전에 검출한 결함 후보(704 내지 708)를 검사 대상 영역(709)과 서로 겹치고, 결함 후보가 검사 대상 영역에 포함되어 있는지 아닌지로 판정한다. 결함 후보 및 선택 범위의 좌표는 알고 있기 때문에, 상기한 어긋남량을 고려하여 이들을 비교함으로써 판단은 가능하다. 도면 참조 번호 710은 통상 내부 처리이며, 유저에 표시되지 않아도 된다.

또한, 경우에 따라서 하나의 결함 후보의 모든 부분이 검사 대상 영역에 포함되지 않는 경우도 있는데, 예를 들어 일정한 퍼센트 이상 검사 대상 영역에 포함되어 있는 결함 후보만 결함으로서 검출하는, 등과 같이 조건을 결정되도록 하면, 보다 유연한 검사를 행할 수 있다.

도 8은 그 설정 GUI의 일례를 나타내고 있다. 이 예에서는 일정 퍼센트 이상 결함 후보가 검사 대상 영역 내에 포함되어 있는지, 결함 후보의 중심이 검사 대상 영역에 포함되어 있는지, 를 조건의 하나로서 나타내고 있다. 결함이 검사 대상 영역에 포함되는 비율(도 8 중의 「90%」)이나, 판단에 사용하는 결함 후보의 특징점(도 8 중의 「중심」)은 유저가 입력부를 통해서 변경할 수 있다. 또한, 도 8에 나타낸 2개의 조건은 일례이며, 필요에 따라 별도의 조건을 적용할 수도 있다.

스텝(311)에서 검사 대상 영역에 포함되지 않는다고 판정된 결함 후보는 스텝(312)에서 데이터가 삭제된다. 또는, 검사 대상 영역에 포함되지 않는 결함 후보이더라도 표시하는 경우에는, 결함 후보인 채로 데이터를 남겨 다음 스텝으로 처리를 진행한다. 스텝(311)에서 검사 대상 영역에 포함된다고 판정된 결함 후보는 스텝(313)에서 결함으로서 판정되고, 검사 대상 영역에 포함되지 않는 결함 후보와는 구별하여 라벨이 부여된다.

이상, 스텝(311, 312, 313)의 처리를 검사 대상 화상에 포함되는 모든 결함 후보에 대하여 반복하여, 루프를 종료한다(스텝(314)).

이상의 과정에서, 검사 대상 영역에 포함되어 있다고 판정된 결함 후보가 구별되고, 피검사 화상 또는 비교 화상에 겹쳐져, 결함 판정 후의 화상(711)과 같이 표시된다(스텝(315)). 도 7의 예에서는 결함 후보(704 내지 706)가 결함으로서 표시되고, 결함 후보(707, 708)는 결함으로 판정된 결함 후보(704 내지 706)와는 색 등이 구별되어 표시된다. 또는, 결함으로 판정되지 않았던 결함 후보에 대해서는 아무것도 표시되지 않도록 해도 된다. 또한, 검사 대상 영역에 포함되는 결함 후보를 구별해서 표시할 수 있으면 되고, 표시 방법은 이 예에 의존하지 않는다.

이와 같이 결함 후보를 선택적으로 결과로서 표시함으로써, 많은 결함 후보 중에서 유저가 흥미가 있는 영역에서 검출되는 결함 후보를, 다른 결함 후보와 구별해서 출력할 수 있다. 특히 결함 검사 장치에서는, 통상적으로, 유저가 흥미가 있는 패턴 이외의 영역에도 많은 결함 후보가 검출되므로, 이들을 선별하는데 유효하다.

또한, 도 9와 같이, 검사 대상 영역에 포함되어 있는 결함 후보의 수를 표시할 수도 있다. 도 9에서는 화면 우측에, 검사 대상 영역에 포함되는 결함 후보가 구별된 화상이 표시되고, 또한 도면 참조 번호 902와 같이, 화상마다 그 화상에 포함되는 결함의 수가 표시되어 있다. 또 화면 좌측의 웨이퍼 맵에서는 다이마다 그 다이에 포함되는 결함의 수의 대소가 한눈에 알 수 있도록 구별되어 표시되어 있다. 이 예는 도면 참조 번호 903의 하부의 색의 농도와 값의 대소를 대응시킨 컬러 바를 바탕으로, 검출 결과를 색으로 구분하여 표시하고 있다. 이에 의해 웨이퍼 전체의 경향을 확인할 수 있다. 상기의 결함 판정 처리를 검사 대상 화상의 전부 또는 일부에 대하여 행하여, 각각의 결과가 GUI(901)와 같이 일람 표시된다.

또한, 이상은 검사 대상 영역을 설정하기 위해서 검사하는 웨이퍼 상의 패턴을 포함하는 템플릿 화상을 일단 취득해 두고, 뒤에서 피검사 화상을 다시 취득해서 검사하는 예로서 설명했지만, 피검사 화상의 취득을 템플릿 화상의 취득과 동시에 행할 수도 있다. 이 경우에는, 피검사 화상을 합성해서 얻어지는, 이상적인 패턴의 화상을 템플릿 화상으로 한다. 이와 같이 하면, 템플릿 화상을 생성하기 위해서 피검사 화상을 촬상하고 있기 때문에, 검사 대상 영역의 선택 후에 다시 피검사 화상을 디시 취득할 필요는 없다. 따라서, 화상 취득 시간을 단축할 수가 있어, 처리량의 향상을 기대할 수 있다.

또한, 피검사 화상과 아울러 취득하는, 비교하기 위한 화상(비교 화상)을 템플릿 화상으로 해도 된다. 즉, 각 촬상 개소마다 피검사 화상 이외에 비교 화상을 취득하고, 그 비교 화상으로부터 패턴 윤곽을 추출하여 검사 대상 영역을 설정하기 위한 처리를 행하고, 피검사 화상 취득 후에, 피검사 화상과, 당해 피검사 화상에 대응하는 비교 화상에 대하여 결함 후보의 추출 및 결함 판정 처리를 행한다. 비교 화상은, 통상 다른 다이이며, 다이 내부의 상대 좌표가 같은 영역의 화상인 것이 많다.

이상, 본 실시예에서 설명한 바와 같이, 검사 대상 영역의 결함 후보를 선택적으로 결함으로 판정함으로써, 유저가 검사하고자 하는 결함에 착안해서 검사할 수 있다. 또한, 검사 대상 영역 이외의 결함 후보를 제거할 수 있으므로, 검출 결과로부터 불필요한 노이즈를 제외하는 효과도 있다.

실시예 2

실시예 2에서는, 추출된 패턴 윤곽을 확대 또는 축소하여 검사 대상 영역을 설정하는 결함 검사 장치에 대해서 설명한다.

사용하는 장치의 개요는 실시예 1의 도 1을 이용하여 설명되어 있는 부분과 동일하다. 이하에서는, 실시예 1과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 11의 상단에 나타내는 화상(1101, 1102)은 홀의 패턴을 촬상한 것의 모식도이며, 같은 장소를 촬상했을 때의 2차 전자상(1101)과 반사 전자상(1102)을 나타내고 있다. 이 패턴의 홀 저부의 밝기를 검출하고, 밝기에 의해 구별하고자 하는 경우, 2차 전자상(1101)인 경우, 홀 패턴의 엣지 부분이 희미해져 버리므로, 홀의 바닥 부분을 실시예 1과 같은 방법으로 선택적으로 추출하는 것은 어렵다. 또한, 전자선의 조사의 방법에 의해 홀의 엣지 부분의 찍히는 쪽이 달라지는 경우가 있어, 정확한 홀 패턴의 엣지 부분을 지정하는 것은 어렵다. 한편, 반사 전자상(1102)인 경우, 홀의 형상은 명확하게 촬상되어 있어 추출은 용이하지만, 홀 바닥은 완전히 찍히지 않아, 홀 바닥을 검출할 수 없다.

따라서, 이하에 설명한 바와 같이, 홀의 외형을 반사 전자상(1102)으로 추출하고, 그 영역을 2차 전자상(1101)으로 찍히는 홀 바닥의 크기로 축소함으로써, 홀 바닥의 대부분을 둘러쌀 수 있어, 이 부분의 화소의 값으로부터, 홀 바닥의 밝기를 검출하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 화상으로부터 추출한 패턴 윤곽을 확대 또는 축소하여 실시예 1에서 설명한 검사 대상 영역을 지정함으로써, 보다 유연한 반도체 패턴의 검사가 가능해진다. 이 예를 이하에 기재한다.

본 실시예에서 설명하는 처리의 플로우차트를 도 10에 나타낸다. 템플릿 화상을 생성하는 수순은 실시예 1의 도 3에서 설명한 부분(301 내지 304)과 동일하고, 도 10의 스텝(1001 내지 1004)이 이에 대응한다. 단, 스텝(1003)에 있어서 템플릿 화상을 선택하는 경우에는, 2차 전자상과 반사 전자상을 분류하여 표시하고, 템플릿 화상으로서 어느 영역의 화상을 사용할지, 및 2차 전자상과 반사 전자상 중의 어느 쪽을 사용할지를 유저가 지정해도 된다. 또는, 미리 시료의 종류에 따라 2차 전자상과 반사 전자상 중의 어느 쪽을 템플릿 화상으로서 사용할지, 레시피 등으로 미리 설정해 두어도 된다. 또한, 각 다이의 영역마다 2차 전자상 또는 반사 전자상 또는 그 합성 화상 중 어느 것인가 하나를 대표적으로 표시하여 유저가 어느 영역의 화상을 템플릿 화상으로 할지를 선택하면, 자동적으로 2차 전자상 또는 반사 전자상을 템플릿 화상으로 하도록 해도 된다. 이 경우, 2차 전자상과 반사 전자상 중의 어느 쪽을 피검사 화상으로서 사용할지에 대해서도 마찬가지로, 유저가 지정 또는 자동적으로 설정할 수 있도록 해 두면 된다. 이와 같이, 어느 검출기에서 검출된 상을 템플릿 화상 또는 피검사 화상으로서 사용할지를 설정할 수 있다.

스텝(1005)에서는, 스텝(1004)에서 추출된 패턴의 윤곽선을 사용하여, 어느 패턴을 검사 대상 영역의 지정에 사용할지를 지정한다. 또한 아울러, 윤곽선의 내부 또는 외부를 지정한다. 계속해서 스텝(1006)에서, 스텝(1005)에서 선택된 패턴의 윤곽선을 확대 또는 축소하여, 유저가 원하는 크기로 조정한다. 스텝(1005, 1006)에서 지정된 정보를 아우러서, 스텝(1007)에서 검사 대상 영역으로 한다. 즉, 확대 또는 축소된 패턴을 새로운 템플릿 화상으로서 검사 대상 영역을 설정한다. 또한, 스텝(1005)과 스텝(1006)은 순서가 바뀌어도 된다.

검사 대상 영역을 설정한 이후의 처리는 실시예 1과 동일하다. 즉, 피검사 화상을 취득하고, 피검사 화상에 포함되는 각 결함 후보가 상기에서 지정한 검사 대상 영역에 포함되는지를 판정한다.

또한, 검사 대상 영역을 설정하기 위해서 검사하는 웨이퍼 상의 패턴을 포함하는 템플릿 화상을 일단 결정해 두고, 나중에 피검사 화상을 다시 취득해서 검사하는 예를 설명했지만, 전술한 바와 같이, 피검사 화상의 취득을 템플릿 화상의 취득과 동시에 행해도 된다. 이 경우에는, 피검사 화상을 합성해서 얻어지는, 이상적인 패턴의 화상을 템플릿 화상으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 템플릿 화상을 생성하기 위해서 피검사 화상을 촬상하고 있기 때문에, 피검사 화상을 메모리에 보존해 두면 검사 대상 영역의 선택 후에 다시 피검사 화상을 다시 취득할 필요는 없다. 따라서, 화상 취득 시간을 단축할 수가 있어, 처리량의 향상을 기대할 수 있다.

또한, 피검사 화상과 아울러 취득하는, 비교하기 위한 화상(비교 화상)을 템플릿 화상으로 해도 된다. 즉, 각 촬상 개소마다 피검사 화상 이외에 비교 화상을 취득하고, 그 비교 화상으로부터 패턴 윤곽을 추출하여 검사 대상 영역을 설정하기 위한 처리를 행하고, 피검사 화상 취득 후에, 피검사 화상과, 당해 피검사 화상에 대응하는 비교 화상에 대하여 결함 후보의 추출 및 결함 판정 처리를 행한다. 비교 화상은, 통상, 다른 다이이며, 다이 내부의 상대 좌표가 같은 영역의 화상인 경우가 많다.

도 11을 이용하여, 스텝(1005)으로부터 스텝(1007)에서 행하는 처리 내용을 상세하게 설명한다. 도면 참조 번호 1101, 1102는 각각 2차 전자상, 반사 전자상이다. 여기에서는 2차 전자상(1101)을 피검사 화상으로서, 반사 전자상(1102)을 템플릿 화상으로서 사용하는 것으로 하고 있다. 템플릿 화상인 반사 전자상(1102)으로부터 패턴 윤곽을 추출하면 도면 참조 번호 1103과 같은 윤곽이 얻어진다. 이을 유저에 의해 지정된 배율로 확대 또는 축소함으로써 도면 참조 번호 1104와 같은 윤곽이 얻어진다. 도면 참조 번호 1104에는 도면 참조 번호 1103의 패턴 윤곽을 축소한 예를 나타내고 있다. 도면 참조 번호 1104의 윤곽과 피검사 화상인 2차 전자상(1101)을 서로 겹침으로써, 검사 대상 영역의 일부분만(도면 참조 번호 1302의 1 내지 4)을 선택해서 검사할 수 있다. 이 예의 경우에는, 홀 바닥의 밝기를 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 도면 참조 번호 1101 내지 1105의 화상의 전부 또는 일부에 대해서, 표시부에 표시되어도 되고, 표시되지 않아도 된다.

상기의 확대 또는 축소 배율의 설정은, 도 12에 나타낸 화면에서 조정한다. GUI(1201) 상의 입력란(1203)에 확대율을 입력함으로써, 그 수치에 기초하여 패턴을 확대, 또는 축소시킬 수 있다. 또한, 슬라이드 바(1204)를 사용하여, 유저가 확대 축소된 패턴을 리얼 타임으로 확인할 수도 있다. 또한, GUI(1201) 상에는 현재 지정하고 있는 배율에 맞춰 패턴 윤곽을 확대 또는 축소한 화상(1202)을 표시하고 있다. 화상(1202)을 피검사 화상과 서로 겹쳐 표시함으로써, 확대 또는 축소한 패턴의 윤곽이 검사하고자 하는 영역에 과부족 없는 크기로 되어 있는지 용이하게 확인할 수 있으므로, 사용의 편의성이 향상된다. 또한, 설정 수단은 일례이며, 이 예에 의존하지 않는다. 또한, 패턴 윤곽의 조작에 대해서는 확대 축소 이외에, 이동시킬 수도 있다. 또한, 조작하는 패턴을 GUI(1201) 상에서 지정하여, 화상(1202)중 일부의 패턴에 대하여 확대 축소 또는 이동 등의 조작을 할 수도 있다.

이상의 설명에서는 템플릿 화상으로부터 얻어진 패턴을 축소해서 검사 대상 영역으로 하는 예를 나타냈지만, 템플릿 화상으로부터 얻어진 패턴을 확대해서 검사 대상 영역으로 함으로써, 패턴의 주변부의 이상도 포함시켜서 검사할 수 있다. 예를 들어 도 13에 나타낸 바와 같이, 실제 패턴(1301)을 확대해서 얻어지는 검사 대상 영역(1302)(점선)으로 함으로써, 실제 패턴(1301)의 윤곽 부분을 포함시킨 검사가 가능해진다.

또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 패턴의 윤곽선에 기초해서 얻어지는 영역을 연산해서 얻어지는 영역을 사용하여, 검사 대상 영역을 지정할 수 있다. 패턴(1401)의 윤곽선(1402)에 대하여, 확대한 패턴(1404)으로 지정되는 영역으로부터 축소한 패턴(1403)으로 지정되는 영역을 뺄셈하고, 생성되는 영역(1405)은, 정확히 패턴(1401)의 윤곽선(1402)의 주변을 둘러싸는 영역으로 된다. 여기에서는 이 연산에 의해 생성되는 영역(1405)을 새로운 템플릿 화상으로 한다. 이러한 영역을 사용해서 검사 대상 영역(1406)을 지정함으로써, 패턴 경계 부분의 이물질, 패턴 결손을 선택적으로 검출할 수 있다.

이상, 실시예 2는, 템플릿 화상을 변형하는 예, 즉 템플릿 화상으로부터 생성되는 패턴 윤곽을 확대 또는 축소하는 예로서 설명했지만, 검사 대상 영역의 지정에 2차 전자상과 반사 전자상을 합쳐서 사용하는 점도 특징이다. 즉, 템플릿 화상과 피검사 화상으로 서로 다른 검출기의 상을 사용할 수 있다. 상기와 같이 템플릿 화상과 피검사 화상에는, 2차 전자상 및 반사 전자상의 어느 쪽을 사용해도 되고, 적절하게 선택해야 한다. 특히, 템플릿 화상은 패턴의 윤곽을 보다 정확하게 추출할 수 있는 화상을 선택하는 것이 바람직하고, 피검사 화상은 유저가 검사하고자 하는 부분이 보다 선명하게 찍히는 화상을 선택하는 것이 바람직하다.

상기에서는 2차 전자상에 대하여 반사 전자상을 템플릿 화상에 사용하는 예를 나타냈지만, 반사 전자상에 대하여 2차 전자상을 템플릿 화상에 사용하는 것도 당연히 가능하다. 예를 들어, 매립, CMP의 공정 후 등에서 패턴의 단차가 적은 경우에는, 패턴이 머티리얼 콘트라스트가 잘 보이는 2차 전자상이 아니면 확인할 수 없고, 또한 반사 전자상이 아니면 요철의 검출이 어렵다. 이와 같은 경우에는 피검사 화상인 반사 전자상에 대하여 2차 전자상을 템플릿 화상으로서 사용함으로써, 당해 패턴을 선택적으로 검출할 수 있다.

실시예 3

실시예 3에서는, 추출된 패턴에 대한 결함 후보의 위치 관계에 기초해서 패턴의 모양새를 평가하고, 당해 패턴을 모양새마다 분류하는 결함 검사 장치에 대해서 설명한다. 여기에서 말하는 모양새란, 이상적인 패턴에 대한 실제로 형성된 패턴의 완성도를 가리킨다. 보다 구체적으로는, 모양새란, 단순한 양호 불량의 판단뿐만아니라, 패턴의 간격이나 코너의 라운딩 상태 등의 배선 패턴의 평가 항목이 이상값으로부터 어느 정도 어긋나고 있는지를 평가하는 정량적 지표를 의미한다. 여기서 이상값이란, 일반적으로 리소그래피의 시뮬레이션 값 등, 회로 설계자가 결정한 값을 가리키지만, 이하에서는 템플릿 화상의 패턴을 이상값으로 하여, 이것에 대한 실제로 촬상된 패턴의 괴리도를 평가한다. 따라서, 모양새는 이상 패턴(템플릿 화상)으로부터의 어긋남량의 평가값이라고 바꿔 말할 수도 있다.

이하에서는 이 모양새를 이상 패턴과 실제의 패턴과의 형상의 차, 및 이들의 위치 관계를 이용해서 평가하고, 이 평가 결과에 의해 패턴을 분류하는 예를 나타낸다.

우선, 도 15를 이용해서 화상 처리부(119) 내부에 대해서 설명한다. 실시예 1에서 도 2를 이용하여 설명한 것과 동일한 부분은 도 2와 동일한 번호가 붙여져 있다. 본 실시예에서는 도 2 외에, 또는, 도 2의 결함 후보 검출부와 결함 판정부 대신에, 패턴 분류부(1501)가 설치된다. 도 15에서는 설명을 간단하게 하기 위해서, 결함 후보 검출부와 결함 판정부를 생략하고 있다. 또한, 도 15에 나타내는 각 기능 블록이, 하드웨어 실장, 소프트웨어 실장 혹은, 하드 실장과 소프트 실장을 조합한 형태, 어느 쪽의 방법으로 실현해도 되는 것은, 실시예 1과 동일하다.

패턴 분류부(1501)에서는, 후술하는 바와 같이, 검사 대상 영역에 대응하는 피검사 화상의 패턴을 분류하는 처리가 행해진다. 따라서 패턴 분류부(1501)에는 검사 대상 영역의 정보와, 피검사 화상이 입력될 필요가 있다.

본 실시예에서 설명하는 처리의 플로우차트를 도 16에 나타낸다. 템플릿 화상을 결정하고 검사 대상 영역을 결정하는 수순은 실시예 1과 동일하고, 스텝(1601 내지 1605)까지는 상기 실시예 1의 도 3 스텝(301 내지 305)과 같은 처리를 행한다. 검사 대상 영역 설정 후의 화상 취득(스텝(1606, 1607))도 실시예 1과 동일하여 설명은 생략한다.

스텝(1608)에서는, 피검사 화상으로부터 검사 대상 영역의 화상을 추출한다. 피검사 화상에 포함되는 패턴에는 이물질이 존재하거나, 패턴의 결함이 있거나 하므로, 반드시 이상적인 패턴이라고는 할 수 없다. 따라서, 템플릿 화상으로부터 추출된 검사 대상 영역에 대응하는 부분을 피검사 화상으로부터 추출한다.

다음에 스텝(1609)에서는, 스텝(1608)에서 추출된 검사 대상 영역의 화상을 분류한다. 분류에 관한 처리의 상세 내용은 후술한다.

마지막으로 스텝(1610)에서, 분류된 결과를 화면에 표시한다. 이때, 분류 결과를 통계 처리하여 표시해도 된다. 이 처리에 대해서도 후술한다.

도 17를 이용하여, 분류 처리에 대해서 상세하게 설명한다.

템플릿 화상(1701)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 2진화 처리 등의 연산 처리를 행함으로써, 패턴을 추출한다. 얻어진 패턴이 도면 참조 번호 1702이다. 다음에 패턴(1702)을 사용해서 검사 대상 영역(1703)을 결정한다. 도면 참조 번호 1703의 점선 부분은 도면 참조 번호 1702에 포함되는 패턴의 윤곽선이며, 이 예에서는 윤곽선의 내측을 검사 대상 영역으로 하고 있다.

다음에, 피검사 화상(1704)로부터 검사 대상 영역(1703)에 대응하는 부분의 화상을 추출하고, 도면 참조 번호 1705와 같이, 추출된 부분에 대하여 각각에 번호를 붙인다. 구체적으로는 도 17에 나타낸 바와 같이, 피검사 화상(1704)에, 검사 대상 영역(1703)을 겹쳐서 위치 정합하고, 개개의 패턴에 순서대로 번호를 붙인다. 도면 참조 번호 1705에서는, 점선으로 둘러싸인 패턴 각각에 1부터 18까지의 번호를 붙인 예를 나타내고 있다. 이 번호를 사용하여, 추출한 영역의 화상을 순서대로 배열한 것을 도면 참조 번호 1706로 나타내었다.

그런데, 도면 참조 번호 1706을 보면, 패턴 부분이 모두 포함되는 것, 패턴이 상(上)부분, 또는 하(下)부분에 일부 포함되는 것, 패턴이 완전히 포함되지 않는 것이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이들의 추출 화상을 검사 대상 영역과 실제의 패턴의 관계를 이용해서 분류한다. 구체적으로는, 피검사 화상의 검사 대상 영역에 상당하는 부분과, 검사 대상 영역과의 형상의 차 및 위치 관계를 평가함으로써, 패턴을 분류한다. 또한, 여기서 말하는 실제의 패턴이란 피검사 화상의 패턴을 가리키고 있으며, 패턴의 이상에 의한 결함 후보의 이외에 정상으로 인식되는 패턴도 포함되어 있다. 여기서, 이상적인 패턴은 아니지만, 이상적인 패턴으로부터의 어긋남이 오차의 범위 내라고 간주할 수 있기 때문에, 정상적인 패턴으로 하는 경우가 있는 점에 유의한다.

구체적인 분류 처리의 일 예를 든다. 도면 참조 번호 1706의 추출된 패턴을 2치화하여 도면 참조 번호 1707을 얻는다. 도면 참고 번호 1707의 백색의 패턴 부분의 점유 면적률 및 무게 중심의 위치에 의해, 이들 화상을 분류한다. 예를 들어, 백색 부분이 95% 이상 포함되어 있는 경우, 백색 부분이 95% 이하로 무게 중심이 추출 영역의 절반보다 위에 있는 것, 백색 부분이 95% 이하로 무게 중심이 추출 영역의 절반보다 아래에 있는 것, 백색 부분이 5% 이하의 것으로 분류하면, 이들의 추출 화상은 도면 참조 번호 1708과 같이 분류된다. 이렇게 분류하면, 예를 들어 정상적인 패턴의 개수 및 비율을 구하는 것이나, 완전히 패턴이 없는 개소의 개수를 구할 수 있다.

이상, 도 17를 이용해서 본 실시예의 패턴 분류 처리에 대해서 설명했지만, 도 17에 나타내는 각 화상이나 번호 1 내지 18은 내부 처리의 설명을 위하여 첨부한 것이며, 실제의 장치에서는 유저에게 표시하지 않아도 된다.

도 18에 분류의 결과를 표시하는 GUI(1801)를 나타낸다. 도면 참조 번호 1802는 검사 대상 화상에 검사 대상 영역(점선 부분)을 서로 겹친 화상, 도면 참조 번호 1803은 정상인 패턴의 비율, 도면 참조 번호 1804는 그 밖의 패턴의 상세 및 그 비율을 나타낸 예이다. 이들의 분류는, 제조 상의 원인에 독립적으로 의존하는 경우가 있고, 수율 저하 원인을 밝혀내기 위해 중요한 정보가 된다. 이렇게 전체에 있어서의 비율을 나타내도 되고, 분류 조건에 적합한 패턴의 개수를 표시해도 된다. 분류 결과를 그래프로 표시하면 더욱 결과의 파악이 용이해 진다. 또한, 이상의 분류 기준, 또 분류 방법, 결과 표시 방법은 어디까지나 분류를 설명하기 위한 일례이며, 이 이외의 분류 기준, 분류 방법, 결과 표시 방법을 이용해도 관계없다. 분류 기준을 유저가 설정 또는 변경할 수 있게 하면 더욱 유연한 분류 처리가 가능해 진다. 이상과 같이 패턴의 모양새를 분류하기 위해서 통계 처리를 함으로써 검사 결과가 이해하기 쉬워진다.

또한, 본 실시예에서, 실시예 2에 설명한, 패턴의 확대 축소를 적용할 수도 있다. 템플릿 화상으로부터 얻어진 패턴을 확대해서 검사 대상 영역으로 함으로써, 패턴의 주변부의 이상도 포함시켜 분류할 수 있다.

이상, 실시예 1 내지 3에서 설명한 바와 같이, 화상에 기초해서 얻어지는 템플릿 화상을 사용하여, 시료의 패턴 윤곽을 추출하고, 이 패턴의 내 또는 외를 검사 대상 영역으로 지정할 수 있도록 함으로써, 유저가 흥미가 있는 패턴의 영역을 다른 영역과 구별할 수 있으므로, 유저가 흥미가 있는 패턴에 발생한 결함에 대해서 다른 영역에 발생한 결함과 구별하여 검사 결과를 인식하는 것이 가능하게 된다. 또한, 검사 대상 영역으로 지정된 패턴의 모양새를 용이하게 평가하는 것이 가능하게 된다.

101 : 전자총
102 : 렌즈
103 : 편향기
104 : 대물 렌즈
105 : 시료
106 : 시료대
107 : 전자선
108 : 2차 전자
109 : 반사 전자
110 : 렌즈 제어 회로
111 : 편향 제어 회로
112 : 대물 렌즈 제어 회로
113 : 아날로그/디지털 변환기
114 : 어드레스 제어 회로
115 : 화상 메모리
116 : 기구 제어 회로
117 : 표시부
118 : 제어부
119 : 화상 처리부
120 : 입력부
122 : 2차 전자 검출기
123 : 반사 전자 검출기
124 : 이동 스테이지

Claims

전자선을 조사하여 시료의 패턴의 결함을 검사하는 하전 입자선 장치로서,
상기 시료에 상기 전자선을 조사하여 2차 하전 입자를 검출하는 전자 광학계와,
상기 2차 하전 입자로부터 얻어진 피검사 화상에 대하여 연산 처리함으로써 결함을 검출하는 화상 처리부와,
상기 결함의 화상을 표시하는 표시부
를 갖고,
상기 화상 처리부는,
상기 시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용하여 상기 패턴의 윤곽을 추출하는 윤곽 추출부와,
상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하는 검사 대상 영역 설정부와,
상기 피검사 화상을 상기 피검사 화상에 대응하는 부분의 화상과 비교하여 결함 후보를 검출하는 비교 연산부와,
상기 결함 후보가 상기 검사 대상 영역에 포함되는지 아닌지를 판정하고, 상기 검사 대상 영역에 포함되는 경우에 상기 결함 후보를 결함으로 판정하는 결함 판정부를 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 템플릿 화상은, 복수의 상기 시료의 화상을 가산한 화상인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 광학계는 상기 2차 하전 입자를 검출하는 검출기를 복수 구비하고,
상기 템플릿 화상과 상기 피검사 화상은 서로 다른 검출기로부터 얻어진 상인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 템플릿 화상은, 상기 피검사 화상을 사용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 피검사 화상에 대응하는 부분의 화상으로서, 상기 템플릿 화상을 사용하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
검사 대상 영역을 지시하는 입력 수단을 더 갖고,
상기 검사 대상 영역 설정부는 상기 입력 수단을 통하여 행해진 유저의 지시에 기초하여 상기 검사 대상 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 검사 대상 영역은 상기 패턴의 내측 또는 외측인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제1항에 있어서,
상기 검사 대상 영역 설정부는, 상기 패턴의 윤곽의 전부 또는 일부를, 확대 또는 축소하여 검사 대상 영역으로 하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제8항에 있어서,
상기 검사 대상 영역 설정부는, 상기 확대 및 축소된 패턴의 윤곽에 기초하여 얻어지는 영역의 차분을 검사 대상 영역으로 하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
전자선을 조사하여 시료의 패턴의 결함을 검사하는 하전 입자선 장치로서,
상기 시료에 상기 전자선을 조사하여 2차 하전 입자를 검출하는 전자 광학계와,
상기 2차 하전 입자로부터 얻어진 피검사 화상에 대하여 연산 처리함으로써 결함을 검출하는 화상 처리부와,
상기 결함의 화상을 표시하는 표시부
를 갖고,
상기 화상 처리부는,
상기 시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용해서 상기 패턴의 윤곽을 추출하는 윤곽 추출부와,
상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하는 검사 대상 영역 설정부와,
상기 피검사 화상에 있어서의 상기 검사 대상 영역의 패턴의 모양새에 따라, 당해 패턴을 분류하는 패턴 분류부를 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제10항에 있어서,
상기 모양새는, 상기 피검사 화상에 있어서의 상기 검사 대상 영역과 상기 검사 대상 영역과의 형상의 차를 사용해서 평가되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
제10항에 있어서,
상기 표시부는, 상기 검사 대상 영역의 분류 결과를 통계 처리하여 표시하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
하전 입자선 장치에 접속된 컴퓨터에 있어서 실행되는 프로그램으로서,
시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용해서 상기 시료 상의 패턴의 윤곽을 추출하는 윤곽 추출 처리와,
상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하는 검사 대상 영역 설정 처리와,
상기 시료의 피검사 화상을 상기 피검사 화상에 대응하는 부분의 화상과 비교하여 결함 후보를 검출하는 비교 연산 처리와,
상기 결함 후보가 상기 검사 대상 영역에 포함되는지 아닌지를 판정하고, 상기 검사 대상 영역에 포함되는 경우에 상기 결함 후보를 결함으로 판정하는 결함 판정 처리
를 실행하는 프로그램을 기록한 기록 매체.
하전 입자선 장치에 접속된 컴퓨터에 있어서 실행되는 프로그램으로서,
시료의 화상에 기초하여 얻어지는 템플릿 화상을 사용해서 상기 시료 상의 패턴의 윤곽을 추출하는 윤곽 추출 처리와,
상기 패턴의 윤곽에 기초하여 검사 대상 영역을 설정하는 검사 대상 영역 설정 처리와,
상기 피검사 화상에 있어서의 상기 검사 대상 영역의 패턴의 모양새에 따라, 당해 패턴을 분류하는 패턴 분류 처리
를 실행하는 프로그램을 기록한 기록 매체.