(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥の各々を第２の座標系で撮像視野内に位置付けし、該撮像視野内に位置付けした各欠陥を、各欠陥寸法の大きさに応じて設定された撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を取得し、該取得された各欠陥の電子線画像信号を画像記憶部に記憶する走査型電子線顕微鏡であって、
該走査型電子顕微鏡に投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を外観検査装置から取得して記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された外観検査装置から取得される前記各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を基に、前記多数個の欠陥についての第１の座標系における位置座標情報を、前記欠陥ごとにその寸法に応じて大きい順に並べ替え、該並び替えた多数個の欠陥において所望の寸法を満たす寸法の大きな欠陥から順次、アライメント個数に亘る各欠陥の第１の座標系における位置座標を選び出し、該選び出されたアライメント個数に亘る各欠陥の第１の座標系における位置座標に基づいて各欠陥を前記寸法に対応する低撮像倍率の視野内に順次位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記低撮像倍率で撮像してその各欠陥の電子線画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にその各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出し、前記アライメント個数に亘る各欠陥についての前記順次算出された第２の座標系における位置座標と前記第１の座標系における位置座標との関係から、第２の座標系におけるアライメントされた欠陥の位置座標を算出するための第１の座標系における欠陥の位置座標に対する座標変換式のずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出手段と、
前記アライメント用に使用した以外の各欠陥についての前記第１の座標系における位置座標を、前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数を用いて座標変換式によりずれ補正して第２の座標系におけるアライメントされた位置座標を順次算出し、該順次算出された各欠陥についてのアライメントされた第２の座標系における位置座標を基づいて各欠陥の寸法に対応する電子線画像を取得する高撮像倍率の視野内に位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記高撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を収集して前記画像記憶部に記憶する画像収集手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置。
【請求項２】
前記ずれ補正係数算出手段において、前記順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にその各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出する際、前記順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基に各欠陥のサイズを検出し、該検出された各欠陥のサイズが規定されるサイズより大きい場合には、この各欠陥は画像収集対象とせずに次の欠陥に順番をスキップさせるように構成することを特徴とする請求項１記載の画像自動収集装置。
【請求項３】
投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥の各々を第２の座標系で撮像視野内に位置付けし、該撮像視野内に位置付けした各欠陥を、各欠陥寸法の大きさに応じて設定された撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を取得し、該取得された各欠陥の電子線画像信号を画像記憶部に記憶する走査型電子線顕微鏡であって、
該走査型電子顕微鏡に投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を外観検査装置から取得して記憶する記憶部と、
前記各被対象基板上をＮ個のアライメントブロックに区分けして設定登録する領域設定手段と、
前記記憶部に記憶される外観検査装置から取得される前記各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を基に、前記領域設定手段において設定登録された各被対象基板上のアライメントブロック毎に該各アライメントブロック内に存在する欠陥をその寸法の大きな順番に並び替え、前記アライメントブロック毎に並び替えられた欠陥群から指定欠陥寸法に最も近い欠陥寸法を持つ所定の個数Ｋの欠陥を選択し、該アライメントブロック毎に選択された前記所定の個数Ｋの欠陥に亘る各欠陥の第１の座標系における位置座標に基づいて各欠陥を前記寸法に対応する低撮像倍率の視野内に順次位置付けし、該アライメントブロック毎に順次位置付けされた各欠陥を前記低撮像倍率で撮像してその各欠陥の電子線画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該アライメントブロック毎に順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にアライメントブロック個数に亘るＮ×Ｋ組の各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出し、前記Ｎ×Ｋ組の各欠陥についての前記順次算出された第２の座標系における位置座標と前記第１の座標系における位置座標との関係から、第２の座標系におけるアライメントされた欠陥の位置座標を算出するための第１の座標系における欠陥の位置座標に対する座標変換式のずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出手段と、
前記アライメント用に使用した以外の各欠陥についての前記第１の座標系における位置座標を、前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数を用いて座標変換式によりずれ補正して第２の座標系におけるアライメントされた位置座標を順次算出し、該順次算出された各欠陥についてのアライメントされた第２の座標系における位置座標を基づいて各欠陥の寸法に対応する電子線画像を取得する高撮像倍率の視野内に位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記高撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を収集して前記画像記憶部に記憶する画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置。
【請求項４】
更に、前記画像記憶部に収集して記憶された欠陥の電子線画像信号から欠陥の特徴量を算出し、該算出された欠陥の特徴量を解析することによって欠陥の性質を分類する解析手段を備えたことを特徴とする請求項１または３記載の画像収集装置。
【請求項５】
投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を外観検査装置から取得して記憶する記憶部を備え、前記投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥の各々を第２の座標系で撮像視野内に位置付けし、該撮像視野内に位置付けした各欠陥を、各欠陥寸法の大きさに応じて設定された撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を取得し、該取得された各欠陥の電子線画像信号を画像記憶部に記憶する走査型電子線顕微鏡を用いた画像自動収集方法であって、
前記記憶部に記憶される外観検査装置から取得される前記各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を基に、前記多数個の欠陥についての第１の座標系における位置座標情報を、前記欠陥ごとにその寸法に応じて大きい順に並べ替え、該並び替えた多数個の欠陥において所望の寸法を満たす寸法の大きな欠陥から順次、アライメント個数に亘る各欠陥の第１の座標系における位置座標を選び出し、該選び出されたアライメント個数に亘る各欠陥の第１の座標系における位置座標に基づいて各欠陥を前記寸法に対応する低撮像倍率の視野内に順次位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記低撮像倍率で撮像してその各欠陥の電子線画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にその各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出し、前記アライメント個数に亘る各欠陥についての前記順次算出された第２の座標系における位置座標と前記第１の座標系における位置座標との関係から、第２の座標系におけるアライメントされた欠陥の位置座標を算出するための第１の座標系における欠陥の位置座標に対する座標変換式のずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出過程と、
前記アライメント用に使用した以外の各欠陥についての前記第１の座標系における位置座標を、前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数を用いて座標変換式によりずれ補正して第２の座標系におけるアライメントされた位置座標を順次算出し、該順次算出された各欠陥についてのアライメントされた第２の座標系における位置座標を基づいて各欠陥の寸法に対応する電子線画像を取得する高撮像倍率の視野内に位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記高撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を収集して前記画像記憶部に記憶する画像収集過程とを備えたことを特徴とする画像自動収集方法。
【請求項６】
前記ずれ補正係数算出過程において、前記順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にその各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出する際、前記順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基に各欠陥のサイズを検出し、該検出された各欠陥のサイズが規定されるサイズより大きい場合には、この各欠陥は画像収集対象とせずに次の欠陥に順番をスキップさせることを特徴とする請求項５記載の画像自動収集方法。
【請求項７】
投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を外観検査装置から取得して記憶する記憶部を備え、前記投入される各被対象基板上に存在する多数個の欠陥の各々を第２の座標系で撮像視野内に位置付けし、該撮像視野内に位置付けした各欠陥を、各欠陥寸法の大きさに応じて設定された撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を取得し、該取得された各欠陥の電子線画像信号を画像記憶部に記憶する走査型電子線顕微鏡を用いた画像自動収集方法であって、
前記記憶部に記憶される外観検査装置から取得される前記各被対象基板上に存在する多数個の欠陥についての寸法および第１の座標系における位置座標に関する情報を基に、前記各被対象基板上においてＮ個に区分けされたアライメントブロック毎に該各アライメントブロック内に存在する欠陥をその寸法の大きな順番に並び替え、前記アライメントブロック毎に並び替えた欠陥群から指定欠陥寸法に最も近い欠陥寸法を持つ所定の個数Ｋの欠陥を選択し、該アライメントブロック毎に選択された前記所定の個数の欠陥に亘る各欠陥の前記第１の座標系における位置座標に基づいて各欠陥を前記寸法に対応する低撮像倍率の視野内に順次位置付けし、該アライメントブロック毎に順次位置付けされた各欠陥を前記低撮像倍率で撮像してその各欠陥の電子線画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該アライメントブロック毎に順次記憶された各欠陥の電子線画像信号を基にアライメントブロック個数に亘るＮ×Ｋ組の各欠陥の第２の座標系における位置座標を順次算出し、前記Ｎ×Ｋ組の各欠陥についての前記順次算出された第２の座標系における位置座標と前記第１の座標系における位置座標との関係から、第２の座標系におけるアライメントされた欠陥の位置座標を算出するための第１の座標系における欠陥の位置座標に対する座標変換式のずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出過程と、
前記アライメント用に使用した以外の各欠陥についての前記第１の座標系における位置座標を、前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数を用いて座標変換式によりずれ補正して第２の座標系におけるアライメントされた位置座標を順次算出し、該順次算出された各欠陥についてのアライメントされた第２の座標系における位置座標を基づいて各欠陥の寸法に対応する電子線画像を取得する高撮像倍率の視野内に位置付けし、該順次位置付けされた各欠陥を前記高撮像倍率で撮像して各欠陥の電子線画像信号を収集して前記画像記憶部に記憶する画像収集過程とを有することを特徴とする画像自動収集方法。
【請求項８】
更に、前記画像記憶部に収集して記憶された欠陥の電子線画像信号から欠陥の特徴量を算出し、該算出された欠陥の特徴量を解析することによって欠陥の性質を分類する解析過程を有することを特徴とする請求項５または７記載の画像自動収集方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠陥画像を自動的に収集する走査型電子顕微鏡からなる画像自動収集装置に関するもので、特に半導体製造プロセスにおける欠陥のレビューを効率的に行なうのに好適な走査型電子顕微鏡からなる欠陥画像自動収集装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハ等の被対象基板上に存在する欠陥画像について、光学式顕微鏡を用いて一定倍率で撮像し、画像収集を行なっていた。半導体ウェハ上での欠陥の位置は、パターン検査装置や異物検査装置等の外観検査装置により検出された欠陥の位置情報を用い、この座標で指示される位置にウェハを移動し観察対象である欠陥を撮像していた。
ところで、半導体ウェハにおける配線パターンの微細化の進展は著しいものがあり、観察対象の欠陥サイズは光の波長を下回る場合も出てきている。このため、光学的な観察に替わり、電子顕微鏡による画像を用いた欠陥観察が行なわれるようになってきた。
【０００３】
このような電子顕微鏡により欠陥画像を撮像する従来技術としては、特開平５−２２３７４７号公報（従来技術１）がある。
この従来技術１には、光学式表面異物検査装置およびその類似装置により提供されるウェハ座標および異物情報を用いて異物または欠陥等の形状観察または分析を行う電子顕微鏡において、上記装置によって提供される異物の大きさのレベルを判定する手段と、該異物レベルがあるレベル以上のとき、低倍率である基準倍率で異物を検索し、異物レベルがあるレベル以下のとき観察領域をＮ×Ｍの分割領域に分け、該分割領域毎に高倍率で、観察領域に亘って異物を検索する手段とを有する観察装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、半導体ウェハ等の被対象基板の欠陥画像収集する場合、外観検査装置と走査型電子顕微鏡との間にある座標管理方法の違い、外観検査装置および走査型電子顕微鏡個々の試料ステージの制動誤差などを予め考慮に入れて、走査型電子顕微鏡観察装置で観察対象を半導体パターン外観検査装置や異物検査装置により与えられる欠陥の位置に移動したとき、観察対象である欠陥が観察画像視野内に入るよう観察倍率を十分下げれば、電子顕微鏡による欠陥画像を取得することができる。しかしながら、観察倍率を十分下げるため、画像視野内で確認できる欠陥の最小寸法にも制約が生じ、微小な欠陥を観察することができないという問題が生じる。
そこで、従来技術１においては、微細な欠陥を観察できるように観察倍率を高め、Ｍ×Ｎの分割領域からなる観察領域に亘って微細な欠陥を検索する必要が生じてしまい、無駄な検索をせざるをえないことになる。特に、微細な欠陥が被対象基板上に多数存在する場合、無駄な検索が著しく増加してしまうことになる。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、微細な欠陥でも、高倍率の撮像視野内に短時間に位置付けすることによって、微細な欠陥の画像を高倍率で撮像して高解像度を有するデジタル画像信号を取得してその特徴量やその性質（カテゴリー）等を分析することができるようにした走査型電子顕微鏡による画像自動収集装置およびその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被対象基板を載置するステージと、電子ビームを出射する電子銃と、該電子銃から出射された電子ビームを収束する収束レンズと、該収束レンズで収束される電子ビームを前記被対象基板の表面に２次元に走査させる走査手段（走査偏向器による走査もステージによる走査も含む。）と、該収束レンズによって収束される電子ビームを前記被対象基板の表面上にスポット状に集束させる対物レンズと、前記走査手段による電子ビームの走査により前記被対象基板より生じる電子の強度を検出してアナログ画像信号を出力する検出器と、該検出器から検出されて出力されたアナログ画像信号をサンプリングしてデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有する画像入力部と、該画像入力部から得られるデジタル画像信号を記憶する画像記憶部とを備えた走査型電子顕微鏡であって、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の大きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基に、大きな欠陥を前記走査手段を制御して得られる低倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し該記憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標との関係からずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置およびその方法である。
【０００７】
また、本発明は、走査型電子顕微鏡であって、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる被対象基板上に存在する所望の寸法を満たす欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基に、該欠陥を前記走査手段を制御して得られる第１の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第１の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標との関係からずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置およびその方法である。
【０００８】
また、本発明は、走査型電子顕微鏡であって、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部と、前記被対象基板上を複数の領域に区分けして設定登録する領域設定手段と、該領域設定手段において設定登録された被対象基板上の各領域に存在する所望の寸法を満たす欠陥を前記記憶部に記憶された情報を基に選定し、前記記憶部から選定された各領域毎の欠陥ついての第１の位置座標に関する情報を基に、該各領域毎の欠陥を前記走査手段を制御して得られる第１の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた各領域毎の欠陥を第１の撮像倍率で撮像してその各領域毎の欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記憶された欠陥のデジタル画像信号を基にその各領域毎の欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された各領域毎の第２の位置座標と前記各領域毎の第１の位置座標との関係から被対象基板全体としてのずれ補正係数を算出するずれ補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置およびその方法である。
【０００９】
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御して得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御することによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標を算出し、該算出された第３の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を所望の高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を所望の高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御することによって得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶し、該記憶された小さな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第３の位置座標およびその欠陥のサイズを算出し、該算出された第３の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を前記欠陥のサイズに適合する高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を前記適合する高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する複数の欠陥について、移動距離が短くなる基準に従って観察順序を設定登録する観察順序設定手段と、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する複数の欠陥の各々について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる各欠陥の第１の位置座標を補正して各欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された各欠陥の第２の位置座標に関する情報を基に、前記観察順序設定手段で設定された観察順序に従って各欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた各欠陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、オフセット値を算出するオフセット値算出手段と、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する欠陥について前記ずれ補正係数算出手段で算出されたずれ補正係数および前記オフセット値算出手段で算出されたオフセット値で前記記憶部から得られる各欠陥の第１の位置座標を補正して欠陥の第２の位置座標を算出し、該算出された欠陥の第２の位置座標に関する情報を基に、欠陥を前記走査手段を制御して得られる第２の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた欠陥を第２の撮像倍率で撮像してその欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、走査型電子顕微鏡であって、外観検査装置から取得される被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその第１の位置座標に関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の大きな欠陥についての第１の位置座標に関する情報を基に、大きな欠陥を走査手段を制御して得られる低倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた大きな欠陥を低倍率の撮像倍率で撮像してその大きな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶部に記憶し、該記憶された大きな欠陥のデジタル画像信号を基にその欠陥の第２の位置座標およびその欠陥のサイズを算出し、該算出された第２の位置座標と前記第１の位置座標との関係からずれ補正係数を算出し、更に前記算出された第２の位置座標に基いて、前記算出された欠陥のサイズに適合する撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた大きな欠陥を前記適合する撮像倍率で撮像してその大きな欠陥のデジタル画像信号を前記画像記憶部に記憶して収集する第１の画像収集制御手段と、前記記憶部から得られる被対象基板上に存在する寸法の小さな欠陥について前記第１の画像収集制御手段で算出されたずれ補正係数で前記記憶部から得られる小さな欠陥の第１の位置座標を補正して第２の位置座標を算出し、該算出された第２の位置座標に関する情報を基に、小さな欠陥を走査手段を制御して得られる高倍率の撮像倍率の視野内に位置付けし、該位置付けされた小さな欠陥を高倍率の撮像倍率で撮像してその小さな欠陥のデジタル画像信号を画像記憶部に記憶して収集する第２の画像収集制御手段とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置およびその方法である。
【００１４】
また、本発明は、走査型電子顕微鏡であって、被対象基板上に存在する欠陥についての寸法およびその位置座標に関する情報、並びに被対象基板上の領域における回路パターンに関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部から得られる撮像しようとする欠陥の位置座標に関する情報を基に該欠陥が存在する領域における回路パターンに関する情報を取得し、該取得された回路パターンに関する情報を基に制限される制限撮像倍率を算出し、前記記憶部から得られる撮像しようとする欠陥の寸法に関する情報に基いて撮像しようとする欠陥の撮像倍率を決定し、該決定された撮像倍率が前記算出された制限撮像倍率を満足する場合、撮像しようとする欠陥を前記決定された撮像倍率で撮像するように走査手段を制御する制御部とを備え、画像記憶部に、欠陥の寸法に適合した撮像倍率で撮像されたデジタル画像信号を収集して記憶するように構成したことを特徴とする画像自動収集装置である。
また、本発明は、走査型電子顕微鏡であって、外観検査装置の機種または種別と撮像倍率との相関に関する情報を記憶する記憶部と、前記走査型電子顕微鏡に投入される被対象基板上に存在する欠陥の検査が行われた外観検査装置の機種または種別に関する情報を入力する入力手段と、該入力手段で入力された外観検査装置の機種または種別に関する情報に基いて前記記憶部に記憶された相関に関する情報を基に撮像倍率を決定し、該決定された撮像倍率で被対象基板上に存在する欠陥を撮像するように走査手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像自動収集装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記画像自動収集装置およびその方法において、更に、前記画像記憶部に収集して記憶された欠陥のデジタル画像信号から欠陥の特徴量を算出し、該算出された特徴量を解析することによって欠陥の性質を分類する解析手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、外観検査装置から、走査型電子顕微鏡に欠陥座標情報とともに各欠陥の寸法に関する情報を入力し、走査型電子顕微鏡において、画像内で欠陥位置の認識できるか否かは、欠陥の画像中における相対的な寸法によるので、欠陥寸法に連続的あるいは段階的に反比例する観察画像倍率を設定し、欠陥寸法に応じて観察倍率を変更し欠陥画像を撮像する。欠陥画像の入力に際し、欠陥寸法の大きな最初の少なくとも２点以上の欠陥を用いて、外観検査装置と走査型電子顕微鏡の座標系のずれを抽出し以降の欠陥位置情報に修正を加える。これにより、欠陥の寸法に応じた最適な倍率で画像入力することにより画像内欠陥位置を安定に検出でき、確実に欠陥観察用の画像を入力できる画像自動収集装置を実現することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る欠陥画像自動収集装置が半導体製造プロセスにおいて果たす役割を説明する図である。
半導体製造プロセスは、数百ものプロセス１〜ｎ（Ｐ１〜Ｐｎ）を経て製造され完成までに約１００日もの期間を要する場合がある。しかし、製品の良否が判明するのは、全てのプロセスが完了したプローブ検査１である。このため、歩留まりを向上するためには、途中のプロセスの良否を推定する手段が必須である。このために光学的なパターン欠陥検査装置や異物欠陥検査装置からなる欠陥検査装置２により被検査対象基板（ウェハ基板）の外観検査が行われ、配線パターンの欠陥や異物欠陥等の外観異常からプロセスの良否を判定することが行われている。プロセスの異常が確認された場合、対策を実施する必要があるが、このための情報収集手段として欠陥画像自動収集装置３は重要な役割を果たしている。
【００１７】
即ち、半導体ウェハ等における配線パターンの微細化の進展は著しく、検出しなければならない欠陥サイズが０．２μｍ以下と益々微細化傾向にあり、そのため、光学的な欠陥検査装置２で検査される外観検査の結果４からは欠陥の場所と数は把握できるが、その欠陥の性質などの情報は得られない状況にある。そこで、外観検査の結果４として得られる被検査対象基板上における欠陥の場所（位置座標）を基に、欠陥画像自動収集装置３により欠陥発生部位の画像５の特徴量（欠陥部位のサイズ、形状、表面の状態、濃淡値等）を基に教示用データを参照することにより欠陥の性質（カテゴリー）を分類して出力し、品質管理システム７において欠陥画像自動収集装置３で分類された欠陥の性質（カテロリー）に基いて、プロセスに対し致命的な欠陥であるか否かを確認し対策候補を絞り込むことができる。図１の６に示す例は、欠陥画像を分類した結果を欠陥の種別（カテゴリー）ごとにまとめ直した結果を示すものである。６では模式的に欠陥種類をパターン欠陥と異物欠陥の２種類で示している。欠陥画像分類装置３から得られる結果６によれば、品質管理システム７において、パターン欠陥に比べ異物の発生頻度が大きいため、異物発生防止対策を行えば良いことが判る。即ち、品質管理システム７において、発生頻度が高い欠陥を優先的に原因推定、対策することで、迅速に歩留まり向上が図れる。
【００１８】
本発明に係る画像自動収集装置３は、目視によって行われていた欠陥確認作業レビュー作業の効率を向上させることを目的に、レビュー用の欠陥画像を自動で収集すること、即ち、欠陥を安定に補足できる画像収集機能を実現するものである。
【００１９】
次に、本発明に係る走査型電子顕微鏡から構成された画像自動収集装置３の構成を図２を用いて説明する。全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、搬送制御部１７を介して搬送装置８を制御し、被対象基板（例えばウェハ基板）１０を、Ｘ−Ｙ軸方向に移動（走行）可能なステージ１１８に搭載する。一方、搬送装置８に設けられたウェハＩＤ読み取り装置より入力した、あるいはキーボード２１等を介してユーザが入力した被対象基板１０を特定する情報を得、これに対応した欠陥座標情報を、ネットワーク２２を経由してホストコンピュータ２０が上位システムから受け取る。この欠陥座標情報は、図１に示した欠陥検査装置（外観検査装置）２から出力された欠陥座標点全て、あるいは欠陥検査装置２から出力された結果から、欠陥レビュー用あるいは欠陥画像収集用に絞り込まれた欠陥座標点に関するものである。上位システムとは歩留り管理システム、製造ライン監視用システム、プロセス管理システムなどの品質管理システムあるいは欠陥を検査する検査装置などを指す。ホストコンピュータ２０は、欠陥座標情報を参照してステージ制御部１６に指示を送り、ステージ１１８を移動して欠陥を観察位置に移動する。欠陥は電子検出器１２０で撮像され、画像入力装置１３を介して画像記録装置（画像記憶装置）１４に欠陥画像が記録される。以上の処理を指定された欠陥について繰り返し、被対象基板１０上に存在する欠陥部位について撮像された欠陥画像が画像記録装置１４に蓄積される。また、全体制御部（ホストコンピュータ）２０には、画像自動収集装置３に投入される被対象基板が検査された欠陥検査装置の機種名や種別名に関する情報も、外観検査装置２から直接または製造ライン全体を管理している管理システム等から記録媒体等の入力手段２１やネットワーク２２を介して入力されて記憶装置２３に記憶される。従って、全体制御部（ホストコンピュータ）２０には、投入される被対象基板がどの欠陥検査装置で検査されたかの情報も把握することができる。
【００２０】
走査型電子顕微鏡１０１の場合、高解像度を有する高精細な外観画像として電子線画像を取得することができる。走査型電子顕微鏡１０１は、検出部１１０と、画像入力部１３とから構成される。検出部１１０における電子光学系は、電子銃１１１、電子線引き出し電極（図示せず）、コンデンサレンズ（収束レンズ）１１２、ブランキング用偏向器（図示せず）、絞り（図示せず）、走査偏向器１１３、対物レンズ１１４、検出電子を反射させる反射板（図示せず）、ＥｘＢ偏向器（図示せず）、およびビーム電流を検出するファラデーカップ（図示せず）から構成される。反射板は、円錐形状にして二次電子増倍効果を持たせた。電子検出部のうち、例えば二次電子、反射電子、吸収電子等の電子を検出する電子検出器１２０が、例えば対物レンズ１１４の上方または下方に設置される。そして、電子検出器１２０の出力信号は、アンプ１２１で増幅される。
【００２１】
試料室内には、高分解能を有する高精細な外観画像を取得するための被対象基板（教示用基板）１０を載置する試料台１２３と、該試料台１２３をＸ−Ｙ軸方向に移動するステージ１１８と、該ステージの位置を測定する位置モニタ用測長器（図示せず）と、被対象基板１０の高さを測定する高さを測定する高さ測長器（図示せず）とが設置されている。位置モニタ用測長器は、ステージ１１８等の位置を測定し、その結果を全体制御部２０に転送する。従って、全体制御部２０は、これらのデータに基いて電子線１２２が照射されている領域や位置が正確に把握できるようになっている。さらに、記憶装置２３には、光学的な欠陥検査装置（異物検査装置やパターン検査装置）２で検査された異物や配線パターン（回路パターン）の欠陥などの様々な欠陥が存在する被対象基板（教示用基板も含む）についての欠陥の概略位置座標（概略位置データ（ｘｎ，ｙｎ））、欠陥の個数、および各欠陥寸法の情報が記憶されている。従って、光学的な欠陥検査装置２で検査された異物や配線パターンの欠陥などの様々な欠陥が存在する被対象基板１０がステージ１１８上に載置されると、全体制御部２０は記憶装置２３に記憶された欠陥の概略位置データと位置モニタ用測長器で測定されたステージ１１８等の位置座標とに基いてステージ１１８を制御することによって電子線１２２が照射される広い領域（広い視野）内に欠陥を位置決めすることができる。
【００２２】
高さ測定器は、光学式測定器等が使用されてステージ１１８上に載置された被対象基板１０の高さを測定するものである。そして、高さ測定器で測定された高さデータに基いて、電子線を細く絞るための対物レンズ１１４の焦点距離がダイナミックに補正され、常に観察領域に焦点のあった状態で電子線が照射できるようになっている。
電子銃１１１を出た電子ビームは、コンデンサレンズ１１２、対物レンズ１１４を経て、試料面では画素サイズ程度のビーム径に絞られる。この際、グランド電極１１５、リターディング電極１１７によって、被対象基板１０に負電位を印加し、対物レンズ１１４と被対象基板１０との間で電子ビームを減速することで低加速電圧領域での高分解能化を図る。電子線１２２が照射されると、被対象基板１０からは電子が発生する。走査偏向器１１３による電子線１２２のＸ方向の繰り返し走査と、ステージ１１８による被対象基板１０のＹ方向の連続的な移動に同期して被対象基板から発生する電子を検出することで、被対象基板の２次元の高精細な電子線画像が得られる。被対象基板から発生した電子は、電子検出器１２０で捕らえられ、アンプ１２１で増幅される。ここで、走査偏向器１１３としては、偏向速度の速い静電偏向器を用いると良い。また、電子銃１１１としては、電子ビーム電流を大きくできて照射時間を短くできる熱電界放射型電子銃を用いるのがよい。また、電子検出器１２０には、高速駆動可能な半導体検出器を用いるのがよい。
【００２３】
画像入力部３０は、主としてＡ／Ｄ変換器１３１と、前処理回路１３２とによって構成される。そして、電子検出器１２０で検出された電子検出信号は、アンプ１２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３１によりデジタル画像データ（階調画像データ）に変換される。この変換されたデジタル画像データは、例えば伝送手段（光ファイバケーブル）により伝送され、前処理回路１３２に入力される。前処理回路１３２では、暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーディング補正等が行われ、さらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリング処理を行って画質を改善する。
以上説明したように、走査型電子顕微鏡１０１において、様々な製造プロセスから得られ、寸法（サイズ）や状態の異なる様々な微小欠陥が存在する被対象基板（教示用基板）１０が、ステージ１１８上に載置することによって、微小欠陥が電子ビーム１２２が照射される広い領域（広い視野）内に位置決めされ、該欠陥の電子線画像による高精細な外観画像が電子検出器１２０およびアンプ１２１で取得されて画像入力部１３に入力され、バス２５を介して画像記憶装置１４に蓄積されることになる。
【００２４】
以上説明したように、欠陥検査装置２と画像自動収集装置３のステージ座標系と被対象基板座標系の関係が全く同じであれば、被対象基板（ウェハ基板）１０上の同一のアライメントマークを使用して被対象基板上の位置出しを行なうことにより、観察したい欠陥の欠陥検査装置２で出力される欠陥座標値を用いて、画像自動収集装置３で該当欠陥の画像を取得することには何も問題は生じない。しかしながら、現実的には欠陥検査装置２と画像自動収集装置３との間で欠陥座標の共有は困難である。この理由としては、各装置におけるステージ座標系と被対象基板上の座標系間の関係の違い、各装置におけるステージの制動誤差などが挙げられる。また、面板などパターンが形成されていない被対象基板においてはアライメントを行なうマークが無いなどの問題もある。
共通にアライメントマークが無い場合、あるいは欠陥検査装置２と画像自動収集装置３との間で座標上のずれが存在する場合、観察対象上に存在する欠陥を用いてアライメントを行なう方法が特開平６−２４９７９０号公報に開示されている。
【００２５】
ところで、アライメントが正確に行われていない状態で、指定した欠陥の位置にステージ１１８を移動して欠陥を撮像するためには撮像倍率を低くして、広い範囲を撮像し欠陥を画像内に捉えなければならない。しかしながら、低い倍率では微少な欠陥の検出は困難である。そこで、アライメントを行なうために欠陥を利用する場合は欠陥サイズの大きな物を優先的に用いれば、低い倍率でも確実に検出することが可能となる。そこで、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、欠陥検査装置２から取得され、例えばネットワーク２２を介して入力され、または記録媒体等の入力手段２１によって入力されて記憶装置２３に記憶された欠陥座標情報を、欠陥ごとにその寸法に応じて大きい順に並べ替え、並び替えた順番に従って欠陥を電子検出器１２０によって撮像して画像入力部１３に入力し、画像入力部１３においてデジタル画像信号に変換し、更に暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーディング補正等を行い、さらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリング処理を行って画像記憶装置１４に記憶させることによって欠陥画像の取得を行なえば、最初は低倍率で画像を撮像しても欠陥を検出することができるので、アライメント目的に欠陥を使用することが可能となり、アライメント完了後には欠陥のステージ１１８による位置出し精度が向上するので、より高い倍率で欠陥画像の取得が可能となる。すなわち微細な欠陥に対しても適切な倍率で欠陥画像の取得が可能となる。
【００２６】
次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装置２から取得される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥の個数、および欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥画像を取得する動作フローの第１の実施例について、図３を用いて説明する。
まず、ステップＳ４０１において、ＲＯＭ等のメモリ部２４には、欠陥検査装置２から取得される欠陥位置座標を画像自動収集装置３の座標系に変換してアライメント用に使用する被対象基板上における欠陥の数Ｎと、欠陥検査装置２から取得される欠陥寸法を基準とした欠陥を抽出するための撮像倍率（欠陥寸法に対する欠陥抽出倍率）とを予め入力手段２１を用いて入力してＲＯＭ等のメモリ部２４に記憶して設定する。即ち、予め、ＲＯＭ等のメモリ部２４にアライメント用に使用する被対象基板上における欠陥の数Ｎ（画像自動収集装置３の座標系にアライメントができれば良いので、Ｎは５〜１０個程度とする。）と、欠陥検査装置２から取得される欠陥寸法を基準とした欠陥を抽出するための撮像倍率（欠陥寸法に対する欠陥抽出倍率）とを設定してテーブルとして用意しておけばよい。なお、予め、ＲＯＭ等のメモリ部２４に設定される欠陥寸法に対する欠陥抽出倍率に関するデータとしては、欠陥検査装置２から取得される欠陥寸法をその大きさに応じてクラス分けし、各クラスに対して撮像倍率を定義する方法、画像に対する欠陥の大きさが一定の大きさあるいは一定の大きさ範囲に入るような撮像倍率に設定する方法などが考えられる。
【００２７】
前者は、クラスαを例えば０．５μｍ未満の欠陥、クラスβを例えば０．５μｍ以上１μｍ未満の欠陥、クラスγを例えば１μｍ以上５μｍ未満の欠陥、クラスδを５μｍ以上の欠陥というようにクラス分けし、各クラスに対してクラスαは５００００倍（例えば０．１μｍの欠陥が５ｍｍのデジタル画像信号として撮像される。）、クラスβは３００００倍（例えば０．５μｍの欠陥が１５ｍｍのデジタル画像信号として撮像される。）、クラスγは１００００倍（例えば１μｍの欠陥が１０ｍｍのデジタル画像信号として撮像される。）、クラスδは３０００倍（例えば５μｍの欠陥が１５ｍｍのデジタル画像信号として撮像される。）というように撮像倍率を割り付ける方法である。また、ある特定のクラスには撮像倍率を割り付けず、このクラスに該当する欠陥は画像撮像を行なわないという設定も可能である。例えば前述の例では、クラスδを例えば５μｍ以上１０μｍ未満とし、更に例えば１０μｍ以上の欠陥に対しクラスＥを設け、クラスＥに相当する欠陥（３０００倍の場合、例えば１０μｍの欠陥が３０ｍｍで撮像されることになる。）は画像撮像を行なわないことにする。これにより、寸法が非常に大きく、画像視野をはみ出すような欠陥などに対し画像取得を禁止することができる。なお、撮像倍率が３０００倍〜５００００倍程度が得られるものとしては前述したように走査型電子顕微鏡がある。
【００２８】
後者は、画像上で観察される欠陥の大きさを予め、画像サイズ（単位：画素）で指定するものである。例えば倍率Ｘ倍の画像において画素分解能Ｙμｍであるとし、画像内での欠陥サイズ（単位：画素）をＺ画素と指定したとき、寸法Ｃμｍの欠陥を撮像する撮像倍率Ｄは、Ｄ＝（Ｃ×Ｘ）／（Ｙ×Ｚ）で与えられる。画像に対する割合で指定しても同様である。また、画像上欠陥サイズの指定値に一定の幅を許す場合は、撮像倍率にも一定の幅が許されるので、許された範囲内の適当な倍率を選択すれば良い。
次に、ステップＳ４０２において、欠陥検査装置２からは画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥の位置座標、および欠陥の寸法情報がネットワーク２２または記録媒体等の入力手段２１を用いて読み込まれて記憶装置２３に記憶蓄積されている。
次に、ステップＳ４０３において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥の寸法情報に基づき、欠陥寸法の大きな順番に並び替え、並び替えた順番を画像自動収集装置３での画像収集順ｎとして記憶装置２３に登録する。なお、画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数がＭであることから、画像自動収集装置３で撮像対象する欠陥数はＭとなる。
【００２９】
そして、被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にロードする。
【００３０】
次に、ステップＳ４０４において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥寸法の大きな順番としての画像収集順ｎとしてｎ＝１を指定する。
【００３１】
次に、ステップＳ４０５において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥寸法の大きな順番ｎ＝１からその欠陥の位置座標を基に、ステージ制御部１６を駆動制御することによって被対象基板上の（Ｘｎ、Ｙｎ）に位置する欠陥ｎが電子検出器１２０で撮像できるように被対象基板１０を載置したステージ１１８を移動させて欠陥ｎを光軸に位置決めを行う。
次に、ステップＳ４０６において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥寸法の大きな順番ｎ＝１からその欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設定されたテーブルから選びだし、この選びだされた倍率になるように低倍率の検出系（１２０など）に切り替えたり、走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を拡大することによって低倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像を低倍率で撮像する。このように寸法の大きい欠陥を、低倍率の撮像視野内に位置付けすることが可能となって、該欠陥の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を画像自動収集装置３の座標系で検出することが可能となる。なお、走査型電子顕微鏡１０１の場合、Ａ／Ｄ変換器１３１におけるデジタル変換するサンプリング周期は、低倍率の撮像時でも、高倍率の撮像時も一定とする。このようにサンプリング周期を一定とすると、低倍率の場合、サンプリング間隔が広がり、解像度は高倍率に比べ落ちることになる。しかしながら、欠陥寸法に合わせて撮像倍率を決めているので、欠陥寸法に対しては同じ解像度を得ることができる。ところが、撮像倍率に応じてサンプリング周期を変えることも可能である。
【００３２】
即ち、ステップＳ４０６において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、メモリ部２４に設定された最初の最も大きいものからＮ番目（Ｎ＝５〜１０個程度）の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥サイズに対応する撮像倍率で撮像するように走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を制御することによって、電子検出器１２０によって最初の最も大きいものからＮ番目の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像され、画像入力部１３に入力され、画像入力部１３においてデジタル画像信号に変換し、更に暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーディング補正等を行い、さらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリング処理を行って画像記憶装置１４に記憶されることになる。このように、最も大きいものからＮ番目までの欠陥についての撮像は、画像自動収集装置３の座標系で行われるので、画像自動収集装置３の座標系でのアライメントを兼ね備えることになる。この時の撮像倍率は、アライメント用欠陥画像を撮像するためにメモリ部２４に対して設定記憶された低倍率である固定倍率または可変倍率（走査偏向器１１３等を制御することによって得られる。）を用いても良い。
【００３３】
次に、ステップＳ４０７において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０からの指令に基いて、例えば隣接するチップの同一場所の画像を参照画像として、メモリ部２４に設定された最初の最も大きいものからＮ番目の欠陥寸法を有する欠陥までを、その欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像して画像入力装置１３に入力して画像記録装置（画像記憶装置）１４に記憶する。その結果、画像処理装置１５は、画像記録装置１４に記憶された最も大きいものからＮ番目の欠陥寸法を有する欠陥までの欠陥画像と参照画像との欠陥を示す差画像を抽出し、この抽出された欠陥を示す差画像を例えば２値化画像信号に変換し、該変換された欠陥を示す２値化画像信号から例えば重心位置またはＸ方向およびＹ方向の中心位置を算出することによって画像内での欠陥の位置が検出されて全体制御部（ホストコンピュータ）２０に送信される。全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、画像処理装置１５から検出される画像内での欠陥の位置データを基に、位置モニタ用測長器で測定されるステージ１１８等の基準座標系（被対象基板１０がステージ１１８上に位置決めされて載置される関係で被対象基板１０上の基準座標系でもある。）に変換して被対象基板上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を得て、記憶装置２３に記憶させることができる。なお、このとき、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、被対象基板１０上に形成された代表するアライメントマークの像を上記と同様に低倍率で撮像するように制御し、そのアライメントマークの中心位置を画像処理装置１５で算出することによって、該アライメントマークを基準にして欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を得て、記憶装置２３に記憶させることができる。
【００３４】
全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、ステップＳ４０９において、ｎがメモリ部２４に設定されたＮ（５〜１０個程度）になるまで、以上説明した処理を繰り返すよう指令を出して、Ｎ組の座標対［（ｘｎ，ｙｎ）、（Ｘｎ，Ｙｎ）］を得る。（ｘｎ，ｙｎ）は欠陥検査装置（外観検査装置）２の座標系で検出された欠陥の位置、（Ｘｎ，Ｙｎ）は画像自動収集装置３の座標系で検出された欠陥の位置であり、この二つの座標の違いはすなわち、欠陥検査装置２と画像自動収集装置３の間にある座標系のずれである。そこで、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、Ｎ組の座標対を用いて、この二つの座標系間の関係式を導出し、欠陥検査装置２の位置座標を画像自動収集装置３の位置座標に変換できるようにする。二つの座標系の間には回転とオフセットのずれが存在するので、（ｘｎ，ｙｎ）→（Ｘｎ，Ｙｎ）の変換式は、次に示す（数１）式で表わされることになる。
【００３５】
【数１】
0003715150.tif 000002
【００３６】
そこで、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、このＡ，Ｂ，Ｃ，ＤをＮ組の座標対［（ｘｎ，ｙｎ）、（Ｘｎ，Ｙｎ）］から求めることが可能となる。求めかたとしては、（ｘｎ，ｙｎ）と（Ｘｎ，Ｙｎ）各々の重心位置からオフセット［Ｃ、Ｄ］を求めた後に、擬似逆行列を利用した最小自乗法によりＡ、Ｂを求めれば良い。このように、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、（数１）式に基いて、画像自動収集装置３の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出するための欠陥検査装置２の位置座標（ｘｎ，ｙｎ）に対するずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を算出することができる。
次に、ステップＳ４１０において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、ｎ＝Ｎ＋１番目以降Ｍ番目までの順次小さくなる欠陥について、記憶装置２３に記憶された欠陥検査装置２から得られた欠陥位置座標（ｘｎ，ｙｎ）に対して上記（数１）式で示した変換式を用いてずれ補正を行って画像自動収集装置３の座標系における被対象基板１０上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。
【００３７】
次に、ステップＳ４１１において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、ｎ＝Ｎ＋１番目以降Ｍ番目までの順次小さくなる欠陥ｎについて、画像収集順に応じて、ステージ制御部１６を制御してステージ１１８を移動させて欠陥ｎが電子検出器１２０で撮像できるように光軸に位置決め（アライメント）を行う。次に、ステップＳ４１２において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、メモリ部２４に記憶された欠陥寸法と撮像倍率との相関テーブルから記憶装置２３に記憶された欠陥ｎの寸法に対応する撮像倍率を選び出し、この選ばれた撮像倍率で撮像できるように走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を制御し、その欠陥ｎの画像を寸法に対応する欠陥抽出倍率で電子検出器１２０で撮像し、撮像された欠陥画像信号が画像入力部１３に入力され、画像入力部１３でデジタル欠陥画像信号に変換され、さらに様々な補正やノイズ除去が行われて画像記憶装置１４に記憶されることになる。即ち、画像自動収集装置３の座標系にずれ補正されたことにより、被対象基板１０上に存在するｎ＝Ｎ＋１番目以降Ｍ番目までの順次小さくなる欠陥ｎを、寸法に対応する撮像倍率の視野内に位置付け（アライメント）することを可能にし、しかも欠陥ｎの画像を寸法に対応する撮像倍率で撮像することが可能となる。
【００３８】
次に、ステップＳ４１３において、画像収集順に応じて次の欠陥（ｎ＝ｎ＋１）が指定され、ステップＳ４１４において被対象基板上に存在する全ての欠陥についての画像入力が終えたら、ステップＳ４１５において被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にからアンロードし、次の被対象基板の欠陥撮像に進む。
【００３９】
以上の説明では、メモリ部２４に記憶された欠陥寸法と撮像倍率との相関テーブルに基いて欠陥寸法（欠陥サイズ）に対応する欠陥抽出倍率で撮像すると記したが、例えばｎ＝１〜Ｎ番目までのアライメント用の欠陥撮像時には固定された第１の撮像倍率を用い、ｎ＝Ｎ＋１〜Ｍ番目の欠陥は固定された第２の撮像倍率を用いる。このとき前述のようにアライメント用の第１の撮像倍率にて撮像された欠陥を用いて、さらに詳細な位置ずれ補正が可能となり、Ｎ＋１番目以降の欠陥撮像時に欠陥の位置出し精度（アライメント精度）を向上させることができ、その結果、位置出し後の欠陥の画像視野中心からのバラツキは小さくなり、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率で得られる視野より狭い視野、すなわち高い倍率で撮像することが可能となる。即ち、第２の撮像倍率を、第１の撮像倍率よりも高い倍率に設定することが可能となる。このように、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率より高い倍率に設定することにより、より微細な欠陥も画像上において高解像度でもって捉えることが可能となり、より微細な欠陥の特徴量（サイズ、形状、表面の状態、濃淡値等）を正確に抽出することができると共にその欠陥の性質（カテゴリー）について詳細解析して分類することが可能となる。特に、第２の撮像倍率をできるかぎり高い倍率（例えば５００００倍（０．０２μｍを１ｍｍとしてデジタル画像信号として撮像できる。）〜３００００倍（０．０２μｍを０．６ｍｍとしてデジタル画像信号として撮像できる。）、それ以上。）にすれば、欠陥の特徴量をより正確に抽出することができると共にその欠陥の性質（カテゴリー）についてより詳細に解析して分類することが可能となる。
上記具体例では、撮像倍率を欠陥撮像の目的に応じ２段階で切り替える場合について説明したが、前述のように欠陥寸法（欠陥サイズ）に応じてクラス分けを行い、欠陥寸法のクラスに応じて撮像倍率を決定しても構わない。また、画像上で観察される欠陥の大きさを予め指定された画像サイズ（単位：画素）で撮像する撮像倍率を適用する方法をとっても構わない。
【００４０】
次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装置２から取得される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥の個数、および欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥画像を取得する動作フローの第２の実施例について、図４Ａ、および図４Ｂを用いて説明する。
次に、第２の実施例において、図３に示す第１の実施例と相違するところについて説明する。
まず、第１は、ステップＳ４０１’において、ステップＳ４０１の内容に更に加え、画像処理装置１５において算出された欠陥サイズに対応する欠陥観察倍率を入力手段２１等を用いて入力して設定してメモリ部２４にテーブルとして記憶しておく点である。欠陥抽出倍率は、寸法の大きな欠陥については欠陥検査装置２の座標系と画像自動収集装置３の座標系との間の誤差を考慮して大きな欠陥を撮像視野内に位置付けできるように１００００倍以下の低めに決め、上記欠陥より寸法の小さい欠陥については欠陥検査装置２の座標系と画像自動収集装置３の座標系との間の誤差補正はされるが、欠陥検査装置２で検出される位置データ（ｘｎ，ｙｎ）にも検出誤差が含まれている関係で、上記寸法の小さい欠陥を撮像視野内に位置付けできるように５００００倍以下の低めの３００００倍程度に決めざるをえない。しかし、画像自動収集装置３の座標系で欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出し、再度欠陥を撮像視野の中心（光軸）に位置付けし直す（アライメントし直す）ことによって、欠陥を撮像しなおす欠陥観察倍率を欠陥抽出倍率よりも高めて欠陥サイズに対応させてより一層の高解像度を有する欠陥画像を取得することができる。
【００４１】
第２は、ステップＳ４０７ａにおいて、画像処理装置１５が、ステップＳ４０６で得られた欠陥画像信号と参照画像信号との間の欠陥を示す差画像信号を算出し、該算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出すると共に欠陥を示す２値化画像信号から面積やＸ，Ｙ方向の長さ等で算出される欠陥サイズを検出する点である。
第３は、ステップＳ４０７ｂにおいて、ステップＳ４０７ａで検出された欠陥サイズがＨＵＧＥ  Ｉで規定されるサイズより大きい場合、この欠陥は画像収集対象とせず、つぎの欠陥に順番をスキップさせる点である。これは、欠陥のサイズが大きく例えば撮像視野をはみ出す場合、正確なアライメントが期待できないなどの理由による。
第４は、ステップＳ４０７ｃにおいて、ステップＳ４０７ａで検出された欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を視野中心に位置決めし直し、再度検出された欠陥サイズに応じた欠陥観察倍率で撮像し、この撮像された欠陥画像信号を画像入力部１３に入力し、様々な補正およびノイズ成分消去等の処理を行って画像記憶装置１４に記憶して大きな欠陥のデジタル画像信号を取得する点である。これによって、大きな欠陥のデジタル画像信号を、欠陥抽出倍率よりも高い約１００００倍程度の欠陥観察倍率で撮像して高解像度で取得できるので、大きな欠陥についても全体制御部（ホストコンピュータ）２０において特徴量や欠陥の性質等を詳細解析して分類することが可能となる。
【００４２】
第５は、ステップＳ４１２ａにおいて、欠陥検査装置２から得られるＮ個の欠陥よりも小さい欠陥について該欠陥番号ｎの寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像して欠陥画像信号および参照画像信号を検出して画像入力部１３に入力し、様々な補正およびノイズ成分消去等の処理を行って画像記憶装置１４に記憶して欠陥画像信号および参照画像信号を取得する点である。
第６は、ステップＳ４１２ｂにおいて、画像処理装置１５が、ステップＳ４１２ａで取得された欠陥画像信号と参照画像信号との間の欠陥を示す差画像信号を算出し、この算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）を検出すると共に欠陥を示す２値化画像信号から面積やＸ，Ｙ方向の長さ等で算出される欠陥サイズを検出する点である。
第７は、ステップＳ４１２ｃにおいて、ステップＳ４１２ｂで検出された欠陥サイズがＨＵＧＥ  IIで規定されるサイズより大きい場合、この欠陥は画像収集対象とせず、つぎの欠陥に順番をスキップさせる点である。これは、あるサイズ以上の欠陥は画像を収集して確認をする必要が無いという場合を想定した処理である。
【００４３】
第８は、ステップＳ４１２ｄにおいて、ステップＳ４１２ｂで検出された欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）を視野中心に位置決めし直し、再度検出された欠陥サイズに応じた欠陥観察倍率で撮像し、この撮像された欠陥画像信号を画像入力部１３に入力し、様々な補正およびノイズ成分消去等の処理を行って画像記憶装置１４に記憶して大きな欠陥の画像信号を取得する点とである。このように、欠陥を撮像しなおす欠陥サイズに対応する欠陥観察倍率を欠陥抽出倍率よりも高めて欠陥サイズに対応させてより一層の高解像度を有する欠陥画像を取得することができる。その結果、小さな欠陥のデジタル画像信号を、欠陥抽出倍率よりも高い例えば５００００倍程度以上の欠陥観察倍率で撮像してより一層高解像度で取得できるので、大きな欠陥についても全体制御部（ホストコンピュータ）２０において特徴量や欠陥の性質等をより一層詳細解析して分類することが可能となる。以上説明した第１〜第８の点以外は、図３に示す第１の実施例と同様な動作および処理となる。
【００４４】
なお、ステップＳ４１２ｂおよびステップＳ４０７ａにおいて検出された欠陥サイズに関するデータでもって、記憶装置２３に記憶された欠陥検査装置２で検出された欠陥寸法に関するデータを更新することも可能である。また、ステップＳ４１２およびステップＳ４０７において検出された欠陥位置に関するデータも、欠陥検査装置２で検出される欠陥位置に関するデータよりも精度的に向上しているから、更新されることになる。
また、図４Ａと図４Ｂとは５０１と５０２とで接続されている。
なお、図３に示す前半のステップＳ４０１〜Ｓ４０９の後に図４Ｂに示すステップＳ４１０〜Ｓ４１４を実行してもよく、また図４Ａに示すステップＳ１０１’〜Ｓ４０９の後に図３に示す後半のステップＳ４１０〜Ｓ４１４を実行してもよい。
【００４５】
図５には、アライメントに用いる大きな欠陥（大きな欠陥として多くは１μｍ〜５μｍ程度である。）の個数Ｎ（５〜１０個程度）及びアライメントする時の欠陥抽出倍率（３０００〜７０００倍程度の低倍率：撮像視野として１０〜３０μｍ程度）を示す。この欠陥抽出倍率は、画像自動収集装置３において、欠陥検査装置２で検出された位置データを基に、被対象基板１０上に存在する大きな欠陥に対して３０００〜７０００倍程度の低倍率の撮像視野（１０〜３０μｍ程度）内に位置付けできることを示している。即ち、欠陥抽出倍率は、画像自動収集装置３の座標系と欠陥検査装置２の座標系との間の誤差の程度（１０〜２５μｍ程度以下）を示している。欠陥検査装置Ａが欠陥抽出倍率が３０００倍であることからして、検出される欠陥の位置精度が最も悪く、欠陥検査装置Ｃが欠陥抽出倍率が７０００倍であることからして、検出される欠陥の位置精度が最も良いことを示している。
【００４６】
このように、画像自動収集装置３の座標系と欠陥検査装置２の座標系との間に誤差があることからして、欠陥を撮像視野内に位置付けすることができるように撮像視野を１０〜３０μｍ程度に広げるために、撮像倍率を３０００〜７０００倍程度の低倍率にする必要がある。しかし、撮像倍率を３０００〜７０００倍程度の低倍率にすると解像度が低下して例えば１μｍ程度以下の欠陥を示すデジタル画像信号を得ることが困難になる。そこで、撮像倍率を３０００〜７０００倍程度の低倍率にして解像度が低下しても、撮像されて得られるデジタル画像信号から欠陥の位置が認識できる大きさの欠陥（約１μｍ〜５μｍ程度）について撮像すれば、少なくともその欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出でき、上記（数１）に基づくずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を算出することが可能となって、欠陥抽出倍率を例えば１００００倍以上に高倍率にした場合においても、欠陥を撮像視野内に位置付けする（アライメントする）ことが可能となり、その結果、欠陥について高倍率に基づく高解像度を有するデジタル画像信号を取得することが可能となる。
【００４７】
いずれにしても、画像自動収集装置３において、欠陥検査装置２との関係で、初期状態でどれくらい座標がずれているか、与えられる座標はどれくらいばらついているかにより、アライメントのために必要な撮像視野サイズすなわち撮像倍率（欠陥抽出倍率）および大きな欠陥で示される座標点数（アライメント個数）Ｎを変える必要がある。これらの状態は、欠陥座標情報を出力する欠陥検査装置２に依存するので、図５に示すように欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置ごとに、欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および大きな欠陥で示される座標点数Ｎを設定してメモリ部２４に記憶させれば良い。このように、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０がどの欠陥検査装置で検査されたのかの情報が入力されて記憶装置２３に記憶されているので、Ｓ４０６における欠陥抽出倍率（撮像倍率）を欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置ごとに制御することが可能となる。
【００４８】
また、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、ステップＳ４０６、およびステップＳ４１２において、欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像して得られ、画像記憶装置１４に記憶されるデジタル画像信号を、モニタ１８に表示することによって、メモリ部２４に設定記憶された欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置ごとの欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および座標点数Ｎが適切であるか否かの確認をすることができる。なお、この際、全体制御部２０は、メモリ部２４に設定記憶された欠陥検査装置種別ごとあるいは欠陥検査装置ごとの欠陥寸法に応じた欠陥抽出倍率および座標点数（アライメント個数）Ｎのテーブルをモニタ１８に表示し、不適切の場合には、入力手段２１を用いてモニタ１８の画面上で修正することも可能である。
【００４９】
次に、欠陥の位置を認識するために更に、アライメントに最適な欠陥サイズＤを選択し、また、その欠陥の被対象基板（ウェハ）１０上での場所も考慮してアライメントを行い、より高い倍率で欠陥画像を取得する動作フローの第３の実施例について図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。即ち、第３の実施例では、ステップＳ５０４においてアライメントブロック（ｎ：ｎ＝１，・・・，Ｎ）毎に欠陥サイズＤに最も近い欠陥座標（ｘnｋ，ｙnｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を選択することによって、ずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］の算出を、被対象基板１０上において偏ることなく、全領域に亘って実質的にほぼ均等もしくは一様に算出できるようにしたことにある。
まず、ステップＳ５０１において、アライメント用に使用する被対象基板１０上における欠陥を被対象基板１０上のどの部分から選ぶかに関する情報を設定登録する。アライメント用の欠陥は、被対象基板１０上の全体（全領域）に亘って偏りやむらが無く、満遍無く実質的にほぼ均等もしくは一様に配置されていることが望ましい。これを実現するために、図７に示すように、被対象基板１０を幾つかのブロックに区分し、一ブロックから予め決められた数のアライメント用欠陥を選定するようにする。このブロックを以降、アライメントブロックと呼ぶ。アライメントブロックの例を図７に示す。図７（ａ）の例は、被対象基板１０を縦、横に格子状に区切り、その一区画をアライメントブロックとするものである。図７（ｂ）の例では、被対象基板１０上を同心円および放射状の線で区切り、その一区画をアライメントブロックとするものである。アライメント用の欠陥は、すべてのアライメントブロックあるいは一部のアライメントブロックから予め決められた数選定する。
【００５０】
以上具体的には、アライメントブロックの情報、すなわちアライメントブロックの形状及び使用する区画の情報、使用するアライメントブロックのブロック数をＮと、一ブロックに設定するアライメント用に使用する被対象基板１０上における欠陥の数Ｋとを予め入力手段２１を用いて入力してＲＡＭ等のメモリ部２４に記憶して設定登録する。なお、区分けされた各アライメントブロックの面積をほぼ一様にした場合、各アライメントブロックに対して設定される欠陥の数Ｋもほぼ一様にすればよい。区分けされた各アライメントブロックの面積に変動が有る場合には、各アライメントブロックに対して設定される欠陥の数Ｋをそれに応じて変えてもよい。要するに、アライメント用の欠陥が、被対象基板１０上の全体（全領域）に亘って偏りやむらが無く、満遍無く実質的にほぼ均等もしくは一様に配置できればよい。
ステップＳ５０１における欠陥寸法を基準とした欠陥を抽出するための撮像倍率（欠陥寸法に対する欠陥抽出倍率）の設定については第１の実施例と同様である。
【００５１】
次に、同じくステップＳ５０１にて、アライメント用に使用する被対象基板１０上における欠陥寸法Ｄを予め入力手段２１を用いて入力してＲＡＭ等のメモリ部２４に記憶して設定登録する。なお、予め、ＲＡＭ等のメモリ部２４に設定される欠陥寸法データとしては、欠陥検査装置２から取得される欠陥寸法の定義に従い、検出画像に対するＸ及びＹへの投影長のいずれか、即ちその大きい方、あるいはその小さい方、または両者の平均で定義する方法、直径で定義する方法、楕円近似を施した場合の長軸方向の寸法、あるいは短軸方向の寸法で定義する方法などが考えられる。
次に、ステップＳ５０２において、欠陥検査装置２からは画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥の位置座標、および欠陥の寸法情報がネットワーク２２または記録媒体等の入力手段２１を用いて読み込まれて記憶装置２３に記憶蓄積されている。
【００５２】
次に、ステップＳ５０３において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍについての欠陥の寸法情報に基づき、ステップＳ５０１で指定されたＮ個のアライメントブロックについて、各々のアライメントブロック内に含まれる欠陥をその寸法の大きな順番に並び替え、ステップ５０４で指定欠陥寸法Ｄに最も近い欠陥寸法を持つ欠陥をＫ個選択し、選択した順を該アライメントブロック内におけるアライメント順ｋとともにアライメントブロックｎにおけるｋ番目の欠陥座評点（ｘnｋ，ｙnｋ）として記憶装置２３に登録する。
そして、被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にロードする。
次に、ステップＳ５０５において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥を用いたアライメントの順番としてのアライメントブロック番号ｎをｎ＝１と指定し、ステップＳ５０６において、指定されたアライメントブロック内における欠陥のアライメントの順番としての欠陥番号ｋをｋ＝１と指定する。
【００５３】
次に、ステップＳ５０７において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶されたアライメントブロック順ｎ＝１、アライメント欠陥順ｋ＝１からその欠陥の位置座標を基に、ステージ制御郎１６を駆動制御することによって被対象基板上の（ｘnｋ，ｙnｋ）に位置する欠陥が電子検出器１２０で撮像できるように被対象基板１０を載置したステージ１１８を移動させて該欠陥の位置決めを行う。
次に、ステップＳ５０８において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶されたアライメントブロック順ｎ＝１、アライメント欠陥順ｋ＝１からその欠陥の寸法に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設定されたテーブルから選びだし、この選びだされた倍率になるように低倍率の検出系（１１２等）に切り替えたり、走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を拡大することによって低倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像を低倍率で撮像する。このように寸法の大きい欠陥を、低倍率の撮像視野内に位置付けすることが可能となって、該欠陥の位置座標（ｘnｋ，ｙnｋ）を画像自動収集装置３の座標系で検出することが可能となる。なお、走査型電子顕微鏡１０１の場合、Ａ／Ｄ変換器１１６におけるデジタル変換するサンプリング周期は、低倍率の撮像時でも、高倍率の撮像時も一定とする。このようにサンプリング周期を一定とすると、低倍率の場合、サンプリング間隔が広がり、解像度は高倍率に比べ落ちることになる。しかしながら、欠陥寸法に合わせて撮像倍率を決めているので、欠陥寸法に対しては同じ解像度を得ることができる。また必要なら、撮像倍率に応じてサンプリング周期を変えることも可能である。
【００５４】
即ち、ステップＳ５０８において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、メモリ部２４に設定されたアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥の欠陥寸法に対応する撮像倍率で撮像するように走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を制御することによって、電子検出器１２０によってアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥を、その欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像され、画像入力部１３に入力され、画像入力郡１３においてデジタル画像信号に変換し、更に暗レベル補正、電子線の揺らぎ補正、およびシェーデイング補正等を行い、きらに疑似ノイズ成分を消去するフィルタリング処理を行って画像記憶装置１４に記憶されることになる。このように、アライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥についての撮像は、画像自動収集装置３の座標系で行われるので、画像自動収集装置３の座標系でのアライメントを兼ね備えることになる。この時の撮像倍率は、アライメント用欠陥画像を撮像するためにメモリ部２４に対して設定記憶された低倍率である固定倍率または可変倍率（走査偏向器１１３等を制御することによって得られる。）を用いても良い。
【００５５】
次に、ステップＳ５０９において、全体制御郎（ホストコンピュータ）２０からの指令に基いて、例えば隣接するチップの同一場所の画像を参照画像として、メモリ部２４に設定されたアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥を、その欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率で撮像して画像入力装置１３に入力して画像記録装置（画像記憶装置）１４に記憶する。その結果、画像処理装置１５は、画像記録装置１４に記憶されたアライメントブロックＮ個に含まれる各Ｋ個の欠陥の欠陥画像と参照画像との欠陥を示す差画像を抽出し、この抽出された欠陥を示す差画像を例えば２値化画像信号に変換し、該変換された欠陥を示す２値化画像信号から例えば重心位置またはＸ方向およびＹ方向の中心位置を算出することによって画像内での欠陥の位置が検出されて全体制御部（ホストコンピュータ）２０に送信される。全体制御郡（ホストコンピュータ）２０は、画像処理装置１５から検出される画像内での欠陥の位置データを基に、位置モニタ用測長器で測定されるステージ１１８等の基準座標系（被対象基板１０がステージ１１８上に位置決めされて載置される関係で被対象基板１０上の基準座標系でもある。）に変換して被対象基板上の欠陥位置座標（Ｘnｋ，Ｙnｋ）を得て、記憶装置２３に記憶させることができる。
【００５６】
全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、ステップＳ５１１において、ｋがメモリ部２４に設定されたＫになるまで、及びステップＳ５１３において、ｎがメモリ部２４に設定されたＮになるまで、以上説明した処理を繰り返すよう指令を出して、（Ｎ×Ｋ）組の座標対［（ｘnｋ，ｙnｋ）、（Ｘnｋ，Ｙnｋ）］を得る。（ｘnｋ，ｙnｋ）は欠陥検査装置（外観検査装置）２の座標糸で検出された欠陥の位置、（Ｘnｋ，Ｙnｋ）は画像自動収集装置３の座標系で検出された欠陥の位置であり、このこつの座標の違いはすなわち、欠陥検査装置２と画像自動収集装置３の間にある座標系のずれである。そこで、ステップＳ５１４において全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、（Ｎ×Ｋ）組の座標対を用いて、このこつの座標系間の関係式を導出し、欠陥検査装置２の位置座標を画像自動収集装置３の位置座標に変換できるようにする。（ｘnｋ，ｙnｋ）→（Ｘnｋ，Ｙnｋ）の変換式は、第１の実施例で示した（数１）式で表わされる。全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、この［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を（Ｎ×Ｋ）組の座標対［（ｘnｋ，ｙnｋ）、（Ｘnｋ，Ｙnｋ）］から求めることが可能となる。求めかたとしては、（ｘnｋ，ｙnｋ）と（Ｘnｋ，Ｙnｋ）各々の重心位置からオフセット［Ｃ，Ｄ］を求めた後に、擬似逆行列を利用した最小自乗法により［Ａ，Ｂ］を求めれば良い。このように、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、（数１）式に基いて、画像自動収集装置３の位置座標（Ｘnｋ，Ｙnｋ）を算出するための欠陥検査装置２の位置座標（ｘnｋ，ｙnｋ）に対するずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を算出することができる。このように、ずれ補正係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を、全てのアライメントブロックＮに亘って被対象基板１０上において全領域に亘って均等に算出することができる。
【００５７】
次に、ステップＳ５１５において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数Ｍについてその撮像する順番を決定する。第１の実施例及び、第２の実施例では撮像順を欠陥の寸法順として説明したが、全ての欠陥を撮像するためのステージの合計の移動距離の観点からは最適である保証がない。このステージ移動距離を短くする（最も良いのは最小にする）という基準で欠陥の観察順を決定することにより、トータルの欠陥撮像時間を短縮できる利点がある。予め定まった位置にある平面上の複数の点を結ぶ最短の経路は、例えば伊里、腰塚「ｂｉｔ別冊、計算幾何学と地理情報処理」ｐｐ．ｌｌ０−１２１、共立出版（１９８６）に開示されている方法により求めることができる。従って、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、Ｍ個の欠陥について、記憶装置２３に記憶された欠陥検査装置２から得られた欠陥位置座標（ｘｎ，ｙｎ）に対して前述のようにステージ移動距離を最小の基準にしたがって欠陥を撮像する順番を決定し、並び替えた順番を画像自動収集装置３での画像収集順ｎとして記憶装置２３に設定登録する。なお、画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥数がＭであることから、画像自動収集装置３で撮像対象する欠陥数はＭとなる。
【００５８】
次に、ステップＳ５１６（Ｓ４１０）において、上記（数１）式で示した変換式を用いてずれ補正を行って画像自動収集装置３の座標系における被対象基板１０上の欠陥位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。そして、被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にロードする。
次に、ステップＳ５１７において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶蓄積された画像自動収集装置３に投入される被対象基板１０上における欠陥の画像収集順（この欠陥の画像収集順は、上記のように最短ルートで決定された観察順である。）ｎとしてｎ＝１を指定する。
次に、ステップＳ５１８（Ｓ４１１）において、全体制御郡（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥番号ｎ＝１からその欠陥の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を基に、ステージ制御部１６を駆動制御して被対象基板１０を載置したステージ１１８を移動させることによって、被対象基板上の（Ｘｎ、Ｙｎ）に位置する欠陥ｎが電子検出器１２０で撮像できるように欠陥ｎを光軸に位置決めを行う。
【００５９】
次に、ステップＳ５１９（Ｓ４１２）において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥番号ｎ＝１からその欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率を、メモリ部２４に設定されたテーブルから選びだし、この選びだされた倍率になるように低倍率の検出系（１２０等）に切り替えたり、走査偏向器１１３等（ステージ１１８の走査を組み合わせても良い。）による走査偏向量を拡大することによって観察倍率が得られるように制御し、その欠陥の画像を撮像する。
次に、ステップＳ５２０（Ｓ４１３）において、画像収集順に応じて次の欠陥（ｎ＝ｎ＋１）が指定され、ステップＳ５２１（Ｓ４１４）において被対象基板上に存在する全ての欠陥についての画像入力が終えたら、ステップＳ５２２（Ｓ４１５）において被対象基板１０を搬送装置８にてステージ１１８にからアンロードし、次の被対象基板の欠陥撮像に進む。このようにＭ個の欠陥についての撮像が最短ルートで実現でき、撮像時間を短縮することができる。
【００６０】
以上の説明では、メモリ部２４に記憶された欠陥寸法と撮像倍率との相関テーブルに基いて欠陥寸法（欠陥サイズ）に対応する欠陥抽出倍率で撮像すると記したが、例えばアライメント用の欠陥撮像時には固定された第１の撮像倍率を用い、それ以外の欠陥撮像時、即ちステップＳ５１９における欠陥撮像には固定された第２の撮像倍率を用いる。このとき前述のようにアライメント用の第１の撮像倍率にて撮像された欠陥を用いて、さらに詳細な位置ずれ補正が可能となり、ステップＳ５１９における欠陥撮像時に欠陥の位置出し精度（アライメント精度）を向上させることができ、その結果、位置出し後の欠陥の画像視野中心からのバラツキは小さくなり、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率で得られる視野より狭い視野、すなわち高い倍率で撮像することが可能となる。即ち、第２の撮像倍率を、第１の撮像倍率よりも高い倍率に設定することが可能となる。このように、第２の撮像倍率を第１の撮像倍率より高い倍率に設定することにより、より微細な欠陥も画像上において高解像度でもって捉えることが可能となり、より微細な欠陥の特徴量（サイズ、形状、表面の状態、濃淡値等）を正確に抽出することができると共にその欠陥の性質（カテゴリー）について詳細解析して分類することが可能となる。特に、第２の撮像倍率をできるかぎり高い倍率（例えば５００００倍（０．０２μｍを１ｍｍとしてデジタル画像信号として撮像できる。）〜３００００倍（０．０２μｍを０．６ｍｍとしてデジタル画像信号として撮像できる。）、それ以上。）にすれば、欠陥の特徴量をより正確に抽出することができると共にその欠陥の性質（カテゴリー）についてより詳細に解析して分類することが可能となる。
【００６１】
上記具体例では、撮像倍率を欠陥撮像の目的に応じ２段階で切り替える場合について説明したが、前述のように欠陥寸法（欠陥サイズ）に応じてクラス分けを行い、欠陥寸法のクラスに応じて撮像倍率を決定しても構わない。また、画像上で観察される欠陥の大きさを予め指定された画像サイズ（単位：画素）で撮像する撮像倍率を適用する方法をとっても構わない。
また、図６Ａと図６Ｂとは６０１と６０２とで接続されている。
次に、画像自動収集装置３が、欠陥検査装置２から取得される欠陥位置座標、被対象基板上の欠陥の個数、および欠陥の寸法を基に、より高い倍率で欠陥画像を取得する図８Ａ、および図８Ｂに示す動作フローの第４の実施例について、図６に示す第３の実施例と相違するところについて説明する。
【００６２】
まず、第１はステップＳ５０４ａにおいて被対象基板１０上に形成されたアライメント用のパターンを用いて検査装置２から送られてくる座標系を補正する点である。このアライメントパターンとは被検査基板１０上に形成される電子回路パターンと同様の製造プロセスを利用して作成されるものであり、その中心位置を確認容易とするために、円あるいは四角あるいは十字など対称性を持つ幾何学的な模様パターンで形成されたものである。異なる位置にあるアライメントパターンを少なくとも２個用いることにより、欠陥検査装置２におけるアライメントパターン（マーク）の位置座標（ｘ，ｙ）と画像自動収集装置３におけるアライメントパターンの位置座標（Ｘ，Ｙ）から、（数１）式を用いて、（ｘ，ｙ）→（Ｘ，Ｙ）へ変換するための座標変換係数［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ］を求めることが出き、（ｘ，ｙ）→（Ｘ，Ｙ）へ変換するための座標変換関数Ｇ：Ｇ（ｘ，ｙ）＝（Ｘ，Ｙ）を定めることができる。当然、欠陥検査装置２においてもアライメントパターンの位置座標（ｘ，ｙ）が検出され、画像自動収集装置３においてもアライメントパターンの位置座標（Ｘ，Ｙ）が検出されることになる。アライメントパターンの位置座標は、欠陥検査装置２と画像自動収集装置３とに共通する基準点となる。
【００６３】
第２は、ステップＳ５０７’において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶されたアライメントブロック順ｎ＝１、アライメント欠陥順ｋ＝１からその欠陥の位置座標を、ステップ５０４ａで導出した座標変換関数Ｇにより補正し、補正した位置座標Ｇ（ｘnｋ，ｙnｋ）を基に、ステージ制御部１６を駆動制御して被対象基板１０を載置したステージ１１８を移動させることによって被対象基板上のＧ（ｘnｋ，ｙnｋ）に位置する欠陥が電子検出器１２０で撮像できるように該欠陥の位置決めを行う点である。このように座標変換関数Ｇにより、アライメント用欠陥の位置出し精度（アライメント精度）を向上させることができ、その結果、位置出し後の欠陥の画像視野中心からのバラツキは小さくなり、確実なアライメントの実施が可能となる。
第３は、ステップＳ５１７’において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０が、Ｘ及びＹ各々に対するオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）を両者とも０として記憶装置２３に記憶蓄積する点である。
第４は、ステップＳ５１８’において、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、記憶装置２３に記憶された欠陥番号ｎ＝１から、隣接する前の点で求められたオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）で補正された欠陥の位置座標（Ｘｎ＋offsetｘ，Ｙｎ＋offsetｙ）を基に、ステージ制御部１６を駆動制御して被対象基板１０を載置したステージ１１８を移動させることによって被対象基板上の（Ｘｎ＋offsetｘ，Ｙｎ＋offsetｙ）に位置する欠陥ｎが電子検出器１２０で撮像できるように欠陥ｎを光軸に位置決めを行う点である。このように、欠陥の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を、後述するように隣接する前の点で求められたオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）で補正することによって、欠陥ｎを電子検出器１２０で撮像する視野内に高精度に位置決めすることが可能となる。
【００６４】
第５は、ステップＳ５１９ａにおいて、画像処理装置１５が、取得された欠陥画像信号から例えば参照画像信号を用いて、欠陥を示す差画像信号を算出し、この算出された差画像信号から欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）を検出する点である。
【００６５】
第６は、ステップＳ５１９ｂにおいて、ステップＳ５１９ａで算出した欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）とステップＳ５１６で補正関数を用いて算出した欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）との差分からそのオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）を算出する点である。このようにオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）は、ステップＳ５１９ａで算出した欠陥の位置（Ｘｎ’，Ｙｎ’）とステップＳ５１６で補正関数を用いて算出した欠陥の位置（Ｘｎ，Ｙｎ）との差分から算出することが可能となる。
第３、第４、第５、第６で述べたオフセット値（offsetｘ，offsetｙ）は、アライメントにより得られた座標補正関数Ｆで処理して得られる欠陥座標値と、実際に欠陥の画像を取得して、画像より得られた真の欠陥座標値とのずれを表す。順次観察しようとする欠陥と欠陥との間のステージ移動は、最小の考え方に基いているので、観察順に基づく隣接する２点の欠陥は比較的近傍に存在し、オフセット値も小さい値で示されることになり、ステップＳ５１９ａにおいて欠陥画像信号を取得し、ステップＳ５１９ｂにおいてオフセット値を算出することが可能となる。このため算出されたオフセット値を次の欠陥の位置決めのときに用いれば、より正確な欠陥の位置決めが可能となる。
以上説明した第１、第６の点以外は、図６に示す第３の実施例と同様な動作および処理となる。
【００６６】
また、図８Ａと図８Ｂとは、６０１’と６０２’とで接続されている。
なお、図６Ａに示す前半のステップＳ５０１〜Ｓ５１４の後に図８Ｂに示すステップＳ５１５〜Ｓ５２２を実行してもよく、また図８Ａに示すステップＳ５０１、Ｓ５１４の後に図６Ｂに示す後半のステップＳ５１５〜Ｓ５２２を実行してもよい。
【００６７】
以上、画像自動収集装置３において、画像の撮像倍率を欠陥寸法に応じて設定する実施例について説明したが、画像の撮像倍率は撮像対象となる被対象基板（ウェハ基板）上の部分に形成された回路パターンの種類に応じて決定しても構わない。半導体ウェハ等の被対象基板上の回路パターンは微細なものであり、画像倍率が下がるということはこれをデジタル画像で捉える場合、サンプリング周波数が下がることを意味する。よって、このサンプリング周波数が被対象基板上に形成される回路パターンの空間周波数の半分以下になると、エイリアシングにより本来被対象基板上に存在しない一種の干渉縞のようなパターンが重畳し、これにより欠陥観察に困難を生じる恐れがある。このため、回路パターンの空間周波数が高い部分では撮像倍率（欠陥抽出倍率、欠陥観察倍率）を高く、空間周波数に低い部分では撮像倍率（欠陥抽出倍率、欠陥観察倍率）を低く設定する必要がある。よって、被対象基板上の領域毎に画像の撮像倍率を規定し、上記のようなエイリアシングによるノイズパターン発生を防ぐことが可能となる。従って、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、投入される被対象基板１０上に部分領域毎に形成されている回路パターンの種類（空間周波数が高いか低いか）に関する設計情報を、予め、記録媒体等の入力手段２１またはネットワーク２２を用いてＣＡＤシステム（図示せず。）や製造ラインを管理している管理システム（図示せず。）から入力してメモリ部２４または記憶装置２３に記憶しておくことが必要となる。そして、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、予め、この回路パターンの種類に関する設計情報（空間周波数）を基に、被対象基板１０上の領域毎に最低の撮像倍率を求めてメモリ部２４に記憶させておくことによって、投入される被対象基板１０の領域ごとに対する撮像倍率（欠陥抽出倍率、欠陥観察倍率）が適切であるか否かの確認をすることができる。
【００６８】
即ち、全体制御部（ホストコンピュータ）２０は、欠陥検査装置２から検出されて記憶装置２３に記憶された欠陥の位置座標からその領域における最低の撮像倍率をメモリ部２４から引き出すことが可能となる。従って、全体制御部２０は、ステップＳ４０６およびステップＳ４１２、Ｓ４１２ａにおける欠陥寸法に対応する欠陥抽出倍率やステップＳ４０７ｃおよびステップＳ４１２ｄにおける欠陥観察倍率が、欠陥が存在する領域における最低の撮像倍率の条件を満たしているか否かを調べることができ、もし満たさない場合には、図５Ａ、および図５Ｂに示した欠陥サイズによりスキップするステップＳ４０７ｂ、Ｓ４１２ｃと同じステップにて、この欠陥の画像収集をスキップする。このように、全体制御部２０は、欠陥抽出倍率や欠陥観察倍率を、欠陥が存在する領域における最低の撮像倍率を満たして欠陥を撮像することによって欠陥の背景（回路パターン）からのノイズパターン発生を防止して忠実に欠陥を示すデジタル画像信号を取得でき、ずれ補正（アライメント）を正確に行うことができると共に、欠陥の特徴量や性質についての詳細解析の信頼度を向上させることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、欠陥検査装置との間に存在する座標系の違いを安定に補正することができるので、欠陥検査装置で検出された微細な欠陥についても短い検索時間で安定に捉えることができ、その結果、欠陥の特徴量（サイズ、形状、表面状態、濃淡値等）や性質（カテゴリー）について詳細解析できる高い撮像倍率（例えば１００００倍以上）で撮像された高分解能を有するデジタル画像信号を取得できる走査型電子顕微鏡による画像自動収集装置およびその方法を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像自動収集装置の半導体製造プロセスにける役割を説明するための図である。
【図２】本発明に係る画像自動収集装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る画像自動収集装置において画像自動収集処理する第１の実施例を示すフローチャート図である。
【図４Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像自動収集処理する第２の実施例の前半を示すフローチャート図である。
【図４Ｂ】本発明に係る画像自動収集装置において画像自動収集処理する第２の実施例の後半を示すフローチャート図である。
【図５】パラメータ設定例を示す図である。
【図６Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像自動収集処理する第３の実施例の前半を示すフローチャート図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す第３の実施例の後半を示すフローチャート図である。
【図７】被検査対象を区分的な領域に分割する実施例を示す図である。
【図８Ａ】本発明に係る画像自動収集装置において画像自動収集処理する第４の実施例の前半を示すフローチャート図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す第４の実施例の後半を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…プローブ検査、２…欠陥検査装置（外観検査装置）、３…画像自動収集装置、４…外観検査結果、５…欠陥画像、６…不良モード別の発生頻度を示す画面、７…品質管理システム、８…搬送装置、１０…被対象基板、１３…画像入力装置（画像入力部）、１４…画像記録装置（画像記憶装置、画像記憶部）、１５…画像処理装置、１６…ステージ制御部、１７…搬送制御部、１８…モニタ、２０…全体制御部（ホストコンピュータ）、２１…キーボード・マウス等の入力手段、２２…ネットワーク、２４…メモリ部、２５…バス、１０１…走査型電子顕微鏡、１１１…電子銃、１１２…収束レンズ（コンデンサレンズ）、１１３…走査偏向器、１１４…対物レンズ、１１５…グランド電極、１１７…リターディング電極、１１８…ステージ、１２０…電子検出器、１２１…アンプ、１３１…Ａ／Ｄ変換器、１３２…前処理回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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