KR20220024926A - 전자 빔 검사 장치 및 전자 빔 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 양태의 전자 빔 검사 장치는, 도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하는 화상 취득 기구와, 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하는 리사이즈 처리부와, 리사이즈 처리 전의 설계 패턴 데이터를 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하는 제1 전개 화상 작성부와, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하는 제2 전개 화상 작성부와, 제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하는 맵 작성부와, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와, 의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 2차 전자 화상과, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하는 비교부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

전자 빔 검사 장치 및 전자 빔 검사 방법
본 출원은, 2019년 8월 6일에 일본에 출원된 JP2019-144210(출원 번호)을 기초 출원으로 하는 우선권을 주장하는 출원이다. JP2019-144210에 기재된 내용은, 본 출원에 포함된다.
본 발명은, 전자 빔 검사 장치 및 전자 빔 검사 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 전자선에 의한 멀티 빔을 사용한 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근년, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 점점 좁아지고 있다. 그리고, 막대한 제조 비용이 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 불가결하다. 그러나, 1기가 비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)으로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은, 서브마이크론 내지 나노미터의 오더로 되어 있다. 근년, 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 할 치수도 매우 작은 것으로 되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 위에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화가 필요해지고 있다.
검사 방법으로서는, 반도체 웨이퍼나 리소그래피 마스크 등의 기판 위에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터, 혹은 기판 위의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상을 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 패턴 검사 방법으로서, 동일 기판 위의 다른 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 「die to die(다이-다이) 검사」나, 패턴 설계된 설계 데이터를 기초로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하여, 그것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 측정 화상을 비교하는 「die to database(다이-데이터베이스) 검사」가 있다. 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로에 보내진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 정렬의 후, 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라서 비교하여, 일치하지 않는 경우에는, 패턴 결함이 있는 것으로 판정한다.
반도체 웨이퍼나 포토마스크의 결함 검사에서는, 보다 작은 사이즈의 결함을 검출할 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 근년의 검사 장치에서는, 상술한 패턴 검사 장치에는, 레이저광을 검사 대상 기판에 조사하여, 그 투과 상(像) 혹은 반사 상을 촬상하는 장치 외에, 화상의 화소 분해능을 높이기 위해서, 레이저광보다도 파장이 짧은 전자 빔으로 검사 대상 기판 위를 주사(스캔)하여, 전자 빔의 조사에 수반하여 검사 대상 기판으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하여, 패턴 상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다. 전자 빔을 사용한 검사 장치에서는, 또한, 멀티 빔을 사용한 장치의 개발도 진행되고 있다. 여기서, 전자 빔을 사용하여 검사용 화상을 촬상하면, 도형 패턴을 따라서, 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴이 투영되어 버리는 경우가 있다. 이러한 의사 패턴의 원인은 명백하지 않지만, 대전의 영향이 고려된다. 이대로 얻어진 화상을 사용하여 검사를 행하게 되면, 의사 패턴의 부분에 대하여 결함으로 판정되는 의사 결함이 발생되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
여기서, 대전의 영향에 관하여, 전자 빔의 주사 방향에 대하여 평행한 에지가 수직인 에지보다도 어두운 SEM 상이 얻어지기 때문에, 그것에 맞춘 파라미터값으로 설계 데이터로부터 모의 SEM 상을 생성한다고 하는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2013-246062호 공보
그래서, 본 발명의 일 양태는, 전자 빔 검사에 있어서, 도형 패턴을 따라서, 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴에 기인하는 의사 결함을 저감하는 것이 가능한 검사 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태의 전자 빔 검사 장치는,
도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하는 화상 취득 기구와,
도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하는 리사이즈 처리부와,
리사이즈 처리 전의 설계 패턴 데이터를 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하는 제1 전개 화상 작성부와,
리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하는 제2 전개 화상 작성부와,
제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하는 맵 작성부와,
2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 2차 전자 화상과, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하는 비교부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태의 전자 빔 검사 장치는,
도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하는 화상 취득 기구와,
도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하는 리사이즈 처리부와,
리사이즈 처리 전의 설계 패턴 데이터를 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하는 제1 전개 화상 작성부와,
리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하는 제2 전개 화상 작성부와,
제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하는 맵 작성부와,
2차 전자 화상 중 패턴 없음 영역의 화소를 추출하는 추출부와,
2차 전자 화상 중 의사 결함 후보 화소의 계조값을 패턴 없음 영역의 화소 계조값에 기초하여 결정되는 값으로 치환함으로써 의사 결함 후보 화소의 계조값을 보정하는 보정부와,
2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
의사 결함 후보 화소의 계조값이 보정된 2차 전자 화상과, 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하는 비교부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태의 전자 빔 검사 방법은,
도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하고,
상기 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하고,
리사이즈 처리 전의 상기 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하고,
리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하고,
상기 제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 상기 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하고,
상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하고,
상기 의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 상기 2차 전자 화상과, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하여, 결과를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 전자 빔 검사에 있어서, 도형 패턴을 따라서, 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴에 기인하는 의사 결함을 저감시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 7은 실시 형태 1에 있어서의 의사 패턴이 포함된 프레임 화상의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 있어서의 의사 패턴이 포함된 프레임 화상의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에 있어서의 리사이즈 처리로부터 맵 작성까지의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에 있어서의 의사 결함 후보 화소 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 2에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 12는 실시 형태 2에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 실시 형태 2에 있어서의 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 2에 있어서의 보정 공정의 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 실시 형태 2에 있어서의 의사 결함 후보 화소의 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시 형태에서는, 전자 빔 화상 취득 장치의 일례로서, 전자 빔 검사 장치에 대하여 설명한다. 단, 전자 빔 화상 취득 장치는, 검사 장치에 한정되는 것은 아니며, 전자 광학계를 사용하여 전자 빔을 조사하여 화상을 취득하는 장치이면 상관없다. 또한, 이하, 전자 빔에 의한 멀티 빔을 사용한 구성에 대하여 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 싱글 빔을 사용한 구성이어도 상관없다.
실시예 1
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에 있어서, 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는, 멀티전자 빔 검사 장치의 일례이다. 검사 장치(100)는, 화상 취득 기구(150) 및 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는, 전자 빔 칼럼(102)(전자 경통) 및 검사실(103)을 구비하고 있다. 전자 빔 칼럼(102) 내에는, 전자총(201), 전자 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 주 편향기(208), 부 편향기(209), 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218), 전자 렌즈(224) 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다. 전자총(201), 전자 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 주 편향기(208) 및 부 편향기(209)에 의해 1차 전자 광학계를 구성한다. 또한, 전자 렌즈(207), 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218) 및 전자 렌즈(224)에 의해 2차 전자 광학계를 구성한다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XY 방향으로 이동 가능한 스테이지(105)가 배치된다. 스테이지(105) 위에는, 검사 대상이 되는 기판(101)(시료)이 배치된다. 기판(101)에는, 노광용 마스크 기판 및 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)이 반도체 기판인 경우, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되어 있다. 기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우, 노광용 마스크 기판에는, 칩 패턴이 형성되어 있다. 칩 패턴은, 복수의 도형 패턴에 의해 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 위에 복수회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판인 경우를 주로 하여 설명한다. 기판(101)은, 예를 들어 패턴 형성면을 상측을 향해 스테이지(105)에 배치된다. 또한, 스테이지(105) 위에는, 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용 레이저광을 반사하는 미러(216)가 배치되어 있다. 멀티 검출기(222)는, 전자 빔 칼럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다. 검출 회로(106)는, 칩 패턴 메모리(123)에 접속된다.
제어계 회로(160)에서는, 검사 장치(100) 전체를 제어하는 제어 계산기(110)가, 버스(120)를 통해 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111, 113), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 리사이즈 회로(170), 추출 회로(172), 선정 회로(174), 맵 작성 회로(176), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(128)는, DAC(디지털/아날로그 변환) 증폭기(144, 146, 148)에 접속된다. DAC 증폭기(146)는, 주 편향기(208)에 접속되고, DAC 증폭기(144)는, 부 편향기(209)에 접속된다. DAC 증폭기(148)는, 편향기(218)에 접속된다.
또한, 칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, 스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어하에 구동 기구(142)에 의해 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들어 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3축(X-Y-θ) 모터와 같은 구동계가 구성되고, XYθ 방향으로 스테이지(105)가 이동 가능하게 되어 있다. 이들의, 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 스테이지(105)는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되어, 위치 회로(107)에 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은, 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는, 예를 들어 멀티 1차 전자 빔(20)의 광축에 직교하는 면에 대하여, X 방향, Y 방향, θ 방향이 설정된다.
전자 렌즈(202), 전자 렌즈(205), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 전자 렌즈(224) 및 빔 세퍼레이터(214)는, 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)는, 2극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 도시하지 않은 DAC 증폭기를 통해 블랭킹 제어 회로(126)에 의해 제어된다. 부 편향기(209)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(144)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 주 편향기(208)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(146)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 편향기(218)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(148)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다.
전자총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트(캐소드)와 인출 전극(애노드) 사이로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께, 다른 인출 전극(웨넬트)의 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드 가열에 의해, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되어, 전자 빔(200)으로 되어 방출된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하는 데 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에 있어서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 2차원 형상의 가로(x 방향) m1열×세로(y 방향) n1단(m1, n1은 2 이상의 정수)의 구멍(개구부)(22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 23×23의 구멍(개구부)(22)이 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 각 구멍(22)은, 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 또는, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 구멍(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성되게 된다. 여기에서는, 가로 세로(x, y 방향)가 모두 2열 이상의 구멍(22)이 배치된 예를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가로 세로(x, y 방향) 어느 쪽이든 한쪽이 복수 열이고 다른 쪽은 1열만이어도 상관없다. 또한, 구멍(22)의 배열 방법은, 도 2와 같이, 가로 세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세로 방향(y 방향) k단째의 열과, k+1단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 어긋나서 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1단째의 열과, k+2단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 어긋나서 배치되어도 된다.
다음으로, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다.
전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 전자 렌즈(202)에 의해 굴절되어, 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 구멍(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 구멍(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 구멍(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
형성된 멀티 1차 전자 빔(20)은, 전자 렌즈(205) 및 전자 렌즈(206)에 의해 각각 굴절되고, 중간 상 및 크로스오버를 반복하면서, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔의 중간 상면(상면 공액 위치)에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여 전자 렌즈(207)(대물 렌즈)로 진행한다.
멀티 1차 전자 빔(20)이 전자 렌즈(207)(대물 렌즈)에 입사하면, 전자 렌즈(207)는, 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 포커싱한다. 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 위에 초점이 맞춰진(포커싱된) 멀티 1차 전자 빔(20)은, 주 편향기(208) 및 부 편향기(209)에 의해 일괄하여 편향되어, 각 빔의 기판(101) 위의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해, 멀티 1차 전자 빔(20) 전체가 일괄하여 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(213)의 중심 구멍으로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 멀티 1차 전자 빔(20) 전체가 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 편향되지 않은 멀티 1차 전자 빔(20)은, 도 1에 도시한 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심 구멍을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의해, 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 멀티 1차 전자 빔(20)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔 군에 의해, 검사용(화상 취득용) 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
기판(101)이 원하는 위치에 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사되면, 이러한 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2차 전자의 다발(멀티 2차 전자 빔(300))이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 전자 렌즈(207)를 통과하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행한다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)는 멀티 1차 전자 빔(20)의 중심 빔이 진행하는 방향(궤도 중심축)에 직교하는 면 위에 있어서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 관계 없이 동일한 방향에 힘을 미친다. 이에 반하여, 자계는 플레밍 왼손의 법칙에 따라서 힘을 미친다. 그 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 1차 전자 빔(20)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 상쇄되어, 멀티 1차 전자 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 반하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 모두 같은 방향으로 작용하여, 멀티 2차 전자 빔(300)은 비스듬히 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된다.
비스듬히 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 편향기(218)에 의해, 더욱 구부러지고, 전자 렌즈(224)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 투영된 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)는, 예를 들어 도시하지 않은 다이오드형의 2차원 센서를 갖는다. 그리고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔에 대응하는 다이오드형의 2차원 센서 위치에 있어서, 멀티 2차 전자 빔(300)의 각 2차 전자가 다이오드형의 2차원 센서에 충돌하여, 전자를 발생시키고, 2차 전자 화상 데이터를 화소마다 생성한다. 멀티 검출기(222)로 검출된 강도 신호는, 검출 회로(106)에 출력된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, 스캔 공정(S102)과, 프레임 화상 작성 공정(S104)과, 리사이즈 처리 공정(S202)과, 부분 패턴 추출 공정(S204)과, 도형 선정 공정(S206)과, 화상 전개 공정(S208)과, 화상 전개 공정(S210)과, 맵 작성 공정(S212)과, 참조 화상 작성 공정(S220)과, 비교 공정(S230)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
스캔 공정(S102)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 복수의 도형 패턴이 형성된 기판(101) 위를 멀티 1차 전자 빔(20)(전자 빔)으로 스캔하여, 스캔에 의한 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 기인하여 방출되는 멀티 2차 전자 빔(300)(2차 전자)을 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득한다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이 2차원의 어레이 형상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1칩분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼)에 의해 예를 들어 1/4로 축소되어 전사되고 있다. 각 칩(332)의 영역은, 예를 들어 y 방향을 향해 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된다. 화상 취득 기구(150)에 의한 스캔 동작은, 예를 들어 스트라이프 영역(32)마다 실시된다. 예를 들어, -x 방향으로 스테이지(105)를 이동시키면서, 상대적으로 x 방향으로 스트라이프 영역(32)의 스캔 동작을 진행시켜 간다. 각 스트라이프 영역(32)은, 길이 방향을 향해 복수의 직사각형 영역(33)으로 분할된다. 대상이 되는 직사각형 영역(33)에 대한 빔의 이동은, 주 편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 예에서는, 예를 들어 5×5열의 멀티 1차 전자 빔(20)의 경우를 나타내고 있다. 1회의 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 위에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 x 방향의 빔간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 x 방향 사이즈)×(기판(101)면 위에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 y 방향의 빔간 피치에 y 방향의 빔수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 각 스트라이프 영역(32)의 폭은, 조사 영역(34)의 y 방향 사이즈와 마찬가지로, 혹은 스캔 마진만큼 좁게 한 사이즈로 설정하면 적합하다. 도 4 및 도 5의 예에서는, 조사 영역(34)이 직사각형 영역(33)과 동일한 사이즈의 경우를 나타내고 있다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 직사각형 영역(33)보다도 작아도 된다. 또는 커도 상관없다. 그리고, 멀티 1차 전자 빔(20)을 구성하는 각 1차 전자 빔(21)은, 자신의 빔이 위치하는 x 방향의 빔간 피치와 y 방향의 빔간 피치로 둘러싸이는 서브 조사 영역(29) 내에 조사되고, 당해 서브 조사 영역(29) 내를 주사(스캔 동작)한다. 각 1차 전자 빔(21)은, 서로 다른 어느 서브 조사 영역(29)을 담당하게 된다. 도 5의 예에서는, 각 1차 전자 빔(21)은, 담당 서브 조사 영역(29) 내에 있어서 x 방향을 스캔 방향으로 하여 라인 스캔 동작을 행한다. 그리고, 각 샷 시에, 각 1차 전자 빔(21)은, 담당 서브 조사 영역(29) 내의 동일 위치를 조사하게 된다. 서브 조사 영역(29) 내에 1차 전자 빔(21)의 이동은, 부 편향기(209)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다. 이러한 동작을 반복하여, 1개의 1차 전자 빔(21)으로 1개의 서브 조사 영역(29) 내를 차례로 조사해 간다. 그리고, 1개의 서브 조사 영역(29)의 스캔이 종료되면, 주 편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 동일한 스트라이프 영역(32) 내의 인접하는 직사각형 영역(33)으로 이동한다. 이러한 동작을 반복하여, 스트라이프 영역(32) 내를 차례로 조사해 간다. 하나의 스트라이프 영역(32)의 스캔이 종료되면, 스테이지(105)의 이동 혹은/및 주 편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 다음의 스트라이프 영역(32)으로 이동한다. 이상과 같이 각 1차 전자 빔(21)의 조사에 의해 서브 조사 영역(29)마다의 스캔 동작 및 2차 전자 화상의 취득이 행해진다. 이들 서브 조사 영역(29)마다 2차 전자 화상을 조합함으로써, 직사각형 영역(33)의 2차 전자 화상, 스트라이프 영역(32)의 2차 전자 화상, 혹은 칩(332)의 2차 전자 화상이 구성된다. 또한, 실제로 화상 비교를 행하는 경우에는, 각 직사각형 영역(33) 내의 서브 조사 영역(29)을 복수의 프레임 영역(30)으로 더 분할하여, 프레임 영역(30)별 프레임 화상(31)에 대하여 비교하게 된다. 도 5의 예에서는, 1개의 1차 전자 빔(21)에 의해 스캔되는 서브 조사 영역(29)을 예를 들어 x, y 방향으로 각각 2분할함으로써 형성되는 4개의 프레임 영역(30)으로 분할하는 경우를 나타내고 있다.
또한, 예를 들어 x 방향으로 배열하는 복수의 칩(332)을 동일한 그룹으로 하여, 그룹마다 예를 들어 y 방향을 향해 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할되도록 해도 적합하다. 그리고, 스트라이프 영역(32) 사이의 이동은, 칩(332)마다에 한정하는 것은 아니며, 그룹마다 행해도 적합하다.
여기서, 스테이지(105)가 연속 이동하면서 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 조사하는 경우, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사 위치가 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 주 편향기(208)에 의해 일괄 편향에 의한 트래킹 동작이 행해진다. 그 때문에, 멀티 2차 전자 빔(300)의 방출 위치가 멀티 1차 전자 빔(20)의 궤도 중심축에 대하여 시시각각 변화한다. 마찬가지로, 서브 조사 영역(29) 내를 스캔하는 경우에, 각 2차 전자 빔의 방출 위치는, 서브 조사 영역(29) 내에서 시시각각 변화한다. 이와 같이 방출 위치가 변화한 각 2차 전자 빔을 멀티 검출기(222)가 대응하는 검출 영역 내에 조사시키도록, 편향기(218)는, 멀티 2차 전자 빔(300)을 일괄 편향시킨다.
화상의 취득은, 상술한 바와 같이, 멀티 1차 전자 빔(20)을 조사하여, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 기인하여 기판(101)으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 멀티 2차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 각 서브 조사 영역(29) 내의 화소마다 2차 전자의 검출 데이터(측정 화상 데이터: 2차 전자 화상 데이터: 피검사 화상 데이터)는, 측정순으로 검출 회로(106)에 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되어, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 그리고, 얻어진 측정 화상 데이터는, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 비교 회로(108)로 전송된다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 6에 있어서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 51, 52, 56), 프레임 화상 작성부(54), 위치 정렬부(57) 및 비교부(58)가 배치된다. 프레임 화상 작성부(54), 위치 정렬부(57) 및 비교부(58)와 같은 각「∼부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각「∼부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 다른 처리 회로(각각의 처리 회로)를 사용해도 된다. 프레임 화상 작성부(54), 위치 정렬부(57) 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그 때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
비교 회로(108) 내에 전송된 측정 화상 데이터(빔 화상)는, 기억 장치(50)에 저장된다.
프레임 화상 작성 공정(S104)으로서, 프레임 화상 작성부(54)는, 각 1차 전자 빔(21)의 스캔 동작에 의해 취득된 서브 조사 영역(29)의 화상 데이터를 더 분할한 복수의 프레임 영역(30)의 프레임 영역(30)별 프레임 화상(31)을 작성한다. 프레임 영역(30)을 피검사 화상의 단위 영역으로서 사용한다. 또한, 각 프레임 영역(30)은, 화상의 누락이 없도록, 서로 마진 영역이 중첩되도록 구성되면 적합하다. 작성된 프레임 화상(31)은, 기억 장치(56)에 저장된다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 의사 패턴이 포함된 프레임 화상의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 예에서는, 프레임 화상(31) 내에 직사각형의 도형 패턴(10)이 배치되는 경우를 나타내고 있다. 도 7의 예에서는, 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 프레임 화상(31) 내에 하나의 도형 패턴(10)밖에 배치되어 있지 않은 경우를 나타내고 있지만, 복수의 도형 패턴이 배치되어 있어도 상관없다. 상술한 바와 같이, 각 전자 빔(21)은, 서브 조사 영역(29) 내를 라인 스캔 방향(예를 들어, x 방향)으로 스캔 동작한다. 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 도형 패턴(10)의 단부로부터 스캔 방향을 따라서 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴(11)이 투영되어 버리는 경우가 있다. 또한, 이러한 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴(11)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 도형 패턴(10)의 라인 스캔 방향과 평행한 2개의 에지 간의 폭에서 발생하는 경우가 많다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 의사 패턴이 포함된 프레임 화상의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 예에서는, 라인 스캔 방향(x 방향)으로 연장되는 직사각형 패턴(13)과, 라인 스캔 방향과 직교하는 방향(y 방향)으로 연장되는 직사각형 패턴(14)을 나타내고 있다. 직사각형 패턴(14)은, 직사각형 패턴(13)에 대하여 라인 스캔 방향으로 소정의 간극을 두고 배치되는 경우를 나타내고 있다. 도 8의 예에서는, 라인 스캔 방향으로 큰 사이즈의 폭을 갖는 직사각형 패턴(13)의 단부로부터 스캔 방향을 따라서 직사각형 패턴(13)의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴(11)이 투영되어 버리는 경우가 있다. 한편, 라인 스캔 방향으로 작은 사이즈의 폭을 갖은 직사각형 패턴(14)의 단부로부터는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴(11)이 발생하지 않는다. 이와 같이, 의사 패턴(11)이 투영되는 것은, 라인 스캔 방향으로 소정의 사이즈 이상의 폭 치수를 갖는 도형 패턴에 발생한다는 사실을 알 수 있다. 또한, 직사각형 패턴(13)의 단부로부터 스캔 방향을 따라서 발생한 의사 패턴(11)에 의해, 직사각형 패턴(14) 중 의사 패턴(11)과 겹치는 부분에서는, 그 다른 부분과 비교하여 검출된 화상 데이터의 계조값이 다른 점도 예측할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시한, 의사 패턴(11)의 원인은 명백하지 않지만, 대전의 영향을 생각할 수 있다. 이대로 얻어진 화상을 사용하여 검사를 행해버리면, 의사 패턴(11)의 부분에 대하여 결함으로 판정되는 의사 결함이 발생해버린다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 이러한 의사 패턴(11)이 발생할 수 있는 영역을 특정하여, 이러한 영역의 검사 감도를 느슨하게 한다. 그를 위해, 이하와 같이 하여 의사 패턴(11)이 발생할 수 있는 영역을 특정한다.
리사이즈 처리 공정(S202)으로서, 리사이즈 회로(170)(리사이즈 처리부)는, 복수의 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터(설계 데이터)를 사용하여, 도형 패턴마다, 전자 빔(21)의 라인 스캔 방향(스캔 방향)으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈한다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 리사이즈 처리로부터 맵 작성까지의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 예에서는, 도형 패턴(40)으로서, 직사각형 패턴을 일례로서 나타내고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 리사이즈 회로(170)는, 기억 장치(109)로부터 대상이 되는 프레임 영역(30) 내의 설계 패턴 데이터를 판독하고, 도형 패턴(40)마다, 전자 빔(21)의 라인 스캔 방향(스캔 방향)으로 사이즈를 확대한다. 설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은, 예를 들어 장방형(직사각형)이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들어 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 장방형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보이며 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다. 도 9의 예에서는, 라인 스캔 방향을 따라서, 직사각형 패턴의 일방측에 사이즈 d1, 타방측에 사이즈 d2만큼 사이즈를 확대하는 리사이즈 처리를 실시한다. 확대하는 사이즈는, 실험 등에 의해 얻어진 도형 패턴(10)의 단부로부터 스캔 방향을 따라서 연장되는 의사 패턴(11)이 차지하는 화소수로부터 얻어지는 사이즈로 하면 적합하다. 예를 들어, 대전의 영향이 있는 화소는 주변 화소와 비교하여 명암의 정도에 차가 발생한다. 그래서, 명암이 다른 화소수를 x, y 방향에 대하여 측정하면 된다. 라인 스캔 방향과 직교하는 방향에 대해서는, 도형 패턴의 폭과 동일 정도가 될 것으로 예상된다. 또한, 라인 스캔 방향에 대해서는, 예를 들어 5화소분의 사이즈에 맞춰 확대한다. 또한, 도형 패턴(40)은, 직사각형 패턴으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 직각 삼각형 패턴 등도 존재할 수 있다. 이들 직사각형 이외의 패턴에 대해서도 라인 스캔 방향의 사이즈를 확대하는 리사이즈 처리를 행한다. 리사이즈 처리 후의 도형 패턴(42)의 도형 데이터에 대해서도, 도형 패턴(40)과 마찬가지로, 예를 들어 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 장방형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보이며 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등이 정의된다. 도형 패턴(42)의 도형 데이터는, 리사이즈 회로(170) 내의 도시하지 않은 메모리 혹은 자기 디스크 장치 등의 기억 장치에 기억된다. 또는, 메모리(118) 등에 기억된다.
부분 패턴 추출 공정(S204)으로서, 추출 회로(172)는, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴(42)마다, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴(42) 중 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴(43a, 43b)을 추출한다. 구체적으로는, 예를 들어 이하와 같이 동작한다. 추출 회로(172)는, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴(42)의 영역과 리사이즈 처리 전의 도형 패턴(40)의 영역을 사용하여 배타적 논리합(XOR) 연산을 행하여, 부분 패턴(43a, 43b)을 추출한다. 그리고, 추출된 부분 패턴(43a, 43b)의 도형 데이터에 대해서도, 도형 패턴(40)과 마찬가지로, 예를 들어 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 장방형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등이 정의된다. 부분 패턴(43a, 43b)의 도형 데이터는, 추출 회로(172) 내의 도시하지 않은 메모리 혹은 자기 디스크 장치 등의 기억 장치에 기억된다. 또는, 메모리(118) 등에 기억된다.
도형 선정 공정(S206)으로서, 선정 회로(174)(선정부)는, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴(43a, 43b) 중, 직사각형 이외의 부분 패턴을 배제한다. 다시 말해, 선정 회로(174)는, 부분 패턴(43a, 43b) 중에서 직사각형의 부분 패턴을 선정한다. 의사 패턴(11)은, 라인 스캔 방향으로 소정의 사이즈를 갖는 직사각형 패턴의 단부로부터 라인 스캔 방향으로 연장되는 경향이 있다. 그 때문에, 직각 삼각형 등에서는 의사 패턴(11)이 발생하기 어렵다. 그래서, 부분 패턴이 직사각형이 되지 않는 직각 삼각형 등을 배제한다.
또한, 상술한 예에서는, 부분 패턴을 추출한 후에, 도형 선정을 행하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 리사이즈 처리에 있어서, 리사이즈 대상으로서 직사각형 패턴을 선정해도 된다.
화상 전개 공정(S208)으로서, 전개 회로(111)(제2 전개 화상 작성부)는, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴(42) 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴(43)을 사용하여, 프레임 화상(31)(2차 전자 화상)에 대응하는 프레임 영역(30)의 부분 패턴(43)을 화상 전개한 전개 화상(63)(전개 화상 (2): 제2 전개 화상)을 작성한다. 전개 회로(111)에, 대상이 되는 프레임 영역(30) 내의 각 부분 패턴(43)의 도형 데이터가 입력되면, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 격자 무늬 내에 배치되는 패턴으로서 2치의 설계 패턴 화상 데이터에 전개하여, 출력한다. 다시 말해, 도형 데이터를 읽어들이고, 프레임 영역(30)을 소정의 치수를 단위로 하는 격자 무늬로서 가상 분할하여 생긴 격자 무늬마다 부분 패턴(43)과 겹치는 화소에는 1을, 겹치지 않는 화소에는 제로를 정의한 2비트의 점유율 데이터가 된다. 이러한 격자 무늬(검사 화소)는, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다. 작성된 2치의 전개 화상(63)의 데이터(제2 전개 패턴 데이터)는, 맵 작성 회로(176)로 출력된다.
화상 전개 공정(S210)으로서, 전개 회로(113)(제1 전개 화상 작성부)는, 리사이즈 처리 전의 설계 패턴 데이터를 사용하여, 프레임 화상(31)(2차 전자 화상)에 대응하는 프레임 영역(30)의 설계 패턴을 화상 전개한 전개 화상(60)(전개 화상 (1): 제1 전개 화상)을 작성한다. 우선, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 패턴 데이터를 판독하고, 판독된 설계 패턴 데이터에 정의된 각 도형 패턴을 2치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환한다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 전개 회로(113)에 입력되면 도형마다의 데이터에까지 전개되어, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 격자 무늬 내에 배치되는 패턴으로서 2치 내지는 다치의 설계 패턴 화상 데이터에 전개되어, 출력한다. 다시 말해, 설계 패턴 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 격자 무늬로서 가상 분할하여 생긴 격자 무늬마다 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들어, 하나의 격자 무늬를 1 화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1 화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게 하는 것으로 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8비트의 점유율 데이터가 된다. 이러한 격자 무늬(검사 화소)는, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다. 작성된 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터)는, 참조 화상 작성 회로(112) 및 맵 작성 회로(176)로 출력된다. 또한, 전개 회로(113)는, 전개 화상(60)을 2치(0과 1의 2계조)보다도 큰 다치(예를 들어 0 내지 255의 256계조)의 이미지 데이터에 전개한 경우에는, 2치의 이미지 데이터로 변환한 후에, 작성된 2치의 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터)를 맵 작성 회로(176)로 출력한다. 예를 들어, 화소마다 점유율이 임계값 이상이면 1을 정의하고, 임계값 미만이면 제로를 정의한다.
맵 작성 공정(S212)으로서, 맵 작성 회로(176)(맵 작성부)는, 전개 화상(60)(제1 전개 화상)에 있어서 패턴 없음이며 전개 화상(63)(제2 전개 화상)에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 의사 결함 후보 화소 맵의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10의 A부에 나타낸 전개 화상(60)(제1 전개 화상)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터)에서는, 중앙부의 도형 패턴(10)이 배치되는 복수의 화소에는 1이 정의되고, 그 밖의 영역에는 제로가 정의된다. 도 10의 B부에 나타낸 전개 화상(63)(제2 전개 화상)의 데이터(제2 전개 패턴 데이터)에서는, 도형 패턴(10)이 배치되는 영역의 양단부로부터 스캔 방향(x 방향)의 화소에 대하여 1이 정의되고, 그 밖의 영역에는 제로가 정의된다. 맵 작성 회로(176)는, 도 10의 D부에는, 실시 형태 1에 있어서의 진리값 표를 나타낸다. 맵 작성 회로(176)는, 진리값 표에 따라서, 화소마다, 도 10의 A부에 나타낸 전개 화상(60)이 제로이고, 도 10의 B부에 나타낸 전개 화상(63)이 제로인 경우에는 의사 결함 후보 화소 맵에 제로를 정의한다. 또한, 도 10의 A부에 나타낸 전개 화상(60)이 제로이고, 도 10의 B부에 나타낸 전개 화상(63)이 1인 경우에는 의사 결함 후보 화소 맵에 2를 정의한다. 또한, 도 10의 A부에 나타낸 전개 화상(60)이 1이고, 도 10의 B부에 나타낸 전개 화상(63)이 제로인 경우에는 의사 결함 후보 화소 맵에 1을 정의한다. 또한, 도 10의 A부에 나타낸 전개 화상(60)이 1이고, 도 10의 B부에 나타낸 전개 화상(63)이 1인 경우에는 의사 결함 후보 화소 맵에 3을 정의한다. 이에 의해, 도 10의 C부에 나타낸 의사 결함 후보 화소 맵이 작성된다. 작성된 의사 결함 후보 화소 맵은, 비교 회로(108)로 출력된다.
참조 화상 작성 공정(S220)으로서, 참조 화상 작성 회로(112)(참조 화상 작성부)는, 프레임 화상(31)에 대응하는 프레임 영역(30)의 참조 화상을 작성한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 참조 화상 작성 회로(112)는, 프레임 영역(30)별 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터)를 입력하고, 도형의 이미지 데이터인 설계 패턴의 전개 화상(60)에, 소정의 필터 함수를 사용하여 필터 처리를 실시함으로써 참조 화상을 작성한다. 이에 의해, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 전개 화상(60)의 데이터를 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 의해 얻어지는 상 생성 특성에 맞춘 참조 화상으로 변환할 수 있다. 작성된 참조 화상의 화소마다의 화상 데이터는 비교 회로(108)로 출력된다.
상술한 예에서는, 참조 화상 작성 회로(112)가, 전개 회로(113)에서 화상 전개된 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터)를 입력하고, 전개 화상(60)에, 소정의 필터 함수를 사용하여 필터 처리를 실시함으로써 참조 화상을 작성하는 경우를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 참조 화상 작성 회로(112)가, 리사이즈 처리 전의 설계 패턴 데이터를 기억 장치(109)로부터 입력하여, 전개 회로(113)를 통하지 않고, 상술한 방법과 마찬가지의 방법으로 화상 전개한 후에, 소정의 필터 함수를 사용하여 필터 처리를 실시함으로써 참조 화상을 작성해도 된다. 이에 의해, 전개 회로(113)에서는 2치(0 또는 1의 2계조)의 전개 화상을 작성하고, 참조 화상 작성 회로(112)는 2치보다도 큰 다치(예를 들어, 0 내지 255의 256계조)의 참조 화상을 작성할 수 있다.
또는, 전개 회로(111, 113)의 한쪽을 공통으로 사용하여, 2치(0 또는 1의 2 계조) 혹은 다치(예를 들어, 0 내지 255의 256 계조)의 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터) 및 전개 화상(63)의 데이터(제2 전개 패턴 데이터)를 작성해도 된다. 전개 회로(111, 113)의 한쪽이 2치보다도 큰 다치의 전개 화상(60) 및 전개 화상(63)을 작성하는 경우에는, 의사 결함 후보 화소 맵의 작성용으로, 다치의 전개 화상(60)의 데이터 및 전개 화상(63)의 데이터를 2치의 전개 화상(60)의 데이터(제1 전개 패턴 데이터) 및 전개 화상(63)의 데이터(제2 전개 패턴 데이터)로 변환하는 도시하지 않은 변환 회로를 별도 배치하면 된다.
비교 회로(108) 내에서는, 프레임 영역(30)별 참조 화상의 데이터가 기억 장치(52)에 저장된다. 또한, 의사 결함 후보 화소 맵이 기억 장치(51)에 저장된다.
비교 공정(S230)으로서, 비교 회로(108)(비교부)는, 의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 프레임 화상(31)과, 프레임 화상(31)에 대응하는 프레임 영역(30)의 참조 화상을 비교한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 우선, 위치 정렬부(57)는, 피검사 화상이 되는 프레임 화상(31)과, 당해 프레임 화상(31)에 대응하는 참조 화상을 판독하고, 화소보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소 제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다.
그리고, 비교부(58)는, 프레임 화상(31)(2차 전자 화상)과 참조 화상을 화소별로 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라서 화소별로 양자를 비교하여, 예를 들어 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소별 계조값 차가 판정 임계값 Th보다도 크면 결함으로 판정한다. 또한, 비교부(58)는, 의사 결함 후보 화소 맵에 정의되는 값에 따라서, 검사 임계값을 변경한다. 구체적으로는, 각 화소를 비교할 때, 비교부(58)는, 의사 결함 후보 화소 맵을 참조하여, 의사 결함 후보 화소를 비교하는 경우에, 그 이외의 화소를 비교하는 경우보다도 검사 임계값을 느슨하게 한다. 의사 결함 후보 화소 맵에 2가 정의된 화소가 의사 결함 후보 화소가 된다. 판정 임계값 Th로서 화소별 계조값 차가 통상 예를 들어 15를 초과하면 결함으로 판정하는바, 예를 들어 30을 초과하면 결함으로 판정한다. 다시 말해, 예를 들어 15를 초과하고 있어도 예를 들어 30 이하이면 결함이 아니라고 판정한다. 또한, 의사 결함 후보 화소 맵에 3이 정의된 화소에 대해서는, 도형 패턴이 존재하면서도 의사 패턴의 영향을 받고 있을 가능성이 높기 때문에, 통상보다는 느슨하게, 도형 패턴이 존재하지 않는 의사 결함 후보 화소보다는 엄격한 검사 임계값을 사용하면 적합하다. 또는, 의사 결함 후보 화소 맵에 2 혹은 3이 정의된 화소에 대해서는, 애당초 결함으로 판정하지 않거나, 혹은 비교 처리 자체를 행하지 않고 스킵하도록 해도 상관없다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)로 출력되거나, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
또한, 상술한 예에서는, 다이-데이터베이스 검사에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다이-다이 검사를 행하는 경우여도 된다. 다이-다이 검사를 행하는 경우, 대상이 되는 프레임 화상(31)(다이 1)과, 당해 프레임 화상(31)과 동일한 패턴이 형성된 프레임 화상(31)(다이 2)(참조 화상의 다른 일례)의 사이에서, 상술한 위치 정렬과 비교 처리를 행하면 된다. 이러한 경우에도, 의사 결함 후보 화소 맵을 참조하여, 의사 결함 후보 화소를 비교하는 경우에, 그 이외의 화소를 비교하는 경우보다도 검사 임계값을 느슨하게 하면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 전자 빔 검사에 있어서, 도형 패턴을 따라서, 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴에 기인하는 의사 결함을 저감시킬 수 있다.
여기서, 웨이퍼 위의 도형 패턴의 검사에 있어서는, 참조 화상의 기초가 되는 「설계 패턴 데이터」는, OPC(Optical Proximity Correction) 등의 광학적인 보조 패턴이 없는(형성하기 전의) 것을 사용한다. 또한, 물론, 웨이퍼 위의 패턴의 치수와, 설계 패턴 데이터상의 치수는 축척이 등배(포토마스크용 치수로 조정하기 전의 것)가 아니면 안 된다.
실시예 2
실시 형태 1에서는, 측정된 프레임 화상(31)의 화소값을 보정하지 않고 사용하고, 의사 결함 후보 화소의 판정 임계값을 변경함으로써 의사 결함을 저감하는 구성에 대하여 설명하였다. 실시 형태 2에서는, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴의 계조값 바로 그 자체를 보정하는 구성에 대하여 설명한다.
도 11은, 실시 형태 2에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 11에 있어서, 보정 회로(178)가 추가된 점 이외에는, 도 1과 마찬가지이다. 따라서, 제어계 회로(160)에서는, 검사 장치(100) 전체를 제어하는 제어 계산기(110)가, 버스(120)를 통해 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111, 113), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 리사이즈 회로(170), 추출 회로(172), 선정 회로(174), 맵 작성 회로(176), 보정 회로(178), 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다.
도 12는, 실시 형태 2에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 12에 있어서, 프레임 화상 작성 공정(S104)과 비교 공정(S230)의 사이에, 보정 공정(S222)이 추가된 점 이외에는 도 3과 마찬가지이다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시 형태 1과 마찬가지이다.
스캔 공정(S102)으로부터 참조 화상 작성 공정(S220)까지의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 마찬가지이다.
도 13은, 실시 형태 2에 있어서의 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도 13에 있어서, 보정 회로(178) 내에는, 2치화 처리부(70), 필터 처리부(72), 블랙 솔리드 리스트 작성부(74), 블랙 솔리드 화소 추출부(76), 보정 처리부(78) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(71)가 배치된다. 2치화 처리부(70), 필터 처리부(72), 블랙 솔리드 리스트 작성부(74), 블랙 솔리드 화소 추출부(76) 및 보정 처리부(78)와 같은 각「∼부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각「∼부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 다른 처리 회로(각각의 처리 회로)를 사용해도 된다. 2치화 처리부(70), 필터 처리부(72), 블랙 솔리드 리스트 작성부(74), 블랙 솔리드 화소 추출부(76) 및 보정 처리부(78) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그 때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다. 여기서, 에지를 제외한 패턴 부분(기판(101)면에 대하여 볼록의 부분)을 화이트 솔리드(고휘도 영역/고계조 영역)라고 정의한다. 반대로 패턴이 없는 부분을 블랙 솔리드(저휘도 영역/저계조 영역)라고 한다.
보정 공정(S222)으로서, 우선, 2치화 처리부(70)는, 비교 회로(108) 내의 기억 장치(56)로부터 프레임 화상(31)을 판독하고, 프레임 화상(31)마다, 예를 들어 256계조의 프레임 화상(31)을 2치의 프레임 화상(35)으로 변화한다. 예를 들어, 계조 임계값 이하의 화소에 제로를 정의하고, 계조 임계값을 초과하는 화소에 1을 정의한다. 프레임 화상(31)이, 원래 2치의 화상으로서 측정되어 있는 경우에는, 2치화 처리는 불필요해진다.
도 14는, 실시 형태 2에 있어서의 보정 공정의 내용을 설명하기 위한 도면이다. 도 14에 있어서, 예를 들어 0 내지 255의 계조값 중, 블랙 솔리드 부분에 상당하는 계조값에 마진을 더한, 예를 들어 45 이하의 계조값의 화소에는 제로를 정의한다. 예를 들어, 45를 초과하는 계조값의 화소에는 1을 정의한다. 블랙 솔리드 부분에 상당하는 계조값이 통상 어느 정도의 값이 될지에 대해서는, 미리 실험 혹은 경험칙으로부터 구해 두면 된다.
필터 처리부(72)는, 2치의 프레임 화상(35)에 필터 함수(37)를 사용하여 필터 처리를 행한다. 도 14의 예에서는, 예를 들어 3×3의 행렬에 모두 1이 정의된 필터 함수(37)를 사용한다. 그리고, 예를 들어 512×512화소의 2치 프레임 화상(35) 내를, 대상 화소를 차례로 이동하면서 대상 화소를 중심으로 하여 3×3의 필터 함수(37)를 곱한다. 총합이 제로가 되는 화소는, 화소 내에 도형 패턴을 포함하지 않는 블랙 솔리드(저휘도) 영역의 블랙 솔리드 화소가 된다. 다시 말해, 총합이 제로가 되는 화소는, 도형 패턴의 영향 혹은/및 의사 패턴의 영향을 받지 않는 저휘도 영역의 블랙 솔리드 화소가 된다. 한편, 총합이 제로가 되지 않는 화소는, 도형 패턴의 영향 혹은/및 의사 패턴의 영향을 받고 있는 영역의 화소로 된다.
블랙 솔리드 리스트 작성부(74)는, 프레임 화상(31)마다, 필터 처리 후에 총합이 제로가 되는 블랙 솔리드 화소의 위치 및 2치화 처리 전의 계조값이 정의된 블랙 솔리드 리스트를 작성한다. 작성된 블랙 솔리드 리스트는, 기억 장치(71)에 저장된다.
블랙 솔리드 화소 추출부(76)(추출부)는, 프레임 화상(31)마다, 프레임 화상(31) 중 패턴 없음 영역의 화소(블랙 솔리드 화소)를 추출한다. 구체적으로는, 블랙 솔리드 화소 추출부(76)는, 의사 결함 후보 화소 맵을 참조하여, 대상으로 하는 의사 결함 후보 화소를 차례로 이동하면서, 블랙 솔리드 리스트 중에서 대상으로 하는 의사 결함 후보 화소의 근방에 위치하는 블랙 솔리드 화소를 추출한다. 여기에서는, 대상으로 하는 의사 결함 후보 화소로부터, 예를 들어 거리가 가장 가까운 블랙 솔리드 화소를 1개 추출한다. 또는, 거리가 가장 가까운 쪽부터 차례로 복수의 블랙 솔리드 화소를 추출해도 된다.
보정 처리부(78)(보정부)는, 프레임 화상(31)마다, 프레임 화상(31) 중 의사 결함 후보 화소의 계조값을 패턴 없음 영역의 화소(블랙 솔리드 화소)의 계조값에 기초하여 결정되는 값으로 치환함으로써 의사 결함 후보 화소의 계조값을 보정한다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 의사 결함 후보 화소의 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 15의 예에서는, 프레임 화상(31) 내의 도형 패턴(10)의 단부로부터 라인 스캔 방향을 따라서 의사 패턴(11)이 발생하고 있는 경우를 나타내고 있다. 의사 패턴(11)의 발생 영역은, 복수의 의사 결함 후보 화소로 구성되게 된다. 도 15의 예에서는, 복수의 의사 결함 후보 화소 중, 대상이 되는 의사 결함 후보 화소(12)의 근방에, 2개의 블랙 솔리드 화소(17a, 17b)가 존재하는 경우를 나타내고 있다. 도 15의 예에서는, 2개의 블랙 솔리드 화소(17a, 17b)를 대표로서 나타내고 있지만, 도 15의 예에 있어서, 블랙 솔리드 화소는 더 많이 존재하는 것은 물론이다. 보정 처리부(78)는, 추출된 복수의 블랙 솔리드 화소 중 의사 결함 후보 화소의 근방에 위치하는 적어도 하나의 화소 계조값에 기초하여 결정되는 값으로 의사 결함 후보 화소의 계조값을 치환한다. 대상으로 하는 의사 결함 후보 화소의 계조값을, 예를 들어 거리가 가장 가까운 블랙 솔리드 화소의 계조값으로 치환한다. 도 15의 예에서는, 대상이 되는 의사 결함 후보 화소(12)의 계조값이 50인 경우, 의사 결함 후보 화소(12)의 계조값을, 2개의 블랙 솔리드 화소(17a, 17b) 중 거리가 가까운 쪽의, 예를 들어 블랙 솔리드 화소(17b)의 계조값인 40으로 치환한다. 또는, 복수의 블랙 솔리드 화소를 추출하고 있는 경우에는, 보정 처리부(78)는, 의사 결함 후보 화소(12)의 계조값을, 추출된 복수의 블랙 솔리드 화소의 계조값의 평균값으로 치환해도 적합하다. 평균값 대신에 최솟값, 최댓값, 혹은 중앙값과 같은 그 밖의 통계값이어도 된다. 의사 결함 후보 화소의 계조값이 보정된 프레임 화상(31)은, 비교 회로(108)로 출력된다.
비교 공정(S230)으로서, 비교 회로(108)(비교부)는, 의사 결함 후보 화소의 계조값이 보정된 프레임 화상(31)과, 프레임 화상(31)에 대응하는 프레임 영역(30)의 참조 화상을 비교한다. 여기에서는, 의사 결함 후보 화소 맵을 참조할 필요는 없고, 통상의 검사 임계값을 사용하여 비교 처리를 실시하면 된다. 비교 공정(S230)에 있어서의 그 밖의 내용은, 실시 형태 1과 마찬가지이다.
또한, 상술한 예에서는, 다이-데이터베이스 검사에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다이-다이 검사를 행하는 경우여도 된다. 다이-다이 검사를 행하는 경우, 대상이 되는 프레임 화상(31)(다이 1)과, 당해 프레임 화상(31)과 동일한 패턴이 형성된 프레임 화상(31)(다이 2)(참조 화상의 다른 일례)의 사이에서, 상술한 위치 정렬과 비교 처리를 행하면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴이 발생한 위치의 화소 계조값을, 도형 패턴 및 의사 패턴이 발생하지 않는 위치의 화소 계조값으로 치환함으로써, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴을 소거할 수 있다. 따라서, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전자 빔 검사에 있어서, 도형 패턴을 따라서, 도형 패턴의 외측에, 본래는 존재하지 않는 줄무늬 형상, 혹은 띠 형상의 의사 패턴에 기인하는 의사 결함을 저감시킬 수 있다.
이상의 설명에 있어서, 일련의 「∼회로」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각「∼회로」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 다른 처리 회로(각각의 처리 회로)를 사용해도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들어, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111, 113), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 리사이즈 회로(170), 추출 회로(172), 선정 회로(174), 맵 작성 회로(176) 및 보정 회로(178)는, 상술한 적어도 하나의 처리 회로로 구성되어도 된다. 예를 들어, 이들 회로 내에서의 처리를 제어 계산기(110)로 실시해도 된다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 도 1의 예에서는, 하나의 조사원이 되는 전자총(201)으로부터 조사된 1개의 빔으로부터 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 의해 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 경우를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 조사원으로부터 각각 1차 전자 빔을 조사함으로써 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 양태여도 상관없다. 또한, 상술한 예에 있어서, 전개 처리의 기능의 하나로서, 필요에 따라서, 전개 화상의 계조값의 명암을 반전할 수 있도록 해도 적합하다. 화소의 계조값 데이터가 예를 들어 8bit로 정의되는 경우, 출력 화소 계조값=255-입력 화소 계조값으로 계조값의 명암을 반전할 수 있다. 계조값의 명암을 반전하는 경우에, 실시 형태 2에 있어서, 2치의 프레임 화상(35)에 필터 함수(37)를 사용하여 필터 처리를 행했을 때에, 총합이 9가 되는 화소는, 화소 내에 도형 패턴을 포함하지 않는 화이트 솔리드(고계조값) 영역의 화이트 솔리드 화소가 된다. 다시 말해, 총합이 9가 되는 화소는, 도형 패턴의 영향 혹은/및 의사 패턴의 영향을 받지 않는 고계조값 영역의 화이트 솔리드 화소가 된다. 한편, 총합이 9가 되지 않는 화소는, 도형 패턴의 영향 혹은/및 의사 패턴의 영향을 받는 영역의 화소가 된다. 따라서, 전개 화상의 계조값의 명암을 반전한 경우, 총합이 9가 되는 화이트 솔리드(고계조값) 영역의 화이트 솔리드 화소를 추출하면 된다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요한 장치 구성이나 제어 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 전자 빔 검사 장치 및 전자 빔 검사 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
전자 빔 검사 장치 및 전자 빔 검사 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 전자선에 의한 멀티 빔을 사용한 검사 장치 및 그 방법에 이용할 수 있다.
10: 도형 패턴
11: 의사 패턴
13, 14: 직사각형 패턴
20: 멀티 1차 전자 빔
21: 1차 전자 빔
22: 구멍
29: 서브 조사 영역
30: 프레임 영역
31, 35: 프레임 화상
32: 스트라이프 영역
33: 직사각형 영역
34: 조사 영역
37: 필터 함수
40, 42: 도형 패턴
43: 부분 패턴
50, 51, 52, 56: 기억 장치
54: 프레임 화상 작성부
57: 위치 정렬부
58: 비교부
60, 63: 전개 화상
70: 2치화 처리부
71: 기억 장치
72: 필터 처리부
74: 블랙 솔리드 리스트 작성부
76: 블랙 솔리드 화소 추출부
78: 보정 처리부
100: 검사 장치
101: 기판
102: 전자 빔 칼럼
103: 검사실
105: 스테이지
106: 검출 회로
107: 위치 회로
108: 비교 회로
109: 기억 장치
110: 제어 계산기
111, 113: 전개 회로
112: 참조 화상 작성 회로
114: 스테이지 제어 회로
117: 모니터
118: 메모리
119: 프린터
120: 버스
122: 레이저 측장 시스템
123: 칩 패턴 메모리
124: 렌즈 제어 회로
126: 블랭킹 제어 회로
128: 편향 제어 회로
142: 구동 기구
144, 146, 148: DAC 증폭기
150: 화상 취득 기구
160: 제어계 회로
170: 리사이즈 회로
172: 추출 회로
174: 선정 회로
176: 맵 작성 회로
178: 보정 회로
201: 전자총
202: 전자 렌즈
203: 성형 애퍼처 어레이 기판
205, 206, 207, 224, 226: 전자 렌즈
208: 주 편향기
209: 부 편향기
212: 일괄 블랭킹 편향기
213: 제한 애퍼처 기판
214: 빔 세퍼레이터
216: 미러
218: 편향기
219: 빔 선택 애퍼처 기판
222: 멀티 검출기
300: 멀티 2차 전자 빔
330: 검사 영역
332: 칩

Claims (10)

  1. 도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하는 화상 취득 기구와,
    상기 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하는 리사이즈 처리부와,
    리사이즈 처리 전의 상기 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하는 제1 전개 화상 작성부와,
    리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하는 제2 전개 화상 작성부와,
    상기 제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 상기 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하는 맵 작성부와,
    상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
    상기 의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 상기 2차 전자 화상과, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하는 비교부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비교부는, 상기 의사 결함 후보 화소를 비교하는 경우에, 그 이외의 화소를 비교하는 경우보다도 검사 임계값을 느슨하게 하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴 중, 직사각형의 부분 패턴을 선정하는 선정부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    리사이즈 처리 후의 도형 패턴마다, 리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중 리사이즈 처리에 의해 확대된 상기 부분 패턴을 추출하는 추출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비교부는, 상기 의사 결함 후보 화소 맵에 정의되는 값에 따라서, 검사 임계값을 변경하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  6. 도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하는 화상 취득 기구와,
    상기 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하는 리사이즈 처리부와,
    리사이즈 처리 전의 상기 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하는 제1 전개 화상 작성부와,
    리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하는 제2 전개 화상 작성부와,
    상기 제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 상기 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하는 맵 작성부와,
    상기 2차 전자 화상 중 패턴 없음 영역의 화소를 추출하는 추출부와,
    상기 2차 전자 화상 중 상기 의사 결함 후보 화소의 계조값을 상기 패턴 없음 영역의 화소 계조값에 기초하여 결정되는 값으로 치환함으로써 상기 의사 결함 후보 화소의 계조값을 보정하는 보정부와,
    상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
    상기 의사 결함 후보 화소의 계조값이 보정된 상기 2차 전자 화상과, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하는 비교부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 추출부는, 상기 패턴 없음 영역의 화소로서, 복수의 화소를 추출하고,
    상기 보정부는, 추출된 상기 복수의 화소 중 상기 의사 결함 후보 화소의 근방에 위치하는 적어도 하나의 화소 계조값에 기초하여 결정되는 값으로 상기 의사 결함 후보 화소의 계조값을 치환하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 장치.
  8. 도형 패턴이 형성된 기판 위를 전자 빔으로 스캔하여, 스캔에 의한 전자 빔의 조사에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출함으로써, 2차 전자 화상을 취득하고,
    상기 도형 패턴의 기초가 되는 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 전자 빔의 스캔 방향으로 사이즈를 확대하도록 당해 도형 패턴을 리사이즈하고,
    리사이즈 처리 전의 상기 설계 패턴 데이터를 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 설계 패턴을 화상 전개한 제1 전개 화상을 작성하고,
    리사이즈 처리 후의 도형 패턴 중, 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴을 사용하여, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 부분 패턴을 화상 전개한 제2 전개 화상을 작성하고,
    상기 제1 전개 화상에 있어서 패턴 없음이며 상기 제2 전개 화상에 있어서 패턴 있음으로 되는 의사 결함 후보 화소를 식별 가능한 의사 결함 후보 화소 맵을 작성하고,
    상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 작성하고,
    상기 의사 결함 후보 화소 맵을 사용하여, 상기 2차 전자 화상과, 상기 2차 전자 화상에 대응하는 영역의 참조 화상을 비교하여, 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 의사 결함 후보 화소를 비교하는 경우에, 그 이외의 화소를 비교하는 경우보다도 검사 임계값을 느슨하게 하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 리사이즈 처리에 의해 확대된 부분 패턴 중, 직사각형의 부분 패턴을 선정하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 검사 방법.
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