(57)【要約】【課題】フットプリントの大幅な増大を抑え、エッジ部分を含む高速・高分解能で、検査条件の確認を簡便に行える異物・欠陥検査・観察システムを提供する。【解決手段】荷電粒子光学系による観察機能と、荷電粒子光学系および試料周辺を真空にするための排気機能と、稼動範囲が小さいｒθステージと、を設け、従来異物・欠陥検査装置に搭載されていた光学式の観察機能では判別できない観察対象物表面およびエッジ部の微細な異物・欠陥を、他の観察装置を介することなく、検出された欠陥の致命／非致命を判断するための高分解能観察機能を設けた。【選択図】図２
2008305905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の異物及び欠陥を検出し、欠陥情報を出力する異物・欠陥検査・観察システムであって、
前記被検査物の異物及び欠陥を検出し、異物及び欠陥の座標情報を出力する検査部と、
前記検査部で検出された前記被検査物の異物及び欠陥を観察するための観察部と、
前記検査部及び前記観察部に対して、前記被検査物の搭載及び取り出しを実行し、前記検査部と前記観察部との間で前記被検査物を搬送する搬送部と、
前記検査部と、前記観察部と、前記搬送部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記観察部は、
前記被検査物が回転可能に載置される回転ステージと、
前記回転ステージに搭載された前記被検査物の基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記回転ステージを回転軸と垂直の一軸方向に移動させるステージ移動手段と、
前記回転ステージに搭載された前記被検査物に荷電粒子線を照射する電子光学系を有し、前記被検査物から発生する信号を検出して欠陥情報を取得する欠陥情報検出部と、
前記回転ステージを収容する試料室と、を備え、
前記制御部は、前記被検査物の異物及び欠陥の座標情報に基づいて、前記回転ステージの回転動作及び前記ステージ移動手段の移動動作を制御することを特徴とする異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項２】
さらに、前記試料室を真空状態にする真空形成手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項３】
前記電子光学系は、前記被検査物に対して、垂直方向、水平方向、及び傾斜方向の少なくとも１つの方向から前記荷電粒子線を照射する照射手段と、照射により発生した信号を検出する信号検出手段と、を有し、前記被検査物の表面及び端部の観察を可能とする請求項１に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記異物及び欠陥の座標情報がＸＹ座標系で表される場合に、前記被検査物の所定の点を原点として、前記座標情報を極座標系の座標情報に変換することを特徴とする請求項１に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記極座標系の座標情報に基づいて、対応の異物及び欠陥が観察可能なように前記回転ステージ及び前記ステージ移動手段を動作させると共に、前記欠陥情報で表現される画像を回転補正することを特徴とする請求項４に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記極座標系の座標情報に基づいて、前記電子光学系における前記荷電粒子線のスキャン方向を制御し、前記欠陥情報で表現される画像を回転補正することを特徴とする請求項５に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記極座標系の座標情報に基づいて、前記欠陥情報で表現される画像を画像処理により回転補正することを特徴とする請求項５に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記被検査物に形成された第１のパタンの異物及び欠陥の座標情報に基づいて観察して得られた欠陥情報と、前記第１のパタンに隣接する第２のパタン内であって、前記第１のパタンの異物及び欠陥の座標情報に対応する前記第２パタン内の位置を観察して得られた観察情報とを出力し、両者を比較可能なようにすることを特徴とする請求項４に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記被検査物における少なくとも２つの箇所の極座標情報と、前記被検査物が前記回転ステージに載置されたときの前記少なくとも２つの箇所のステージ上の極座標情報に基づいて、前記被検査物の極座標系と前記回転ステージの極座標系のずれ量を算出し、補正することを特徴とする請求項４に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１０】
さらに、前記欠陥情報で表現される画像の表示位置を微調整するための微調整手段を備え、
前記制御部は、前記微調整の結果を表示位置補正のオフセット量として記憶部に登録することを特徴とする請求項５に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１１】
前記電子光学系が前記被検査物に対して水平方向から前記荷電粒子線を照射する場合、この荷電粒子線の照射方向は、前記回転ステージの前記ステージ移動手段で実現される移動方向と同一であり、
前記制御部は、入力される指示に応じて、前記電子光学系に含まれる対物レンズと前記被検査物の端部との距離で規定される走査距離を変化させることを特徴とする請求項３に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記電子光学系において設定された焦点と実測された前記走査距離とのずれ量を算出し、このずれ量に基づいて、前記走査距離を変化させると共に、前記回転ステージの原点と前記被検査物の原点とのずれ量を補正することを特徴とする請求項１１に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１３】
前記電子光学系が前記被検査物に対して傾斜方向から前記荷電粒子線を照射する場合、前記欠陥情報検出部は、前記被検査物の表面、端部の斜角面、及び端部の頂面に関する欠陥情報を検出することを特徴とする請求項３に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記回転ステージの座標と前記被検査物上の座標とのずれを補正し、
前記座標ずれが補正された後に、前記欠陥情報検出部は、前記被検査物の表面、端部の斜角面、及び端部の頂面に関する欠陥情報を検出することを特徴とする請求項１３に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１５】
前記検査部は、設定された検出信号に関するしきい値を含む検査条件に基づいて、前記被検査物における擬似欠陥と区別しながら前記異物及び欠陥を検出し、
前記制御部は、前記観察部による観察の結果、前記検査部によって検出された異物及び欠陥とされた対象物に前記擬似欠陥が含まれている場合には、前記検査条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の異物・欠陥検査・観察システム。
【請求項１６】
被検査物の異物及び欠陥を検出し、欠陥情報を出力する異物・欠陥検査・観察システムであって、
前記被検査物の異物及び欠陥を検出し、異物及び欠陥の座標情報を出力する検査部と、
前記検査部で検出された前記被検査物の異物及び欠陥を観察するための複数の観察部と、
前記検査部及び前記観察部に対して、前記被検査物の搭載及び取り出しを実行し、前記検査部と前記観察部との間で前記被検査物を搬送する搬送部と、
前記検査部と、前記観察部と、前記搬送部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記複数の観察部のそれぞれは、
前記被検査物が回転可能に載置される回転ステージと、
前記回転ステージに搭載された前記被検査物の基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記回転ステージを回転軸と垂直の一軸方向に移動させるステージ移動手段と、
前記回転ステージに搭載された前記被検査物に荷電粒子線を照射する電子光学系を有し、前記被検査物から発生する信号を検出して欠陥情報を取得する欠陥情報検出部と、
前記回転ステージを収容する試料室と、を備え、
前記制御部は、前記被検査物の異物及び欠陥の座標情報に基づいて、前記回転ステージの回転動作及び前記ステージ移動手段の移動動作を制御することを特徴とする異物・欠陥検査・観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物・欠陥検査・観察システムに関し、例えば、半導体ウェーハ、フォトマスク、磁気ディスク、液晶基板等の表面の異物やパタン欠陥を検出し、それを観察するためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体デバイス生産ラインではコスト低減、短TAT(Turn-around time)および高品質化を目的に(１)大口径ウェーハでのライン自動化、(２)安定した品質の確保、(３)新製品の早期立上げ、を主な課題としている。また、各社φ３００ｍｍ（大口径ウェーハ）量産ラインの稼動、自動化による高効率生産も本格化しつつある一方、製品面では、デジタル家電の多機能化、高機能化により様々なセグメントに多様化した製品群を早期に立上げ、コストを低減し、品質を確保することが重要な課題となっている。
【０００３】
半導体デバイスの製造工程においては、加工処理の良否、異物発生等は、半導体デバイスの歩留まり及び安定化に大きく影響を及ぼす。そのため異常や欠陥発生を早期にあるいは事前に検知し、その不良発生原因を取り除くことが、半導体デバイスの良品歩留まり向上に重要であり、リソグラフィー処理やエッチング処理等、各種工程後に異物・欠陥検査と解析による欠陥管理が実施されている。
【０００４】
ところで、半導体基板上に形成された回路パタン上に存在する欠陥を検査する方法としては、半導体ウェーハに白色光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩにおける同種の回路パタンを比較する欠陥検査装置が実用化されている。光学画像を用いた検査方法には、例えば特許文献１に記載されているように、基板上の光学照明された領域を時間遅延積分センサで結像し、その画像と予め入力されている設計情報とを比較することにより欠陥を検出する方式がある。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、レーザ光を照射して回折光あるいは散乱光を検出し、規則正しい回路パタンからの回折光と不規則な形状の異物あるいは欠陥部からの散乱光を弁別して異物あるいは欠陥のみを検出する検査方法が開示されている。
【０００６】
ところが、何れの検査装置を用いるとしても、検査の前に検査条件を設定する必要がある。特に、検査感度の設定においては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)後のマイクロスクラッチ、配線工程での断線・短絡等、各検査工程で不良の原因となるDOI(Defect of Interest)の高感度検出と、配線に使用される金属の結晶粒堺(グレイン)等の歩留まりに影響しない擬似欠陥の検出とを区別し、擬似欠陥を検査対象から除去する等、検査条件を最適化する必要がある。
【０００７】
検査条件を最適化するためには、実際検出された異物・欠陥の観察、分類を行い、DOI、擬似欠陥のそれぞれが持つ検出時の輝度値等、特徴量の違いを基にパラメータ設定を行う必要がある。しかし、半導体デバイスの急速な微細化により、管理すべき異物・欠陥のサイズも微細化し、従来検査装置に付属している光学式の観察カメラの解像度が限界に達していることから、DOIと擬似欠陥の区別ができなくなっている。
【０００８】
また、新たな高分解能観察のニーズもある。最近、最先端の半導体デバイス生産ラインでは、ウェーハ割れ、ウェーハ周辺での歩留低下要因の検知・管理という課題に対して、従来ウェーハの受け入れ検査時に検査する程度であったウェーハエッジ検査のニーズが高まっている。
【０００９】
さらに、検査・観察の自動化によって装置稼働率が上がり、搬送系のずれ、アームダレ等によるウェーハへの物理的接触の危険性が増加している。特に、老朽化した装置に関しては注意が要される。一方、熱処理・洗浄を中心に数枚のウェーハをまとめて処理するバッチ処理装置の併用が行われているが、前述の原因で傷ついたウェーハがバッチ処理装置内で割れた場合の被害は直接被害、装置立上げ時間などのロスを考えると甚大である。これらに対してはウェーハ割れ発生時の早期原因究明と、二次被害防止およびウェーハ割れに至る以前での予防検知としてエッジ検査が重要となる。
【００１０】
また、ウェーハのφ３００ｍｍ（大口径）化に伴い、ウェーハ周辺での歩留低下は致命的となる。例えばウェーハエッジからのはがれ異物、膜厚の変動は瞬時に著しい歩留低下の要因となり、原因の解析、監視、管理にエッジ検査が有効である。この点、ウェーハエッジ起因の欠陥対策として各種エッジ処理装置の導入も図られているが、これら処理装置の条件出し、量産安定性の確認においてもエッジ検査は不可欠である。
【００１１】
ところが、ウェーハの欠陥の原因を究明し、欠陥対策を早期に遂行するためには、エッジ検査の情報だけでは不十分である。理由はエッジ検査の光学倍率は約５０倍程度であり欠陥の検出とマクロ的な解析は可能だが、割れ、剥れ等の原因となる致命のミクロ解析が不可能だからである。そして、ウェーハ割れの予防検知を行う場合、全数検査の頻度が高くなり、観察による解析・評価にかかる時間が大幅に増大してしまう。
【００１２】
そこで、高分解能の観察手段のひとつとして、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）による観察方法がある。ＳＥＭは、試料上に電子線を走査して照射し試料から発生される二次電子を検出して、観察対象物の二次電子像を表示装置の画面上に表示する技術である。電子線画像による観察は、光学顕微鏡あるいはレーザ顕微鏡画像に比べて高分解能で表面の詳細な観察が可能であるため、半導体製造分野において微細構造観察に広く採用されている。この電子線画像による観察装置を、以下、レビューＳＥＭ と呼ぶ。
【００１３】
レビューＳＥＭおよびレビューＳＥＭにおける観察方法については、例えば、特許文献３及び４に開示されている。このように、光学式外観検査およびレーザ検査装置で検出された異物あるいはパタン欠陥については、これらの検査装置の位置情報を授受することにより被観察箇所を特定し、電子線画像により観察することのできるレビューＳＥＭを用いることにより、詳細な形状の観察が可能になった。
【００１４】
【特許文献１】特開平３−１６７４５６号公報
【特許文献２】特開平９−１３８１９８号公報
【特許文献３】特開平９−１８４７１５号公報
【特許文献４】特開平１０−１３５２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、レビューＳＥＭ等、他の装置でレビューを行う場合、観察試料の移動に時間と労力がかかる。また、製品管理に用いられている装置を検査装置の検査条件設定で使用することは、その稼働率を下げることになる。さらに、検査装置の条件設定用に複数台の装置を準備し、或いは、単純に装置を組み合わせるだけでは、コスト、フットプリントが増大してしまい、CoO(Cost of Ownership)が高くなってしまう。検査装置に付属する光学式顕微鏡を用いた場合、検察中は検査を並行して行うことができず検査装置としての稼働率を下げ、かつ、上述のように、検査装置の感度設定に際し、表面およびエッジ部分で検出される欠陥のサイズが微細なため、光学式顕微鏡ではDOIと擬似欠陥の区別が困難であるという欠点がある。
【００１６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、DOIと擬似欠陥とを適切に区別でき、さらにCoOを低く抑えることができる異物・欠陥検査及び観察装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の異物・欠陥検査・観察システムは、ウェーハ上の異物や欠陥を検出して、その座標情報を出力する検査部と、検出された異物や欠陥を観察するためのレビューＳＥＭで構成される観察部とを備えている。そして、観察部は、試料室内にプリアライナーとして機能する回転ステージと、この回転ステージを回転軸と垂直の一方向に移動させるステージ移動部とを有している。つまり、この回転ステージをプリアライナー用ステージ及び観察用の試料ステージの双方として機能させている。
【００１８】
即ち、本発明による異物・欠陥検査・観察システムは、被検査物の異物及び欠陥を検出し、欠陥情報を出力する異物・欠陥検査・観察システムであって、被検査物の異物及び欠陥を検出し、異物及び欠陥の座標情報を出力する検査部と、検査部で検出された被検査物の異物及び欠陥を観察するための観察部と、検査部及び観察部に対して、被検査物の搭載及び取り出しを実行し、検査部と観察部との間で被検査物を搬送する搬送部と、検査部と、観察部と、搬送部の動作を制御する制御部と、を備える。そして、観察部は、被検査物が回転可能に載置される回転ステージと、回転ステージに搭載された被検査物の基準位置を検出する基準位置検出手段と、回転ステージを回転軸と垂直の一軸方向に移動させるステージ移動手段と、回転ステージに搭載された被検査物に荷電粒子線を照射する電子光学系を有し、被検査物から発生する信号を検出して欠陥情報を取得する欠陥情報検出部と、回転ステージを収容する試料室と、を備える。また、制御部は、被検査物の異物及び欠陥の座標情報に基づいて、回転ステージの回転動作及びステージ移動手段の移動動作を制御する。さらに、試料室を真空状態にする真空形成手段を備えるようにしてもよい。
【００１９】
また、検査部では、設定された検出信号に関するしきい値を含む検査条件に基づいて、被検査物における擬似欠陥と区別しながら異物及び欠陥を検出する。観察部による観察の結果、検査部によって検出された異物及び欠陥とされた対象物に擬似欠陥が含まれている場合には、検査条件を変更するようにシステムを制御する。
【００２０】
また、電子光学系は、被検査物に対して、垂直方向、水平方向、及び傾斜方向の少なくとも１つの方向から荷電粒子線を照射する照射手段と、照射により発生した信号を検出する信号検出手段を有する。これにより、被検査物の表面及び端部の観察を可能としている。
【００２１】
さらに、異物及び欠陥の座標情報がＸＹ座標系で表される場合には、被検査物の所定の点を原点として、座標情報を極座標系の座標情報に変換される。そして、この極座標系の座標情報に基づいて、対応の異物及び欠陥が観察可能なように回転ステージ及びステージ移動手段を動作させると共に、欠陥情報で表現される画像を回転補正する。回転補正の手段としては、荷電粒子線のスキャン方向を制御する方法、画像を画像処理により回転補正する方法が考えられる。
【００２２】
また、被検査物に形成された第１のパタンの異物及び欠陥の座標情報に基づいて観察して得られた欠陥情報と、隣接する第２のパタン内であって、第１のパタンの異物及び欠陥の座標情報に対応する第２パタン内の位置を観察して得られた観察情報とを出力し、両者を比較可能なようにしてもよい。
【００２３】
また、被検査物の極座標系と回転ステージの極座標系のずれ量を算出し、補正するようにしてもよい。さらに、欠陥情報で表現される画像の表示位置を微調整するための微調整手段を備えてもよい。この場合、微調整の結果を表示位置補正のオフセット量として記憶部に登録してもよい。
【００２４】
さらなる本発明の特徴は、以下の本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のシステムによれば、DOIと擬似欠陥との適切に区別でき、CoOを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明による異物・欠陥検査・観察システムは、異物及び欠陥と配線に使用される金属の結晶粒堺(グレイン)等の歩留まりに影響しない擬似欠陥とを適切に区別できる検査条件を設定し、また、簡便に高分解能観察で実施する際に、従来の欠陥検査装置に対するハードウェアの大幅改良をフットプリントの大幅な増大を必要とせずに実現するものである。
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００２８】
＜異物・欠陥検査・観察システムの構成＞
図１は、本発明の実施形態による異物・欠陥検査・観察システム１０の外観構成示す図である。図１において、異物・欠陥検査・観察システム１０は、ウェーハ０９９を収納するウェーハポッド１０４と、ウェーハポッド１０４の蓋の開閉を行うオープナー１０５と、ウェーハの搬送を行う搬送ロボット２０６を収納する搬送部１０１と、センサ及び光源を含む光学系、並びにステージ等を含み、ウェーハ０９９の検査を行う本体部（光学式検査装置）１０２と、検査感度（条件）の設定演算、各機構の操作、観察部１００で取得した観察情報・画像の出力（図示しない表示部への表示）、及び各種制御を行うための操作・制御部１０３と、観察部１００と、を備える。また、異物・欠陥検査・観察システム１０は、これらの構成に加えて、図示しない、各ユニットに電源を供給するための電源部や、データの処理と保存を行う画像処理部等を備えるようにしてもよい。
【００２９】
観察部１００は、本発明の特徴部分であり、従来ウェーハのアライメントを行うウェーハアライナー部に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、試料から発生する信号を検出するための検出器等を含む電子光学系を備えた構成となっている。なお、荷電粒子線源にはガリウム等のイオン線源やフィールドエミッションタイプの電子線源でかまわないが、本発明の具体化した一例としては、以下、低真空で観察可能かつ電子銃等電子光学系の構成を小型化しやすいフィラメントタイプの電子線源を用いた構成によって説明する。
【００３０】
＜観察部及び搬送部の内部構成＞
図２は、異物・欠陥検査・観察システム１０を構成する観察部１００と搬送部１０１の内部の概略構成を示す図である。観察部１００は、従来ウェーハのオリフラ（オリエンテーションフラット）やＶノッチ等、結晶方位の基準から中心位置と向きを検出してアライメントを行うウェーハアライナー用回転機構に変わり、回転駆動部と回転駆動部の回転軸（ｚ軸方向）と垂直に交わる方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向等、ｚ軸と垂直であればよい。図２では、ｘ軸方向に移動可能なようにｒθステージ２０３は構成されている）に稼動するｒθステージ２０３を有している。ｒθステージ２０３は、従来のウェーハアライナーと同様に、ウェーハを保持するウェーハチャック２１０と、オリフラやＶノッチ等結晶方位の基準から中心位置と向きを検出するウェーハ基準検出器２０８を有し、従来の機能を踏襲するものである。
【００３１】
ｒθステージ２０３の上部には、ウェーハ０９９が搬送ロボット２０６によって挿入され、ウェーハ周辺の真空を保持するための試料室２０２が設けられている。そして、試料室２０２の上部には、電子線を照射する電子線源と、試料から発生する信号を検出するための検出器等を含む電子光学系２０１が設けられている。また、ｒθステージ２０３下部には、試料室２０２および電子光学系２０１内部を減圧し、真空状態を作る真空排気装置２０４と、ｒθステージ２０３より上部の除震を行い、電子線観察時の外乱を抑制する除震機構２０５が設けられている。
【００３２】
図３は、ｒθステージ２０３と一般的なＸＹステージの稼動範囲の比較を示す図である。ここでは、固定された観察位置に対し、ステージを稼動させ、観察位置に観察対象物を移動させる場合を考える。ｒθステージ２０３の場合、ウェーハ０９９の全面を観察するためには、ウェーハチャック２１０の稼動距離２１１はウェーハ０９９の半径分の距離だけで構わない。例えば、３００ｍｍウェーハであれば１５０ｍｍ、２００ｍｍウェーハであれば１００ｍｍの稼動範囲でｒθステージの稼動範囲３０１のようにウェーハ全面の観察が可能である。一方、ＸＹステージでウェーハ全面を観察する場合、稼動範囲はＸＹステージ稼動範囲３０２の通り、一辺がウェーハ半径の４倍の正方形分必要となり、ｒθステージ２０３の稼動範囲３０１面積の約２．７倍となる。このためｒθステージ２０３を採用すれば、装置全体のフットプリント増大を抑えられるだけでなく、試料室２０２のサイズを小さくできる。よって、検査後の試料観察時に試料室２０２を真空にするための減圧にかかる時間を短縮でき、また観察までに要する時間を短縮することができる。
【００３３】
図４は、電子光学系２０１の概略構成を示す図である。電子光学系２０１は、電子ビーム４００を放出させる電子銃部４０１と、電子ビームの収束のためのコンデンサレンズ４０４、焦点合わせのための対物レンズ４０６と電子線走査のための偏向コイル４０５とを含むカラム部４０２とを備え、試料室２０２の上部に設置される。
【００３４】
照射された電子ビーム４００は、２段構成の偏向コイル４０５により二次元的に走査されウェーハ０９９に照射される。電子線４００により発生した信号は、信号検出器４０７、増幅器４０８を通りＣＲＴ側偏向コイル４０９により走査され、ＣＲＴ４１０上に投影される。このようにＳＥＭ観察では試料上の電子ビームの走査とＣＲＴの画素走査を同期させ像が得られる。また、試料上の電子ビームの走査方向を変えることによって像の回転が変更でき、また、走査範囲を変えることによって倍率の変更が可能である。この像の回転及び倍率の変更は、調整器４１１及び偏光増幅器４１２によって実現される。
【００３５】
＜異物・欠陥検査から観察までの動作＞
図５は、ウェーハ上の異物及び欠陥の検査から観察（レビュー）までの動作例を説明するためのフローチャ−トである。なお、操作・制御部１０３がシステム全体の動作を制御している。図５のステップＳ０１〜Ｓ０６までの工程は、従来の異物・欠陥検査システムと同様に検査結果の出力までが行われる。
【００３６】
（１）まず、ステップＳ０１において、オープナー１０５及び搬送ロボット２０６によりウェーハポッド１０４からウェーハ０９９が取り出され、ｒθステージ２０３上のウェーハチャック２１０上に載置される。
【００３７】
（２）ステップＳ０２では、ウェーハアライナーと同様にオリフラ、Ｖノッチ等ウェーハ０９９の結晶方向の基準が検出器２０８により検出され、ウェーハ０９９の方向が求められる。この段階では試料室２０２を真空にする必要は無いため、スループットを優先し従来どおり大気圧下で実施される。
【００３８】
（３）ステップＳ０３では、ウェーハ０９９は再度搬送ロボット２０６により搬送され、本体部シャッター２０７を通り、検出されたウェーハ方向に基づき本体部１０２のステージ（図示せず）に載置される。
【００３９】
（４）ステップＳ０４では、検査の際の条件設定が行われる。各種条件の設定は、従来の検査装置と同様に操作・制御部１０３から行うことができるようになっている。また、条件設定の際には、ウェーハ０９９上に作成された半導体デバイスのパタンを用い、ウェーハのアライメントが行われる。なお、アライメントの手法は従来の検査装置の手法を踏襲し、検査装置のステージ座標系とウェーハ０９９上に作成された半導体デバイスのパタンがもつ座標系との回転補正等を行うものとする。また、検査対象がベアウェーハ等パタンのない場合、ウェーハ外周上任意の３点の座標を用いたセンター補正と、Ｖノッチ等ウェーハ基準上の２点でθ補正を行うことが望ましい。さらに、検査条件の設定するためには、従来の検査装置と同様に、パタン検査であればウェーハ０９９上に作成された半導体デバイスのダイサイズ（回路サイズ）等設計情報が入力される。この際、従来の検査装置の機能を踏襲し、観察カメラからの情報を基にダイのサイズを計測、またはダイサイズ等情報を直接入力してパタンの配列図を作成できるものとする。なお、検査感度を決定するしきい値や他の検査パラメータ等は従来の検査装置が持つ機能、設定方法を踏襲することで高い精度の検査が行えるようになっているものとする。
【００４０】
（５）ステップＳ０５では、異物・欠陥の検査が本体部（光学顕微鏡）１０２において行われる。パタン検査では、ウェーハ０９９上に多数形成された同じ種類のパタンを持つ隣同士のダイ、または同じ繰り返しパタンを有するメモリーデバイスのメモリーマット内で、パタン画像が取得される。そして、それら同じパタンを比較処理しながら、その結果、異なったパタンと判断したものが異物・欠陥として検出される。なお、異物・欠陥の検出に関し、ステップＳ０４で設定された検査条件（しきい値を含む）により欠陥個数が変化する。そこで、本システム１０は、検出される欠陥数が任意に設定した検査条件（しきい値を含む）に連動して変化していく様子が確認できる機能を備えている。
【００４１】
（６）ステップＳ０６では、ウェーハ０９９上に作成されたパタンのサイズ等の設計情報と、検出された欠陥・異物の座標情報が入った検査データが、検査結果として出力される。この際、それらの情報を基に、ウェーハ上に欠陥位置を記した欠陥ＭＡＰが出力されることが望ましい。図６は、欠陥ＭＡＰの例を示している。従来の検査装置と同様に欠陥の特徴、例えば大きさ毎に表示方法を変更できることが望ましい。ステップＳ０６で得られた検査結果が、ＸＹ座標系で表される場合には、処理はステップＳ０７に移行する。一方、散乱光による欠陥検査装置等、検査装置側のステージがｒθステージの場合には、元々極座標での欠陥・異物の座標情報を持つため、処理はそのままステップＳ０８に移行する。
【００４２】
（７）ステップＳ０７では、ＸＹ座標系で表される欠陥・異物の座標情報のｒθ座標系への変換が行われる。欠陥の座標情報は、一般的に、パタンまたはステージ上の任意の点からの座標や、ウェーハ０９９上のダイのアドレスと各ダイの原点からの座標で表示される。各ダイの原点からの座標をそれぞれｘ、ｙとすると、ｒθ座標系への変換は式１により実現できる。そして、本実施形態では、欠陥の座標情報を複数の形式で持ち、それぞれに関してｒθ座標系への変換を行うものとする。なお、ダイのアドレスは、任意に設定した基準ダイ６０１の位置を（０，０）とし、基準ダイを原点としたＸＹ座標面でｘ、ｙそれぞれを整数で表すのが一般的である。また、変換した座標情報は、図示しないメモリ部に保存、又は／及び図示しないネットワークや他の媒体を介して他の装置又はシステムに送信するようにしてもよい。
【００４３】
【数１】
2008305905.tif 000003
【００４４】
（８）ステップＳ０８では、ステップＳ０３とは逆に、ウェーハ０９９は、本体部１０２のステージ上から搬送ロボット２０６により観察部１００に搬送され、観察部１００のｒθステージ２０３のウェーハチャック２１０上に載置される。
【００４５】
（９）ステップＳ０９では、真空排気機構２０４により、電子線が照射可能な真空度まで、試料室２０２が減圧される。本実施形態では、ｒθステージ２０３を採用するため、ＸＹステージと比較して試料室２０２の容積をより小さく設計できる。よって、真空排気時間を短縮することができる。また、通常ウェーハアライナーのチャックは真空吸着方式が用いられることが多いが、本実施形態では、試料室２０２内が減圧されるため、エッジグリップ等、他の方式または併用が望ましい。
【００４６】
（１０）ステップＳ１０では、ステップＳ０７の異物・欠陥座標情報に基づいて、対物レンズ４０６下に特徴物（異物・欠陥とされたもの）が位置するようにウェーハ０９９を移動させ、それら特徴物を観察する。観察には検査装置から得られる座標情報(直交座標系)を極座標系に変換し、観察対象物位置にrθステージ２０３を移動させ観察が行われるが、rθステージ２０３上にウェーハ０９９を載せる際に発生するずれ、例えばθ方向のずれやrθステージ２０３の回転軸(極座標の原点)とウェーハ座標の原点(直行座標の原点)のずれ等により、座標情報(直交座標系)を極座標系に変換しただけでは正確な観察ができない場合がある。
【００４７】
そこで、観察前に毎回ウェーハ座標系とｒθステージ座標系のずれ量の確認とその補正(アライメント)を行う。アライメントに際しては、半導体デバイスの設計情報、例えばダイサイズ、ダイの配列情報（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍのダイが何個あるか等）、原点の座標等を用いる。ただし、検査装置の条件設定時に入力した情報を流用すれば、新たな入力の手間を省くことができる。なお、以下、ステップＳ１０の処理について詳細に説明する。
【００４８】
ｉ）まず、図１３を用いてウェーハ座標系１３０１とｒθステージ座標系１３０２で、θ方向にαのずれと、各々の座標原点に（ａ，ｂ）ずれが存在した場合の補正について説明する。ウェーハ座標系１３０２上で基準となる２点を選択するが、Ｙ座標が同一の点を選択した場合を例に説明する。また基準点はウェーハ座標系の各ダイの原点やアライメントマーク等確認しやすい箇所が望ましい。基準点の座標を（Ｘａ１，Ｙ）、（Ｘａ２，Ｙ）とし、それぞれを極座標変換した際の座標を（ｒ１，θ１）、（ｒ２，θ２）、実際に基準点が存在するｒθステージ座標系上での座標をそれぞれ（ｒ３，θ３）、（ｒ４，θ４）とすると、ウェーハ座標系１３０１とｒθステージ座標系１３０２のθ方向のずれ量αは式２から求められる。
【００４９】
【数２】
2008305905.tif 000004
【００５０】
また、ウェーハ座標系の原点１３０３は、本体部（検査装置）１０２から欠陥座標情報とともに得られるので、ウェーハ座標系上の任意の点(ｒ’，θ’)のｒθステージ座標系上での欠陥座標(ｒ，θ)は式３の座標変換式で求めることができる。
【００５１】
【数３】
2008305905.tif 000005
【００５２】
さらに、アライメントに用いるパタンの画像と、そのパタンの座標情報を登録することで、従来通り自動でアライメントが行えるものとする。この際、ｒθステージ２０３では観察位置によりパタンの天地が反転するなど観察像のローテーションが発生するが、後述する画像補正により、従来どおり登録する画像を最小限にすることができるものとする。
【００５３】
ｒθステージ２０３における観察では、θの値によりウェーハ０９９は回転するため、試料上の電子ビームの走査方向とＣＲＴ側の走査方向が同一の場合、θの値分回転した像が表示される。図７に４５°回転した場合の例を示す。４５°回転した場合観察位置７０２上のパタンは、４５°回転したウェーハ上のパタン７０３の通りθの値によりパタンが回転してしまう。４５°回転したウェーハ０９９上のパタン７０３に対し、ＣＲＴと同様に電子線４００を水平方向にスキャンした７０４の場合、水平スキャンでの観察像７０５のようにＣＲＴ上でもパタンは４５°回転している。そこで、試料上の観察対象物のθの値にあわせ、電子ビームの走査方向を変えることで像の回転を補正し、４５°方向にスキャンした７０６の場合、観察像７０７のように常にウェーハ０９９上に作成されたパタンの上下を正確に表示できるものとする。
【００５４】
像の回転補正は、保存した画像をソフト的に回転補正する手法により、或いは、自動観察後の確認およびアライメント用登録画像を用いることにより、実現可能である。図７に示されるように、例えば、水平スキャンでの観察像７０５を電子データとして保存し、θの値にあわせソフト的に回転補正し保存し直すことで７０８のようにパタンの上下を正確に表示できるようになっている。
【００５５】
また、従来の電子顕微鏡と同様に、数値入力による手法やインターフェイス上の調整つまみの回転等に連動して、ＣＲＴ上に回転補正された像が表示できるようになっている。これにより、前述の欠陥座標情報からの回転補正で補正しきれないθのずれがあった場合に微調整できるようになっている。さらに、上記微調整時のθ補正量をθ補正のオフセット量として図示しないメモリに登録できる機能を持たせることにより、自動でレビュー（観察）を行う際に、より高精度の観察が行えるようにすることができる。
【００５６】
ｉｉ）さらに、画面内で欠陥の位置が確認しづらい場合、隣接するダイの同一ダイ内座標（ｘ，ｙ）へ移動して欠陥か否かの確認を行うことがある。ＸＹステージの場合、同一ダイ内座標への移動はダイピッチのサイズ情報をもとに移動が行われる。これに対して、ｒθステージ２０３においてもｘ、ｙ方向のダイピッチ、移動先のダイアドレス（Ｘ，Ｙ）をもとに式４により移動が可能である。
【００５７】
【数４】
2008305905.tif 000006
【００５８】
ここで、Ｄｘ：ｘ方向ダイピッチ、Ｄｙ：ｙ方向ダイピッチ、Ｘ：ダイアドレスＸ、Ｙ：ダイアドレスＹ、である。
【００５９】
また、隣接ダイへの移動は自動で観察を行う際にも必要となる。自動観察では欠陥座標部の画像（欠陥画像）と隣接ダイの同一ダイ内座標の画像（参照画像）を取得し、その差分（差画像）から欠陥位置の特定が行われる。なお、観察位置の移動（隣接ダイへの移動）は、従来同様に、隣接ダイへの移動ボタンやダイアドレスの入力、ウェーハマップ上をクリック等で行えることが望ましい。さらにウェーハ上の任意の点への移動に関しても、ＸＹステージでの移動と同様にダイマトリクス上のダイアドレスとＸＹ座標系でのダイ内座標の入力で行えるものとし、自動で直行座標から極座標系に変換し移動が行えるものとする。
【００６０】
ベアウェーハ等パタンのないウェーハの観察を行う場合には、検査と同様に、ウェーハ外周上任意の３点の座標を用いたウェーハセンターの算出・補正と、Ｖノッチ等ウェーハ基準上の２点でθ補正を行うことが望ましい。この作業は従来のレビューＳＥＭと同様マニュアルもしくは自動で行うことができる。
【００６１】
ｉｉｉ）続いて、ウェーハエッジ部の観察に関して、図８乃至１０を用いて説明する。図８は、ウェーハ０９９に対し垂直方向から電子線４００を照射する場合の構成例を示す図である。図８に示されるように、垂直に電子線４００を照射する場合、ウェーハ０９９の全面の観察を行うため、電子線照射を行う電子銃部４０１およびカラム部４０２は、ｒθステージ２０３のｒ稼動方向の線上に設置される。また、反射電子検出器８０１及び二次電子検出器８０３の一方又は両方が、ウェーハ０９９の上方に、単一又は複数個設置される。設置する個数は、反射電子および二次電子信号の収率の高さ、配置スペース等に基づいて決定される。複数配置した場合には、検出器を切り替えることで得られる情報が変化するため、光学系２０１は、従来の電子顕微鏡と同様の機能を有するものとする。
【００６２】
図８の場合の観察位置への移動は、パタン付ウェーハの観察と同様にｒθ座標系の欠陥座標情報に基づいて実行される。
【００６３】
また、図８の場合、ウェーハ０９９に対して垂直方向からの電子線４００の照射は、最も一般的な手法であるが、観察可能な範囲はフロントベベルと表面だけである。フロントベベルの観察が可能であれば、ウェーハ割れの原因となるひび、傷等の確認は可能と思われる。ただし、より詳細に観察する場合後述の手法と併用することが望ましい。
【００６４】
図９は、水平方向に電子光学系２０１を設置した例を示す図である。この場合、反射電子検出器８０２は、電子線４００の照射される水平位置に設置される。従って、図１や２において、電子光学系２０１はｙ軸方向に突出する常態となる。二次電子検出器８０３は、ウェーハ０９９の上方または下方に設置される。また、垂直方向からの照射と同様に、反射電子検出器８０２及び二次電子８０３の一方又は両方は、それぞれ単一又は複数設置されるものとする。設置する個数は反射電子および二次電子の収率の高さ、配置スペース等に基づいて決定される。複数配置した場合、検出器を切り替えることで得られる情報は変化するため、電子光学系２０１は、従来の電子顕微鏡と同様の機能を有するものとする。
【００６５】
水平方向に電子光学系２０１を設置した場合（図９の場合）、観察可能な範囲はバックベベル部分、トップ部分、フロントベベル部分である。図９の構成の場合、電子光学系２０１の対物レンズとウェーハ０９９の距離(ＷＤ： Working Distance)をｒの稼動により変えられるように、電子線照射を行う電子銃部４０１およびカラム部４０２は、ｒθステージ２０３のｒ稼動方向と同一方向に設置される。ＷＤを短くすることで高分解能観察が可能となり、ＷＤを広くすることで電子線のスキャン幅を大きくでき、光学像と同様な広範囲の観察が可能である。なお、水平位置に設置された電子光学系２０１とウェーハ０９９のＷＤを設定した際、その設定値に対応して、観察対象物の座標が変換されるものとする。
【００６６】
また、水平方向に電子光学系を２０１設置した場合（図９）のｒθステージ２０３の回転中心と観察対象物の中心とのアライメントも、観察時のθ、ｒの値から行うことができる。特に、ｒに関して、ｒθステージ２０３の回転中心とウェーハ０９９の中心のずれは、ステージ２０３を回転させたときに偏芯として表れ、ｒ稼動部と同一方向を観察する際、ＷＤのずれ、すなわちフォーカスのずれとなる。そこで、観察位置の予め設定されたフォーカス値と観察対象物の距離の関係からウェーハの中心位置を求めることが可能となる。同様に、回転補正もＶノッチ等、ウェーハの基準上の２点の位置とフォーカスのずれ量からθ補正量の算出が可能である。
【００６７】
図１０は、ウェーハ０９９に対して電子線４００を傾斜させて照射させた場合の電子光学系２０１の構成例を示す図である。この場合、反射電子検出器８０２は電子線４００の照射される位置に、二次電子検出器８０３はウェーハ０９９の上方に設置することが望ましい。また、垂直方向からの照射（図８）の場合と同様に、一方または両方の検出器を、それぞれ単一または複数設置する。設置する検出器の個数と電子線の照射角度は、上述同様、反射電子および二次電子の収率の高さ、配置スペース等に基づいて決定される。検出器を複数配置した場合、検出器を切り替えることで得られる情報は変化するため、電子光学系２０１は従来の電子顕微鏡と同様の機能を有している。
【００６８】
電子線４００を傾斜させて照射させた場合、図１０で示されるように、トップ部分、フロントベベル部分、表面の観察が可能となる。なお、従来のウェーハ裏面検査装置のように、ウェーハ０９９を反転させる機構と、裏面に触れないチャック、例えばサイドチャックを用いれば、バックベベル部分、裏面の観察が可能である。
【００６９】
また、電子線４００を傾斜させて照射させた場合、陰影像が得られるため立体的な観察が可能であり、微細な凹凸、例えばマイクロスクラッチ等の観察に適している。このように電子線を傾斜させて照射させる構成のみで電子光学系２０１を実現する場合、得られる像が陰影像のみになり、ｒθステージ２０３では観察場所により陰影の方向が異なるが、画像を複数登録することで自動アライメントにも対応可能である。
【００７０】
図１４はアライメントの概略を示一例の図である。アライメント(ウェーハアライメント)とは、ウェーハ座標系と異なる座標系(ここではステージ座標系)でウェーハ座標系上の特異点に移動できるようにするため、座標系間のずれの補正を行うことを指す。ハード的にはウェーハとステージの位置補正があり、ソフト的には座標変換式の算出があり、通常両方が行われる。
【００７１】
補正はダイ原点等の指定した点(アライメントポイント)の座標と、実際にアライメントポイントが存在する座標からずれ量を算出し補正が行われる。自動でアライメントを行う場合、ウェーハ上に作成された特徴的なパタンとアライメントポイントの位置関係からアライメントポイントが特定される。またパタンの特定は、予め登録された特徴的なパタンの画像と実際のウェーハ上の画像とを重ね合わせ処理し、最も一致する部分が登録箇所として特定される。
【００７２】
rθステージ座標系とＸＹステージ座標系でのアライメントの違いを、図１５を用いて説明する。図１５では同一Ｘ座標かつrθステージ２０３の回転軸をはさんで存在する２点ａ、ｂの位置にある特徴的なパタンをＡの方向から傾斜観察した例である。ＸＹステージではステージは平行に移動するため、陰影の方向に違いは出ない。そのためａの位置で画像を登録すれば、ｂの位置での位置合わせにも使用が可能である。
【００７３】
しかし、rθステージ２０３では見かけ上照射の方向が変化する(陰影の方向が異なる)ため複数の画像登録が必要となる。
【００７４】
図１６は同一Ｘ座標かつrθステージ２０３の回転軸をはさまず２点ａ、ｂを抽出した場合の一例の図である。この例では特徴的なパタンをＡの方向から傾斜観察した場合、陰影の方向に違いは出ず、ａの位置で画像を登録すれば、ｂの位置での位置合わせにも使用が可能である。登録する画像が少なければ、自動観察条件作成時の労力低減と画像保存に必要な記憶領域が少なく済む反面、近傍位置でのアライメントになるため補正精度が低いことが懸念される。
【００７５】
また、ｒ方向の稼動範囲がウェーハの半径以上であれば回転軸をはさんでの平行移動が可能である。ｒ方向の稼動範囲がウェーハの直径と同じであれば同一Ｘ座標上でウェーハ全面での平行移動が可能となる。
【００７６】
しかし、ｒ方向の稼動範囲がウェーハの半径と同じ場合に対し、ｒ方向の稼動範囲がウェーハの直径と同じ場合のステージ稼動範囲は４／３倍になる(ＸＹステージに対しては１／２倍)。本実施形態では、前述の３手段の中から状況に応じて最適な手法が選択できるようになっている。
【００７７】
図８乃至１０で示された電子光学系の構成（照射方法）を単独または組み合わせることにより、目的に合わせた装置構成を実現することができる。さらに、ＥＤＳ（Energy Dispersion X-ray Spectrometry）等、他の検出器を組み合わせれば、従来のＳＥＭと同様に別の目的に応じた解析ができるようになる。
【００７８】
ｉＶ）ステップＳ１０の観察は、従来の半導体ＳＥＭ観察装置と同様に隣接するダイとの比較により自動で行うことができる。この場合、自動観察の際検出された特徴物の座標だけでなく、隣接するダイの同一ダイ内座標上へ移動する必要があるが、本実施形態では観察対象物の座標を極座標に変換するだけでなく、隣接ダイの同一ダイ内座標の極座標変換を行うものとする。この隣接ダイの同一ダイ内座標の極座標情報はマニュアルでの観察時にも使用できるので、パタン不良等観察対象物だけでは欠陥位置を判別しづらい場合に有効である。そのため、本実施形態でも、従来の観察装置と同様に、欠陥マップ上の特定ダイを選択することにより同一ダイ内座標へ移動できるのが好ましい。
【００７９】
Ｖ）自動観察での特徴物観察の順序は、一般的には、検査装置から出力される欠陥ＩＤや、特徴物のＸＹ座標系での座標情報から最短距離を算出してその距離の順序に沿って行われる。本実施形態では、ステップＳ０７で算出された極座標での欠陥座標情報から最短距離で移動可能な順序を算出し、効率的な自動レビューができる順序で観察が行われる。また、ｒθステージ２０３では、ｒ、θ方向の稼動で速度、停止制度に性能差が予想されることから、性能差に応じた順序設定も考慮に入れることが望ましい。
【００８０】
（１１）ステップＳ１１では、観察した検査結果（異物・欠陥と判断されたもの）に擬似欠陥が含まれるか判断される。擬似欠陥が含まれる場合には、処理はステップＳ０３に移行して、再度条件設定（しきい値の設定）が実行される。より具体的には、ステップＳ０３において、再度搬送ロボット２０６により搬送され、本体部シャッター２０７を通り、検出されたウェーハ方向に基づき本体部１０２のステージ上へ置かれる。ステップＳ１１において、議事欠陥が含まれないと判断された場合には、処理は終了する。この場合、搬送ロボット２０６によりウェーハ０９９はウェーハポッド１０４へ戻される。
【００８１】
＜応用例＞
図１１に示すとおり、観察部１００を複数台設置し、自動レビューを平行して処理することで、高速な検査・レビューを実現できる。観察部１００によるレビュー処理の方が、本体部（検査装置）１０２の処理よりも時間が掛かる。そのため、観察部１００の数を多くすることにより、スループットを向上している。
【００８２】
また、図１２のように観察機能に特化し、複数のレビュー処理を並行して実行することにより、従来のレビューＳＥＭと比較して大幅にスループットを向上させることができる。
【００８３】
＜まとめ＞
本実施形態における異物・欠陥検査・観察システムでは、ウェーハ上の異物や欠陥を検出して、その座標情報を出力し、検出された異物や欠陥を、レビューＳＥＭを含む観察部で観察する。そして、観察部は、試料室内にプリアライナーとして機能する回転ステージと、この回転ステージを回転軸と垂直の一方向に移動させるステージ移動部とを有している。つまり、この回転ステージをプリアライナー用ステージ及び観察用の試料ステージの双方として機能させている。このようにすることにより、従来の欠陥検査装置のサイズを大幅に変えることなく、フットプリントを増大によるCoOの悪化を防止することが可能となる。また、従来の異物・欠陥検査装置に搭載されていた光学式の観察機能では判別できない微細な異物・欠陥を、他の観察装置を介することなく、高分解能観察することが可能となる。
【００８４】
また、設定された検出信号に関するしきい値に基づいて、ウェーハにおける擬似欠陥と区別しながら異物及び欠陥を検出する。そして、観察部による観察の結果、光学式検査部によって検出された異物及び欠陥とされた対象物に擬似欠陥が含まれている場合には、しきい値を高く設定し直して、再度異物・欠陥の検査及び観察を実行する。これにより、欠陥検出の条件設定を最適化することができ、よってDOIと擬似欠陥とを正確に区別できない光学式顕微鏡による欠陥検査の欠点を補うことができる。
【００８５】
また、観察部の試料室を真空状態にする真空形成手段を備える。上述のように、プリアライナー用ステージと試料観察用ステージとを共通としているので、観察部の試料室を小型化することができる。よって、試料室を真空にする時間を短縮でき、観察準備の時間を短縮できる。これもスループット向上に資する特徴である。
【００８６】
さらに、電子光学系は、被検査物に対して、垂直方向、水平方向、及び傾斜方向の少なくとも１つの方向から荷電粒子線を照射する照射手段を有する。これにより、被検査物の表面及び端部の観察を可能としている。このような構成を採ることにより、半導体基板のエッジ部分の高分解能観察というニーズに対応し、半導体基板の割れ、半導体基板周辺での歩留低下要因の検知・管理という課題に対応できるようになる。
【００８７】
また、異物及び欠陥の座標情報がＸＹ座標系で表される場合には、ウェーハの所定の点を原点として、座標情報を極座標系の座標情報に変換される。そして、この極座標系の座標情報に基づいて、対応の異物及び欠陥が観察可能なように回転ステージ及びステージ移動手段を動作させると共に、欠陥情報で表現される画像を回転補正する。回転補正の手段としては、荷電粒子線のスキャン方向を制御する方法、画像を画像処理により回転補正する方法が考えられる。これにより、極座標系での異物・欠陥観察が可能となる。よって、ステージの稼動範囲を最小限に抑えながらウェーハを満遍なく観察することができるので、ＸＹ座標系のステージと比較して試料室、ひいてはシステムを小型化することができる。
【００８８】
ウェーハに形成された１つのパタン上の異物及び欠陥の座標情報に基づいて観察して得られた欠陥情報（欠陥画像等）と、上記パタンの異物及び欠陥の座標情報に対応する隣接パタン内の位置を観察して得られた観察情報（観察画像）とを出力し、両者を比較可能なようする。これにより、パタン不良等によって観察対象物だけでは欠陥位置を判別しづらい場合に、欠陥位置を特定することができる。
【００８９】
さらに、ウェーハに対して傾斜方向から荷電粒子線（電子線）を照射することにより、ウェーハの表面、端部の斜角面、及び端部の頂面に関する欠陥情報（欠陥画像）を検出する。このとき、ウェーハの載置ずれによって回転ステージの座標とウェーハ上の座標とが一致していない場合がある。正確に欠陥を観察するには、座標系のアライメントをしなければならない。このために、ウェーハ上の特徴的なパタンを予め登録しておき、実際に載置されたウェーハ上で登録された特徴的なパタンとマッチングを実行することにより座標系のアライメントが可能となる。単に回転のみできるステージにおいて、斜め方向から電子線を照射した場合には、特徴パタンの陰影が異なり、精度よくパタンマッチングが行えないが、本発明の回転ステージは回転のみならずｒ方向にも移動可能なので、陰影の方向に違いを出さずにパタンマッチングを実行できる。よって、正確なパタンマッチングが可能となり、よって正確な座標補正が可能となる。
【００９０】
なお、観察部を複数台設置し、自動レビューを平行して処理することで、高速な検査・レビューを実現できる。さらに観察機能に特化し、レビューの並行処理により従来のレビューＳＥＭに対し大幅なスループット向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態による異物・欠陥検査・観察システムの外観の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるシステムの観察部及び搬送部の内部の概略構成例を示す図である。
【図３】ｒθステージとＸＹステージの稼動範囲を比較する図である。
【図４】電子光学系の一例を示す構成図である。
【図５】異物・欠陥検査および観察の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図６】欠陥マップの一例を示す図である。
【図７】反時計回りに回転した際の観察例を示す比較図である。
【図８】垂直方向に電子線を照射させる際の検出器の配置例を示す構成図である。
【図９】水平方向に電子線を照射させる際の検出器の配置例を示す構成図である。
【図１０】傾斜させ電子線を照射させる際の検出器の配置例を示す構成図である。
【図１１】観察部を複数搭載した検査・観察システムの例を示す構成図である。
【図１２】観察部を複数搭載した観察システムの例を示す構成図である。
【図１３】ｒθステージ座標系とウェーハ座標系の位置関係の一例を示す図である。
【図１４】アライメントの概略を示す一例の図である。
【図１５】rθステージ座標系とＸＹステージ座標系のアライメントの違いを示す図である。
【図１６】rθステージ座標系で単一画像でアライメントを行う場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
０９９：ウェーハ、１００：観察部、１０１：搬送部、１０２：本体部、１０３：操作部、１０４：ウェーハポッド、１０５：オープナー、２０１：電子光学系、２０２：試料室、２０３：ｒθステージ、２０４：真空排気装置、２０５：除震機構、２０６：搬送ロボット、２０７：本体シャッター部、２０８：ウェーハ基準検出器、２１０：ウェーハチャック、２１１：ウェーハチャック稼動範囲、３０１：ｒθステージの稼動範囲、３０２：ＸＹステージの稼動範囲、４００：電子線、４０１：電子銃部、４０２：カラム部、４０３：電子線源、４０４：コンデンサレンズ、４０５：偏向コイル、４０６：対物レンズ、４０７：信号検出器、４０８：信号増幅器、４０９：ＣＲＴ側偏向コイル、４１０：ＣＲＴ、４１１：偏向調整器、４１２：偏向増幅器、４１３：ウェーハ上パタン、４１４：ウェーハ上走査方向、４１５：ＣＲＴ表示画像、４１６：ＣＲＴ走査方向、６００：パタン有りウェーハ欠陥マップ、６０１：基準ダイ、６０２：大異物・欠陥、６０３：中異物・欠陥、６０４：小異物・欠陥、６０５：パタン無しウェーハ欠陥マップ、７０２：観察位置、
７０３：４５°回転したウェーハ上パタン、７０４：パタン上水平方向スキャン、７０４：パタン上水平方向スキャン、７０５：水平方向スキャン時の観察像、７０６：パタン上４５°方向スキャン、７０７：４５°方向スキャン時の観察像、７０８：ソフト的な回転補正後の観察画像、８０１：ウェーハエッジ部分、８０２：反射電子検出器、８０３：二次電子検出器、８０４：電子線を垂直照射時のチャックおよび検出器位置、８０５：電子線を水平照射時のチャックおよび検出器位置、８０６：電子線を傾斜照射時のチャックおよび検出器位置、１００１：観察機構を複数搭載した検査装置の鳥瞰図、１１０１：観察機構を複数搭載した検査装置の一例を示す上面図、１３０１：ウェーハ座標系、１３０２：ｒθステージ座標系、１３０３：ウェーハ座標系原点
【図１】
2008305905.tif 000007
【図２】
2008305905.tif 000008
【図３】
2008305905.tif 000009
【図４】
2008305905.tif 000010
【図５】
2008305905.tif 000011
【図６】
2008305905.tif 000012
【図７】
2008305905.tif 000013
【図８】
2008305905.tif 000014
【図９】
2008305905.tif 000015
【図１０】
2008305905.tif 000016
【図１１】
2008305905.tif 000017
【図１２】
2008305905.tif 000018
【図１３】
2008305905.tif 000019
【図１４】
2008305905.tif 000020
【図１５】
2008305905.tif 000021
【図１６】
2008305905.tif 000022