(57)【要約】【課題】検査結果や自動欠陥分類（ＡＤＣ）の結果から、虚報を含む目的としていない種類の欠陥を除去可能な、より高性能な検査方法及び検査装置を提供する。【解決手段】電子線を走査して発生する二次荷電粒子の検出信号に基づいて試料のパターン上の欠陥を検出する電子顕微鏡を用いた検査装置において、ＡＤＣ機能で得られた情報を検査／非検査領域という形で検査機能にフィードバックさせ、検査性能、ＡＤＣ性能の向上を図る機能を備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板面に電子線を照射する工程と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する工程と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の領域の画像信号を記憶する工程と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を使用して、基板パターン上の欠陥を判別する工程と、からなるＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法において、
前記欠陥の特徴量を算出する工程と、
前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する工程と、
前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする工程と、
欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する工程と、
偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、
該特定された領域を次回以降の検査または被検査領域に設定する工程とを有すること
を特徴とするＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法。
【請求項２】
半導体基板面に電子線を照射する工程と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する工程と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の第１の領域を画像信号を記憶する工程と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、同一の前記基板面上の他の基板パターンが形成された第２の領域の画像と比較する工程と、比較結果から基板パターン上の欠陥を判別する工程と、からなるＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法において、
前記欠陥の特徴量を算出する工程と、
前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する工程と、
前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする工程と、
欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する工程と、
偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、
該特定された領域を次回以降の検査または被検査領域に設定する工程とを有すること
を特徴とするＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法。
【請求項３】
請求項１または２において、各工程を繰り返して検査または非検査領域について欠陥の絞込みを行うことを特徴とするＳＥＭ式外観検査方法。
【請求項４】
請求項１または２記載のＳＥＭ式外観検査方法において、前記欠陥位置リンク工程が、前記欠陥分類で分類した欠陥または欠陥群と、前記欠陥または欠陥群の基板面上欠陥位置の対応が目視で確認可能なマップ表示であることを特徴とするＳＥＭ式外観検査方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のＳＥＭ式外観検査方法において、前記検査または非検査領域設定工程が、偏在した欠陥位置を持つ前記欠陥分類を含む前記基板面上の領域を、前記マップ表示上で設定することによりなることを特徴とするＳＥＭ式外観検査方法。
【請求項６】
半導体基板面に電子線を照射する手段と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する手段と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の領域の画像信号を記憶する手段と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を使用して、基板パターン上の欠陥を判別する手段と、からなるＳＥＭ式外観検査装置において、
前記欠陥の特徴量を算出する手段と、
前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する手段と、
前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする手段と、
欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する手段と、
偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、
該特定された領域と次回以降の検査または非検査領域に設定する手段とを備えた画像処理装置
を有することを特徴とするＳＥＭ外観検査装置。
【請求項７】
半導体基板面に電子線を照射する手段と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する手段と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の第１の領域の画像信号を記憶する手段と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、同一の前記基板面上の他の基板パターンが形成された第２の領域の画像と比較する手段と、比較結果から基板パターン上の欠陥を判別する手段と、からなるＳＥＭ式外観検査装置において、
前記欠陥の特徴量を算出する手段と、
前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する手段と、
前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする手段と、
欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する手段と、
偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、
該特定された領域と次回以降の検査または非検査領域に設定する手段とを備えた画像処理装置
を有することを特徴とするＳＥＭ外観検査装置。
【請求項８】
請求項６または７において、各手段を繰り返して検査または非検査領域について欠陥の絞込みを行うことを特徴とするＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項９】
請求項６または７記載のＳＥＭ式外観検査装置において、前記欠陥位置リンク手段によって、前記欠陥分類で分類した欠陥または欠陥群を基板面上欠陥位置の対応が目視で確認可能なマップ表示を行うことを特徴とするＳＥＭ式外観検査装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載のＳＥＭ式外観検査装置において、前記検査または非検査領域設定手段は、偏在した欠陥位置を持つ前記欠陥分類を含む前記基板面上の領域を、前記マップ表示上で設定することを特徴とするＳＥＭ式外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細なパターンを有する半導体装置、ウエハ、ホトマスク（露光マスク）、液晶等の基板を検査する走査電子顕微鏡を用いた検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。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。
【０００３】
この半導体ウエハ上のパターンに存在する欠陥を検査する方法の一例として、半導体ウエハに光を照射して得られる光学画像を用いてパターンを比較する光学式外観検査装置が実用化されている。しかし、回路パターンの微細化や回路パターン形状の複雑化、材料の多様化に伴い、光学画像ではこのような欠陥の検出が困難であるため、光学画像よりも分解能の高い電子線画像を用いて、パターンを検査する方法及び装置が実用化されてきている。
例えば、下記する特許文献１、特許文献２、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４等に記載された技術が知られている。
【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５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。
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３、特許文献４に記載された技術がある。
【０００６】
特許文献５には、回路パターンが形成された基板面に電子線を照射し、走査する手段と、該基板面から二次的に発生する信号を検出する検出手段と、検出された該信号を操作画面上に画像化する手段と、該画像より該基板面の形状、凹凸、電位コントラストに基づく異物・欠陥に関する情報を認識し、区別する手段を具備してなるパターン検査装置が記載されている。
【０００７】
特許文献６には、被検査対象基板上の欠陥を、上記変換された欠陥画像信号と、上記被検査対象基板に関する各種導体部品のレイアウト情報とに基づいて、上記被検査対象基板における各種導体部品についての導通不良欠陥の種類で示される分類のカテゴリに自動的に分類するカテゴリ分類手段を備えたＳＥＭ欠陥レビュー装置が記載されている。
【０００８】
特許文献７には、欠陥数・欠陥位置を表示する欠陥表示画面形成手段と、該欠陥表示画面から欠陥位置を指定する欠陥位置指定手段と、指定された欠陥位置について二次元一回走査ＳＥＭ画像を表示する欠陥箇所・検査画像をモニタ手段とを含んで構成される半導体回路パターンの検査装置が記載されている。
【０００９】
特許文献８には、電子線走査領域の所定の両端部分を削除した画像信号を作成するステップと、この画像信号に基き試料の表面を検査するステップとを含む電子線を用いた検査方法が記載されている。
【００１０】
特許文献９には、試料の欠陥を検査する検査装置の検査条件及び検査結果の少なくとも１種の検査情報を保存し、前記保存された情報を複数の検査装置間で授受できるようにし、前記検査装置で検出した試料の欠陥が虚報であるかどうかの判断結果を保存すると共に、前記虚報が多発している試料の領域で検出された欠陥候補はレビューする確率を低く設定する統計処理を施して、前記欠陥を観察する欠陥観察方法が記載されている。
以上のようなＳＥＭを利用した検査装置においては、まだ以下のような問題が残されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５９−１９２９４３号公報
【特許文献２】
特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献３】
特開平２−１４２０４５号公報
【特許文献４】
特開平６−１３９９８５号公報
【特許文献５】
特開２００１−１５９６１６号公報
【００１２】
【特許文献６】
特開２００２−１２４５５５号公報
【特許文献７】
特開２０００−１６１９４８号公報
【特許文献８】
特開２００２−２５１９７５号公報
【特許文献９】
特開２００２−１００６６０号公報
【００１３】
【非特許文献１】
Ａｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｘ−ｒａｙ　ｍａｓｋ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，　Ｓａｎｄｌａｎｄ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈ．　Ｂ，　Ｖｏｌ．９，　Ｎｏ．６，　ｐｐ．３００５−３００９　（１９９１）
【非特許文献２】
Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ
ｃｏｌｕｍｎ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ｘ−ｒａｙ　ｍａｓｋ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，　Ｍｅｉｓｂｕｒｇｅｒ，　ｅｔ　ａｌ．，Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈ．　Ｂ，　Ｖｏｌ．９，　Ｎｏ．６，　ｐｐ．３０１０−３０１４　（１９９１）
【非特許文献３】
Ｌｏｗ−ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ
ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ，　Ｍｅｉｓｂｕｒｇｅｒ，　ｅｔ　ａｌ．，Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈ．　Ｂ，　Ｖｏｌ．１０，　Ｎｏ．６，　ｐｐ．２８０４−２８０８　（１９９２）
【非特許文献４】
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｎｅｗ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ
Ｗａｆｅｒ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，　Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓ，　ｅｔ　ａｌ．，　ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．　２４３９，　ｐｐ．１７４−１８３　（２０−２２　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，　１９９５）
【非特許文献５】
「電子・イオンビームハンドブック（第２版）」、日本学術振興会第１３２委員会編、（日刊工業新聞社、１９８６年）、ｐ．６２２〜６２３
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＥＭ式外観検査装置においては、種々の原因により、本来目的としていない欠陥が含まれる場合があり、その場合、欠陥を自動で識別、分類する機能（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｅｆｅｃｔ　Ｒｅｖｉｅｗ；ＡＤＲ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｅｆｅｃｔ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ＡＤＣ）を適用することにより目的の欠陥を選び出す。しかしながら、その目的としていない欠陥が大量に、もしくは多種類含まれる場合は、ＡＤＣの分類精度の低下を引き起こすばかりでなく、検査装置の検査性能自体が低下していることも予想される。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、一度ＡＤＣ機能により目的としていない欠陥が多く検出された領域を指定する機能を持たせることにより、欠陥の検出性能及びＡＤＣの分類精度を向上させるＳＥＭ式外観検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一度ＡＤＣ機能により目的としていない欠陥が多く検出された領域は、次回の検査では非検査領域に、また逆に、目的の欠陥が多く検出された領域は、さらに詳細に検査するために、その領域のみ検査領域に指定する機能を持たせることにより、欠陥の検出性能及びＡＤＣの分類精度を向上させるＳＥＭ式外観検査方法及び検査装置を提供する。
【００１７】
上記目的は、前工程途中の半導体基板、例えばウエハ面（以下、ウエハ面を例にとって説明する）に電子線を照射する工程と、前記電子線により前記ウエハ面から二次的に発生する電子信号を検出する工程と、前記電子信号に基づいて前記ウエハ面上の第１の領域の画像信号を記憶する工程と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、前記ウエハ面上の他の同一のウエハパターンが形成された第２の領域の画像と比較する工程と、比較結果からウエハパターン上の欠陥を判別する工程と、から成るＳＥＭ式外観検査方法において、前記欠陥の特徴量を算出する工程と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する工程と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする工程と、偏在した欠陥位置をもつ前記欠陥分類を含む前記ウエハ面上の領域を次回以降の検査または非検査領域に設定する工程を有することにより実現できる。
また、前記欠陥分類工程が、前記特徴量を座標軸にとったグラフ表示であってもよい。
【００１８】
さらに、前記欠陥位置リンク工程が、前記欠陥分類工程で分類した欠陥または欠陥群と、前記欠陥または欠陥群のウエハ面上欠陥位置の対応が目視で確認可能なマップ表示であってもよい。
また、前記検査または非検査領域設定工程が、偏在した欠陥位置をもつ前記欠陥分類を含む前記ウエハ面上の領域を、前記マップ表示上で設定するようにしてもよい。
【００１９】
一方、前工程途中の半導体ウエハ面に電子線を照射する手段と、前記電子線により前記ウエハ面から二次的に発生する電子信号を検出する手段と、前記電子信号に基づいて前記ウエハ面上の第１の領域の画像信号を記憶する手段と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、前記ウエハ面上の他の同一のウエハパターンが形成された第２の領域の画像と比較する手段と、比較結果からウエハパターン上の欠陥を判別する手段と、から成るＳＥＭ式外観検査装置において、前記欠陥の特徴量を算出する手段と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する手段と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする手段と、偏在した欠陥位置をもつ前記欠陥分類を含む前記ウエハ面上の領域を次回以降の検査または非検査領域に設定する手段を有することにより実現できる。
【００２０】
ここで、目的とする欠陥とは、ユーザが検出を希望する種類の欠陥のことであり、同じ欠陥であってもユーザが希望しない種類のものであれば目的としない欠陥である。
また、実際には存在しない欠陥でも、検査装置起因で実際の欠陥と同じように出力されてしまう『虚報』はユーザの希望とは無関係に目的としない欠陥となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
図１から図５に本発明の第１の実施例を示す。
図１に本発明による検査装置の一実施例を示す。ＳＥＭ本体６０は大まかに、電子源５０などを含む電子線発生部、偏向電極５２などを含む電子線走査制御部、試料６１と試料ホルダ６２と試料移動ステージ５６などを含む試料操作部から成る。
【００２２】
電子源５０より発生する１次電子線７１は図示しない加速電極で加速され、試料ホルダ６２に保持された試料６１へ照射する。その過程で、コイル及び電極で構成する電子光学系を電子光学系制御回路５１により制御し、電子線７１が試料位置で焦点を結ぶようにする。電子線７１は偏向電極５２と偏向制御回路５３により走査し、ステージ制御回路５７によって制御された試料移動ステージ５６と組み合わせて、ストライプ画像を取得する。
【００２３】
試料６１に照射する一次電子線７１により試料表面から二次電子７２が発生する。この二次電子７２は図示しない電極により再び加速され、図示しない電極により検出器５４に導かれる。検出器５４に捕獲された二次電子は検出回路５５により信号化され画像処理装置５８へ送られる。
【００２４】
画像処理装置５８に送られた画像は入力補正部５０１により補正を受ける。ここでは、例えば、画像のコントラストを調整するための階調変換、暗レベル補正、ビーム加算処理などを行う。補正を受けた画像はチップメモリ５０２に送られる。チップメモリ５０２ではチップ単位の画像を一時記憶し画像比較のための遅延画像を発生させる。チップメモリ５０２から発生する検査画像と参照画像は、ＣＨ分割部５０３に送られ複数のＣＨに分けられる。複数のＣＨに分けることにより、画像をそのままで処理するよりも画像の処理レートを下げることが出来る。
【００２５】
ＣＨに分かれた画像は検査画像と参照画像間で画像の位置ずれを測定した後に、位置補正部５０４により画素単位で一致する様に補正する。補正後の画像は、チップ比較部５０５及び特徴量生成部５０６に送られる。チップ比較部５０５では検査画像と参照画像間で差の有る部分を抽出して欠陥画像として出力する。特徴量生成部５０６では、例えば、検査画像と参照画像間の階調差や、検査画像の各画素毎の明るさの勾配（微分値）を求める。欠陥画像は特徴抽出部５０７に送られて欠陥部の位置や投影長や面積などを求める。特徴量演算部５０８では欠陥部に同期して特徴量生成５０６からの階調差や微分値を集計し、例えば階調差の総和や微分値の絶対値の総和など欠陥部の特徴量を演算する。特徴抽出５０７で得られた値と特徴量演算５０８で得られた値は欠陥情報部５０９に集められ数値化する。数値化された欠陥情報は、制御ＣＰＵ５１０などの働きによりホスト計算機５９へ送られる。５２０はシステムバスを示す。
【００２６】
本実施例ではチップ比較の処理過程を例として示したが、メモリのセルマット部のように同一構造のセルが規則正しく並んでいる場合に有効なセル比較の場合も同様に処理される。ただし、位置補正は検査画像をセルピッチ分ずらす処理となり、画像間の大きな位置ずれを検出する処理が不用になっている。また、回路の組み方によっては、検査画像と参照画像はチップメモリ５０２から個別に分けてＣＨ分割５０３する必要はなく、位置補正５０４の前の画像信号から信号を分けることも可能である。
【００２７】
ホスト計算機５９は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を備えてオペレータの指示を受けたり、装置全体を制御する働きがある。例えば、検査シーケンスを制御する検査制御部６０１や、検査後に欠陥情報を特徴量に基づいて分類し、特定の欠陥の確認を行う欠陥確認制御部６０２や、検査のレシピを作成するレシピ制御部６０３や、装置を運用する際に必要なユーティリティ制御部６０４や、欠陥情報からリアルゴースト処理等により真の欠陥を抽出する欠陥判定部６０５や、検査や欠陥確認など、纏まった動作を制御するシーケンス制御部６０６や、ＧＵＩ制御部６０７や検査結果・欠陥画像・レシピ情報などのデータ管理部６０８などの各機能がある。
【００２８】
次に図１で示した検査装置の各部の動作について、図５の検査フローに従い説明する。
まず、ウエハが任意の棚に設置されたウエハカセットを、ウエハ搬送系のカセット載置部に置く（図５のステップ３１０）。
【００２９】
次に、操作画面より、検査すべきウエハを指定するために、該ウエハがセットされたカセット内棚番号を指定する。そして、操作画面より、各種検査条件を入力する（図５のステップ３２０）。検査条件入力内容としては、電子ビーム電流、電子ビーム照射エネルギー、走査速度及び信号検出サンプリングクロック、検査領域、被検査ウエハに関する各種情報、複数毎のウエハを自動的に続けて検査するかどうか、同じウエハを異なる検査条件で続けて検査するかどうか、ＡＤＣ条件等の内容を入力する。個々のパラメータを入力することも可能であるが、通常は上記各種検査パラメータの組み合わせが検査条件ファイルとしてデータベース化されており、検査条件ファイルを選択して入力するだけでよい。これらの条件入力が完了（図５のステップ３２０）したら、ステップ３３０として、検査をスタートする（図５のステップ３３０）。
【００３０】
自動検査をスタートすると、まず、設定されたウエハを検査装置内に搬送する。ウエハ搬送系においては、被検査ウエハの直径が異なる場合にも、ウエハ形状がオリエンテーションフラット型あるいはノッチ型のように異なる場合にも、ウエハを載置するためのホルダを、ウエハの大きさや形状にあわせて交換することにより対応できるようになっている。該被検査ウエハは、カセットからアーム、予備真空室等を含むウエハローダによりホルダ上に載置され、保持固定されてホルダとともにウエハローダ内で真空排気され、既に真空排気系で真空になっている検査室に搬送される（図５のステップ３４０）。
【００３１】
ウエハがロードされたら、上記入力された検査条件に基づき、電子光学系制御部より各部に電子線照射条件が設定される。そして、ウエハホルダ上に載置されたビーム校正用パターンが電子光学系下にくるようにステージが移動し（図５のステップ３５０）、ビーム校正用パターンの電子線画像を取得し、該画像より焦点及び非点収差の調整を行う。そして、被検査ウエハ上の所定の箇所に移動し、ウエハの電子線画像を取得し、コントラスト等を調整する。ここで、電子線照射条件等を変更する必要が生じた場合にはパラメータを変更し、再度ビーム校正を実施することが可能である。同時にウエハの高さを高さ検出器より求め、ウエハ高さ検出系により高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関を求め、この後の電子線画像取得時には毎回焦点合わせを実行することなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条件に自動的に調整する。これにより、高速連続電子線画像取得が可能になった（図５のステップ３６０）。
電子線照射条件及び焦点及び非点収差調整が完了したら、ウエハ上の２点によりアライメントを実施する（図５のステップ３７０）。
【００３２】
アライメントが完了したら、アライメント結果に基づき回転や座標値を補正し、次に、試料ホルダ上に載置された第二の校正用パターンに移動する（図５のステップ３８０）。第二の校正用パターンは、予め正常に接合が形成されたトランジスタまたは、トランジスタに相当するパターンであり、該パターンを用いて正常部の明るさを校正する。この結果をふまえて、ウエハ上に移動し、ウエハ上のパターン箇所の画像を取得し、明るさ調整すなわちキャリブレーションを実施する（図５のステップ３９０）。
【００３３】
キャリブレーションが完了したら、検査を実施する（図５のステップ４００）。検査方法については、ステージを連続移動させ指定された領域の検査を実施しながら、リアルタイムで画像処理を実施し、欠陥発生箇所については自動的に画像を保存する（図５のステップ４１０）。そして、検査結果やＡＤＣの結果をモニタに表示し、且つデータをデータ変換部を介して外部に出力する（図５のステップ４２０）。
【００３４】
検査条件の入力（図５のステップ３２０）において、同一箇所を複数回異なる条件で検査する設定をした場合には、一度検査された領域に帯電除去処理を施す。帯電除去部については図１では図示していないが、例えば、紫外光を照射することにより帯電除去処理を施す。
【００３５】
そして、再び異なる電子ビーム照射条件により検査を実行する（図５のステップ４００）。本実施例では、さらに検査結果、ＡＤＣ結果から検査／非検査領域を再設定し、再検査するかどうかを判定する工程（図５のステップ４３０）を追加している。すなわち、再検査するとした場合に、検査／非検査領域を再設定する工程（図５のステップ４４０）を設けている。このようにして、検査を完了したら、ウエハをアンロードして検査を終了する（図５のステップ４５０）。
【００３６】
以上、ＳＥＭ式外観検査装置の検査方法について図２、図３、図４によって、具体的に説明する。図２は検査／非検査領域を設定する工程を示す図、図３は画面に表示される欠陥マップ図、そして図４は画面に表示される欠陥分類図を示す。
【００３７】
図２において、欠陥検査部２００は図１の画像処理装置５８やホスト計算機５９に相当し、そこから出力される欠陥情報、特徴量２１０は欠陥分類部２２０に入力される。欠陥分類部２２０は、種々の特徴量を座標軸にとりグラフ化することにより、図４の欠陥分類２３０のように分類することが可能となる。図４では、オープン、ショート、その他の欠陥に分類されている。さらに、これらの情報が欠陥位置リンク部２４０に入力されると、例えばウエハ上の欠陥位置情報２５０として各分類の欠陥に対応した形でマップ表示（図３）される。欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示し、偏在した欠陥位置をもつ欠陥が表示されるウエハ面上の領域を特定化する。ここで、検査／非検査領域設定部２６０において、所望の欠陥群を領域指定する形で（２７０）次回以降の検査／非検査領域を容易に設定することが可能となる。これにより、目的としている欠陥を選択的に検査することができ、さらにＡＤＣの分類性能も著しく向上させることができる。ここで２２０、２４０、２６０は全てホスト計算機５９上で構成できる。
欠陥かどうかの判定は、明るさの差や位置ずれなどの指標があるしきい値を越えるかどうかで行われる。
【００３８】
このとき、欠陥の特徴量の適正な選択によって、目的とする欠陥の絞込みを行い、多種類の欠陥に共通にしきい値を設定するよりも、正確に且つ詳細にしきい値を設定することができ、今まで検出することのできなかった欠陥を検出する。
【００３９】
次に図４により、本発明の第１の実施例の詳細フロー（図５のステップ４３０に相当）を説明する。
まず、検査及びＡＤＣの結果を入力し（図６のステップ７００）、その後、その結果を用い欠陥の特徴量を算出する（図６のステップ７１０）。この場合、検査と同時に逐次特徴量まで算出してもよい。求められた特徴量から欠陥を分類するために適した特徴量を指定し（図６のステップ７２０）、図４の２３０のような欠陥分類表示を行う（図６のステップ７３０）。ここでも、検査の前に予め特徴量を指定しておき、検査と同時に特徴量を算出しながら、逐次欠陥分類の処理を実施してもよい。次にこの欠陥分類に対応して、図３のようなウエハ上の欠陥位置情報２５０を表示する（図６のステップ７４０）。その後、この欠陥位置情報２５０を用いて、図３の２７０のように所望の欠陥群を領域指定する形で次回以降の検査／非検査領域を容易に設定できるようにしている（図６のステップ７５０）。さらに別の特徴量を選択して上記の繰返しを行い、必要な検査／非検査領域を設定する。そしてこの領域設定が終了したかを判定し（図６のステップ７６０）、終了した場合、再検査をするかどうかの判定に進み（図６のステップ７７０）、再検査または終了が選択される。
【００４０】
以上のように、半導体基板面に電子線を照射する工程と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する工程と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の領域の画像信号を記憶する工程と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を使用して、基板パターン上の欠陥を判別する工程と、からなるＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法において、前記欠陥の特徴量を算出する工程と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する工程と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする工程と、欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する工程と、偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、該特定された領域を次回以降の検査または被検査領域に設定する工程とを有するＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法が構成される。
【００４１】
また、半導体基板面に電子線を照射する工程と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する工程と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の第１の領域を画像信号を記憶する工程と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、同一の前記基板面上の他の基板パターンが形成された第２の領域の画像と比較する工程と、比較結果から基板パターン上の欠陥を判別する工程と、からなるＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法において、前記欠陥の特徴量を算出する工程と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する工程と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする工程と、欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する工程と、偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、該特定された領域を次回以降の検査または被検査領域に設定する工程とを有するＳＥＭ式外観検査装置によるＳＥＭ式外観検査方法が構成される。
【００４２】
更に、各工程を繰り返して検査または非検査領域について欠陥の絞込みを行うことを特徴とするＳＥＭ式外観検査方法が構成される。
また、半導体基板面に電子線を照射する手段と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する手段と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の領域の画像信号を記憶する手段と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を使用して、基板パターン上の欠陥を判別する手段と、からなるＳＥＭ式外観検査装置において、前記欠陥の特徴量を算出する手段と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する手段と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする手段と、欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する手段と、偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、該特定された領域と次回以降の検査または非検査領域に設定する手段とを備えた画像処理装置を有するＳＥＭ外観検査装置が構成される。
【００４３】
また、半導体基板面に電子線を照射する手段と、前記電子線により前記基板面から二次的に発生する電子信号を検出する手段と、前記電子信号に基づいて前記基板面上の第１の領域の画像信号を記憶する手段と、前記記憶工程で記憶された当該領域の画像を、同一の前記基板面上の他の基板パターンが形成された第２の領域の画像と比較する手段と、比較結果から基板パターン上の欠陥を判別する手段と、からなるＳＥＭ式外観検査装置において、前記欠陥の特徴量を算出する手段と、前記特徴量に基づいて前記欠陥を分類する手段と、前記分類欠陥と欠陥位置をリンクする手段と、欠陥位置に分類された欠陥を表示して欠陥の偏在状況を画面に表示する手段と、偏在した欠陥位置を持つ欠陥が表示される前記基板面上の領域を特定する工程と、該特定された領域と次回以降の検査または非検査領域に設定する手段とを備えた画像処理装置を有するＳＥＭ外観検査装置が構成される。
【００４４】
以上により、例えばウエハ周辺における電界分布の乱れなどにより、ウエハ周辺に虚報が集中発生している場合、特徴量の選び方によりこの虚報のみ分離できれば、その欠陥分布に即した形で次回以降の検査／非検査領域の設定が容易に実行できるため、目的とした欠陥をより高い精度で検出可能な優れた検査方法及び検査装置を提供できる。
【００４５】
図７に本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例の構成が実質的に援用される。図２の第１の実施例においては、欠陥位置情報２５０として、ウエハ上の欠陥分布を対象としていたが、ここでは、ウエハ８１０上のダイ８００の中の欠陥分布を対象としている。
【００４６】
図７（ａ）のウエハ８１０のダイ８００の中には、（ｂ）のダイ拡大図に図示したようにメモリマット部８２０、直接周辺回路８３０、間接周辺回路８４０などがある。ここで、周辺回路８３０、８４０はメモリマット部８２０に比較しパターン密度が低いため、画像処理において位置合わせが難しく、虚報が発生し易い傾向がある。ここでは例えば、直接周辺回路８３０の一部に各ダイ共通の虚報が発生した場合を示している。この虚報が特徴量の適正な選択により分離できた場合、その欠陥分布を含む領域設定２７０により、全てのダイに対して同様な検査／非検査領域の設定が容易にできるようになる。
以上のように、ダイの中の回路パターンに依存する虚報に対しても本実施例によれば効率良く除去することが可能となる。
【００４７】
ダイの中の回路パターンに依存する虚報に関して、一つのダイで検査／非検査領域を手動設定に代えてウエハ上のすべてのダイに同じように自動的に設定され得る。また、虚報の分布がパターン密度が低いなどのように、外形上はっきりしている場合で、且つ上述したようにユーザの希望とは無関係な虚報（ユーザに問いかけなくてもよい→自動化可能）である場合、ダイ上での検査／非検査領域の完全な自動設定も可能となる。
【００４８】
図８に本発明の第３の実施例を示す。図８は欠陥位置情報（欠陥マップ）２５０において、次回以降の検査／非検査領域を設定するＧＵＩである。検査領域を設定する場合は９１０を、非検査領域を設定する場合は９２０をクリックしてから欠陥マップ上に領域を設定する。なお、領域の設定も図８では矩形による設定例２７０を示しているが、例えば折れ線による任意の多角形によってもよい。また、設定された検査／非検査領域は色や線種により区別され、外見上わかり易く構成される。図８においては、ウエハ上の欠陥位置情報を示しているが、ダイ表示に切り替えることもでき、図７に示した実施例のＧＵＩとしても使用できる。
【００４９】
ここで、右側の画面９３０においては、欠陥マップ上の欠陥をクリックして実際のＳＥＭ画像を再取得し表示することができる。この時検査時の画像がメモリ上に残っている場合はその画像を表示してもよい。また、左の欠陥位置情報（欠陥マップ）２５０に対応した欠陥分類情報２３０を図３のように表示してもよい。その場合、任意の特徴量をグラフのＸ、Ｙ軸に設定できるようＧＵＩを構成してもよい。
【００５０】
以上により、自動欠陥分類（ＡＤＣ）の結果表示２３０から欠陥位置情報表示２５０（ウエハ／ダイ）、検査／非検査領域設定情報表示２７０まで一連の流れを図８のＧＵＩで統一的に扱うことが可能となり、より使い易い検査方法及び検査装置を提供することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＡＤＣ機能で得られた情報を検査／非検査領域という形で検査機能にフィードバックさせることにより、検査性能、ＡＤＣ性能の両方の向上を図った優れた検査方法及び検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＥＭ式外観検査装置の装置構成を示す縦断面図。
【図２】本発明のＡＤＣ結果に基づいて次回以降の検査／非検査領域を設定する第１の実施例を説明したブロック図。
【図３】欠陥マップ図。
【図４】欠陥分類図。
【図５】本発明の欠陥位置情報を求める検査フローを示す図。
【図６】本発明のＡＤＣ結果のフィードバックのフローを示す図。
【図７】本発明の第２の実施例となるダイの中の検査／非検査領域設定を説明した図。
【図８】本発明の第３の実施例となる検査／非検査領域設定画面のモニタ表示例を示した図。
【符号の説明】
５０…電子源、５１…電子線源制御装置、５２…偏向電極、５３…偏向制御回路、５４…検出器、５５…検出回路、５６…試料移動ステージ、５７…ステージ制御回路、５８…画像処理装置、５９…ホスト計算機、６０…ＳＥＭ本体、６１…試料、６２…試料ホルダ、７１…電子線、７２…２次電子、２２０…欠陥分類部、２３０…欠陥分類情報、２４０…欠陥位置リンク部、２５０…欠陥位置情報、２６０…検査／非検査領域設定部、２７０…検査領域情報、５０１…入力補正部、５０２…チップメモリ、５０３…ＣＨ分割部、５０４…位置補正部、５０５…チップ比較部、５０６…特徴量生成部、５０７…特徴抽出部、５０８…特徴量演算部、５０９…欠陥情報部、５１０…制御ＣＰＵ、６０１…検査制御部、６０２…欠陥確認制御部、６０５…欠陥判定部、６０７…ＧＵＩ制御部。
【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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