JPH0375507A - パターン検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、微細なパターンの高倍率像を所望の位置で検
査するためのパターン検査方法および装置に関し、特に
半導体パターンを煩雑なマニュアル操作なしに自動的に
検査することが可能な外観検査方法とその検査装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと呼ぶ）は、電子銃か
ら放射された電子ビームをレンズ系で細く収束し、試料
上を走査することにより、試料表面から発生した２次電
子をシンチレータや光電倍増管により検出して、それを
映像信号として同期して走査するＣＲＴデイスプレィ上
に像を描かせるようにしたものである。この場合の、倍
像率は、電子ビームの試料上の走査長とＣＲＴデイスプ
レィ画面の対応する長さの比で決定される。

ＳＥＭでは、主として固体試料の表面形状を観察するの
に適しており、焦点深度が深いという特質を持っている
。

（ｘ、ｙ）およびＳＥＭを用いて被検査パターンの所望
位置を検査する場合には、その所望位置がＳＥＭの走査
領域に含まれるように被検査パターンを正しく位置決め
する必要がある。

従来より、一般に用いられている位置決め方法としては
、検査に先立ち、被検査パターン内の特定パターンを用
いて、ＳＥＭ走査領域の基準位置と方向、および被検査
パターンの基準位置と方向の関係を求めて、これらの関
係に基づいてパターンの所望位置がＳＥＭの走査領域に
含まれるように被検査パターンを載置した試料台を移動
する方法が用いられていた。

しかしながら、上記の方法では、必ずしも高い位置決め
精度を得ることはできないため、検査の度毎に使用者が
マニュアルで試料台位置やビームの走査開始位置を変更
するようにしている。

（ｘ、ｙ）および例えば、特開昭６２−６２２０７号公
報に記載されているように、先ず、ＳＥＭの拡大率を下
げて、走査領域を広くすることによりその走査領域内に
所望のパターンを引き込み、その二次電子像からパター
ン基準位置のずれを検出した後、そのずれ分を補正して
、高倍率に上げ、検査を行う方法が提案されている。し
かし、この方法では、（イ）場所毎に拡大率を下げた後
に所望パターンを引き込み、再度拡大率を上げて検査を
するので、全体的な調整が不可能であること、および（
ロ）被検査パターンの位置ずれが大きいときには対応で
きないこと、さらに（ハ）被検査パターンが複雑なとき
や、近傍に所望パターンと類似したパターンが存在して
いるときには、所望パターンの位置を正しく検出できな
いこと、等の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、被検査パターンの所望位置をＳＥＭの走査
領域内の所望位置に位置決めするためには、被検査パタ
ーンを載置した試料台を正しく位置決めする必要がある
。しかしながら、試料台を移動する場合には、摩擦やガ
タが発生するため、必ずしも希望通りの位置に移動する
ことができない。さらに、試料台の移動には歪を伴うと
ともに、その歪は温度や経時変化等の影響により時間と
ともに変動するという問題がある。

（ｘ、ｙ）およびＳＥＭでは、前述のように試料表面か
ら発生した２次電子をシンチレータや光電倍増管により
検出して、それを映像信号として同期して走査するＣＲ
Ｔデイスプレィ上に像を描かせるが、被検査パターンの
所望位置をＳＥＭ取得画像上の所望位置に位置決めする
場合、ＳＥＭビーム走査に伴う歪が、位置決め精度劣化
の原因になる。

さらに、このビーム走査に伴う歪は、ＳＥＭの拡大率お
よび加速電圧に依存して変動する。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、被検
査パターンの所望位置をＳＥＭ取得画像上の所望位置に
、自動的に位置決めすることが可能なパターン検査方法
およびその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のパターン検査方法は
、試料台を検出し、かつ移動する際の位置情報と、画像
上のパターン特定位置を検出し、かつ撮像する位置を移
動する際の位置情報を用いて、パターン位置に関する座
標系、試料台位置に関する座標系、撮像位置を移動する
ための操作量に関する撮像位置移動座標系、および画像
上に２次元配列された画像データの画素位置に関する画
像座標系の４つの座標系の関係を求め、座標系間の関係
から、パターン座標系で与えられた検査すべきパターン
位置、画像座標系で与えられた該パターン位置を表示す
べき画像位置、該パターン位置と画像位置を得るための
試料台位置、および撮像位置を移動するための操作量を
、それぞれ決定し、検査すべきパターン位置が画面上の
所望位置に出現するように、試料台および撮像位置を移
動することに特徴がある。（ｘ、ｙ）および本発明のパ
ターン検査装置は、試料台を移動する手段と、試料台の
位置を検出する手段と、走査型電子顕微鏡の走査領域を
移動する手段と、走査により試料から発生する２次電子
像を画像として記憶し、画像データ上でパターン特定位
置を検出する手段とを設け、被検査パターンの所望位置
が走査型電子顕微鏡が取得した画像上の所望位置に位置
決めされるように、被検査パターンを載置した試料台お
よび走査型電子顕微鏡の走査領域を移動することに特徴
がある。

〔作　　用］ 本発明においては、試料台を移動できるようにして、か
つ試料台の位置も検出できるようにし、またＳＥＭの走
査領域を移動できるようにする（以下、ＳＥＭ視野移動
と呼ぶ）。さらに、走査により試料から発生する２次電
子像を画像として記憶し、その画像データを処理するこ
とにより、画像データ上でパターン特定位置を検出する
。

先ず、位置キャリブレーションとして、上記移動時に与
える操作量と検出時に与える観測量とに基づいて、パタ
ーン座標系、試料台位置座標系、視野移動座標系および
画像データ表示画面座標系の４つの座標系の関係を求め
る。（ｘ、ｙ）およびパターンの位置決めでは１．上記
キャリブレーションの結果に基づいて、被検査パターン
の所望位置が、画像上の所望位置に位置決めされるよう
に試料台位置を算出し、その位置まで試料台を移動する
。さらに、移動後の試料台位置の位置ずれ量を位置検出
値から求めて、ずれ量に対応したＳＥＭ視野移動量を設
定してずれ補正処理を行う、さらに、ＳＥＭ像を画像入
力し、画像データ上でパターン検査位置を検出すること
により、所望位置とのずれ量を求めて、ＳＥＭ視野移動
量を修正する。これらの移動時に与える操作量と検出時
に得られる観測量を組み合わせることにより、被検査パ
ターンの所望位置をＳＥＭ取得画像上で高精度に位置決
めすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すパターン検査装置の
全体構成図である。

第１図において、１は電子ビームを発生する電子源、２
は電子ビームを収束する収束レンズ、３は電子ビームの
偏向コイル、４は対物レンズ、５は表面に被検査パター
ンを形成した試料、６は移動可能な試料台、７および８
は試料台を２次元的に移動するための駆動装置、９およ
び１０は試料台の位置を検出するための位置検出装置、
１１は電子レンズ照射によって発生する２次電子を検出
する検出器、１２は偏向基準量を設定する偏向信号設定
器、１３は偏向コイルの偏向信号を発生する偏向発生器
、１４は２次電子検出回路、１５は偏向コイル３の同期
信号に従って２次電子信号列を格納する画像メモリ、１
６は偏向基準量の設定、画像メモリ１５のデータ処理等
を実行する電子計算機、１７は画像メモリ１５のデータ
を表示するＣＲＴデイスプレィである。

電子源１から放射された電子ビームは、走行途中で収束
レンズ２により収束されて走行し、偏向コイル３によっ
て偏向された後、対物レンズ４を通過して試料５に到達
する。電子ビームは、試料５の表面を走査するが、その
際に試料５の表面から２次電子が発生する。、２次電子
は検出器１１により電気信号に変換された後、２次電子
検出回路１４により検出されて、画像メモリ１５に格納
される。電子計算機１６の制御により、画像メモリ１５
のデータをＣＲＴデイスプレィ１７に表示することによ
って、被検査パターン表面の拡大像を観察することが可
能である。

さらに、電子計算機１６の制御により、偏向信号設定器
１２を起動して偏向コイル３に電圧を印加することによ
って、ビーム走査開始位置（以下、視野移動量と呼ぶ）
を自由に設定することができる。（ｘ、ｙ）および電子
計算機１６は、駆動装置７および８を制御することによ
り、試料台６を２次元的に自由に移動することができる
。

その結果、これら２つの操作量を適切に設定することに
より、被検査パターンの所望の位置をデイスプレィ上の
所望位置で観察することができる。

本発明においては、第１図に示す装置により、これら２
つの操作量を設定する方法を与える。

本発明のパターン検査装置は、試料台を移動する駆動装
置７，８と、試料台位置検出装置９．　１０とを設ける
とともに、ＳＥＭの走査領域を移動する（ＳＥＭ視野移
動）偏向信号設定器１２．偏向発生器１３．および偏向
コイル３と、走査により試料から発生する２次電子像を
画像として記憶し、画像データを処理することにより画
像データ上でパターン特定位置を検出するための２次電
子検出器１１．２次電子検出回路１４、画像メモリ１５
およびＣＲＴデイスプレィ１７とを設けている。

そして、高精度な位置決めを行うために、パターン座標
系と試料台位置座標系と視野移動系と画像データ表示画
面座標系の４つの座標系を設定して、座標系間の関係演
算により移動装置に設定すべき操作量を算出する。この
位置合わせの手順は、先ず、位置キャリブレーションと
して、これらの移動装置に与える操作量と、検出器から
得られる観測量に基づいて、これら４種類の座標系間の
関係を求める。

（ｘ、ｙ）およびパターンの位置決めを行うために、上
記キャリブレーションの結果に基づいて、被検査パター
ンの所望位置が画像上の所望位置に位置決めされるよう
に、試料台位置を算出して、その位置まで試料台を移動
させる。さらに、移動後の試料台位置の位置ずれ量を位
置検出器の検出値から求め、ずれ量に対応したＳＥＭ視
野移動量を設定して、ずれ補正を行う。さらに、ＳＥＭ
像を画像入力して、画像データ上でパターン検査位置を
検出することにより、所望位置とのずれ量を求め、ＳＥ
Ｍ視野移動量を修正するのである。

このようにして、試料台移動装置とＳＥＭ視野移動装置
に与える操作量を設定し、被検査パターンの所望位置が
ＳＥＭ取得画像上の所望位置に位置決めする。

第２図は、本発明の位置キャリブレーションの動作フロ
ーチャートである。

本発明では、パターン座標系ＣＵミＣ（Ｕ、Ｖ）、モニ
タ画面座標系”ｘミ”（ｘ＋ｙ）、視野移動座標系ＣＲ
ミ”（Ｒ，Ｓ）、および試料台座標系ＣＸ＝Ｃ（Ｘ。

Ｙ）の４つの座標系を導入する。なお、Ｃはｃｏ−ｏｒ
ｄｉｎａｔｅの略字である。ここで、パターン座標系は
、試料５にパターンが載置されており、そのパターンの
中の観察したい特定のパターンの位置を決定するために
必要な座標系である。（ｘ、ｙ）およびモニタ画面座標
系は、ビーム走査による２次電子放射を検出し、それを
メモリに格納じて画像上で観測する場合に、画像上の特
定位置に位置付けるときに必要な座標系である。（ｘ、
ｙ）および視野移動座標系は、視点を固定しておき、光
軸の所に観測したいパターンを移動させるために必要な
座標系である。さらに、試料台座標系は、試料台上の特
定パターンを観測するために、その位置を見ながら試料
台を制御する際に必要な座標系である。

なお、試料台座標とモータ駆動量との関係、試料台座標
とリニアエンコーダ検出値との関係、視野移動設定値と
実際の移動量との関係は、上述した座標系間の関係中に
吸収されてしまうため、別個に考慮する必要はない。上
記４つの座標系間では、具体的に次の変換関係を利用す
る。

（１）パターン座標系とモニタ画面座標系との関係 （ΔＲ，Δ５）＝（０、０）におけるパターン位置を基
準としたパターン相対位置であり、ｋ、１〜に３ｓは変
換係数である。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・
　・　（１）ここで、（ΔＵ、ΔＶ）は、ビーム走査中
心位置（原像原点）におけるパターン位置を基準とした
パターン相対位置であり、Δは基準に対する誤差を表わ
しており、ｘ、ｙはモニタ画面の座標であり、ｂｌ　〜
ｂ１．は変換係数である。

（Ｕ）視野移動座標系とパターン座標系との関係ここで
、（ΔＵ、ΔＶ）は、変動前の視野移動量・　・　・　
・　・　・　・　・　・　・　・　・　（３）ここで、
（Ｕ、Ｖ）は、ビームが振動する際のパターン座標位置
であり、Δがない値であって相対的な量ではなく絶対的
な量を表わしている。Ｘ。

Ｙは試料台が移動する試料台座標であり、Ｊ　ＩＩ〜ｊ
□は変換係数であり、１は定数である。

上記（ｉ）と（ｉｊｉ）の関係では、それぞれ画面歪、
試料台移動に伴う歪を考慮している。（ｘ、ｙ）および
（ｉｉ）については、一般に「画像歪は、ＳＥＭ動的歪
に起因し、偏向走査領域位置には依存しない。」という
仮定が成立するために、線形とする。

実際の位置決めに先立ち、上述の座標系間の関係を求め
るための位置キャリブレーション（更正）を行う。第２
図は、その更正処理の手順を示すものである。

位置キャリブレーションが開始されると、先ず、各座標
変換係数の初期値を設定する。ステップ２０１−１では
、パターン座標系”（Ｕ、Ｖ）と画面数初期値に、を求
める。

ここで、Ｋｘ、に、はずれ量／設定量の論理値である。

次に、ステップ２０１−３では、パターン座標系’（Ｕ
、Ｖ）と試料台座標系’（ｘ、ｙ）の変換係数初期値Ｊ
、を求める。

・　・　・　・　・　（４） 二こで、（ＬＸ、Ｌｙ）は画面寸法、（ｎＸｌ　ｎｙ）
は表示画面素数、Ｍは倍率である。

次に、ステップ２０１−２では、視野移動座標系Ｃ（Ｒ
，Ｓ）とパターン座標系Ｃ（Ｕ、Ｖ）の変換体・　・　
・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　（６）ここ
で、（Ｕ、、　Ｖ、）は、試料台座標原点位置における
パターン位置である。

次に、ステップ２０１−４では、ステップ２０１−１〜
２０１−３で求めた変換係数初期値Ｂ、。

に、、　Ｊ、を設定する。

次に、ステップ２０２では、視野移動座標系とパターン
座標系との関係Ｋを求める。すなわち、視野の相対移動
量（ΔＲ１，ΔＳｔ）に対するパターン特徴位置座標変
動量（ΔＵｉ、△Ｖｆ）。

（ここで、ｉ＝１〜Ｎ、）を、次の各式に代入すること
により、Ｋを求める。

ΔＵ＝にΔＲ ΔＵ＝［ΔＵ、ΔＶ］Ｔ ΔＲ＝（ΔＲ１ΔＳＡＴ を表わしている。

次に、ステップ２０３では、上記係数Ｋを用いて、パタ
ーン座標系とモニタ画面座標系との関係Ｂを求める。す
なわち、パターン特徴位置画面座標（ｘｉ、ｙｉ）に対
する画面座標原点のパターン位置を基準としたパターン
相対位置（ΔＵｉ、ΔＶｉ）、（ここで、ｉ＝１〜Ｎ８
を表わす）を次の各式に代入して、関係Ｂを求める。

ΔＵ＝Ｂｘ ΔＵ＝（ΔＵ、ΔＶＡＴ Δｘ　＝　　（ｘ　ｙ　＋　　Ｘ　＋　　ｙ　’Ｊ　　
ｒ次に、ステップ２０４では、上記にとＢを用いて、パ
ターン座標系と試料台座標系との関係Ｊを求める。

すなわち、試料台座標（Ｘｉ、Ｙｉ）に対するパターン
位置座標（Ｕｉ、Ｖｉ）、　　（ここで、ｉ＝１〜Ｎヨ
）を次の各式に代入して、関係Ｊを求める。

Ｕ＝ＪＸ Ｕ＝　（Ｕ、Ｖ′ＪＴ Ｘ＝　（ＸＹ、Ｘ、Ｙ、１）？ 以上のような手順で、位置キャリブレーションは単純な
ものから逐次、変換係数を決定していく。

以下、上記各手順をさらに詳細に説明する。

第３図は、第２図における視野移動座標系とパターン座
標系の関係を求めるキャリブレーションの処理フローチ
ャートである。

先ず、ステップ３０１−１では、コーナ部のような特徴
パターンを含む被検査パターン領域を、複数の異なる視
野移動量によりビーム走査する。

次に、ステップ３０１−２では、電子計算機１６により
偏向信号設定器１２に設定した各視野移動設定値（ΔＲ
ｉ、ΔＳｉ）、（ｉ＝ｌ〜Ｎ）に対する２次電子像を画
像メモリ１５に格納して、デイスプレィ１７の表示ｒＩ
ｉ面上で特徴位置をカーソル指示したり、または計算機
１６を用いて画像処理を行うことにより、パターン特徴
位置の画面座標（ｘ　ｒ　ｒ　ｙ　ｉ　）１　（ｚ　＝
　１−Ｎ）を検出する。

次に、ステップ３０２では、視野移動設定値（ΔＲｉ、
ΔＳｔ）、検出画面座標（ｘ　ｌ＋　ｙ　ｉ）（ここで
、ｉ＝１〜Ｎ）を次の式に代入して、変換係数Ｃを計算
機１６により求める。

次に、ステップ３０３では、次式により視野移動座標系
とパターン座標系との関係Ｋを、計算機１６によって求
める。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・
（８）このようにして、係数Ｋが求められる。

第４図は、第２図におけるパターン座標系と画面座標系
との関係Ｂを求める手順のフローチャートである。

パターン座標系と画面座標系との関係Ｂについては１画
面上の複数点の画面位置とパターン位置を計測すること
により、求めることが可能である。

しかしながら、このためには、寸法が既に知られている
複数の点を持ったパターンを用いる必要がある上、計測
点が画面内に適切に分散している必要があるので、倍率
に応じて被検査パターンを変えなければならない。本実
施例では、複数点の視野移動を行って、その際の視野移
動量と画面座標との関係から変換係数を求めており、こ
れによって上述の問題を回避することができる。

先ず、ステップ４０１−１では、特徴パターンを含む被
検査パターン領域を、複数の異なる視野移動量によりビ
ーム走査する。次に、ステップ４０１−２では、計算機
１６により偏向信号設定器１２に設定した各視野移動設
定値（ΔＲｉ、ΔＳｉ）、（ここで、１＝１〜Ｎ）に対
する２次電子像を画像メモリ１５に格納する。そして、
ステップ４０１−３では、デイスプレィ１７の表示画面
上で、特徴位置をカーソル指示したり、計算機１６を用
いて画像処理する等により、パターン特徴位置の画面座
標（ｘｉ、ｙｉ）＝１〜Ｎを検出する。

次に、ステップ４０２では、ステップ３０２と同じ演算
を行い、視野移動設定値（ΔＲｉ、ΔＳｌ）、検出画面
座標（ｘｉ、ｙｉ）（ここで、ｉ＝１〜Ｎ）を次の式に
代入して、変換係数Ｃを計算機１６により求める。

次に、ステップ４０３では、ステップ２０２で求めた視
野移動座標系とパターン座標系変換係数Ｋを用いて、次
の式により関係Ｂを算出する。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　（
１０）第５図は、第２図におけるパターン座標系と試料
台座標系との関係を求めるキャリブレーションの処理フ
ローチャートである。

先ず、ステップ５０１では、被検査パターン内に複数の
パターン位置（試料台目標位置）（Ｕｉ。

Ｖｉ）（ここで、ｉ＝１，２．　　・・・、Ｎ）を設定
する。

次に、各目標値に対して、次のステップを実行する。

すなわち、ステップ５０２では、試料台目標値（Ｘｉ、
Ｙｉ）を次式により算出する。

Ｘ１＝（Ｊ、ＩＪ、）−’Ｊ、ｌＵｉ　　・　・　・　
・　（ＩＩ）ココテ、Ｘｉ＝　［Ｘ１Ｙｉ、Ｘｉ、Ｙｉ
、１］７（ｘ、ｙ）およびＵｉ＝　［Ｕｉ、Ｖｉｌアで
あり、また〔木〕アは、〔＊〕の転置行列である。

次に、ステップ５０３では、駆動装置７．８により試料
台を移動して、移動終了後の試料台停止位置を位置検出
装置９，１０により検出する。試料台停止位置（Ｘｃｉ
、Ｙｃｉ）を入力する。

次に、ステップ５０４では、パターン座標のずれ量（Ｕ
Ｒｉ、ＶＲｉ）を次式により算出する。

ＵＲｉ＝Ｊ、（Ｘｃ　１−Ｘｉ）　　・・・・・　（＋
２）ここで、ＵＲｉ＝　［ＵＲｉ、ＶＲｉ）７Ｘｃｉ＝
　［＊、Ｘｃｉ、Ｙｃｉ、１］Ｔなお、＊は任意の値で
ある。

次に、ステップ５０５では、停止誤差補正のための視野
移動量（ΔＲ１，ΔＳｉ）を、次式から算出する。

ΔＲｉ　＝に一１ＵＲｉ　　・・・・・・・・　（１３
）ここで、ΔＲｉ＝　（ΔＲｉ、Δ５ｉｎＴ次に、ステ
ップ５０６では、視野移動補正のために、偏向発生器１
３に上記視野移動量を設定して、視野移動により停止誤
差を補正する。

次に、ステップ５０７では、２次電子検出器１１を介し
て、ＳＥＭ画像を画像メモリ１５に入力し、電子計算機
１６で画像処理を行うことによって、画像上での指定パ
ターン位置画面座標（ＸＣｉ、ｙｃｉ）を検出する。

次に、ステップ５０８では、目標画面位置とのずれ（Ｕ
Ｇｌ、ＶＧｉ）を次式により求める。

ＵＧｉ＝Ｂｘｃｉ−Ｂｘｉ　　−・・・・−（１４）こ
こで、ＵＧ　ｉ　＝　（ＵＧ　ｉ　、　ＶＧ　ｉ　）ア
ｘ＝〔ｘｙ、ｘ、ｙ、＊〕アである。

さらに、ステップ５０９では、ステップ５０４で得た（
ＵＲｉ、ＶＲｉ）およびステップ５０８で得た（ＵＧｉ
、ＶＧｉ）を用い、停止試料台位置（Ｘｃｉ、Ｙｃｉ）
に対する真のパターン座標（Ｕ＊　ｉ、Ｖ＊　１）＝（
Ｕ−ＵＧ　ｉ　−ＵＲｉ、Ｖ−ＶＧ　１−ＶＲｉ）を算
出する。

そして、ステップ５１０では、ステップ５０９で算出さ
れた停止試料台位置（Ｘｃ　ｔ、　Ｙｃ　ｉ）および真
のパターン座標（ｕ＊ｉ、Ｖ＊ｉ）を、市民（３）に代
入することにより、パターン座標系と試料台座標系との
関係Ｊを求める。

なお、（３）式を再記すると、次の通りである。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　（１５
）ここで、ｍｉ、ｎｉ≧Ｏかつｉ１≠ｉ。

１、　　ｌｌ、　　１２Ｅ　ＣＬ　　２＋・・・・、Ｎ
ｌ（ｘ、ｙ）および なお、上述の方法は、市民（１）および市民（３）の関
係を次式のように拡張して、より高次の非線形性に対応
することも可能である。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　（
１６）ここで、ｍｉ、ｎｉ≧Ｏかツｉ、≠ｉ。

ｉ、ｉｌ、ｉ２ε［１，２，・・、ＮｌＵ′　＝　〔Ｕ
′　、Ｖ′　〕７ ｘ＝　（ｘｙ＋　ｘｔ　ｙ１丁 第６図は、上記位置キャリブレーションで得た各座標系
間の関係を用いて、パターンを位置決めする手順を示す
フローチャートである。

先ず、ステップ６０１では、検査したい位置（Ｕ、Ｖ）
の座標、および表、示したい画面座標（ｘ　＋ｙ）を指
定する。

次に、ステップ６０２では、以下の２つのステップで試
料台移動目標座標（Ｘ、Ｙ）を求める。

ステップ６０２１では、パターン座標の修正を行う。す
なわち、設計座標系と画面座標系変換係数Ｂを用いて、
画面表示位置（ｘ＋ｙ）と画面原点（０、０）間の距離
に対応するパターン位置移動量を求め、この量だけ修正
したパターン位置を試料台に対する目標値（Ｕ’　、Ｖ
’　）とする。

すなわち、 Ｕ′　＝Ｕ−Ｂ′　ｘ・　・　・　・　・　・　・　・
　・　・　（１７）ここで、Ｕ＝　［Ｕ、Ｖｌ　ｒ。

次に、ステップ６０２２では、試料台目標値の算出を行
う。目標値（Ｕ’　、Ｖ”）を次式により試料台座標に
変換する。

Ｘ＝（ＪＩＪ）−１ＪＩＵ’　　　・−・・・−−（＋
８）ココテ、Ｘ＝　［ＸＹ、Ｘ、Ｙ、１１　ＴＵｔ　＝
　〔ｕ／　、Ｖ’　］　ｒ ステップ６０３では、ステップ６０２で求めた試料台座
標を目標値として、駆動装置７，８により試料台を移動
し、停止位置（Ｘｃ、Ｙｃ）を位置検出装置９，１０で
検出する。

次に、ステップ６０４では、停止位置補正のための視野
移動量（ΔＲ９ΔＳ）を、次式で算出する。

ΔＲ＝に−１（Ｊ’　　Ｘｃ−Ｊ’　　Ｘ）　　・　・
　・　１１９）ここで、ΔＲ＝［ΔＲ１ΔＳ］↑ Ｘ＝　　［ＸＹ、Ｘ、Ｙｌ　ア。

ｘｃ＝　〔ｘｃＹＣ９ＸＣ１Ｙｃ〕７ 次に、ステップ６０６では、２次電子検出器１１を介し
て、ＳＥＭ画像を画像メモリ１５に入力し、電子計算機
１６で画像処理することにより、画像上での指定パター
ン位置画面座標を検出する。

次に、ステップ６０７では、目標位置（ｘ、ｙ）と検出
位置（ＸＣ１ｙｃ）から、次式により第２の視野移動補
正量を算出する。

ΔＲ＝に−１（Ｂ’　　ｘ（、−Ｂ’　　ｘ、）　　・
・・・　（２０）ここで、Ｘ＝〔ｘｙ、ｘ、１３丁。

Ｘ＊＝ＣＸｍＶａ＋　ｘｍ＋　ｙ＊］丁次に、ステップ
６０５では、上記視野移動量（ΔＲ２ΔＳ）を偏向発生
器１３に設定して、視野移動を実行する。

次に、ステップ６０８では、ステップ６０７で算出した
補正量を設定して、視野移動を実行する。

次にステップ６０９では、視野再移動後に、ＳＥＭ画像
を再入力する。

このように、本実施例においては、ＳＥＭを使用した高
倍率の検査を行う場合に、高い位置決め精度を自動的に
保持することができ、その際に煩雑なマニュアル操作を
する必要がない。（ｘ、ｙ）および位置のキャリブレー
ションに特殊なパターンを使用する必要はないので、適
用範囲が広い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、入力画像に歪が
ある場合や、試料台の移動時に非線型のずれが生じた場
合や、試料台のガタ等の影響により停止精度が不十分な
場合でも、高い位置決め精度で高倍率検査を自動的に行
うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すパターン検査装置の全
体構成図、第２図は本発明による位置キャリブレーショ
ンの処理フローチャート、第３図は第２図における視野
移動座標系とパターン座標系の関係を求めるキャリブレ
ーション処理のフローチャート、第４図は第２図におけ
るパターン座標系とモニタ表示画面座標系の関係を求め
るキャリブレーション処理のフローチャート、第５図は
第２図におけるパターン座標系と試料台座標系の関係を
求めるキャリブレーション処理のフローチャート、第６
図は本発明におけるパターンの位置決め処理のフローチ
ャートである。 ｌ：電子源、２：収束レンズ、３：偏向コイル、４：対
物レンズ、５：試料、６：試料台、７，８：試料台駆動
装置、９，１０：試料台位置検出装置、１１：２次電子
検出器、Ｉ２：偏向信号設定器、１３：偏向信号発生器
、１４：２次電子検出回路、１５：画像メモリ、１６：
電子計算機、１７：ＣＲＴデイスプレィモニタ。 第 １ 図 第 図（その２） 第 図（その１） 第 図 第 ４ 図 第 図（そのｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料台に載置された試料表面のパターンを撮像して
   、該パターンを画像上で検査するパターン検査方法にお
   いて、上記試料台を検出し、かつ移動する際の位置情報
   と、上記画像上のパターン特定位置を検出し、かつ撮像
   する位置を移動する際の位置情報を用いて、上記パター
   ン位置に関する座標系、上記試料台位置に関する座標系
   、上記撮像位置を移動するための操作量に関する撮像位
   置移動座標系、および上記画像上に２次元配列された画
   像データの画素位置に関する画像座標系の４つの座標系
   の関係を求め、上記座標系間の関係から、上記パターン
   座標系で与えられた検査すべきパターン位置、上記画像
   座標系で与えられた該パターン位置を表示すべき画像位
   置、該パターン位置と画像位置を得るための試料台位置
   、および上記撮像位置を移動するための操作量を、それ
   ぞれ決定し、上記検査すべきパターン位置が画面上の所
   望位置に出現するように、上記試料台および撮像位置を
   移動することを特徴とするパターン検査方法。 ２、上記パターン座標系と試料台位置座標系との関係を
   求める場合に、予め試料の表面にＮ箇所のパターン位置
   （Ｕｉ、Ｖｉ）（ここで、ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を
   指定し、各指定位置について、パターン座標系と試料台
   座標系間の変換係数として予め設定した初期値を用い、
   パターン座標を試料台位置座標に変換し、試料台を目標
   位置まで移動する第１のステップと、上記試料台の移動
   終了時の試料台の位置（Ｘｉ、Ｙｉ）を検出することに
   より、指定パターン座標に対するずれ（ＵＲｉ、ＶＲｉ
   ）を算出して、該ずれを撮像位置移動座標に変換して、
   撮像位置を移動する第２のステップと、被検査パターン
   を撮像して、指定パターン位置の画像座標を検出し、目
   標画像位置とのずれを求め、さらに該ずれに対応したパ
   ターン座標値（ＵＧｉ、ＶＧｉ）を求める第３のステッ
   プと、上記第２のステップで得たずれ（ＵＲｉ、ＶＲｉ
   ）および上記第３のステップで得たパターン座標値（Ｕ
   Ｇｉ、ＶＧｉ）を用いて、停止時の試料台位置（Ｘｉ、
   Ｙｉ）に対する真のパターン設計座標（Ｕ＊ｉ、Ｖ＊ｉ
   ）≡（Ｕ−ＵＧｉ−ＵＲｉ、Ｖ−ＶＧｉ−ＶＲｉ）を算
   出する第４のステップとを順次実行して、各指定位置で
   の試料台位置（Ｘｉ、Ｙｉ）および真のパターン設計座
   標（Ｕ＊ｉ、Ｖ＊ｉ）を求め、求められたデータを用い
   てパターン座標系と試料台位置座標系との関係を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査方法。 ３、上記検査すべきパターン位置が画面上の所望位置に
   出現するように、上記試料台および撮像位置を移動する
   場合、パターン座標系と画像座標系の変換係数を用いて
   、着目する画像位置（ｘ、ｙ）と画像の原点位置（０、
   ０）間の距離に対応するパターン位置移動量を求め、該
   移動量だけ修正したパターン位置に対して試料台位置（
   Ｘ、Ｙ）を算出する第１のステップと、上記第１のステ
   ップにより算出した試料台位置と実際の試料台停止位置
   との誤差から撮像位置移動座標（ΔＲ＿１、ΔＳ＿１）
   を求める第２のステップと、被検査パターンを撮像して
   、画像上で目標位置とのずれ量（Δｘ、Δｙ）を検出し
   、該ずれ量に相当する撮像位置移動座標（ΔＲ＿２、Δ
   Ｓ＿２）を求める第３のステップとを順次実行すること
   を特徴とする請求項１に記載のパターン検査方法。 ４、上記パターン座標系と画面座標系との関係を求める
   場合、撮像時の歪を考慮して 画面座標 （ｘ、ｙ）およびパターン座標（Ｕ、Ｖ）に対し▲数式
   、化学式、表等があります▼ ここで、ｍｉ、ｎｉ≧０かつｉ＿１≠ｉ＿２ｉ、ｉ１、
   ｉ２∈〔１、・・・、Ｎ〕 と定義し、 また、パターン座標系と撮像位置移動座標系との関係を
   、撮像位置の相対系動量（ΔＲ、ΔＳ）に対するパター
   ン位置の変動量を（ΔＵ、ΔＶ）としたとき、両者の閏
   には線形関係が成立するものと仮定して、 ▲数式、化学式、表等があります▼ と定義し、 パターン座標系と試料台位置座標系との関係ついて、試
   料台移動に伴う歪を考慮して、パーツ座標（Ｕ、Ｖ）と
   試料台移動座標（Ｘ、に対して、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ｍｉ、ｎｉ≧０かつｉ＿１≠ｉ＿２ｉ、ｉｉ、
   ｉ２∈［１、・・・・Ｎ】 と定義したことを特徴とする請求項１に記載のパターン
   検査方法。 ５、試料台に載置された試料表面のパターンを撮像し、
   該パターンを画像上で検査する走査型電子顕微鏡を用い
   たパターン検査装置において、該試料台を移動する手段
   と、該試料台の位置を検出する手段と、該走査型電子顕
   微鏡の走査領域を移動する手段と、走査により試料から
   発生する２次電子像を画像として記憶し、画像データ上
   でパターン特定位置を検出する手段とを設け、被検査パ
   ターンの所望位置が走査型電子顕微鏡が取得した画像上
   の所望位置に位置決めされるように、該被検査パターン
   を載置した試料台および該走査型電子顕微鏡の走査領域
   を移動することを特徴とするパターン検査装置。 ６、上記試料は半導体ウェハであり、該半導体ウェハの
   表面に荷電粒子ビームをラスタ走査に従って照射し、そ
   の反射電子ないし２次電子を検出器により検出する場合
   、該検出器を撮像装置とし、かつ上記荷電粒子ビームの
   走査領域を移動する手段を撮像位置移動手段とすること
   を特徴とする請求項５に記載のパターン検査装置。