KR20150053798A - 패턴 검사·계측 장치 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

검사 또는 계측 대상의 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 추출한 에지의 위치를 사용한 검사 또는 계측에 있어서, 노이즈 등의 영향을 저감해서 검사 또는 계측 결과의 신뢰성을 향상시키는 패턴 검사·계측 장치를 제공한다. 이 를 위해서, 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 사용하여 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치에 있어서, 검사 또는 계측의 기준이 되는 형상을 나타내는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

패턴 검사·계측 장치 및 프로그램{PATTERN INSPECTING AND MEASURING DEVICE AND PROGRAM}

본 발명은, 검사 또는 계측 대상 패턴의 에지 위치를 사용해서 패턴을 검사 또는 계측하는 패턴 검사·계측 장치 및 당해 패턴 검사·계측 장치의 컴퓨터에서 실행하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

반도체 제조 분야에서는, 이전부터 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)을 사용한 검사 장치나 계측 장치가 이용되어 왔다.

프로세스 룰의 진화에 수반하여, 보다 미세한 패턴이 웨이퍼 위에 전사되게 되면, 웨이퍼 위에 형성되는 패턴의 밀도가 높아져서, 치수 계측에 의한 평가가 필요해지는 점이 증가한다. 그로 인해, 평가 시간 억제의 관점에서, 평가 대상이 되는 패턴의 치수에 대하여 상대적으로 큰 시야(Field Of View; FOV)에서의 화상 취득(저배율 화상의 취득)을 수반한 검사에 의해, 결함 발생 리스크가 높은 장소, 즉, 더 높은 배율에서의 평가가 필요해지는 계측점의 압축을 행할 필요성이 높아지고 있다. 패턴의 미세화의 경향 외에, 저배율 화상을 사용한 검사가 됨으로써, 검출해야 할 결함의 크기는, 화상 상에 있어서 작아지는 경향이 있다.

또한, 계측 장치의 용도로서는, 고배율로 취득한 화상을 사용해서 결함 발생 리스크가 높은 장소를 평가하는 것 외에, 프로세스 변동에 대처하기 위한 노광 조건의 관리 등에도 이용되고 있다. 패턴의 미세화에 수반하여, 품질 관리를 위한 패턴 치수 관리에 있어서 허용되는 계측값의 편차는 작아지는 경향이 있으며, 또한 패턴의 미세화에 수반하여 양품을 제조하기 위해 노광 조건에 허용되는 변동량도 작아지기 때문에, 노광 조건의 관리라는 용도에 있어서도 허용되는 계측값의 편차는 작아지는 경향이 있다.

또한, 웨이퍼 위에 전사되는 패턴의 형상이 복잡해짐에 수반하여, 검사 장치·계측 장치의 양쪽에 있어서, 1차원 특징으로서의 치수의 평가가 아니고, 2차원 특징으로서의 형상의 평가가 필요해지는 용도가 증가하고 있다. 형상의 평가에 있어서는, 통상, 평가의 기준이 되는 소정의 윤곽 형상과, 평가 대상이 되는 패턴을 촬상해서 얻어진 화상으로부터 추출한 윤곽 형상의 비교에 의해 평가가 이루어지는데, 원래 기하 정보와 화상 정보라는 상이한 종류의 데이터의 비교인 것 외에도, 프로세스 변동 등의 요인도 겹치기 때문에, 2개의 윤곽 형상이 상이하다는 현상은 종종 발생한다.

이러한 배경 하에, 설계 데이터를 활용하여, 윤곽 형상의 비교에 의해 검사를 행하는 기술의 예로서, 특허문헌 1에서 개시되어 있는 기술을 들 수 있다. 특허문헌 1에는, 패턴의 변형량을, 대역적인 변형량과 국소적인 변형량으로 분리해서 파악하고, 그 후, 국소적인 변형량을 사용해서 결함 검사를 행하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2010 -268009호 공보(미국 특허 제7660455호 명세서)

특허문헌 1에서 개시되어 있는 기술을 사용한 경우, 허보(虛報)가 발생할 가능성이 있다.

발명자의 검토에 의하면, 이것은, 특허문헌 1에 기재된 기술에서의 「제2 윤곽선」이, 화상으로부터 취득한 프로파일로부터, 소정의 역치에 의해 추출된 에지를 사용해서 형성되어 있는 것에 하나의 원인이 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술은, 프로파일의 형상이 장소에 구애받지 않고 동등할 경우에는, 대역적 패턴 변형량이, 예를 들어 패턴 형성 시의 노광량이 최적값에서 어긋나 있음으로 인한 패턴의 전체적인 커짐을 반영한 값으로 되기 때문에, 전체의 변형량으로부터 대역적 패턴 변형량을 제외한 국소적인 변형량을 사용한 검사에 의해, 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

그러나, 화상으로부터 얻어지는 프로파일의 형상은 다양한 요인에 따라 변화한다. 예를 들어, 화상을 취득할 때의, 다양한 노이즈의 영향을 생각할 수 있다. 또한, 에지 효과는 패턴의 곡률이 큰 부분에서 현저하게 나타나기 때문에, 조도도 포함한 측벽의 형상에 의존해서 변화하는 것 외에, 2차원적인 패턴 형상에도 의존해서 변화한다. 뿐만 아니라, 검출되는 2차 전자의 양은 촬상 시의 시료의 대전 상태에 영향을 받기 때문에, 예를 들어 전자선의 주사 방향에 수직인 라인 패턴의 경우, 우측의 측벽에 대응하는 프로파일과 좌측의 측벽에 대응하는 프로파일에서는 형상이 상이하다. 특허문헌 1에서 개시되어 있는 기술을 비롯한 종래 기술에서는, 이러한 영향을 강하게 받아, 허보의 발생으로 이어질 가능성이 있다.

또한, 프로파일의 형상은, 상술한 요인 외에도, 가속 전압이나 프로브 전류 등의 촬상 조건에 따라 상이한 것 외에, 촬상 장치에 의해서도 개체 차가 있다. 이러한 요인은, 주로 대역적인 영향을 미치게 되기 때문에, 일견, 허보의 발생으로는 이어지지 않는 것처럼 생각되지만, 설계 데이터와의 비교에 의한 검사에서는, 이러한 요인에 의해서도 허보가 발생할 가능성이 있다. 왜냐하면, 예를 들어 역치법을 사용해서 구한 윤곽 형상과, 설계 데이터로부터 생성한 윤곽 형상을 비교하는 경우, 원래 어떤 역치를 사용해서 추출되는 윤곽 형상을 사용해서 양자를 비교할 것인가는, 검사용의 레시피 등에 따라 미리 지정되어 있지만, 프로파일의 형상이 변화하는 경우에는, 당해 변화에 수반하여, 미리 지정된 역치와는 다른 역치가 적절한 역치로 될 가능성이 있다. 이러한 경우, 즉, 적절하지 않은 역치를 사용해서 윤곽 형상을 구했을 경우, 특허문헌 1에서 개시되어 있는 기술을 비롯한 종래 기술에서는, 허보의 발생으로 이어질 가능성이 있다.

이상의 검토로부터 발명자는, 문제의 본질을, 평가 대상이 되는 패턴을 촬상해서 얻어진 화상으로부터 취득한 프로파일로부터, 어떤 역치(보다 일반적으로는, 에지 추출 파라미터)에 의해 추출한 에지를 사용해서 행하는 검사나 계측에 있어서, 당해 역치가 반드시 당해 검사나 계측에 적합한 것으로 되어 있지는 않다고 파악하였다.

상술한 검토를 근거로 해서, 이하에, 검사 또는 계측 대상의 패턴을 촬상하여 얻어진 화상으로부터 추출한 에지의 위치를 사용한 검사 또는 계측에 있어서, 노이즈 등의 영향을 저감하고, 검사 또는 계측 결과의 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 하는, 패턴 검사·계측 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제안한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있는데, 그 일례를 들면, 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 사용해서 상기 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치이며, 상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 형상을 나타내는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 검사 또는 계측 대상의 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 추출한 에지의 위치를 사용한 검사 또는 계측에 있어서, 노이즈 등의 영향을 저감하고, 검사 또는 계측 결과의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 초기 설정부의 동작 중, 기준 윤곽선 형성 처리에 관한 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 초기 설정부의 동작 중, 기준 윤곽선 형성 처리에서의 기준 에지의 추출 방법 및 기준 에지의 선별 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 초기 설정부의 동작 중, 기준 윤곽선 형성 처리에서의 기준 에지 추출 처리에 관한 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작 중, 휘도 프로파일 생성 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작 중, 휘도 프로파일 생성 처리에서의 휘도 프로파일의 취득 방향을 설명하는 도면이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작 중, 초기 파라미터 산출 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작 중, 초기 파라미터 산출 처리에서의 초기 파라미터의 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치에서의 에지 추출 파라미터의 값의 의미를 설명하는 도면이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작 중, 초기 파라미터 평활화 처리에서 사용하는 가중 함수의 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치에서의, 초기 파라미터와 에지 추출 파라미터의 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 검사부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치의 연산 장치에 포함되는 검사부의 동작을 설명하는 도면이다. (a)는 초기 상태를 도시하는 도면, (b)는 제1 결함 판정 역치를 사용해서 결함 후보를 검출한 상태를 도시하는 도면, (c)는 제2 결함 판정 역치를 사용해서 결함 후보를 확장한 상태를 도시하는 도면이다.
도 16은 제1 실시 형태에 관한 패턴 검사 장치로부터 출력되는 화상의 내용을 설명하는 도면이다. (a)는 기준 패턴을 묘화한 화상, (b)는 검사 화상, (c)는 결함으로서 검출된 영역에 관한 정보를 나타내는 화상, (d)는 각 국소 영역의 에지 추출 파라미터가 평균값에서 얼마나 괴리되어 있는지를 나타내는 화상이다.
도 17은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 18은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 마스크 딸린 세선화 처리에 관한 동작을 설명하는 도면이다.
도 19는 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 결손내 측장 윤곽선 보수 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 20은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 21은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리의 동작을 설명하는 도면이다.
도 22는 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 결손내 측장 윤곽선 보수 처리의 동작을 설명하는 도면이다.
도 23은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 결손내 측장 윤곽선 보수 처리의 동작을 설명하는 도면이다.
도 24는 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 동작을 설명하는 도면이다.
도 25는 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 동작을 설명하는 도면이다.
도 26은 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 27은 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 28은 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 29는 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치에서 조작 단말기(120)의 조작자가 설정하는 처리 파라미터의 입력 인터페이스를 설명하는 도면이다.
도 30은 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 측정 결과의 제시 방법을 설명하는 도면이다.
도 31은 제3 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 32는 제3 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 33은 제3 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 34는 제3 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 측정 결과의 제시 방법을 설명하는 도면이다.
도 35는 제4 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 36은 제4 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 연산 장치에 포함되는 파라미터 교정부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 37은 제4 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 연산 장치에 포함되는 파라미터 교정부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 38은 제4 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 39는 제5 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 40은 제5 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 41은 제5 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치에서의 검사 대상의 지정 방법을 설명하는 도면이다.
도 42는 제5 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치에서의 검사 방법을 설명하는 도면이다.
도 43은 제1 실시 형태의 제1 변형예의 연산 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리가 이루어지는 경우에 있어서 결함의 종류를 판별하는 방법을 설명하는 도면이다. (a)는 브리징이 발생한 상태를 도시하는 도면이다. (b)는 네킹이 발생한 상태를 도시하는 도면이다.
도 44는 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 패턴 검사 장치에서의 검사 화상의 취득 방법을 설명하는 도면이다. (a)는 검사 대상이 되는 시료에 대해서 설명하는 도면이다. (b)는 검사 대상 범위 내에서의 검사 화상의 취득 방법에 대해서 설명하는 도면이다. (c)는 종래의 검사 화상을 도시하는 도면이다. (d)는 제1 실시 형태의 제2 변형예에서의 검사 화상을 도시하는 도면이다. (e)는 다이의 종횡 방향을 스테이지의 이동 방향에 대하여 상대적으로 기울인 경우의 검사 화상을 도시하는 도면이다.
도 45는 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.

이하에 설명하는 실시예에서는, 주로, 검사 또는 계측 대상의 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 추출한 에지의 위치를 사용한 검사 또는 계측에 있어서, 노이즈 등의 영향을 저감해서 검사 또는 계측 결과의 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 하는 패턴 검사·계측 장치 및 상기 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 대해서 설명한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 이하에 설명하는 실시예에서는 주로, 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 사용해서 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치에 있어서, 검사 또는 계측의 기준이 되는 형상을 나타내는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 상기 에지 추출 파라미터를 생성하도록 한 패턴 검사·계측 장치 및 컴퓨터 프로그램에 대해서 설명한다.

실시예 1

<제1 실시 형태>

이하, 제1 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는, 평가 대상이 되는 패턴의 치수에 대하여 상대적으로 큰 시야에서의 화상 취득(저배율에서의 화상의 취득)을 수반한 검사에 의해, 미리 검사의 기준으로서 주어진 윤곽 형상에 대하여 국소적으로 변형되어 있는 패턴 영역을 「결함 영역」(결함 발생 리스크가 높은 영역)으로서 추출하는 용도에 적합한 패턴 검사 장치의 예다.

반도체의 프로세스 룰이 진화되어, 보다 미세한 패턴이 웨이퍼 위에 전사되게 됨에 수반하여, 마스크의 설계 불량 등에 기인하는 시스터매틱 결함을 검출하기 위해, 설계 데이터를 활용한 검사의 필요성이 증가하고 있다. 마스크의 설계나 전사를 위한 파라미터의 설정의 마진이 감소하여, 시스터매틱 결함이 발생하기 쉽게 되어 있을 뿐 아니라, 랜덤 결함과 달리 발생 원인을 특정해서 개선책을 실시함으로써 효율적으로 대처가 가능한 점에서, 시스터매틱 결함에 대한 대책의 중요도가 증가하고 있기 때문이다. 시스터매틱 결함의 경우, 모든 다이에 대해서 동일하게 결함이 발생하기 때문에, 종래부터 실시되고 있는 다이끼리의 상호 비교에 의한 검사에서는 검출할 수 없고, 설계 데이터와의 비교에 의한 검사에 의해서만 검출하는 것이 가능하다. 또한, 검사의 관점에 대해서도, 1차원 특징으로서의 치수의 검사뿐만 아니라, 2차원 형상의 검사의 필요성이 높아지고 있다. 그러한 검사 시, 패턴의 미세화의 경향 외에도, 저배율 화상을 사용한 검사로 됨으로써, 검출해야 할 결함의 크기가 화상 상에 있어서 작아지는 경향이 있음은, 상술한 바와 같다.

또한, 설계 데이터와의 비교에 의해 국소적으로 변형되어 있는 패턴 영역을 결함 영역으로서 추출하는 경우, 샷 내의 초점 거리나 노광량의 편차에 의한 패턴의 커짐이나 가늘어짐의 영향을 분리할 필요가 있다. 상술한 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술은, 이러한 영향을 대역적 패턴 변형량으로서 국소 패턴 변형량으로부터 분리하여, 국소 패턴 변형량을 사용해서 결함 검사를 행하고 있는 점에서 이 과제에 대한 대처로서 유효하지만, 상술한 바와 같이 과제도 있다.

또한, 평가 시간 억제의 관점에서, 스테이지(시료대)를 이동시키면서 취득한 화상을 사용한 검사로 되는 경우도 있다. 그 경우, 스테이지의 이동 속도의 불균일을 비롯한 다양한 요인에 의해, 웨이퍼 위의 실제의 패턴 형상에 대하여, 당해 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 상의 패턴 형상이 왜곡되어 있는 경우가 있다. 이 왜곡은, 통상, 보정된 후에 설계 데이터와의 비교가 이루어지는데, 검출하고 싶은 결함의 크기에 비해 충분히 완만한 변형으로서 나타나는 잔류 왜곡이 남아있는 경우도 있다.

본 실시 형태는, 상술한 바와 같은 검토를 근거로, 과제의 해결을 도모한 예다. 이하에 상세를 설명한다.

[패턴 검사 장치의 구성]

도 1은, 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 구성을 설명하는 도면이며, 촬상 장치로서 SEM을 사용한 패턴 검사 장치의 일례를 나타내는 도다. 본 실시 형태의 패턴 검사 장치는, SEM(101)과 당해 SEM의 제어 장치(102)를 구비한 촬상 장치(100), 연산 처리 장치(110), 조작 단말기(120) 및 기억 장치(130)를 구비하고 있다.

SEM(101)은, 전자총(101a), 콘덴서 렌즈(101b), 편향기(101c), ExB 편향기(101d), 대물 렌즈(101e), 스테이지(101h) 및 2차 전자 검출기(101k)를 구비하고 있다. 전자총(101a)으로부터 사출된 1차 전자선은, 콘덴서 렌즈(101b)에서 수렴되어, 편향기(101c), ExB 편향기(101d), 대물 렌즈(101e)를 거쳐서 스테이지(101h) 위에 놓인 시료(웨이퍼)(101g) 위에 초점을 맺어서 조사된다. 전자선이 조사되면, 시료(101g)로부터는 2차 전자가 발생한다. 시료(101g)로부터 발생한 2차 전자는, ExB 편향기(101d)에 의해 편향되어, 2차 전자 검출기(101k)에서 검출된다. 편향기(101c)에 의한 전자선의 이차원 주사에 동기하여, 또는, 편향기(101c)에 의한 전자선의 X 방향의 반복 조작과 스테이지(101h)에 의한 시료(101g)의 Y 방향의 연속적인 이동에 동기하여, 시료로부터 발생하는 2차 전자를 검출함으로써, 이차원의 전자선상이 얻어진다. 2차 전자 검출기(101k)에서 검출된 신호는, A/D 변환기(101m)에 의해 디지털 신호로 변환되어, 제어 장치(102)를 통해서 연산 처리 장치(110)에 보내진다.

제어 장치(102)는, SEM(101)을 제어함으로써, 원하는 조건에서의 전자선 주사를 가능하게 한다. 제어 장치(102)는, 시료 위의 원하는 위치에 주사 위치를 설정하기 위한 편향 신호를 편향기(101c)에 공급한다. 편향기(101c)는, 공급되는 신호에 따라, 원하는 크기로 시야의 크기(배율)를 변화시킨다. 제어 장치(102)는, 편향기(101c)의 주사와 동기해서 검출기(101k)에 의해 얻어진 검출 신호를 배열함으로써 얻어지는 검사 화상을 연산 처리 장치(110)에 보낸다.

또한, SEM(101) 및 제어 장치(102)의 구성은, 원하는 조건에서 시료(101g)를 촬상해서 얻어진 검사 화상을 연산 처리 장치(110)에 제공할 수 있는 것이면 되며, 예시한 구성에 한정하는 것은 아니다.

연산 처리 장치(110)는, 메모리(111), 도 2의 스텝 S201 등의 처리를 실행하는 초기 설정부(112), 도 2의 스텝 S202 등의 처리를 실행하는 에지 추출 파라미터 생성부(113), 도 2의 스텝 S203 등의 처리를 실행하는 윤곽선 형성부(114) 및 도 2의 스텝 S204 등의 처리를 실행하는 검사부(115)를 구비하고 있고, 촬상 장치(100)로부터 입력된 검사 화상과 기억 장치(130)에 저장된 설계 데이터로부터 형성한 기준 윤곽선을 비교함으로써, 시료(101g) 위에 형성되어 있는 패턴을 검사한다. 연산 처리 장치(110)에서 실행되는 처리에 필요한 정보는, 연산 처리 장치(110) 내의 메모리(111)에, 검사용의 레시피로서 기억되어 있다. 레시피는, 패턴 검사 장치를 자동으로 동작시키기 위한 동작 프로그램이며, 검사 대상이 되는 시료의 종류마다, 상기 메모리(111)나 외부의 기억 매체에 기억되어, 필요에 따라서 판독된다.

연산 처리 장치(110)는, 키보드 등의 입력 수단을 구비한 조작 단말기(120)와 접속되어, 당해 입력 수단을 통해서 조작자로부터의 입력을 접수함과 함께, 당해 조작 단말기(120)에 설치된 표시 장치에, 조작자에게 제시하기 위한 화상이나 검사 결과 등을 표시하는 기능을 갖는다. 이들 기능은, 예를 들어 GUI(Graphical User Interface)라고 불리는 그래피컬한 인터페이스에 의해 실현된다.

또한, 연산 처리 장치(110)에서의 제어나 처리의 일부 또는 모두를, CPU나 화상의 축적이 가능한 메모리를 탑재한 전자 계산기 등에 할당해서 처리·제어하는 것도 가능하다. 또한, 조작 단말기(120)는, 검사에 필요해지는 전자 디바이스의 좌표, 위치 결정에 이용하는 패턴 매칭용의 사전 데이터(후술), 촬영 조건 등을 포함하는 촬상 레시피를, 수동으로, 또는, 기억 장치(130)에 기억된 전자 디바이스의 설계 데이터를 활용해서 작성하는 촬상 레시피 작성 장치로서도 기능한다.

기억 장치(130)는, 설계 데이터와 사전 데이터를 저장해 두는 것이며, 예를 들어 하드 디스크다. 또한, 본 실시 형태에서의 설계 데이터란, 검사의 평가 기준이 되는 이차원의 윤곽 형상을 정하기 위한 것이며, 전자 디바이스의 설계 데이터 그 자체에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 웨이퍼 위에 형성되어야 할 패턴 도형의 레이아웃을 기술한 레이아웃 패턴이어도 되고, 전자 디바이스의 설계 데이터에 기초해서 형성된 마스크 패턴 형상으로부터 리소그래피 시뮬레이션 등의 방법으로 구해지는 윤곽 형상이어도 되고, 양품 패턴으로부터 추출한 윤곽 형상이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 설계 데이터로서, 리소그래피 시뮬레이터에서 얻어진 노광 패턴의 외형을 형성하는 곡선(꺾은선이나 다각형을 포함)을 사용한다. 설계 데이터는, 평가 기준이 되는 윤곽 형상을 나타내는 다각형을 정의할 수 있도록, 패턴 도형의 개수와, 각각의 패턴 도형에 포함되는 정점의 좌표와, 각각의 정점의 접속 관계의 정보를 포함하도록 구성한다. 또한, 접속 관계의 정보는, 패턴의 내외를 판별할 수 있도록, 방향성 있는 정보로서 구성한다. 또한, 후술(도 2)한 바와 같이, 초기 설정부(112)가 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬을 할 때 템플릿으로서 사용되는 영역에 관한 기하 정보인 사전 데이터도, 기준 패턴과 대응지어서 기억해 둔다. 사전 데이터는, 예를 들어 영역의 중심 위치의 좌표 정보와, 영역의 크기 정보를 구비한 정보이며, 「탐색 범위 내에서의 유니크성」 등을 고려해서 추출된, 템플릿 영역으로 하기에 적합한 1개 이상의 영역에 관한 정보를, 미리 생성해서 기억해 둔다. 위치 정렬을 할 때의 템플릿 정보를 화상 데이터가 아니라 사전 데이터로서 유지해 둠으로써, 화상 데이터로서 유지하는 경우와 비교하여, 유지해 두어야 할 데이터량을 삭감할 수 있다.

또한, 필요에 따라, 기억 장치(130)에 기억된 설계 데이터에 기초하여 웨이퍼 위에 형성되는 패턴 형상을 구하는 시뮬레이터(140)를 구비한 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 기억 장치(130)에 당초 저장되어 있는 설계 데이터에 의해 정해지는 이차원의 윤곽 형상과, 웨이퍼 위에 형성된다고 상정되는 패턴 형상의 차이가 큰 경우에, 당초 저장되어 있는 설계 데이터로부터 웨이퍼 위에 형성된다고 상정되는 패턴 형상을 시뮬레이터(140)로 구하여, 검사의 평가 기준으로 하는 기준 패턴으로 할 수 있기 때문에, 허보를 저감할 수 있어, 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

[패턴 검사 장치의 동작]

이어서, 본 실시 형태에서의 패턴 검사 장치의 동작에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도다.

패턴 검사 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S201에서, 초기 설정부(112)가, 검사 화상과 기준 패턴의 초기 설정을 행한다. 검사 화상과 기준 패턴의 초기 설정에 관한 처리는, 구체적으로는 다음과 같은 처리다.

초기 설정부(112)는, 먼저, 촬상 장치(100)로부터 검사 화상을 판독하여, 필요에 따라 전처리를 실시한다. 전처리의 예로서는, 예를 들어 노이즈 제거를 위한 평활화 처리 등이 있고, 이 전처리에 대해서는, 적절히, 공지된 기술을 사용해서 실시한다.

초기 설정부(112)는, 계속해서, 기억 장치(130)로부터 검사 화상에 대응하는 범위의 설계 데이터를 판독하고, 필요에 따라, 패턴 도형의 각의 라운딩 처리 등, 설계 데이터의 변형 처리를 행한 뒤에, 변형 후의 설계 데이터에 기초하여 기준 윤곽선을 구한다. 검사 화상에 대응하는 범위의 설계 데이터의 판독은, 설계 데이터가 구비하는 정점의 좌표와 접속 관계의 정보를 사용하여, 평가 기준으로 하는 윤곽 형상을 나타내는 다각형의 일부가 검사 화상에 대응하는 범위(검사 화상 취득시의 위치 어긋남 오차에 상당하는 마진 등을 고려한 범위)에 포함될 수 있는 것 모두를 판독한다. 즉, 상기 다각형의 변 중 적어도 한쪽의 정점이 검사 화상에 대응하는 범위 내에 포함되는 것뿐만 아니라, 변의 일부분이 검사 화상에 대응하는 범위를 가로지르는 것에 대해서도 판독하도록 한다. 또한, 기준 윤곽선은 기준 에지를 설계 데이터에 기초해서 연결시킨 것이며, 본 실시 형태에서 검사의 기준으로 하는 기준 패턴이 된다. 초기 설정부(112)의 동작 중, 설계 데이터에 기초하여 기준 윤곽선을 구하는 처리(기준 윤곽선 형성 처리)에 관한 동작에 대해서는, 상세히 후술한다(도 3참조).

초기 설정부(112)는 또한, 기억 장치(130)로부터 검사 화상에 대응하는 범위의 사전 데이터를 판독하여, 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬을 실시한다. 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬은, 공지된 기술을 사용해서 실시하면 된다. 예를 들어, 정규화 상호 상관값을 평가값으로 한, 템플릿 매칭을 사용할 수 있다. 그때의 템플릿 화상은, 예를 들어 사전 데이터를 참조하여 위치 정렬에 적합한 영역을 구하고, 당해 영역 내에 포함되는 기준 윤곽선을 화상 상에 묘화하여, 가우스 필터 등의 평활화 필터를 사용해서 바림한 것을 사용하면 된다. 또한, 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬의 다른 방법의 예로서는, 사전 데이터를 참조하여 구한, 위치 정렬에 적합한 영역 내에 포함되는 기준 윤곽선과, 검사 화상으로부터 Sobel 필터 등을 사용해서 추출한 윤곽선을, 윤곽선 매칭의 방법을 사용해서 위치 정렬하도록 해도 된다. 윤곽선 매칭의 방법으로서는, 예를 들어 개략 서치로서 일반화 허프 변환을 사용하고, 정밀 서치로서 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 사용하는, 2단계의 방법에 의해 고정밀도로 실시할 수 있다. 또는, 사전 데이터를 참조하여 구한, 위치 정렬에 적합한 영역 내에 포함되는 기준 윤곽선을 화상 상에 묘화해서 가우스 필터 등의 평활화 필터를 사용하여 바림한 것을 템플릿 화상으로 하고, 검사 화상으로부터 Sobel 필터 등을 사용해서 추출한 윤곽선을 화상 상에 묘화해서 가우스 필터 등의 평활화 필터를 사용하여 바림한 것을 피서치 화상으로 한 뒤, 정규화 상호 상관값을 평가값으로 한 템플릿 매칭에 의해 실시해도 된다. 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬의 방법은 이들에 한정하는 것은 아니며, 다양한 방법에 의해 실시할 수 있다. 또한, 사전 데이터를 참조하여 구해진 「위치 정렬에 적합한 영역」이 복수 존재하는 경우에는, 그 중 하나를 사용해서 위치 정렬을 하는 구성으로 해도 되고, 각각의 영역에서 독립적으로 위치 정렬을 행한 결과로부터 최종적인 위치 정렬 결과를 구하는 구성으로 해도 되고, 복수의 영역을 조합해서 동시에 위치 정렬을 하는 구성으로 해도 된다.

이어서, 스텝 S202에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)가, 에지 추출 파라미터를 생성한다. 스텝 S202의 처리는, 구체적으로는, 위치 정렬이 이루어진 상태의 검사 화상과 기준 윤곽선을 사용하여, 기준 에지마다 1개의 에지 추출 파라미터를 구하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 윤곽선 형성부(114)이 역치법을 사용하기 때문에, 역치법으로 에지를 추출할 때 사용되는 파라미터인 「역치」가 에지 추출 파라미터가 된다. 에지 추출 파라미터는, 정상부에서 검사 화상으로부터 추출되는 에지와 기준 에지가 대략 일치하도록 산출된다. 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작에 대해서는, 상세히 후술한다(도 6 참조).

계속해서, 스텝 S203에서, 윤곽선 형성부(114)가, 스텝 S202에서 생성된 에지 추출 파라미터를 사용해서 측장 에지(후술)를 추출하여, 측장 윤곽선(후술)을 형성한다. 스텝 S203의 처리는, 구체적으로는, 기준 에지마다 생성된 휘도 프로파일로부터 당해 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터에 기초하여 검사부(115)의 처리에서 사용되는 에지를 구하는 처리다. 이하의 설명에서는, 휘도 프로파일을 사용해서 구한 에지를 특히 「측장 에지」라고 칭한다. 또한, 본 실시예에서는, 후술하는 검사부(115)의 처리에서 EPE(Edge Placement Error; 본 실시 형태에서는 기준 에지부터 측장 에지까지의 거리에 상당함)의 값을 참조하기 때문에, 기준 에지부터 측장 에지까지의 거리만을 구하는데, 검사 또는 계측의 용도에 따라서는, 측장 에지를 검사 화상의 좌표계에서의 2차원 좌표의 열로서 구하여, 기준 에지의 연결 방법을 모방해서 연결시켜, 윤곽선으로서 취급해도 된다. 그렇게 해서 측장 에지를 연결시킨 것을 「측장 윤곽선」이라고 칭한다. 윤곽선으로서 취급함으로써, 곡선 근사 등의 공지된 기술에 의한 기하학적인 평활화 처리를 실시할 수 있어, 노이즈의 영향에 의한 윤곽선의 형상의 흐트러짐을 저감할 수 있을 뿐 아니라, 필요에 따라, EPE의 측정 방법을, 「점과 점」의 거리가 아니라 「점과 다각형」 또는 「다각형과 다각형」의 거리로서 정의함으로써, EPE의 측정 정밀도를 향상시키는 것도 가능하다. 또한, 서로 교차하고 있는 선분끼리의 교차를 검출하여, 해당 교차를 해소하기 위해 측장 에지의 삭제나 이동이나 정렬 순서의 변경을 행하는 처리를 실시해도 된다. 이러한 처리를 가함으로써, 예를 들어 기준 윤곽선과 측장 윤곽선의 어긋남 부분의 면적을 지표로 해서 형상의 차이를 파악하고자 하는 경우에 있어서, 지표의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 본 명세서의 그 이후의 기술에 있어서는, 이러한 변형예도 감안하여, 측장 에지를 추출한 후, 측장 윤곽선을 형성할 필요가 반드시 없는 경우에 대해서도, 측장 윤곽선을 형성하는 처리로서 설명한다.

그 후, 스텝 S204에서, 검사부(115)가, 윤곽선 형성부(114)가 형성한 측장 윤곽선과 기준 윤곽선의 비교에 의해 패턴을 검사하여, 결함 영역이라 판정된 영역에 관한 정보를 검사 결과로서 출력한 후, 패턴 검사 처리를 종료한다. 검사부(115)의 동작 중, 측장 윤곽선과 기준 윤곽선의 비교에 의한 패턴의 검사에 관한 동작에 대해서는, 도 14 및 도 15를 참조하여 상세히 후술한다. 또한, 검사부(115)의 동작 중, 검사 결과의 출력에 관한 동작에 대해서는, 도 16을 참조하여 상세히 후술한다.

[초기 설정부(112)의 동작 중 기준 윤곽선 형성 처리에 관한 동작]

이어서, 초기 설정부(112)의 동작 중 기준 윤곽선 형성 처리에 관한 동작에 대해서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 3은, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 초기 설정부(112)의 동작 중 기준 윤곽선 형성 처리에 관한 동작을 나타내는 흐름도다.

기준 윤곽선 형성 처리가 개시되면, 초기 설정부(112)는, 스텝 S301에서, 기억 장치(130)로부터 설계 데이터를 판독하고, 판독한 패턴 도형의 개수를 카운터 MJ에 기억한다.

계속해서, 초기 설정부(112)는, 스텝 S302에서 기준 에지를 추출한다. 기준 에지는, 설계 데이터에 포함되는 패턴 도형마다, 소정의 최대 간격을 초과하지 않는 최대의 간격으로, 등간격으로 추출된다. 또한, 곡률에 따라서 밀도를 바꾸고, 즉, 곡률이 높은 부분의 밀도가 곡률이 낮은 부분의 밀도에 대하여 높아지도록 추출하는 구성으로 해도 되고, 그 경우, 곡률이 높은 부분의 형상을, 추출되는 윤곽에, 보다 잘 반영시킬 수 있다. 스텝 S302의 처리의 상세는, 상세히 후술한다(도 5 참조).

계속해서, 초기 설정부(112)는, 스텝 S303에서 기준 에지를 선별한다. 이것은, 스텝 S302에서 추출된 기준 에지 중, 검사 범위에 포함될 수 있는 기준 에지만을 선택하여, 연속되는 기준 에지를 1개의 세그먼트로서 등록하는 처리다. 위치 어긋남의 보정이 이루어지는 것을 고려하여, 검사 화상의 촬상 범위(FOV)에 대하여, 소정의 폭만큼 넓은 범위에 포함되는 기준 에지를 선택한다. 또한, 초기 설정부(112)는, 스텝 S303에서, 「0」으로 초기화된 카운터 MS의 값을, 세그먼트를 등록할 때마다 「1」 증가시켜 나감으로써, 카운터 MS의 값을 처리의 대상으로 해야 할 세그먼트의 개수에 대응시킨다. 또한, S번째의 세그먼트에 포함되는 기준 에지의 개수 NS에 대해서도, 세그먼트에 대응지어서 기억해 둔다.

스텝 S302 및 스텝 S303의 처리 내용에 대해서, 도 4를 사용하여 설명한다.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 초기 설정부(112)의 동작 중, 기준 윤곽선 형성 처리에서의 기준 에지의 추출 방법 및 기준 에지의 선별 방법을 설명하는 도면이다.

도 4에서, 직사각형(401)은, 검사 화상의 촬상 범위(FOV)이며, 직사각형(402)은, 상하 좌우의 각각의 방향에 대하여 사양 상 생각할 수 있는 최대의 위치 어긋남량과 기준 에지의 최대 간격과의 합에 상당하는 거리만큼, 직사각형(401)을 확대한 직사각형이다.

도형(410)은 패턴 도형이며, 유향(有向) 폐로를 이루는 다각형으로서 표현되는 것이다. 유향 변의 우측인지 좌측인지에 따라, 패턴의 내외의 판별이 가능하게 되어 있다. 도 4의 예에서는, 시계 방향으로 방향이 되어 있는 것으로 한다.

기준 에지(411)는, 도형(410)의 데이터 중 최초로 등록되어 있는 정점에 대응하는 기준 에지다. 스텝 S302의 처리에서는, 시점인 기준 에지(411)로부터 등간격으로, 유향 변의 방향을 따라, 기준 에지(412 내지 415)를 포함하는 기준 에지 군을 추출한다.

스텝 S303의 처리에서는, 추출된 기준 에지 군에 포함되는 기준 에지의 각각에 대하여, 직사각형(402)에 포함되는지 여부를 판정하고, 직사각형(402)에 포함된다고 판정된 기준 에지 중 연속되는 일련의 기준 에지를, 1개의 세그먼트로서 등록한다. 구체적으로는, 기준 에지(412)부터 기준 에지(413)까지의 일련의 기준 에지를 1개의 세그먼트로서 등록하고, 기준 에지(414)부터 기준 에지(415)까지의 일련의 기준 에지를 다른 1개의 세그먼트로서 등록한다.

도 5는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 초기 설정부(112)의 동작 중, 기준 윤곽선 형성 처리에서의, 기준 에지 추출 처리(S302)에 관한 동작을 설명하는 흐름도다.

스텝 S501에서, 초기 설정부(112)는, 처리의 대상으로 하는 패턴 도형을 식별하기 위한 카운터인 카운터 J의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S502에서, 초기 설정부(112)는, J번째의 패턴 도형의 둘레 길이(LJ)를 계산한다. 패턴 도형의 둘레 길이(LJ)는, 공지된 방법을 사용해서 계산하면 된다.

스텝 S503에서, 초기 설정부(112)는, 둘레 길이(LJ)와 소정의 최대 샘플링 간격(P)으로부터 J번째의 패턴 도형에 대한 샘플링 간격(PJ)과 기준 에지의 개수(NJ)를 산출한다. 구체적으로는, LJ가 P로 나눠떨어지는 경우에는, 최단 경로를 (LJ/P) 등분하는 위치에 기준 에지가 배치된다. 이 경우, PJ는 P와 동등해지고, NJ는 양단을 포함하기 때문에 (P/LJ+1)이 된다. LJ가 P로 나눠떨어지지 않는 경우에는, 최단 경로를 (LJ/P+1) 등분하는 위치에 기준 에지가 배치되는 것을 고려하여, 마찬가지로 구하면 된다. 본 실시 형태에서는, P의 값은 0.5 화소인 것으로 하지만, P의 값은 이것에 한정되는 것은 아니다.

스텝 S504에서, 초기 설정부(112)는, 처리의 대상으로 하는 기준 에지를 식별하기 위한 카운터인 카운터 N의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S505에서, 초기 설정부(112)는, 시점으로부터의 거리가 「PJ×N」인 점의 좌표로서 N번째의 기준 에지의 좌표를 산출하고, J번째의 패턴 도형의 N번째의 기준 에지로서 등록한다.

스텝 S506에서, 초기 설정부(112)는, 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 N과 기준 에지의 개수(NJ)를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S506·"예"), 초기 설정부(112)는, 스텝 S508의 처리로 진행한다. 처리가 완료되지 않은 기준 에지가 있을 경우(스텝 S506·"아니오"), 초기 설정부(112)는, 스텝 S507로 진행하여, 카운터 N의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S505로 진행해서 처리를 계속한다.

스텝 S508에서, 초기 설정부(112)는, 필요한 개수의 패턴 도형에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 J와 판독한 패턴 도형의 개수를 나타내는 카운터 MJ를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 패턴 도형에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S508·"예"), 초기 설정부(112)는, 기준 에지 추출 처리를 종료한다. 처리가 완료되지 않은 패턴 도형이 있을 경우(스텝 S508·"아니오"), 초기 설정부(112)는, 스텝 S509로 진행하여, 카운터 J의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S502로 진행해서 처리를 계속한다.

[연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작]

이어서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작에 대해서, 도 6 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

도 6은, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작을 나타내는 흐름도다.

스텝 S601에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 기준 에지마다, 휘도 프로파일을 취득하는 방향을 구하여, 휘도 프로파일을 생성한다. 스텝 S601의 처리에 대해서는, 상세히 후술한다(도 7 참조).

계속해서, 스텝 S602에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 검사 화상과 기준 윤곽선을 사용하여, 초기 파라미터 산출 처리를 행한다. 스텝 S602의 처리에 대해서는, 상세히 후술한다(도 9 참조).

계속해서, 스텝 S603에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 초기 파라미터 평활화 처리를 행한다. 스텝 S603의 처리에 대해서는, 상세히 후술한다(도 13).

도 7은, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작 중, 휘도 프로파일 생성 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도다.

스텝 S701에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 처리의 대상으로 하는 세그먼트를 식별하기 위한 카운터인 카운터 S의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S702에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 처리의 대상으로 하는 기준 에지를 식별하기 위한 카운터인 카운터 N의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S703에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, S번째의 세그먼트의 N번째의 기준 에지에서의 프로파일 취득 방향을 계산한다. 스텝 S703의 처리에 대해서는, 상세히 후술한다(도 8).

스텝 S704에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, S번째의 세그먼트의 N번째의 기준 에지에서의 휘도 프로파일을 생성한다.

스텝 S705에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 N과 기준 에지의 개수(NS)를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S705·"예"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S707의 처리로 진행한다. 처리가 완료되지 않은 기준 에지가 있을 경우(스텝 S705·"아니오"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S706으로 진행하여, 카운터 N의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S703으로 진행해서 처리를 계속한다.

스텝 S707에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 필요한 개수의 세그먼트에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 S와 세그먼트의 개수를 나타내는 카운터 MS를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 세그먼트에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S707·"예"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 에지 추출 파라미터 생성 처리를 종료한다. 처리가 완료되지 않은 세그먼트가 있을 경우(스텝 S707·"아니오"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S708로 진행하여, 카운터 S의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S702로 진행해서 처리를 계속한다.

도 8은, 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작 중, 휘도 프로파일 생성 처리에서의 휘도 프로파일의 취득 방향을 설명하는 도면이다.

착안하고 있는 N번째의 기준 에지(802)에 대한 휘도 프로파일의 취득 방향은, 기준 에지(802)의 위치에서의 세그먼트(800)의 접선 방향에 수직인 방향으로서 구한다. 예를 들어, 세그먼트(800) 위에서 기준 에지(802)의 1개 앞의 기준 에지인 기준 에지(801)의 좌표와, 세그먼트(800) 위에서 기준 에지(802)의 1개 뒤의 기준 에지인 기준 에지(803)의 좌표를 사용해서 구하면 된다. 기준 에지(801)의 좌표가 (X1, Y1)이며, 기준 에지(803)의 좌표가 (X3, Y3)일 경우에, 먼저, 벡터 (X3-X1, Y3-Y1)을 길이가 1이 되도록 정규화한 벡터 (TX, TY)로 해서, 기준 에지(802)에서의 세그먼트(800)의 접선에 상당하는 직선(810)의 방향 벡터를 구하고, 계속해서, 직선(810)에 수직인 직선인 직선(820)의 방향 벡터 (DX, DY)를, (-TY, TX)로서 구하면 된다. 휘도 프로파일은, 직선(820) 상에서, 위치에 관한 좌표 원점을 기준 패턴(802)의 위치로 해서, 1차원의 함수로서 생성된다. 구간(823)은 프로파일 취득 구간이다. 본 실시예에서는, 기준 에지(802)에 대하여 소정의 거리(R)만큼 마이너스측으로 이격된 점(821)으로부터, 소정의 거리(R)만큼 플러스측으로 이격된 점(822)까지를, 프로파일 취득 구간(823)으로 한다. 휘도 프로파일은, 프로파일 취득 구간(823) 내에서, 서브 화소 간격(예를 들어 0.5 화소 간격)으로 화소값을 샘플링함으로써 생성된다. 또한, 화소값의 샘플링에 대해서는, 예를 들어 쌍선형 보간 등, 공지된 방법을 사용해서 행하면 된다.

도 9는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작 중, 초기 파라미터 산출 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도다.

스텝 S901에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 처리의 대상으로 하는 세그먼트를 식별하기 위한 카운터인 카운터 S의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S902에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 처리의 대상으로 하는 기준 에지를 식별하기 위한 카운터인 카운터 N의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S903에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, S번째의 세그먼트의 N번째의 기준 에지에 관한 휘도 프로파일에 있어서, 초기 파라미터 산출 구간을 구한다. 초기 파라미터 산출 구간은 「위로 볼록해지는 하나의 구간과 그 양측의 아래로 볼록해지는 구간의 합집합 중, 기준 에지를 포함하는 것」으로서 구하면 된다.

그러한 구간이 보이지 않을 경우, 즉, 기준 에지의 근방의 화소의 화소값이 노이즈 레벨 정도의 편차밖에 갖지 않을 정도로 평탄한 경우, 「프로파일 취득 구간 내에는 측장 에지로 하기에 적합한 부분이 보이지 않는다」라는 것이므로, 후술하는 스텝 S1401의 처리에서 결함 후보로서 판정하기 위해, 초기 파라미터 산출 구간의 양단에 예외 값을 넣어 두고, 기준 에지에 측장 에지가 대응되지 않도록 한다. 또한, 평탄한지 여부의 판정은, 레시피 등으로 지정된 소정의 역치에 의해 판정해도 되고, 공지된 방법으로 검사 화상으로부터 별도 추정한 노이즈 레벨을 사용해서 판정해도 되고, 그 밖의 방법을 사용해서 판정해도 된다.

스텝 S904에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 초기 파라미터 산출 구간 내에서의 플러스측 최소값과 마이너스측 최소값과 최대값을 구한다.

스텝 S905에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, S번째의 세그먼트의 N번째의 기준 에지에서의 초기 파라미터를 산출해서 등록한다.

스텝 S906에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 N과 기준 에지의 개수(NS)를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 기준 에지에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S906·"예"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S908의 처리로 진행한다. 처리가 완료되지 않은 기준 에지가 있을 경우(스텝 S906·"아니오"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S907로 진행하여, 카운터 N의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S903으로 진행해서 처리를 계속한다.

스텝 S908에서, 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 필요한 개수의 세그먼트에 대한 처리를 완료했는지 여부를, 카운터 S와 세그먼트의 개수를 나타내는 카운터 MS를 비교함으로써 판정한다. 필요한 개수의 세그먼트에 대한 처리를 완료한 경우(스텝 S908·"예"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 초기 파라미터 산출 처리를 종료한다. 처리가 완료되지 않은 세그먼트가 있을 경우(스텝 S908·"아니오"), 에지 추출 파라미터 생성부(113)는, 스텝 S909로 진행하여, 카운터 S의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S902로 진행해서 처리를 계속한다.

도 10은, 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작 중, 초기 파라미터 산출 처리에서의 초기 파라미터의 산출 방법을 설명하는 도면이다.

초기 파라미터는, 휘도 프로파일(1000) 상에서 마이너스측 최소값을 달성하는 점(1001)의 프로파일 취득 구간 내의 위치(1011), 플러스측 최소값을 달성하는 점(1002)의 프로파일 취득 구간 내의 위치(1012), 최대값을 달성하는 점(1003)의 프로파일 취득 구간 내의 위치(1013) 및 마이너스측 최소값(VBM), 플러스측 최소값(VBP), 최대값(VT)을 사용해서 산출한다. 구간(1020)은, 프로파일 취득 구간 내에서, 에지 추출 파라미터의 정의역 [-1.0, 1.0]에 대응하는 값 영역이 되는 구간이다. 프로파일(1000)에서의 기준 에지의 위치의 화소값이, 화소값 VC다. 화소값 VC에 대응하는 에지 추출 파라미터가, 초기 파라미터가 된다. 또한, 화소값에서 에지 추출 파라미터로의 변환은, 도 11의 정의에 따라서 행한다.

도 11은, 본 실시 형태에서의 에지 추출 파라미터의 값의 의미를 설명하는 도면이다.

휘도 프로파일의 산의 편측만(최대값을 달성하는 점에 대하여 어느 쪽을 사용할지는 레시피 등으로 지정된다)을 사용하는 종래의 역치법과 달리, 본 실시 형태에서는, 휘도 프로파일은 최대값을 달성하는 점(1003)의 양측을 이용하기 때문에, 역치의 정의역으로서 [0％, 100％]라는 값이 아니라, 음의 값도 포함하여, [-1.0, 1.0]을 정의역으로 한다. 또한, 휘도 프로파일 상의 점에서의 값의 연속성을 확보하기 위해서, 마이너스측 최소값에 대응하는 에지 추출 파라미터(1101)의 값을 「-1」, 최대값에 에지 추출 파라미터(1102)의 값을 「±0」, 플러스측 최소값에 대응하는 에지 추출 파라미터(1103)의 값을 「+1」로 한다. 부호의 정부는, 최대값을 달성하는 점(1003)의 프로파일 취득 구간 내의 위치(1013)에 대한 대소 관계에 따라 정의한다.

예를 들어, 에지 추출 파라미터(1104)에 대응하는 에지의 위치는, 휘도 프로파일(1000)과의 교점(1124)의 위치인 위치(1114)가 되고, 에지 추출 파라미터(1105)에 대응하는 에지의 위치는, 휘도 프로파일(1000)과의 교점(1125)의 위치인 위치(1115)가 된다. 이러한 위치는, 기준 에지의 위치(802)를 원점으로 한 1차원의 좌표계로서 정의되어 있기 때문에, 그대로 당해 기준 에지에 대응하는 EPE의 값이 된다. 본 실시예에서는, 검사부(115)의 처리는 EPE의 값에만 기초하는 처리로 하고 있기 때문에, 방향 벡터 (DX, DY)를 사용해서 2차원의 윤곽 형상을 산출할 필요는 없지만, 2차원의 윤곽 형상을 산출할 필요가 있는 경우에는, 방향 벡터 (DX, DY)와 EPE의 값을 사용해서 좌표 변환을 행하면 된다. 그때, 필요에 따라, 자기 교차를 해소하기 위한 처리를 가해도 된다.

또한, 화소값 V로부터 에지 추출 파라미터로의 변환은, 화소값 V를 달성하는 위치가 최대값을 달성하는 위치(1013)보다 작은 경우에는 「(V-VT)/(VT-VBM)」과 같이 변환하고, 큰 경우에는 「(VT-V)/(VT-VBP)」와 같이 변환하면 된다.

도 12는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(110)에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(113)의 동작 중, 초기 파라미터 평활화 처리에서 사용하는 가중 함수의 예를 도시하는 도면이다.

곡선(1201)은, Δp의 절대값이 작을수록 가중치가 무거워지도록 정의된, 평활한 함수이다. Δp는, 초기 파라미터의 함수이며, 본 실시예에서는, 초기 파라미터의 이상값은 「0.0」인 것으로 해서, 초기 파라미터의 값 그 자체를 사용한다. 곡선(1201)의 구체적인 예로서는, 예를 들어 「0.5+0.5×cos(π·|Δp|)」를 사용하면 된다. 초기 파라미터의 이상값을 「0.0」 이외로 설정하는 경우에는, 이상값과의 차분이 「-1.0」보다 작은 경우에는 「-1.0」이라고 하고, 이상값과의 차분이 「1.0」보다 큰 경우에는 「1.0」이라고 해서, Δp의 절대값이 「1.0」 이하가 되도록 한다. 또한, 곡선(1201)으로서 사용하는 함수는, 예시한 것에 한정하는 것은 아니다.

도 13은, 본 실시 형태에서의, 초기 파라미터와 에지 추출 파라미터의 예를 도시하는 도면이다.

도 13의 (a)에 나타내는 기준 패턴을 묘화한 곡선(1301)과, 도 13의 (b)에 나타내는 화이트 밴드의 능선에 상당하는 곡선(1302)이, 실제로는 도 13의 (c)와 같이 겹쳐져 있는 경우, 곡선(1301)의 위치에 에지를 추출하기 위한 파라미터, 즉 초기 파라미터는, 예를 들어 곡선(1312)과 같이 된다. 이 곡선(1312)을, 도 12의 곡선(1201)으로 나타내는 가중 함수와 소정의 사이즈의 창을 사용해서 가중 평균을 취한 것이 곡선(1313)이며, 이 곡선(1313)이, 초기 파라미터 평활화 처리(S603)의 결과로서 얻어지는 에지 추출 파라미터가 된다. 윤곽선 형성부(114)에서의 처리, 즉, 스텝 S203의 처리에서는, 기준 에지마다, 해당 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터를 사용해서 에지를 추출하기 때문에, 정상부에서는 초기 파라미터와 평활화된 결과의 파라미터의 차이가 작기 때문에 기준 패턴의 근방에 에지가 추출되고, 결함부에서는 초기 파라미터와 평활화된 결과의 파라미터의 차이가 크기 때문에 기준 패턴으로부터 이격된 위치에 에지가 추출되는 결과가 된다. 곡선(1313), 즉, 에지 추출 파라미터를 구할 때 사용되는 창의 사이즈에 대해서는, 검사용의 레시피에 기재되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해 조작자로부터 입력된 값을 사용한다. 창의 사이즈가 상대적으로 작은 경우, 창의 사이즈가 상대적으로 큰 경우에 비해, 기준 패턴에 보다 가까운 위치에 측장 에지가 추출되고, 창의 사이즈가 상대적으로 큰 경우, 창의 사이즈가 상대적으로 작은 경우에 비해, 보다 작은 요철까지 표현되도록 측장 에지가 추출되기 때문에, 창의 사이즈는 검출하고 싶은 결함의 크기를 근거로 설정하면 된다.

또한, 에지 추출 파라미터를 구할 때 사용되는 창의 사이즈는, 기준 패턴의 형상에 따라서 상이한 값을 사용해도 된다. 예를 들어, 직선 부분과 코너 부분에서 각각의 값을 사용하도록 해도 된다. 이것은, 예를 들어 기준 패턴을 레이아웃 패턴으로부터 각을 둥글게 해서 만드는 경우에 각의 부분의 괴리가 커질 것으로 예상되기 때문에, 각의 부분의 창의 사이즈를 작게 함으로써, 당해 부분에서의 결함 검출 감도를 내릴 것을 목적으로 한 것이다.

[패턴 검사 장치의 연산 처리 장치(110)에 포함되는 검사부(115)의 동작]

이어서, 검사부(115)의 동작에 대해서, 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

도 14는 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 연산 처리 장치(110)에 포함되는 검사부(115)의 동작을 나타내는 흐름도다. 본 실시 형태에서는, 검사부(115)는, 설계 데이터로부터의 형상 변형이 큰 부분을, 결함 영역으로서 검출해서 출력한다.

결함 판정 처리가 개시되면, 먼저, 검사부(115)는, 스텝 S1401에서, EPE가 제1 역치 이상인 기준 에지를 결함 후보로서 추출하여, 결함 후보의 리스트에 등록한다. 제1 결함 판정 역치는, 「결함 발생 리스크가 높다고 여겨지는, 설계 데이터로부터의 괴리량」에 상당하는 값이며, 구체적인 값으로서는, 검사용의 레시피에 기재되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해 조작자로부터 입력된 값을 사용한다. 또한, 「결함 발생 리스크가 높다고 여겨지는, 설계 데이터로부터의 괴리량」은, 종래 「공차」라고 부여되어 있던 값에 상당하는 것이다.

결함 후보의 리스트는, 최종적으로 결함 영역으로서 출력될 가능성이 있는 기준 윤곽선 상의 구간의 정보이며, 각 결함 후보에 대하여 「제S번째의 세그먼트의 제Ns번째의 기준 에지부터 제Nt번째의 기준 에지까지」라는 정보를 유지하도록 한다. 결함 후보의 리스트의 내용은, 스텝 S1401 내지 S1403의 처리에서 검사부(115)에 의해 적절히 갱신되어 나가, 스텝 S1404의 처리에 도달한 단계에서 결함 후보의 리스트에 남아있는 구간에 대응하는 개소가, 최종적으로 결함 영역으로서 출력된다.

또한, 스텝 S903의 처리에서 초기 파라미터 산출 구간이 보이지 않는 등의 이유에 의해, 측장 에지와 대응지어져 있지 않은 기준 에지에서의 EPE의 값은, 무한대로서 취급한다.

계속해서, 검사부(115)는, 스텝 S1402에서, EPE가 제2 결함 판정 역치 이상인 기준 에지까지 결함 후보를 확장한다. 제2 결함 판정 역치는, 제1 결함 판정 역치보다도 작은 값이며, 검사용의 레시피에 기재되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해 조작자로부터 입력된 값을 사용한다. 검사부(115)는, 결함 후보의 리스트에서의 대응하는 결함 후보의 정보를 갱신(즉, 구간을 확장)하여, 복수의 결함 후보가 연속되는 구간으로 되었을 경우에는, 당해 복수의 결함 후보를 하나의 구간으로서 통합하여, 상기 복수의 결함 후보를 결함 후보의 리스트로부터 제외한 뒤, 통합된 구간을 결함 후보의 리스트에 추가한다.

스텝 S1402의 처리는, 측장 윤곽선의 형상의 작은 요철에 의해, 결함 영역이 분단되어버려, 후술하는 제3 결함 판정 역치를 사용한 판정에 있어서 허보로서 판정되어버린다는 오판정을 억제하기 위한 처리다. 또한, 제2 결함 판정 역치는, 판별 분석법(오쓰의 방법)을 사용해서 정상부의 EPE의 평균값과 표준 편차를 구하고, 그것들의 값을 사용해서 산출하는 등, 통계적인 방법을 사용해서 구해도 된다.

계속해서, 검사부(115)는, 스텝 S1403에서, 결함 후보의 리스트에 등록되어 있는 각각의 결함 후보에 대하여, 허보인지 여부를 판정하고, 허보인 경우에는 결함 후보의 리스트로부터 제외한다. 구체적으로는, 검출하고 싶은 결함의 크기에 상당하는 제3 결함 판정 역치를 사용하여, 추출되어 있는 결함 후보가 기준 윤곽선 상에서 소정의 길이를 갖고 있는지 여부를 판정하여, 기준 윤곽선 상에서 소정의 길이에 미치지 못하는 결함 후보를, 허보라고 해서 제외한다. 「길이」로서는, 예를 들어 기준 에지의 개수를 사용한다.

계속해서, 검사부(115)는, 스텝 S1404에서, 결함 후보를 통합하여 결함 정보를 작성한다. 구체적으로는, 추출된 결함 후보 중 화상 상에서 근접하는 것을 하나의 결함 영역으로서 통합한 뒤, 통합된 결함 영역의 외접 직사각형을 구하고, 해당 외접 직사각형의 중심 위치를 결함의 위치로서, 또한 외접 직사각형의 크기를 결함의 크기로서 등록한다. 또한, 출력되는 결함 영역의 수를 저감시킬 필요가 없는 경우에는, 결함 영역을 통합하는 처리는 생략할 수 있다.

스텝 S1404의 처리의 종료 후, 검사부(115)는, 결함 판정 처리를 종료한다.

도 15는 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 연산 처리 장치(110)에 포함되는 검사부(115)의 동작을 직감적으로 설명하는 도면이다. 도 15에서, 도 15의 (a)는 결함 판정 처리의 초기 상태를 도시하는 도면, 도 15의 (b)는 제1 결함 판정 역치를 사용해서 결함 후보를 검출한 상태를 도시하는 도면, 도 15의 (c)는 제2 결함 판정 역치를 사용해서 결함 후보를 확장한 상태를 도시하는 도면이다.

결함 판정 처리는, 도 15의 (a)와 같은 초기 상태로부터, 기준 윤곽선(1500) 상의 기준 에지(예를 들어 기준 에지(1501))와 해당 기준 에지에 대응하는 측장 에지(예를 들어 측장 에지(1511))의 거리인 EPE의 값을 순차 참조함으로써 행하여진다.

스텝 S1401에서의 처리에서는, EPE가 제1 역치 이상인 기준 에지가, 결함 후보로서 추출된다. 도 15의 (b)의 경우, EPE가 제1 결함 판정 역치(1521) 이상인 기준 에지인, 기준 에지(1502), 기준 에지(1503), 기준 에지(1504), 기준 에지(1505) 및 기준 에지(1506)가 결함 후보로서 추출된다.

스텝 S1402에서의 처리에서는, EPE가 제2 역치 이상인 기준 에지까지 결함 후보가 확장된다. 도 15의 (c)의 경우, 기준 윤곽선(1500)을 따라, 결함 후보로서 추출된 기준 에지인, 기준 에지(1502), 기준 에지(1503), 기준 에지(1504), 기준 에지(1505) 및 기준 에지(1506)에 인접하는 기준 에지의 EPE를 순차 참조해 나가, EPE가 제2 결함 판정 역치(1522)보다도 작아지는 기준 에지의 앞까지, 결함 후보를 확장한다. 그러한 확장에 의해 얻어진 결함 후보가, 결함 후보(1530) 및 결함 후보(1531)이다.

스텝 S1403에서의 처리에서는, 결함 후보(1530) 및 결함 후보(1531)에 대해서, 허보인지 여부가 판정된다. 본 실시 형태에서는, 기준 윤곽선 상에서의 길이를 관찰함으로써 허보인지 여부를 판정하기 때문에, 예를 들어 제3 결함 판정 역치가 「5」일 경우, 길이가 「8」인 결함 후보(1530)는 허보로서 판정되지 않고, 최종적으로 결함으로서 출력되지만, 길이가 「3」인 결함 후보(1531)는 허보로서 판정되어, 결함 후보의 리스트로부터 제거된다.

도 16은 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치로부터 출력되는 검사 결과의 화상의 내용을 설명하는 도면이다. 검사 결과의 화상은, 도 14 내지 도 15를 참조하여 설명한 결함 판정 처리의 결과 얻어진 결함 정보에 기초하여, 검사부(115)에 의해 생성되고, 예를 들어 연산 처리 장치(110)에 의해 조작 단말기(120)가 구비하는 화상 표시 장치에 표시된다.

본 실시 형태에서는, 기준 윤곽선을 묘화하면, 도 16의 (a)에 나타내는 화상과 같이 되고, 검사 화상이 도 16의 (b)와 같이 얻어진 경우에, 검사부(115)는, 도 16의 (c) 또는 도 16의 (d)에 도시한 바와 같은 화상을, 검사 결과의 화상으로서 생성한다. 또한, 도 16의 (b)의 검사 화상은, 정상적이지 않은 패턴이 화상 중에 포함되어 있는 상황을 나타낸 것이다. 즉, 패턴 도형(1601)은, 전체적으로 가늘어지고 있고, 패턴 도형(1602)은 일부에 결함으로서 검출될 정도의 커짐이 보이는 상황을 나타내고 있다.

도 16의 (c)는, 검출된 결함 영역에 관한 정보를 조작 단말기(120)의 조작자가 확인하기 위한 화상이다. 검사부(115)는, 당해 화상의 좌측 상단 영역(1611)에는 결함 영역에 대응하는 영역의 검사 화상을 잘라내서 묘화하고, 우측 상단 영역(1612)에는 결함 영역에 대응하는 영역의 기준 패턴을 잘라내서 묘화하고, 우측 하단 영역(1613)에는 결함 영역에 대응하는 영역의 측장 윤곽선과 기준 패턴을 중첩해서 묘화하고, 좌측 하방 영역(1614)에는 구체적으로 결함이라고 판정된 개소(1622)를 묘화함으로써, 당해 화상을 생성한다. 또한, 결함 개소(1622)는, 도 16의 (b)의 검사 화상에서의 패턴 도형(1602)의 커진 부분에 대응하고 있다. 결함 개소(1622)의 묘화는, 예를 들어 결함 개소에 포함되는 기준 윤곽선과 그것에 대응하는 측장 윤곽선 및 대응하는 기준 에지와 측장 에지를 연결한 직선으로 둘러싸인 영역을 칠함으로써 실시하면 되는데, 결함 개소(1622)의 묘화 방법은 이것에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 결함 개소에 관련된 윤곽선의 묘화 후에, 모폴로지컬 필터를 사용하는 방법이어도 된다.

도 16의 (d)는, 각 국소 영역의 에지 추출 파라미터가 평균값으로부터 얼마나 괴리되어 있는지를 조작 단말기(120)의 조작자가 확인하기 위한 화상이다. 검사부(115)는, 각 기준 에지에 대하여, 당해 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터와, 에지 추출 파라미터의 기준값(예를 들어, 각각의 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터를 평균한 값)의 차의 절대값을 계산하여, 산출된 값이 상대적으로 큰 경우에는, 당해 기준 에지를 상대적으로 굵게 또는 상대적으로 큰 화소값으로 묘화하고, 산출된 값이 상대적으로 작은 경우에는, 당해 기준 에지를 상대적으로 자세하게 또는 상대적으로 작은 화소값으로 묘화함으로써, 도 16의 (d)와 같은 화상을 생성한다. 이러한 방법으로 생성된 도 16의 (d)의 화상에서는, 도 16의 (b)의 검사 화상에 있어서 전체적으로 가늘어져 있는 패턴 도형(1601)에 대응하는 부분이 굵은 선 부분(1631)로서, 도 16의 (b)의 검사 화상에서의 패턴 도형(1602)의 커진 부분이 굵은 선 부분(1632)으로서, 시각적으로 파악할 수 있는 형태로 나타난다. 그 때문에, 예를 들어 샷 내의 노광 조건의 편차를 관찰하여, 「다이의 이 부근의 패턴 형상이 불안정해지기 쉽다」라는 분석을 하는 용도나, 스캐너의 이상 유무를 체크하는 용도 등에 사용할 수 있다. 또한, 에지 추출 파라미터 대신에 초기 파라미터(즉, 에지 추출 파라미터의 초기값)를 사용하여, 도 16의 (d)와 마찬가지의 화상을 생성하도록 해도 된다. 또한, 에지 추출 파라미터 자체를 결함 영역인지 여부를 판정하기 위한 하나의 평가 지표로 해서, 에지 추출 파라미터가 다른 것과 상이한 부분을 결함 영역이라 판정해서 출력하도록 해도 된다.

이와 같이, 에지 추출 파라미터에 착안해서 화상을 생성함으로써, 패턴간의 치수의 평가에 의한 결함 판정과는 상이한 관점에서, 다른 패턴 영역에 대하여 상대적으로 결함 발생 리스크가 높을 것으로 예상되는 패턴 개소를 추출할 수 있다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 검사 화상으로부터 에지를 추출하기 위한 에지 추출 파라미터를, 검사 화상과 기준 윤곽선을 사용하여, 정상부의 에지가 기준 윤곽선의 근방에 추출되도록 생성하고, 생성된 에지 추출 파라미터에 기초하여 검사 화상으로부터 구한 에지와 기준 에지를 비교해서 검사하는 구성으로 함으로써, 노이즈 등의 영향을 저감하여, 검사 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 검사 시에, 피검사 패턴이 제조되었을 때의 샷 내의 초점 거리나 노광량의 편차에 의한 대역적인 형상 변형의 영향을 저감시킬 수 있기 때문에, 마스크 결함을 찾는 용도에 적합하다.

또한, 에지 추출 파라미터 생성부(104)가 생성하는 에지 추출 파라미터의 값으로서 적당하다고 하는 값의 범위를 입력하는 범위 지정부를 구비하여, 조작 단말기(120)의 조작자가 에지 추출 파라미터의 값의 범위를 지정할 수 있는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 에지 추출 파라미터의 조정 범위로서 적당하다고 판단되는 범위를 초과해서 생성된 에지 추출 파라미터에 의해 에지가 추출됨으로써 원래 결함으로서 검출되어야 할 부분이 검출되지 않고 실보(失報)로 되어버리는 현상을 억제할 수 있다. 에지 추출 파라미터 생성부(104)가 생성하는 에지 추출 파라미터의 값으로서 적당하다고 하는 값의 범위는, 검사용의 레시피로 지정하도록 해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 초기 파라미터로부터 에지 추출 파라미터를 구하는 방법으로서, 가중 평균을 사용했지만, 초기 파라미터로부터 에지 추출 파라미터를 구하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니며, 곡선 근사 등, 별도의 방법을 사용해서 구하도록 해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는 Δp의 값을 「0.0」이 이상값이라고 해서 구했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 패턴 도형마다, 또는, 검사 화상마다의 초기 파라미터의 평균값을 이상값으로 해서 구해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 기준 에지마다 1개의 에지 추출 파라미터를 구하도록 했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 패턴 도형 단위로 1개의 에지 추출 파라미터를 구하도록 해도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 패턴 도형에 속하는 기준 에지의 초기 파라미터의 평균값을 에지 추출 파라미터로 해도 되고, 또는, 기준 윤곽선에 대하여 측장 윤곽선의 적용이 가장 좋아지는 에지 추출 파라미터를 탐색하도록 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 측장 에지가 기준 에지에 과도하게 피팅되는 현상을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 노광 조건이 검사 화상 내에서 일정하다고 상정되는 경우에는, 검사 화상의 전체로서 1개의 에지 추출 파라미터를 구하도록 해도 된다.

또한, 측장 윤곽선과 기준 윤곽선의 비교의 방법, 및 검사 결과의 출력 형태 및 출력처는, 도 14 내지 도 16 및 대응하는 설명에서 예시한 것에 한정하는 것은 아니며, 용도에 따라서 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어, 검사 결과의 출력 형태에 대해서는, 육안 확인을 위한, 예시한 것 이외의 화상 정보이어도 되고, 분석 등을 위한, 결함 영역의 좌표나 크기, 결함 종별, 판정의 신뢰도와 같은 정보이어도 되고, 그것들의 양쪽을 관련지어서 출력하는 것이어도 된다. 또한, 검사 결과의 출력처는, 조작 단말기(120)에 한정하는 것은 아니며, 외부의 기억 장치이어도 되고, 네트워크를 통해 다른 시스템에 송신하는 것이어도 된다.

또한, 본 실시 형태는, 예를 들어 리소그래피 공정 후와 에칭 공정 후의 패턴 형상 비교 등, 서로 다른 공정간의 패턴 형상의 비교에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 양자에서 공통인 설계 데이터를 사용해서 검사를 행하도록 하면 된다. 또는, 한쪽으로부터 형성한 윤곽선을 기준 윤곽선으로 하여, 다른 쪽을 검사하도록 해도 된다. 서로 다른 공정간의 패턴 형상의 비교의 경우, 프로파일 형상이 서로 상이한 것이 일반적이기 때문에, 본 발명과 같이, 검사 화상으로부터 적절하게 구한 에지 추출 파라미터를 사용한 처리로 함으로써, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용하는 경우에 비해, 검사 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 서로 다른 공정간의 패턴 형상의 비교에 적용하는 경우에 있어서, 한쪽으로부터 형성한 윤곽선을 기준 윤곽선으로 하여 다른 쪽을 검사하도록 하는 경우에는, 「경미한 조도의 영향을 억제할 수 있다」는 점이 본 실시 형태의 하나의 특징인 것을 전제로 해서, 상대적으로 조도가 작은 쪽의 윤곽선을 기준 윤곽선으로 하는 것이 적합하다. 따라서, 에칭 공정 후의 패턴 형상을 기준 윤곽선으로 해서, 리소그래피 공정 후의 레지스트의 패턴 형상을 평가하는 것이 좋다. 또한, 서로 다른 공정의 패턴 형상간에 설계상의 차이가 상정되는 경우에는, 상정되는 차이의 분만큼 기준 윤곽선을 팽창 또는 축소시키고 나서 처리를 함으로써, 검사 결과의 신뢰성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

<제1 실시 형태의 제1 변형예>

이하, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 대해서, 도 17 내지 도 25 및 도 43을 참조하여 설명한다. 본 변형예는, 기준 패턴으로부터의 괴리가 크고, 스텝 S903의 처리에서 초기 파라미터 산출 구간이 보이지 않는 케이스로, 결함 개소의 형상을 보다 정확하게 파악하고자 하는 경우 이외에, 브리징 또는 네킹이 발생하고 있는 케이스로, 당해 영역을 결함 영역으로서 검출할 뿐만 아니라, 「브리징」이나 「네킹」 등의 결함 종별의 판별도 함께 행하고 싶은 경우에, 특히 적합한 예다. 본 변형예의 패턴 검사 장치는, 제1 실시 형태의 패턴 검사 장치에 대하여, 주로 윤곽선 형성부(114)의 동작이 상이하다. 구체적으로는, 본 변형예에서는, 윤곽선 형성부(114)는, 에지 추출 파라미터 생성 처리에 의해 생성된 에지 추출 파라미터로 결함 검출용의 측장 윤곽선을 형성한 후, 측장 윤곽선 보수 처리를 실시한다. 그로 인해, 이하, 측장 윤곽선 보수 처리에 대해서 상세하게 설명한다.

도 17은 본 실시 형태의 변형예의 연산 처리 장치에 포함되는 윤곽선 형성부(114)의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도다.

측장 윤곽선 보수 처리가 개시되면, 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1701에서, 프로파일의 피크 위치에 상당하는 에지 추출 파라미터(즉, 「0.0」)를 사용해서 제1 화상 윤곽선을 형성한다. 화상 윤곽선이란, 화상 상의 밝은 부분을 연결해서 형성되는 윤곽선이며, 화소값을 높이로 간주했을 때 능선에 상당하는 윤곽선이다. 본 실시 형태에서는, 윤곽 화상(즉, 화상 윤곽선을 형성하는 화소의 화소값을 「1(전경)」, 그 이외의 화소의 화소값을 「0(배경)」으로 한 화상)으로서 화소 단위로 관리하고, 서브 화소 정밀도의 좌표가 필요해지는 경우에는 그때마다 보간 계산에 의해 좌표값을 구하도록 한다. 단, 공지된 방법(예를 들어 특허문헌 1 등)을 사용하여, 미리 서브 화소의 좌표 정밀도를 갖는 윤곽선으로서 생성하여, 공지된 데이터 구조에 의해 기하 정보로서 관리하도록 해도 된다. 제1 화상 윤곽선은, 대응하는 측장 에지가 존재하는 각각의 기준 에지에 대하여 1개씩, 프로파일의 피크 위치에 상당하는 에지 추출 파라미터를 사용해서 에지를 추출함으로써 형성한다. 또한, 서로 인접하는 기준 에지에 각각 대응하는 화상 에지(본 실시 형태에서는 화상 윤곽선을 구성하는 화소를 가리키지만, 기하 정보로서 관리하도록 구성한 경우에는 서브 화소 정밀도의 에지 위치를 의미하기도 함)가 윤곽 화상 상에서 동일한 화소, 또는, 서로 인접하는 화소로 되지 않을 경우에는, 그것들의 화소의 사이를 예를 들어 직선으로 보간해서 연결성을 유지하도록 한다.

이어서, 스텝 S1702에서, 윤곽선 형성부(114)는, 검사 화상을 2치화해서 화상 윤곽선 후보 영역을 형성한다. 구체적으로는, 검사 화상을 2치화했을 때 화소값이 큰 측의 클래스에 속하는 화소의 집합을, 화상 윤곽선 후보 영역으로 한다. 화상 윤곽선 후보 영역을 형성하는 처리는, 공지된 방법을 사용해서 실시하면 된다. 예를 들어, 판별분석법(Discriminant analysis; 오쓰의 방법)을 비롯한 공지된 역치 결정 방법을 사용해서 구한 역치에 기초하여 검사 화상을 2치화해도 되고, 동적 역치 처리에 의해 검사 화상의 부분 영역마다 서로 다른 역치를 구해서 2치화를 해도 된다. 또한, 역치를 구할 때, 제1 화상 윤곽선의 정보를 사용하도록 해도 된다.

계속해서, 스텝 S1703에서, 윤곽선 형성부(114)는, 화상 윤곽선 후보 영역과 제1 화상 윤곽선으로부터 마스크 딸린 세선화 처리에 의해 제2 화상 윤곽선을 형성한다. 구체적으로는, 검사 화상의 좌표계에 있어서, 화상 윤곽선 후보 영역과 제1 화상 윤곽선을 중첩 묘화한 뒤, 제1 화상 윤곽선의 위치를 유지한 채 세선화를 행하여, 얻어진 세선 상의 화소 중, 제1 화상 윤곽선에 포함되지 않는 화소의 집합을 제2 화상 윤곽선으로 한다. 또한, 마스크 딸린 세선화 처리의 상세에 대해서는, 상세히 후술한다(도 18 참조).

계속해서, 스텝 S1704에서, 윤곽선 형성부(114)는, 기준 윤곽선에 기초하여, 결손 구간의 양단에 대응하는 제1 화상 윤곽선 상의 2점을 구한다. 구체적으로는, 유향 그래프로서 유지되어 있는, 기준 윤곽선 상의 기준 에지를 순서대로 거쳐나가, 「자기 자신에게 대응하는 제1 화상 에지는 존재하지만, 자신의 다음의 기준 에지에 대응하는 제1 화상 에지는 존재하지 않는다」라는 조건을 만족하는 기준 에지에 대응하는 제1 화상 에지를 「결손 구간의 시점」, 「자기 자신에게 대응하는 제1 화상 에지는 존재하지만, 자신의 앞의 기준 에지에 대응하는 제1 화상 에지는 존재하지 않는다」라는 조건을 만족하는 기준 에지에 대응하는 제1 화상 에지를 「결손 구간의 종점」으로서 구한다. 구한 「결손 구간의 시점」 및 「결손 구간의 종점」은, 이들을 조로 해서 결손 구간의 리스트에 등록해 둔다. 구체적으로는, 「제S번째의 세그먼트의 제Ns번째의 기준 에지부터 제Nt번째의 기준 에지까지」라는 정보를 등록해 두면 된다. 결손 구간의 리스트는, 스텝 S1705의 결손내 측장 윤곽선 보수 처리 및 스텝 S1706의 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에서 참조된다. 또한, 검사 화상을 취득했을 때의 시야(FOV)에 따라서는, 결손 구간의 시점 또는 종점의 한쪽밖에 존재하지 않는 경우가 있을 수 있다. 그러한 경우, 결손 구간의 리스트에 등록할 때, 시점이 존재하지 않는 경우에는 시점측의 식별자 Ns에 예외값을 저장하고, 종점이 존재하지 않는 경우에는 종점측의 식별자 Nt에 예외값을 저장한다. 결손 영역의 시점 또는 종점의 한쪽밖에 존재하지 않는 경우에도 결손 구간의 리스트에 등록해 두는 것은, 스텝 S1706의 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에서 사용될 가능성이 있기 때문이다. 결손 구간의 리스트에 등록되어 있는 결손 구간의 수는, 스텝 S1705의 결손내 측장 윤곽선 보수처리, 및 스텝 S1706의 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에서 참조되기 때문에, 예를 들어 결손 구간의 수를 유지하는 카운터 KT를 측장 윤곽선 보수 처리의 개시 시에 「0」으로 초기화해 두고, 결손 구간의 리스트에 결손 구간을 등록할 때 당해 카운터 KT의 값도 「1」 증가시키도록 하여, 스텝 S1704의 처리에서 세어 둔다.

스텝 S1704의 처리의 종료 후, 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1705에서, 도 19를 참조하여 상세히 후술하는 결손내 측장 윤곽선 보수처리를 행하고, 또한 스텝 S1706에서, 도 20을 참조하여 상세히 후술하는 결손간 측장 윤곽선 보수 처리를 행한 후, 측장 윤곽선 보수 처리를 종료한다.

도 18은 본 실시 형태의 변형예의 연산 처리 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 마스크 딸린 세선화 처리에 관한 동작을 설명하는 도면이다.

도 18의 (a)는, 제1 화상 윤곽선이 묘화된 상태를 도시하는 도면이며, 칠해져 있는 화소가 제1 화상 윤곽선을 구성하는 화소에 대응한다. 도 18의 (b)는, 제1 화상 윤곽선 외에 화상 윤곽선 후보 영역을 중첩 묘화한 도이며, 굵은 선으로 그려진 화소가 화상 윤곽선 후보 영역을 구성하는 화소에 대응한다. 도 18의 (c)는 마스크 딸린 세선화 처리를 행한 결과를 도시하는 도면이며, 굵은 선으로 그려진, 칠해진 화소가, 제2 화상 윤곽선을 구성하는 화소에 대응한다. 이와 같이, 마스크 딸린 세선화 처리는, 제1 화상 윤곽선에 연결되는 제2 화상 윤곽선을, 제1 화상 윤곽선의 위치를 유지한 채 구하는 것을 목적으로 해서 이루어지는 처리다.

도 18의 (b) 내지 도 18의 (c)를 작성하는 방법으로서는, 공지된 방법을 사용하면 되고, 본 실시 형태에서는 일례로서, Hilditch의 세선화 알고리즘을 사용한다. 그때, 미리, 갱신 대상이 되는 화소(즉, 세선화 처리에 의해 전경에서 배경으로 바뀔 가능성이 있는 화소)를 래스터순(좌측 상단에서 우측 하단으로)으로 리스트에 등록해 두고, 홀수 회째의 반복 처리에서는 리스트를 선두에서부터 말미로 나아가서 처리를 행하고, 짝수 회째의 반복 처리에서는 리스트를 말미에서부터 선두로 나아가서 처리를 행하는 등, 서로 다른 방향으로부터 굵은 선 형상의 영역을 깎아나가 세선 형상으로 해나가도록 한다. 그때, 수렴 판정은, 홀수 회째의 반복 처리와 짝수 회째의 반복 처리를 조로 해서, 짝수 회째의 처리가 종료될 때마다 실시한다. 갱신 대상이 되는 화소의 리스트에 제1 화상 윤곽선을 구성하는 화소를 등록하지 않음으로써, 제1 화상 윤곽선의 위치를 유지한 채 세선화를 행할 수 있다.

또한, 제1 화상 윤곽선이 폐로를 포함하여, 당해 폐로의 내부 전체가 화상 윤곽선 후보 영역으로 되는 경우, 당해 화상 윤곽선 후보 영역에 대해서는 세선화되지 않고 남게 된다. 이에 반해, 본 실시 형태에서의 측장 윤곽선 보수 처리의 목적을 달성하기 위해서는, 이하와 같은 처리를 실시해 두면 된다. 즉, 도 18의 (c)의 상태에서, 제1 화상 윤곽선을 구성하는 화소를 제거하고, 제2 화상 윤곽선을 구성하는 화소를 연결 성분으로 분해한다. 얻어진 연결 성분 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서 필요해지는 것은 제1 화상 윤곽선에서의 2개 이상의 끝점을 연결하는 연결 성분만이기 때문에, 제1 화상 윤곽선에서의 2개 이상의 끝점을 연결할 수 없는 연결 성분을 구성하는 화소를, 제2 화상 윤곽선으로부터 삭제한다. 여기서, 제1 화상 윤곽선에서의 끝점이란, 제1 화상 윤곽선을 구성하는 1개의 화소와만 인접하는, 제1 화상 윤곽선을 구성하는 화소다.

도 19는 본 실시 형태의 변형예의 연산 처리 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 결손내 측장 윤곽선 보수처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도다. 결손내 측장 윤곽선 보수처리는, 「구하고 싶은 측장 에지의 위치가 기준 에지로부터 크게 괴리되어 있기 때문에, 스텝 S903의 처리에서 초기 파라미터 산출 구간이 보이지 않는다」는 등의 이유에 의해 결손 구간으로 되어 있지만, 휘도 프로파일을 취득하는 구간을 적절하게 설정함으로써 측장 에지를 기준 에지에 대응시켜 구할 수 있는 경우의 처리이며, 결손 구간 내의 각 기준 에지에 대해서, 화상 윤곽선을 이용해서 휘도 프로파일을 취득하는 구간을 구하고, 내부 삽입된 에지 추출 파라미터를 사용해서 측장 에지를 구하는 처리를 반복함으로써, 측장 윤곽선을 보수하는 처리다. 결손내 측장 윤곽선 보수처리의 직감적인 설명은, 도 21 내지 도 23을 참조하여 상세히 후술한다.

결손 내측장 윤곽선 보수처리가 개시되면, 윤곽선 형성부(114)는, 먼저, 스텝 S1901에서, 처리의 대상으로 하는 결손 구간을 식별하기 위한 카운터 K의 값을 「0」으로 한다.

이어서, 스텝 S1902에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 화상 에지와 제K번째의 결손 구간의 종점에 대응하는 화상 에지를 연결하는 최단 경로를, 제2 화상 윤곽선 상에서 구한다. 구체적으로는, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 화상 에지와, 제K번째의 결손 구간의 종점에 대응하는 화상 에지와, 제2 화상 에지의 각각을 정점으로 하고, 윤곽 화상 상에 있어서 8 근방에서 인접한 화상 에지끼리를 변으로 연결하여, 화소의 중심간의 거리를 변의 가중치로 한 가중치 부여 무향 그래프를 작성하여, 다익스트라법 등의 공지된 방법에 의해 구하면 된다.

또한, 결손 구간의 리스트에 있어서, 제K번째의 결손 구간의 시점 또는 종점의 식별자로서 예외값이 등록되어 있는 경우에는, 최단 경로를 구하는 처리는 하지 않고, 「최단 경로는 보이지 않았다」로 해서 스텝 S1903의 처리로 진행한다.

계속해서, 스텝 S1903에서, 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1902의 처리의 결과, 최단 경로를 찾았는지 여부를 판정한다. 최단 경로를 찾은 경우(스텝 S1903·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1904의 처리로 진행해서 제K번째의 결손 구간의 보수 처리를 개시한다. 최단 경로가 보이지 않았을 경우(스텝 S1903·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간의 보수 처리는 완료된 것으로 하고, 스텝 S1908의 처리로 진행한다.

스텝 S1904에서, 윤곽선 형성부(114)는, 처리의 대상으로 하는 기준 에지를 식별하기 위한 카운터 N의 값을 「0」으로 한다. 처리의 대상으로 하는 기준 에지는, 제K번째의 결손 구간의 시점의 다음의 기준 에지가 「N=0」에 대응하고, 이하, 순차, 제K번째의 결손 구간의 종점의 앞의 기준 에지까지, N의 값을 1씩 증가시킨 것에 대응짓는다.

계속해서, 스텝 S1905에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 포함되는 N번째의 기준 에지에 대해서, 최단 경로 상의 대응점을 구한다. 최단 경로 상의 대응점은, 착안하고 있는 N번째의 기준 에지의 위치에서의 기준 윤곽선의 접선 방향에 수직인 방향을 도 8과 마찬가지로 구한 뒤, 상기 주목하고 있는 N번째의 기준 에지로부터 해당 수직인 방향으로 신장되는 직선과 상기 최단 경로에 대응하는 부분의 화상 윤곽선과의 교점으로서 구하면 된다.

계속해서, 스텝 S1906에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 포함되는 N번째의 기준 에지에 대해서 최단 경로 상의 대응점을 포함하는 구간에서 휘도 프로파일을 작성하여, 내삽한 에지 추출 파라미터를 사용해서 측장 에지를 구한다. 에지 추출 파라미터의 내삽은, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터와, 제K번째의 결손 구간의 종점에 대응하는 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터를 사용하여, 선형 보간에 의해 실시하는데, 참조하는 기준 에지의 수를 증가시켜서 보다 높은 차원의 보간식을 사용하는 등, 선형 보간 이외의 방법을 사용해서 실시해도 된다.

스텝 S1907에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 포함되는 모든 기준 에지에 대해서 측장 에지의 산출이 완료되었는지 여부를, 카운터 N의 값과 제K번째의 결손 구간에 포함되는 기준 에지의 개수를 비교함으로써 판정한다. 제K번째의 결손 구간에 포함되는 기준 에지의 개수는, 제K번째의 결손 구간의 시점의 식별자와 종점의 식별자로부터 계산으로 구하면 된다. 제K번째의 결손 구간에 포함되는 모든 기준 에지에 대해서 측장 에지의 산출이 완료된 경우(스텝 S1907·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간의 보수 처리가 완료된 것으로 하여, 제K번째의 결손 구간을 「보수 완료」로서 마크하고, 스텝 S1908의 처리로 진행한다. 측장 에지의 산출이 완료되지 않은 기준 에지가 있을 경우(스텝 S1907·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1909로 진행해서 카운터 N의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S1905로 진행해서 제K번째의 결손 구간의 보수 처리를 계속한다.

스텝 S1908에서, 윤곽선 형성부(114)는, 모든 결손 구간에 대해서 보수 처리가 완료되었는지 여부를, 카운터 K의 값과 결손 구간의 개수(KT)를 비교함으로써 판정한다. 모든 결손 구간에 대해서 보수 처리가 완료된 경우(스텝 S1908·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 결손 내측장 윤곽선 보수처리를 종료한다. 보수 처리가 완료되지 않은 결손 구간이 있을 경우(스텝 S1908·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S1910으로 진행해서 카운터 K의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S1902로 진행해서 처리를 계속한다.

도 20은 본 실시 형태의 변형예의 연산 처리 장치에 포함되는 윤곽선 형성부의 동작 중, 측장 윤곽선 보수 처리에서의 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에 관한 동작을 설명하는 흐름도다. 결손간 측장 윤곽선 보수 처리는, 네킹 또는 브리징의 상태에 있는 경우 등, 측장 에지를 기준 에지에 대응지어서 구할 수 없는 경우에 필요해지는 처리이며, 화상 에지에 대응지어서 작성한 휘도 프로파일로부터, 내삽된 에지 추출 파라미터를 사용해서 측장 에지를 구하는 처리를 반복함으로써, 측장 윤곽선을 보수하는 처리다. 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 개시 시에 보수 완료되지 않은 결손 구간에 대해서는, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 종료 시에 보수 완료인 경우에는, 네킹 또는 브리징의 상태에 있고, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 종료 시에 보수 완료되지 않은 경우에는, 패턴의 붕괴 등에 의해 화이트 밴드가 소실되어 있는 상태에 있다는 식으로, 결함종의 판별을 할 수 있다. 네킹과 브리징 중 어느 쪽의 상태에 있는가는, 결손 부분의 기준 윤곽선의 좌우 어느 쪽에 측장 윤곽선의 보수 부분이 위치하는가에 의해 판별하면 된다. 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 직감적인 설명은, 도 21, 도 24, 도 25 및 도 43을 참조하여, 상세히 후술한다.

결손간 측장 윤곽선 보수 처리가 개시되면, 윤곽선 형성부(114)는, 먼저, 스텝 S2001에서, 처리의 대상으로 하는 결손 구간을 식별하기 위한 카운터 K의 값을 「0」으로 한다.

이어서, 스텝 S2002에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간이 보수 완료인지 여부를 판정한다. 제K번째의 결손 구간이 보수 완료인지 여부의 판정은, 제K번째의 결손 구간이 「보수 완료」로서 마크되어 있는지 여부로 판정하면 된다. 또한, 판정의 방법은 이것에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 제K번째의 결손 구간 내의 기준 에지에 측장 에지가 대응되어 있는지 여부로 판정하도록 해도 된다. 제K번째의 결손 구간이 보수 완료일 경우(스텝 S2002·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리는 완료된 것으로 하여, 스텝 S2009의 처리로 진행한다. 제K번째의 결손 구간이 보수 완료가 아닌 경우(스텝 S2002·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S2003의 처리로 진행한다.

스텝 S2003에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 화상 에지와 다른 결손 구간의 종점에 대응하는 화상 에지를 연결하는 최단 경로를 제2 화상 윤곽선 상에서 구한다. 구체적으로는, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 화상 에지와, 보수 완료가 아닌 다른 결손 구간 모든 종점에 대응하는 화상 에지와, 제2 화상 에지의 각각을 정점으로 하고, 윤곽 화상 상에 있어서 8 근방에서 인접한 화상 에지끼리를 변으로 연결하여, 화소의 중심간의 거리를 변의 가중치로 한 가중치 부여 무향 그래프를 작성하여, 다익스트라법 등의 공지된 방법에 의해 구하면 된다.

계속해서, 스텝 S2004에서, 윤곽선 형성부(114)는, 최단 경로를 찾았는지 여부를 판정한다. 최단 경로를 찾은 경우(스텝 S2004·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S2005의 처리로 진행해서 제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리를 개시한다. 최단 경로가 보이지 않았을 경우(스텝 S2004·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리는 완료된 것으로 하여, 스텝 S2009의 처리로 진행한다. 여기서, 「제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리」란, 제K번째의 결손 구간의 시점과 다른 결손 구간의 종점을 연결하는 측장 윤곽선을 구하기 위한 처리다.

최단 경로를 찾은 경우, 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S2005에서, 찾은 최단 경로를 복수의 보수용 에지로 분할한다. 찾은 최단 경로를 복수의 보수용 에지로 분할하는 처리는, 스텝 S302 및 도 5에서 설명한 기준 에지의 추출 처리와 마찬가지의 처리다. 즉, 찾은 최단 경로 길이(LK)를 구하고, 소정의 최대 샘플링 간격(P)에 기초하여, 당해 최단 경로에 대한 샘플링 간격(PK)과 보수용 에지의 개수(NK)를 산출한다. 즉, LK가 P로 나눠떨어지는 경우에는, 최단 경로를 (LK/P) 등분하는 위치에 보수용 에지가 배치된다. 이 경우, PK는 P와 동등하고, NK는 양단이 제외되기 때문에 (P/LK-1)이 된다. LK가 P로 나눠떨어지지 않을 경우에는, 최단 경로를 (LK/P+1) 등분하는 위치에 보수용 에지가 배치되는 것을 고려하여, 마찬가지로 구하면 된다.

스텝 S2006에서, 윤곽선 형성부(114)는, 처리의 대상으로 하는 보수용 에지를 식별하기 위한 카운터 N의 값을 「0」으로 한다.

스텝 S2007에서, 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 포함되는 N번째의 보수용 에지에 대해서 휘도 프로파일을 작성하고, 내삽한 에지 추출 파라미터를 사용해서 측장 에지를 구한다. 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에서는, 결손 구간에 대응하는 부분의 기준 윤곽선이 존재하지 않기 때문에, 휘도 프로파일의 작성은, 기준 에지 대신 보수용 에지를 사용하여, 기준 윤곽선에 수직인 방향으로 휘도 프로파일을 작성하는 대신에 화상 윤곽선에 수직인 방향으로 휘도 프로파일을 작성함으로써 실시한다. 또한, 에지 추출 파라미터의 내삽은, 스텝 S1906의 처리와 마찬가지로, 제K번째의 결손 구간의 시점에 대응하는 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터와, 제K번째의 결손 구간의 종점에 대응하는 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터를 사용해서 선형 보간에 의해 실시한다. 참조하는 기준 에지의 수를 증가시켜서 보다 높은 차원의 보간식을 사용하는 등, 선형 보간 이외의 방법을 사용해서 실시할 수 있는 점에 대해서도, 스텝 S1906과 마찬가지이다.

스텝 S2008에서, 윤곽선 형성부(114)는, 모든 보수용 에지에 대해서 측장 에지의 산출이 완료되었는지 여부를, 카운터 N의 값과 보수용 에지의 개수(NK)를 비교함으로써 판정한다. 모든 보수용 에지에 대해서 측장 에지의 산출이 완료된 경우(스텝 S2008·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리가 완료된 것으로 하여, 제K번째의 결손 구간을 「보수 완료」로서 마크하고, 스텝 S2009의 처리로 진행한다. 측장 에지의 산출이 완료되지 않은 보수용 에지가 있는 경우(스텝 S2008·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S2010으로 진행해서 카운터 N의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S2007로 진행해서 제K번째의 결손 구간에 관한 보수 처리를 계속한다.

스텝 S2009에서, 윤곽선 형성부(114)는, 모든 결손 구간에 관한 보수 처리가 완료되었는지 여부를, 카운터 K의 값과 결손 구간의 개수(KT)를 비교함으로써 판정한다. 모든 결손 구간에 관한 보수 처리가 완료된 경우(스텝 S2009·"예"), 윤곽선 형성부(114)는, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리를 종료한다. 보수 처리가 완료되지 않은 결손 구간이 있는 경우(스텝 S2009·"아니오"), 윤곽선 형성부(114)는, 스텝 S2011로 진행해서 카운터 K의 값을 「1」 증가시킨 후, 스텝 S2002로 진행해서 처리를 계속한다.

[측장 윤곽선 보수 처리의 직감적인 설명]

이하, 도 17 내지 도 20에서 설명한 측장 윤곽선 보수 처리의 처리 플로우에 대해서, 도 21 내지 도 25 및 도 43을 참조하여, 보다 직감적으로 설명한다. 또한, 도 21 내지 도 25 및 도 43에서, 동일한 부호는 동일한 것을 나타낸다.

도 21은, 도 17에서 설명한 측장 윤곽선 보수 처리에 있어서, 스텝 S1701의 처리가 종료된 상태다. 기준 윤곽선(2100) 중 측장 윤곽선(2110) 및 측장 윤곽선(2111)이 구해진 각각의 구간에 대응해서 제1 화상 윤곽선(2120) 및 제1 화상 윤곽선(2121)이 형성되고, 기준 윤곽선(2130) 중 측장 윤곽선(2140) 및 측장 윤곽선(2141)이 구해진 각각의 구간에 대응해서 제1 화상 윤곽선(2150) 및 제1 화상 윤곽선(2151)이 형성되어 있다. 도 21의 상태에서는, 기준 윤곽선(2100) 위의 연속되는 3개의 기준 에지인 기준 에지(2102), 기준 에지(2103), 기준 에지(2104) 중, 기준 에지(2103)에 대응하는 측장 에지가 존재하고 있지 않기 때문에, 기준 에지(2102)부터 기준 에지(2104)까지의 구간이 「결손 구간」으로 되어, 측장 윤곽선을 보수하는 대상으로 된다. 마찬가지로, 기준 에지(2133)에 대응하는 측장 에지가 존재하고 있지 않기 때문에, 기준 에지(2132)부터 기준 에지(2134)까지의 구간이 「결손 구간」으로 되어, 측장 윤곽선을 보수하는 대상으로 된다.

측장 윤곽선의 보수는, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 있는 형태로 보수하는 것을 우선하는데, 브리징이나 네킹이 발생하는 경우 등, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 있는 형태로 보수하는 것이 적절하지 않은 경우도 존재한다. 그로 인해, 본 변형예에서는, 결손내 측장 윤곽선 보수처리에 의해서 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 있는 형태로 보수를 시도한 후, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 있는 형태로의 보수를 할 수 없었던 결손 구간에 대해서, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에 의해 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 없는 경우의 보수를 행하도록 하였다.

도 21의 상태에서 결손내 측장 윤곽선 보수 처리(S1705)에 의한 측장 윤곽선의 보수가 이루어지는 경우, 측장 에지(2112)와 측장 에지(2114)의 사이에 측장 에지가 추가되어, 측장 윤곽선(2110)과 측장 윤곽선(2111)이 연결되어, 하나의 측장 윤곽선이 되거나, 또는, 측장 에지(2142)와 측장 에지(2144)의 사이에 측장 에지가 추가되어, 측장 윤곽선(2140)과 측장 윤곽선(2141)이 연결되어, 하나의 측장 윤곽선이 되는 거동으로 된다. 후술하는 도 22 및 도 23에서 설명하는 예가, 이러한 경우에 해당한다.

도 21의 상태에서 결손간 측장 윤곽선 보수 처리(S1706)에 의한 측장 윤곽선의 보수가 이루어지는 경우, 측장 에지(2112)와 측장 에지(2144)의 사이에 측장 에지가 추가되어, 측장 윤곽선(2110)과 측장 윤곽선(2141)이 연결되어, 하나의 측장 윤곽선이 되거나, 또는, 측장 에지(2142)와 측장 에지(2114)의 사이에 측장 에지가 추가되어, 측장 윤곽선(2140)과 측장 윤곽선(2111)이 연결되어, 하나의 측장 윤곽선이 되는 거동으로 된다. 후술하는 도 24 및 도 25에서 설명하는 예가, 이러한 경우에 해당한다.

도 22는, 스텝 S1703에서 형성된 제2 화상 윤곽선과, 기준 윤곽선의 대응을 취할 수 있는 경우의 예다. 도 22의 예의 경우, 먼저, 스텝 S1703에서, 제2 화상 윤곽선(2220) 및 제2 화상 윤곽선(2250)이 형성된다. 이어서, 스텝 S1704에서, 결손 구간의 양단에 대응하는 제1 화상 윤곽선 상의 2점, 시점(2122) 및 종점(2124) 및 시점(2152) 및 종점(2154)이 구해진다. 계속해서, 스텝 S1902에서, 시점(2122)과 종점(2124)을 연결하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2220) 및 시점(2152)과 종점(2154)을 연결하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2250)이 구해진다(이상, 도 22의 (a) 참조). 계속해서, 스텝 S1905에서, 기준 에지(2103)로부터 기준 에지(2103)에서의 프로파일 취득 방향으로 탐색을 함으로써 최단 경로 상의 대응점(2223)이 구해지고, 또한 기준 에지(2133)로부터 기준 에지(2133)에서의 프로파일 취득 방향으로 탐색을 함으로써 최단 경로 상의 대응점(2253)이 구해진다. 계속해서, 스텝 S1906에서, 기준 에지(2103)에서의 프로파일 취득 방향에 기초하여 기준 에지(2103)의 대응점(2223)을 포함하는 범위에서 휘도 프로파일이 작성되어, 기준 에지(2102)에서의 에지 추출 파라미터와 기준 에지(2104)에서의 에지 추출 파라미터로부터 내삽된 에지 추출 파라미터를 사용하여, 측장 에지(2213)가 구해진다. 또한, 마찬가지로 하여, 기준 에지(2133)에 대응하는 측장 에지(2243)도 구해진다(이상, 도 22의 (b) 참조).

도 23은, 복수의 서로 다른 해석이 가능하지만, 스텝 S1703에서 형성된 제2 화상 윤곽선과, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 있도록 해석할 수 있는 경우의 예다. 도 23의 예의 경우, 먼저, 스텝 S1703에서, 제2 화상 윤곽선(2320) 및 제2 화상 윤곽선(2350)이 형성된다. 단, 스텝 S1703의 시점에서는, 제2 화상 윤곽선(2320) 및 제2 화상 윤곽선(2350)은, 각각 별개의 것으로서 형성되는 것이 아니라, 「X」의 형상을 한 하나의 연결 영역으로서 형성된다. 이어서, 스텝 S1704에서, 결손 구간의 양단에 대응하는 제1 화상 윤곽선 상의 2점, 시점(2122) 및 종점(2124) 및 시점(2152) 및 종점(2154)이 구해진다. 계속해서, 스텝 S1902에서, 시점(2122)과 종점(2124)을 연결하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2220) 및 시점(2152)과 종점(2154)을 연결하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2250)이 구해진다. 즉, 스텝 S1703의 시점에서 「X」의 형상을 한 하나의 연결 영역으로서 형성되어 있던 화상 윤곽선이, 스텝 S1902의 처리가 종료된 단계에서, 제2 화상 윤곽선(2220)과 제2 화상 윤곽선(2250)이라는 2개의 화상 윤곽선으로서 인식된다(이상, 도 23의 (a) 참조). 계속해서, 스텝 S1905에서, 기준 에지(2103)로부터 기준 에지(2103)에서의 프로파일 취득 방향으로 탐색을 함으로써 최단 경로 상의 대응 점(2323)이 구해지고, 또한 기준 에지(2133)로부터 기준 에지(2133)에서의 프로파일 취득 방향으로 탐색을 함으로써 최단 경로 상의 대응점(2353)이 구해진다. 여기서, 도 23의 (b)는 대응점(2353)이 대응점(2323)과 동일한 위치에 있는 경우의 예를 나타내고 있다. 계속해서, 스텝 S1906에서, 기준 에지(2103)에서의 프로파일 취득 방향에 기초하여 기준 에지(2103)의 대응점(2323)을 포함하는 범위에서 휘도 프로파일이 작성되어, 기준 에지(2102)에서의 에지 추출 파라미터와 기준 에지(2104)에서의 에지 추출 파라미터로부터 내삽된 에지 추출 파라미터를 사용하여, 측장 에지(2313)가 구해진다. 또한, 마찬가지로 하여, 기준 에지(2133)에 대응하는 측장 에지(2343)도 구해진다(이상, 도 23의 (b) 참조).

도 24는, 스텝 S1703에서 형성된 제2 화상 윤곽선과, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 없는 경우의 제1 예다. 도 24의 예의 경우, 먼저, 스텝 S1703에서, 제2 화상 윤곽선(2420) 및 제2 화상 윤곽선(2450)이 형성된다. 이어서, 스텝 S1704에서, 결손 구간의 양단에 대응하는 제1 화상 윤곽선 상의 2점, 시점(2122) 및 종점(2124) 및 시점(2152) 및 종점(2154)이 구해진다. 계속해서, 스텝 S1902에서, 시점(2122)과 종점(2124)을 연결하는 최단 경로 및 시점(2152)과 종점(2154)을 연결하는 최단 경로를 구하려고 하는데, 구해지지 않기 때문에, 스텝 S2003에서 시점(2122)과 어느 하나의 종점을 연결하는 최단 경로 및 시점(2152)과 어느 하나의 종점을 연결하는 최단 경로를 구한다. 도 24의 예의 경우, 그러한 최단 경로로서, 제2 화상 윤곽선(2420) 및 제2 화상 윤곽선(2450)이 구해진다(이상, 도 24의 (a) 참조). 계속해서, 스텝 S2005에서, 시점(2122)에 접속하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2420)을 분할해서 보수용 에지(2421) 및 보수용 에지(2422)를 얻는다. 또한, 마찬가지로, 시점(2152)에 접속하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2450)을 분할해서 보수용 에지(2451) 및 보수용 에지(2452)를 얻는다. 계속해서, 스텝 S2007에서, 보수용 에지(2421)의 위치에서의 제2 화상 윤곽선(2420)의 법선 방향을 프로파일 취득 방향으로 하여, 보수용 에지(2421)의 위치에서의 휘도 프로파일이 작성되고, 기준 에지(2102)에서의 에지 추출 파라미터와 기준 에지(2134)에서의 에지 추출 파라미터로부터 내삽된 에지 추출 파라미터를 사용하여, 측장 에지(2411)가 구해진다. 보수용 에지(2422)에 대응하는 측장 에지(2412), 보수용 에지(2451)에 대응하는 측장 에지(2441), 보수용 에지(2452)에 대응하는 측장 에지(2442)에 대해서도, 마찬가지로 구해진다(이상, 도 24의 (b) 참조).

도 25는, 스텝 S1703에서 형성된 제2 화상 윤곽선과, 기준 윤곽선과의 대응을 취할 수 없는 경우의 제2 예다.

도 25의 (a)는, 도 17에서 설명한 측장 윤곽선 보수 처리에 있어서, 스텝 S1701의 처리가 종료된 상태다. 기준 윤곽선(2500) 중 측장 윤곽선(2510) 및 측장 윤곽선(2511)이 구해진 각각의 구간에 대응해서 제1 화상 윤곽선(2520) 및 제1 화상 윤곽선(2521)이 형성되고, 기준 윤곽선(2530) 중 측장 윤곽선(2540) 및 측장 윤곽선(2541)이 구해진 각각의 구간에 대응해서 제1 화상 윤곽선(2550) 및 제1 화상 윤곽선(2551)이 형성되어 있다. 도 25의 상태에서는, 기준 윤곽선(2500) 위의 연속되는 3개의 기준 에지인 기준 에지(2502), 기준 에지(2503), 기준 에지(2504) 중, 기준 에지(2503)에 대응하는 측장 에지가 존재하고 있지 않기 때문에, 기준 에지(2502)부터 기준 에지(2504)까지의 구간이 「결손 구간」으로 되어, 측장 윤곽선을 보수하는 대상으로 된다. 마찬가지로, 기준 에지(2533)에 대응하는 측장 에지가 존재하고 있지 않기 때문에, 기준 에지(2532)부터 기준 에지(2534)까지의 구간이 「결손 구간」으로 되어, 측장 윤곽선을 보수하는 대상으로 된다.

도 25의 예의 경우, 먼저, 스텝 S1703에서 제2 화상 윤곽선(2529) 및 제2 화상 윤곽선(2559)이 형성된다. 이어서, 스텝 S1704에서, 결손 구간의 양단에 대응하는 제1 화상 윤곽선 상의 2점, 시점(2522)과 종점(2524) 및 시점(2552)과 종점(2554)이 구해진다. 계속해서, 스텝 S1902에서, 시점(2522)과 종점(2524)을 연결하는 최단 경로 및 시점(2552)과 종점(2554)을 연결하는 최단 경로를 구하려고 하는데, 구해지지 않기 때문에, 스텝 S2003에서 시점(2522)과 어느 하나의 종점을 연결하는 최단 경로 및 시점(2552)과 어느 하나의 종점을 연결하는 최단 경로를 구한다. 도 25의 예의 경우, 그러한 최단 경로로서, 제2 화상 윤곽선(2529) 및 제2 화상 윤곽선(2559)이 구해진다(이상, 도 25의 (b) 참조). 계속해서, 스텝 S2005에서, 시점(2522)에 접속하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2529)을 분할해서 보수용 에지(2525) 및 보수용 에지(2526)를 얻는다. 또한, 마찬가지로, 시점(2552)에 접속하는 최단 경로인 제2 화상 윤곽선(2559)을 분할해서 보수용 에지(2555) 및 보수용 에지(2556)를 얻는다. 계속해서, 스텝 S2007에서, 보수용 에지(2525)의 위치에서의 제2 화상 윤곽선(2529)의 법선 방향을 프로파일 취득 방향으로 해서 보수용 에지(2525)의 위치에서의 휘도 프로파일이 작성되고, 기준 에지(2502)에서의 에지 추출 파라미터와 기준 에지(2534)에서의 에지 추출 파라미터로부터 보간에 의해 구해진 에지 추출 파라미터를 사용하여, 측장 에지(2515)가 구해진다. 보수용 에지(2526)에 대응하는 측장 에지(2516), 보수용 에지(2555)에 대응하는 측장 에지(2545), 보수용 에지(2556)에 대응하는 측장 에지(2546)에 대해서도, 마찬가지로 구해진다(이상, 도 25의 (c) 참조).

도 43은, 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에서 보수가 이루어지는 경우에 있어서, 결함의 상태가 브리징인지 네킹인지를 판별하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 43에서, 도 24와 동일한 부분에 대해서는 도 24와 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 43에서, 도 25와 동일한 부분에 대해서는 도 25와 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

도 43의 (a)는, 도 24의 경우에 대응하는 브리징의 예이며, 도 43의 (b)는 도 25의 경우에 대응하는 네킹의 예다. 도 43의 (a)에서, 기준 윤곽선을 묘화한 화상(4310)에 대하여, 기준 윤곽선의 방향의 정보를 참조하여 패턴이 존재하는 측에 사선을 그은 것이 화상(4311)이다. 이 화상과, 측장 윤곽선을 묘화한 화상(4320)을 비교하면, 측장 윤곽선 중 결손간 측장 윤곽선 보수 처리에 관련하는 부분, 즉, 예를 들어 측장 에지(2112)부터 측장 에지(2144)까지의 구간이, 기준 에지(2102)와 기준 에지(2104)가 포함되는 기준 윤곽선의 좌측에 존재하는 것을 알 수 있다. 이것은, 다양한 방법으로 판정할 수 있는데, 예를 들어 화상(4311)을 작성하여, 측장 에지(2112)에 대응하는 기준 에지(2102)부터 측장 에지(2144)에 대응하는 기준 에지(2134)까지, 사선이 그어져 있지 않은 영역 내를 찾아 갔을 경우의 최단 경로(제1 최단 경로)의 길이와, 사선이 그어진 영역 내를 찾아 갔을 경우의 최단 경로(제2 최단 경로)의 길이를 비교하여, 제1 최단 경로 길이가 더 짧은 경우에는 「브리징」, 제2 최단 경로 길이 가 더 짧은 경우에는 「네킹」이라고 판정하면 된다. 또한, 최단 경로가 존재하지 않는 경우에는, 최단 경로 길이를 「무한대」라고 정의한다. 제1 최단 경로를 구하는 방법으로서는, 예를 들어, 화상(4311)의 각 화소를 정점으로 하고, 사선이 그어져 있지 않은 영역 내에서 인접하는 화소에 대응하는 정점끼리를 변으로 연결하여, 변의 가중치를 화소간의 거리로서, 다익스트라법 등, 공지된 기술을 사용해서 구하면 된다. 제2 최단 경로를 구하는 방법에 대해서도, 사선이 그어진 영역 내에서 인접하는 화소에 대응하는 정점끼리를 변으로 연결하는 것 이외는 마찬가지이다. 또한, 기준 에지(2102)와 기준 에지(2134)에 대응하는 화소에 대응하는 정점으로부터는, 인접하는 각각의 화소에 대응하는 정점에 대하여 변을 연결하도록 한다.

또한, 도 43의 (b)에서 나타내는 경우에 대해서도, 기준 윤곽선을 묘화한 화상(4330)에 대하여 기준 윤곽선의 방향의 정보를 참조하여 패턴이 존재하는 측에 사선을 그은 것이 화상(4331)이며, 도 43의 (a)의 경우와 마찬가지로 이 화상과 측장 윤곽선을 묘화한 화상(4340)을 비교함으로써, 네킹의 상태에 있는 것을 판정할 수 있다.

이상, 본 변형예에 의하면, 결함 검출용의 윤곽선을 형성할 때에 측장 윤곽선이 결손되어 있는 구간에서 측장 윤곽선을 보수하는 처리를 가함으로써, 기준 패턴으로부터의 변형량이 크고, 스텝 S903의 처리에서 초기 파라미터 산출 구간이 보이지 않는 케이스에 있어서, 결함 개소의 형상을 보다 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 브리징 또는 네킹이 발생한 케이스에 있어서, 당해 영역을 결함 영역으로서 검출할 뿐만 아니라, 「브리징」 「네킹」 등의 결함 종별을 판별할 수 있다. 또한, 판별한 결과는, 결함 정보에 포함되는 정보로서 출력하면 된다.

또한, 도 19를 참조하여 설명한 결손 내측장 처리의 스텝 S1902의 처리 및 도 20을 참조하여 설명한 결손간 측장 윤곽선 보수 처리의 스텝 S2003의 처리에서, 최단 경로를 구하기 위해 가중치 부여 무향 그래프를 작성할 때, 윤곽 화상 상에서 제2 화상 에지를 연결 성분 분해해서 두는 처리를, 전처리로서 추가해도 된다. 이러한 전처리를 추가함으로써, 스텝 S1902 또는 스텝 S2003의 처리에서 가중치 부여 무향 그래프를 작성할 때, 제2 화상 에지 전체가 아니라, 착안하고 있는 결손 구간의 시점에 인접하는 연결 성분에 포함되는 제2 화상 에지만을 처리의 대상으로 하면 되는 것이기 때문에, 처리 시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 가중치 부여 무향(無向) 그래프는, 변의 가중치를 「0」으로 하고, 정점의 가중치를 화소값이 커질수록 작아지는 양의 값이 되도록 하여 작성해도 된다. 그 경우, 최단 경로를 구하는 대신에, 최소 가중치의 경로를 구하도록 한다. 최소 가중치의 경로는, 공지된 방법을 사용해서 구하면 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 검사 화상 상에서 밝게 보이고 있는 부분을 우선해서 찾아가는 경로를 사용하여, 윤곽선을 보수할 수 있다.

<제1 실시 형태의 제2 변형예>

이하, 제1 실시 형태의 제2 변형예에 대해서, 도 44 및 도 45를 참조하여 설명한다. 본 변형예는, 대전의 영향에 의해 전자선의 주사 방향으로 평행한 에지가 불선명해지는 현상을 억제하면서, 검사 대상이 되는 웨이퍼 위의 넓은 범위를 고속으로 검사하는 용도에 적합한 패턴 검사 장치의 예다. 본 변형예의 패턴 검사 장치는, 제1 실시 형태의 패턴 검사 장치에 비해, 주로, 검사 화상의 취득 방법, 및 패턴 검사 처리의 처리 플로우가 상이하다. 따라서, 이하, 검사 화상의 취득 방법 및 패턴 검사 처리의 처리 플로우에 대해서 상세하게 설명한다.

도 44는, 본 변형예에 관한 패턴 검사 장치에서의 검사 화상의 취득 방법을 설명하는 도면이다. 본 변형예에서는, 도 44의 (a)에 나타낸 바와 같은 웨이퍼(4400) 위의 다이(4401)에 형성된 반도체 패턴 중, 넓은 범위를 검사의 대상으로 한다. 또한, 당해 검사 대상 범위의 SEM상을 고속으로 취득하기 위해서, SEM상은 스테이지(시료대)를 이동시키면서 취득한다. 예를 들어, 검사 대상 범위가 도 44의 (b)의 검사 범위(4402)로 나타나 경우에, 1개째의 검사 스트라이프(4410)(띠 형상의 검사 범위), 2개째의 검사 스트라이프(4411), 3개째의 검사 스트라이프(4412)와 같이, 경계 부분을 중복시키면서, 순차, 화살표의 방향을 따라서 SEM상을 취득한다(즉, 스테이지는 화살표의 반대 방향으로 이동시킴). 도 44의 (b)는 3개째의 검사 스트라이프(4412)가 취득 도중인 상태를 나타내고 있다. 각 검사 스트라이프로부터는 세로로 긴 화상 데이터가 취득되고, 취득된 화상 데이터는 검사 화상으로서 연산 처리 장치(110)에 입력되어, 패턴 검사 처리가 행하여진다. 검사 화상을 취득할 때, 종래는, 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향으로 전자선을 주사하고 있었기 때문에, 예를 들어 도 44의 (c)의 검사 화상(4420)에 있어서, 전자선의 주사 방향에 평행한, 가로 방향의 패턴(4430)이, 대전의 영향으로 불선명해진다는 현상이 발생하였었다. 일반적으로, 반도체의 회로 패턴은 종횡의 패턴을 포함하는 경우가 많기 때문에, 당해 현상에 대해서는, 어떠한 대책이 요망되고 있었다. 이에 반해 본 변형예에서는, 전자선의 주사 방향을 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향에 대하여 기울임(이하, 「경사진 스캔」으로 함)으로써, 도 44의 (d)의 검사 화상(4421)과 같은 화상을 취득하도록 하였다. 이러한 구성으로 함으로써, 전자선의 주사 방향과 가로 방향의 패턴(4430)의 방향이 평행하게 되지 않기 때문에, 대전의 영향으로 가로 방향의 패턴(4430)이 불선명해지는 정도가 저감된다. 또한, 전자선의 주사 방향을 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향에 대하여 기울이는 각도(이하, 「경사진 스캔의 각도」로 함)는, 본 변형예에서는 10도로 하지만, 당해 각도는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전자선의 주사 방향을 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향에 대하여 기울이는 것이 아니라, 스테이지의 이동 방향에 대하여 다이를 상대적으로 기울임으로써도, 도 44의 (e)의 검사 화상(4422)에 나타낸 바와 같이, 전자선의 주사 방향과 가로 방향의 패턴(4430)의 방향이 평행하게 되지 않도록 할 수 있기 ?문에, 가로 방향의 패턴(4430)이 대전의 영향으로 불선명해진다는 현상을 해결할 수 있다. 그러나 그 경우, 다이의 전체면을 검사하기 위해서 필요한 검사 스트라이프의 수가 증가할 뿐 아니라, 검사 스트라이프마다 검사 화상의 크기가 상이함으로써 처리가 번잡해지므로(예를 들어, 병렬화 처리 시의 프로세서 할당의 효율화의 알고리즘이 복잡해지는 등), 본 변형예의 방법과는 달리, 고속의 검사라는 관점에서 과제가 남는다. 또한, 본 변형예의 방법에서는, 각각의 세로 방향의 패턴이 동일한 검사 스트라이프 내에 포함됨으로써 동일 조건에서의 검사가 되기 때문에, 세로 방향의 패턴이 복수의 검사 스트라이프 내에 포함되는 도 44의 (e)의 방법에 비해 검사 결과의 신뢰성이 높다고 할 수 있다. 또한, 도 44의 (c), 도 44의 (d) 및 도 44의 (e)의 도에서는, 시인성의 관점에서, 화이트 밴드를 흑색선으로 묘화하였다.

도 45는, 본 변형예에 관한 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도다. 도 45에서 도 2와 동일한 부분에 대해서는 도 2와 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

패턴 검사 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S4501에서, 초기 설정부(112)가, 검사 화상과 기준 패턴의 초기 설정을 행한다. 검사 화상에 관한 전처리는, 스텝 S201과 마찬가지의 처리다. 설계 데이터에 대해서는, 기억 장치(130)로부터 검사 화상에 대응하는 범위의 설계 데이터를 판독하고, 필요에 따라, 패턴 도형의 각의 라운딩 처리 등, 설계 데이터의 변형 처리를 행한 후, 경사진 스캔의 각도에 기초하여 사교 좌표계로의 변환을 행한 뒤, 변환 후의 설계 데이터에 기초하여 기준 윤곽선을 구한다. 또한, 기준 윤곽선과 검사 화상의 위치 정렬에 대해서는, 경사진 스캔에 의해 사전 데이터로 특정되는 범위가 평행사변형이 되기 때문에, 사전 데이터가 구비하는 유니크성을 손상시키지 않도록, 경사진 스캔의 각도에 기초하여 당해 평행사변형을 구한 후, 당해 평행사변형에 외접하는 직사각형 영역에 대응하는 템플릿 화상을 생성하여, 템플릿 매칭을 행한다.

또한, 경사진 스캔에 대한 대응 방법으로서는, 설계 데이터가 아니라 검사 화상을 좌표 변환하는 방법도 생각할 수 있는데, 본 발명의 하나의 특징은 적절한 에지 추출 파라미터를 생성해서 구한 측장 에지를 사용함으로써 서브 화소 정밀도로의 검사를 행하는 것에 있기 때문에, 휘도 프로파일에 대한 영향이 없는, 설계 데이터를 변환하는 방법이 더 적합하다.

스텝 S4501의 처리의 종료 후에 이루어지는 스텝 S202 및 스텝 S203의 처리에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리다. 스텝 S203의 처리의 종료 후, 스텝 S4504에서, 검사부(115)가, 스텝 S203에서 형성된 측장 윤곽선과 기준 윤곽선의 비교에 의해 패턴을 검사하여, 결함 영역이라 판정된 영역에 관한 정보를 검사 결과로서 출력한 뒤, 패턴 검사 처리를 종료한다. 스텝 S4504의 처리와 스텝 S204의 처리의 차이는, 처리의 개시 시에 측장 윤곽선 및 기준 윤곽선에 대하여, 경사진 스캔의 각도에 기초해서 사교 좌표계에서 직교 좌표계로의 변환을 실시하도록 한 점에 있다. 이들 윤곽선은 기하학적인 정보이기 때문에, 좌표계의 변환 처리에 의해 정보의 열화는 발생하지 않고, 또한 직교 좌표계로 변환함으로써 정확한 거리에 기초하여 결함 판정을 행할 수 있다. 측장 윤곽선과 기준 윤곽선에 대하여 좌표계의 변환 처리를 실시한 후의 처리는, 스텝 S204의 처리와 마찬가지다.

이상, 본 변형예에 의하면, 스테이지 이동과 경사진 스캔을 수반하는 촬상에 의해 얻어진 검사 화상에 대해서도, 휘도 프로파일에 대한 영향이 적어지는 구성에 의해 본 발명을 적용함으로써, 검사 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 변형예에서는 스테이지를 이동시키면서 SEM상을 취득하는 구성으로 했지만, 본 발명의 SEM상의 취득 방법은 이것에 한정되는 것은 아니며, 스테이지 이동 후에 일단 스테이지를 정지시켜서 SEM상을 취득하고, SEM상의 취득이 완료된 후에 다음의 검사 위치에 스테이지를 이동하는 방법 등, 띠 형상의 영역을 검사하기 위한 다양한 방법을 사용할 수 있다. 그 경우, 전자선의 주사 방향을 띠 형상 영역의 길이 방향에 수직인 방향에 대하여 기울이도록 하면 된다.

실시예 2

<제2 실시 형태>

이하, 제2 실시 형태에 대해서, 도 26 내지 도 30을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는, 노이즈의 영향이나 경미한 조도의 영향을 저감해서 평가 대상 패턴의 치수를 측정하기에 적합한 치수 측정 장치의 예다.

반도체 제조의 분야에서는, 종전부터, CD-SEM으로 촬상한 화상(SEM상)으로부터, 예를 들어 역치법을 사용해서 측정한 치수를 사용하여, 치수 관리가 이루어지고 있다. 치수 관리의 대상으로서는, 예를 들어 라인 패턴의 폭이나 홀 패턴의 직경 등이 있다. 프로세스 룰의 진화에 수반하여, 패턴 치수가 작아지고, 측벽의 요철에 수반되는 측장 값의 편차의 영향이 패턴 치수에 대하여 상대적으로 커짐으로써, LER(Line Edge Roughness)이나 LWR(Line Width Roughness)이라고 불리는 지표를 정확하게 측정해서 관리할 필요성이 높아지고 있다. LER이나 LWR의 측정은, 예를 들어 CD-SEM을 사용해서 촬상한 라인 패턴의 화상으로부터, 소정의 계측 범위를 길이 방향으로 다점 분할하여, 분할된 각각의 범위에서 역치법 등의 방법으로 구한 에지 위치의 기준선으로부터의 괴리량의 편차(3σ)나 측장 값의 편차(3σ)를 구함으로써 실시되고 있는데, 촬상한 화상에 노이즈가 중첩되어 있는 경우, 패턴 에지를 추출할 때 화상 노이즈 때문에 관측 에지의 위치가 실제 위치로부터 어긋나는 것에 기인하는 「노이즈 기인 바이어스」라고 불리는 오차가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 그 저감이 요망되고 있다.

고정의 에지 추출 파라미터를 사용한 경우, 노이즈 등의 영향에 의해 측장에 사용하는 윤곽선에 요철이 발생한다. 윤곽선의 요철을 저감하기 위해서 윤곽선을 기하학적으로 평활화하는 방법에서는, 계측값에 반영시키고 싶은 요철 형상까지 평활화될 가능성이 있다. 발명자의 검토에 의하면, 이것은 프로파일 형상을 고려하지 않고 평활화하고 있는 것이 원인의 하나다. 또한, 상기 편차를 저감하기 위해서 평균화한 휘도 프로파일을 사용하는 방법에서는, 측벽의 형상이 상이한 부분도 평균화 시의 계산에 포함되어버리기 때문에, 예를 들어 휘도 프로파일의 피크 위치를 맞춰 넣는다는 처리의 궁리를 평균화 처리 시에 실시했다고 해도, 평균화하는 범위가 넓어질수록, 원래 집어내야할 국소적인 특징이 보이지 않게 되어버린다.

발명자는 상술한 바와 같은 문제의 원인을, 모든 휘도 프로파일에 있어서 동일한 에지 추출 파라미터를 사용해서 에지 위치를 구하고 있는 것에 있다고 파악하고, 그것을 해결하는 예로서 본 실시 형태를 제안한다. 본 실시 형태에서는, 레시피 등으로 지정된 소정의 에지 추출 파라미터로 형성된 윤곽선을 기준 윤곽선으로 해서, 치수 측정에 적합한 에지 추출 파라미터를 생성하여, 치수 측정용의 윤곽선을 형성한다. 이하에, 상세를 설명한다.

도 26은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 26에서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 연산 처리 장치(2610)는, 메모리(111), 도 27의 스텝 S2701 등의 처리를 실행하는 초기 설정부(2611), 도 27의 스텝 S2702 등의 처리를 실행하는 기준 윤곽선 형성부(2612), 도 27의 스텝 S2703 내지 S2708 등의 처리를 실행하는 에지 추출 파라미터 생성부(2613), 도 27의 스텝 S2709 등의 처리를 실행하는 치수 측정용 윤곽선 형성부(2614) 및 도 27의 스텝 S2710 등의 처리를 실행하는 패턴 치수 측정부(2615)를 구비하고 있고, 촬상 장치(100)로부터 입력된 SEM상을 기초로, 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴의 치수를 측정한다. 「시료 위의 어느 위치에 존재하는 패턴의 어느 부분의 치수를 어떻게 측정할 것인가」 등, 연산 처리 장치(2610)에서 실행되는 처리에 필요한 정보는, 연산 처리 장치(2610) 내의 메모리(111)에, 치수 측정용의 레시피로서 기억되어 있다. 레시피는, 치수 측정 장치를 자동으로 동작시키기 위한 동작 프로그램이며, 측정 대상이 되는 시료의 종류마다, 상기 메모리(111)나 외부의 기억 매체에 기억되어, 필요에 따라서 판독된다.

또한, 연산 처리 장치(2610)는, 조작 단말기(120)와 접속되어 있고, 필요에 따라, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터의 입력을 접수해서 측정 처리의 내용을 변경하거나, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 표시 장치에 측정 결과 등을 표시한다. 이러한 기능은, 예를 들어 GUI라고 불리는 그래피컬한 인터페이스에 의해 실현된다.

이어서, 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작에 대해서, 도 27 내지 도 30을 참조하여 설명한다. 도 27은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 28은, 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 설명하기 위해서, 세로 방향의 라인 패턴의 선폭 측정을 상정한 시뮬레이션에 의해 생성된 도다. 구체적으로는, 도 28에서의 에지 위치는, 도 30의 (a)와 같이 세로 방향의 라인 패턴에 대하여 측장 커서(3001)(후술)를 배치한 경우에 좌우 양측의 측장 커서 내에 형성되는 윤곽선 중, 편측의 에지 위치를 나타내고 있다. 그로 인해, 도 28에서, 각 곡선은 Y 좌표(세로 방향의 위치)의 함수로서 표현된다. 또한, 구간(2801)은, 예외값이나 노이즈의 영향이 있었을 경우의 거동을 관찰하는 것을 의도한 구간이며, 구간(2802)은, 결함 등, 휘도 프로파일의 형상의 변화도 수반한, 완만하고 큰 변화에 대한 거동을 관찰하는 것을 의도한 구간이다.

본 실시 형태에서의 치수 측정의 방법은, 치수 측정용의 측장 윤곽선을 생성하기 위한 에지 추출 파라미터로서 연산 처리 장치(2610)가 생성한 값을 사용하는 것 이외는, 종래의 치수 측정의 방법과 마찬가지이다. 즉, 도 30의 (a)과 같이, 측정 대상이 되는 범위를 측장 커서(3001)에 의해 지정하고, 측정 대상이 되는 범위 내에서 소정의 간격으로 측장 에지를 구한 뒤, 구해진 복수의 측장 에지를 사용해서 치수 측정을 행한다. 배치된 측장 커서(3001)의 내측을 향해서 휘도 프로파일을 작성할지 외측을 향해서 휘도 프로파일을 작성할지는 연산 처리 장치(2610) 내의 메모리(111)에 기억된 치수 측정용의 레시피 등에 의해 지정되고, 또한 측장 에지를 구하기 위한 에지 추출 파라미터는, 역치법을 사용하는 경우의 예에서 설명하기 때문에, 「0％」 이상 「100％」 이하의 값을 취한다.

치수 측정 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S2701에서, 초기 설정부(2611)가, 처리의 대상이 되는 SEM상의 초기 설정을 행한다. 구체적으로는, 초기 설정부(2611)는, 먼저, 촬상 장치(100)로부터 SEM상을 취득하고, 필요에 따라 전처리를 실시한다. 전처리의 예로서는, 예를 들어 노이즈 제거를 위한 평활화 처리 등이 있으며, 이 전처리에 대해서는, 적절히, 공지된 기술을 사용해서 실시한다. 또한, 본 실시 형태의 이 이후의 설명에서는, 필요에 따라 전처리가 이루어진 상태의 SEM상을, 간단히 「SEM상」이라고 칭한다. 초기 설정부(2611)는, 계속해서, 연산 처리 장치(2610)의 메모리(111)에 저장된 치수 측정용의 레시피에 기초하여, SEM상의 소정의 위치에 측장 커서를 배치한다. SEM상을 취득할 때 시야 어긋남이 발생할 가능성이 있는 경우에는, 측장 커서를 배치할 때 위치의 보정을 행할 필요가 있는데, 당해 보정량은 공지된 기술을 사용해서 구하면 되며, 예를 들어 위치 정렬을 위한 정보로서 양품 부분의 화상 데이터가 기준이 되는 좌표와 함께 레시피에 등록되어 있는 경우에는, 정규화 상호 상관값 등을 평가값으로서 사용한 템플릿 매칭에 의해 구하면 되고, 또한 위치 정렬을 위한 정보로서 레이아웃 패턴 등의 설계 데이터가 기준이 되는 좌표와 함께 레시피에 등록되어 있는 경우에는, 화상 데이터로부터 추출한 윤곽선과 설계 데이터의 매칭에 의해 구하면 된다.

계속해서, 스텝 S2702에서, 기준 윤곽선 형성부(2612)가, SEM상으로부터, 소정의 에지 추출 파라미터(P0)로 기준 윤곽선을 구한다(도 28의 (a) 참조). 소정의 에지 추출 파라미터(P0)는, 연산 처리 장치(2610)의 메모리(111) 등에 저장된 치수 측정용의 레시피로 지정되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터 입력된 값을 사용한다. 조작자로부터 입력된 값을 사용하는 경우의, GUI의 형태로서는, 예를 들어 후술(도 29 참조)하는 바와 같은 것을 사용하면 된다. 본 실시 형태에서의 기준 윤곽선은, 치수 측정의 기준이 되는 윤곽선이며, 역치법 등, 공지된 기술을 사용해서 소정의 에지 추출 파라미터(P0)에 대응하는 측장 에지를 순차 구함으로써 형성한다. 그때, 휘도 프로파일을 취득하는 위치나 방향은, 치수 측정용의 레시피 등으로 지정된 치수 측정 방법 및 측장 커서의 배치에 의해 결정된다. 예를 들어, 도 30의 (a)의 예는, 세로 방향의 라인 패턴의 선폭을 측정하는 경우의 예이며, 측장 커서 내에서 소정의 간격마다 기준 에지가 설정되어, 휘도 프로파일을 취득하는 방향은 가로 방향, 즉, X축에 평행한 방향이 된다.

또한, 휘도 프로파일의 취득 위치 및 취득 방향은, 화상 윤곽선에 기초해서 정하도록 해도 된다. 예를 들어, SEM상으로부터 공지된 기술을 사용해서 화상 윤곽선을 구한 후, 당해 화상 윤곽선을 따라 등간격으로 에지를 배치하고, 당해 에지의 위치에 있어서, 상기 화상 윤곽선의 접선 방향에 수직인 방향으로 휘도 프로파일을 취득하도록 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 측장 커서가 배치되지 않는, 예를 들어 2차원 형상 평가를 행하고 싶은 경우에도, 본 실시 형태를 적용할 수 있다.

이어서, 스텝 S2703에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)가, 기준 윤곽선을 평활화해서 평활화 기준 윤곽선을 구한다(도 28의 (b) 참조). 구체적으로는, 기준 윤곽선을 따른 단순 이동 평균이나 가중 이동 평균, 또는, 곡선 근사 등, 공지된 기술을 사용해서 실시하면 된다. 도 28의 (b)는 Hann창을 가중치로서 사용한 가중 이동 평균의 예다.

계속해서, 스텝 S2704에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)는, 평활화 기준 윤곽선에 대응하는 에지 추출 파라미터인 제1 에지 추출 파라미터(P1)를 구한다(도 28의 (c) 참조). 제1 에지 추출 파라미터(P1)는, 기준 에지마다 고유의 값이다. 스텝 S2704의 처리는, 제1 실시 형태의 스텝 S602와 마찬가지의 처리이며, 기준 에지 추출시와 동일한 휘도 프로파일 상에서 평활화 기준 에지 위치에 대응하는 에지 추출 파라미터를 구한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화상 윤곽선의 어느 쪽으로 측장 에지를 추출하는지가 치수 측정용의 레시피에 의해 미리 정해져 있기 때문에, 평활화 기준 에지의 위치가 휘도 프로파일 상의 0％ 내지 100％의 구간에 포함되지 않은 경우에는, 0％의 측으로 비어져나와 있으면 에지 추출 파라미터를 「0％」로 하고, 100％의 측으로 비어져나와 있으면 에지 추출 파라미터를 「100％」로 한다.

계속해서, 스텝 S2705에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)는, 제1 에지 추출 파라미터(P1)를 평활화해서 제2 에지 추출 파라미터(P2)를 구한다(도 28의 (d) 참조). 제2 에지 추출 파라미터(P2)는, 기준 에지마다 고유의 값이다. 제1 에지 추출 파라미터(P1)의 평활화는, 구체적으로는, 기준 윤곽선에 따른 단순 이동 평균이나 가중 이동 평균, 또는, 곡선 근사 등, 공지된 기술을 사용해서 실시하면 된다. 도 28의 (d)는 단순 이동 평균의 예다.

계속해서, 스텝 S2706에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)는, 제1 에지 추출 파라미터(P1)와 제2 에지 추출 파라미터(P2)의 차이를 구한다(도 28의 (e) 참조). 구체적으로는, 기준 에지마다 「P1-P2」의 절대값을 계산한다.

계속해서, 스텝 S2707에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)는, 구한 차이에 기초하여 상기 소정의 에지 추출 파라미터와 제1 에지 추출 파라미터의 각각의 기여율을 구한다. 구체적으로는, 차이(D)와 소정의 역치(TD) 중, 작은 쪽의 값(Dc)을 사용하여, 상기 소정의 에지 추출 파라미터의 기여율(W0)을 「(TD-Dc)/TD」, 제1 에지 추출 파라미터의 기여율(W1)을 「Dc/TD」와 같이 계산한다. 즉, 제1 에지 추출 파라미터와 제2 에지 추출 파라미터의 차이가 상대적으로 작은 경우에는, 상기 소정의 에지 추출 파라미터의 기여율을 상대적으로 크게 하고, 제1 에지 추출 파라미터와 제2 에지 추출 파라미터의 차이가 상대적으로 큰 경우에는, 제1 에지 추출 파라미터의 기여율을 상대적으로 크게 한다. 보다 직감적으로 해석하면, 에지 추출 파라미터의 변화가 국소적으로 큰 부분에 대해서는 상기 소정의 에지 추출 파라미터를 존중하고, 에지 추출 파라미터의 변화가 국소적으로 큰 부분에 대해서는, 노이즈 등의 영향이 크다고 생각되기 때문에, 제1 에지 추출 파라미터의 기여율을 크게 함으로써, 평활화 기준 에지의 근처에 치수 측정용의 에지가 추출되는 에지 추출 파라미터가 되도록 한다.

기여율의 계산 시, 차이(D)와 소정의 역치(TD) 중, 작은 쪽의 값(Dc)(도 28의 (g) 참조)을 사용하는 것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 기여율을 구하는 의도는, 노이즈 등의 영향이 큰 부분에 대해서 평활화 기준 에지의 근처에 치수 측정용의 에지가 추출되는 에지 추출 파라미터를 구하는 것인데, 어느 정도 이상의 차이가 있는 부분에 대해서는, 차이의 크기에 구애받지 않고, 평활화 기준 에지의 위치를 채용하는 것이 타당하다고 생각되기 때문이다.

계속해서, 스텝 S2708에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)는, 산출된 기여율에 기초하여 치수 측정용의 에지 추출 파라미터를 구한다(도 28의 (h) 참조). 구체적으로는, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)를, 상기 소정의 에지 추출 파라미터(P0)와 제1 에지 추출 파라미터(P1)의 가중 평균으로서, 「Pmsr=W0×P0+W1×P1」과 같이 구한다. 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)는 기준 에지마다 고유의 값이며, 기준 에지마다, 대응하는 제1 에지 추출 파라미터(P1)를 사용해서 구한다.

또한, 후술(도 29 참조)하는 입력 인터페이스 등을 사용하여, 에지 추출 파라미터의 최소값(Pmin)과 최대값(Pmax)이 조작 단말기(120)의 조작자에 의해 지정되는 경우, 또는 치수 측정용의 레시피로 지정되어 있는 경우에는, 필요에 따라, 가중 평균에 의해 구해진 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)의 값을 수정한다. 구체적으로는, 가중 평균에 의해 구해진 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)의 값이 Pmin보다 작은 경우에는, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)의 값을 Pmin에 동등해지도록 수정하고, 가중 평균에 의해 구해진 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)의 값이 Pmax보다 큰 경우에는 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)의 값을 Pmax에 동등해지도록 수정한다.

계속해서, 스텝 S2709에서, 치수 측정용 윤곽선 형성부(2614)는, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)를 사용해서 SEM상으로부터 치수 측정용의 윤곽선을 구한다(도 28의 (k) 참조). 구체적으로는, 기준 에지마다, 스텝 S2702에서 취득한 휘도 프로파일 상에서, 당해 기준 에지에 대응하는 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)를 사용하여, 치수 측정용의 측장 에지를 구한다.

또한, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)로 치수 측정용의 윤곽선을 구한 후, 기하학적인 평활화를 행해도 된다(도 28의 (m) 참조). 이 평활화는, 스텝 S2707 및 스텝 S2708의 역치 처리에 의해, 원래 매끄러웠던 부분이 미분 불연속이 되는 현상을 완화하는 것이 목적이기 때문에, 작은 반경의 필터를 사용해서 실시하면 된다. 도 28의 (m)은, 직경 3의 Hann창을 사용한 예다.

비교를 위하여, 스텝 S2706 내지 스텝 S2707의 처리에서, 에지 추출 파라미터의 차이가 아니라, 거리의 차이에 기초해서 구한 에지 추출 파라미터로 구한 윤곽선을 도 28의 (n)에 나타내었다. 도 28의 (a)에 기초해서 생성된, 도 28의 (b), 도 28의 (m), 도 28의 (n)의 각각의 윤곽선을 비교한 경우, 구간(2801)에 존재하는 예외값이나 노이즈의 영향 저감이라는 관점에서는 도 28의 (b)와 도 28의 (m)이, 구간(2802)에서의 윤곽 형상에 대한 추종성의 높이라는 관점에서는 도 28의 (m)이 각각 우수한 것을 알 수 있다. 이것은, 단순한 기하학적인 정보만을 사용해서 평활화를 행하는 것이 아니라, 휘도 프로파일의 정보를 반영한 상태에서의 평활화로 되어 있음으로써 발생하는 효과다.

계속해서, 스텝 S2710에서, 패턴 치수 측정부(2615)는, 치수 측정용의 윤곽선을 사용해서 패턴의 치수를 측정한다. 스텝 S2710의 처리 내용은 종래 기술과 마찬가지이며, 예를 들어 측장 커서의 범위 내에서 대응하는 측장 에지간의 거리를 각각 측정하고, 그것들의 거리의 평균값, 최대값, 최소값 등의 통계량을 치수 측정의 결과로서 구한다. 스텝 S2710의 처리의 종료 후, 연산 처리 장치(2610)는 치수 측정 처리를 종료한다.

도 29는, 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치에서 조작 단말기(120)의 조작자가 설정하는 처리 파라미터의, 입력 인터페이스의 예를 설명하는 도면이다. 도 29의 (a)는 도 27의 스텝 S2702의 처리에서 사용되는 에지 추출 파라미터(2901) 외에, 도 27의 스텝 S2708의 처리에서 사용되는 에지 추출 파라미터의 변동 범위를 상한값(2902)과 하한값(2903)으로 지정하는 것이다. 또한, 도 29의 (b)는, 도 27의 스텝 S2702의 처리에서 사용되는 에지 추출 파라미터(2901) 외에, 도 27의 스텝 S2708의 처리에서 사용되는 에지 추출 파라미터의 변동 범위를, 상대값(2904)으로 지정하는 것이다. 이와 같이, 변동 범위의 범위를 설정함으로써, 치수 측정용의 윤곽선이 과도하게 평활화되는 현상을 억제할 수 있다. 또한, 도 29에서의 에지 추출 파라미터(2901), 상한값(2902), 하한값(2903) 및 상대값(2904)은, 역치법에서의 역치(최소값을 0％, 최대값을 100％로 했을 때의 ％의 값)의 경우의 예이며, 역치법 이외의 방법으로 치수 측정을 실시하는 경우에는, 이들 값을 당해 방법에 적합한 값으로 적절히 변경하면 된다. 또한, 처리 파라미터의 입력 인터페이스에 대해서도, 이러한 예에 한정하는 것은 아니다.

도 30은, 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 측정 결과의 제시 방법을 설명하는 도면이며, 조작 단말기(120)에 설치된 표시 장치에 표시되는 내용을 나타내는 것이다. 도 30의 (a)에 도시한 바와 같은 선 폭의 측정에서는, 측장 커서(3001)가 배치되고, 그 후, 측정이 실시된다. 그 결과로서, 도 30의 (b)와 같은 화상이 조작 단말기(120)의 조작자에게 제시된다. 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 종래 제시되어 있던 평균 치수값 등의 치수 측정 결과 외에, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터의 평균값, 표준 편차(σ), 최소값, 최대값 등의 값도 제시하도록 하였다. 이에 의해, 치수 측정에 사용된 에지 추출 파라미터의 타당성을, 조작 단말기(120)의 조작자가 파악할 수 있다. 또는, 측벽 형상의 변화에 수반되는 휘도 프로파일 형상의 변화 등, 추출된 에지 그 자체를 사용해서 측정된 치수값에는 반영되어 있지 않지만, 「다른 영역과는 상태가 상이한 영역」인 것을 판독할 수 있는 정보로서, 조작 단말기(120)의 조작자가 활용할 수 있다. 또한, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터에 대해서 제시하는 값으로서는, 상술한 어느 하나의 효과가 얻어지는 것이라면, 예시한 것에 한정하는 것은 아니다.

이상, 본 실시 형태에 따르면, 기준 에지마다 치수의 측정에 적합한 에지 추출 파라미터를 구하고, 해당 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지를 사용해서 치수를 측정하는 구성으로 함으로써, 노이즈나 경미한 조도의 영향을 저감할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 에지 추출 파라미터의 값을 0％ 이상 100％ 이하의 값으로 했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 실시 형태와 마찬가지의 정의로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는 라인 패턴에 관한 치수를 측정하는 예로 설명했지만, 치수 측정의 대상이 되는 패턴은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 홀 패턴의 직경을 측정하는 경우 등에도 적용할 수 있다.

<제2 실시 형태의 변형예>

제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치는, 계측 대상 패턴을 촬상한 화상 데이터로부터, FEM 웨이퍼를 사용해서 미리 작성한 모델에 기초하여 노광 조건을 구하는 노광 조건 계측 장치에 적용할 수도 있다.

반도체 제조의 분야에서는, 미세화의 진행에 수반하여, CDU(Critical Dimension Uniformity)에 대한 요구가 까다로워지고 있어, 양호한 CDU를 달성하기 위해서, FEM 웨이퍼를 사용해서 최적의 노광 조건(초점 위치 및 노광량)을 찾는 것 외에, 프로세스 변동에 의한 영향을 보상하기 위한 노광 조건의 관리, 즉, 초점 위치의 어긋남이나 노광량의 어긋남의 「정량화」가 필요해지고 있다. 이 정량화를 행하기 위해서, 계측 대상 패턴을 촬상한 화상 데이터로부터, FEM 웨이퍼를 사용해서 미리 작성한 모델에 기초하여 노광 조건을 구하는 노광 조건 계측 장치가 제안되어 있다. 이러한 노광 조건 계측 장치에서는, FEM 웨이퍼 위의 소정의 위치를 촬상해서 얻어진 화상 데이터나 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터, 초점 위치 및 노광량의 변화에 수반하는 패턴의 치수의 변화나 포토레지스트의 단면 형상의 변화가 반영되는 수종의 치수 특징량을 구하고, 그것들의 치수 특징량을 사용해서 모델을 작성하거나, 또는, 치수 특징량을 모델에 적용시킴으로써 노광 조건의 계측을 행하고 있다.

상술한 바와 같이, 프로세스 룰의 진화에 따라 패턴 치수가 작아지면, 포토레지스트의 측벽의 요철에 수반되는 에지 조도에 기인하는 측장값의 편차의 영향이 패턴 치수에 대하여 상대적으로 커져서, 모델의 추정 정밀도를 저하시킨다. 따라서, 예를 들어 종래 기술에 있어서 치수 특징량을 구할 때, 제2 실시 형태에 따른 치수 측정 장치를 사용함으로써, 경미한 에지 조도의 영향이 저감된 측정값을 사용해서 모델을 작성함으로써, 보다 신뢰성이 높은 모델을 얻을 수 있고, 나아가서는, 노광 조건의 계측값의 신뢰성 향상으로도 이어질 수 있다.

본 변형예에서는 또한, 이차원 형상 계측에 의해 얻어진 특징량을 기초로 노광 조건을 추정하는 경우의 예를 설명한다. 포커스의 변화에 수반하여, 패턴의 형상도 변화하는 것으로 알려져 있으며, 발명자의 검토에 의하면, 윤곽 형상을 사용한 2차원 형상의 평가로 함으로써 형상 변화의 요소도 추정에 사용할 수 있기 때문에, 보다 신뢰성이 높은 추정 결과를 얻을 수 있다.

노광 조건의 변동에 관한 대략의 경향으로서, 상 초점(플러스 포커스)에서는 측벽의 단면 형상은 아래로 볼록해지고, 하 초점(마이너스 포커스)에서는 측벽의 단면 형상은 위로 볼록해지는 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 이것으로부터, 노광 조건 측정 장치에서는, 패턴 상부의 라운딩이나 패턴 하부의 늘어짐이 반영되는 특징량을 사용하는 것이, 측정 정밀도를 향상시키기 위해 유효하다.

발명자의 검토에 의하면, 측벽의 단면 형상의 요철을 특징량에 반영시키기 위해서는, 적어도 3개의 측장 윤곽선이 필요해진다. 또한, 패턴 상부의 라운딩이나 패턴 하부의 늘어짐을 반영시키기 위해서는, 휘도 프로파일 상에서 가장 화소값이 큰 위치를 사이에 두고, 각각 3개 이상, 즉, 5개 내지 6개의 측장 윤곽선이 필요해진다. 이 측장 윤곽선은 측벽의 형상을 특징량에 반영시키는 것이 목적이기 때문에, 독립적으로 구하는 것이 아니라, 동일한 휘도 프로파일로부터 복수의 측장 에지를 구함으로써 형성하는 것이 적합하다. 휘도 프로파일의 취득 위치 및 취득 방향은, 설계 데이터 또는 화상 윤곽선에 기초해서 정하면 된다. 휘도 프로파일을 생성한 후, 측장 윤곽선을 구하는 처리는, 제2 실시 형태와 마찬가지이며, 복수의 소정의 에지 추출 파라미터마다 처리를 한다.

측장 윤곽선을 구한 후, 구한 측장 윤곽선을 사용해서 치수 특징량을 구한다. 치수 특징량으로서는, 측장 윤곽선끼리의 상호 비교에 의한 EPE의 통계량(평균값이나 표준 편차 등), 설계 데이터로부터 구한 기준이 되는 윤곽선 형상과 각 측장 윤곽선의 비교에 의한 EPE의 통계량(평균값이나 표준 편차 등), 측장 윤곽선으로 둘러싸인 영역의 면적, 또한 홀 패턴이라면, 측장 윤곽선으로부터 구해지는 홀 직경 등을 사용하면 된다.

이상, 본 변형예에 의하면, 노광 조건의 계측에 있어서, 측장 윤곽선을 구할 때 적절한 에지 추출 파라미터를 사용하는 것, 또는, 복수(3개 이상)의 측장 윤곽선을 사용한 이차원 형상 계측에 의해 얻어진 치수 특징량을 사용함으로써, 보다 신뢰성이 높은 노광 조건의 추정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 복수의 치수 특징량으로부터 노광 조건을 추정하는 방법으로서는, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다중 회귀 분석의 방법을 사용해서 구해도 된다.

실시예 3

<제3 실시 형태>

이하, 제3 실시 형태에 대해서, 도 31 내지 도 34를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는, 기준이 되는 윤곽 형상과의 형상 비교에 의해, 측정 대상 패턴의 이차원 형상을 정량화해서 평가하는 용도에 적합한 치수 측정 장치의 예다. 일차원의 치수에 의한 품질 관리에서는, 기준이 되는 치수값과의 비교에 의해 평가하는 것이 가능하지만, 이차원 형상에 의한 품질 관리에서는 기준으로 하는 윤곽선의 형상과의 비교에 의해 평가할 필요가 있기 때문에, 통상 평가 기준이 되는 소정의 윤곽선의 형상과, 평가 대상이 되는 패턴을 촬상해서 얻어진 화상으로부터 구한 윤곽선의 형상의 비교에 의해 평가가 이루어지는데, 화상으로부터 윤곽선을 구할 때, 제2 실시 형태와 마찬가지의 과제가 있다. 여기서, 평가의 기준으로 하는 윤곽선의 형상은, 설계 데이터에 기초하여 생성되는 것이나, 1개 이상의 양품을 촬상한 화상 데이터를 사용해서 생성되는 것이 있고, 예를 들어 다음과 같은 예를 들 수 있다.

설계 데이터에 기초하여 생성되는 예로서는, 예를 들어 리소그래피 시뮬레이션에 의해 구해지는 윤곽 형상을 들 수 있다. 또한, 설계 데이터(레이아웃 패턴)의 코너 부분을 둥글게 하는 등, 웨이퍼 위에 형성될 것으로 예상되는 패턴의 윤곽 형상을 모의하도록, 설계 데이터를 기하학적으로 변형해서 구해도 된다.

1개 이상의 양품을 촬상한 화상 데이터를 사용해서 생성되는 예로서는, 예를 들어 조작 단말기의 조작자에 의해 「가장 바람직한 형상이다」라고 판단된 양품을 촬상한, 1매의 화상으로부터 추출한 윤곽 형상을 들 수 있다. 또한, 복수의 양품의 각각을 촬상한 복수의 화상으로부터 추출한 복수의 윤곽 형상을 사용하여, 평가의 기준으로 하기에 적합한 1개의 윤곽 형상을 구해도 된다.

본 실시 형태에서는, 용어의 혼동을 피하기 위해서, 상술한 바와 같은, 기준이 되는 윤곽선의 형상에 대해서, 설계 데이터에 기초하여 생성되는 것인지 여부에 의존하지 않고, 일률적으로 「설계 패턴」이라고 칭하기로 한다. 이것은, 본 실시 형태에서는, 측장 윤곽선을 형성할 때에 기준으로 하는 패턴(즉, 치수 측정에 적합하다고 상정되어 있는, 이상적인 측장 윤곽선의 위치를 나타내는 패턴)과 측장 윤곽선을 사용한 형상 평가 시에 기준으로 하는 패턴이 다르기 때문이다. 그로 인해, 전자에 대해서 「기준 패턴」 「기준 윤곽선」 「기준 에지」라는 용어를 사용하고, 후자에 대해서 「설계 패턴」 「설계 윤곽선」 「설계 에지」라는 용어를 사용한다.

제1 실시 형태와 비교한 경우, 상대적으로 높은 배율로 촬상한 SEM상이 사용되기 때문에 설계 데이터로부터 추출한 윤곽 형상과 SEM상으로부터 추출한 윤곽 형상의 사이의 격차가 상대적으로 커지는 것, 또한 윤곽 형상끼리의 비교 결과로서, 정량화된 평가값을 얻을 필요가 있는 것이 주된 상위점이다. 이하에, 상세를 설명한다.

도 31은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 31에서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 26과 동일한 부분에 대해서는, 도 26과 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 연산 처리 장치(3110)는, 메모리(111), 도 32의 스텝 S3201 등의 처리를 실행하는 초기 설정부(3111), 도 32의 스텝 S3202 등의 처리를 실행하는 기준 윤곽선 형성부(3112), 도 32의 스텝 S3203 등의 처리(즉, 도 27의 스텝 S2703 내지 S2708의 처리)를 실행하는 에지 추출 파라미터 생성부(2613), 도 32의 스텝 S3204 등의 처리를 실행하는 치수 측정용 윤곽선 형성부(3113) 및 도 32의 스텝 S3205 등의 처리를 실행하는 패턴간 치수 측정부(3114)를 구비하고 있고, 촬상 장치(100)로부터 입력된 SEM상과 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴에 관한 설계 데이터를 기초로, 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴의 치수 평가값(예를 들어, SEM상으로부터 구한 윤곽선을 구성하는 각각의 에지로부터 기준이 되는 윤곽선까지의 거리의 평균값, 표준 편차, 최대값 등)을 구하여, 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴의 완성도를 평가한다. 연산 처리 장치(3110)에서 실행되는 처리에 필요한 정보는, 연산 처리 장치(3110) 내의 메모리(111)에, 치수 측정용의 레시피로서 기억되어 있다. 레시피는, 치수 측정 장치를 자동으로 동작시키기 위한 동작 프로그램이며, 측정 대상이 되는 시료의 종류마다, 상기 메모리(111)나 외부의 기억 매체에 기억되어, 필요에 따라서 판독된다.

또한, 연산 처리 장치(3110)는, 조작 단말기(120)와 접속되어 있고, 필요에 따라, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터의 입력을 접수하여 측정 처리의 내용을 변경하거나, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 표시 장치에 측정 결과 등을 표시한다. 이들 기능은, 예를 들어 GUI라고 불리는 그래피컬한 인터페이스에 의해 실현된다.

도 32는 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도다.

치수 측정 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S3201에서, 초기 설정부(3111)가, 처리의 대상이 되는 SEM상 및 비교 평가의 기준이 되는 설계 데이터의 초기 설정을 행한다. 구체적으로는, 초기 설정부(2611)는, 먼저, 촬상 장치(100)로부터 SEM상을 취득하고, 필요에 따라 전처리를 실시한다. 전처리의 예로서는, 예를 들어 노이즈 제거를 위한 평활화 처리 등이 있고, 이러한 전처리에 대해서는, 적절히, 공지된 기술을 사용해서 실시한다. 또한, 본 실시 형태의 이 이후의 설명에서는, 필요에 따라 전처리가 이루어진 상태의 SEM상을, 간단히 「SEM상」이라고 칭한다. 초기 설정부(2611)는, 계속해서, 레시피로 지정된 범위에 대응하는 설계 데이터를 기억 장치(130)로부터 판독하고, 필요에 따라, 패턴 도형의 각의 라운딩 처리 등, 설계 데이터의 변형 처리를 행하여, 비교 평가의 기준이 되는 설계 패턴을 생성한다. 초기 설정부(2611)는, 계속해서, SEM상과 설계 패턴의 위치 정렬을 행한다. SEM상과 설계 패턴의 위치 정렬을 하는 처리는, 공지된 기술을 사용해서 실시하면 되며, 예를 들어 SEM상으로부터 윤곽선을 추출하여, 설계 패턴과의 매칭을 행함으로써 실시한다.

이어서, 스텝 S3202에서, 기준 윤곽선 형성부(3112)가, 소정의 에지 추출 파라미터로 기준 윤곽선을 구한다. 소정의 에지 추출 파라미터는, 연산 처리 장치(3110)의 메모리(111) 등에 저장된 치수 측정용의 레시피로 지정되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터 입력된 값을 사용한다.

설계 데이터로부터 추출한 윤곽 형상과 SEM상으로부터 추출한 윤곽 형상의 사이의 격차가 큰 것을 상정하고 있기 때문에, 기준 윤곽선은, 화상 윤곽선에 기초해서 구한다. 즉, SEM상으로부터 공지된 기술을 사용해서 화상 윤곽선을 구한 후, 당해 화상 윤곽선을 따라 등간격으로 에지를 배치하고, 당해 에지의 위치에 있어서, 상기 화상 윤곽선의 접선 방향에 수직인 방향으로 휘도 프로파일을 취득하여, 기준 윤곽선을 구하도록 한다.

계속해서, 스텝 S3203에서, 에지 추출 파라미터 생성부(2613)가, 기준 윤곽선과 SEM상에 기초하여 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)를 구한다. 스텝 S3203의 처리는, 제2 실시 형태에서의 스텝 S2703 내지 S2708의 처리와 마찬가지의 처리다.

계속해서, 스텝 S3204에서, 치수 측정용 윤곽선 형성부(3113)가, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)로 SEM상으로부터 치수 측정용의 측장 윤곽선을 구한다. 구체적으로는, 기준 에지마다, 스텝 S3202에서 취득한 휘도 프로파일 상에서, 당해 기준 에지에 대응하는 치수 측정용의 에지 추출 파라미터(Pmsr)를 사용하여, 치수 측정용의 측장 에지를 구한다.

계속해서, 스텝 S3205에서, 패턴간 치수 측정부(3114)가, 치수 측정용의 측장 윤곽선과 설계 패턴의 사이의 치수를 측정하여, 치수 평가값을 구한다. 치수의 측정은, 각각의 측장 에지에 대하여 가장 가까운 설계 패턴상의 점을 구함으로써 실시한다. 그때, 설계 패턴은 다각형 그대로 취급해도 되고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 등간격으로 배치된 설계 에지의 집합으로서 취급해도 된다. 설계 패턴을 설계 에지의 집합으로서 취급하는 경우에는, 예를 들어 이하와 같은 방법을 사용해서 잘못된 대응짓기의 발생을 억제하도록 해도 된다. 즉, 제1 윤곽 데이터 상의 점과, 제2 윤곽 데이터 상의 점을 대응짓는 경우에, 제1 윤곽 데이터 상의 점과 제2 윤곽 데이터 상의 점의 제1 대응 정보를 생성하여, 당해 제1 대응 정보에 포함되는 대응 관계의 정합성을 판정하고, 정합성이 얻어지지 않은 대응 관계를 수정해서 제2 대응 정보를 생성하면 된다. 또한, 치수의 측정은, 설계 패턴을 기준으로 해서, 예를 들어 특허문헌 1에서 개시되어 있는 바와 같은 방법을 사용해서 실시해도 된다.

치수 측정용의 측장 에지와 설계 패턴 상의 에지의 사이의 대응짓기가 완료된 후, 패턴간 치수 측정부(3114)는, 평가 용도에 따라, 치수 측정용의 측장 에지의 각각에 대응하는 EPE의 평균값, 표준 편차, 최대값 등의 통계량을 구하여, 치수 평가값으로 한다. 필요에 따라, 평가 대상으로 하는 영역, 즉, 결함 발생 리스크가 높은 영역을 ROI(Region Of Interest)로서 설정하여, ROI의 내부에 존재하는 치수 측정용의 측장 에지에 대해서만 처리를 행하도록 해도 된다. ROI의 설정은, 연산 처리 장치(3110)의 메모리(111) 등에 저장된 치수 측정용의 레시피로 지정된 영역을 사용하도록 해도 되고, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터 지정된 영역을 사용하도록 해도 된다.

또한, 치수 평가값으로서 EPE의 평균값을 채용하는 경우, 예를 들어 「치수 측정용의 측장 윤곽선이 설계 패턴에 대하여 평균적으로 얼마나 괴리되어 있는가」라는 것이 수치로서 나타나기 ?문에, 노광 조건의 변동에 의한 패턴 도형의 확대 축소의 정도를 평가하는 용도에 적합하다. 또한, 치수 평가값으로서 EPE의 표준 편차를 채용하는 경우, 예를 들어 「치수 측정용의 측장 윤곽선의 형상이 설계 패턴의 형상에 대하여 얼마나 왜곡되어 있는가」라는 것이 수치로서 나타나기 때문에, 노광 조건의 변동에 의한 패턴 도형의 붕괴 상태를 평가하는 용도에 적합하다. 따라서, 이들의 치수 평가값은, 프로세스 윈도우의 해석 용도에 적용하기에 적합하다. 또한, 치수 평가값으로서 EPE의 최대값을 채용하는 경우, 예를 들어 「치수 측정용의 측장 윤곽선의 형상이, 전체로서, 설계 패턴의 형상에 대하여 공차 내에 들어 있는가」라는 것을 판정할 수 있기 때문에, 양품인지 여부의 검사 용도에 적합하다.

또한, 치수 평가값은, 예시한 EPE에 관한 통계량 중 어느 하나에 한정되는 것은 아니며, 측정된 치수에 기초하는 다른 지표이어도 되고, 복수의 값을 벡터값으로서 유지하는 형태로 해도 된다. 스텝 S3205의 처리의 종료 후, 연산 처리 장치(3110)는, 치수 측정 처리를 종료한다.

도 33은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 설명하는 도면이다.

도 33의 (a)는 설계 패턴을 도시하는 도면이다. 도 33의 (b)는, 현상 후의 레지스트를 촬상한 검사 화상을 도시하는 도면이다. 오목부(3300)의 부근에 레지스트의 잔사가 남아 있기 때문에, 경계 영역(3301) 부근에 희미하게 화이트 밴드가 관찰되고 있는 모습을 나타내고 있다. 이러한 상태의 경우, 현상 후의 상태의 웨이퍼를 촬상해서 검사한 단계에서는 결함으로는 보이지 않는 부분이, 에칭 후의 웨이퍼를 촬상해서 검사해 보면 결함으로 되어 있다는 현상이 발생한다. 발명자의 검토에 의하면, 이것은, 오목부(3300)의 부근에 레지스트의 잔사가 남아있지만, 두께가 얇고, 계단 형상으로도 되어 있지 않기 때문에, 화이트 밴드가 명료하게 드러나지 않는다는 현상이다.

도 33의 (c)는, 도 33의 (b)의 검사 화상으로부터 형성된 치수 측정용의 윤곽선을 도시하는 도면이다. 도 33의 (d)는, 도 33의(b)와 동일한 영역의 에칭 후의 상태를 촬상한 화상이며, 도 33의 (c)의 윤곽선의 형상을 관찰한 것만으로는 상정하는 것이 어려운 결함이 발생하고 있는 모습을 나타내고 있다. 도 33의 (e)는 설계 패턴과 치수 측정용의 윤곽선을 중첩 묘화한 도다. 이러한 「위치 정렬된 2개의 윤곽선」의 사이의 치수를 측정함으로써, 측정 대상 패턴의 이차원 형상의 평가에 기여하는 치수 평가값, 예를 들어 EPE의 평균값이나 표준 편차가 산출된다. 도 33의 (g)는, 도 33의 (e)의 일부분을 확대한 도이며, 선분(3310)의 거리가, EPE의 일례다.

도 33의 (h)는, 에지 추출 파라미터가 이상하다고 판정된 부분에 마커(3320)를 중첩한 화상을 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 예를 들어 착안하는 기준 에지의 근방의 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터의 평균값과 표준 편차를 구하고, 그것들의 값을 사용해서 에지 추출 파라미터의 정상 범위를 구하여, 착안하는 기준 에지의 에지 추출 파라미터가 산출된 정상 범위에 포함되지 않는 경우에, 이상하다고 판정하면 된다. 또한, 에지 추출 파라미터가 이상한 것인지 여부를 판정하는 방법은, 이것에 한정된는 것은 아니다.

치수 측정용의 윤곽선은 설계 패턴의 형상에 기초해서 구해지기 때문에, 설계 패턴의 형상과 위상 구조가 상이한 부분, 예를 들어 경계 영역(3301)에 나타나 있는 화이트 밴드와 같은 부분에는 치수 측정용의 윤곽선이 형성되지 않고, EPE의 관점에서만은 이상이 있어도 결함으로서 판정되지 않는다. 또한, 경계 영역(3301)에 나타나 있는 화이트 밴드와 같은 부분은, 화상 상에 명료하게 나타나지 않는 경우가 많기 때문에, 예를 들어 화상 상의 소정의 영역 내에서 상대적으로 밝게 보이고 있는 부분을 추출하는, 윤곽선 추출의 어프로치에서는, 역치 등의 파라미터의 설정이 어려워, 윤곽선으로서 안정되게 검출할 수 없는 경우가 많다.

본 실시 형태와 같이, 에지 추출 파라미터 그 자체를 「다른 영역과 상태가 상이한지 여부」의 평가 지표로서 사용함으로써, 상술한 바와 같은 경우에도, 설계 패턴의 근방에 존재하는 것에 대해서는, 결함으로 될 가능성이 있는 부분을 검출할 수 있다.

도 34는, 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 측정 결과의 제시 방법을 설명하는 도면이며, 프로세스 윈도우를 해석하기 위한 FEM 웨이퍼의 평가에 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치를 적용한 경우의, 측정 결과의 제시 방법의 예다.

도 34에서, 샷 영역(3401)을 비롯한 칠해진 직사각형 영역은, 당해 영역에 대응하는 노광 조건에 대응하는 SEM상을 사용한 평가에 있어서, 치수 평가값에 기초하는 평가에서 「결함」이라고 판정된 개소가 존재한 것을 나타내고 있다. 또한, 샷 영역(3402)을 비롯한 굵은 프레임으로 그려진 직사각형 영역은, 당해 영역에 대응하는 노광 조건에 대응하는 SEM상을 사용한 평가에 있어서, 치수 평가값에 기초하는 평가에서 「결함」이라고 판정된 개소는 존재하지 않았지만, 에지 추출 파라미터가 이상하다고 판정된 개소가 존재한 것을 나타내고 있다. 또한, 샷 영역(3403)을 비롯한 그 밖의 직사각형 영역은, 당해 영역에 대응하는 노광 조건에 대응하는 SEM상을 사용한 평가에 있어서, 치수 평가값에 기초하는 평가에서 「결함」이라고 판정된 개소가 존재하지 않고, 또한 에지 추출 파라미터가 이상하다고 판정된 개소도 존재하지 않은 것을 나타내고 있다. 이러한 측정 결과를 바탕으로 최적의 노광 조건을 추정하는 경우, 샷 영역(3401)과 비슷한 부분 외에, 샷 영역(3402)과 비슷한 부분에 대해서도 「부적당」이라고 해서 프로세스 윈도우를 정의함으로써, 최적의 노광 조건의 추정 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 치수 평가값에 기초하는 평가 외에도, 에지 추출 파라미터 자체도 평가 지표에 추가함으로써, 윤곽선의 형상 비교에 의해 판정할 수 있는 명확한 결함의 유무 외에, 측벽의 형상이 다른 영역과 상이한 개소나, 저부의 레지스트 잔사의 상태가 다른 영역과 상이한 개소 등, 결함 발생 리스크가 상대적으로 높은 개소를 검출할 수 있다.

또한, 도 34는 측정 결과의 제시 방법의 일례이며, FEM 웨이퍼의 평가 용도에 한한 경우에도, 측정 결과의 제시 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 노광 조건마다의 위험도를 파악할 수 있으면 되기 때문에, 예를 들어 샷 영역(3401)을 적 프레임으로, 샷 영역(3402)을 황 프레임으로, 샷 영역(3403)을 녹 프레임으로 각각 묘화해서 제시하도록 해도 된다.

이상, 본 실시 형태에 따르면, 기준 에지마다 치수의 측정에 적합한 에지 추출 파라미터를 구하고, 해당 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지를 사용해서 패턴간의 치수를 측정하는 구성으로 함으로써, 패턴간의 치수를 측정하는 용도에서도, 노이즈나 경미한 조도의 영향을 저감할 수 있어, 측정값의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 치수 평가값에 기초하는 평가 외에, 에지 추출 파라미터 자체도 평가 지표로 함으로써, 윤곽선의 형상 비교에 의해 판정할 수 있는 결함의 유무 외에, 측벽의 형상이 다른 영역과 상이한 개소나, 저부의 레지스트 잔사의 상태가 다른 영역과 상이한 개소 등, 「치수 평가값만으로는 검출할 수 없는, 결함 발생 리스크가 상대적으로 높은 개소」를 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 스텝 S3205의 처리에서, 패턴간 치수 측정부(3114)가, 치수 측정용의 측장 에지와 설계 패턴 상의 에지와의 사이의 대응짓기를 행한 후에 치수 측정용의 측장 윤곽선과 설계 패턴의 사이의 치수 평가값을 구하도록 했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 치수 측정용의 측장 에지와 설계 패턴 상의 에지와의 사이의 대응짓기를 행하지 않고 치수 평가값을 구하도록 해도 된다. 구체적으로는, 먼저, 설계 패턴 상의 에지의 위치 정보에 기초하여, 거리 변환 화상을 생성한다. 거리 변환 화상의 생성은, 공지된 방법을 사용해서 실시하면 된다. 계속해서, 치수 측정용의 측장 에지의 위치에 대응하는 거리 변환 화상의 화소값을 참조함으로써, 당해 측장 에지에 가장 가까운 설계 패턴 상의 에지까지의 거리를 구하여, 당해 측장 에지에 대응하는 EPE의 값으로 한다. 그 후, 평가 용도에 따라서 치수 측정용의 측장 에지의 각각에 대응하는 EPE의 평균값, 표준 편차, 최대값 등의 통계량을 구해서 치수 평가값으로 하는 것, 및 치수 평가값을 구할 때 필요에 따라 ROI를 설정해서 ROI의 내부에 존재하는 치수 측정용의 측장 에지에 대해서만 처리를 행하도록 해도 되는 것은, 상술한 스텝 S3205의 처리와 마찬가지다. 이와 같이, 치수 측정용의 측장 에지와 설계 패턴 상의 에지와의 사이의 대응짓기를 행하지 않고 치수 평가값을 구하는 구성으로 함으로써, 양자의 대응짓기를 행하고 나서 치수 평가값을 구하는 구성으로 한 경우에 비해, 더 짧은 처리 시간에 치수 평가값을 구할 수 있다. 또한, 치수 측정용의 측장 에지와 설계 패턴 상의 에지와의 사이의 대응짓기를 행하지 않고 치수 평가값을 구하는 경우, 설계 패턴이 밀하게 존재하는 영역에서는 대응 오류의 가능성이 높아지기 때문에, 치수 평가값의 신뢰성이 저하된다. 따라서, 본 변형예는, 더 높은 배율에서의 촬상에 의해 SEM상을 취득하는 등, 설계 패턴이 밀하게 존재하지 않는 조건에 의한 치수 측정에 적용하는 것이 적합하다.

또한, 스텝 S3202에서의 측장 윤곽선의 생성 방법은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 국제 공개 WO2011/152106A1에서 개시되어 있는 기술과 같이, 화상 윤곽선과 설계 패턴에 기초하여 휘도 프로파일을 취득하는 위치나 방향을 구하도록 해도 된다. 또한, 화상 윤곽선을 구하는 방법에 대해서도 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 영역 분할의 어프로치에 의해 구하도록 해도 된다.

실시예 4

<제4 실시 형태>

이하, 제4 실시 형태에 대해서, 도 34 내지 도 38을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는, 서로 다른 치수 측정 장치간의 기차, 또는, 치수 측정 장치의 상태의 시간적인 변동에 의한 측정값에 대한 영향을 저감하여, 기준이 되는 치수에 가까운 치수가 얻어지도록, 간이하게 교정된 치수 측정 장치의 예다.

휘도 프로파일의 형상은, 장치간의 기차(機差), 또는 장치의 상태의 시간적인 변동에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 장치마다, 분해능의 차이에 의해 프로파일의 형상의 확대 상태가 상이할 가능성이 있다. 그로 인해, 공통의 에지 추출 파라미터를 사용한 경우, 당해 에지 추출 파라미터로 추출한 에지를 사용해서 얻어지는 측정값은, 서로 상이한 값이 될 가능성이 있다.

발명자는 상술한 바와 같은 문제의 원인을, 모든 장치, 또는 모든 장치 상태에서 동일한 에지 추출 파라미터를 사용하여 에지 위치를 구하고 있는 것에 있다고 파악하고, 그것을 해결하는 예로서, 본 실시 형태를 제안한다. 본 실시 형태에서는, 표준 패턴을 구비한 공통의 기준 웨이퍼를 사용하여, 사전의 교정 처리에 의해 미리 에지 추출 파라미터의 변환 함수를 구해 두고, 측정 시에는, 치수 측정용의 레시피나 조작 단말기의 조작자에 의해 지정된 소정의 에지 추출 파라미터를, 미리 얻어진 에지 추출 파라미터의 변환 함수를 사용해서 그대로 적용하고나서 에지를 추출하는 식의 구성으로 함으로써, 과제의 해결을 도모하고 있다.

이하에, 상세를 설명한다.

[제4 실시 형태의 치수 측정 장치의 구성]

도 35는 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 35에서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 연산 처리 장치(3510)는, 메모리(111), 도 36의 파라미터 교정 처리 등의 처리를 실행하는 에지 추출 파라미터 생성부(3511), 도 38의 스텝 S3801 등의 처리를 실행하는 초기 설정부(3512), 도 38의 스텝 S3802 내지 S3803 등의 처리를 실행하는 치수 측정용 윤곽선 형성부(3513) 및 도 38의 스텝 S3804 등의 처리를 실행하는 패턴 치수 측정부(3514)를 구비하고 있고, 촬상 장치(100)로부터 입력된 SEM상을 기초로, 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴의 치수를 측정한다. 「시료 위의 어느 위치에 존재하는 패턴의 어느 부분의 치수를 어떻게 측정할 것인가」 등, 연산 처리 장치(3510)에서 실행되는 처리에 필요한 정보는, 연산 처리 장치(3510) 내의 메모리(111)에, 치수 측정용의 레시피로서 기억되어 있다. 레시피는, 치수 측정 장치를 자동으로 동작시키기 위한 동작 프로그램이며, 측정 대상이 되는 시료의 종류마다, 상기 메모리(111)나 외부의 기억 매체에 기억되어, 필요에 따라서 판독된다.

또한, 연산 처리 장치(3510)는, 조작 단말기(120)와 접속되어 있고, 필요에 따라, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터의 입력을 접수해서 측정 처리의 내용을 변경하거나, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 표시 장치에 측정 결과 등을 표시한다. 이들 기능은, 예를 들어 GUI라고 불리는 그래피컬한 인터페이스에 의해 실현된다.

기억 장치(3530)에는, 미리 작성된 기준 장치의 특성 곡선(기준 웨이퍼 위의 표준 패턴을 측정했을 때의 에지 추출 파라미터와 치수 측정값의 관계를 나타내는 곡선) 및 도 36의 파라미터 교정 처리에서 작성되어 도 38의 치수 측정 처리에서 참조되는 에지 추출 파라미터 변환 곡선이 저장된다.

[제4 실시 형태의 에지 추출 파라미터 생성부(3511)의 동작]

도 36은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부(3511)의 동작을 나타내는 흐름도다.

파라미터 교정 처리가 개시되면, 에지 추출 파라미터 생성부(3511)는, 먼저, 스텝 S3601에서, 교정 대상의 촬상 장치(100)에서 기준 웨이퍼 위의 표준 패턴을 촬상하고, 얻어진 화상으로부터, 복수의 에지 추출 파라미터 각각에 대해서, 공지된 방법(예를 들어 역치법)을 사용해서 측정값을 구한다. 에지 추출 파라미터가 취할 수 있는 값의 모두에 대해서 측정값을 구하도록 해도 되고, 몇 가지의 에지 추출 파라미터를 선택해서 측정값을 구하도록 해도 된다.

교정에 사용하는 표준 패턴으로서는, 세로 방향(전자선의 스캔 방향에 수직인 방향)의 라인 패턴을 사용해도 되고, 홀 패턴을 사용해도 된다. 세로 방향의 라인 패턴을 사용하는 경우, SEM에 있어서 치수 정밀도를 보증하기 쉬운, 가로 방향의 치수에 대해서 우선적으로, 기준이 되는 치수에 가까운 치수가 얻어지는 교정이 이루어진다. 홀 패턴을 사용하는 경우, 종횡으로 평균적으로, 기준이 되는 치수에 가까운 치수가 얻어지는 교정이 이루어진다. 또한, 노이즈나 조도 등의 영향을 저감하기 위해서, 복수의 동일 형태 패턴을 배치해 두고, 교정 시에는, 그것들의 측정값의 평균값을 사용해서 교정을 행하도록 해도 된다.

이어서, 에지 추출 파라미터 생성부(3511)는, 스텝 S3602에서, 스텝 S3601에서 구해진 측정값을 사용하여, 교정 대상의 촬상 장치(100)의 특성 곡선을 구한다. 공지된 기술을 사용해서 구하면 되며, 예를 들어 스텝 S3601에서 얻어진 에지 추출 파라미터와 측정값의 페어의 집합으로부터, 꺾은선 근사에 의해 구하면 된다.

계속해서, 에지 추출 파라미터 생성부(3511)는, 스텝 S3603에서, 기준 장치의 특성 곡선과 교정 대상 장치의 특성 곡선의 대응을 구한다. 기준 장치의 에지 추출 파라미터의 값으로부터 기준 장치의 특성 곡선을 사용해서 표준 패턴의 치수 값을 구하고, 당해 치수 값을 달성하는 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터를, 교정 대상 장치의 특성 곡선을 사용해서 구하면 된다. 이 대응짓기는, 에지 추출 파라미터가 취할 수 있는 값의 모두에 대해서 구하도록 해도 되고, 몇 가지의 에지 추출 파라미터를 선택해서 구하도록 해도 된다.

계속해서, 에지 추출 파라미터 생성부(3511)는, 스텝 S3604에서, 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구한다. 공지된 기술을 사용해서 구하면 되며, 예를 들어 스텝 S3603에서 얻어진 기준 장치의 에지 추출 파라미터와 그것에 대응하는 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터의 페어의 집합으로부터, 꺾은선 근사에 의해 구하면 된다. 스텝 S3604의 처리의 종료 후, 에지 추출 파라미터 생성부(3511)는, 파라미터 교정 처리를 종료한다.

도 37은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 연산 장치에 포함되는 에지 추출 파라미터 생성부의 동작, 특히, 스텝 S3603 내지 스텝 S3604의 처리를 설명하는 도면이다. 파라미터 교정 처리는, 기준 장치의 에지 추출 파라미터로부터 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터로 변환하기 위한 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구하는 것을 목적으로 하는 처리다.

먼저, 기준 장치의 에지 추출 파라미터(3701)에 대하여, 미리 작성해서 기억 장치(3530)에 저장해 둔 기준 장치의 특성 곡선(3702)을 참조하여, 기준 장치의 에지 추출 파라미터(3701)에 대응하는, 기준 장치에서 촬상한 화상에서의 측정값(3703)을 구한다(도 37의 (a) 참조).

이어서, 기준 장치에서 촬상한 화상에서의 측정값(3703)으로부터, 스텝 S3601 내지 스텝 S3602에서 구한 교정 대상 장치의 특성 곡선(3704)을 참조하여, 기준 장치에서 촬상한 화상에서의 측정값(3703)에 대응하는, 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터(3705)를 구한다(도 37의 (b) 참조). 기준 장치의 에지 추출 파라미터(3701)에 대하여, 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터(3705)를 대응지음으로써, 에지 추출 파라미터 변환 곡선(3707) 중 기준 장치의 에지 추출 파라미터(3701)에 대응하는 점(3706)이 구해진다(도 37의 (c) 참조).

이상의 처리를, 기준 장치의 에지 추출 파라미터 모두에 대하여 행함으로써, 에지 추출 파라미터 변환 곡선(3707)의 전체를 얻을 수 있다.

[제4 실시 형태의 치수 측정 처리의 처리 플로우]

도 38은 본 실시 형태에 따른 치수 측정 장치의 동작을 나타내는 흐름도다.

치수 측정 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S3801에서, 초기 설정부(3512)가, 측정 대상이 되는 SEM상의 초기 설정을 행한다. 스텝 S3801에서 초기 설정부(3512)가 실행하는 처리는, 제2 실시 형태에서 초기 설정부(2611)가 실행하고 있던 스텝 S2701의 처리와 마찬가지다. 또한, 본 실시 형태의 이 이후의 설명에서는, 필요에 따라 전처리가 이루어진 상태의 SEM상을, 간단히 「SEM상」이라고 칭한다.

계속해서, 치수 측정용 윤곽선 형성부(3513)가, 스텝 S3802에서, 기억 장치(3530)에 저장되어 있는 에지 추출 파라미터 변환 곡선(즉, 「교정 데이터」)을 참조하여, 연산 처리 장치(3510)의 메모리(111) 등에 저장된 치수 측정용의 레시피로 지정되어 있거나, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터 입력된, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용하여, 치수 측정용의 에지 추출 파라미터를 구한다.

치수 측정용 윤곽선 형성부(3513)는, 계속해서, 스텝 S3803에서, 스텝 S3801에서 구한 치수 측정용의 에지 추출 파라미터를 사용하여, 교정시에 사용한 공지된 방법에 의해, 치수 측정용의 측장 윤곽선을 구한다.

계속해서, 패턴 치수 측정부(3514)가, 스텝 S3804에서, 스텝 S3803에서 구한 치수 측정용의 윤곽선을 사용하여, 패턴의 치수를 측정한다. 스텝 S3804의 처리의 종료 후, 연산 처리 장치(3510)는 치수 측정 처리를 종료한다.

이상, 본 실시 형태에 따르면, 서로 다른 치수 측정 장치간의 기차, 또는, 치수 측정 장치의 상태의 시간적인 변동에 의한 계측값에 대한 영향을 저감하여, 기준이 되는 치수에 가까운 치수가 얻어지도록, 치수 측정 장치를 간이하게 교정할 수 있다.

또한, 에지 추출 파라미터 변환 곡선의 데이터 구조는, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 에지 추출 파라미터 변환 곡선의 데이터 구조는, 기준 장치의 에지 추출 파라미터에 대응하는 교정 대상 장치의 에지 추출 파라미터가 구해지는 정보로서 유지해 두면 되며, 예를 들어 룩업 테이블로서 유지하도록 해도 되고, 꺾은선이나 근사 곡선의 파라미터를 유지하도록 해도 된다.

또한, 에지 추출 파라미터 변환 곡선은, 기준 장치 및 교정 대상 장치의 촬상 파라미터마다 구해도 된다. 기준 장치의 촬상 파라미터와 교정 대상 장치의 촬상 파라미터를 검색 키로 한 테이블로서 유지해 두고, 적절히, 필요한 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 선택해서 사용하면 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 서로 다른 촬상 파라미터를 사용하는 경우에도, 기준이 되는 치수에 가까운 치수를 얻을 수 있다.

또한, 전자 광학계의 구면 수차의 영향을 무시할 수 없는 경우에는, 에지 추출 파라미터 변환 곡선을, 대물 렌즈를 통과하는 위치의 함수로서 구해도 된다. 구체적으로는, 몇 가지의 위치에서 본 실시 형태와 마찬가지로 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구한 후에, 공지된 기술을 사용해서 보간을 행하고, 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 위치에 관한 연속적인 함수로서 구하도록 하면 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 전자 광학계의 구면 수차의 영향을 무시할 수 없는 경우에도, 기준이 되는 치수에 가까운 치수를 얻을 수 있다.

또한, 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구하는 방법은, 예시한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 측정값을 통해서 구하는 것이 아니라, 윤곽선의 형상을 비교함으로써 구하도록 해도 된다. 구체적으로는, 기준 장치에서 촬상한 화상으로부터 소정의 에지 추출 파라미터로 구해 둔 윤곽선에 대하여, EPE의 최소값을 달성하는 윤곽선이 교정 대상 장치에서 촬상한 화상으로부터 추출되는 에지 추출 파라미터를 대응지음으로써, 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구하도록 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 2차원 형상의 측정을 행하는 경우에 적합한 에지 추출 파라미터 변환 곡선을 구할 수 있다. 또한, 이 경우, 기준 윤곽선(기준이 되는 장치에서 표준 샘플을 촬상한 화상으로부터의 측장 윤곽선의 추출 결과)을 기준 데이터로서 기억 장치(3530)에 보존해 두도록 한다.

실시예 5

<제5 실시 형태>

이하, 제5 실시 형태에 대해서, 도 39 내지 도 42를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는, 서로 다른 노광 조건, 또는, 서로 다른 공정의 검사 대상 패턴을 각각 촬상한 복수의 화상 데이터를 사용해서 결함으로 되기 쉬운 패턴 부위의 후보를 특정하는 데 적합한 패턴 검사 장치의 예다.

반도체 제조의 분야에서는, 패턴을 전사할 때의 초점 거리와 노광량의 변동을 허용할 수 있는 범위를 구하고, 프로세스 윈도우를 결정하여, 최적의 초점 거리 및 노광량 등을 구하기 위해서, FEM(Focus Exposure Matrix) 웨이퍼가 사용되고 있다. FEM 웨이퍼란, 샷(1회의 노광 단위)마다 초점 위치와 노광량을 매트릭스 형상으로 바꾸어서 동일한 패턴을 베이킹한 웨이퍼다. 프로세스 윈도우를 구하기 위한 평가에서는, 예를 들어 각각의 샷에 대응하는 평가 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 각각에 대하여 소정의 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출된 에지로부터 구한 윤곽 형상과 설계 데이터로부터 구한 윤곽 형상을 비교해서 EPE를 구하고, EPE의 평균값, 표준 편차, 최대값 등의 값을 사용한 평가에 의해, 당해 샷의 불량 판정이 이루어지고 있었다.

본 실시 형태에서는, FEM 웨이퍼 위의 서로 대응하는 위치에 존재하는 평가 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 복수의 화상을 사용하여, 초점 거리가 일정한 상태에서 노광량만 변화하는 경우의 패턴의 거동, 또는, 노광량이 일정하고 초점 거리만 변화하는 경우의 패턴의 거동을 비교함으로써, 노광 조건의 변화에 따라 형상이 무너지기 쉬운 패턴의 부위를 검출하기 위한 패턴 검사 장치를 제안한다. 노광 조건의 변화에 따라 형상이 무너지기 쉬운 패턴 부위, 즉, 프로세스 마진이 적은 부위를 검출할 수 있으면, 당해 정보를 피드백함으로써, 마스크 패턴의 개선으로 연결시킬 수 있다.

노광 조건의 변화에 따라 형상이 무너지기 쉬운 패턴의 부위를 검출하기 위해서는, 패턴 형상의 변화를 2차원 형상의 비교에 의해 관찰할 필요가 있다. 그러나, 노광 조건이 상이한 경우, 웨이퍼 위의 패턴의 변형은 국소적인 형상의 변화뿐만 아니라, 크기의 변화로서도 나타나기 때문에, 종래 프로세스 윈도우를 구하기 위한 평가에서 이용되고 있던 방법에서는, EPE의 분포를 화면상에서 관찰하는 구성으로 해도, 국소적인 변형량이 대역적인 변형량과 헷갈려버려, 형상의 변화를 파악하기 어렵다는 문제가 있었다.

발명자는, 이 문제의 원인을 「각각의 샷에 대응하는 평가 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상의 모두에 대하여, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출된 에지로부터 구한 윤곽 형상과 설계 데이터로부터 구한 윤곽 형상의 비교에 의해 평가한다」라는 방법이, 패턴 형상이 미묘한 차이를 검출할 목적으로 적합하지 않기 때문이라고 파악하고, 그것을 해결하는 예로서, 본 실시 형태를 제안한다. 이하에, 상세를 설명한다.

도 39는 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 39에서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 연산 처리 장치(3910)는, 메모리(111), 도 40의 스텝 S4001 등의 처리를 실행하는 초기 설정부(3911), 도 40의 스텝 S4004 등의 처리를 실행하는 기준 패턴 형성부(3912), 도 40의 스텝 S4005 등의 처리를 실행하는 단체 검사부(3913), 도 40의 스텝 S4002 내지 S4003 및 스텝 S4006 내지 S4008 등의 처리를 실행하는 상태 갱신부(3914) 및 도 40의 스텝 S4009 등의 처리를 실행하는 검사 결과 출력부(3915)를 구비하고 있고, 촬상 장치(100)로부터 입력된 복수의 SEM상을 기초로, 시료 101g 위에 형성되어 있는 패턴을 검사한다. 연산 처리 장치(3910)에서 실행되는 처리에 필요한 정보는, 연산 처리 장치(3910) 내의 메모리(111)에, 검사용의 레시피로서 기억되어 있다. 레시피는, 패턴 검사 장치를 자동으로 동작시키기 위한 동작 프로그램이며, 검사 대상이 되는 시료의 종류마다, 상기 메모리(111)나 외부의 기억 매체에 기억되어, 필요에 따라서 판독된다.

또한, 연산 처리 장치(3910)는, 조작 단말기(120)와 접속되어 있고, 필요에 따라, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터의 입력을 접수하여 검사 처리의 내용을 변경하거나, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 표시 장치에 검사 결과 등을 표시한다. 이들 기능은, 예를 들어 GUI라고 불리는 그래피컬한 인터페이스에 의해 실현된다.

도 40은 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 동작을 나타내는 흐름도다.

패턴 검사 처리가 개시되면, 스텝 S4001에서, 초기 설정부(3911)가 패턴 검사의 초기 설정을 실시한다. 구체적으로는, FEM 웨이퍼 위의 각각의 샷에 대응하는 평가 대상 패턴을 촬상한 SEM상을 모두 판독하고, 판독한 SEM상에 대하여 필요에 따라 전처리를 실시한다. 전처리의 예로서는, 예를 들어 노이즈 제거를 위한 평활화 처리 등이 있고, 이 전처리에 대해서는 적절히, 공지된 기술을 사용해서 실시한다.

계속해서, 스텝 S4002에서, 상태 갱신부(3914)가, 결함 영역 리스트를 빈 리스트로서 초기화하고, 또한 불감 영역을 공집합으로서 초기화한다.

결함 영역 리스트는, 최종적으로 결함 영역으로서 출력되는 영역의 정보이며, 결함으로 판정된 영역마다, 예를 들어 결함으로 판정된 영역의 외접 직사각형의 좌측 상단 코너의 좌표와 외접 직사각형의 폭 및 높이, 외접 직사각형 내의 화상 정보 등을, 「어느 SEM상에 대한 검사에서 결함이라고 판정되었는가」라는 정보와 묶어서 등록한 리스트다.

또한, 불감 영역은, 스텝 S4005의 검사에서, 검사 대상 외로 하는 영역이다. 최적의 노광 조건으로부터의 노광 조건의 변동의 영향으로 일단 결함이라고 판정된 영역은, 노광 조건의 가일층의 변동에 수반하여, 패턴의 형상이 급격하게 열화된다. 본 실시 형태에서의 불감 영역은, 그러한 영역을 검사 대상으로 함으로써, 기타 영역도 포함한 검사 처리 전체가 불안정해지는 것을 억제하기 위해서 설치된 것이다.

계속해서, 스텝 S4003에서, 상태 갱신부(3914)가, 기준으로 하는 샷을 식별하기 위한 카운터인 카운터 S의 값을 「0」으로 한다.

계속해서, 스텝 S4004에서, 기준 윤곽선 형성부(3912)가, 제S번째의 샷에 대응하는 SEM상으로부터, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용하여, 기준 윤곽선을 형성한다. 또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 생성되는 윤곽선의 평활화를 목적으로, 에지마다 서로 다른 에지 추출 파라미터를 사용해서 윤곽선을 형성해도 된다. 또한, 소정의 에지 추출 파라미터로서는, 연산 처리 장치(3910)의 메모리(111)에 기억된 검사용의 레시피에 기재되어 있는 값, 또는, 조작 단말기(120)가 구비하는 입력 수단을 통해서 조작자로부터 입력된 값을 사용한다.

계속해서, 스텝 S4005에서, 단체 검사부(3913)가, 스텝 S4004에서 형성한 기준 윤곽선에 기초하여, 제(S+1)번째의 샷에 대응하는 SEM상을 검사한다. 스텝 S4005의 처리는, 제1 실시 형태의 패턴 검사 장치에서의 패턴 검사 처리와 마찬가지로 실시하면 된다. 제S번째의 샷과 제(S+1)번째의 샷에서는, 노광 조건이 가깝기 때문에, 정상부에서는 패턴 형상이 유사하고, 기준 에지마다 적절한 에지 추출 파라미터를 사용해서 윤곽선(측장 윤곽선)을 형성해서 검사함으로써, 형상이 상이한 부분만을 결함으로서 검출할 수 있다.

계속해서, 스텝 S4006에서, 상태 갱신부(3914)가, 새롭게 검출된 모든 결함 영역에 관한 정보를 결함 영역 리스트에 등록하고, 또한 새롭게 검출된 모든 결함 영역을 불감 영역에 추가한다.

계속해서, 스텝 S4007에서, 상태 갱신부(3914)는, 비교가 필요한 모든 페어에 대해서 비교가 완료되었는지 여부를, 카운터 S의 값과, 검사 대상으로 하는 SEM상의 수(후술)를 비교함으로써 판정한다. 비교가 필요한 모든 페어에 대해서 비교가 완료된 경우(스텝 S4007·"예"), 연산 처리 장치(3910)는, 스텝 S4009의 처리로 진행한다. 비교가 완료되지 않은 페어가 있는 경우(스텝 S4007·"아니오"), 상태 갱신부(3914)는, 스텝 S4008로 진행하여, 카운터 S의 값을 「1」 증가시킨다. 그 후, 연산 처리 장치(3910)는, 스텝 S4004로 복귀되어 처리를 계속한다.

스텝 S4009에서는, 검사 결과 출력부(3915)가, 결함 영역 리스트를 참조하여, 지금까지 검출된 모든 결함 영역의 정보를 출력한다. 스텝 S4009의 처리의 종료 후, 연산 처리 장치(3910)는 패턴 검사 처리를 종료한다. 또한, 결함 영역의 정보로서는, 위치나 크기, 영역 내의 화상 정보 등 외에, 몇 번째의 샷에 대응하는 SEM상의 검사에서 결함 영역이라 판정되었는가(즉, 도 40의 흐름도에서의 「S+1」의 값)도 함께 출력하도록 한다. 이러한 정보를 부여해 둠으로써, 예를 들어 노광 조건의 변화에 대한 결함 영역마다의 마진을 관찰할 수 있다.

도 41은, 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치에서의 검사 대상의 지정 방법을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 조작 단말기(120)의 조작자는, 예를 들어 FEM 웨이퍼의 웨이퍼 맵상에서, 최적의 초점 위치이면서 최적의 노광량인 샷에 대응하는 SEM상(4100)을 특정하기 위한 정보와, 평가하고 싶은 SEM상 중, SEM상(4100)으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 SEM상(4103)을 특정하기 위한 정보를, 조작 단말기(120) 상에 실현된 적절한 GUI(Graphical User Interface)에 의해 입력한다. 연산 처리 장치(3910)는, 입력된 정보에 기초하여, 초기 설정부(3911)에서, SEM상(4100)과 SEM상(4103)을 연결하는 최단 경로를 탐색하고, 최단 경로 상에 있는 SEM상을 포함한, SEM상(4100), SEM상(4101), SEM상(4102) 및 SEM상(4103)을, 패턴 검사 처리의 검사 대상으로서 설정한다. 최단 경로의 탐색은, FEM 웨이퍼 위의 각 샷에 대응하는 SEM상을 정점으로 하고, 4 근방의 위치에 있는 SEM상에 대응하는 정점끼리를 변으로 연결한 그래프를 작성하여, 공지된 기술을 사용해서 구하면 된다. 본 실시 형태의 패턴 검사 처리에서는, 후술(도 42 참조)하는 바와 같이, 최단 경로를 따른 순서로, 인접하는 SEM상을 페어로 해서, 최적의 초점 위치이면서 최적의 노광량인 샷에 대응하는 SEM상에 가까운 쪽의 SEM상을 기준으로 하여 검사를 실시한다.

또한, 조작 단말기(120)로부터 입력되는 정보를, 최적의 초점 위치이면서 최적의 노광량인 샷에 대응하는 SEM상(4100)을 특정하기 위한 정보만으로 해서, FEM 웨이퍼의 웨이퍼 맵상의 모든 SEM상에 대해서, SEM상(4100)으로부터의 최단 경로를 각각 탐색하고, 당해 최단 경로를 따라 패턴 검사 처리를 행하도록 해도 된다.

도 42는 본 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치에서의 검사 방법을 설명하는 도면이다.

도 42의 (a)는, 도 40의 처리 플로우에 있어서, S의 값이 「0」인 경우의 예, 즉, SEM상(4100)과 SEM상(4101)을 비교한 경우의 예를 나타내는 도이며, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용한 경우, SEM상(4100)으로부터 화상(4200)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되고, SEM상(4101)으로부터 화상(4201)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되는 경우의 예다. 이 경우에, SEM상(4100)으로부터 추출한 윤곽선을 기준 윤곽선으로 해서 SEM상(4101)으로부터 추출한 윤곽선을, 기준 윤곽선과 중첩 묘화하면, 화상(4210)과 같은 상태로 되어, 결함이 검출되지 않은 것을 나타내고 있다.

도 42의 (b)는, 도 40의 처리 플로우에 있어서, S의 값이 「1」인 경우의 예, 즉, SEM상(4101)과 SEM상(4102)을 비교한 경우의 예를 나타내는 도이며, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용한 경우, SEM상(4101)으로부터 화상(4201)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되고, SEM상(4102)으로부터 화상(4202)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되는 경우의 예다. 이 경우에, SEM상(4101)으로부터 추출한 윤곽선을 기준 윤곽선으로 해서 SEM상(4102)으로부터 추출한 윤곽선을, 기준 윤곽선과 중첩 묘화하면, 화상(4220)과 같은 상태로 되어, 영역(4221)이 결함으로서 추출된다. 따라서, 영역(4221)에 관한 정보가 결함 영역 리스트에 등록되고, 또한 영역(4221)이 불감 영역에 추가된다.

도 42의 (c)는, 도 40의 처리 플로우에 있어서, S의 값이 「2」인 경우의 예, 즉, SEM상(4102)과 SEM상(4103)을 비교한 경우의 예를 나타내는 도이며, 소정의 에지 추출 파라미터를 사용한 경우, SEM상(4102)으로부터 화상(4202)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되고, SEM상(4103)으로부터 화상(4203)으로 나타낸 바와 같은 윤곽선이 추출되는 경우의 예다. 이 경우에, SEM상(4102)으로부터 추출한 윤곽선을 기준 윤곽선으로 해서 SEM상(4103)으로부터 추출한 윤곽선을, 기준 윤곽선과 중첩 묘화하면, 화상(4230)과 같은 상태로 되어, 영역(4231) 및 영역(4232)이 결함으로서 추출된다. 단, 영역(4221)에 대해서는 불감 영역으로 되어 있기 때문에, 결함 판정이 이루어지지 않는다. 따라서, 영역(4231) 및 영역(4232)에 관한 정보가 결함 영역 리스트에 등록되고, 또한 영역(4231) 및 영역(4232)이 불감 영역에 추가된다.

이상, 본 실시 형태에 따르면, 인접하는 샷의 다이끼리의 윤곽선 형상의 비교에 의한 검사로 한 것, 또한 그때, 비교에 적합한 에지 추출 파라미터에 의해 형성된 윤곽선을 사용하도록 한 것에 의해, 국소적인 변형을, 대역적인 패턴의 커짐이나 가늘어짐과 헷갈리지 않게 검출할 수 있다.

또한, 결함으로 판정된 영역을, 다음번의 검사 시의 불감 영역으로서 설정하고, 불감 영역을 순차 갱신하면서 최적 조건으로부터의 차이가 커지는 방향으로 각 샷에 대응하는 SEM상의 평가를 계속하는 구성으로 함으로써, 결함 발생 리스크가 가장 높은 패턴 부위뿐만 아니라, 결함 발생 리스크가 상대적으로는 낮은 것의 어느 정도의 리스크가 존재하는 패턴 부위까지 포함해서 자동으로 분석하는 것이 가능하게 되기 때문에, 마스크 패턴의 개선을 보다 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 노광 조건의 변동 범위가 작고, 대역적인 패턴의 커짐이나 가늘어짐이 얼마 안되는 경우에는, 모든 샷에 대응하는 SEM상에 대하여 최적의 노광 조건의 SEM상으로부터 구한 기준 윤곽선, 또는, 설계 데이터로부터 구한 기준 윤곽선을 사용해서 검사를 행하도록 해도 된다.

또한, 제2 실시 형태의 변형예와 마찬가지로, 기준 에지 단위로 동일한 휘도 프로파일로부터 복수(3개 이상)의 측장 에지를 구하고, 대응하는 측장 에지끼리를 연결해서 형성되는 복수(즉, 3개 이상)의 측장 윤곽선을 사용해서 평가하는 구성으로 해도 된다. 그 경우, 각 윤곽선에 관한 평가는 각각 독립적으로 행하는데, 어느 하나의 측장 윤곽선으로 결함 영역이라 판정된 단계에서 결함 영역이라고 판정하고, 어떤 윤곽선을 사용한 검사에서 결함 영역이라 판정된 것인가라는 정보도 함께 출력하도록 한다.

<변형예>

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 상술한 각 실시 형태 및 각 변형예에서의 각각의 구성을 필요에 따라서 적절히 조합하여 사용해도 될 뿐 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 예를 들어 다음과 같이 변경할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 검사 또는 측정 대상으로 하는 SEM상을 촬상 장치(100)로부터 취득하는 구성으로 했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사전에 촬상된 SEM상을 저장한 하드 디스크 등의 기억 장치로부터 취득하는 구성으로 해도 되고, 네트워크 등을 통해서 다른 시스템으로부터 취득하는 구성으로 해도 된다. 또한, SEM상 외에 해당 SEM상에 대응하는 촬상 조건 등의 정보도 취득하여, 검사 또는 측정에 이용하도록 해도 된다. 또한, 설계 데이터에 대해서도, 기억 장치로부터 취득하는 대신에, 네트워크 등을 통해서 다른 시스템으로부터 취득하는 구성으로 해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 검사 또는 측정 결과를 조작 단말기가 구비하는 표시 장치에 출력하는 구성으로 했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하드 디스크 등의 기억 장치에 출력하는 구성으로 해도 되고, 네트워크 등을 통해서 다른 시스템에 출력하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 측장 에지를 구하기 위해서 역치법을 사용했기 때문에, 에지 추출 파라미터의 값에 대해서도 역치법의 역치에 상당하는 값을 사용한 예를 나타냈지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 측장 에지를 구하는 방법으로서 1차 미분 프로파일을 관찰해서 에지의 위치를 구하는 방법을 사용하는 경우에는, 에지 추출 파라미터의 값에 대해서도 1차 미분 값에 관한 값을 사용하도록 하면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는 검사 또는 계측에 사용하는 윤곽선으로서 측장 윤곽선을 사용했지만, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 얻어진 측장 윤곽선을 이산화해서 화소 단위로 정의된 에지의 집합으로 한 뒤, 당해 에지의 집합을 검사 또는 계측에 사용하도록 해도 된다. 그때, 각 화소가 구비하는 에지의 정보로서, 당해 화소 내를 가로지르는 선분의 정보(예를 들어, 당해 선분 상의 어느 한점의 서브 화소 정밀도의 위치 정보와 당해 선분의 방향을 나타내는 벡터 정보)를 구비하는 구성으로 하여, 검사 또는 계측에서 사용되는 에지 위치의 정밀도를 높이도록 해도 된다.

이상, 본 발명에 따르면, 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지를 추출하기 위한 에지 추출 파라미터를, 상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 생성하고, 생성된 에지 추출 파라미터에 기초하여 상기 화상 데이터로부터 구한 에지를 사용해서 상기 검사 또는 계측을 행하는 구성으로 함으로써, 검사 또는 계측 대상의 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 추출한 에지의 위치를 사용한 검사 또는 계측에 있어서, 노이즈 등의 영향을 저감하여, 검사 또는 계측 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

100 : 촬상 장치
101 : SEM
102 : 제어 장치
110 : 연산 처리 장치
111 : 메모리
112 : 초기 설정부
113 : 에지 추출 파라미터 생성부
114 : 윤곽선 형성부
115 : 검사부
120 : 조작 단말기
130 : 기억 장치
140 : 시뮬레이터

Claims (17)

1. 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 이용하여, 상기 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치로서,
   상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 에지 추출 파라미터 생성부를 구비한 것
   을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준 패턴은, 상기 에지를 추출할 때에 기준으로 하는 점인 기준 에지를 복수 구비하도록 구성되어 있고,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부는, 상기 기준 에지의 각각에 대응하는 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기준 에지는, 상기 검사 또는 계측 대상 패턴의 형상을 반영한 패턴 도형 중 어느 하나에 속하도록 구성되어 있고,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부는, 동일한 패턴 도형에 속하는 각각의 기준 에지에 대응하는 에지 추출 파라미터가 서로 동등해지도록, 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부는, 상기 기준 에지의 각각에 대응하는 에지 추출 파라미터가 서로 동등해지도록 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부가 생성한 에지 추출 파라미터, 또는, 상기 에지 추출 파라미터 생성부가 생성한 에지 추출 파라미터에 관한 통계량을 출력하는 에지 추출 파라미터 출력부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부가 생성한 에지 추출 파라미터를 평가 지표로 해서 상기 검사 또는 계측 대상 패턴을 검사하는 에지 추출 파라미터 검사부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
7. 제1항에 있어서,
   에지 추출 파라미터가 취할 수 있는 값의 최소값과 최대값을 입력하는 범위 입력부를 구비하고,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부는, 상기 에지 추출 파라미터가 상기 최소값 이상이면서 상기 최대값 이하의 값으로 되도록, 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
8. 제1항에 있어서,
   에지 추출 파라미터의 기준값으로부터의 치우침의 최대값을 입력하는 최대 편차 입력부를 구비하고,
   상기 에지 추출 파라미터 생성부는, 상기 에지 추출 파라미터와 상기 기준값과의 차의 절대값이 상기 최대 편차 이하가 되도록, 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
9. 제1항에 있어서,
   미리 주어진 제2 에지 추출 파라미터를 사용해서 상기 화상 데이터로부터 추출한 에지의 위치에 기초하여 상기 기준 패턴을 생성하는 기준 패턴 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 검사 또는 계측 대상 패턴과는 제조 공정이 상이한, 제2 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진, 제2 화상 데이터로부터 추출한 에지 위치에 기초하여 상기 기준 패턴을 생성하는 기준 패턴 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 검사 또는 계측 대상 패턴과는 노광 조건이 상이한, 제2 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진, 제2 화상 데이터로부터 추출한 에지 위치에 기초하여 상기 기준 패턴을 생성하는 기준 패턴 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 에지의 위치와, 해당 위치에 대응하는 상기 기준 패턴 위의 위치와의 사이의 거리 정보를 이용하여 상기 검사 또는 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 기준 패턴은, 상기 에지를 추출할 때에 기준으로 하는 점인 기준 에지를 복수 구비하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 에지 중, 해당 기준 에지에 대응하는 상기 에지가 존재하지 않는 부분에 대해서, 상기 화상 데이터를 사용해서 구한 윤곽선을 사용해서 상기 검사 또는 계측에 사용하는 에지를 구하는 처리를 실시하는, 윤곽선 보수부를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
14. 제1항에 있어서,
    해당 패턴 검사·계측 장치는, 하전 입자선의 주사에 의해 시료 위의 띠 형상의 영역을 촬상해서 얻어진 화상 데이터를 사용하여, 상기 시료 위에 형성된 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 것이며,
    상기 하전 입자선의 주사 방향을, 상기 띠 형상의 영역의 길이 방향에 수직인 방향에 대하여 기울인 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 기준 패턴은, 상기 에지를 추출할 때에 기준으로 하는 점인 기준 에지를 복수 구비하도록 구성되어 있고,
    각각의 상기 기준 에지의 위치에서 생성한 프로파일에 대하여 서로 다른 3개 이상의 에지 추출 파라미터로 에지를 구하여, 해당 에지 추출 파라미터의 각각에 대응하는 윤곽선을 형성하고, 형성된 3개 이상의 윤곽선을 사용해서 상기 검사 또는 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
16. 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 제1 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 이용하여, 상기 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치로서,
    기준이 되는 촬상 조건에서 소정의 교정용 패턴을 촬상해서 얻어진 제2 화상 데이터로부터 구한 기준 패턴과, 상기 제1 화상 데이터를 취득할 때의 촬상 조건에서 상기 교정용 패턴을 촬상해서 얻어진 제3 화상 데이터를 사용하여, 상기 기준이 되는 촬상 조건에서의 에지 추출 파라미터와 상기 제1 화상 데이터를 취득할 때의 촬상 조건에서의 에지 추출 파라미터의 대응 관계를 구하는 에지 추출 파라미터 교정부와,
    상기 제1 화상 데이터로부터 에지를 추출할 때의 에지 추출 파라미터를, 상기 대응 관계를 이용해서 소정의 에지 추출 파라미터로부터 구하는 에지 추출 파라미터 변환부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사·계측 장치.
17. 검사 또는 계측 대상 패턴을 촬상해서 얻어진 화상 데이터로부터 에지 추출 파라미터를 사용해서 추출한 에지의 위치를 이용하여, 상기 검사 또는 계측 대상 패턴의 검사 또는 계측을 행하는 패턴 검사·계측 장치가 갖는 연산 장치에서 실행되는 프로그램을 기록한 기록 매체로서,
    상기 검사 또는 계측의 기준이 되는 기준 패턴과 상기 화상 데이터를 사용해서 상기 에지 추출 파라미터를 생성하는 에지 추출 파라미터 생성 스텝을 갖는 것
    을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 기록 매체.

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