(57)【要約】【課題】走査方法をフレキシブルに設定することが可能なＳＥＭ式外観検査装置およびその画像信号処理方法を提供する。【解決手段】本発明のＳＥＭ式外観検査装置では、複数の走査を１つの単位の走査として取り扱う走査セット１０１の概念を利用する。走査セット１０１は、複数の走査を、例えば、走査ライン数「４」、走査ライン間の距離「２」で定義する。走査セット１０１の情報が定められると、ＳＥＭ式外観検査装置の走査制御部は、その走査セット１０１の情報に基づき、基準位置アドレスの走査ラインから走査ライン間距離「２」ごとに走査ライン数「４」本の走査ラインの走査を行う走査制御を行う。さらに、その走査セット１０１で定められた走査が終わったときには、走査制御部は、基準位置アドレスを１つずつインクリメントしながら、同様の走査セット１０１による走査制御を続けて行う。【選択図】図３
2011003480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線の走査を制御する走査制御部と、基板表面を前記電子線で走査することによって取得される基板表面の画像信号を処理する画像信号処理部と、を備え、前記画像信号処理部で処理された画像信号に基づき、前記基板表面の外観上の欠陥を検査するＳＥＭ式外観検査装置であって、
前記走査制御部は、
走査すべき走査ライン数とその走査ライン間距離とにより定められた複数の走査からなる走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記走査セットの情報で定められた走査ライン間距離ごとに、前記走査セットの情報で定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う制御を行う第１の走査セット走査制御処理と、
前記所定の初期位置のアドレスを１つずつインクリメントしながら、前記第１の走査セット走査制御処理を繰り返して行う第２の走査セット走査制御処理と、
を実行すること
を特徴とするＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項２】
前記画像信号処理部は、
同じアドレスの走査ラインの走査で取得された画像信号を互いに加算して平均する処理を行うこと
を特徴とする請求項１に記載のＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項３】
前記画像信号処理部は、
前記取得された画像信号を一時記憶する画像メモリと、その画像メモリをアクセスするアドレスを制御するアドレス制御部と、を含んで構成され、
前記アドレス制御部は、
前記画像メモリをアクセスするためのアドレスを、そのとき走査した走査ラインが含まれる走査セットの初期位置のアドレスと、その走査ラインの走査セット内における相対アドレスと、に基づき生成すること
を特徴とする請求項２に記載のＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項４】
前記アドレス制御部は、
前記走査セットで定められた走査ライン数とその走査ライン間距離に基づき得られる前記走査セット内における各走査ラインの前記初期位置からの相対アドレスを記憶した走査セットメモリを備え、
前記走査した走査ラインの走査セット内における相対アドレスを、前記走査セットメモリを読み出して取得すること
を特徴とする請求項３に記載のＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項５】
前記走査制御部は、
前記走査セットで定められる走査に対して、往方向および復方向の少なくとも一方の方向の走査が画像信号を取得する走査であるように走査を制御すること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項６】
前記走査セットで定められる走査に対して、往方向および復方向の一方の方向の走査が画像信号を取得する走査であり、他方の方向の走査がプリチャージまたはディスチャージの走査であるように走査を制御すること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項７】
電子線の走査を制御する走査制御部と、基板表面を前記電子線で走査することによって取得される基板表面の画像信号を処理する画像信号処理部と、を備え、前記画像信号処理部で処理された画像信号に基づき、前記基板表面の外観上の欠陥を検査するＳＥＭ式外観検査装置における画像信号処理方法であって、
前記走査制御部が、
走査すべき走査ライン数とその走査ライン間距離とにより定められた複数の走査からなる走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記走査セットの情報で定められた走査ライン間距離ごとに、前記走査セットの情報で定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う制御を行う第１の走査セット走査制御処理と、
前記所定の初期位置のアドレスを１つずつインクリメントしながら、前記第１の走査セット走査制御処理を繰り返して行う第２の走査セット走査制御処理と、
を実行するとき、
前記画像信号処理部が、
同じアドレスの走査ラインの走査で取得される画像信号を互いに加算して平均する処理を行うこと
を特徴とするＳＥＭ式外観検査装置における画像信号処理方法。
【請求項８】
前記画像信号処理部は、
前記取得された画像信号を一時記憶する画像メモリを含んで構成され、
前記画像メモリをアクセスするためのアドレスを、そのとき走査した走査ラインが含まれる走査セットの初期位置のアドレスと、その走査ラインの走査セット内における相対アドレスと、に基づき生成すること
を特徴とする請求項７に記載のＳＥＭ式外観検査装置における画像信号処理方法。
【請求項９】
前記画像信号処理部は、
前記走査セットで定められた走査ライン数とその走査ライン間距離に基づき得られる前記走査セット内における各走査ラインの前記初期位置からの相対アドレスを記憶した走査セットメモリを備え、
前記走査した走査ラインの走査セット内における相対アドレスを、前記走査セットメモリを読み出して取得すること
を特徴とする請求項８に記載のＳＥＭ式外観検査装置における画像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなど微細パターンが形成された基板の表面欠陥の検査に好適なＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）式外観検査装置およびその画像信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細加工技術の進展に伴い、半導体ウェーハなどの基板の表面欠陥の検査にＳＥＭ式外観検査装置が活発に利用されるようになってきた。ＳＥＭ式外観検査装置では、検査対象の基板表面に電子線を照射し、発生する二次電子を検出して、その検出した二次電子量に基づき、基板の表面画像が生成される。その場合、検出される二次電子量が微小であるため、そのＳ／Ｎ（Signal to Noise Ratio）を向上させるために、通常、同じ箇所を多数回走査して、その検出値の平均がとられる。
【０００３】
また、ＳＥＭ式外観検査装置は、半導体ウェーハなど大量生産品の製造ラインで用いられるため、その検査においては、高スループット性が求められる。また、ＳＥＭ式外観検査装置では、電子線を被検査試料（半導体ウェーハなど）に照射するものであるため、被検査試料の表面の絶縁体部分には、電荷が蓄積されることがある。その場合には、電荷が放電される時間を待って、次の走査を行ったほうがコントラストのよい画像信号が得られる場合がある。
【０００４】
そこで、ＳＥＭを含め、ＳＥＭ式外観検査装置では、その画像信号の取得や処理については、従来から様々な工夫が施されている。例えば、特許文献１には、取得されたＳＥＭ画像信号を加算平均処理によりＳ／Ｎを向上させること、また、２次元空間上の近隣の画素との間でフィルタリング処理をして、画像の明りょう性を向上させること、などについての技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、ＳＥＭ式外観検査装置を対象としていないため、検査のスループットを向上させることについての考慮はされていない。また、画像信号の処理方法も固定的に定められたものであるため、それをＳＥＭ式外観検査装置に適用した場合、ユーザが工夫をして高スループットの走査方法を設定したり、被検査試料の帯電などに対応可能な走査方法を設定したりすることはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、高スループットの走査方法や、被検査試料への帯電などに対応可能な走査方法など、走査方法をフレキシブルに設定することが可能なＳＥＭ式外観検査装置およびその画像信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明では、複数の走査を１つの単位の走査として取り扱う走査セットの概念を利用する。走査セットは、複数の走査を走査ライン数と走査ライン間の距離とで定められる。そこで、この走査セットの情報が定められると、ＳＥＭ式外観検査装置の走査制御部は、その走査セットの情報に基づき、所定の初期位置のアドレスの走査ラインから前記定められた走査ライン間距離ごとに前記定められた走査ライン数の走査ラインの走査を行う走査制御を行う。さらに、その走査セットで定められた走査が終わったときには、前記所定の初期位置のアドレスを１つずつインクリメントしながら、同様の走査セットによる走査制御を行う。
【０００９】
このように、本発明では、ＳＥＭ式外観検査装置の走査制御部は、走査セットに従った走査制御を実行するので、ユーザは、走査セットで定める情報により、ＳＥＭ式外観検査装置に対して様々な走査方法を設定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走査方法をフレキシブルに設定することが可能なＳＥＭ式外観検査装置およびその画像信号処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置の構成の例を示した図。
【図２】二次電子検出部に含まれる画像信号処理部の構成の例を示した図。
【図３】走査セットの例を模式的に示した図。
【図４】加算コントローラに含まれて、画像メモリアクセスのためのメモリアドレスを生成する画像メモリアドレス制御部の構成の例を示した図。
【図５】各走査セットの構成に応じて、走査セットメモリに格納されているデータの例を示した図。
【図６】本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置による基本走査方法の例を示した図。
【図７】基本走査方法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。
【図８】本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置によるプリチャージ付き加算走査法の例を示した図。
【図９】プリチャージ付き加算走査法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。
【図１０】本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置による多重ライン加算走査法の例を示した図。
【図１１】多重ライン加算走査法における画像信号処理部の動作を表したフローチャートの例を示した図。
【図１２】本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置におけるＧＵＩ操作画面の例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
＜１．ＳＥＭ式外観検査装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置の構成の例を示した図である。図１に示すように、ＳＥＭ式外観検査装置１は、真空ポンプ（図示せず）により室内が真空排気される検査室２と、検査室２内に被検査試料９を搬送するための予備室（図示せず）と、を備えている。この予備室は、通常、検査室２から独立して真空排気できるように構成されている。また、ＳＥＭ式外観検査装置１は、検査室２および予備室の他に、画像処理部５、制御部６、二次電子検出部７、補正制御部４３などを含んで構成されている。
【００１４】
検査室２の内部は、大別して、電子光学系３、試料室８、光学顕微鏡部４から構成されている。電子光学系３は、電子銃１０、電子線の引き出し電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング偏向器１３、走査偏向器１５、絞り１４、対物レンズ１６、反射板１７、ＥｘＢ偏向器１８を含んで構成されている。なお、二次電子検出部７のうち二次電子検出器２０は、検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置された二次電子検出部７内のプリアンプ２１で増幅され、画像信号処理部２２内のＡＤ（Analog to Digital）変換器２００（図２参照）でデジタルデータに変換される。
【００１５】
試料室８は、試料台３０、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２、位置モニタ用測長器３４、被検査試料高さ測定器３５を含んで構成されている。光学顕微鏡部４は、検査室２の室内における電子光学系３の近傍であって、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に設けられている。このとき、電子光学系３と光学顕微鏡部４との間の距離は、既知であり、Ｘステージ３１またはＹステージ３２が電子光学系３と光学顕微鏡部４の間の既知の距離を往復移動することができるように校正されている。光学顕微鏡部４は、光源４０、光学レンズ４１、ＣＣＤカメラ４２を含んで構成されている。
【００１６】
画像処理部５は、第一画像記憶部４６、第二画像記憶部４７、演算部４８、欠陥判定部４９を含んで構成されている。二次電子検出部７を介して取得された電子線画像、または、ＣＣＤカメラ４２を介して取得された光学画像は、モニタ５０に表示される。
【００１７】
制御部６は、ＳＥＭ式外観検査装置１の動作全体を制御し、装置各部から様々な動作状態を示す情報を取得するとともに、装置各部に対して、種々の動作条件情報や動作命令を出力する。ここで、制御部６の記憶装置には、電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出部７の信号取り込みタイミング、試料台移動速度などの動作条件をあらかじめ設定した情報が記憶されており、制御部６は、目的に応じてその動作条件を適宜選択したり、任意に変更したりすることができる。また、制御部６は、補正制御部４３を介して、位置モニタ用測長器３４、被検査試料高さ測定器３５からの信号によって位置や高さのずれをモニタし、その結果により補正信号を生成し、電子線１９が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源４５や走査信号発生器４４に補正信号を送る。
【００１８】
なお、図示を省略しているが、制御部６は、オペレータが動作条件情報を設定したり、動作命令を入力したりするための入力装置や表示装置などからなるユーザインタフェースを備えている。その場合、そのユーザインタフェースは、画像処理部５に設けられたモニタ５０を兼用する形態であってもよい。
【００１９】
ＳＥＭ式外観検査装置１は、被検査試料９の画像を取得するためには、細く絞った電子線１９を被検査試料９に照射し、二次電子５１を発生させ、これらを電子線１９の走査およびＸステージ３１、Ｙステージ３２の移動と同期して検出することで、被検査試料９の走査画像を得る。
【００２０】
一般に、ＳＥＭ式外観検査装置１は、量産される半導体デバイスの製造工程で用いられることが想定されているので、検査速度が速いことが必須の性能条件である。従って、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１では、通常のＳＥＭのようにｐＡオーダの電流の電子線１９を低速で走査するようなことをせず、また、多数回走査して各々の画像を重ね合せするようなこともしない。本実施形態では、被検査試料９の絶縁材料への帯電を抑制するために、電子線１９の走査を高速で一回または数回程度行うようにし、また、Ｓ／Ｎ確保のために、電子線１９の電流を、従来方式のＳＥＭに比べて約１０００倍以上の大電流（例えば、１００ｎＡ）に設定する。
【００２１】
電子銃１０には、拡散補給型の熱電界放出電子源が使用されている。この電子銃１０を用いることにより、従来の、例えば、タングステン・フィラメント電子源や、冷電界放出型電子源に比べて安定した電子線電流を確保することができる。そのため、明るさ変動の少ない電子線画像が得られる。また、この電子銃１０により電子線電流を大きく設定することができるため、後記するような高速検査を実現できる。電子線１９は、電子銃１０と引き出し電極１１との間に電圧を印加することで、電子銃１０から引き出される。
【００２２】
電子線１９の加速は、電子銃１０に高電圧の負の電位を印加することでなされる。これにより、電子線１９は、その電位に相当するエネルギーで試料台３０の方向に進み、コンデンサレンズ１２で収束され、さらに対物レンズ１６によって細く絞られて試料台３０の上のＸステージ３１、Ｙステージ３２の上に搭載された被検査試料９に照射される。被検査試料９としては半導体ウェーハ、チップ（ダイ）、液晶基板、マスクなどの微細回路パターンを有する基板などである。
【００２３】
ブランキング偏向器１３には、走査信号およびブランキング信号を発生する走査信号発生器４４が接続され、電子線１９をブランキングする必要があるときには、ブランキング偏向器１３は、電子線１９を偏向させ、電子線１９が絞り１４を通過しないように制御する。また、対物レンズ１６には、対物レンズ電源４５が接続される。また、対物レンズ電源４５からの信号により電子線１９の絞り量が調整される。
【００２４】
被検査試料９には、高圧電源３６により負の電圧を印加できるようにされている。この高圧電源３６の電圧を調節することにより、電子線１９を減速し、電子銃１０の電位を変えずに被検査試料９への電子線照射エネルギーを最適な値に調節することができる。
【００２５】
被検査試料９上に電子線１９を照射することによって発生した二次電子５１は、被検査試料９に印加された負の電圧により加速される。被検査試料９の上方に、電界と磁界の両方によって電子線１９の軌道へは影響を与えずに二次電子の軌道を曲げるためのＥｘＢ偏向器１８が配置され、これにより加速された二次電子５１は所定の方向へ偏向される。ＥｘＢ偏向器１８にかける電界と磁界の強度により、この偏向量を調整することができる。また、この電界と磁界は、被検査試料９に印加した負の電圧に連動させて可変させることができる。
【００２６】
ＥｘＢ偏向器１８により偏向された二次電子５１は、所定の条件で反射板１７に衝突する。この反射板１７は円錐形状をしており、被検査試料９に照射する電子線１９をシールドするシールドパイプの機能も有している。この反射板１７に加速された二次電子５１が衝突すると、反射板１７からは数ｅＶから５０ｅＶのエネルギーを持つ第二の二次電子５２が発生する。
【００２７】
二次電子検出部７は、真空排気された検査室２内に設けられた二次電子検出器２０、検査室２の外に設けられたプリアンプ２１、画像信号処理部２２、高圧電源２６、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８、逆バイアス電源２９が設けられて構成されている。二次電子検出部７のうち、プリアンプ２１、画像信号処理部２２、プリアンプ駆動電源２７、ＡＤ変換器駆動電源２８は、高圧電源２６により正の電位にフローティングされている。
【００２８】
二次電子検出部７のうち、二次電子検出器２０は、検査室２内の対物レンズ１６の上方に配置されている。反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２は、逆バイアス電源２９の正の電位によって生成された吸引電界により二次電子検出器２０へ導かれる。
【００２９】
二次電子検出器２０は、二次電子５１が反射板１７に衝突して発生した第二の二次電子５２を、電子線１９の走査のタイミングと連動して検出するように構成されている。走査タイミングと第二の二次電子５２検出との連動は、走査タイミングを制御する補正制御部４３からの同期信号５３によって行われる。二次電子検出器２０の出力信号は、検査室２の外に設置されたプリアンプ２１で増幅され、画像信号処理部２２に含まれるＡＤ変換器２００（図２参照）によりデジタルデータに変換される。
【００３０】
画像信号処理部２２は、ＡＤ変換器２００（図２参照）を含んで構成され、二次電子検出器２０からの出力信号をプリアンプ２１によって増幅し、ＡＤ変換器２００によりデジタル変換し、デジタル変換した信号（画像信号）を、例えば、１走査分のごとに加算平均化などの処理を施し、光変換部２３、光伝送路２４、電気変換部２５を介して、画像処理部５へ伝送する。なお、画像信号処理部２２の構成および機能については、別途、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
本実施形態のＳＥＭ式外観検査装置１では、Ｘステージ３１、Ｙステージ３２上に搭載された被検査試料９を走査する電子線１９の走査方法として、検査実行時にＸステージ３１、Ｙステージ３２を静止させて電子線１９を被検査試料９に対して二次元（例えばｘ、ｙ方向）に走査する方法と、検査実行時にＹステージ３２（Ｘステージ３１とともに）をｙ方向に連続して一定速度で移動させて電子線１９をｘ方向に直線的に走査する方法と、のいずれかを選択可能なように構成する。
【００３２】
前者の走査方法の場合、制御部６で入力された往路走査および復路走査の走査ラインを指示するコマンドが補正制御部４３へ送られると、この指示コマンドに基づき走査信号発生器４４から走査偏向器１５に走査信号が送られ、ｘ方向およびｙ方向の偏向電圧ＶｘおよびＶｙが制御される。これにより電子線のｘ，ｙ方向の偏向量が調整され、被検査試料９上を走査する電子線の走査ライン（ｘ，ｙ方向の二次元）や走査速度を制御することができる。ある特定の比較的狭い領域を検査する場合には、被検査試料９を静止させて検査する本方法が有利である。
【００３３】
また、後者の走査方法の場合、制御部６で入力された走査ラインの指示コマンドが補正制御部４３へ送られると、この指示コマンドに基づき走査信号発生器４４から走査偏向器１５に走査信号が送られ、ｘ方向の偏向電圧Ｖｘが制御されるとともに、補正制御部４３から位置制御器（図示せず）に位置制御信号が送られ、この信号に基づきＹステージ３２の位置が制御される。これにより被検査試料９上を走査する電子線の走査ライン（ｘ、ｙ方向の二次元）や走査速度を制御することができる。比較的広い領域を検査するときは、被検査試料９を連続的に一定速度で移動させて検査する本方法が有効である。
【００３４】
Ｘステージ３１およびＹステージ３２の位置をモニタする位置モニタ用測長器３４として、ここでは、レーザ干渉測長計が用いられている。レーザ干渉測長計は、Ｘステージ３１およびＹステージ３２の位置を実時間でモニタすることができ、その測長結果を制御部６へ転送することができる。また、Ｘステージ３１およびＹステージ３２を駆動するモータ（図示省略）の回転数などのデータを取得して、各々の駆動部から制御部６に転送されるように構成されている。
【００３５】
従って、制御部６は、これらのデータに基いて電子線１９が照射されている領域や位置を正確に把握することができ、必要に応じて実時間で電子線１９の照射位置の位置ずれを補正制御部４３で補正することができる。また、被検査試料９ごとに、電子線１９を照射した領域を記憶装置に記憶することができる。
【００３６】
被検査試料高さ測定器３５は、光学式測定器、例えば、レーザ干渉測定器や反射光の位置で変化を測定する反射光式測定器が使用され、Ｘステージ３１およびＹステージ３２上に搭載された被検査試料９の高さを実時間で測定できるように構成されている。本実施形態では、スリットを通過した細長い白色光を透明な窓越しに被検査試料９に照射し、反射光の位置を位置検出モニタにて検出し、位置の変動から高さの変化量を算出する方式を用いている。この光学式高さ測定器３５の測定データに基いて、対物レンズ１６の焦点距離がダイナミックに補正され、常に被検査領域に焦点が合った電子線１９を照射できるようにされている。また、被検査試料９の反りや高さ歪みを電子線照射前に予め測定しておき、そのデータをもとに対物レンズ１６の被検査領域毎の補正条件を設定するように構成することも可能である。
【００３７】
画像処理部５は、第一画像記憶部４６、第二画像記憶部４７、演算部４８、欠陥判定部４９、モニタ５０などを含んで構成されている。画像信号処理部２２から光変換部２３、光伝送路２４および電気変換部２５を介して送信される画像信号は、第一画像記憶部４６または第二画像記憶部４７に記憶される。
【００３８】
演算部４８は、第一画像記憶部４６に記憶された画像信号と第二画像記憶部４７に記憶された画像信号との位置合せ、信号レベルの規格化、ノイズ信号を除去するための各種画像処理を施し、双方の画像信号を比較演算する。欠陥判定部４９は、演算部４８にて比較演算された差画像信号の絶対値を所定のしきい値と比較し、所定のしきい値よりも差画像信号レベルが大きい場合に、その画素を欠陥候補と判定し、モニタ５０に、その位置や欠陥数などを表示する。なお、画像処理部５の構成および機能は、従来の一般的なＳＥＭ式外観検査装置に含まれる画像処理部の構成および機能と同様の構成であってもよい。
【００３９】
＜２．画像信号処理部の構成および機能＞
続いて、図２を用いて、複数の検査ラインを走査する動作をユニット化した多重走査を実現するための画像信号処理部２２の詳細な構成および機能について説明する。なお、検査ラインとは、電子線１９の１回の走査により被検査試料９表面上に描かれる電子線照射の軌跡線（走査ライン）のことをいう。
【００４０】
図２は、二次電子検出部７に含まれる画像信号処理部２２の構成の例を示した図である。図２に示すように、画像信号処理部２２は、ＡＤ変換器２００、同期回路２０１、レート変換部２０２、加算平均部２０９、ＰＳ（Parallel to Serial）変換部２０３、画像メモリ２０６、制御レジスタ２０７を含んで構成される。
【００４１】
ＡＤ変換器２００は、電子線１９によって走査された被検査試料９の検査ライン上の材質や形状に依存して得られる信号、すなわち、二次電子検出器２０により検出され、プリアンプ２１で増幅された信号（アナログ信号）を、デジタル信号（デジタル画像信号２１０）に変換する。本実施形態では、検査ラインには、例えば、上から順に識別番号（アドレスという）が付されているとする。
【００４２】
同期回路２０１は、ＡＤ変換器２００から出力されるデジタル画像信号２１０と、補正制御部４３から入力される同期信号２１１（図１の同期信号５３に相当）と、のタイミング調整を行う。ここでは、制御レジスタ２０７で指定される遅延量信号２１２に基づき、シフトレジスタを利用してクロック単位で両者の信号を同期化させる。
【００４３】
レート変換部２０２は、ＡＤ変換器２００のサンプリングレートを、加算平均部２０９で加算や除算（平均処理）を行うクロックグレートに変換する。ここでは、加算平均を行う加算回数は、制御レジスタ２０７からのレート選択信号２１３によって指定される。例えば、８００ＭＨｚでサンプリングしたデジタル画像信号２１０に対し、レート選択信号２１３により、２回加算して平均することが指定された場合には、実質的なデジタル画像信号のサンプリングレートは、４００ＭＨｚとなる。従って、加算平均後、有効なデジタル画像信号のデータ量は１／２となる。
【００４４】
加算平均部２０９は、被検査試料９の同じアドレスの検査ラインを複数回走査してそれぞれ取得されるデジタル画像信号２１０を加算し、平均する処理を行う。ここで、加算平均部２０９は、加算部２０４、シフトレジスタ２０５、加算コントローラ２０８を含んで構成される。
【００４５】
加算部２０４は、制御レジスタ２０７によってあらかじめ指定された回数だけ走査して取得された同じアドレスの検査ラインで同じ画素位置のデジタル画像信号２１０を加算する。ここで、加算部２０４の動作は、多重走査によるデジタル画像信号２１０の加算平均をサポートするものである。
【００４６】
すなわち、加算部２０４は、ＡＤ変換器２００から出力され、同期回路２０１およびレート変換部２０２を経由して供給されたデジタル画像信号２１０を受信したときには、そのデジタル画像信号２１０が当該検査ラインに対して初回の走査で得られたものであるか否を判定し、初回の走査で得られたものである場合には、デジタル画像信号２１０のデータを当該検査ラインのアドレスおよび画素位置に対応付けられたアドレスの画像メモリ２０６に退避する（格納する）。
【００４７】
また、そのデジタル画像信号２１０が２回目以降の走査で得られたものである場合には、画像メモリ２０６から当該アドレスの検査ラインで同じ画素位置のデジタル画像信号のデータ２１５を読み戻して、その読み戻したデータ２１５に、今回の走査で取得されたデジタル画像信号２１０のデータを加算する。そして、その加算回数があらかじめ指定された回数に達していない場合には、加算結果２１４を、検査ラインのアドレスおよび画素位置に対応付けられたアドレスの画像メモリ２０６に退避する。一方、加算回数があらかじめ指定された回数に到達した場合には、加算結果２１８をシフトレジスタ２０５へ転送する。また、そのときには、前記の読み戻されたデジタル画像信号のデータ２１５が退避されていたアドレス位置の画像メモリ２０６をゼロクリアして、そのメモリ領域を解放する。
【００４８】
シフトレジスタ２０５は、平均を求めるための除算器として機能する。ただし、シフトレジスタ２０５による除算は、その除数が２，４，８・・・など２のべき乗である場合に限って可能である。従って、本実施形態では、加算部２０４でデジタル画像信号２１０を加算する加算回数は、２のべき乗に限定される。なお、その場合のシフトレジスタ２０５による除算は、単なるシフト動作により除算結果を得ることができるので、高速処理が可能であり、しかも、簡単な回路で除算ができるというメリットがある。
【００４９】
加算コントローラ２０８は、制御レジスタ２０７から走査条件データ２２０の提供を受けて、その走査条件データ２２０に基づき、加算部２０４に対して、加算回数を含めた加算制御信号２１７を出力する。また、加算コントローラ２０８は、画像メモリ２０６に対して、加算結果２１４を格納するためのメモリアドレスを生成し、読み出し／書き込み制御信号を含めた画像メモリアクセス信号２１６を出力する。加算コントローラ２０８は、さらに、シフトレジスタ２０５に対して、除算用のビットシフト量２２１を出力するとともに、制御レジスタ２０７に対して、エラーステータスを含んだ自身の動作状態を表すステータス信号２１９を出力する。
【００５０】
ＰＳ変換部２０３は、シフトレジスタ２０５による除算によって得られたデジタル画像信号２１０の加算平均値のパラレルデータ２２２をシリアルデータ２２３に変換し、光変換部２３へ出力する。なお、このシリアル変換に際しては、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）などのエラーチェック符号が付加される。
【００５１】
画像メモリ２０６は、デジタル画像信号２１０の加算平均を算出するとき、その加算値を退避しておくために用いられる。なお、同じアドレスの検査ラインを単に複数回走査するような簡単な走査方法である場合には、画像メモリ２０６には、１検査ラインの画素数分のメモリが準備されていればよいが、本実施形態では、後記するように、複数検査ラインの走査を１つの単位とした多重走査が行われるので、その多重走査の方法に応じて、複数の検査ライン分の画素数のメモリが必要となる。なお、画像メモリ２０６の記憶容量が大きければ大きいほど、多重走査の方法の自由度が大きくなる。
【００５２】
制御レジスタ２０７は、制御部６から送信された制御データ２２４を受信して、保持するとともに、画像信号処理部２２内の動作を制御する。制御データ２２４には、走査の具体的な方法を定める走査条件データが含まれ、その中には、後記する走査セットで定義される走査回数や走査ピッチ距離などのデータが含まれる。さらに、制御データ２２４には、プリアンプ２１など二次電子検出部７を構成する他のブロックを制御するためのデータも含まれている。また、制御レジスタ２０７は、画像信号処理部２２内の動作状態を制御部６に対して表示するステータスデータ２２５を有している。
【００５３】
＜３．複数の検査ライン走査のユニット化＞
続いて、図３〜図５を用いて、検査ラインを多重走査するとき、一連の複数の検査ラインの走査を、１つの走査単位としてユニット化する「走査セット」の概念について説明する。
【００５４】
図３は、走査セットの例を模式的に示した図である。図３には、走査多重度が「４」で、走査距離が「２」である走査セットの例が示されている。図３において、横方向の矢印は、検査ラインを表し、実線の矩形で囲まれた４つの検査ラインの走査は、走査セット１０１を表している。ここで、矩形内の数字は、走査される検査ラインのアドレスを表している。
【００５５】
図３において、左端の走査セット１０１は、１，３，５，７のアドレスの検査ラインが上から順に走査されることを表し、その右隣の走査セット１０１は、２，４，６，８のアドレスの検査ラインが上から順に走査されることを表し、以下、同様である。このとき、検査ラインのアドレスが１つ跳びになっているのは、走査距離が「２」に指定されているためである。なお、走査距離は「２」に限定されるものではなく、「１」、「３」、「４」などであってもよい。
【００５６】
このような走査セット１０１の概念を用いて多重走査を行う場合には、走査セット１０１があたかも１つの検査ラインのように取り扱われるので、走査セット１０１内で定められた順での検査ラインの走査が優先される。従って、図３の例では、まず、左端の走査セット１０１内で、アドレスが１，３，５，７の検査ラインの走査が行われ、次に、その右隣の走査セット１０１内で、アドレスが２，４，６，８の検査ラインの走査が行われ、以下、同様の順で走査が行われる。
【００５７】
このとき、各走査セット１０１における最上部の検査ラインのアドレスは、基準位置アドレス１０２と呼ばれ、走査セット１０１内の検査ラインの走査が終わるたびに、１つずつインクリメントされる。従って、各検査ラインは、多くとも、走査多重度×走査距離で与えられる回数の走査が行われると、走査多重度回数の走査が行われることになる。ちなみに、図３の例では、アドレスが７の検査ラインは、２５回目の走査で４回走査されている。
【００５８】
なお、走査セット１０１を定めるための走査多重度や走査距離のデータは、制御部６に備えられた入力装置や表示装置を介して、ユーザによって設定される。その設定された走査セット１０１を定める情報（走査多重度や走査距離など）は、制御部６の記憶装置に記憶され、制御部６は、その走査セット１０１を定める情報に基づき、補正制御部４３などを介して、電子線１９の走査制御を実行する。また、走査セット１０１を定める情報は、画像信号処理部２２の制御レジスタ２０７（図２参照）にも設定される。
【００５９】
ところで、同じ検査ラインを多重走査する場合、各走査で得られる検査ラインのデジタル画像信号の加算平均を算出する必要があるが、その加算平均を算出するのは、図２に示した加算平均部２０９である。前記したように、加算平均部２０９は、所定の回数の加算が終了するまでは、その検査ラインのデジタル画像信号の加算値を画像メモリ２０６に退避しておく。従って、加算コントローラ２０８は、画像メモリ２０６を頻繁にアクセスすることになる。そこで、加算コントローラ２０８は、走査セット１０１を用いた多重走査に適した画像メモリ２０６のアドレス計算をする画像メモリアドレス制御部を備えている。
【００６０】
図４は、加算コントローラ２０８に含まれて、画像メモリ２０６アクセスのためのメモリアドレスを生成する画像メモリアドレス制御部の構成の例を示した図である。図４に示すように、画像メモリアドレス制御部２０８ａは、ポインタ制御部２２６、走査セットメモリ２２７、基準位置生成部２２８、アドレス生成部２２９などを含んで構成される。
【００６１】
アドレス生成部２２９は、画像メモリ２０６をアクセスするためのメモリアドレス２３４を生成する。なお、ここで生成されたメモリアドレス２３４は、加算コントローラ２０８内で別途生成される画像メモリ２０６の読み出し／書き込み制御信号を併せ纏めて、画像メモリアクセス信号２１６となる。
【００６２】
基準位置生成部２２８は、そのとき走査された検査ラインが含まれる走査セット１０１の基準位置アドレス１０２（図３参照）を生成し、アドレス生成部２２９へ供給する。また、走査セットメモリ２２７は、走査セット１０１内の各検査ラインに対する基準位置アドレス１０２からの相対アドレスを生成し、アドレス生成部２２９へ供給する。従って、アドレス生成部２２９は、基準位置アドレス１０２と、基準位置アドレス１０２からの相対アドレスとに基づき、そのとき走査中の検査ラインのアドレスを求め、その検査ラインのアドレスと画素位置とに基づき、画像メモリ２０６をアクセスするためのメモリアドレス２３４を生成することができる。
【００６３】
ここで、基準位置生成部２２８は、例えば、カウンタによって構成され、そのカウンタは、被検査試料９における検査対象領域が定められ、検査が開始されたときに初期化され、走査セット１０１が更新されたことを示す走査セット識別信号２３０が入力されるたびにインクリメントされる。なお、走査セット識別信号２３０は、走査セット１０１が変わるたびに、その走査セット１０１を識別する信号として変更される。
【００６４】
また、走査セットメモリ２２７には、各走査セット１０１の構成に応じた相対アドレスのデータが記憶されており、その相対アドレスのデータは、ポインタ制御部２２６によって選択される。このとき、ポインタ制御部２２６内に設けられたポインタは、走査セット識別信号２３０が入力されたとき、初期化（ゼロクリア）され、同期信号２１１が入力されたときインクリメントされる。
【００６５】
図５は、各走査セット１０１の構成に応じて、走査セットメモリ２２７に格納されているデータの例を示した図である。図５において、（ａ）は、走査多重度が「２」、走査距離が「２」の場合の例、（ｂ）は、走査多重度が「４」、走査距離が「３」の場合の例、（ｃ）は、走査多重度が「８」、走査距離が「４」の場合の例、（ｄ）は、走査多重度が「１６」、走査距離が「２」の場合の例である。
【００６６】
なお、図３に示した走査セット１０１の例の場合、走査多重度が「４」、走査距離が「２」であるから、走査セットメモリ２２７に格納されているデータは、図４（ｂ）で、そのデータを０，２，４，６としたものに相当する。
【００６７】
以上のように、本実施形態では、加算コントローラ２０８の中に画像メモリアドレス制御部２０８ａを設け、さらに、画像メモリアドレス制御部２０８ａの中に走査セットメモリ２２７を設けたことにより、走査セット１０１の構成が異なっても、走査セットメモリ２２７に格納されているデータを書き換えるだけで対応することが可能となった。従って、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１は、各種の走査方法にフレキシブルに対応することができる。
【００６８】
＜４．基本走査方法＞
以下、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１で実施される走査方法の具体例について説明する。図６は、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１による基本走査方法の例を示した図である。この基本走査方法は、従来から一般的に行われている走査方法に相当する。
【００６９】
図６（ａ）には、電子線１９が被検査試料９（図１参照）表面の検査ライン３００上を、上から順に所定のラインピッチ３０１で一定方向（往路方向）に走査する様子が示されている。また、図６（ｂ）には、走査時の走査偏向器１５の偏向電圧Ｖｘ，Ｖｙの時間推移、および、二次電子検出部７や走査信号発生器４４へ送出される同期信号の時間推移が示されている（ここでは、走査偏向器１５が静電偏向方式であることを想定している）。
【００７０】
ここで、図６（ａ）における各走査３０２〜３０５は、図６（ｂ）における時間区間３０２〜３０５の走査偏向器１５の動作に対応している。また、図６（ｂ）における同期信号は、二次電子検出器２０から出力される画像信号に対する水平同期信号（H-valid信号）であり、図１の同期信号５３に相当する。
【００７１】
また、図６（ｂ）では、Ｖｘ、Ｖｙは、試料ステージ（Ｘステージ３１およびＹステージ３２）を動かさない場合に、走査偏向器１５に印加するｘ、ｙ方向の偏向電圧の変化を示しているが、Ｖｙを一定として試料ステージをｙ方向に移動させてもよい（後記する他の走査方法におけるＶｙについても同様）。
【００７２】
また、この基本走査方法の例では、電子線１９をｘ方向に走査している間（Ｖｘが右上がりのランプ波形の間）は、ｙ方向の走査（移動）を行わない（Ｖｙを一定としている）としているが、それに限定されるものではない。例えば、試料ステージをｙ方向に移動しつつ電子線１９を±ｘ方向に走査させる形態であってもよい（後記する他の走査方法の例においても同様）。
【００７３】
図７は、基本走査方法における画像信号処理部２２の動作を表したフローチャートの例を示した図である。以下、画像信号処理部２２の動作を、図７および図２を参照しつつ説明する。
【００７４】
まず、同期回路２０１内のシフトレジスタを用いて、制御レジスタ２０７にあらかじめ設定された制御データに基づき、補正制御部４３から入力される同期信号２１１とＡＤ変換器２００から入力されるデジタル画像信号２１０との同期合わせを行う（ステップＳ１０）。
【００７５】
次に、レート変換部２０２は、制御レジスタ２０７にあらかじめ設定された制御データに基づき、ＡＤ変換器２００におけるサンプリングレートを、加算平均部２０９で加算する回数に応じて、加算平均部２０９で加算や除算を行うクロックレートに変換する（ステップＳ１１）。ただし、図６の基本走査方法の例では、加算平均部２０９における加算処理が行われないので、サンプリングレートの変換もとくには行われない。
【００７６】
次に、ＰＳ変換部２０３は、シフトレジスタ２０５によって得られる加算平均された（ただし、この例では加算平均されていない無処理の）デジタル画像信号２１０のパラレルデータを、シリアルデータに変換し（ステップＳ１２）、そのシリアルデータを光変換部２３へ送信する。光変換部２３は、受信したシリアルデータの電気信号を光信号に変換する（ステップＳ１３）。
【００７７】
＜４．プリチャージ付き加算走査法＞
図８は、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１によるプリチャージ付き加算走査法の例を示した図である。
【００７８】
図８（ａ）には、被検査試料９（図１参照）表面の検査ライン３００上を、上から順に所定のラインピッチ３０１で、復路方向（破線の矢印方向）の走査でプリチャージまたはディスチャージしながら、また、往路方向（実線の矢印方向）で二次電子検出器２０で画像信号を取得する検査走査を２回行う走査セット１０１が示されている。また、図８（ｂ）には、走査時の走査偏向器１５の偏向電圧Ｖｘ，Ｖｙの時間推移、および、二次電子検出部７や走査信号発生器４４へ送出される同期信号の時間推移が示されている。
【００７９】
ここで、図８（ａ）における復路走査３０２，３０３、往路走査３１０，３１１は、それぞれ、図８（ｂ）における時間区間３０２，３０３，３１０，３１１の走査偏向器１５の動作に対応している。また、同期信号は、二次電子検出器２０から出力される画像信号に対する水平同期信号（H-valid信号）であるので、復路走査３０２，３０３の時間区間では、ＯＮ状態にならない。
【００８０】
なお、図８（ａ）、（ｂ）において、復路走査３０２、３０３をチャージまたはディスチャージ走査とするのではなく、二次電子検出器２０で画像信号を取得する検査走査としてもよい。その場合には、同じ検査ラインの画像信号が４回取得されることになる。従って、図８（ｂ）の同期信号は、復路走査３０２，３０３の時間区間でも、ＯＮ状態となる。
【００８１】
図９は、図８に示したプリチャージ付き加算走査法における画像信号処理部２２の動作を表したフローチャートの例を示した図である。以下、画像信号処理部２２の動作を、図９および図２を参照しつつ説明する。
【００８２】
まず、同期回路２０１内のシフトレジスタを用いて、制御レジスタ２０７にあらかじめ設定された制御データに基づき、補正制御部４３から入力される同期信号２１１とＡＤ変換器２００から入力されるデジタル画像信号２１０との同期合わせを行う（ステップＳ２０）。
【００８３】
次に、レート変換部２０２は、制御レジスタ２０７にあらかじめ設定された制御データに基づき、ＡＤ変換器２００におけるサンプリングレートを、加算平均部２０９で加算する回数に応じて、加算平均部２０９で加算や除算を行うクロックレートに変換する（ステップＳ２１）。
【００８４】
次に、加算コントローラ２０８は、往路走査３１０、３１１により二次電子検出器２０から得られたデジタル画像信号２１０のデータを加算する（ステップＳ２２）。図８の例の場合、走査セット１０１は、走査多重度が「２」、走査距離が「０」となる。すなわち、同じアドレスの検査ラインのデジタル画像信号２１０のデータが２回連続して取得され、加算される。なお、その加算回数は、あらかじめ制御レジスタ２０７に設定されている。
【００８５】
次に、加算コントローラ２０８は、この加算処理を所定の回数（制御レジスタ２０７に設定されている回数）行ったか否かを判定し（ステップＳ２３）、所定の回数の加算を終えるまで加算を繰り返す（ステップＳ２３でＮｏ）。また、所定の回数の加算が行われた場合には（ステップＳ２３でＹｅｓ）、加算コントローラ２０８は、シフトレジスタ２０５により除算処理を行い（ステップＳ２４）、加算されたデジタル画像信号２１０のデータの平均値を取得する。
【００８６】
こうして取得されたデジタル画像信号のデータの平均値は、ＰＳ変換部２０３により、パラレルデータからシリアルデータに変換され（ステップＳ２４）、さらに、光変換部２３により、電気信号から光信号へ変換される（ステップＳ２５）。
【００８７】
なお、復路走査３０２、３０３も、二次電子検出器２０で画像信号を取得する検査走査とする場合には、走査セット１０１の走査多重度は、「４」となる。また、この場合には、アドレス生成部２２９（図４参照）は、往路走査３１０、３１１と復路走査３０２，３０３とでは、画像メモリ２０６に対する各画素位置のメモリアドレスを、それぞれ逆方向に計算する必要がある。
【００８８】
以上のように、プリチャージ付き加算走査法では、同じ検査ライン３００のデジタル画像信号のデータを複数回取得して平均するので、Ｓ／Ｎを向上させることができ、より高精度のデジタル画像信号を得ることができる。また、復路走査も二次電子検出器２０で画像信号を取得する検査走査とした場合には、電子線１９の振り戻しの無駄時間をなくすことができるので、高スループットの多重加算走査を実現することができる。
【００８９】
＜５．多重ライン加算走査法＞
図１０は、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１による多重ライン加算走査法の例を示した図である。多重ライン加算走査法は、前記した走査セット１０１（図３参照）の概念を最も有効に利用した走査方法である。
【００９０】
図１０（ａ）には、電子線１９が被検査試料９（図１参照）表面の検査ライン３００上を、走査多重度が「４」、走査距離が「１」の構成を有する走査セット３１５に基づき、走査する様子が示されている。また、この走査セット３１５では、往路走査（実線の矢印方向の走査）だけでなく、復路走査（破線の矢印方向の走査）も、二次電子検出器２０で画像信号を取得する検査走査であるとしている。
【００９１】
また、図１０（ａ）において、走査が行われる順番は、矢印（１）、（２）、（３）、・・・で示される通りであるが、図１０（ｂ）は、その走査順を、図３と同様に、走査セット３１５ごとに纏めて示したものである。この図から、この操作方法は、往路走査と復路走査を交互に繰り返す走査を、ラインピッチを１つずつ４回進める１組の走査セット３１５を、ラインピッチ方向（図ではｙ方向）に１つずつずらして繰り返していく走査方法であることが分かる。
【００９２】
なお、図１０（ｂ）では、縦軸の下方に向かって走査セット３１５内での検査ラインを走査する方法と順序が示され、また、横軸の右方に向かって走査セット３１５が実行される時間推移が示されている。従って、図１０（ｂ）からは、上から４番目の検査ライン３１４は、１３回目の往路走査で画像信号を取得する検査走査を４回したことが分かる。こうして同じ検査ライン３１４の走査で得られるデジタル画像の信号は、互いに加算され、平均される。
【００９３】
また、図１０（ｃ）には、走査時の走査偏向器１５の偏向電圧Ｖｘ，Ｖｙの時間推移、および、二次電子検出部７（図１参照）や走査信号発生器４４へ送出される同期信号５３の時間推移が示されている。
【００９４】
以上のような多重ライン加算走査法では、同じ検査ラインが連続して走査されることはなく、例えば、図１０の例では、各検査ラインは、１．５往復走査分の時間、走査されない時間が確保される。すなわち、同じ検査ラインは、一定のインターバルをおいて走査される。同じ検査ラインが、連続してではなく、一定のインターバルをおいて走査されると、ウェーハの種類、ウェーハの処理工程（走査環境）によっては、被検査試料９表面への帯電制御効率が著しく向上する場合があり、その場合には、高精度、高コントラストの画像取得が可能になり、その結果、表面欠陥の検出性能が向上する。
【００９５】
図１１は、図１０に示した多重ライン加算走査法における画像信号処理部２２の動作を表したフローチャートの例を示した図である。なお、多重ライン加算走査法における画像信号処理部２２の動作は、図９に示した画像信号処理部２２の動作と実質的には同じであるので、ここでは、図９の加算処理（ステップＳ２２）から除算処理（ステップＳ２４）までの処理部分を、多重ライン加算走査法に適合させて詳しく説明する。
【００９６】
加算コントローラ２０８は、同期信号２１１と同じ経路で送られてくる走査セット識別信号２３０（図４参照）に基づき、走査セット３１５の開始タイミングを知ることができる。そこで、加算コントローラ２０８は、当該走査が走査セット３１５における１回目の走査であるか否かを判定し、１回目の走査であった場合には（ステップＳ３０でＹｅｓ）、その走査により取得された画像データ（ＡＤ変換器２００から出力されるデジタル画像信号２１０として得られるデータ）を、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて、画像メモリ２０６へ退避（格納）する（ステップＳ３４）。一方、当該走査が走査セット３１５における１回目の走査でなかった場合には（ステップＳ３０でＮｏ）、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて退避されていた画像データを、画像メモリ２０６から読み戻す（ステップＳ３１）。
【００９７】
次に、加算コントローラ２０８は、画像メモリ２０６から読み戻した画像データと当該走査により取得した画像データとの加算処理を行い（ステップＳ３２）、その加算回数が当該走査セット３１５によって定められた加算回数（走査多重度）に達していない場合には（ステップＳ３３でＮｏ）、前ステップの加算処理で得られた画像データを、当該走査対象の検査ラインのアドレスと検査ライン中の画素位置とに対応付けて、画像メモリ２０６へ退避（格納）する（ステップＳ３４）。一方、その加算回数が当該走査セット３１５によって定められた加算回数（走査多重度）に達していた場合には（ステップＳ３３でＹｅｓ）、前ステップの加算処理で得られた画像データをシフトレジスタ２０５へ転送する。シフトレジスタ２０５は、ビットシフトによる除算処理を行い（ステップＳ３４）、当該検査ラインを複数回走査したことによって得られた画像データの加算平均を得る。
【００９８】
＜５．ＧＵＩ（Graphical User Interface）＞
図１２は、本実施形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１におけるＧＵＩ操作画面の例を示した図である。図１２に示すようにＧＵＩ操作画面５００には、検査条件ウィンドウ５１０、検査結果表示ウィンドウ５２０、走査方法設定ウィンドウ５３０、操作メニューバー５４０などを含んで構成される。なお、このＧＵＩ表示画面５００は、制御部６（図１参照）に付属する表示装置または画像表示部５のモニタ５０に表示される。
【００９９】
走査方法設定ウィンドウ５３０には、走査方式、振り戻し、多重走査などを指定する入力欄５６０，５７０，５８０が設けられている。走査方式の入力欄５６０では、一方向の走査（片振り）方法なのか、振り戻しを加えた両方向の走査（両振り）方法、などを指定する。また、振り戻しの入力欄５７０では、振り戻しを行う走査方法で、振り戻し走査の役割を設定する。すなわち、振り戻し走査で、画像データを取得するのか、プリチャージまたはディスチャージをするのか、などを設定する。また、多重走査の入力欄５８０では、同じ検査ラインを走査する回数や走査する検査ライン間の距離を設定する。こうして設定された情報に基づき、走査セットを構成するデータが設定される。
【０１００】
なお、これらの入力欄５６０，５７０，５８０をプルダウンメニューにして、あらかじめ用意された設定データをユーザに選択させるようにしてもよい。
【０１０１】
走査方法設定ウィンドウ５３０によって設定された走査方法に基づき、どのような走査が行われるかは、検査条件ウィンドウ５１０の中に検査ライン構成５０５や走査セット構成（図示省略）の形で表示される。従って、ユーザは、設定した走査方法で、どのような走査が行われるかを視覚的に確認することができる。
【０１０２】
また、検査条件ウィンドウ５１０には、設定された走査方法に関する検査指標５５０が表示される。検査指標５５０は、指定された走査方法により得られる検査の品質や検査スループットを表す指標量であり、例えば、走査線数、帯電安定度、ドーズ量、検査速度などがある。
【０１０３】
以上のような検査のための条件が設定され、例えば、操作メニューバー５４０の検査開始ボタンがクリックされると、制御部６は、設定された各種条件や走査セットのデータに基づき電子線１９の走査を制御しながら、設定された検査を実行する。検査が終了すると、その検査結果が、検査結果表示ウィンドウ５２０に表示される。検査結果表示ウィンドウ５２０には、例えば、欠陥数、欠陥ダイ数、欠陥密度、検査時間、検査日時などが表示される。また、検査条件ウィンドウ５１０の「ウェーハ」や「ダイ」が付されたタブがクリックされた場合には、検査条件ウィンドウ５１０には、ウェーハやダイにおける欠陥位置を表示したウェーハマップやダイマップが表示される。
【０１０４】
なお、走査方法設定ウィンドウ５３０などで入力される設定データは、例えば、レシピなどを用いてあらかじめ設定するようにしておいてもよい。レシピの作成は、操作メニューバー５４０のレシピ作成の開始ボタンがクリックされると、レシピ作成をサポートする画面（図示せず）が表示されるので、ユーザは、その画面を用いてレシピを作成することができる。レシピをあらかじめ作成しておけば、検査を開始するに当たって、ユーザが交差方法などのデータを設定する手間が省けるので、検査の効率向上にもなり、ユーザの入力ミスをなくす効果もある。また、ユーザ入力がなくなるので、検査の自動化も可能となる。
【符号の説明】
【０１０５】
１      ＳＥＭ式外観検査装置
２      検査室
３      電子光学系
４      光学顕微鏡部
５      画像処理部
６      制御部
７      二次電子検出部
８      試料室
９      被検査試料
１０    電子銃
１１    電極
１２    コンデンサレンズ
１３    ブランキング偏向器
１５    走査偏向器
１６    対物レンズ
１７    反射板
１８    ＥｘＢ偏向器
１９    電子線
２０    二次電子検出器
２１    プリアンプ
２２    画像信号処理部
２３    光変換部
２４    光伝送路
２５    電気変換部
２６    高圧電源
２７    プリアンプ駆動電源
２８    ＡＤ変換器駆動電源
２９    逆バイアス電源
３０    試料台
３１    Ｘステージ
３２    Ｙステージ
３４    位置モニタ用測長器
３５    測定器
３６    高圧電源
４０    光源
４１    光学レンズ
４２    ＣＣＤカメラ
４３    補正制御部
４４    走査信号発生器
４５    対物レンズ電源
４６    第一画像記憶部
４７    第二画像記憶部
４８    演算部
４９    欠陥判定部
５０    モニタ
５１    二次電子
５２    第二の二次電子
５３    同期信号
１０１  走査セット
１０２  基準位置アドレス
２００  ＡＤ変換器
２０１  同期回路
２０２  レート変換部
２０３  ＰＳ変換部
２０４  加算部
２０５  シフトレジスタ
２０６  画像メモリ
２０７  制御レジスタ
２０８  加算コントローラ
２０８ａ  画像メモリアドレス制御部
２０９  加算平均部
２１０  デジタル画像信号
２１１  同期信号
２２６  ポインタ制御部
２２７  走査セットメモリ
２２８  基準位置生成部
２２９  アドレス生成部
２３０  走査セット識別信号
２３４  メモリアドレス
【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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【図１２】
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