(57)【要約】      （修正有）【課題】検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置の提供。【解決手段】帯電むらなどによって生じる低周波信号を実信号から消失させるためには、検出信号の伝送径路に直列にコンデンサ１１４を追加する。プリアンプは、電磁リレー１１２、信号経路１１３及び信号パス１１５を介して電磁リレー１１６が接続されている。信号経路１１３は、互いに並列に接続された信号線からなり、各信号線は互いに静電容量値が異なるコンデンサ１１４が接続されている。電磁リレー１１６は、増幅器１１７、高域制限フィルタ１１８、増幅器１１９を介してＡＤ変換器に接続されている。また、ＡＤ変換器は、オフセット調整部１２０が接続されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに電子線を照射して半導体ウエハの画像を取得し、半導体ウエハの欠陥を検出する半導体検査装置において、
半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出する検出器と、
上記検出器が検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、一定値以下の周波数の信号を除去する通過周波数調整部と、
上記通過周波数調整部から出力された検出信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する画像制御部と、
上記検出器の動作を制御するとともに、上記通過周波数調整部が一定値以下の周波数の信号を除去するために、指令信号を上記通過周波数調整部に供給する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体検査装置において、上記通過周波数調整部は、上記検出器が検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から一体値以下の周波数の信号を除去する手段と、除去しない手段とを備え、上記制御部により、いずれかが選択されることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体検査装置において、上記通過周波数調整部は、互いに容量値が異なる複数のコンデンサを有し、上記制御部からの指令信号に従って、上記複数のコンデンサのうちの一つが選択されて、選択されたコンデンサに、上記検出器からの検出信号が通過されることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体検査装置において、上記通過周波数調整部は、容量値を変更できる可変コンデンサを有し、上記制御部からの指令信号に従って、上記可変コンデンサの容量値が設定され、この可変コンデンサに、上記検出器からの検出信号が通過されることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項５】
請求項３記載の半導体検査装置において、上記制御部は、上記検出器が検出する検出信号の周波数を変化させ、検出信号の周波数と、判定された半導体ウエハの欠陥数との関係を算出し、算出した周波数と欠陥数との関係から、上記半導体ウエハの帯電むらにより生じる信号の周波数を判断し、判断した周波数以下の周波数の検出信号を除去するための指令信号を上記通過周波数調整部に供給することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項６】
請求項３半導体検査装置において、上記半導体検査装置は、走査型電子顕微鏡を用いて、半導体ウエハに電子線を照射して、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項７】
半導体ウエハに電子線を照射して半導体ウエハの画像を取得し、半導体ウエハの欠陥を検出する半導体検査方法において、
半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出し、
検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、半導体ウエハの帯電むらから生じる検出信号を除去するために、一定値以下の周波数の信号を除去し、
上記一定値以下の周波数の信号が除去された信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体検査方法において、上記検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から一体値以下の周波数の信号を除去するか、除去しないかを選択できることを特徴とする半導体検査方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体検査方法において、互いに容量値が異なる複数のコンデンサのうちの一つが選択されて、選択されたコンデンサに、上記検出信号が通過されることを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体検査方法において、容量値を変更できる可変コンデンサに上記検出信号が通過され、上記可変コンデンサの容量値が設定されることにより、一体値以下の周波数の信号を除去することを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１１】
請求項８記載の半導体検査方法において、上記検出信号の周波数を変化させ、検出信号の周波数と、判定された半導体ウエハの欠陥数との関係を算出し、算出した周波数と欠陥数との関係から、上記半導体ウエハの帯電むらにより生じる信号の周波数を判断し、判断した周波数以下の周波数の検出信号を除去することを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１２】
請求項８半導体検査方法において、走査型電子顕微鏡を用いて、半導体ウエハに電子線を照射して、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出することを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１３】
半導体ウエハに形成された回路パターンの画像を取得して欠陥を判定する半導体検査装置において、
検査画素サイズを設定する手段と、
半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定する手段と、
少なくとも二つ以上の異なった周波数特性を持った信号経路と、
上記信号経路を少なくとも一つ以上選択できる手段と、
を備え、上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記信号径路から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１４】
半導体ウエハに形成された回路パターンの画像を取得して欠陥を判定する半導体検査装置において、
検査画素サイズを設定する手段と、
半導ウエハの画像信号のサンプリング速度または周波数を設定する手段と、
検出信号の周波数成分を制御するデジタル信号処理化する手段と、
を備え、上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記デジタル信号処理化から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の半導体検査装置において、低周波成分が除去された高周波成分で構成された画像を表示させる表示部を備えることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の半導体検査装置において、画素サイズを設定する手段と、検出信号をサンプリングする速度を設定する手段と、検出信号の通過あるいは遮断する周波数を設定する手段と、試験的な検査を実施する手段と、この試験的な検査結果を表示する手段とを有し、上記試験的な検査結果に基づいて上記検出信号の通過あるいは遮断する周波数を決定する画面を上記表示手段に表示させることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の半導体検査装置において、上記画素サイズと上記サンプリング速度を用いて算出される検出信号の空間周波数を使って、検査対象試料パターンのサイズまたは間隔を算出することを特徴とするた半導体検査装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体検査装置において、上記算出された検査対象試料パターンのサイズまたは間隔より小さな上記画素サイズが設定されることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１９】
半導体ウエハに形成された回路パターンの画像を取得して欠陥を判定する半導体検査方法において、
検査画素サイズを設定し、
半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定し、
少なくとも二つ以上の異なった周波数特性を持った信号経路のうちの少なくとも一つ以上選択し、
上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記信号径路から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査方法。
【請求項２０】
半導体ウエハに形成された回路パターンの画像を取得して欠陥を判定する半導体検査方法において、
検査画素サイズを設定し、
上記半導体ウエハの画像検出信号のサンプリング速度または周波数を設定し、
上記検出信号の周波数成分を制御するデジタル信号処理化し、
上記検査画素サイズと上記サンプリング速度または周波数と上記デジタル信号処理化から決定される特定の周波数成分を持った検出信号を用いて上記半導体ウエハを検査することを特徴とする半導体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の欠陥を検査する半導体検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等に使用されるメモリやマイクロコンピュータなどの半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処理、エッチング処理、その他の処理の結果の良否、異物発生等の欠陥の存在は、半導体装置の製造歩留まりに大きく影響を及ぼす。
【０００３】
したがって、異常発生や不良発生を、早期に、または、事前に検知するために、各製造工程の終了時に半導体ウエハ上のパターンの検査は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）式外観検査装置を用いて実施されている。
【０００４】
ＳＥＭ式外観検査装置を用いて高スループット且つ高精度な検査を行うためには、非常に高速に、高いＳＮ比を有する画像を取得する必要が有る。そのため、通常のＳＥＭの１０００倍以上（１００ｎＡ以上）の大電流ビームを用いて照射する電子数を確保し、高いＳＮ比を保持している。さらに、基板から発生する二次電子、反射電子の高速、且つ高効率な検出が必須である。このような検査方法を電子線式検査方法と称する。
【０００５】
電子線式検査方法においては、光学式外観検査あるいはレーザ式検査よりも高分解能な画像が得られることから、微細な回路パターン上の微小異物や欠陥の検出が可能である。それに加えて、電子線照射による帯電の影響で表面の電位の差が二次電子放出効率に反映する電位コントラストにより、表面や下層で発生した回路パターンの導通・非導通、配線やトランジスタのショート等の電気的欠陥を検出することも可能である。電位コントラストと、これを利用した技術については、非特許文献１に記載されている。
【０００６】
一方、電子線式検査方法の場合、帯電による影響が検査結果に影響を与えることがある。つまり、電子線式検査においては、検査中に電子ビームを照射して発生する二次電子あるいは反射電子を検出して信号化して検査を行うため、検査中に電子ビームを照射し続けることになる。そのため、被検査ウエハ表面の局所部位が絶縁材料であり帯電の影響を受けやすい場合、被検査ウエハに基板からフローティングした構造が形成されており帯電が蓄積しやすい場合、又は試料へ照射した電子線量の不安定である場合などは、試料表面上に帯電のむらが生じることがある。帯電むらが生じると実欠陥部が見えにくくなるだけでなく、正常部でも明るくあるいは暗く見えるなどのコントラスト異常が発生し、欠陥として誤認識することがある。
【０００７】
そこで、特許文献１には、試料表面の帯電をリアルタイムでモニタして、試料に流れ込む吸収電流を観測し帯電を制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、帯電の状態を高感度に測定し、画像を取得する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３４７８９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６８０２号公報
【非特許文献１】「電子、イオンビームハンドブック」（日刊工業新聞社）ｐｐ６２２−６２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の方法では、測定ウエハ全体の帯電状態を制御する方法のため、低速に電子線を走査した際などは役に立つ技術であるが、高スループットが要求され、高速に電子線を走査する電子線式検査装置において実際の検査中に局所領域の帯電制御をすることは非常に困難である。
【００１０】
その理由は、検査装置としてはスループットを極力高めるために高速に電子線を走査及び信号検出を行う必要がある一方で、検査対象である半導体ウエハが持つ容量成分（キャパシタンス成分）が非常に大きいので、半導体ウエハに吸収された電流値の応答速度が非常に遅いためである。つまり、試料に照射された電子または電流が電流計に到達するまでに長時間を要する。
【００１１】
その結果、検査中に測定される吸収電流の測定値は局所領域から流れた電流値が重ね合わさった結果となるため、ナノオーダーの局所領域の各々の帯電状態を測定することは非常に難しくなる。
【００１２】
本発明の目的は、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。
【００１４】
（１）本発明の半導体検査装置は、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出する検出器と、この検出器が検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、一定値以下の周波数の信号を除去する通過周波数調整部と、通過周波数調整部から出力された検出信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する画像制御部と、上記検出器の動作を制御するとともに、上記通過周波数調整部が一定値以下の周波数の信号を除去するために、指令信号を上記通過周波数調整部に供給する制御部とを備える。
【００１５】
（２）本発明の半導体検査方法は、半導体ウエハから発生された二次電子又は反射電子を検出し、検出した二次電子又は反射電子から形成される検出信号から、半導体ウエハの帯電むらから生じる検出信号を除去するために、一定値以下の周波数の信号を除去し、上記一定値以下の周波数の信号が除去された信号に基づいて、半導体ウエハの画像を形成し、この半導体ウエハの欠陥を判定する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態が適用された半導体検査装置であるＳＥＭ式外観検査装置の概略構成図である。
【００１９】
図１において、ＳＥＭ式外観検査装置は、電子源２０を有する電子銃１と、偏向器２と、対物レンズ３と、試料ステージ１２と、検出器５と、画像処理部６と、コンピュータ７と、モニタ８と、各種電磁レンズを制御する制御部９とを備えている。
【００２０】
電子銃１から放出された一次電子は、偏向器２にて偏向され、対物レンズ３にて集束されて試料ステージ１２上に配置された試料４に照射される。
【００２１】
試料４から放出された二次電子または反射電子は、検出器５に到達した後、プリアンプ１０にて信号増幅される。プリアンプ１０にて信号増幅された信号は、後述する通過周波数調整部１０００を介してＡＤ変換器１１に供給され、アナログ／デジタル変換される。
【００２２】
ＡＤ変換器１１にてデジタル信号に変換された信号は、画像処理部６に送られ、この画像処理部６において、画像が構成され、その画像から欠陥の有無、及び、欠陥の種類が判定される。モニタ８は、コンンピュータ７を介して画像処理部６により判定された欠陥の位置、欠陥の種類、欠陥数等が供給され、これらを表示する。
（空間周波数の制御方法）
以下では、検査対象である試料のパターンサイズと画素サイズとの関係、及び試料から放出する２次電子あるいは反射電子の検出信号の空間周波数の導出原理に関して図２を用いて説明する。
【００２３】
図２の（ａ）は、検査対象試料として１００ｎｍ幅と１００ｎｍ間隔の配線試料１０１を示す。図２の（ｂ）は、上記検査対象を２０ｎｍ検査画素サイズで電子線照射を行った場合に試料から放出される電子信号波形６０を示す。図２の（ｃ）は、上記検査対象を８０ｎｍ／ｐｉｘの検査画素サイズで電子線照射を行った場合に試料から放出される電子信号波形６２を示す。
【００２４】
図２中の電子信号波形６０、６２は、検査対象試料から実際に出力される電子線の実信号波形であり、点６１、６３はＡＤ変換器１１でサンプリングされる点である。
【００２５】
配線試料１０１から出力される電子信号波形の基本の空間周波数ｆｓは、ＡＤ変換器１１のサンプリング速度をｆ、検査画素サイズをｐ、検査対象の細線幅と間隔をｘとすると、次式（１）により計算される。
【００２６】
ｆｓ＝ｐ・ｆ／（２ｘ）      ・・・（１）
検査対象の大きさより検査画素サイズが大きいと、欠陥部位を見逃す可能性があるので、画素サイズ決定の際は次式（２）で示す関係となるように、画素サイズを設定する。  
ｘ＞ｏｒ＝ｐ      ・・・（２）
上記（１）式に（２）式を代入すると次式（３）となる。
【００２７】
ｆｓ＜ｏｒ＝ｆ／２      ・・・（３）
上記（３）式は、「Ａ／Ｄ変換器にてサンプリングする実信号の周波数はＡ／Ｄサンプリング周波数の１／２以下でなければならない」というナイキストのサンプリング定理の条件そのものであるので、この点からも（２）式を満足するように検査画素サイズｐを決定する必要がある。
【００２８】
上記（１）式と（２）式に従って、検査画素サイズｐを変えることによって、電子信号波形の基本の空間周波数ｆｓを自由に制御できることができる。例えば、検査画素サイズｐを大きくすることによって検出する信号の周波数を高くすることができる。
【００２９】
具体的には、検出系のサンプリング速度を１００ＭＨｚとすると、一画素当たりに１０ｎｓｅｃ間、試料に電子線を照射することになるので、図２の（ｂ）で示した波形（画素サイズ：２０ｎｍ／ｐｉｘ）の基本の空間周波数は１０ＭＨｚとなる。図２の（ｃ）で示した波形（画素サイズ：８０ｎｍ／ｐｉｘ）の空間周波数は４０ＭＨｚとなる。
（測定試料サイズの推定方法）
次に、実際に上記（１）式を利用して検査対象の幅や間隔ｘを見積もる方法について述べる。
【００３０】
検出系のサンプリング速度ｆ、検査画素サイズｐは装置で設定するパラメータであるため既知である。試料からの出力信号の基本空間周波数ｆｓは測定することが可能である。例えば、ラインスキャンした時の検出信号の階調周期の測定、または検出信号のフーリエ変換処理などによって基本空間周波数ｆｓを求めることができる。
【００３１】
この結果、式（１）での未知数はｘのみとなる。つまり、（１）式を変形した次式（４）を利用することによって、検査対象の幅や間隔ｘを測定できることになる。
【００３２】
ｘ＝ｐｆ／（２ｆｓ）      ・・・（４）
具体的には、検出系のサンプリング速度ｆを１００ＭＨｚ、検査画素サイズｐを５０ｎｍ／ｐｉｘとして電子線を走査させて、検出した信号の階調が４画素周期だったとすると、一画素あたり１０ｎｓｅｃなので、空間周波数ｆｓは１／（４×１０ｎｓｅｃ）＝２５ＭＨｚとなる。
【００３３】
次に、これらの値を上記（４）式に代入すると、次式（５）となり、対象試料の間隔と幅ｘが１００ｎｍであったことがわかる。
【００３４】
ｘ＝５０［ｎｍ］×１００［ＭＨｚ］／（２×２５［ＭＨｚ］）＝１００ｎｍ      ・・・（５）
（低周波成分除去方法及び構成）
次に、帯電むらによって生じる信号波形を取り除く原理に関して図３を参照して説明する。ここでの検査対象試料も図２に示した試料と同様に等間隔の細線試料１０１とする。
【００３５】
図３において、仮に、試料上の表面電位の不均一性などが原因で試料上に帯電むら１０３が生じているとする。また、説明の簡単のため、帯電むら１０３と欠陥部１０７とでは同じように信号量が大きいとする。実際に、このような部位の検査を行った場合に、帯電むらが生じている部位１０３からの信号１０８が検査閾値１０２を超えると、欠陥部１０７からの信号１０５だけではなく帯電むらが生じている部位１０３からの信号１０８も欠陥として誤認識してしまうという問題が発生する。
【００３６】
一方、図３に示した帯電むら１０３による信号１０８の周波数は、細線部からの電子信号１０４の空間周波数と比べて低い。そのため、低周波成分を取り除いた信号１０６を取得することができれば、帯電むら１０３によって誤認識を低減することができることになる。
【００３７】
次に、実信号から帯電むらなどによって生じる低周波信号成分１０８を取り除く方法及び構成について図４を参照して説明する。図４には、図１に示した通過周波数調整部１０００が含まれている。
【００３８】
図４において、帯電むらなどによって生じる低周波信号１０８を実信号から消失させるためには、検出信号の伝送径路に直列にコンデンサ１１４を追加する。こうすることによって通過できる信号の周波数を制限できるので、コンデンサ１１４の値によって試料から信号の空間周波数あるいはその近傍の周波数だけを取得することができる。つまり、高周波だけで形成された画像（高周波画像）を作ることができる。
【００３９】
図４に示すように、プリアンプ１０は、電磁リレー１１２、信号経路１１３及び信号パス１１５を介して電磁リレー１１６が接続されている。信号経路１１３は、互いに並列に接続された信号線からなり、各信号線は、互いに静電容量値が異なるコンデンサ１１４が接続されている。
【００４０】
電磁リレー１１６は、増幅器１１７、高域制限フィルタ１１８、増幅器１１９を介してＡＤ変換器１１に接続されている。また、ＡＤ変換器１１は、オフセット調整部１２０が接続されている。
【００４１】
なお、電磁リレー１１２、１１６、信号経路１１３、コンデンサ１１４、信号パス１１５、増幅器１１７、１１９、１２０によって、周波数成分調整部１０００が構成されている。電磁リレー１１２、１１６の動作は、コンピュータ７からの指令信号により制御される。
【００４２】
図４に示すように、電磁リレー１１２、１１６などを用いて、互いに静電容量値が異なるコンデンサ１１４が接続された、数種類の信号経路１１３に信号を通過させると、通過させる信号の周波数成分を多数選択することも可能である。
【００４３】
一方、走査型電子顕微鏡を用いた外観検査装置を用いた場合、フォーカスなどを調整するために、通常のＳＥＭ画像を見たい場合がある。そのため、通常の顕微鏡画像を表示するための手段も用意する必要がある。その場合には、電磁リレー１１２、１１３により、信号パス１１５を選択すれば使えばよい。
【００４４】
また、実信号がコンデンサ１１４を経由すると、直流成分の信号も遮断されるために、画像階調が著しく暗くなることが考えられる。そのため、明るさをオフセットさせる機能をつけることが望ましい。例えば、画像階調のフルスケールが２５６階調の時に信号が無入力の状態で図４中のオフセット調整部１２０からの電圧信号が１００階調になるように調整しておくと、信号を入力させたときには、明るさが１００階調プラスマイナス高周波信号振幅で形成された画像となる。
【００４５】
図５に示した回路は、図４に示した通過周波数調整部１０００の変形例である。図５において、信号経路１１３に、制御コンピュータ７から制御できる可変コンデンサ１２４などの制御可能な素子及び機能を有する手段を接続すると信号パスの数を減らすことが可能である。なお、コンピュータ７からの制御信号は、ＤＡ変換器１２１、増幅器１２２を介して可変コンデンサ１２４に供給される。
【００４６】
信号が、信号経路１１３を経由した後に、ＡＤコンバータ１１直前に高帯域制限フィルタ１１８を通過したとすると、回路系としての周波数帯域は図６に示すようになる。図６において、コンデンサ１１４または可変コンデンサ１２４などによって決定される周波数を通過周波数１３０とする。１３１は低周波を遮断したときの周波数帯域を示し、１３３は低周波を遮断しないときの周波数帯域を示す。
【００４７】
また、高帯域制限フィルタ１１８によって決定される周波数を遮断周波数１３２とする。つまり、回路系としては通過周波数１３０から遮断周波数１３２の周波数だけを通過させる帯域通過型フィルタ（バンド・パス・フィルタ）となる。
【００４８】
また、図４及び図５に示した例では、コンデンサ１１４を信号ラインに直列に挿入しているが、インダクタを信号線−アース間に配置することも可能である。また、検出した信号を微分処理することによって低周波信号をカットすることも可能である。画像処理により微分画像または波形を生成する方法に関しては例えば公知例（特開２００５−１９５３６１号公報）に記載されている。
（高周波画像）
次に、低周波成分がカットされた画像（高周波画像）に関して、図７を参照して説明する。通常のＳＥＭ画像は、図７中の左側に示し、高周波画像は図７中の右側に示す。検査画素サイズ条件をｐ＜＜ｘとすると、通常のＳＥＭ画像２００ではパターンのエッジがくっきり観察できる画像となるが、高周波画像ではエッジだけにコントラストがついた画像２０１となる。
【００４９】
一方、検査画素サイズ条件をｐ＜ｘまたはｐ≒ｘの条件とすると、通常のＳＥＭ画像２０２と高周波画像２０３共にパターンのエッジがぼやけた画像となり、通常のＳＥＭ画像２０２と高周波画像２０３とがほぼ同等の画像となる。
（通過周波数決定方法）
図８は、通過周波数１３０（横軸）と検出欠陥数（縦軸）との関係を示すグラフである。ここで、例えば試料からの実信号の空間周波数を１０ＭＨｚとする。つまり、図８は、上記（１）式から検出系のサンプリング速度ｆを１００ＭＨｚ、画素サイズｐを２０ｎｍ／ｐｉｘ、細線幅ｘを１００ｎｍとしたときのグラフである。
【００５０】
空間周波数が１０ＭＨｚにも関わらず、１０ＭＨｚの周波数を持つ信号を通さない帯域制限が設けられていると、高周波成分の信号振幅が小さくなる。その結果、図８中のＣ領域で示したように、欠陥数が小となり、欠陥を認識することができなくなる。そのため、検出される欠陥数は少なくなり欠陥数のプロット１４２のようになる。
【００５１】
次に、図８中のＡ領域で示したように、帯域制限を１００ｋＨｚと設定したとすると、帯電むらによる低周波成分１０８が１００ｋＨｚ以下である場合は、図８で示したように欠陥数のプロット１４１を取得することができる。
【００５２】
一方、帯電むらによる低周波成分が１００ｋＨｚ以上であるときは、欠陥として誤認識する可能性があるので、図８に示したように検出される欠陥数はプロット１４０のようになる。
【００５３】
つまり、周波数の変化により、欠陥数が変動し、増加している部分は、帯電むらによりものであり、減少している部分は、欠陥の検出精度が減少してしまう周波数であると判断できる。よって、このように、検出信号の空間周波数及び通過周波数と欠陥数との関係を調べ、図８中のＢの範囲の最適条件を見つけ出し、適切な値のコンデンサ１１４を選択するように、電磁リレー１１２、１１６をコンピュータ７の指令により設定することができる。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態における動作フローチャートである。
【００５５】
図９において、初めに、検査画素サイズｐと検出サンプリング周波数ｆを設定する（ステップＳ１）。次に、検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期ｘが既知であるかどうか判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、パターンサイズまたは基本周期ｘが既知でない場合は、ステップＳ３に進み、電子線走査を行い、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数ｆｓ及び（４）式から導出された検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期ｘを計算する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５に進む。なお、検出された信号から求まったパターンサイズｘと検査画素サイズｐとの関係は（２）式を満たす必要があるため、検査画素サイズｐの設定できる範囲を制限することも可能である。
【００５６】
ステップＳ２において、パターンサイズまたは基本周期ｘ２が既知の場合はｍ、ステップＳ５に進む。
【００５７】
次に、通常のＳＥＭ画像を表示するために、通常画像表示モードに設定し、フォーカス等の電子光学系を調整する（ステップＳ５）。すでに、調整済の場合は本ステップＳ５は不要である。
【００５８】
次に、信号パス（あるいは通過周波数）を切り替えて高周波画像に切り替える（ステップＳ６）。
【００５９】
次に、試験的な検査を行い、試験結果を信号パス（あるいは通過周波数）と検出欠陥数との関係を示すグラフ（または表）を作成する。信号パス（あるいは通過周波数）を切り替えて同様の試験検査を行い、随時その様子を表示または記録する（ステップＳ６〜Ｓ９）。
【００６０】
試験的な検査の実施とデータの解析結果から、最適な信号パス（あるいは通過周波数）を選択及び決定して、最終的な本検査の条件を決定する（ステップＳ１０）。
【００６１】
また、検査閾値１０２を変えると信号パス（あるいは通過周波数）と検出欠陥数との関係は変化するため、検査閾値１０２を変えながら上記フローを再度行う必要もある。つまり、検査閾値を下げると、ノイズも欠陥と認識するため、欠陥検出数は増加する。反対に、検査閾値を上げると、ノイズを欠陥とご認識することはなくなるが、実欠陥を見逃す可能性がある。そのため、検査閾値と通過周波数を変えて最適な検査条件を見つけていく。
【００６２】
以上の手順によって、帯電むらなどによって生じる低周波成分が除去された最適な検査動作が行うことができる。
【００６３】
また、検出信号の空間周波数を変えると、検査時間のスループットや画像Ｓ／Ｎも変更される。例えば、検出信号の空間周波数をあげると、検査時間のスループットがあがり、画像Ｓ／Ｎは下がる。一般に、検査時間のスループットや画像Ｓ／Ｎはトレードオフの関係にある。そのため、図８中の領域Ｂの中で、検査時間のスループットおよび画像Ｓ／Ｎの最適な条件を見つければよい。
（画面操作）
通過周波数１３０の決定及び検査を行うために、モニタ８に表示させる入力画面の例について図９を用いて説明する。
【００６４】
図９において、子ウィンドウ１５０では、検査画素サイズｐを設定する部位１５１と、検出サンプリング周波数ｆを設定する部位１５２と、電子線を走査あるいは画像取得を開始するボタン１５３または停止させるためのボタン１５４と、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数ｆｓを表示させる部位１５５と、（４）式を用いて検査対象のパターンサイズｘの計算結果表示する部位１５６と、図４中に示した信号パス（あるいは通過周波数１３０）を選択する部位１５７とを備えている。また、検出した信号の画像１７０や波形１７１と、信号パス（あるいは通過周波数１３０）と検出欠陥数との関係を示すグラフ１６０（または表１６１など）の表示部を備えている。
【００６５】
以下に、モニタ８に表示された画面を用いて最適な信号パス（あるいは通過周波数１３０）を決定する手順の例について説明する。
【００６６】
初めに、操作者は、検査対象試料のパターンサイズｘまたは基本周期を求めるため、検査画素サイズｐと検出サンプリング周波数ｆを、画面部位１５１、１５２を使って任意の値に設定する。
【００６７】
次に、電子線走査あるいは画像取得を開始するボタン１５３を押し、検出された信号から求まる電子信号の空間周波数ｆｓ及び（４）式から導出された検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期ｘを部位１５５、１５６に自動表示させる。
【００６８】
このとき、図１０に示すように子ウインドウに画像１７０やライン信号１７１を表示させてもよい。尚、検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期ｘは既知である場合は、上記検査対象試料のパターンサイズまたは基本周期ｘの導出手順は不要である。
【００６９】
検出された信号から求まったパターンサイズｘと検査画素サイズｐとの関係は（２）式を満たすことが望ましいため、ここで検査画素サイズｐを設定部位１５１に表示された値を手動または自動的に変更することも可能である。
【００７０】
次に、通常のＳＥＭ画像を表示するために、信号パス（あるいは通過周波数）選択部１５７により通常画像表示モードに設定する。ここでフォーカス等の電子光学系を調整する。次に、信号パス（あるいは通過周波数）を選択する部位１５７を切り替えて高周波画像に切り替える。
【００７１】
続いて、試験検査開始ボタン１５８を押して、試験的な検査を行う。試験結果を信号パス（あるいは通過周波数１３０）と検出欠陥数との関係を示すグラフ１６０（または表１６１）を表示あるいは記録させる。停止する場合は、停止ボタン１５９を操作する。
【００７２】
信号パス（あるいは通過周波数１３０）を選択する部位１５７を切り替えて同様の試験検査を行い、随時その様子を表示または記録する。
【００７３】
これらの結果を信号パス（あるいは通過周波数１３０）と検出欠陥数との関係を示すグラフ１６０（または表１６１など）で表示させる。
【００７４】
試験的な検査の実施とデータの解析結果から、最適な信号パス（あるいは通過周波数１３０）をチェックボックス１６２などで選択及び決定できるようにして、最終的な本検査の条件を決定する。
【００７５】
以上の手順によって、帯電むらなどによって生じる低周波成分が除去された最適な検査動作が行うことができる。
【００７６】
そして、本検査の開始や停止がボタン１６３、１６４で指示することができる。
【００７７】
また、図１１に示すように、検査閾値を設定する部位１７２を設けて、検査閾値１７３を表示させて、と通過周波数をパラメータとした時の欠陥数を一つの表にまとめることも可能である。
【００７８】
以上のように、本発明の一実施形態によれば、予め、帯電ムラによる欠陥数の誤認識を生じさせる周波数を検出しておき、検出信号から、その周波数の成分を除去するように、周波数フィルタ回路の定数（低周波をカットするコンデンサの値）を設定し、実際の半導体ウエハからの検出信号から設定周波数成分を除去して、欠陥数を検査するように構成したので、半導体ウエハの帯電むらによる欠陥の誤検出を抑制することができる。
【００７９】
したがって、検出信号から帯電むらの影響をリアルタイムで低減させることが可能な半導体検査装置及び検査方法を実現することができる。
【００８０】
なお、上述した例は、本発明をＳＥＭ式外観検査装置に適用した場合の例であるが、本発明は、ＳＥＭ式概観検査装置のみならず、その他の電子線式検査装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態が適用されるＳＥＭ式外観検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明における、２次電子あるいは反射電子の検出信号の空間周波数の導出原理説明図である。
【図３】本発明における、帯電むらによって生じる信号波形を取り除く原理説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における通過周波数を制御するための通過周波数調整部の構成図である。
【図５】図４に示した通過周波数調整部の変形例を示す図である。
【図６】本発明における、周波数制御された検出信号の周波数帯域を説明した図である。
【図７】本発明における、通常画像と高周波画像の画素サイズ依存性を説明した図である。
【図８】本発明における、通過周波数と検出欠陥数との関係を説明するグラフである。
【図９】本発明の一実施形態の動作フローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態におけるＳＥＭ式外観検査装置のモニタの入力画面の例であり、通過周波数決定画面の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態におけるＳＥＭ式外観検査装置のモニタの入力画面の例であり、通過周波数決定画面の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・電子銃、２・・・偏向器、３・・・対物レンズ、４・・・測定試料、５・・・検出器、６・・・画像処理制御部、７・・・コンピュータ、８・・・モニタ、９・・・電子銃制御部、１０・・・プリアンプ、１１・・・ＡＤ変換器、１２・・・試料ステージ、２０・・・電子源、１１２、１１６・・・電磁リレー、１１３・・・信号経路、１１４・・・コンデンサ、１１５・・・コンデンサが挿入されていない信号パス、１１７、１１９、１２２・・・増幅器、１１８・・・高帯域制限フィルタ、１２０・・・オフセット調整部、１２１・・・ＤＡ変換器、１２４・・・可変コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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