(57)【要約】【課題】レビュー装置に、他の検査装置で検出した微細な欠陥の元素を簡便に調べる機能を付加する。【解決手段】電子線応用装置を、ステージ部と、電子光学系と、２次電子検出器と、画像生成・処理部と、Ｘ線検出器と、Ｘ線を検出して得た信号から欠陥の元素を検索する元素検索部と、制御部とを備えて構成し、電子光学系は電子ビームの加速エネルギーを制御する制御電極を備え、制御部は、元素検索部と制御電極とを制御して、制御電極で第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを試料上の欠陥に照射させて検出したＸ線検出信号を元素検索部で処理して、第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した欠陥のうち、制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥を抽出するようにした。【選択図】図１Ａ
2015090360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め他の検査装置で欠陥が検出された試料を載置して平面内で移動可能なステージ部と、
該ステージ部に載置した試料上に電子ビームを集束させて照射する電子光学系と、
該電子光学系により集束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した２次電子を検出する２次電子検出器と、
該２次電子検出器で前記２次電子を検出した信号を受けて前記試料の２次電子像を生成して該生成した２次電子像を処理する画像生成・処理部と、
前記電子光学系により集束させた電子ビームが照射された前記試料上の前記欠陥から発生したＸ線を検出するＸ線検出器と、
該Ｘ線検出器で前記試料から発生したＸ線を検出して得た信号の特性Ｘ線に関する情報を用いて前記Ｘ線を発生させた前記欠陥の元素を検索する元素検索部と、
前記ステージ部と前記電子光学系と前記画像生成・処理部と前記元素検索部とを制御する制御部と
を備えた電子線応用装置であって、
前記電子光学系は前記試料上に照射する電子ビームの加速エネルギーを制御する制御電極を備え、
前記制御部は、前記元素検索部と前記制御電極とを制御して、前記制御電極で第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを前記試料上の前記欠陥に照射させて検出したＸ線検出信号を前記元素検索部で処理して、前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した前記欠陥のうち、前記制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥を抽出することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項２】
請求項１記載の電線応用装置であって、前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した前記欠陥のうち、元素間でオーバーラップする特性Ｘ線のピーク波長を有する欠陥を前記制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥として抽出することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子線応用装置であって、前記画像生成・処理部は、前記試料の２次電子像から前記欠陥を抽出し、前記元素検索部は、前記画像生成・処理部で抽出した欠陥のうち前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の情報、及び前記制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の情報を抽出し、前記制御部は、前記欠陥の種類と組成または前記欠陥のサイズと組成の情報を出力することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子線応用装置であって、前記元素検索部は、前記画像生成・処理部で抽出した欠陥のうち前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の第１の情報、及び前記制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の第２の情報を抽出し、前記欠陥の組成の第１の情報と前記欠陥の組成の第２の情報とを用いて統計的に解析を行って前記欠陥の組成を分類することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項５】
予め他の検査装置で欠陥が検出された試料を平面内で移動可能なステージ部に載置し、
該ステージ部に載置した試料上に電子光学系で電子ビームを集束させて照射し、
該集束させた電子ビームが照射された前記試料から発生した２次電子を２次電子検出器で検出し、
前記２次電子を検出した前記２次電子検出器からの信号を受けて前記試料の２次電子像を生成し該生成した２次電子像を処理して前記欠陥を検出し、
前記集束させた電子ビームが照射された前記試料上の前記欠陥から発生したＸ線をＸ線検出器で検出し、
該Ｘ線検出器で前記試料から発生したＸ線を検出して得た信号から特性Ｘ線のピーク波長の情報を用いて前記Ｘ線を発生させた前記欠陥の元素を検索する
電子線応用装置を用いた欠陥の分類方法であって、
前記電子ビームを第１の加速エネルギーに制御して前記試料上の前記欠陥に照射させることにより前記欠陥から発生したＸ線を検出して得たＸ線検出信号を処理して、前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した前記欠陥のうち、第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥を抽出し、該抽出した欠陥の組成を検出することを特徴とする電子線応用装置を用いた欠陥分類方法。
【請求項６】
請求項５記載の電線応用装置を用いた欠陥分類方法であって、前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した前記欠陥のうち、元素間でオーバーラップする特性Ｘ線のピーク波長を有する欠陥を前記第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥として抽出することを特徴とする電子線応用装置を用いた欠陥分類方法。
【請求項７】
請求項５記載の電子線応用装置を用いた欠陥分類方法であって、前記試料の２次電子像から前記欠陥を抽出し、該抽出した欠陥のうち前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の情報、及び前記第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の情報を抽出し、前記欠陥の種類と組成または前記欠陥のサイズと組成の情報を出力することを特徴とする電子線応用装置を用いた欠陥分類方法。
【請求項８】
請求項５記載の電子線応用装置を用いた欠陥分類方法であって、前記抽出した欠陥のうち前記第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の第１の情報、及び前記第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射して発生したＸ線が検出された欠陥の組成の第２の情報を抽出し、前記欠陥の組成の第１の情報と前記欠陥の組成の第２の情報とを用いて統計的に解析を行って前記欠陥の組成を分類することを特徴とする電子線応用装置を用いた欠陥分類方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス等の製造過程で生じた微小な欠陥を電子線応用装置で観察して元素組成で分類する電子線応用装置及びそれを用いた欠陥分類方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶デバイス、ハードディスク等の微細パターンを形成する技術は、加工工程数が数百工程に及ぶ非常に多くのステップのプロセスにより構成されている。プロセスの不良により、微細パターン上や成膜上に欠陥が生じると、デバイスの製造不良が多量に発生する場合があり、デバイス製造の歩留り維持および向上のために、継続的に不良原因を特定し対策を実施する必要がある。そのため、主要プロセス毎に異物や配線の断線などを検査して、デバイスの欠陥を監視する。一般に、検査装置は異物検査や外観検査等の光学応用装置を用いるが、スループットの制約がある。そのため、検査対象の工程の絞り込みや抜き打ち検査を用いて、欠陥の個数や密度をモニタして欠陥を監視している。
【０００３】
さらに、検査装置により検出した欠陥座標のレビュー装置により、欠陥の解析分類をおこなうことがある。特に走査電子顕微鏡を用いたレビュー装置では、欠陥の高倍観察像と元素の解析をおこなう。一般に、元素の解析は、電子ビーム照射時に発生する特性X線の波長の組み合わせにより、元素を推定する手法を用いており、ウェハを破壊することなく簡便に欠陥の元素を推定することができる。さらに、欠陥の元素を推定することは、製造工程における欠陥の発生原因を特定し、欠陥発生防止策を打つ上で非常に重要である。
【０００４】
レビュー装置は、試料を保持するステージと、電子ビームを試料上に集束する電子光学カラムと、該試料から放出される２次電子を電気信号に変換する２次電子検出器と、該２次電子検出器が出力する電気信号をデジタル画像に変換する画像生成システムを備えた走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope: SEM）と、該デジタル画像から観察対象の座標と形状特徴量を解析する画像処理システムで構成される。レビュー装置は、異物検査装置と外観検査装置で検出した検査データを取り込んで、自動的に異物・欠陥の高精細な観察像を取得することができる。
【０００５】
特許文献１では、レビュー装置は、該観察対象の座標に該電子ビームを照射する偏向システムと、該試料から放出されるX線を電気信号に変換するX線検出器と、X線検出器が出力する電気信号をX線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する波形生成システムと、該デジタル波形から特性X線の波長を抽出するピーク検出システムと、該特性X線とデータベースを照合して元素を推定する元素検索システムを追加する。X線検出器は、半導体検出器(シリコン検出器やシリコンドリフト検出器など)とマイクロカロリーメータなどである。X線検出器が出力する電気信号をX線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する波形生成システムは、エネルギー分散型と波長分散型などである。X線検出器と波形生成システムの組み合わせにより、X線のカウンティング速度とエネルギー分解能などが異なる。
【０００６】
ピーク検出システムは、X線エネルギースペクトルのデジタル波形から特性X線の波長を抽出する。元素検索システムは、周期表の各元素に対する特性X線の波長の組み合わせをデータベースに記憶し、電子ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素とスペクトルのピーク位置を表示する機能を備えており、オペレータはX線を放射した試料部位に含まれる元素・組成を推定することができる。これにより、レビュー装置は、電子ビーム照射時に発生する特性X線を検出し、そのエネルギーと強度から、微小領域の元素と濃度を調べる元素分析手法を備えることが可能である。
【０００７】
5kVの加速電圧で分析を行うと、炭素とフッ素などの軽元素は、特性X線が0.3〜0.7kVであるため効率良く検出されるが、銅と鉄などの重金属は特性X線が6〜8kVであるため検出不可能である。一方、15kVの加速電圧で分析を行うと、重元素は効率良く検出されるが、軽元素は特性X線の相対強度が低下する。特許文献２は、低加速電圧で一度元素分析を行い軽元素を検出し、加速電圧を上げ高加速にして再度元素分析を行い、重元素の検出を行う方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３-１０７０２２号公報
【特許文献２】特開平０９-３０４６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体デバイスの微細化の進行に伴い、検査装置により検出した欠陥のレビュー装置に対して、より微細な欠陥の元素と濃度をより簡便に調べる機能が求められる。しかし、微細な欠陥に電子ビームを照射すると、透過して特性X線の相対強度が低下する。一方、特性X線の相対強度を低下させないために、電子ビームの加速を低下すると、高エネルギーの特性X線が発生しない。さらに、低エネルギーの特性X線だけで元素を推定する場合でさえ、X線検出器と波形生成システムの組み合わせに依存したエネルギー分解能が不足して、特性X線ピークのオーバーラップにより元素が特定できない場合がある。このように、検出したい特性X線の元素と欠陥のサイズを考慮して電子ビームの加速を適切に設定する必要があるが、特性X線検出前にすべての元素を推定することはできない。
【００１０】
一方、特許文献２には、低加速電圧の元素分析で軽元素を検出し、加速電圧を上げて高加速の元素分析により重元素を検出することが記載されている。しかし、特許文献２に記載されている方法では、試料上の観察点を移動する度に、かつ低加速と高加速を切り替える度に、X線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素とスペクトルのピーク位置を表示する機能を使って、オペレータはX線を放射した試料部位に含まれる元素を推定しなければならない。
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、レビュー装置に、検査装置で検出した欠陥座標における微細な欠陥の元素と濃度を簡便に調べる機能を新たに付加するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するために、本発明では、電子線応用装置を、予め他の検査装置で欠陥が検出された試料を載置して平面内で移動可能なステージ部と、このステージ部に載置した試料上に電子ビームを集束させて照射する電子光学系と、  この電子光学系により集束させた電子ビームが照射された試料から発生した２次電子を検出する２次電子検出器と、この２次電子検出器で２次電子を検出した信号を受けて試料の２次電子像を生成してこの生成した２次電子像を処理する画像生成・処理部と、電子光学系により集束させた電子ビームが照射された試料上の欠陥から発生したＸ線を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器で試料から発生したＸ線を検出して得た信号から特性Ｘ線のピーク波長の情報を用いてＸ線を発生させた欠陥の元素を検索する元素検索部と、ステージ部と電子光学系と画像生成・処理部と元素検索部とを制御する制御部とを備えて構成し、電子光学系は試料上に照射する電子ビームの加速エネルギーを制御する制御電極を備え、制御部は、元素検索部と制御電極とを制御して、制御電極で第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを試料上の欠陥に照射させて検出したＸ線検出信号を元素検索部で処理して、第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した欠陥のうち、制御電極で第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥を抽出するようにした。
【００１３】
また、上記した課題を解決するために、本発明では、予め他の検査装置で欠陥が検出された試料を平面内で移動可能なステージ部に載置し、このステージ部に載置した試料上に電子光学系で電子ビームを集束させて照射し、集束させた電子ビームが照射された試料から発生した２次電子を２次電子検出器で検出し、２次電子を検出した２次電子検出器からの信号を受けて試料の２次電子像を生成し、この生成した２次電子像を処理して欠陥を検出し、集束させた電子ビームが照射された試料上の欠陥から発生したＸ線をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出器で試料から発生したＸ線を検出して得た信号から特性Ｘ線のピーク波長の情報を用いてＸ線を発生させた欠陥の元素を検索する電子線応用装置を用いた欠陥の分類方法において、電子ビームを第１の加速エネルギーに制御して試料上の欠陥に照射させることにより欠陥から発生したＸ線を検出して得たＸ線検出信号を処理して、第１の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射した欠陥のうち、第２の加速エネルギーに制御された電子ビームを照射してＸ線を検出する欠陥を抽出し、この抽出した欠陥の組成を検出するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レビュー装置において、他の検査装置で検出した微細な欠陥の元素と濃度を簡便に調べることが可能になった。その結果、製造工程における欠陥の発生原因を特定し、欠陥発生防止策を打つ上で有効な解析手段を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の実施例に係るレビュー装置の全体構成図を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例に係るレビュー装置の変形例の全体構成図を示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施例に係る欠陥の組成を分類する処理の全体の流れを示すフロー図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例に係る欠陥の組成を分類する処理の詳細な流れを示すフロー図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例に係る観察データベースを作成する処理の流れを示すフロー図である。
【図３Ａ】基板上に微小な欠陥と比較的大きい欠陥にそれぞれ電子ビームを照射している受胎を示す資料の断面図である。
【図３Ｂ】特性X線計測におけるシリコンの微小欠陥の信号量のビーム加速依存性を示す図である。
【図３Ｃ】特性X線計測におけるアルミニウムの微小欠陥の信号量のビーム加速依存性を示す図である。
【図４Ａ】特性X線計測における窒化チタンの微小欠陥における窒素（Ｎ）の信号量のビーム加速依存性を示す図である。
【図４Ｂ】特性X線計測における窒化チタンの微小欠陥におけるチタン（Ｔｉ）の信号量のビーム加速依存性を示す図である。
【図５】対欠陥サイズの閾値を算出するための検出可能領域のビーム加速依存性を示すグラフである。
【図６Ａ】エネルギー分解能を考慮して特性X線に幅を持たせたオーバーラップ処理を実施して抽出した元素候補のリストを示す図で、電子ビームの加速エネルギーが３ｋＶの場合と１５ｋＶの場合と、何れも元素候補が抽出された場合を示す。
【図６Ｂ】エネルギー分解能を考慮して特性X線に幅を持たせたオーバーラップ処理を実施して抽出した元素候補のリストを示す図で、電子ビームの加速エネルギーが３ｋＶの場合には元素候補が抽出され、１５ｋＶの場合には元素候補が抽出されなかった場合を示す。
【図６Ｃ】元素推定の条件分岐の組合せを示す図である。
【図７】本実施例により生成した観察データベースの構成を示す図である。
【図８Ａ】本実施例により生成した観察データベースを元に欠陥を分類した結果を示す図で、欠陥の形状特徴量毎に欠陥種で分類して検出欠陥数との関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】本実施例により生成した観察データベースを元に欠陥を分類した結果を示す図で、欠陥の組成毎に欠陥のサイズで分類して検出欠陥数との関係を示すグラフである。
【図９】本実施例に係る表示画面の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、レビュー装置は、異物検査装置と外観検査装置で検出した検査データを取り込んで、自動的に異物・欠陥の高精細な観察像をＳＥＭで取得することができるレビュー装置に関し、さらに走査電子顕微鏡を用いて電子ビーム照射時に発生する特性X線を検出し、そのエネルギーと強度から、微小領域の元素と濃度を調べる元素分析手法に関する。
【００１７】
本発明によるレビュー装置は、試料を保持するステージと、電子ビームを試料上に集束する電子光学カラムと、試料から放出される２次電子を電気信号に変換する２次電子検出器と、この２次電子検出器が出力する電気信号をデジタル画像に変換する画像生成システムを備えたＳＥＭと、ＳＥＭで取得したデジタル画像から観察対象の座標と形状特徴量を解析する画像処理システムを備えて構成され、異物検査装置と外観検査装置で検出した検査データを取り込んで、異物・欠陥の高精細な観察像を取得することができる。
【００１８】
さらに、レビュー装置は、該観察対象の座標に電子ビームを照射する偏向システムと、試料から放出されるX線を電気信号に変換するX線検出器と、X線検出器が出力する電気信号を、X線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する波形生成システムと、デジタル波形から特性X線の波長を抽出するピーク検出システムと、特性X線とデータベースを照合して元素を推定する元素検索システムを備える。
【００１９】
これにより、元素検索システムは、周期表の各元素に対する特性X線の波長の組み合わせは観察データベースに記憶し、電子ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素とスペクトルのピーク位置を表示する機能を備えており、オペレータはX線を放射した試料部位に含まれる元素・組成を推定することができる。
【００２０】
このレビュー装置は、該電子ビームを第１加速に設定する手段と、複数の観察点に自動的に移動して該電子ビームを照射するステージ制御手段を備え、該デジタル画像と該デジタル波形により構成される観察点毎の計測データのリストを作成し保持するとともに、各観察点に対して、該デジタル画像から該画像処理システムにより解析した欠陥サイズや欠陥種などの観察対象の形状特徴量リストと該デジタル波形より該ピーク検出システムと該元素検索システムにより抽出した第１元素リストを作成して保持する。さらに、該電子ビームを第２加速に変更する手段と、複数の観察点に自動的に移動して該電子ビームを照射するステージ制御手段と、該ピーク検出システムと該元素検索システムにより、各観察点に対して、第２元素リストを作成して保持する。各観察点に対して、計測データのリストと形状特徴量リストと第１元素リストと第２元素リストを紐付けした観察データベースを作成する。
【００２１】
上記観察データベースから観察点毎に、第１元素リストと第２元素リストを読み出して、電子ビーム加速と欠陥サイズなどに依存する特性X線の検出限界を考慮して元素を推定して第３元素リストを作成する。第３元素リストは各観察点と紐付けして上記観察データベースに追加する。
【００２２】
特に、電子ビーム加速を上げると検出できない未検出元素が第１元素リストと第２元素リストの間に存在する観察点は、形状特徴量リストから欠陥サイズを読み出して、特性X線の検出ができる電子ビーム加速の閾値を算出し、第１加速と第２加速のどちらかが閾値を越えている場合は、第３元素リストに未検出元素を追加する。
【００２３】
第１加速は第２加速よりも低加速に設定し、低加速ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合する際に、ピーク検出システムではエネルギー分解能を考慮して特性X線の波長を抽出し、元素検索システムでは特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補を抽出する。上記元素候補が抽出された観察点を自動的に選択して、第２加速の試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素を抽出して第２元素リストを作成する。
【００２４】
さらに、検査装置で検出した試料上の欠陥の位置とサイズのデータを取り込む際に、欠陥サイズが閾値より小さい欠陥を抽出して第１加速の観察対象を絞り込み、さらに第２加速の観察対象に閾値より大きい欠陥を追加することも有効である。
【００２５】
３つ以上の複数加速の電子ビームを用いる場合は、各加速に対応する元素リストを作成し、各観察点に対して、加速毎の元素リストと計測データのリストと形状特徴量リストとを紐付けした観察データベースを形成する。この観察データベースでは、観察点毎に元素リストの加速の組み合わせは異なっている。
【００２６】
上記観察データベースから観察点毎に元素リストを読み出して、電子ビーム加速と欠陥サイズなどに依存する特性X線の検出限界を考慮して元素を推定して推定元素リストを作成し、推定元素リストは各観察点と紐付けして上記観察データベースに追加する。
【００２７】
特に、電子ビーム加速を上げると検出できない未検出元素が元素リストに存在する観察点は、形状特徴量リストから欠陥サイズを読み出して、特性X線の検出ができる電子ビーム加速の閾値を算出し、加速が閾値を越えている場合は、推定元素リストに未検出元素を追加する。
【００２８】
低加速ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合する際に、ピーク検出システムではエネルギー分解能を考慮して特性X線の波長を抽出し、元素検索システムでは特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補を抽出する。上記元素候補が抽出された観察点を自動的に選択して、高加速ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素を抽出して加速毎の元素リストを作成する。
【００２９】
さらに、検査装置で検出した試料上の欠陥の位置とサイズのデータを取り込む際に、欠陥サイズが閾値より小さい欠陥を抽出して第１加速の観察対象を絞り込み、さらに第２加速以降の観察対象に閾値より大きい欠陥を追加する。
【００３０】
以下に、図を用いて本発明に係るレビュー装置の説明をする。  
図１Ａは、第１の実施例に係るレビュー装置100の全体構成図を示す模式図である。レビュー装置100は、試料101を保持するステージ102と電子光学系150とを内部に備えた電子光学カラム104と、画像生成・処理部160とを備えたＳＥＭと、元素検索部170、制御・入出力部180を備えて構成されている。
【００３１】
ＳＥＭの電子光学カラム104の電子光学系150は、電子を発生させる電子源151、電子源151で発生させた電子から電子ビームを引き出す引き出し電極152、引き出し電極152で引き出された電子ビームを加速するビーム加速電極153、加速された電子ビーム103をＸＹ方向に偏向する偏向電極155、電子ビーム103を試料101の表面に集束させるコイル1561と磁路1562を備えた対物レンズ156、電子ビーム103が照射された試料101から発生した２次電子105を反射する反射板154、反射板１５４で反射した２次電子を検出する２次電子検出器106、電子ビーム103が照射された試料101から発生した２次電子105を電気信号に変換する２次電子検出器106、及び電子ビーム103が照射された試料101から発生したＸ線を検出するＸ線検出器121を備えており、試料101に入射する電子ビーム103のエネルギー（加速電圧）は、電子源151とステージ102の間の電位差を制御することにより調整される。
【００３２】
画像生成・処理部160は、試料101から発生した２次電子105を検出した２次電子検出器106から出力される電気信号をデジタル画像に変換する画像生成システム107と、画像生成システム107で変換したデジタル画像から観察対象である試料101の座標108と形状特徴量109を解析する画像処理システム110、観察対象である試料101の座標108に電子ビーム103を照射する偏向システム111とを備えている。
【００３３】
元素検索部170は、電子ビーム103が照射された試料101から放出されたX線を検出したX線検出器121から変換されて出力された電気信号をX線エネルギースペクトルのデジタル波形122に変換する波形生成システム123と、波形生成システム123で変換されたデジタル波形から特性X線の波長を抽出するピーク検出システム124と、ピーク検出システム124で抽出された特性X線とデータベース125を照合して元素を推定する元素検索システム126を備えて構成される。
【００３４】
制御・入出力部180は、電子光学系150の対物レンズ156に印加する電圧や電子源151とステージ102の間の電位差を制御するカラム設定手段132、表示手段131、装置全体を制御し、得られたデータを処理する制御部・処理133を備えている。
【００３５】
元素検索部170の元素検索システム126は、周期表の各元素に対する特性X線の波長の組み合わせをデータベース125に記憶し、試料101への電子ビーム照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベース125とを照合し、対応する元素とスペクトルのピーク位置を表示手段131に表示する機能を備えており、オペレータは表示手段131を見てX線を放射した試料部位に含まれる元素・組成を推定することができる。
【００３６】
X線検出器121は、半導体検出器(シリコン検出器、シリコンドリフト検出器)またはマイクロカロリーメータで構成される。X線検出器121が出力する電気信号をX線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する波形生成システム123は、エネルギー分散型又は波長分散型で構成される。X線検出器121と波形生成システム123の組み合わせにより、X線検出器121で検出されたX線のカウンティング速度とエネルギー分解能などが異なる。
【００３７】
X線検出器121を半導体検出器で構成した場合は、カロリーメータで構成した場合に比べて、高速のカウンティングが可能となるが、波形生成システム123としてエネルギー分散型のものを用いた場合のエネルギー分解能が約10eVから約100eVに劣化する。したがって、ピーク検出システム124がX線エネルギースペクトルのデジタル波形から抽出することが難しくなる特性X線のエネルギーは、X線検出器121を半導体検出器で構成した場合では約3kV以下、マイクロカロリーメータで構成した場合では約1kV以下である。
【００３８】
特性Ｘ線のエネルギーは、照射する電子ビーム103の加速より低く、照射する電子ビーム103の加速を、X線検出器121を半導体検出器で構成した場合では3kV以上、マイクロカロリーメータで構成した場合では1kV以上にすると特性Ｘ線の抽出が容易になる。X線検出器121を半導体検出器で構成した場合では、試料101がシリコン基板であるとき、シリコン基板の特性X線のピークと離れているアルミニウムなどの元素の場合は、検出することが可能である。一方、シリコン基板上のタンタルやタングステンを含む微小異物は、3kVの電子ビームを照射すると特性Ｘ線を1.74kV±0.05kVに放出するが、特性X線ピークの元素間のオーバーラップを分離することができない。これに対してカラム設定手段132でビーム加速を15kVに変更すると、特性Ｘ線のピークはタンタルで8.15kV、タングステンで8.40kVにもあり0.25kVのピーク距離がありオーバーラップを解消することができる。
【００３９】
元素検索システム126は、周期表の各元素に対する特性X線の波長の組み合わせをデータベース125に記憶し、試料101への電子ビーム照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベース125とを照合し、対応する各加速の元素リストを観察データとしてデータベース125に格納する。さらに、各欠陥ＩＤに対して、データベース125の観察データから形状特徴量と各加速の元素リストを検索することができる。
【００４０】
図１Ｂは、図１Ａに示したレビュー装置100の変形例の全体構成図の模式図である。図１Ｂに示したレビュー装置200は、図１Ａに示したレビュー装置100に対して、電子光学カラム250の偏向電極255と、コイル2561と磁路2562を備えた対物レンズ256の構成が異なっている。図１Ｂにおいて、図１Ａと同じ番号が付されている構成は、図１Ａで説明したのと同じ機能を有している。図１Ａと図１Ｂで示すように、電子光学カラム104と204との構成が異なっても、本実施例を実現するためのシステムを構成することができる。
【００４１】
図１Ａ及び図１Ｂに示したレビュー装置１００又は２００を用いて微小欠陥の元素と濃度の検出を可能とする元素分析の処理の流れについて、大まかなフローを図２Ａに、詳細なフローを図２Ｂに示す。ここでは、観察対象を欠陥とするが、座標を指定した複数の観察点に対しても本発明のフローチャートは適用が可能である。
【００４２】
まず、図２Ａに示した大まかなフローにおいては、先ず対処となる欠陥を抽出し（Ｓ２５１）、次に抽出した対象欠陥に第１の加速エネルギーに制御して電子ビームを照射して計測を行い（Ｓ２５２）う。次に、この計測した結果を評価して、異なるエネルギーの電子ビームを照射して計測を行う必要があるか否かを判断する（Ｓ２５３）。Ｓ２５３で異なるエネルギーの電子ビームを照射して計測を行う必要が無いと判断した場合には、計測を終了する。一方、異なるエネルギーの電子ビームを照射して計測を行う必要が有ると判断した場合には、電子ビームを第２の加速エネルギーに制御して試料に照射して計測を行い（Ｓ２５４）、最後に統計解析による組成分類を行って観察を終了する。
【００４３】
次に、図２Ｂのフロー図を用いて、図２Ａで説明した大まかなフローの各ステップを、詳細に説明する。
先ず図２ＡのＳ２５１に対応する詳細なステップにおいては、試料101である半導体ウェハを電子光学カラム104のステージ102にロードする（Ｓ２０１）。次に、制御・入出力部180の制御部133に異物検査装置と外観検査装置で検出した検査データを読み込み（Ｓ２０２）、検査データから対象欠陥を抽出する（Ｓ２０３）。
【００４４】
次に、図２ＡのＳ２５１に対応する詳細なステップにおいては、先ず、制御・入出力部180の制御部133で、第１のビーム加速で観察できるようにカラム設定手段132で電子源151ステージ102との間の電位差を設定する（Ｓ２０４）。次に、試料101である半導体ウェハに電子ビーム103を照射し走査する試料101の画像を得、この画像に含まれる位置合わせのための基準パターン（マーク）の画像を用いて座標補正のために、ステージ102又は偏向電極155を制御してウェハアライメントをおこなう（Ｓ２０５）。次に、ステージ102の制御と偏向電極155による電子ビーム103の制御とを組み合わせて、観察対象の欠陥が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電子光学系150の観察視野の中に入るようにする（Ｓ２０６）。次に、電子ビームを走査して試料101から発生した2次電子105のうち反射板154で反射されて2次電子検出器106に入射した2次電子を検出することにより試料101を撮像し（Ｓ２０７）、２次電子検出器106が出力する電気信号を画像生成システム107で変換してデジタル画像を形成する（Ｓ２０８）。
【００４５】
次に、画像処理システム110は、画像生成システム107で形成したデジタル画像から対象欠陥の座標と形状特徴量を抽出し、この抽出した座標と形状特徴量の情報を用いて対象欠陥の種類を分類する（Ｓ２０９）。デジタル画像を形成する際に、事前に低倍撮像にて対象欠陥の座標を検出し、対象欠陥のズーム画像を取得する方法もある。形状特徴量は、対象欠陥の外観分類をするために用いるパラメータである。
【００４６】
次に、デジタル画像から抽出した欠陥座標情報に基づいて偏向システム111で偏向電極155を制御して、電子ビーム103を試料上の欠陥座標位置に照射する（Ｓ２１０）。次に、電子ビーム103が照射された試料101から放出されるX線をX線検出器121で検出して電気信号に変換し（Ｓ２１１）、この電気信号を波形生成システム123でX線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する（Ｓ２１２）。次に、ピーク検出システム124でデジタル波形から特性X線の波長を抽出し、元素検索システムで特性X線とデータベースを照合して元素を推定し（Ｓ２１３），対象欠陥の組成分類を行う（Ｓ２１４）。
【００４７】
次に、全ての対象欠陥について組成の分類が終了したかをチェックする（Ｓ２１５）。チェックの結果ＮＯの場合は、次の未分類の対象欠陥の位置座標情報を用いてステージ102の位置を制御して、次の対象欠陥が電子光学系150の観察視野内に入るようにし、上記Ｓ２０４からＳ２１４までのフローを繰り返すことにより、全ての対象欠陥について組成の分類を行う。制御部・処理133において、上記フローに沿って処理することで得られるデジタル画像とデジタル波形により構成される対象欠陥毎の計測データのリストを作成し保持する。さらに、各対象欠陥に対して、デジタル画像から画像処理システムにより解析した欠陥サイズや欠陥種などの対象欠陥の形状特徴量リストとデジタル波形よりピーク検出システムと元素検索システムにより抽出した第１元素リストを作成して保持する。
【００４８】
全ての対象欠陥について組成の分類を完了すると（Ｓ２１５でＹＥＳの場合）、次に、図２ＡのＳ２５３に対応するステップに進み、試料101に照射する電子ビーム103を加速するための電子源151とステージ102の間の電位差を変更して再度計測を行う必要が有るか否かを判定する（Ｓ２１６）。
【００４９】
ここで、Ｓ２１３においては、ピーク検出システム124でX線エネルギースペクトルのデジタル波形から特性X線の波長を抽出するが、同時に、元素検索システム126では特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補を抽出する。
【００５０】
そこで、Ｓ２１６においては、元素検索システム126で特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補が抽出されなかった場合に判定結果をＮＯとして、後述する統計解析による組成分類ステップ（Ｓ２３０）へ進む。
【００５１】
一方、元素検索システム126で特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補が抽出された場合には、判定結果をＹＥＳとして、この特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補を抽出する（Ｓ２１７）。
【００５２】
次に、Ｓ２１６でＹＥＳと判定され、Ｓ２１７で特性X線ピークのオーバーラップの可能性があるとして抽出された元素候補を含む欠陥を観察対象の欠陥とし、それら抽出された観察対象の欠陥について、図２ＡのＳ２５４に対応する工程、即ち、電子ビームを第２の加速エネルギーに制御して試料に照射して計測を行う。
【００５３】
Ｓ２５４に対応する工程は、Ｓ２５２で説明した工程とほぼ同じで、先ず、上記元素候補が抽出された対象欠陥を自動的に抽出し、第２加速エネルギーで加速された電子ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素を抽出して第２元素リストを作成する。さらに、検査装置で検出した試料上の欠陥の位置とサイズのデータを取り込む際に、欠陥サイズが閾値より小さい欠陥を抽出して第１加速の観察対象を絞り込み、さらに第２加速の観察対象に閾値より大きい欠陥を追加することも有効である。
【００５４】
電子ビーム103の第２加速エネルギーは第１加速エネルギーよりも高加速エネルギーに設定する場合に限らず、低加速エネルギーに設定してもよい。何れの場合にしても、本発明では以下のフローで第２加速エネルギーに設定した電子ビーム103を用いて、対象欠陥の組成分類をおこなう。
【００５５】
図２ＡのＳ２５４に対応する工程においては、先ず検査データから、第２加速エネルギーに設定した電子ビーム103を照射する対象欠陥を抽出する（Ｓ２１７）。次に、カラム設定手段132で電子源151とステージ102の間の電位差を設定する（Ｓ２１８）。次に、試料101である半導体ウェハに第２加速エネルギーに設定した電子ビーム103を照射し走査する試料101の画像を得、この画像に含まれる位置合わせのための基準パターン（マーク）の画像を用いて座標補正のために、ステージ102又は偏向電極155を制御してウェハアライメントをおこなう（Ｓ２１９）。次に、ステージ102の制御と偏向電極155による電子ビーム103の制御とを組み合わせて、第２の加速電圧での観察対象として抽出された欠陥が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電子光学系150の観察視野の中に入るようにする（Ｓ２２０）。次に、電子ビームを走査して試料101から発生した２次電子105のうち反射板154で反射されて2次電子検出器106に入射した２次電子を検出することにより試料101を撮像し（Ｓ２２１）、２次電子検出器106が出力する電気信号を画像生成システム107で変換してデジタル画像を形成する（Ｓ２２２）。
【００５６】
次に、画像処理システム110は、画像生成システム107で形成したデジタル画像から対象欠陥の座標を抽出する（Ｓ２２３）。デジタル画像を形成する際に、事前に低倍撮像にて対象欠陥の座標を検出し、対象欠陥のズーム画像を取得する方法もある。
【００５７】
次に、デジタル画像から抽出した欠陥座標情報に基づいて偏向システム111で偏向電極155を制御して、第２加速エネルギーに設定した電子ビーム103を試料上の観察対象欠陥に照射する（Ｓ２２４）。次に、電子ビーム103が照射された試料101から放出されるX線をX線検出器121で検出して電気信号に変換し（Ｓ２２５）、この電気信号を波形生成システム123でX線エネルギースペクトルのデジタル波形に変換する（Ｓ２２６）。次に、ピーク検出システム124でデジタル波形から特性X線の波長を抽出し、元素検索システムで特性X線とデータベースを照合して元素を推定し（Ｓ２２７），対象欠陥の組成分類を行う（Ｓ２２８）。
【００５８】
次に、全ての対象欠陥について組成の分類が終了したかをチェックする（Ｓ２２９）。チェックの結果ＮＯの場合は、次の未分類の対象欠陥の位置座標情報を用いてステージ102の位置を制御して、次の対象欠陥が電子光学系150の観察視野内に入るようにし、上記Ｓ２２０からＳ２２８までのフローを繰り返すことにより、全ての対象欠陥について組成の分類を行う。制御部・処理133において、上記フローに沿って処理することで得られるデジタル画像とデジタル波形により構成される対象欠陥毎の計測データのリストを作成し保持する。さらに、各対象欠陥に対して、デジタル画像から画像処理システムにより解析した欠陥サイズや欠陥種などの対象欠陥の形状特徴量リストとデジタル波形よりピーク検出システムと元素検索システムにより抽出した第２元素リストを作成して保持する。
【００５９】
全ての対象欠陥について組成の分類を完了すると（Ｓ２２９でＹＥＳの場合）、次に、統計解析による組成分類のステップ（Ｓ２３０）に進み、対象欠陥の統計解析による組成分類を行う。統計解析による組成分類のステップ（Ｓ２３０）の詳細なフローを図２Ｃを用いて説明する。
【００６０】
統計解析による組成分類のステップ（Ｓ２３０）では、先ず、各対象欠陥に対して、計測データのリストと形状特徴量リストと第１元素リストと第２元素リストを紐付けした観察データベースを作成する（Ｓ２３０１）。この観察データベースから対象欠陥毎に、第１元素リストと第２元素リストを読み出して、電子ビーム加速と欠陥サイズなどに依存する特性X線の検出限界を考慮して元素を推定して第３元素リストを作成する（Ｓ２３０２）。電子ビーム加速を上げると検出できない未検出元素が第１元素リストと第２元素リストの間に存在するような対象欠陥については、Ｓ２５２及びＳ２５４の各フローで作成された形状特徴量リストから欠陥サイズを読み出して、特性X線の検出ができる電子ビーム加速の閾値を算出し、第１加速と第２加速のどちらかが閾値を越えている場合は、第３元素リストに未検出元素を追加する（Ｓ２３０３）。第３元素リストは各対象欠陥と紐付けして観察データベースに追加する（Ｓ２３０４）。以上の手順で第３元素リストを作成することにより、対象欠陥の統計解析による組成分類をおこなう。
【００６１】
３つ以上の複数加速の電子ビームを用いる場合は、各加速に対応する元素リストを作成し、各観察点に対して、加速毎の元素リストと計測データのリストと形状特徴量リストとを紐付けした観察データベースを形成する。この観察データベースでは、観察点毎に元素リストの加速の組み合わせは異なっている。
【００６２】
Ｓ２３０４で作成した観察データベースから観察点毎に元素リストを読み出して、電子ビーム加速エネルギー(加速電圧)と欠陥サイズなどに依存する特性X線の検出限界を考慮して元素を推定して推定元素リストを作成する（Ｓ２３０５）。特に、電子ビーム加速を上げると検出できない未検出元素が元素リストに存在する対象欠陥は、形状特徴量リストから欠陥サイズを読み出して、特性X線の検出ができる電子ビーム加速の閾値を算出し、加速が閾値を越えている場合は、推定元素リストに未検出元素を追加する。この作成した推定元素リストは、各対象欠陥と紐付けして上記観察データベースに追加する（Ｓ２３０６）。
【００６３】
Ｓ２１３において、低加速ビームの試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合する際に、ピーク検出システム124ではエネルギー分解能を考慮して特性X線の波長を抽出し、元素検索システム126では特性X線ピークのオーバーラップの可能性がある元素候補を抽出する。
【００６４】
Ｓ２１７においては、このような元素候補が抽出された対象欠陥を選択して、Ｓ２２７における高加速ビーム(第２の電子ビーム加速エネルギー)の試料への照射時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合し、対応する元素を抽出して電子ビームの加速エネルギー毎の元素リストを作成する。
【００６５】
さらに、Ｓ２０２で検査装置で検出した試料上の欠陥の位置とサイズのデータを取り込む際に、欠陥サイズが予め設定した閾値より小さい欠陥を抽出して第１の電子ビーム加速エネルギーで観察する欠陥として観察対象を絞り込み、さらにＳ２１７において第２の電子ビーム加速エネルギー以降で観察する欠陥として、予め設定した閾値より大きい欠陥を追加するようにしてもよい。
【００６６】
図３Ａは、シリコン基板３０１上に微小欠陥３０２と比較的大きな欠陥３０３とが存在するときに、それぞれの欠陥に所定の加速エネルギーで加速された電子ビーム103を照射したときに、それぞれの欠陥から特性Ｘ線が発生している状態を模式的に示した図である。
【００６７】
図３Ｂは、対象欠陥がシリコン（Ｓｉ）の場合で、対象欠陥のサイズが7.5nmと15nmと25nmで、検出する特性X線のエネルギーは、1.74kVである。図３Ｃは、対象欠陥がアルミニウム（Ａｌ）の場合で、対象欠陥のサイズが7.5nmと15nmと25nmで、検出する特性X線のエネルギーは、1.49kVである。
【００６８】
基板の材料であるシリコンは電子ビームの加速エネルギーを上げると増大するが、対象欠陥の信号であるアルミニウムは電子ビームの加速エネルギーが約3kVを最大とするピーク特性を示す。したがって、微小なアルミニウムの欠陥を検出するには、電子ビーム加速を3kVに設定すると効率的に検出できることがわかる。
【００６９】
図４Ａは、電子ビームを照射する材料を窒化チタンの微小欠陥にした場合のビーム加速エネルギー依存性を示す図で、対象欠陥のサイズが7.5nmと15nmと25nmで、検出する特性X線のエネルギーは、窒素では0.39kVである。一方、図４Ｂは、電子ビームを照射する材料を窒化チタンの微小欠陥にした場合のビーム加速エネルギー依存性を示す図で、対象欠陥のサイズが7.5nmと15nmと25nmで、検出する特性X線のエネルギーは、チタンでは4.5kVである。軽元素である窒素は電子ビーム加速を上げると減少するが、重元素であるチタンは15kVのビーム加速まで増大する。したがって、電子ビーム加速エネルギー(加速電圧)を3kV以下にして窒素を検出し、5kV以上にしてチタンを検出しないと、窒化チタンの微細欠陥を検出できないことがわかる。
【００７０】
軽元素と重元素を成分として含む微細欠陥の組成分類をするためには、電子ビームの加速エネルギーを２種類以上に変化させて特性Ｘ線を計測することが必要となる。さらに、軽元素と重元素を成分として含む複数の欠陥を自動的に組成分類する場合にも、電子ビームの加速エネルギーを２種類以上に変化させて特性Ｘ線を計測することが必要である。
【００７１】
図５は、図２Ｂに示したフローチャートのＳ２１７における対象欠陥の抽出の際の欠陥サイズの閾値を算出するための検出可能領域のビーム加速エネルギー依存性を示す図である。電子ビームの加速エネルギーを上げると、検出できる欠陥サイズの閾値が大きくなる。したがって、大きな欠陥は、高加速エネルギーの電子ビームで特性Ｘ線計測をすることが可能であり、誤検出元素が出やすい低加速エネルギーの電子ビームで特性Ｘ線計測をする必要はない。
【００７２】
図６Ａと図6Ｂとは、図２Ｂに示したフローチャートの、統計解析における組成分類ステップ（Ｓ２３０）において、1.74kVの特性X線のオーバーラップ処理を実施した例を示す図である。601と611は、電子ビーム103の第１加速エネルギーを3kVとし、602と612は、電子ビーム103の第２加速エネルギーを15kVとした場合の例である。
【００７３】
第１加速エネルギーとして3kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時に発生するX線スペクトルを用いて1.74kVの特性X線を抽出する際に、元素検索システム126は、エネルギー分解能を考慮してオーバーラップ処理により1.64kV〜1.84kVの特性X線を有する元素候補として、601,611のような元素を抽出する。
【００７４】
一方、第２加速エネルギーとして15kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時に発生するX線スペクトルから抽出した特性X線の波長とデータベースとを照合すると、図6Ａの602のように元素を特定できる場合と、図6Ｂの612のように特定できない場合がある。図6Ｂの612のように元素を特定できない場合は、第２加速エネルギーとして15kVで加速した電子ビームで特性X線を検出できる欠陥サイズ限界を考慮して元素を推定することができる。
【００７５】
この元素推定の条件分岐の組合せを図6Ｃに示す。第１の加速エネルギーとして3kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時に、対象欠陥から発生するX線スペクトルの近傍の特性X線を有する元素候補を抽出する（621）。次に、第２の加速エネルギーとして15kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時には、対象欠陥から発生するX線スペクトルの近傍の特性X線を有する元素候補が抽出される場合（622）と、抽出されない場合（623）とがある。15kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時に対象欠陥から発生するX線スペクトルの近傍の特性X線を有する元素候補が抽出された場合（622）には、元素を推定することができる（624）。一方、15kVで加速した電子ビーム103を対象欠陥へ照射した時に対象欠陥から発生するX線スペクトルの近傍の特性X線を有する元素候補が抽出されなかった場合（623）には、元素を推定することができる場合（625）と、元素を推定することができない場合（626）とがある。
【００７６】
図７は、図２Ｃに示したフロー図で形成した観察データベース700の構成を示す図である。
【００７７】
図２Ｂに示すフローを繰り返すことにより観察データベースを作成し、図２Ｃに示したフローによりデジタル画像702と、画像処理システムにより解析した欠陥サイズ704や欠陥種701などの対象欠陥の形状特徴量リストと、デジタル波形703と、ピーク検出システムと元素検索システムにより抽出した第１元素リスト705と第２元素リスト706は、欠陥ＩＤ710毎に観察データベース700に格納される。
【００７８】
この観察データベース700から、各欠陥ＩＤ710の第１元素リスト705と第２元素リスト706を読み出し、図５に示した電子ビーム加速エネルギーと欠陥サイズに依存する特性X線の検出限界を考慮して、図６Ａ〜図６Ｃに示す特性Ｘ線のオーバーラップ処理により元素を推定して第３元素リスト707を作成する。この第３元素リスト707は、観察データベース700の各欠陥ＩＤ710のカテゴリに格納する。
【００７９】
特に、電子ビームの加速エネルギーを上げると検出できなくなってしまう未検出元素が第１元素リスト705と第２元素リスト706の間に存在する欠陥710（ＩＤ１、ＩＤ２，・・・の何れか）は、観察データベース700の形状特徴量リスト（図示せず）から欠陥サイズ704を読み出して、図５に示したグラフに基づいて特性X線の検出ができる電子ビームの加速エネルギーの閾値を算出し、第１加速または第２加速のどちらかが閾値を越えている場合は、第３元素リスト707に未検出元素を追加する。
【００８０】
以上の手順で第３元素リスト707を作成することにより、対象欠陥の統計解析による組成分類をおこなう。
【００８１】
３種類以上の加速エネルギーの電子ビームを用いる場合は、各加速エネルギーに対応する705,706に相当する元素リストを作成し、各観察点に対して、加速エネルギー毎の元素リストと計測データのリストと形状特徴量リストを観察データベース700の各欠陥ＩＤ710のカテゴリに格納する。なお、この観察データベース700では、欠陥ＩＤ710毎に元素リストの加速の組み合わせは異なる場合もある。
【００８２】
観察データベース700から欠陥ＩＤ710毎に元素リスト705乃至707を読み出して、電子ビームの加速エネルギーと欠陥サイズ704などに依存する特性X線の検出限界を考慮して元素を推定して推定元素リスト（図示せず）を作成し、この作成した推定元素リストは観察データベース700の各欠陥ＩＤ710のカテゴリに格納する。特に、電子ビームの加速エネルギーを上げると検出できなくなる未検出元素が元素リストに存在する欠陥ＩＤ710は、図５に示したグラフに基づいて観察データベース700の形状特徴量リストである欠陥サイズ704を読み出して、特性X線の検出ができる電子ビームの加速エネルギーの閾値を算出し、加速エネルギーがこの算出した閾値を越えている場合は、推定元素リスト（図示せず）に未検出元素を追加する。
【００８３】
図８Ａ及び図８Ｂは、図７に示した観察データベース700を元に欠陥を分類した結果を示す図である。観察データベースの第３元素リストまたは推定元素リストに対して、図８Ａは形状特徴量毎に欠陥種で分類した例と、図８Ｂは欠陥組成毎に欠陥サイズで分類した例である。
【００８４】
観察データベース700を元に欠陥を分類する機能は、検査装置により検出した欠陥座標の微細な欠陥の元素を簡便に調べて分類することができることから、製造工程における欠陥の発生原因を特定し、欠陥発生防止策を打つ上で非常に重要な解析手段となる。
【００８５】
図９は、図２Ｂ及び図２Ｃのフロー図に示した処理を実現するために、オペレータが、装置に任意の動作シーケンスを登録するための表示画面900の例である。
【００８６】
検査データ選択アイコン901は、検査データを表示して選択するかまたはファイル名を登録することができる。対象欠陥フィルタアイコン902は、検査データから対象欠陥を抽出するためにフィルタを選択するためのアイコンである。対象欠陥選択アイコン903は、対象欠陥候補のIDと検査特徴量などを表示して、オペレータが対象欠陥を抽出できるアイコンである。アライメントレシピアイコン904は、アライメントの座標と参照パターンを選択してウェハのアライメントを自動的に行うシーケンスを登録するためのアイコンである。欠陥撮像レシピアイコン905は、対象欠陥を電子ビーム走査により撮像する方法および条件を設定するためのアイコンである。Ｘ線計測レシピアイコン906は、Ｘ線検出器と波形生成システムの動作シーケンスを設定するためのアイコンである。
【００８７】
第１加速設定アイコン911は、１回目のＸ線計測の電子ビーム加速を設定するか、または自動複数加速設定機能を選択するアイコンである。第２加速設定アイコン912は、２回目のＸ線計測の電子ビーム加速を設定するアイコンである。第３加速設定アイコン（図示せず）など複数の加速設定に関するアイコンを追加する場合もある。オーバーラップ処理アイコン913は、第１元素リストに特性X線ピークがオーバーラップする元素を推定して追加する処理に関する設定をするためのアイコンである。欠陥自動絞込みアイコン914は、第１元素リストにオーバーラップする元素が含まれる欠陥を抽出して、２回目のＸ線計測の対象欠陥を絞り込む処理に関する設定をするためのアイコンである。推定元素リストアイコン915は、観察データベースを利用して第３元素リスト、又は推定元素リストを作成する際の処理に関する設定をするためのアイコンである。組成分類レシピアイコン916は、観察データベース700を利用して欠陥を分類する方法を設定するためのアイコンである。
【００８８】
実効アイコン920は、上記した各アイコンで設定した条件で実行させるためのアイコンである。図９の場合は、組成分類レシピアイコン916で、観察データベースの第３元素リストまたは推定元素リストに対して、形状特徴量リストの欠陥種で分類した結果（図８Ａに相当）を表示領域930に表示した状態を示している。
【００８９】
本実施例によれば、他の検査装置で検出した半導体ウェハ上の微細な欠陥の座標情報に基づいて、レビュー装置でこの微細な欠陥を観察すると共に、この微細な欠陥の元素と濃度を簡便に調べることが可能になる。これにより、半導体デバイスの製造工程における欠陥の発生原因を特定することを比較的短時間で実行することが可能になり、早期に欠陥発生防止策を打つことができるようになる。
【符号の説明】
【００９０】
１００・・・レビュー装置    １０１・・・試料    １０２・・・ステージ    １０３・・・電子ビーム    １０４・・・電子光学カラム    １０５・・・２次電子    １０６・・・２次電子検出器    １０７・・・画像生成システム    １１０・・・画像処理システム    １１１・・・偏向制御システム    １２１・・・Ｘ線検出器    １２３・・・波形生成システム    １２４・・・ピーク検出システム    １２５・・・データベース    １２６・・・元素検索システム    １３１・・・表示手段    １３２・・・カラム制御手段    １３３・・・制御・処理部    １５０・・・電子光学系    １５５・・・偏向電極    １５６・・・対物レンズ        １６０・・・画像生成・処理部    １７０・・・元素検索部    １８０・・・制御・入出力部。
【図１Ａ】
2015090360.tif 000003
【図１Ｂ】
2015090360.tif 000004
【図２Ａ】
2015090360.tif 000005
【図２Ｂ】
2015090360.tif 000006
【図２Ｃ】
2015090360.tif 000007
【図３Ａ】
2015090360.tif 000008
【図３Ｂ】
2015090360.tif 000009
【図３Ｃ】
2015090360.tif 000010
【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６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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