(57)【要約】      （修正有）【課題】試料内の構造変化に起因する帯電変化を有するウエハ等の試料の外周等であっても、これに基づく誤検出を抑えることができる検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】走査偏向器１５により試料へ電子線１９を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置３と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料９に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部５と、前記電子光学系装置３と前記画像処理部５を制御するために前記試料９に対する検査条件を設定する制御部６とを備えた検査装置において、前記制御部６は、前記電子線１９を試料９の中央部からその外周部に向かって順次走査させる信号を、前記走査偏向器１５に出力する。【選択図】図１
2008052934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置において、前記制御部は、前記電子線を試料の中央部からその外周部に向かって順次走査させる信号を、前記走査偏向器に出力することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置において、前記制御部は、前記電子線を試料の中央部から一方側の外周部に向かって順次走査させた後、試料の中央部から他方側の外周部に向かって順次走査させる信号を、前記走査偏向器に出力することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
前記試料は、半導体ウエハであることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置によって前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する検出方法において、前記電子線を、前記制御部からの信号に基づいて制御される前記走査偏向器によって、試料の中央部からその外周部に向かって順次走査させることを特徴とする検査方法。
【請求項５】
走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置によって前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する検出方法において、前記電子線を、前記制御部からの信号に基づいて制御される前記走査偏向器によって、前記試料の中央部から一方側の外周部に向かって順次走査させた後、試料の中央部から他方側の外周部に向かって順次走査させることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なパターンを有する半導体装置、基板、ホトマスク（露光マスク）、液晶等を検査する走査電子顕微鏡を用いた検査装置およ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は、ホトマスクに形成された回路等のパターンを、露光処理、リソグラフィー処理、エッチング処理等により転写する工程を繰り返すことによって製造される。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、あるいは、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が実施されている。
【０００４】
ウエハの口径増大と回路パターンの微細化に追随し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ＳＮな画像を取得する必要が有る。そのため、通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の１０００倍以上（１００ｎＡ以上）の大電流ビームを用いて照射される電子数を確保し、高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。
【０００５】
また、レジスト等の絶縁膜を伴った半導体基板が帯電の影響を受けないように２ｋｅＶ以下の低加速電子線を照射している。この技術については、非特許文献１に記載がある。しかし、大電流で、かつ低加速の電子線では空間電荷効果による収差が生じ、高分解能な観察が困難であった。
【０００６】
この問題を解決する方法として、試料直前で高加速電子線を減速し、試料上で実質的に低加速電子線として照射する手法が知られている。例えば、特許文献１、特許文献２に記載された技術がある。
【０００７】
また、画像を構成する画素の電子線走査方向のピッチである画素ピッチを決定する画素ピッチ決定手段、または画素の電子線送り方向のピッチであるラインピッチを決定するラインピッチ決定手段を有し、検査速度決定手段で決定される検査速度が、画素ピッチ決定手段またはラインピッチ決定手段により決定された画素ピッチまたはラインピッチに基づいて決定されるようにした電子線を用いた外観検査装置が、特許文献３に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１４２０４５号公報
【特許文献２】特開平６−１３９９８５号公報
【特許文献３】特開２００３−８３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のようなＳＥＭを利用した検査装置においては、試料内で構造が変化してしまうと、帯電量も変化し良質な電子線画像が取得できなくなり、誤検出の大きな原因になっていたが、従来技術ではこの点に対する配慮がされていなかった。即ち、
試料に電子ビームを照射すると、帯電が発生し、この帯電の影響で電子ビームが変化する。この変化が一定であるならば、電子ビームの変化も一定となり問題ないが、試料の場所によって、試料内の構造が変化すると、電子ビームも一定に保てなくなり、試料の場所によって良質な画像取得が困難になってしまい誤検出の大きな原因になってしまう。
【００１０】
これを抑制する為に、検査対象部の帯電を飽和させるプリチャージや、検査完了部の帯電が、次検査部に対する影響を低減させるための、ディスチャージを行う検査方法を行っていたが、試料の場所による構造変化には、対応不可能であった。特に、照射対象物であるウエハは、外周部にはパターンが存在しないまたは、存在したとしても製造プロセスが違うダミーダイであるので、帯電の仕方に違いが発生し、誤検出の要因になってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するもので、上述のように、電子ビームを使用した検査装置のおける試料内の構造変化によって、帯電変化による影響を抑制することができる検査装置及び検査方法が必要である。
【００１２】
本発明の目的は、試料内の構造変化に起因する帯電変化を有するウエハ等の試料の外周等であっても、これに基づく誤検出を抑えることができる検査装置および検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置において、前記制御部は、前記電子線を試料の中央部からその外周部に向かって順次走査させる信号を、前記走査偏向器に出力することを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明は、走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置において、前記制御部は、前記電子線を試料の中央部から一方側の外周部に向かって順次走査させた後、試料の中央部から他方側の外周部に向かって順次走査させる信号を、前記走査偏向器に出力することを特徴とする。
【００１５】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記試料は、半導体ウエハであることを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明は、走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置によって前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する検出方法において、前記電子線を、前記制御部からの信号に基づいて制御される前記走査偏向器によって、試料の中央部からその外周部に向かって順次走査させることを特徴とする。
【００１７】
更に、第５の発明は、走査偏向器により試料へ電子線を照射走査し、これにより発生する二次荷電粒子を検出する電子光学系装置と、前記二次荷電粒子の検出信号より前記試料の画像を生成し、隣接する２つの画像を順次比較することにより、前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する画像処理部と、前記電子光学系装置と前記画像処理部を制御するために前記試料に対する検査条件を設定する制御部とを備えた検査装置によって前記試料に形成された繰り返しパターンの欠陥を検出する検出方法において、前記電子線を、前記制御部からの信号に基づいて制御される前記走査偏向器によって、前記試料の中央部から一方側の外周部に向かって順次走査させた後、試料の中央部から他方側の外周部に向かって順次走査させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の検査装置によれば、試料（ウエハ）外周部等の構造変化に起因する帯電変化に基づく、誤検出発生頻度を低減した検査が可能になり、検査精度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の検査方法によれば、試料（ウエハ）外周部等の構造変化に起因する帯電変化に基づく、誤検出発生頻度が低減し、検査時間の増加を発生することなく検査精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の検査装置および検査方法の実施の形態を備えたＳＥＭ式外観検査装置を図面を用いて説明する。  
図１は、本発明の検査装置および検査方法の一実施の形態を備えたＳＥＭ式外観検査装置の構成を示すもので、この図１において、検査装置１は、検査室２を有している。検査室２は、電子光学系装置３と光学顕微鏡部４と試料室８を有している。
【００２１】
電子光学系装置３は、電子銃１０、電子線の引出電極１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング偏向器１３、絞り１４、走査偏向器１５、対物レンズ１６、反射板１７、ＥｘＢ偏向器１８、及び、二次電子検出器２０を有している。
【００２２】
光学顕微鏡部４は、白色光源３２、光学レンズ３３、及び、ＣＣＤカメラ３４を有しており、電子光学系装置３の近傍に配置されている。電子光学系装置３と光学顕微鏡部４は、互いに影響を及ぼさない程度離れた位置に配置されている。
【００２３】
試料室８は、試料９を載置する試料台２６、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、及び、回転ステージ２９を有する。試料９は、Ｘ方向（図１の左右方向）及びＹ方向（図１の紙面の直交方向）に移動可能であり、且つ、Ｚ軸周りに回転可能である。試料９は半導体ウエハである。Ｘステージ２７またはＹステージ２８は、試料９を電子光学系装置３と光学顕微鏡部４の間にて往復移動させることができる。電子顕微鏡像を観察する場合には、試料９を電子光学系装置３の光軸に、光学顕微鏡像を観察する場合には、試料９を光学顕微鏡部４の光軸に対応するように試料台２６上に配置する。
【００２４】
ＳＥＭ式外観検査装置１は、更に、画像処理部５、制御部６、二次電子検出部７、位置モニタ測長器３０、試料高さ測定器３１、補正制御回路３５、走査信号発生器３６、及び対物レンズ電源３７を有している。
【００２５】
二次電子検出部７は、プリアンプ２１、ＡＤ変換器２２、光変換手段２３を有し、光伝送手段２４を介して画像処理部５に接続されている。
【００２６】
位置モニタ測長器３０は、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、及び回転ステージ２９の位置を実時間でモニタし、その位置情報を、補正制御回路３５を介して制御部６に送信する。試料高さ測定器３１は、試料９の高さを実時間で測定し、測定した情報を補正制御回路３５介して制御部６に送信する。
【００２７】
制御部６は、補正制御回路３５を介して入力してデータに基づいて、補正信号を生成し、この補正信号を補正制御回路３５に出力する。補正制御回路３５は、対物レンズ電源３７に対物レンズ１６の補正信号を送信し、走査信号発生器３６にブランキング偏向器１３の補正信号を送信する。それによって、電子線１９が試料９上の所定の位置に照射される。制御部６は、試料９が交換されても、試料毎に電子線を照射した領域を記憶する。
【００２８】
また、制御部６は、試料（ウエハ）９の外周部等の構造が大きく違った部分でも、帯電変化に基づく誤検出を抑制し、良質な電子線画像を取得するために、構造変化が大きいウエハ９の外周部を、電子線の走査開始位置から外すような制御信号を、走査偏向器１５に出力する。
【００２９】
この電子線１９の走査について、更に詳述すると、現状の検査方法でも、走査開始位置側にある、ウエハ９の外周部にあるダイを除けば、実現可能ではあるが、これではウエハ９全面を検査することが、不可能となるので、電子線の走査方向を、図２に示すように、例えばウエハ９の左から右だけでなく、右から左にすることも可能にし、電子線の走査方向を、ウエハ９のセンター部から外側に向かって、左右方向（Ｘ方向）に走査することで、ウエハ全面領域の検査が可能にすることができる。
【００３０】
更に具体的には、図３に示すように、まず、検査対象部であるウエハ９を、その中心から右側と左側に分け、その左側下部の中心（図３の（１））から、電子線を右方向に走査を開始し、図３の（２）まで走査した後、上述と同様に図３の（３）、（４）の順番に順次上方に走査し、上端（図３の（７））まで行ったら、ウエハの上端の中心部（図３の（８））に移動し、ウエハ９の右側について、図３の（９）、（１０）、（１１）の順に上端から下方に向かい走査することにより、電子線の走査移動距離を最小にすることができる。ステージの移動は、マップ上にマーク表示（図３−（１２））をすれば、容易に確認することができる。なお、図３において、上下方向はＹ方向である。
【００３１】
制御部６には、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速度、二次電子検出器２０の信号取り込みタイミング、試料台３の移動速度等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは選択して設定できるよう入力されている。
【００３２】
電子銃１０からの電子線１９は、引出電極１１によって引き出され、コンデンサレンズ１２、絞り１４、対物レンズ１６を通って試料９へ照射される。電子線１９は細く絞られたビームであり、走査偏向器１５によって試料９を走査される。
【００３３】
ブランキング偏向器１３は、電子線１９を絞り１４の開口部の外側に偏向させる。それによって、電子線１９が試料９へ照射することを回避させることができる。
【００３４】
試料９に電子線１９が照射されると試料９から二次電子５０が発生する。二次電子はＥｘＢ偏向器１８によって軌道を曲げられて反射板１７を照射し、第二の二次電子５１が発生する。二次電子５２は、二次電子検出器２０によって検出される。
【００３５】
二次電子検出器２０の出力信号は、二次電子検出部７のプリアンプ２１で増幅され、ＡＤ変換器２２によりデジタルデータとなり、光変換手段２３から光ファイバ等の光伝送手段２４によって、画像処理部５の電気変換手段２５へ送られる。
【００３６】
画像処理部５は、明るさ補正部３８、第１制御部３９、第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２、セル画像記憶部４３、第２制御部４４、ダイ比較位置ズレ検出部４５、ダイ比較欠陥検出部４６、セル比較欠陥検出部４７、欠陥種類自動判別部４８、及びモニタ４９を含む。画像処理部５の各部の動作命令および動作条件は、制御部６から入出力される。
【００３７】
画像処理部５では、光伝送手段２４を介して入力した画像信号を、電気変換手段２５によって再び電気信号に変換し、明るさ補正部３８で、あらかじめ設定された明るさ補正条件により補正し、更にノイズ除去の為の画像フィルターを掛けた後に、第１制御部３９に送信する。
【００３８】
第１制御部３９は、明るさ補正部３８からの連続画像データより、３個の互いに隣接するダイ領域を撮像したダイ画像を切り出す。ダイ画像は、数ミリ単位に同一パターンが存在する半導体ウエハのダイ部を比較するための画像である。第１ダイ画像は第１ダイ画像記憶部４０が記憶し、第２ダイ画像は第２ダイ画像記憶部４１が記憶し、第３ダイ画像は第３ダイ画像記憶部４２が記憶する。
【００３９】
第１制御部３９は、明るさ補正部３８からの連続画像データより、セル画像を生成し、それをセル画像記憶部４３に送信する。セル画像は、ダイ内に同一パターンが数ミクロン単位に隣接するセル部を比較するための画像である。
【００４０】
第２制御部４４は、第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、及び、第３ダイ画像記憶部４２から、それぞれダイ画像を切り出し、それをダイ比較位置ズレ検出部４５に送信する。第２制御部４４は、セル画像記憶部４３からセル比較用画像を切り出し、それをセル比較欠陥検出部４７に送信する。
【００４１】
ダイ比較位置ズレ検出部４５は、第１ダイ画像記憶部４０と第２ダイ画像記憶部４１からのダイ画像を比較し、第２ダイ画像記憶部４１と第３ダイ画像記憶部４２からのダイ画像を比較する。即ち、第１ダイ画像と第２ダイ画像を比較し、第２ダイ画像と第３ダイ画像を比較する。こうして、３つのダイ画像の隣接する２つのダイ画像を順次比較する。
【００４２】
ダイ比較位置ズレ検出部４５は、２画像間の位置ずれ量を演算し、それを２画像と共にダイ比較欠陥検出部４６に送信する。
【００４３】
ダイ比較欠陥検出部４６は、位置ずれ量に基づいて、欠陥有無を判定する。ダイ比較欠陥検出部４６は、欠陥有りと判断した画像を欠陥種類自動判別部４８に送信する。
【００４４】
セル比較欠陥検出部４７は、第２制御部４４から送られてきたセル画像とそれより１セル分遅れたセル画像を比較演算し欠陥有無を判定する。即ち、隣接する２つのセル画像を順次比較する。セル比較欠陥検出部４７は、欠陥有りと判断した画像を欠陥種類自動判別部４８に送信する。
【００４５】
ダイ比較欠陥判定部４６、及び、セル比較欠陥検出部４７は、２つの画像の差分である差画像信号の絶対値を所定の閾値と比較し、欠陥サイズを所定の欠陥サイズと比較する。所定の閾値を明るさ閾値と呼び、所定の欠陥サイズを面積フィルターと呼ぶ。差画像信号の絶対値が明るさ閾値より大きく、且つ、欠陥サイズが面積フィルターよりも大きい場合には欠陥と判定する。
【００４６】
しかしながら、パターン作成時の像歪などで発生するずれ分が欠陥として判定される可能性がある。そこで、本例では、このような欠陥に対する許容値が設定されている。この許容値を、位置ずれ閾値と呼ぶ。
【００４７】
自動判別部４８は、ダイ比較欠陥判定部４６、及び、セル比較欠陥検出部４７で欠陥と判断された画像を用い、欠陥部の明るさ及び、明るさの微分値、サイズ、面積、縦横比などの特徴量を算出し、欠陥種類の自動判別条件に基づいて、欠陥種類を分類し、モニタ４９に出力する。
【００４８】
次に、上述した本発明の検査装置の一実施の形態によって、製造過程でパターン加工が施された半導体ウエハを検査する手順を説明する。  
試料９が図示しない試料交換室へロードされる。試料９は図示しない試料ホルダに搭載されて保持固定された後に試料交換室が真空排気される。試料９は、試料交換室がある程度の真空度に達したら検査室２に移載される。検査室２では、試料台２６に、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８、回転ステージ２９を介して試料ホルダごと載せられ、保持固定される。予め登録された電子線ビームの照射条件が設定され、フォーカスなどのキャリブレーションが実施される。
【００４９】
先ず、光学顕微鏡部４による準備作業が行われる。試料９は、レイアウト情報、回転量検出条件に基づいて、Ｘステージ２７、Ｙステージ２８のＸおよびＹ方向の移動により光学顕微鏡部４の下の所定の第一の座標に配置され、モニタ４９により試料９の上に形成された回路パターンの光学顕微鏡画像が観察される。そして、位置回転補正のために予め記憶された同等の回路パタ−ン画像と比較され、第一の座標の位置補正値が算出される。次に、第一の座標から一定距離だけ離れ、第一の座標と同等の回路パタ−ンが存在する第二の座標に移動し、同様に、光学顕微鏡画像が観察され、位置回転補正のために記憶された回路パターン画像と比較され、第二の座標の位置補正値および第一の座標に対する回転ずれ量が算出される。この算出された回転ずれ量分だけ回転ステージ２９が回転して回転ずれ量を補正する。
【００５０】
なお、本実施例では回転ステージ２９の回転により回転ずれ量を補正しているが、回転ステージ２９を設けず、算出された回転ずれ量に基づいて、電子線の走査偏向位置を補正してもよい。
【００５１】
次に、今後の位置補正のために、第一の座標、光学顕微鏡画像観察による第一の回路パターンの位置ずれ量、第二の座標、光学顕微鏡画像観察による第二の回路パターンの位置ずれ量が記憶され、制御部６に送られる。
【００５２】
次に、光学顕微鏡４によって試料９の上に形成された回路パターンが観察され、回路パターンがあるチップの位置やチップ間の距離、あるいはメモリセルのような繰り返しパターンの繰り返しピッチ等が予め測定され、制御部６に測定値が入力される。また、検査されるチップ、および、そのチップ内の被検査領域が指定され、制御部６に入力される。光学顕微鏡４の画像は、比較的低い倍率によって観察が可能であり、また、試料９の表面が、例えば、シリコン酸化膜等により覆われている場合には、下地まで透過して観察可能であるので、チップの配列やチップ内の回路パターンのレイアウトを簡便に観察することができ、被検査領域が容易に設定できる。
【００５３】
以上のようにして光学顕微鏡部４による所定の補正作業や検査領域設定等の準備作業が完了すると、Ｘステージ２７およびＹステージ２８の移動により、試料９が電子光学系装置３の下に移動される。試料９が電子光学系装置３の下に配置されると、光学顕微鏡部４により実施された補正作業や検査領域の設定と同様の作業を電子光学系装置３により実施する。このときの電子線画像の取得は、以下の方法でなされる。
【００５４】
光学顕微鏡画像による位置合せで記憶され補正された座標値に基づき、光学顕微鏡部４で観察されたものと同じ回路パターンに、電子線１９が走査偏向器１５によりＸ、Ｙ方向に二次元的に走査される。この電子線の二次元走査により、被観察部位から二次電子５０が発生し、反射板１７で発生した第二の二次電子５１を二次電子検出器２０で検出して電子線画像が取得される。既に光学顕微鏡画像により簡便な検査位置確認や位置合せ、および位置調整が実施され、且つ回転補正も予め実施されているため、大きな調整は不要である。電子線画像では光学画像に比べ分解能が高く、高倍率で高精度に位置合せや位置補正、回転補正を実施することができる。
【００５５】
また、二次電子検出器２０を用いて二次電子を検出し、検出された画像信号を検出直後にデジタル化してから光伝送する方法により、各種変換・伝送において発生するノイズの影響を小さくし、ＳＮ比の高い画像信号データを得ることができる。検出した信号から電子線画像を形成する過程においては、画像処理部５が制御部６から指定された電子線照射位置の所望の画素に、対応した時間毎の検出信号を、明るさ補正部３８により信号レベルに応じた明るさ階調値に補正し第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２、セル画像記憶部４３に逐次記憶させる。
【００５６】
電子線照射位置と、検出時間で対応つけられた二次電子の量を数値化することにより、試料９の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成される。第１ダイ画像記憶部４０、第２ダイ画像記憶部４１、第３ダイ画像記憶部４２に記憶された画像を、第２制御部４４で制御し参照画像と検査対象画像をダイ比較位置ズレ検出部５３に送り、位置ずれ量を算出後、画像と位置ずれ量をダイ比較欠陥判定部４５に送り、欠陥判定を行い、欠陥を検出した場合のみ、欠陥種類自動判別部４８に画像が送られ、欠陥の種類を自動判別する。
【００５７】
同様に、セル比較においても、試料９の回路パターンの電子線画像が二次元的に形成され、セル画像記憶部４３に記憶された画像を、第２制御部４４で制御し検査対象画像と、１セル分ずらした画像をセル比較欠陥判定部４７に送り、欠陥判定を行い欠陥を検出した場合のみ欠陥種類自動判別部４８に画像が送られ、欠陥の種類を自動判別する。この後、モニタ４９にその位置や欠陥数等を表示する。以降、この動作が繰り返されることにより、すべての検査領域について画像処理が実行される。
【００５８】
前述の検査方法により、高精度で良質な電子線画像を取得し比較検査することにより、微細な回路パターン上に発生した微小な欠陥を、実用性に則した検査時間で検出することができる。また、電子線を用いて画像を取得することにより、光学式パターン検査方法では光が透過してしまい検査できなかったシリコン酸化膜やレジスト膜で形成されたパターンやこれらの材料の異物・欠陥が検査できるようになる。さらに、回路パターンを形成している材料が絶縁物の場合にも安定して検査を実施することができる。
【００５９】
図４は、半導体ウエハの製造工程を示す。半導体ウエハの製造工程は、ステップＳ１の膜づけ、ステップＳ２のパターンニング、及び、ステップＳ３のパターン加工を含み、これらを繰り返し、最後に、ステップＳ４にて検査が必要か否かの判定を行う。検査を行う場合には、ステップＳ５に進み、欠陥の有無を判定する。判定の結果、欠陥があると判定された場合には、ステップＳ１の膜づけ、ステップＳ２のパターンニング、又は、ステップＳ３のパターン加工のいずれかのプロセスに戻される。検査を行う必要がない場合、又は、検査の結果、欠陥がないと判定された場合には、終了する。
【００６０】
前述したウエハ（試料）９の検査において、ウエハ（試料）９に電子線１９を照射すると、試料内９に帯電が発生するが、このウエハ９内の帯電は、ウエハ９内の構造の違いに基づいて変化し、電子線１９の変化を一定に保つことが困難になる。これによって、常に安定した電子線画像を取得することが、困難になり、誤検出を生じるが、この誤検出は、以下に説明するウエハ９に対する電子線１９の走査方法によって解消される。即ち、
制御部６は、試料（ウエハ）９の外周部等の構造が大きく違った部分でも、帯電変化に基づく誤検出を抑制し、良質な電子線画像を取得するために、構造変化が大きいウエハ９の外周部を、電子線の走査開始位置から外すような制御信号を、走査偏向器１５に出力する。
【００６１】
この電子線１９の走査について、更に詳述すると、現状の検査方法でも、走査開始位置側にある、ウエハ９の外周部にあるダイを除けば、実現可能ではあるが、これではウエハ９全面を検査することが、不可能となるので、電子線の走査方向を、図２に示すように、例えばウエハ９の左から右だけでなく、右から左にすることも可能にし、電子線の走査方向を、ウエハ９のセンター部から外側に向かって、左右方向（Ｘ方向）に走査することで、ウエハ全面領域の検査が可能にすることができる。
【００６２】
更に具体的には、図３に示すように、まず、検査対象部であるウエハ９を、その中心から右側と左側に分け、その左側下部の中心（図３の（１））から、電子線を右方向に走査を開始し、図３の（２）まで走査した後、上述と同様に図３の（３）、（４）の順番に順次上方に走査し、上端（図３の（７））まで行ったら、ウエハの上端の中心部（図３の（８））に移動し、ウエハ９の右側について、図３の（９）、（１０）、（１１）の順に上端から下方に向かい走査することにより、電子線の走査移動距離を最小にすることができる。これにより、本発明では、ウエハ９外周部等の構造が大きく違った部分でも、帯電変化による誤検出が発生しない検査を、ウエハ９全面に対して可能にすることができる。その結果、良質な電子線画像を取得し、検査精度を向上させることができる。
【００６３】
なお、上述の実施の形態においては、試料（ウエハ）９のＸ方向に電子線を走査させる場合について説明したが、試料（ウエハ）９のＹ方向に関しても同様に、電子線を走査させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の検査装置および検査方法の一実施の形態を備えたＳＥＭ式外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の検査装置の一実施の形態によるウエハに対する電子線の走査方法の一例を示す図である。
【図３】本発明の検査装置の一実施の形態によるウエハに対する電子線の走査方法の具体例を示す図である。
【図４】本発明の検査装置の一実施の形態による検査工程を含む半導体ウエハの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１        ＳＥＭ式外観検査装置
２        検査室
３        電子光学系装置
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        試料（ウエハ）
１９      電子線
【図１】
2008052934.tif 000003
【図２】
2008052934.tif 000004
【図３】
2008052934.tif 000005
【図４】
2008052934.tif 000006